Clima y disponibilidad de agua: análisis del pasado para prever el futuro

Climate and water availability: analysis of the past for predicting the future

IGNACIO SANCHEZ COHEN WALDO OJEDA BUSTAMANTE JOSE VILLANUEVA DIAZ GABRIEL DIAZ PADILLA MIGUEL AGUSTIN VELASQUEZ VALLE JESUS ARCADIO MUÑOZ VILLALOBOS (2007, [Artículo])

Las variables de entrada para el análisis del ciclo hidrológico son predominantemente climáticas (radiación, precipitación, temperaturas, etc.); así, la alteración en patrones de precipitación trae como consecuencia las modificaciones al resto de las variables involucradas en este proceso (infiltración, escurrimiento, evaporación, etc.). Es claro entonces que la disponibilidad de agua está fuertemente ligada a las variaciones climáticas. En esta tesitura, el análisis histórico del clima es fundamental para conocer las leyes que rigen su variación y así poder predecir su comportamiento. En el presente trabajo se muestran algunos estudios de caso de variabilidad climática puntualizando algoritmos para su cuantificación.

Disponibilidad de agua Cambio climático Modelos matemáticos CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Desarrollo de una herramienta de pronóstico estacional con fines agrícolas para la precipitación y el escurrimiento: estudio piloto en una cuenca del noroeste de México

MARTIN JOSE MONTERO MARTINEZ WALDO OJEDA BUSTAMANTE IVAN RIVAS ACOSTA Julio Sergio Santana (2014, [Documento de trabajo])

Este documento presenta los resultados del esfuerzo conjunto de un grupo de investigadores del IMTA con otro de la Universidad de Sídney para el desarrollo de una herramienta de pronóstico estacional estadístico de escurrimiento y precipitación en la cuenca del Río Huites en el Noroeste de México. La herramienta desarrollada tiene potencial de aplicación para los sectores hídrico y agrícola en donde esta información resulta muy valiosa para llevar a cabo una mejor planeación tanto de la disponibilidad del recurso hídrico como la planeación de un año agrícola para una región determinada. Dentro de los objetivos del proyecto están explorar la posibilidad de encontrar una herramienta útil para predecir el comportamiento de la escorrentía estacional para periodos de 6 meses a 1 año de antelación, que permita mejorar la planificación de un año agrícola en zonas de riego; así como detectar correlaciones significativas entre las temperaturas de la superficie del mar, precipitación y temperaturas de la superficie del mar, y escorrentía para varias estaciones climatológicas e hidrométricas en el Noroeste de México.

Meteorología Predicciones climatológicas Agricultura Modelos estadísticos Informes de proyectos Río Huites INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Estimación de parámetros del consumo instantáneo de agua potable de lecturas acumuladas

Instantaneous water demand parameter estimation from accululated readings

VICTOR HUGO ALCOCER YAMANAKA Velitchko Tzatchkov (2009, [Artículo])

El consumo de agua potable a nivel doméstico tiene carácter estocástico, caracterizado por la intensidad, duración y frecuencia de los pulsos de demanda; cada una de ellas representada estadística mente. Estos parámetros se pueden obtener por medio de medición directa de la demanda instantánea, pero esta forma necesita mediciones con registro de cada segundo, por lo que genera una enorme cantidad de datos por manejar. En este artículo se presenta un nuevo método para estimar los parámetros para la generación de las series de consumo, con base en mediciones con intervalos mayores a un segundo. El método propuesto considera principios del proceso de Neyman-Scott (N-S) en la desagregación temporal del volumen acumulado.

Abastecimiento de agua Consumo doméstico de agua Modelos matemáticos INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Medición del flujo de agua

José Javier Ramírez Luna ULISES DEHESA CARRASCO (2016, [Libro])

