de la hidrologÍa, la glaciologÍa y el cambio climÁtico, hacia la toma de decisiones, caso de...

DE LA HIDROLOGÍA, LA GLACIOLOGÍA Y EL CAMBIO

CLIMÁTICO, HACIA LA TOMA DE DECISIONES, CASO DE

ESTUDIO LA PAZ Y EL ALTO, BOLIVIA

Julio 01, 2013

Carlos Olmos García Ágreda, PRAA / ULB

Consuelo Luna, PRAA

Frank Pattyn, ULB

FORO INTERNACIONAL GLACIARES

http://www.burnbarrel.org/Posters/poster7.htmlPNCC

PROGRAMA NACIONAL DE CAMBIOS CLIMÁTICOS

PRAAProyecto “Adaptación al

Impacto del Retroceso

Acelerado de Glaciares

en los Andes Tropicales”

Sistema Pampahasi

Sistema Achachicala

Sistema El Alto

Cordillera de los Andes

G. Chacaltaya (Sistema Achachicala)

(IRD 1991-2006) (IPCC, 2007 )

CC: Glaciar, P, T, Dinámica de la cuenca y agua

Variabilidad climática

ANTECEDENTES







45 % ; 70 %; 90; ??

Prensa especializada

Información imprecisa, IMAGINARIOS

Influencia en la opinión pública y

TOMADORES DE DESICIÓN







Demanda

Demanda vs Oferta de Cuenca

(Ramirez & Olmos, 2006)

2009

Pérdida de Areas

Cuenca Condoriri

y = -1E-07x3 + 0,0004x

2 - 0,3587x

R2 = 0,9782

-0,500

0,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

1950

1955

1960

1965

1970

1975

1980

1985

1990

1995

2000

2005

2010

2015

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

2055

Año

Are

a (

km

2)

Pérdida de Areas

Cuenca Tuni

y = -2E-07x3 + 0,0007x

2 - 0,6464x

R2 = 0,9618

-0,200

0,000

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

1,200

1,400

1,600

1950

1955

1960

1965

1970

1975

1980

1985

1990

1995

2000

2005

2010

2015

2020

2025

2030

Año

Are

a (

km

2)

2045

2025

CONDORIRI

TUNI

ANTECEDENTES







PREGUNTAS ADICIONALES DE LA GESTIÓN DEL AGUA

EL CAMBIO CLIMÁTICO Y EL RETROCESO GLACIAR

UNA VARIABLE ADICIONAL EN EL JUEGO DE LA GESTIÓN







Gestión del agua

como mecanismo de adaptación

Conocer el rol del

glaciar en la cuenca

Oferta vs demanda

Propuesta estratégica

de resiliencia

(priorización y propuesta)

OFERTA DE RECURSOS EN AGUA

Escenarios de Cambio climático

y sus combinaciones

Escenarios de Variabilidad

climática y sus combinaciones

P= {-10% ; +5%}

T= {+0.5°C ; +2.5°C}

Años Húmedo,semihúmedo,

medio, semiseco, seco

Pérdidas en aducción y

tratamiento

{0.2% - 25%}

Capacidad de regulación de

reservorios

{85% - 100%}

NODO

DE

OFERTA

DEMANDA DE RECURSOS EN AGUA

Crecimiento de la población y la

evolución de su tasaCrecimiento de la dotación

Modelo de crecimiento y tasa

{Constante, atenuada}{50 - 210 l/hab/día}

ANC

{30% - 50%}

Cobertura del Servicio

{85% - 100%}

NODO

DE

DEMANDA

Oferta

Cuenca

+

Glaciar







MODELACIÓN PRACTICA

CASO GLACIARES Y SU INCORPORACIÓN AL

CONCEPTO DE GESTIÓN

COMO ADAPTACIÓN AL CAMBIO CLIMÁTICO







Superficie

Estratos

Comprender la Dinámica Hidrológica Infiltración

P

E

ESS

INF

INF

INF

INF

PROF

ESS

ESS







Comprender la Dinámica Hidrológica

Bofedales

Ess

E

Inf Prof

Inf

ETPETPE

Inf Prof

ETP

Ess Ess

¿ Datos Q Entrada, Q Salida?

¿ Profundidad?







Disponibilidad de datos y su representatividad Precipitación

Temperatura

Profundidad

racinaria

¿ Cuál es la precisión que necesita el Operador?

Costo inversión para mejorar (y/o incrementar) las mediciones vs Precisión necesitada

Cada cuanto se planifica la

operación de embalses (periodo crítico)

BASES DE DATOS DE SUBVALORADAS

EscurrimientoDespacho a la

planta

Rebalse

H vs Volumen







Sistema El Alto Sistema Achachicala Sistema Pampahasi

Cuencas

Tuni - Condoriri y

Huayna Potosi

Cuenca

MilluniCuenca

ChoqueyapuCuenca

Hampaturi

Cuenca

Incachaca

R. Tuni

R. Milluni

R.

HampaturiR.

Incachaca

R. Ajuankhota

R. Jankho Khota

Río

Choqueyapu

Puntos de control de balance

en cada cuenca

Estación

Alto

Achachicala

Balance y control de caudales que llegan a las

represas a través de los registros de niveles del

lago, mismos que se traducen a volúmenes

almacenados.

Configuración de las cuencas a modelar Validez o aplicabilidad de ecuaciones

¿ Cómo modelar?

Parametrizar

Adaptar el modelo

-Nociones de

forcing

- Modelos

sucesivos

Modelo Glaciar + Modelo Cuenca







Elección de modelo (s)

Modelo que describe muy bien la dinámica hidrológica con mucha exigencia de datos

Modelo que describe bien la dinámica hidrológica sencillo, robusto con pocos datos







Glaciares e Hidrología







Visión de inclusión del glaciar

Como parte de la Gestión

Una parte de la problemática

ALOS – PRISM

Cordillera 2009

ALOS

Inventario glaciar 2D

Superficie (x,y,z)







Modelación Glaciar

MHvt

H

ELASnM *

Movimiento + Ganancia y pérdida de masa

X

Z

Y

Txx

Tzz

Tyy

Tzx

Txz

Tyx

Txy

Tyz

Tzy

El glaciar es un fluido un material que fluye

Gana volumen con las nevadas y

pierde por fusión







Modelación Glaciar

(Enfoque modelación física)Formulación del modelo

Modelo en MATLAB

Diferencias finitas

En cada punto se simula el

movimiento y el balance de masa

en un paso de tiempo t

Cada punto depende

de los que lo rodean







hi

hi

DTM Superficie del glaciar como

punto de partida

Hipótesis: La superficie del

glaciar es producto de la forma

de su base y de sus

irregularidades

Modelación Glaciar

Reconstrucción 3D (Volumen)







Modelación Glaciar (Calibración)

19981998

PAG (1700) 1940

1963 1983

(Olmos, 2011)

Modelar el retroceso, P y T

relacionadas con el BM

Calibración modelo en

Chacaltaya







Alos (x,y,z ; Superficie)

Modelación física I:

(x,y,z ; Volumen)

=

Glaciar en 3D

Inventario de stock

Volumen de partida modelación

Modelación física II:

Retroceso







3D – Volumen Glaciar

Reconstrucción y modelación de 79 glaciares

con 5 tipos de escenarios de retroceso

2da Fase Modelación 499 glaciares

Ej. Charquini







Resultados Modelación (Glaciar)

Por CuencaPor

SistemaPor Cuenca

Por

SistemaPor Cuenca

Por

Sistema

Kullu Kachi 84.72 84.72 6.26 6.26 7.39% 7.39%

Janchallani 5.41 5.41 0.05 0.05 1.00% 1.00%

Jachawaquipiña 7.94 7.94 1.50 1.50 18.95% 18.95%

Condoriri 19.57 1.41 7.20%

Tuni 17.15 0.56 3.29%

Huayna Potosí 46.94 1.90 4.06%

Milluni 59.58 1.26 2.11%

Kaluyo 49.59 0.64 1.29%

Incachaca 33.75 0.00 0.00%

Hampaturi 58.99 0.59 1.00%

Por CuencaPor

Sistema

Kullu Kachi 253.78 253.78

Janchallani 1.05 1.05

Jachawaquipiña 79.49 79.49

Condoriri 61.37

Tuni 20.51

Huayna Potosí 103.99

Milluni 47.91

Kaluyo 28.03

Incachaca 0.00

Hampaturi 32.19

Pampahasi

Achachicala

El Alto 83.65

109.17

92.74

Area Cuenca [Km2]

3.88

1.90

0.59

4.63%

1.74%

0.64%

Area Glaciar [Km2]

Cobertura Glaciar

[%]Sistema Cuenca

El Alto 185.87

Sistema Cuenca

Volumen Agua

[hm3]

Pampahasi 32.19

Achachicala 75.93

Inventario glaciar

Determinación del

stock glaciar en volumen







Glaciar en la cuenca

MILLUNI KALUYO

Aporte Min Aprox [Hm3] 0.2147 1.0358

Aporte Max Aprox [Hm3] 1.3919 1.5762

Modelación hidrológica s/ glaciar

Modelación glaciar

Aporte TOTAL de la cuenca

Achachicala (6 – 9 %)

Pampahasi (2.5 – 4 %)

HAMPATURI

Aporte Min Aprox [Hm3] 0.3612

Aporte Max Aprox [Hm3] 0.6877

El Alto (12 - 18 %)

(Año de acumulación 9 – 14%)

CONDORIRI TUNIHUAYNA

POTOSI

Aporte Min Aprox [Hm3] 1.5131 0.5170 1.2776

Aporte Max Aprox [Hm3] 2.1673 1.0288 3.1531







Potenciales escenarios

de retrocesoResultados Modelación (Glaciar)

-100.00%

-90.00%

-80.00%

-70.00%

-60.00%

-50.00%

-40.00%

-30.00%

-20.00%

-10.00%

0.00%

KU

LLU

KA

CH

I

JA

NC

HA

LLA

NI

JA

CH

AW

AQ

UIP

IÑA

CO

ND

OR

IRI

TU

NI

HU

AY

NA

PO

TO

SI

MIL

LU

NI

KA

LU

YO

HA

MP

AT

UR

I

Cuenca

Perd

ida e

n V

olu

men

po

r cu

en

ca [

%]

Escen

ari

o E

LA

VA

R

D 2020 [%] D 2030 [%] D 2040 [%] D 2100 [%]







GESTIÓN

CC Y ESCENARIOS







Escenarios de Cambio Climático IPCC

A1B

SON DEF MAM JJA

Precipitación Max 0.4 0.5 0.25 0.25

mm / día Min -0.6 -0.4 -0.25 -0.25

Temperatura Max 3 2.3 2.5 3

°C Min 1 1 1 1







Puesta en contexto

de los escenarios de CC

Oferta y sus escenarios

Enfoque: El Glaciar es parte de la gestión

-24.51%

-15.20%-13.77%

-12.62%-12.26%

-7.84%-6.41%

-4.90%

-2.94%-1.51%

-0.49% -0.36%

0.00%0.94%

2.09% 2.45%

7.35%

-5.27%

-30.00%

-25.00%

-20.00%

-15.00%

-10.00%

-5.00%

0.00%

5.00%

10.00%0.9

0P

0.9

5P

+3°C

0.9

5P

+2.5

°C

0.9

5P

+2°C

0.9

5P

0.9

8P

+3°C

0.9

8P

+2.5

°C

0.9

8P

+2°C

0.9

8P

+3°C

+2.5

°C

1.0

1P

+3°C

+2°C

PM

ED

1.0

1P

+2.5

°C

1.0

1P

+2°C

1.0

1P

1.0

3P

Escenario

E

sco

rren

tía [

%]

KALUYO







Incluyendo

variabilidad climática

y su relación con la demanda

Oferta y sus escenarios

Enfoque: El Glaciar es parte de la gestión

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

Seco

0.9

0P

Sem

i seco

0.9

5P

+3°C

0.9

5P

+2.5

°C

0.9

5P

+2°C

0.9

5P

0.9

8P

+3°C

0.9

8P

+2.5

°C

0.9

8P

+2°C

0.9

8P

+3°C

+2.5

°C

1.0

1P

+3°C

+2°C

1.0

1P

+2.5

°C

1.0

1P

+2°C

1.0

1P

Medio

1.0

3P

Sem

i húm

edo

Húm

edo

Escenario CC y Var. Climática

Po

ten

cia

l H

ídri

co

Cu

en

ca [

hm

3]

KALUYO







-20

-15

-10

-5

0

5

marz

oju

nio

septiem

br

dic

iem

bre

marz

oju

nio

septiem

br

dic

iem

bre

marz

oju

nio

septiem

br

dic

iem

bre

marz

oju

nio

septiem

br

dic

iem

bre

marz

oju

nio

septiem

br

dic

iem

bre

marz

oju

nio

septiem

br

dic

iem

bre

marz

oju

nio

septiem

br

dic

iem

bre

marz

oju

nio

septiem

br

dic

iem

bre

marz

oju

nio

septiem

br

dic

iem

bre

MesE

ba

l [

mm

/ K

m2 / a

ño

]

E3 (P*0.99) E9 (T+2.5)

Análisis de la potencial

afectación

del ciclo hidrológico







DEMANDA







Población y demanda

0%

2.6

0%

5.2

0%

7.8

0%

10.4

0%

13.0

0%

15.6

0%

18.2

0%

0.0%

5.0%

15.0%1.00

1.05

1.10

1.15

1.20

1.25

1.30

1.35

1.40

1.45

1.50

Proporción de

Incremento en el

consumo

Variación de la

población

Variación de la

Dotación

1.00-1.05 1.05-1.10 1.10-1.15 1.15-1.20 1.20-1.25 1.25-1.30 1.30-1.35 1.35-1.40 1.40-1.45 1.45-1.50

Pampahasi







Población y demanda

El Alto

0% 3

% 8% 15%

25%

75.0

%

125.0

%

175.0

%

0.0%

5.0%

15.0%20.0025.00

30.0035.0040.00

45.0050.00

55.00

60.00

65.00

70.00

75.00

80.00

85.00

Consumo

anual [hm 3]

Variación de la

población

Variación de la

Dotación

20.00-25.00 25.00-30.00 30.00-35.00 35.00-40.00 40.00-45.00 45.00-50.00 50.00-55.00

55.00-60.00 60.00-65.00 65.00-70.00 70.00-75.00 75.00-80.00 80.00-85.00







GRÁFICOS PARA EL

TOMADOR DE DECISIÓN

BALANCE







-68.53

-41.64

-25.70

-20.94

-15.48

-14.63 -14.24 -12.82 -11.61

-5.32

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

Demanda

con

Población

medio y con

dotación

máxima

Demanda

con

Población y

dotación

moderados

Demanda

con

Población

escenario 2

Disminución

media aporte

glaciar

Disminución -

5%P

Disminución -

1%P

Tendencia

actual

(Incluye

aporte 2009

Tilata)

Incremento

+1%P

Incremento

+5%P

Diminución

de Pérdidas

al 30%

G E F D B2 B1 A C1 C2 H

Escenario

Bala

nce 2

025 [hm

3]

Influencia diferencial de escenarios

De CC de VC, de gestión y demográficos







CONCLUSIONES

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

(1.5

0)

DO

T

(1.2

0)

DO

T

(1.1

0)

DO

T

(1.0

5)

DO

T

(1.0

1)

DO

T

Base

(0.9

9)

Perd

. re

d

(0.9

5)

Perd

. R

ed

(0.9

0)

Perd

. R

ed

(0.8

0)

Perd

. R

ed

(0.5

0)

Perd

. R

ed

Sensibilidad de escenarios

Dif

ere

nc

ia e

n p

orc

en

taje

re

sp

ec

to a

la

ne

ce

sid

ad

de

ag

ua

en

fu

en

te 2

03

0

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

Vo

lum

en

de A

gu

a p

recis

ad

o e

n f

uen

te a

ño

2030

Sensibilidad dotación

Sensibildad pérdidas en red

Influencia diferencial de escenarios

ADAPTACIÓN







LA METODOLOGÍA PRESENTADA SE ESTÁ APLICANDO

PARA LA PLANIFICACIÓN DE LA GESTIÓN DEL AGUA DE LAS

CIUDADES DE LA PAZ – EL ALTO Y

6 MUNICIPIOS ALEDAÑOS

EN DISEÑOS ESPECÍFICOS:

DISEÑO DE LAS REPRESAS DE KHARA KHOTA Y KULLU KACHI

ENFOQUE DE VIABILIDAD SOCIAL PARA LA EXPLOTACIÓN DE

CUENCAS “SOCIALMENTE COMPLICADAS”

Plan Maestro de Agua

Potable y Saneamiento

Básico

Región Metropolitana

de La Paz

Proyecto

Multipropósito

Para La Paz y El Alto

CATIE – PRAA

Palcoma - Hampaturi







GRACIAS POR SU ATENCIÓN

Dr. Ing. Carlos Olmos G.A.

[email protected]







de la hidrologÍa, la glaciologÍa y el cambio climÁtico, hacia la toma de decisiones, caso de...

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