La gran mayoría de las zonas agrícolas de México y del mundo cuentan con sistemas de riego por gravedad en donde se entrega el servicio de riego en regaderas que funcionan en flujo a superficie libre. La medición del agua en la parcela se puede hacer con tecnología comercial a costos sumamente elevados si se determina el caudal continuamente para el cobro del servicio de riego por volumen. Aun así, el costo de la medición puntual es elevada si se considera el desplazamiento al sitio, el recorrido de la red de distribución, el costo del uso del vehículo y del combustible y el pago del ingeniero que realiza los aforos. De este hecho, el volumen así estimado no es válido en el cobro del servicio de riego por volumen. Este documento aporta una solución al problema de medir el flujo a superficie libre y promover la entrega y cobro del servicio de riego por volumen. La solución consiste en una propuesta de ecuaciones de caudal para vertedores, incluidos los aforadores de garganta larga, en régimen de descarga ahogada o libre y también para compuertas deslizantes. El documento presenta el desarrollo tecnológico de medidores del tipo SOLO que sirve para medir una carga aguas arriba y relacionarla con la ecuación de caudal en un vertedor o aforador funcionando a descarga libre. Se presenta también el tipo DUO para medir una carga aguas arriba y aguas abajo, para medir el caudal en un vertedor o aforador a descarga ahogada, o bien para medir la carga aguas arriba y la apertura en el caso de una compuerta deslizante a descarga libre. Final mente está el tipo TRIO para medir carga aguas arriba, aguas abajo y apertura de compuerta en el caso de compuerta deslizante a descarga ahogada.

Canales de irrigación Medición de caudales Modelos matemáticos Aplicación en campo INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Segunda etapa del estudio para restituir y mejorar la capacidad de conducción, mediante un manejo adecuado del aire y optimización del funcionamiento hidráulico, en las líneas 1 y 2 del Sistema Cutzamala

RODRIGO ULISES SANTOS TELLEZ Velitchko Tzatchkov OSCAR JESUS LLAGUNO GUILBERTO José Manuel Rodríguez Varela JOSE CARLOS MARTINEZ PEREZ (2018, [Documento de trabajo])

El objetivo principal de este estudio fue identificar la razón de la disminución de la capacidad de conducción de la línea 1 y 2 y proponer alternativas para recuperar dicha capacidad. Los tramos de TSI-TP y TP-TASJ operan por debajo de su capacidad de conducción y tienen una parte operando como canal. El “cuello de botella” está en el tramo TO5-TSI en el cual se puede presentar alguna de las siguientes situaciones: aire atrapado; obstrucciones físicas en la tubería; alta rugosidad de las paredes de la conducción.

Redes de distribución de agua Válvulas de aireación Operación y mantenimiento Modelos matemáticos INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Modelación sistémica del uso eficiente del agua

FELIPE IGNACIO ARREGUIN CORTES VICTOR HUGO ALCOCER YAMANAKA (2004, [Artículo])

Se presenta un modelo matemático de optimización para determinar la cantidad mínima de agua de primer uso que debería abastecerse a un sistema hidráulico (urbano, agrícola, industrial o de cuenca), considerando las demandas específicas de cada usuario, la calidad de las aguas residuales con y sin tratamiento, las fugas, el reúso y cualquier número de contaminantes del agua. Se utilizó como plataforma de optimización el programa General Algebraic Modeling System. El modelo desarrollado se aplicó a la ciudad de Cuernavaca y se generaron varios escenarios, a fin de satisfacer las necesidades de todos los usuarios en cantidad y calidad para diferentes condiciones de funcionamiento de las plantas de tratamiento de aguas residuales existentes, la construcción de las obras necesarias para tratar todas las aguas residuales y utilizar el agua en forma óptima dentro del sistema; trabajándose también en el control de fugas.

Uso eficiente del agua Técnicas de optimización Modelos sistémicos INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Restauración ecológica de la laguna de Bojórquez, Benito Juárez, Quintana Roo: 5.2 Supervisión de acciones y desarrollo de herramienta de soporte para generación de escenarios de restauración ecológica

Ariosto Aguilar PEDRO MISAEL ALBORNOZ GONGORA Jorge Laurel Castillo Ruben Morales Jorge Laurel Castillo VICTOR HUGO ALCOCER YAMANAKA (2012, [Documento de trabajo])

Para mejorar las condiciones ambientales de la laguna de Bojórquez, el Gobierno del estado de Quintana Roo gestionó recursos federales para llevar a cabo el proyecto denominado “Restauración ecológica de la laguna de Bojórquez”. En éste se contempla la construcción de una herramienta de soporte para la generación de escenarios de restauración ecológica. Dicha herramienta consiste en la implementación de un modelo hidrodinámico para la caracterización del sistema lagunar en condiciones actuales y de proyecto, con las últimas se pretende dar solución a los problemas que actualmente enfrenta la laguna. De igual manera, se muestran las bases de datos utilizadas, datos adquiridos mediante mediciones sistemáticas, y las simulaciones numéricas del sistema lagunar en condiciones actuales y de proyecto.

Lagunas Restauración ecológica Hidrodinámica Modelos matemáticos Informes de proyectos Laguna de Bojórquez INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Metodología para estimar pérdidas por infiltración en canales de tierra

Methodology to estimate losses by infiltration in soil channels

ADOLFO ANTENOR EXEBIO GARCIA ENRIQUE MEJIA SAENZ VICTOR MANUEL RUIZ CARMONA (2005, [Artículo])

La baja eficiencia en el uso del agua de riego, parámetro que expresa la magnitud de las pérdidas del agua en los sistemas de riego de México, es de apenas 46 por ciento. Aunado a que en el ámbito técnico no existe una metodología contrastada de campo y de modelación matemática para evaluar la eficiencia de conducción en su componente de pérdidas por infiltración, en este trabajo se desarrolló una metodología basada en la ecuación bidimensional de Richards, para modelar la transferencia del agua en el suelo, con la finalidad de estimar las pérdidas por infiltración en canales de tierra. Para la solución de dicha ecuación, se aplicó el método de elemento finito, multiplicando la ecuación por una función de peso e integrándola, usando el teorema de Green, sobre el dominio de la solución limitada por las condiciones de frontera, y discretizando dicho dominio en pequeños triángulos, que constituyen los elementos finitos. El proceso se simuló y se evaluó utilizando las características geométricas, hidráulicas, hidrodinámicas y operacionales del canal de tierra Antonio Coria, del Distrito de Riego 011 Alto Lerma, Guanajuato, México. Los resultados obtenidos de pérdidas por infiltración son congruentes con las mediciones de campo, por lo que la metodología puede utilizarse en la estimación de pérdidas por infiltración en canales de tierra, y la consideración de dicha variable en la elaboración de los programas de extracción y distribución de agua en los sistemas de riego.

Riego Uso eficiente del agua Modelos matemáticos Infiltración INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Modelación estocástica del consumo doméstico de agua potable, empleando el esquema de Neyman-Scott

VICTOR HUGO ALCOCER YAMANAKA Velitchko Tzatchkov RAFAEL GARCIA-BARTUAL Felipe Arreguin (2008, [Artículo])

El consumo de agua potable en el ámbito doméstico tiene carácter estocástico; por ello, con objeto de caracterizarlo, recientemente se han desarrollado métodos que lo representan como series de pulsos rectangulares de Poisson. Estos métodos requieren de ciertos parámetros para poder generar las series de consumo, como son la intensidad, duración y frecuencia de los pulsos; cada uno de ellos representado estadísticamente por su valor medio, varianza y distribución de probabilidad. La obtención de estos parámetros se basa en la medición directa de la demanda instantánea. En este artículo se presenta un nuevo método para estimar los parámetros necesarios para la generación de las series de consumo instantáneo, con base en mediciones con intervalos de tiempo mayores a un segundo (por ejemplo, un minuto). El método propuesto considera algunos principios del proceso de Neyman-Scott en la desagregación temporal del volumen acumulado. La estimación de los parámetros se fundamenta en la comparación de los momentos observados, producto de las mediciones en campo, con los momentos teóricos obtenidos de un análisis del proceso estocástico.

Consumo doméstico de agua Modelos estocásticos Estimación de parámetros INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Control óptimo de un sistema de presas: un enfoque de perturbaciones pequeñas a la solución de programación dinámica estocástica

JAIME COLLADO MOCTEZUMA (1993, [Artículo])

Un número importante de problemas hidrológicos prácticos, entre ellos la optimización de la operación de un sistema de presas, puede formularse mediante programación dinámica estocástica. Sin embargo, un método de solución factible no existe, excepto para problemas con estructura lineal-cuadrática o para sistemas con pocas variables de estado. Este artículo propone un método analítico-numérico a la solución del control óptimo estocástico de malla cerrada. La solución óptima está dada por el control determinístico más un término de corrección que toma en cuenta los efectos de la estocasticidad en una caracterización de segundos momentos. Se supone que dicho término es pequeño en comparación con el control determinístico y se obtiene una solución de perturbaciones pequeñas. Este método puede ser usado como una solución subóptima para problemas donde no es factible usar programación estocástica clásica. Comparaciones con métodos convencionales muestran que el método ofrece resultados muy cercanos al óptimo, incluso cuando la hipótesis de perturbaciones pequeñas es sólo aproximadamente satisfecha. Una ventaja atractiva del método propuesto es que no requiere discretización de las variables de estado ni de las de control, eludiendo el así llamado maleficio de la dimensionalidad.

Presas Modelos estocásticos Análisis numérico INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA