Guia Modelacion WEAP Espanol

7/31/2019 Guia Modelacion WEAP Espanol

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G U I A M E T O D O L G I C A

M O D E L A C I N H I D R O L G I C A Y D E R E C U R S O SH D R I C O S C O N E L M O D E L O W E A P

Santiago, Boston, Abril, 2009

Favor citar este documento como:Centro de Cambio Global-Universidad Catlica de Chile, Stockholm Environment Institute, 2009. GuaMetodolgica Modelacin Hidrolgica y de Recursos Hdricos con el Modelo WEAP.Desarrollada con contribuciones del PACC (Proyecto de Adaptacin al Cambio Climtico a travs de una efectivagobernabilidad del agua en Ecuador), Ministerio del Ambiente de Ecuador, y PROMAS (Programa para el Manejodel Agua y del Suelo) de la Universidad de Cuenca, Ecuador.


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Contenido

1 Presentacin ...................................................................................................4

2 Introduccin ...................................................................................................5

2.1 Preguntas y Retos que WEAP Ayuda a Resolver .......................................................... 52.2 Quienes Usan WEAP?.................................................................................................... 62.3 Requerimientos para Usar la Herramienta.................................................................... 62.4 Descripcin y Aplicaciones de WEAP............................................................................. 62.5 El Proceso de Aplicacin de un Modelo WEAP............................................................. 7

3 Definicin del Estudio ...................................................................................9

4 Bsqueda de Informacin...........................................................................14

5 Desarrollo del modelo..................................................................................17

5.1 Aspectos Metodolgicos.................................................................................................. 175.1.1 Anlisis de la Oferta de Agua ........................................................................... 175.1.2 Anlisis de la Demanda de Agua ...................................................................... 26

5.2 Aspectos Prcticos de la Construccin del Modelo...................................................... 285.2.1 Procesamiento de Datos Previo a Construccin del Modelo ............................ 285.2.2 Incorporacin de Informacin en el Modelo .................................................... 34

6 Calibracin ...................................................................................................62

6.1 Aspectos Metodolgicos de la Calibracin del Modelo ............................................... 626.1.1 Calibracin de cuencas aportantes o en zonas de rgimen natural................... 626.1.2 Calibracin de cuencas intermedias.................................................................. 666.1.3 Calibracin de operacin recursos hdricos ...................................................... 67

6.2 Aspectos Prcticos de la Calibracin del Modelo ........................................................ 696.2.1 Uso de key assumptions .................................................................................... 726.2.2 Uso de hoja de Excel para estimar estadsticas................................................. 75

7 Uso del modelo, Creacin de Escenarios ...................................................80

7.1 Aspectos prcticos de la construccin de escenarios climatolgicos ......................... 81

Referencias..............................................................................................................83

Anexo. Procesamiento de datos de SIG para aplicaciones de WEAP...............85


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ndice de Figuras

Figura 1. Seleccin de proyectos donde se han realizado proyectos WEAP en varios lugaresalrededor del mundo. ...................................................................................................................... 5Figura 2. Subcuencas y Red hidrogrfica consideradas en el modelo del Ro Paute, Ecuador.... 12Figura 3. Esquema modelo WEAP del Ro Paute, Ecuador ......................................................... 13Figura 4. Elementos hidrolgicos modelados en WEAP.............................................................. 18Figura 5. Caracterizacin de los regmenes de precipitaciones. Ejemplo Cuenca del Ro Paute. 21Figura 6. Estaciones Meteorolgicas ndice Precipitacin. Ejemplo Cuenca Ro Paute........... 22Figura 7. Relacin Temperatura - Altura. Cuenca Ro Paute ....................................................... 23Figura 8. Estaciones Meteorolgicas ndices Temperatura. Ejemplo Cuenca Ro Paute.......... 24Figura 9. Delimitacin de Catchments, ejemplo en Cuenca Ro Paute, Ecuador. ........................ 30Figura 10. Cuadro para observar la extensin de datos de precipitacin (ejemplo Cuenca RoPaute). ........................................................................................................................................... 33Figura 11. Creacin de estructura a interior de catchments.......................................................... 36Figura 12. Parmetros de Uso de Suelo en key assumtpions ........................................................ 41

Figura 13. Vista de WEAP con ecuaciones ReadFromFile para precipitacin. ........................... 43Figura 14. Funciones de temperatura en key assumptions. ........................................................... 46Figura 15. Funcin BUSCARV de Excel ..................................................................................... 49Figura 16.Edit/Export expressions to Exceldel Men General de WEAP.................................. 50Figura 17. Uso de la Funcin Concatenar en Excel poblar el parmetro de suelo Kc.................. 54Figura 18. Uso de Funcin Concatenar para poblar el parmetro Precipitacin .......................... 61Figura 19. Estaciones de Aforo para Calibracin - Zona Alta cuenca del Ro Paute................... 63Figura 20. Estaciones de aforo para calibracin - Zona Media Cuenca del Ro Paute................. 67Figura 21. Zonas de modelacin de embalses en WEAP ............................................................. 69Figura 22. Obtencin de Resultados de Caudales......................................................................... 70Figura 23. Uso de key assumptions durante calibracin del modelo............................................ 73

Figura 24. Uso de escenarios durante la calibracin del modelo.................................................. 74Figura 25. Uso de grficos favoritos para estimar estadsticas Nash y BIAS en Excel................ 76


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1 PresentacinEl Proyecto de Adaptacin al Cambio Climtico a travs de una Efectiva Gobernabilidad

del Agua en Ecuador (PACC) tiene como meta incorporar los riesgos asociados al cambioclimtico dentro de las prcticas de gestin de los recursos hdricos en Ecuador. Su objetivo esaumentar la capacidad de adaptacin en respuesta a los riesgos del cambio climtico en lagestin de los recursos hdricos a nivel nacional y local.

Durante la fase de preparacin del proyecto, se ha gestionado y consolidado unaimportante red de actores nacionales y provinciales (en las provincias de Azuay, Loja, Manab yLos Ros), quienes han mostrado un gran inters en apoyar las actividades que se desarrollen enel marco del PACC. Esta red de aliados estratgicos incluye a entidades del gobierno central,gobiernos provinciales y locales, organismos de desarrollo regional, empresas privadas,

asociaciones productivas comunitarias, ONGs (nacionales e internacionales) y oficinas localesdel gobierno central.

Uno de los resultados esperados en el proyecto tiene que ver con el desarrollo de sistemasde manejo de la informacin que reflejen los impactos del cambio climtico en el sector hdrico yque sirvan de base para la formulacin de polticas y estrategias. En este contexto, el proyectoprev la aplicacin de modelos de planificacin que sirvan de apoyo a la toma de decisiones enla asignacin de los recursos hdricos a diversos sectores considerando: la oferta y la demanda deagua, los modos de gestin del recurso y las necesidades locales en los planes.

Dichos modelos de planificacin se llevarn a cabo en seis cuencas estratgicas del pas,las cuales han sido seleccionadas en etapas previas del proyecto. Las cuencas objeto de estudiocorresponden a las de los ros Chone, Portoviejo, Babahoyo, Paute, Jubones y Catamayo.

El presente documento tiene como objetivo presentar una gua metodolgica para eldesarrollo de modelos en estas cuencas, que a su vez sirva como base para el desarrollo de unmodelo WEAP en cualquier cuenca hidrogrfica. Este documento sirve adems como uncomplemento de otras ayudas que se encuentran disponibles en la pagina webhttp://www.weap21.org/ para la construccin de modelos WEAP incluyendo la Gua de Usuario

o User Guide disponible en ingles, y el Tutorial que se encuentra disponible en ingles y espaol,


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2 Introduccin

2.1 Preguntas y Retos que WEAP Ayuda a ResolverWEAP es una herramienta de modelacin para la planificacin y distribucin de agua que

puede ser aplicada a diferentes escalas, desde pequeas zonas de captacin hasta extensascuencas. WEAP tiene una amplia base de usuarios en todo el mundo y est disponible endiferentes idiomas, incluido el espaol. En el mapa que se muestra a continuacin (Figura 1), sepresenta una seleccin de proyectos que usan WEAP en diferentes regiones del mundo. En lapgina web de WEAP estn disponibles un gran numero de recursos para los usuarios (verhttp://www.weap21.org/).

Figura 1. Seleccin de proyectos donde se han realizado proyectos WEAP en varios lugaresalrededor del mundo.

WEAP explcitamente incluye demandas de agua con prioridades asociadas y usaescenarios para evaluar diferentes esquemas de distribucin del recurso. WEAP incluye unmodelo hidrolgico, as como varios mdulos que permiten integrar WEAP con el modelo deagua subterrnea MODFLOW y con el modelo de calidad del agua QUAL2K. WEAP tambinha sido utilizado en conjuncin con modelos socio-econmicos. Informacin acerca de ejemplosde aplicaciones especificas usando estos vnculos entres modelos se encuentra en la pagina depublicaciones de WEAP (http://www.weap21.org/index.asp?doc=16).


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2.2 Quienes Usan WEAP?WEAP tiene una audiencia mltiple dependiendo del tipo de interaccin. Abarca a un

gran nmero de usuarios, desde aquellos encargados de la planificacin hidrolgica, hidrlogos,agrnomos, economistas, hasta funcionarios pblicos encargados del recurso hdrico, ycomunidades locales. Usando la esquemtica de WEAP, entidades pblicas de planeacin deagua y comunidades locales pueden colaborar en la descripcin fsica de la zona de inters. Unavez el sistema est construido, se pueden implementar las demandas y suministros de agua yobservar el balance del recurso en la regin.

2.3 Requerimientos para Usar la HerramientaWEAP es accesible debido a su interfaz grfica, lo cual lo hace ms simple que otros

modelos similares. Sin embargo, se requiere conocimiento tcnico para usarlo y se recomiendadisponer de un computador de buena calidad con acceso a Internet. Finalmente, dependiendo delas cuestiones que se esperan resolver con WEAP, el modelo puede requerir un rango amplio dedatos, ya sea desde poca informacin si el problema es simple, hasta una gran cantidad de datosclimticos, y de suministro y demanda de agua si se esta modelando la hidrologa y los recursoshdricos de un sistema complejo.

2.4 Descripcin y Aplicaciones de WEAPWEAP apoya la planificacin de recursos hdricos balanceando la oferta de agua

(generada a travs de mdulos fsicos de tipo hidrolgico a escala de subcuenca) con la demandade agua (caracterizada por un sistema de distribucin de variabilidad espacial y temporal condiferencias en las prioridades de demanda y oferta). WEAP emplea una paleta de diferentesobjetos y procedimientos accesibles a travs de una interfaz grfica que puede ser usada paraanalizar un amplio rango de temas e incertidumbres a las que se ven enfrentados losplanificadores de recursos hdricos, incluyendo aquellos relacionados con el clima, condicionesde la cuenca, proyecciones de demanda, condiciones regulatorias, objetivos de operacin einfraestructura disponible. A diferencia de otros modelos de recursos hdricos tpicos basados en

modelacin hidrolgica externa, WEAP es un modelo forzado por variables climticas. Por otraparte y de manera similar a estos modelos de recursos hdricos, WEAP incluye rutinas diseadaspara distribuir el agua entre diferentes tipos de usuarios desde una perspectiva humana yecosistmica. Estas caractersticas convierten a WEAP en un modelo ideal para realizar estudiosde cambio climtico, en los que es importante estimar cambios en la oferta de agua (e.j. cambiosen la precipitacin proyectados) y en la demanda de agua (e.j. cambios en la demanda por


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evaporacin en cultivos), los cuales producirn un balance de agua diferente a nivel de cuenca(Purkey et al., 2007).

Una serie de artculos (Yates et al 2005a, 2005b, y 2006) describen la manera en que elmodelo hidrolgico est integrado en WEAP. En general, este modelo hidrolgico es

espacialmente continuo con un rea de estudio configurado como un set de subcuencas contiguasque cubren toda la extensin de la cuenca de anlisis. Un set homogneo de datos climticos(precipitacin, temperatura, humedad relativa y velocidad del viento) es utilizado en cada una deestas subcuencas, que se encuentran divididas en diferentes tipos de cobertura/uso de suelo. Unmodelo cuasi fsico unidimensional, con dos receptculos de balance de agua para cada tipo decobertura/uso de suelo, reparte el agua entre escorrenta superficial, infiltracin, evaporacin,flujo base y percolacin. Los valores de cada una de estas reas se suman para obtener losvalores agregados en una subcuenca. En cada tiempo de corrida del modelo, WEAP calculaprimero los flujos hidrolgicos, que son traspasados a los ros y acuferos asociados. La

distribucin de agua se realiza para el mismo tiempo de corrida, donde las restriccionesrelacionadas con las caractersticas de los embalses y la red de distribucin, las regulacionesambientales y a la vez las prioridades y preferencias asignadas a diferentes puntos de demandason usadas como condiciones de operacin de un algoritmo de programacin lineal quemaximiza la satisfaccin de demanda hasta el mayor valor posible.

2.5 El Proceso de Aplicacin de un Modelo WEAPEl desarrollo de un modelo WEAP incluye generalmente las siguientes etapas:

1. Definicin del estudio: En esta etapa se establece el marco temporal, los lmitesespaciales, los componentes del sistema y la configuracin del problema.

2. Bsqueda de informacin: En esta etapa se hace una recoleccin de datos de acuerdocon el tipo de estudio definido. Esta etapa puede ser iterativa, y generalmente se realizaen dos partes: una etapa de recoleccin de datos generales, y una etapa de recoleccinde datos especficos una vez se ha montado el modelo y se han identificadonecesidades adicionales de informacin.

3. Desarrollo del modelo: En esta etapa se construye el esquema, se realiza la entrada dedatos y se realizan corridas iniciales de modelo para observar su comportamientopreliminar y para eliminar posibles inconsistencias y errores.

4. Calibracin: Aqu se desarrolla una caracterizacin de la oferta y demanda actual delagua, las cargas de contaminantes, los recursos y las fuentes para el sistema.

5. Uso del modelo, generacin de escenarios: Una vez que el modelo est calibrado, sepueden explorar los impactos que tendra una serie de supuestos alternativos sobre las


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polticas futuras, costos, y clima, por ejemplo, en la demanda de agua, oferta de agua,hidrologa y contaminacin.

La metodologa de implementacin de un modelo WEAP contempla las etapas mencionadasen la seccin anterior. A continuacin se describirn brevemente las caractersticas esenciales de

este trabajo con respecto a cada uno de estos componentes.


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3 Definicin del EstudioUn ejercicio de modelacin efectivo requiere una cantidad considerable de datos, as

como tiempo y recursos para disear, implementar y revisar el modelo. Este esfuerzo ser menor

si se obtiene una mayor comprensin del problema. Por esta razn, la naturaleza del problema yel propsito del modelo deben ser claros desde el principio para asegurar un uso eficiente de losrecursos disponibles para un determinado proyecto. Esta fase inicial del trabajo de modelacindefine el alcance del modelo. Para esto, se recomienda resolver preguntas como:

Cul es el problema que este proyecto quiere resolver?

Quines van a usar los resultados del modelo?

Existe necesidad para incorporar un componente de escenarios futuros?(Generalmente en proyectos de planeacin, la respuesta a esta pregunta debe sers, lo cual implica la incorporacin de escenarios)

Qu tipo de datos requiere el modelo? Cunto esfuerzo se va a requerir pararecolectar y procesar los datos? (la respuesta a esta pregunta puede ser dada deforma general al principio y se va refinando durante el proceso)

Aqu es recomendable recordar que las caractersticas principales de WEAP paraapoyar proyectos en recursos hdricos son:

WEAP esta construido bajo un enfoque de escenarios, lo cual lo hace apropiadopara ese propsito

Tanto la demanda como suministro de agua pueden ser representadas en WEAP El rgimen y normas de distribucin de agua tambin pueden ser representadas en

WEAP

WEAP es flexible y puede ser vinculado a otros modelos

Como cualquier otra herramienta de modelacin, construir modelos en WEAPrequiere datos, tiempo, habilidades de modelacin y paciencia!

Las respuestas a las preguntas anteriores conllevan a la identificacin de las fronterasespaciales y temporales del modelo.

Delimitacin espacial/esquema: Una vez definido el problema se puedenidentificar los lmites de la extensin del modelo. En una cuenca especfica, estoimplica la identificacin del punto lmite de inters aguas abajo en el ro a partirdel cual se delinear la cuenca a modelar. Adicionalmente, se requiere laidentificacin de puntos de manejo a partir de los cuales se delinean puntos decierre de las subcuencas. Puntos de manejo tpicos incluyen:

Estacin de monitoreo de caudal


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Represa (existente o proyectada)

Confluencia de ros importantes (siempre que la subcuenca que agrupa a ambasposea condiciones climatolgicas heterogneas)

Localizacin de canales de extraccin de agua

Un ejemplo de delimitacin de subcuencas consideradas en el modelo se muestra en laFigura 2. Esta Figura tambin muestra la principal red hidrolgica de la cuenca del Ro Paute enEcuador. Tal y como se muestra en la Figura 3, esta red hidrolgica ha sido desarrolladaesquemticamente en el modelo WEAP, donde se incluye las subcuencas asociadas y adems, laubicacin de los principales centros urbanos en la cuenca (Nota: El desarrollo del modelo de lacuenca del Ro Paute en Ecuador ser utilizado como ejemplo en diferentes partes de estedocumento).

Delimitacin temporal/paso de tiempo: Tomando en cuenta la informacin

disponible de datos climatolgicos e hidrolgicos para la cuenca en estudio sedebe considerar el perodo de simulacin y el paso de tiempo del modelo.Generalmente se busca que exista una coincidencia entre las series de datosclimticos y las series de datos de medicin de caudales. La coincidencia temporalde estas dos fuentes de datos independientes permite realizar la calibracin delmodelo a travs del ajuste de parmetros hidrolgicos, de forma que los caudalesobtenidos con el modelo produzcan una representacin aceptable de los caudalesobservados. El paso de tiempo del modelo se determina dependiendo de laprecisin necesaria. Debido a las caractersticas cuasi-fsicas y semi-distribuidasdel modelo hidrolgico dentro de WEAP, la representacin de los procesos

hidrolgicos tiene un nivel de agrupamiento que hace las aplicaciones del modelosean vlidas dentro del paso de tiempo semanal y mensual. Si la aplicacinrequiere una mayor resolucin, se debe considerar el uso del paso de tiemposemanal, pero en muchas ocasiones el paso de tiempo mensual es suficiente paralos propsitos de la aplicacin.

Consideracin de la demanda: Adems de la caracterizacin fsica espacial ytemporal de la zona de estudio, se requiere la ubicacin de los sitios de demanda,los cuales incluyen sistemas de riego, urbes a considerar, poblacin rural y

caudales mnimos, entre otros. Dependiendo del objetivo del modelo, estacaracterizacin puede ser detallada o gruesa. Por ejemplo, las demandas de riegopueden agruparse como un sitio de demanda o pueden caracterizarse dentro delmodelo hidrolgico. Por otro lado, los consumos urbanos pueden asumirse comoun consumo per cpita o pueden clasificarse de forma detallada en categoras deuso interno domiciliario (baos, lavandera, etc.) y uso externo (jardines, zonascomunes, etc.).


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Consideraciones especiales: Otros requerimientos del problema en estudio puedenexigir el uso de elementos especficos existentes dentro de WEAP (e.g., aguasubterrnea o plantas de tratamiento de agua, el uso de la capacidad incorporada enWEAP de vnculo con otros modelos (i.e., QUAL2K, MODFLOW), o la creacinde rutinas para la integracin de WEAP con otros modelos externos requeridospara la aplicacin especifica (i.e., modelos econmicos, modelos ecolgicos dedinmica de poblacin). Adicionalmente y en la medida en que el equipo tcnicoque desarrolla WEAP este involucrado en un proyecto, se puede lograr eldesarrollo de capacidades dentro de WEAP para resolver problemas especficos.Por ejemplo, recientemente se ha implementado la capacidad en WEAP de crearvariables y categoras adicionales, lo cual permite gran flexibilidad dentro delmodelo. Esta capacidad se ha utilizado exitosamente en la implementacin de unmodulo para observar la evolucin de glaciares en la zona andina.


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Figura 2. Subcuencas y Red hidrogrfica consideradas en el modelo del Ro Paute,Ecuador


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Figura 3. Esquema modelo WEAP del Ro Paute, Ecuador


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4 Bsqueda de InformacinLa recopilacin de datos para aplicaciones de WEAP generalmente se realiza en dos

etapas. La etapa inicial de recopilacin de datos tiene como objetivo dar soporte a la aplicacin

inicial del modelo WEAP. En esta etapa se busca recopilar la informacin existente en agenciasde gobierno, bases de datos internacionales, informacin de satlite e informacin publicada enestudios previos. El modelo inicial implementado con estos datos permite evaluar la necesidad derecopilar ms datos posteriormente. La aplicacin inicial de WEAP no debe ser extremadamentedetallada, pero tampoco debe arrojar resultados incorrectos. Por esta razn, se debe realizar unarevisin preliminar del modelo. La revisin del modelo se debe enfocar en identificar qumodificaciones deben realizarse en el modelo y qu datos adicionales deben recopilarse parahacer el modelo ms preciso. Generalmente, los datos adicionales requeridos para mejorar laprecisin del modelo pueden incluir un mayor procesamiento de datos como, por ejemplo, unadelineacin ms detallada de las cuencas usando algn software de Sistema de Informacin

Geogrfico (SIG). Otros datos necesarios pueden ser de tipo hidrolgico, uso de suelo o datossocioeconmicos.

En la tabla siguiente se presenta una lista de los datos que se deben recopilar para unaaplicacin de WEAP. La lista incluye una clasificacin de prioridad de datos segn suimportancia para el modelo (1=Muy importante, 2=Relevante). La idea es que el enfoque inicialdebe darse en conseguir los datos marcados con 1. Una vez un modelo inicial ha sidodesarrollado, se puede refinar el modelo con la consecucin de los datos adicionales (marcadoscon 2). El formato preferido se da como referencia pero no es un requerimiento. Sea cual sea elformato de los datos, generalmente es necesario hacer un procesamiento para poder ingresarlosen el modelo.


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Tabla 1. Resumen de Datos Requeridos para Construir un Modelo en WEAP

Datos requeridos para alimentar el modelo ydurante el proceso de calibracin

Prioridad Formatopreferido

Notas

Datos de Entrada Demandas- Uso de suelooDEM (Modelo de Elevacin Digital) 1 GISoCobertura de vegetacin 1 GISoTipo de suelo 2 GISoGeologa 2 GISoreas de agricultura irrigada 1 GIS, Excel, texto o

csvoTecnologas de irrigacin 2 GIS, Excel, texto o

csv

Estos datos son necesariospara caracterizar la cuenca

- ClimaoPrecipitacin (series de datos histricas,i.e. promedio mensual en cada ao del

perodo de modelacin)

1 Excel, texto, o csv

oTemperatura (series de datos histricas,i.e. promedio mensual en cada ao del

perodo de modelacin)


oHumedad Relativa (promedio mensual delperiodo de modelacin)


oViento (promedio mensual del periodo demodelacin)


oCobertura de nubes 2 Excel, texto, o csvoLatitud 1 Excel, texto, o csv,

o capas de GISpara extraer datos

Estos datos son necesariospara alimentar el modelo concondiciones climticas.

Precipitacin y Temperaturadeben ser promedios de cada

paso de tiempo dentro elperiodo de modelacin,mientras que humedad relativay viento pueden ser un

promedio aproximado.

- Sitios de Demanda (ciudades, industrias,

zonas agrcolas)oNmero de usuarios 1 No hay formato

preferidooConsumo per capita 1 No hay formato

preferidooVariacin Mensual 1 No hay formato

preferidooPorcentaje de retorno 1 No hay formato

preferido

Aunque las demandas

agrcolas se pueden estimardentro del modelo hidrolgico,tambin se pueden agrupar enun sitio de demanda

Datos de Entrada Suministro y Recursos- Reservorios/represas

Datos fsicos:oCapacidad de almacenamientooVolumen inicialoCurva de volumen/elevacinoEvaporacinoPrdidas a agua subterrneaDatos de operacinoMximo nivel de conservacinoMximo nivel de seguridadoMximo nivel inactivo

1 No hay formatopreferido. Losdatos pueden venir

en diversosformatos o hacer

parte de un texto.La curva devolumen/elevacin

puede venir enExcel.

Si existen reservorios, esimportante tener informacinsobre su localizacin y sus

caractersticas fsicas y deoperacin


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Tabla 2. Resumen de Datos Requeridos para Construir un Modelo en WEAP (continuacin)

Datos requeridos para alimentar elmodelo y durante el proceso de calibracin

Prioridad Formatopreferido

Notas

- Capacidad hidroelctricaoMnimo caudal de turbinaoMximo caudal de turbinaoCabeza hidrulicaoFactor de PlantaoEficiencia

1 No hay formatopreferido

El modelo requiere estos datospara poder calcular produccin

hidroelctrica

- Requerimientos de caudales mnimos 2 No hay formatopreferido

- Canales para extraccin de agua (i.e. canalesde irrigacin)

1

- Agua subterrnea 2

No hay formatopreferido

Es importante saber lalocalizacin de los canales yacuferos

Datos para Calibracin del Modelo- RosoSeries de tiempo de caudales 1 Excel, texto, o csv

-NieveoSeries de tiempo de profundidad de nieveo de equivalente de agua


oEstimados de volumen de nieve 2 Excel, texto, o csv- Glaciaresorea de cobertura de glaciares 2 GIS o ExceloEscorrenta de agua desde glaciares Excel, texto, o csv

Estos datos son importantespara chequear elcomportamiento del modelo, y

realizar la calibracin


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5 Desarrollo del modeloEn la etapa de desarrollo del modelo se busca representar la cuenca tomando como base

la simulacin de las condiciones histricas. Para llevar a cabo esta simulacin es necesario

rellenar el modelo con las diferentes caractersticas esenciales de oferta y demanda de agua. Acontinuacin se describe la metodologa propuesta para cada una de estas sub-etapas.

5.1 Aspectos Metodolgicos5.1.1 Anlisis de la Oferta de Agua

Los componentes del balance hidrolgico modelados usando el programa WEAP sonevapotranspiracin, infiltracin, escorrenta superficial, escorrenta sub-superficial (i.e.interflow), y flujo base (Figura 4). WEAP requiere la entrada de datos climatolgicos y decobertura vegetal para estimar estos componentes del balance hidrolgico para cada una de lasunidades espaciales bsicas que tienen que ser identificados en el modelo. Estas unidades bsicasde modelacin corresponden a las zonas de captacin denominadas en el modelo comocatchments. Los catchments tienen que ser definidos a travs de procedimientos de delimitacinde subcuencas. A travs de este proceso se obtiene la caracterizacin de cobertura vegetalnecesaria, incluyendo el estimado de las reas y la distribucin de cobertura vegetal dentro decada zona de captacin. Los datos climticos requeridos para realizar la modelacin incluyenprecipitacin, temperatura, humedad, viento, punto de derretimiento, punto de congelamiento,

latitud, y cantidad inicial de nieve (en caso de que esta variable sea relevante). Adicionalmente,datos de caudales en estaciones de medicin son necesarios para poder comparar los resultadosdel modelo y realizar calibraciones. Finalmente, en el anlisis de oferta de agua es necesarioincorporar la informacin relativa a la infraestructura fsica de control y aprovechamientoexistente al interior de la cuenca.


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Precipitacin, incluido

derretimiento de nieve Irrigacin ET=PET*(5z1-2z12)/3

Escorrenta Superficial=

(precip+irrig)*z1Factor Resistencia a Escorrenta

Escorrenta directa (solo si z1>100%)

Balde 1

Balde 2

Capacidaddeaguae

n

zonaderaices(mm)

Capacidad

dezona

profunda

(mm)

Precolacin=Conductividad

en zona de races * (1-

direccin de flujo)*z12z1(%)

z2(%)

Escorrenta subsuperficial =

(Conductividad en zona de races *

direccin de flujo)*z12

Flujo base = Conductividad de zona

profunda * z22

Precipitacin, incluido

derretimiento de nieve Irrigacin ET=PET*(5z1-2z12)/3

Escorrenta Superficial=

(precip+irrig)*z1Factor Resistencia a Escorrenta

Escorrenta directa (solo si z1>100%)

Balde 1

Balde 2

Capacidaddeaguae

n

zonaderaices(mm)

Capacidad

dezona

profunda

(mm)

Precolacin=Conductividad

en zona de races * (1-

direccin de flujo)*z12z1(%)

z2(%)

Escorrenta subsuperficial =

(Conductividad en zona de races *

direccin de flujo)*z12

Flujo base = Conductividad de zona

profunda * z22

Figura 4. Elementos hidrolgicos modelados en WEAP

Informacin climatolgica:

La informacin meteorolgica obtenida en la etapa de consecucin de datos debe serprocesada para formar una base de datos que permita el uso de los datos dentro del modelo. Acontinuacin se presentan algunas guas metodolgicas con respecto al procesamiento de estosdatos.

Precipitacin:

Dependiendo de los datos de precipitacin obtenidos, estos se deben procesar para lograrseries de datos continuos para el periodo de modelacin. Generalmente, los datos de

precipitacin pueden presentarse en diferentes formatos incluyendo:

- Isoyetas: en este caso el objetivo es usar esta informacin para determinar una isoyetaanual ponderada por cada banda de elevacin y luego se desarrolla un factor que esaplicado a una estacin base (ver Recuadro 1).


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- Relaciones de altura-precipitacin: en este caso se pueden usar las ecuacionesdirectamente para estimar la precipitacin en cada banda de elevacin con base en losdatos de una estacin base.

- Otras opciones: si no se tienen isoyetas o relaciones de altura-precipitacin, se deben

procesar los datos de las estaciones disponibles usando algn procedimiento de anlisisclimatolgico (en softwares de SIG existen funciones que permiten hacer este tipo deanlisis como la media ponderada por la inversa de la distancia (IDW)) que permitadistribuir la informacin de forma que pueda ser utilizada en cada catchment.

Temperatura:

Debido a la distribucin espacial y temporal de la temperatura, se considera que es

suficiente una extrapolacin por altura de la informacin de temperatura proveniente de un grupode estaciones representativas dentro de la cuenca. El gradiente de temperatura con la altura seestima considerando los valores de temperatura promedio para estaciones ubicadas a diferenteselevaciones. La Figura 7 presenta dicha relacin para estaciones localizadas en la cuenca del RoPaute. Considerando dos estaciones ndices para la cuenca (ubicadas a diferentes alturas) y laaltura de cada una de las bandas de elevacin de cada subcuenca se pueden derivar series detiempo de temperatura que toman como base la serie de tiempo histrica de las estaciones ndicesy la diferencia de altura entre las bandas y la ubicacin de las estaciones (ver Figura 8). En laseccin de aspectos prcticos se presentan los detalles de este procedimiento.

En caso de que no existan datos de estaciones para desarrollar el gradiente de temperaturabasado en un estimado de cambio de temperatura adiabtico en funcin de la altura equivalente a6oC por cada 1000 m (i.e. 0.006 oC /m). Este valor de referencia debe ser corroborado si esposible analizando los promedios de temperatura anual de las diferentes estaciones localizadas enla cuenca. El delta de temperatura puede entonces ser calculado multiplicando el diferencial dealtura entre una estacin base y la altura promedio de cada subcuenca por 0.006 oC /m.


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Recuadro 1. Uso de datos de Precipitacin cuando existen Isoyetas

Para la creacin de las series de tiempo de precipitacin para cada banda de elevacin seprocede de la siguiente manera:

1. Intersectando la cobertura SIG de isoyetas anuales con la cobertura de bandas deelevacin de subcuencas se calcula la isoyeta anual ponderada por banda de elevacin para cadasubcuenca.

2. Para cada una de las regiones de precipitacin se consideran las estaciones que posean lamejor calidad de datos para el perodo de simulacin considerado. Para cada regin seconsideran (si es posible) dos estaciones: una para las partes altas y otra para las partes medias ybajas (la ubicacin de estas estaciones con su identificacin correspondiente para el ejemplo delRo Paute se muestra en la Figura 5). Se espera que la distribucin de la precipitacin a lo largodel ao (i.e. modo uni o bimodal de precipitacin) sea homognea en el interior de cadasubcuenca y est correctamente representado por estas estaciones ndices.

3. Para cada una de las bandas de elevacin dentro de cada subcuenca se comparan laisoyeta anual con la precipitacin anual promedio de la estacin ndice asignada. Este valor seutiliza posteriormente para modificar la serie de tiempo de datos de la estacin ndiceconsiderada (ver Figura 6) y as obtener una serie de tiempo de niveles de precipitacin de labanda de elevacin.

Este procedimiento asume que la variabilidad inter e intranual dentro de una subcuenca novara, siendo este similar al existente en la estacin ndice. Pese a que este supuesto puede no servlido, se considera pertinente en aquellos casos en los que la extensin y la calidad de las

estaciones de precipitacin no es alta, como es la situacin en la cuenca del Paute.


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Figura 5. Caracterizacin de los regmenes de precipitaciones. Ejemplo Cuenca del Ro Paute.

UM1 = Uni-modal 1; UM2 = Uni-modal 2; BM1 = Bimodal 1; BM2 = Bi-modal 2. Fuente:(Celleri, 2007)


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Figura 6. Estaciones Meteorolgicas ndice Precipitacin. Ejemplo Cuenca Ro Paute


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Figura 7. Relacin Temperatura - Altura. Cuenca Ro Paute


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Figura 8. Estaciones Meteorolgicas ndices Temperatura. Ejemplo Cuenca Ro Paute


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Humedad, viento y latitud:

La asignacin de las variables humedad y viento requiere de una clasificacin por alturade todos los catchments de la cuenca. Por ejemplo, para estas variables climticas, se puede

considerar el promedio mensual histrico de dos estaciones ndices ubicadas en zonas altas ymedias-bajas, asumiendo una nula variacin inter-anual y una variacin de altura dada por ladiferencia de altura entre las estaciones base. El clculo de la latitud se realiza mediante unsoftware SIG (i.e. ArcGIS 9.2, Grass, Manifold), obteniendo la latitud del centroide que definecada microcuenca.

Condiciones hidrolgicas existentes en la cuenca:

Ros

Esta informacin hidromtrica se debe clasificar y ordenar de forma que se tengandisponibles datos de series histricas de caudales, las cuales sern posteriormente utilizadas en lacalibracin del modelo.

Infraestructura fsica de control y aprovechamiento de recursos hdricos:

Los diferentes elementos de infraestructura fsica se deben localizar espacialmente. Asmismo, se debe identificar su importancia dentro de la construccin del modelo para poder

asignar prioridades en el momento de la incorporacin de operaciones de estos elementos. Losprincipales elementos a considerar son:

Embalses

Sistemas de regado

Sistema de distribucin de agua potable para ciudades

La informacin obtenida relacionada con estos elementos se debe clasificar de forma que

est disponible para uso en el momento en que se incorporen estos elementos dentro del modelo.


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5.1.2 Anlisis de la Demanda de AguaPara complementar el balance hidrolgico realizado por el modelo en sus componentes

naturales e intervenidos es importante realizar un anlisis de la demanda de agua. Este anlisisconsidera una serie de sub-etapas que se describen a continuacin:

Definicin Usos De Suelo:

Con los datos de SIG se puede analizar la cobertura vegetal de la cuenca de forma quecada catchment pueda tener su distribucin de cobertura vegetal correspondiente. Se buscautilizar un nmero de categoras completa sin ser extremadamente detallada. Cuando se obtieneinformacin de cobertura vegetal muy detallada se recomienda agrupar los tipos de vegetacin,ya que la escala de resolucin del modelo no requiere una clasificacin detallada de la coberturavegetal. Por otro lado, al realizar esta agrupacin, se logran mejorar los tiempos deprocesamiento una vez se est corriendo el modelo. En la siguiente seccin se presentan variosaspectos prcticos de cmo realizar esta clasificacin de usos de suelo.

Cultivos de Riego

En caso de que existan cultivos bajo riego y que este sea un aspecto importante dentro delmodelo, los cultivos se deben caracterizar de forma ms detallada que la caracterizacin generalde cobertura vegetal. Por ejemplo, dentro de la cobertura vegetal puede haber una categora decultivos, la cual puede tener subcategoras de acuerdo con el tipo de cultivos.

Parmetros Agronmicos/Hidrolgicos:

De manera preliminar se pueden incorporar valores a los parmetros crticos a utilizar porel modulo hidrolgico de WEAP. Estos parmetros se obtienen de manera inicial en los modelosque han sido desarrollados previamente para condiciones hidrolgicos/climatolgicas similares.Estos valores iniciales se modifican posteriormente en el proceso de calibracin del modelo quese explica ms adelante. En la Tabla 2se muestran los valores de parmetros de diferentes

aplicaciones de WEAP que pueden servir como gua.


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Tabla 3. Resumen de Parmetros del Modulo Hidrolgico en WEAP

CUENCARio Santa

(Peru)Rio Limari

(Chile)Cow Creek

(California)Battle Creek(California)

Butte Creek(California)

Paso de tiempo monthly monthly monthly monthly weekly Documento en

WEAP website?* si siDocumento enpreparacin? si1 si2 si3

rea (km2) 11,600 2,410 1,440 1,050 512

ParmetrosKc 1 Sw cap 80 108-4320 900-720 540-455 54-540 DeepCap 500 300-7500 500 5000 1750-2500 Rf 0.8-4 0.9-5.85 3-4.6 1.7-2 50-250 Swcond 500Deep cond 500 140-600 300 300-400 75

Dir Flow 1 0.9-0.6 0.2 0.5-0.6

Desarrollado porCondom,T. et. A.

Vicua, S.et. al. Yates, D. et. Al. Yates, D. et. al. Escobar, M. et.

Nota: Para acceder documentos de soporte visite la pagina: http://www.weap21.org/index.asp?doc=16

Para documentos en preparacin sobre las aplicaciones favor contactar:1,3,4 Marisa Escobar, [email protected] Sebastian Vicua, [email protected]


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Demanda Urbana:

Para establecer la demanda urbana se considera la informacin proveniente de censosdisponibles. Utilizando la funcin de Growthfrom en WEAP, se puede determinar la poblacin

efectiva para cada ao usando como datos de entrada la tasa de crecimiento, el ao del censo, yel valor inicial de poblacin. Generalmente se caracterizan las demandas urbanas de acuerdo conel nmero de habitantes, tasa de crecimiento, y consumo per capita. En los casos en que elmodelo requiera mayor detalle en la caracterizacin de demandas urbanas, las demandas sepueden desagregar en subcategoras para incluir aspectos de inters como, por ejemplo, el usointerno de casas (duchas, cocinas, sanitarios, etc.) y usos externos (riego de jardines, lavado defachadas, etc.).

5.2 Aspectos Prcticos de la Construccin del ModeloEn esta seccin se presentan aspectos prcticos de la construccin del modelo en WEAP.

Se busca ofrecer indicaciones de los pasos previos necesarios en el procesamiento de datos ypresentar herramientas bsicas tiles que faciliten el proceso de construir el modelo orientado aun amplio rango de usuarios, desde aquellos con alto conocimiento tcnico hasta aquellos conmenor conocimiento tcnico.

5.2.1 Procesamiento de Datos Previo a Construccin del ModeloLos datos de SIG y los datos climatolgicos obtenidos deben ser procesados antes de ser

incorporados en el modelo. Por ejemplo, un modelo de elevacin digital es esencial paraalimentar el modelo, pero debe ser analizado para obtener los datos de rea de los distintoscatchments. Por otro lado, los datos climatolgicos deben ser analizados respecto a la coberturade la zona y convertidos al paso de tiempo seleccionado para el modelo. A continuacin sepresentan aspectos comunes que se encuentran en esta etapa e indicaciones de cmo realizar elcorrespondiente procesamiento de los datos.

Delimitacin de Catchments en SIG

Las subcuencas se deben delimitar en ciertos puntos de inters hidrolgico donde sedesea conocer exactamente el valor del caudal en un momento determinado durante el uso delmodelo, ya sea para la calibracin o la simulacin de escenarios futuros. Estos puntos son:

Confluencia de ros


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Puntos de aforo de caudales

Reservorios existentes (y proyectados)

Puntos de inicio y de terminacin de canales de derivacin de agua

Usando una herramienta SIG se logra realizar la delimitacin de las subcuencas en lospuntos de inters seleccionados. La Figura 9 muestra un ejemplo del desarrollo del modelo enPaute donde a partir de una delimitacin inicial a nivel de subcuencas se decidi en algunoscasos agrupar subcuencas en unidades ms amplias o subdividir subcuencas en otros casos. Estadecisin se tomaba en funcin de la existencia de puntos de inters. Es decir, donde no existieraun punto de inters se agregan las unidades y se delimitan subcuencas en puntos de inters nodelimitados. Adicionalmente se recomienda subdividir las subcuencas de acuerdo con sus capasde elevacin para obtener reas de captacin que son espacialmente uniformes respecto a suscaractersticas topogrficas y climatolgicas. En el Anexo 1 se describe con mayor detalle lametodologa a seguir en el anlisis espacial de las cuencas previo al desarrollo del modelo enWEAP. Estos catchments constituyen las unidades hidrolgicas sobre los cuales WEAP aplicalas rutinas para estimar evapotranspiracin, infiltracin, escorrenta superficial, flujo horizontalentre capas, y flujo base. Los catchments adems se pueden subdividir dependiendo de sucobertura vegetal para lograr una mejor representacin de los procesos hidrolgicos en diferentestipos de cultivo y suelos. Una vez obtenidos los catchments, sus reas y su distribucin decobertura vegetal, se puede general el esquema base dentro de WEAP segn se explica en lasiguiente seccin.


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Figura 9. Delimitacin de Catchments, ejemplo en Cuenca Ro Paute, EcuadoLa Figura de la izquierda muestra la subdivisin original de subcuencas. La Figura de la derecha mues

algunos lugares se reagruparon subcuencas (crculos de color rojo) y en otros se subdividieron cuenc


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Caracterizacin de Cobertura Vegetal en SIG

De acuerdo con la informacin obtenida de las coberturas de suelo en SIG, tambin esposible realizar un anlisis de uso de suelo para cada una de las bandas de elevacin por

subcuenca. Es importante analizar el nmero de categoras de la cobertura original y reducirlo,si es necesario, para disminuir el esfuerzo en el desarrollo y la calibracin del modelo. Porejemplo, la equivalencia entre las categoras originales y finales usadas en el modelo del RoPaute se muestra en la Tabla 3. La cobertura de vegetacin es entonces intersectada con lacobertura SIG de las bandas de elevacin por subcuenca para finalmente obtener la distribucinespacial de coberturas en la cuenca.

Tabla 4. Uso de suelo original y agrupacin utilizada en el modelo para el ejemplo del modeloRo Paute

Uso de suelo original (1991)Paramo de pajonal

Paramo intervenido

Bosque (vegetacin leosa)

Lagunas

Lechuguin

Pasto

Rocas

Tierras degradadas

Carreteras vas

reas residenciales o tierras degradas

Tierras abandonadas o tierras infrtiles para cultivar

Maz

Pasto

Hortalizas

Plantacin

Papa

Frutales

Tierras Infrtiles

reas de cultivo, mezcla de pequeas parcelas de cultivo (maz,

frejol) con pastos

Cultivos

Lagunas Lechuguin

Pasto

Rocas

Areas Urbanas Degradadas

Uso de suelo utilizado en el modeloParamo

Paramo Intervenido

Bosque

Climatologa

Para la elaboracin del modelo es necesario procesar los datos climticos conseguidos enla etapa de bsqueda de informacin y asociarlos con los catchments.


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Precipitacin:

Un primer paso en el procesamiento de datos climticos es determinar la extensin enaos y cantidad de datos existentes en estas estaciones pluviomtricas y climatolgicas. A partirde este anlisis se puede determinar el perodo de modelacin para la calibracin, el cual se

establece sobre los aos en que los datos de precipitacin, temperatura y caudales coinciden. Porejemplo, en la Figura 10 se observa una clasificacin de datos para estaciones en la cuenca delRo Paute. En este caso, se nota un incremento en nmero de estaciones a partir del ao 1975-1977 y la ausencia de datos en algunas estaciones a partir de 1990. Por esta razn, el periodoseleccionado es desde 1975 hasta 1989 lo cual proporciona 14 aos de datos continuos parautilizar durante el periodo de calibracin. Es importante recalcar aqu que la calibracin duranteeste periodo es posible siempre y cuando se tengan datos de caudales que coincidan con esteperiodo.

En general, dependiendo de la disponibilidad de datos, se recomienda utilizar un periodode calibracin que sea lo suficientemente largo como para que capture un periodo en el cual sepresente suficiente variabilidad en los parmetros climticos, por ejemplo, que presente periodoshmedos y periodos secos.


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Figura 10. Cuadro para observar la extensin de datos de precipitacin (ejemplo Cuenca


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El siguiente paso es procesar los datos de forma que estn en el paso de tiempo delmodelo. Por ejemplo, si el modelo se va a hacer en paso de tiempo mensual (lo cual es comnpara anlisis de cambio climtico) y se tienen datos en paso de tiempo semanal, estos deben serconvertidos a paso de tiempo mensual. Posteriormente, los datos de estaciones se incorporandentro del modelo a travs de la creacin de una estructura de datos usando las suposiciones

clave o key assumptions dentro de WEAP. Tanto las funciones de Excel para realizar esteprocesamiento de datos, como el uso de las key assumptions se presenta en detalle en la siguienteseccin de Incorporacin de Informacin en el Modelo.

Temperatura:

El procesamiento de datos de temperatura de estaciones es similar al procedimiento paraprecipitaciones. Generalmente, el nmero de estaciones que tienen datos de temperatura esmenor que las estaciones de precipitacin, lo cual implica que el procesamiento de datos esmenos dispendioso. Con un grupo de estaciones con datos completos localizadas en diferentesaltitudes se puede lograr obtener un gradiente de temperatura como se indic en los aspectosmetodolgicos explicados anteriormente. Posteriormente se pueden utilizar dos estaciones basecompletas y aplicar el gradiente de temperatura para estimar la temperatura a nivel de catchment.

5.2.2 Incorporacin de Informacin en el ModeloUna vez que se tenga la delimitacin de los catchments que sern representados en el

modelo, la caracterizacin de cobertura vegetal, y los datos climatolgicos de precipitacin ytemperatura se encuentren analizados, se puede proceder a incorporar la informacin dentro delmodelo. Las prximas secciones estn diseadas para orientar al usuario en este proceso. Paraesto se presenta a continuacin: primero, la generacin del esquema base en WEAP, y a partir deeste, el uso de herramientas bsicas incluyendo funciones de Excel para procesamiento de datosy el uso de key assumptions.

Generacin de Esquema Base en WEAP

Los pasos para crear el esquema base incluyen:

1: Crear rea nueva

2: Incorporar shapefiles (coberturas SIG)

3: Centrar cuenca


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4: Incorporar ros en el esquema basndose en las coberturas SIG

5: Incorporarcatchments en el esquema basndose en la delimitacin de lassubcuencas

Siguiendo estos pasos 1 a 5, al final se logra el esquema de la cuenca, el cual adems ya

incluye la estructura de datos dentro de cada catchment. Sobre este esquema y estructura secontina la construccin del modelo. Estos pasos estn ampliamente explicados en el Tutorial deWEAP (http://www.weap21.org/index.asp?doc=13). Los pasos siguientes de creacin deestructura de datos de catchments y uso de key assumptions estn explicados en detalle en lassiguientes secciones.

Crear estructura de datos en el interior de los catchments

Una vez creado el esquema base en WEAP se puede proceder a crear la estructura dedatos dentro de la vista de datos (Data view). En las siguientes figuras se indica paso a paso la

creacin de cada uno de los tipos de cobertura vegetal en cada catchment y como se puedereplicar esta estructura en todos los catchments del modelo.


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Figura 11. Creacin de estructura a interior de catchments.

Las siguientes cuatro imgenes corresponden a la secuencia que se sigue para lograr crearla estructura de datos dentro de cada catchment

Estructura de datos dentro de cada catchment conrespecto a uso de suelo. Para crear cada categora, se haceclickderecho y se adiciona una mas.


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Figura 11. Continuacin


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Luego se pega la estructura de datos en elcatchmentdestino usando la funcinpaste


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Key assumptions

Las key assumptions constituyen una de las herramientas bsicas en WEAP. Estas puedenser usadas con diferentes propsitos dentro de la construccin del modelo. Por ejemplo, en laskey assumptions se pueden incorporar los parmetros de uso de suelo usados en la calibracin del

modelo. Los key assumptions tambin pueden ser usadas para la creacin de funciones paraobtener series de tiempo de precipitacin y temperatura en todos los catchments del modelo apartir de las estaciones base.

Al pegar la estructura de datos queda dentro del nuevo catchment. Esteprocedimiento se realiza sucesivamente en todos los catchments


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Parmetros de uso de suelo en key assumptions

Los parmetros de uso de suelo dentro de WEAP son aquellos presentados en la Figura 4en la pgina 12:

Kc: coeficiente de cultivo Capacidad de almacenamiento de agua en la zona de races, Sw

Capacidad de almacenamiento de agua en la zona profunda, Dw

Factor de resistencia a la escorrenta, RRF

Conductividad de zona de races, Ks

Conductividad de zona profunda, Kd

Direccin preferencial de flujo, f Nivel de humedad en la zona de races (Z1) inicial

Nivel de humedad en la zona profunda (Z2) inicial

Todos estos factores pueden incluirse dentro de key assumptions y luego asociarlos consu respectivo parmetro de uso de suelo. Algunos de los factores son dependientes del tipo decobertura vegetal, por lo cual deben crearse categoras para representar esta dependencia. Porejemplo, Kc es diferente para cobertura y cultivo, y en algunos caso incluso puede presentarvariabilidad temporal. En la Figura 12 se notan valores variables de Kc en key assumptions y lavariabilidad temporal para la cobertura de bosque.


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Figura 12. Parmetros de Uso de Suelo en key assumtpions

En el momento de poblar los parmetros en relacin con las key assumptions esnecesario entonces llamar la key assumptions respectiva. Para esto es til usar la funcin deconcatenar que se presenta en la siguiente seccin de funciones de Excel.

Funciones de precipitacin en key assumptions

Una vez los datos de precipitacin de las estaciones base estn en bases de datos deExcel, estos pueden ser usados para obtener series continuas para todos los catchments. Enel caso de la precipitacin, dependiendo de las fuentes de datos indicadas anteriormente, as

como de la existencia de isoyetas, de relaciones de altura-precipitacin u otras opciones, laskey assumptions pueden usarse de diferente forma. En el Recuadro 2 se presenta el uso dekey assumptions para el caso en que se tienen isoyetas.


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Recuadro 2. Incorporacin de Datos de Precipitacin dentro de WEAP cuando existenIsoyetas

A continuacin se presenta una forma de usar los datos de precipitacin cuando estos hansido extrados de isoyetas. En este ejemplo se muestra la manera en que se ha distribuido esta

variable en el modelo WEAP de al Cuenca del Ro Paute. La precipitacin de cada catchmentdeeste modelo esta dada por la ecuacin:

ReadFromFile(datos\precipitaciones_paute.csv,6)*Key\IndexPrecCuencas\MAA_1

Donde,

ReadFromFile es la funcin en WEAP para leer datos de archivos (ver Figura 13)

Datos\precipitaciones_paute.csv,6 corresponde al archivo donde se encuentran los datos deprecipitacin de la estacin base y el 6 se refiere a la columna donde estos datos se encuentrandentro del archivo.

Key\IndexPrecCuencas\MAA_1 corresponde a un ndice calculado para el catchmentMMA_1.

El Key\IndexPrecCuencas\MAA_1 se ha calculado previamente dentro de los keyassumptions, con la siguiente ecuacin:

Key\PrecipSubcuenca\MAA_1/Key\PrecipEstaciones\BM2\Labrado

Donde,

Key\PrecipSubcuenca\MAA_1 es el valor de la isoyeta en el catchmentespecficoKey\PrecipEstaciones\BM2\Labrado es el valor de la isoyeta en la estacin base


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Figura 13. Vista de WEAP con ecuaciones ReadFromFile para precipitacin


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Para crear estas formulas para cada uno de los catchments evitndose tener que escribirla de cero cfuncin de concatenar que se explica en el texto principal de esta gua en la Seccin 5.2.


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Funciones de temperatura en key assumptions

En lo que se refiere a la temperatura, a continuacin se presenta el caso que seproduce con ms frecuencia. En este supuesto se utilizan estaciones base para proyectar

temperatura usando un gradiente con elevacin determinado como se indico en seccionesanteriores (Seccin 5.1.1. Temperatura en Aspectos Metodolgicos).

Para cada uno de los catchments se utiliza la ecuacin:

Key\FactorTemp*(Key\Altura\Catchment-Key\AlturaEstacion\Estacion Base)

Donde,

Key\FactorTemp= pendiente de la lnea de elevacin vs temperatura

Key\Altura\Catchment=elevacin del catchmentKey\AlturaEstacion\Cuenca=elevacin de la estacion base

Tal y como se observa, el Key\FactorTemp es un nico nmero mientras que los otros sonrelaciones entre variables incluidas en las key assumptions tal como se nota en la Figura 14(compuesta por dos figuras).


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Figura 14. Funciones de temperatura en key assumptions.

Los dos esquemas siguientes ilustran el procedimiento para incorporar algunas funcionesde temperatura en key assumptions

Altura de cada catchmentdentro de key assumptions


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Figura 14. Continuacin.

Ya que la frmula de temperatura debe estar asociada directamente a cada catchment, lafuncin de concatenar en Excel que se presenta en la seccin siguiente tambin puede ser til enla creacin de la frmula para todos los catchments.

Herramientas en Excel

Funcin BUSCARV:

Dentro del contexto de la poblacin de datos de reas y porcentaje de cobertura vegetalque contina despus del paso anterior de creacin de la estructura de datos, es convenientepresentar la utilidad de la funcin BUSCARV de Excel (o VLOOKUP en ingles). Esta funcin

Altura de cada estacin base dentro de key assumptions


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permite ordenar datos en el formato requerido para entrarlos directamente en WEAP. Porejemplo, en el caso de datos de cobertura vegetal organizados en forma de tabla, estos pueden sertrasformados a formato de columna siguiendo la misma estructura de datos de WEAP.

Los argumentos de la funcin BUSCARV incluyen:

Valor que se desea buscar en la matriz

Matriz de datos donde buscar los datos

Columna en la que se desea ordenar el dato

En el caso del ejemplo (ver Figura 15), se estn ordenando datos de rea de catchmentyproporcin de cultivos que estn organizados en forma de matriz para ubicarlos de forma verticalsiguiendo la estructura de los catchmets y distribucin de cultivos en WEAP. Como se observa la

informacin que existe es reas de catchments y porcentaje de cada cultivo. Para este caso, losargumentos que se usan para aplicar la funcin BUSCARV son:

- Valor que se desea buscar en la matriz: valor en la celda S3, el cual correspondeal nmero del catchment

- Matriz de datos donde buscar datos: matriz $A$3:$Q$136 que es donde seencuentran los datos de rea de catchmenty proporcin de cada tipo de cultivo

Columna que se desea ordenar dato: ya que los datos comienzan desde la columna B, lacolumna a la que corresponde el dato buscado est dada por la formula T3+1, lo cual indica queel valor buscado est en la columna equivalente al numero de cultivo en la columna T.


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Figura 15. Funcin BUSCARV de Excel

Numeracin de Catchments

Clasificacin de cobertura vegetaly numeracin. En este caso seobservan 16 tipos de clases de

cobertura ve etal

Columnas para procesamiento de datos

- columna izquierda: numeracin de caeste caso, el numero incrementa cada 1

- columna media: numeracin de cober

- Columna derecha: dato de matriz asigusando la funcin vlookup

Funcin BUSCARV (VLOOKUP

en ingls) para asignar valores dematriz en forma vertical siguiendoestructura de datos en WEAP


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De esta manera, una vez los datos estn en forma vertical en la hoja de Excel pueden serentrados de forma rpida en WEAP utilizando la funcin Edit/Export expressions to Exceldelmen general que se explica a continuacin.

Edit/Export expressions to Excel del Men General:

Una vez se tiene creada la estructura de datos en WEAP y una vez se han procesado losdatos en Excel para convertir de matriz a columna, se puede proceder a importar los datos deExcel a WEAP usando la funcinEdit/Export expressions to Exceldel men general. Desde elnivel ms alto deDemand Sites andCatchments en WEAP se puede utilizar la funcin segn seobserva en la Figura 16.

Figura 16.Edit/Export expressions to Exceldel Men General de WEAP

Los tres esquemas siguientes ilustran el procedimiento para exportar e importarexpresiones hacia y desde Excel


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La funcin exporta la estructura de datos a Excel, la cual en un principio debe estar sin datoscomo se muestra en la figura (ver columna K):


Sobre esta hoja de Excel creada por WEAP se pueden copiar y pegar los datos de la hoja deExcel segn se nota en la siguiente figura.


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Una vez se importan los datos a WEAP desde la funcin del men principal Edit/Importexpressions from Excel, la estructura de datos queda poblada y lista para ser usada dentro deWEAP.

Hoja de Excel despus deexportarla desde WEAP. Notarestructura de datos

Columna que viene originalmente vaca desdeWEAP, y se llena copiando y pegando datos de hoja de Exceldonde se procesan datos para ponerlos en estructura vertical.

Una vez la columna esta llena, se puede volver a importar aWEAP donde quedan asignados los datos de rea a losrespectivos catchments y los datos de distribucin de coberturave etal dentro de los catchments


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Funcin CONCATENAR

Como se indic anteriormente, la funcin concatenar es til en el uso de key assumptionspara asociar los parmetros de uso de suelo y condiciones climticas. Los parmetros de lafuncin concatenar corresponden a la secuencia de texto que se quiere unir.

Concatenar (Texto1, Texto2, etc)

Por ejemplo, en el caso de Kc, uno de los parmetros de uso de suelo, cada tipo decobertura vegetal debe ser asociado a su respectivo key assumptions. Para esto, se puede crearuna secuencia de texto inicial que puede despus ser concatenada con la cobertura vegetal. EnFigura 17 (7 figuras que se presentan a continuacin) se observa la secuencia de pasos parautilizar la funcin concatenar en este caso:

1 Se exporta la estructura de datos desde el parmetro Kc. Notar la estructura de datosvaca al iniciar el procedimiento.


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Figura 17. Uso de la Funcin Concatenar en Excel poblar el parmetro de suelo Kc

Los siguientes 7 esquemas representan el procedimiento para usar la funcin para crearkeyassumptions del parmetro de suelo Kc


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2 Se obtiene la estructura de datos vaca en Excel



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3 Como paso intermedio se crea una secuencia inicial para llamar las key assumptions, en este cala cual no es importada a WEAP.



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4 Se replica esta secuencia inicial para todos los catchments



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5 Se utiliza la secuencia que se acaba de crear y se concatena con el tipo de cultivo, de forma quecorrespondiente al key assumption que se cre dentro de WEAP.



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6 Una vez la funcin ha sido creada en la primera celda, esta puede ser copiada a todos los catcha todos los catchments, la hoja de Excel se puede importar de nuevo a WEAP de forma que se pu



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7 Una vez se ha copiado a todos los catchments, la hoja de Excel se puede importar de nuevo a Wparmetro Kc queda poblado con texto que lo asocia con key assumptions. .



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De forma similar, esta funcin puede ser usada para poblar otros aspectos del modelo, incluyensuelo o ecuaciones para representar la precipitacin, tal y como se muestra en la Figura 18:

Figura 18. Uso de Funcin Concatenar para poblar el parmetro Precipitaci


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6 CalibracinEn la etapa de calibracin del modelo se busca lograr un set de parmetros hidrolgicos y

operaciones que permitan obtener una representacin de caudales y de operacin de obras de

infraestructura que asemeje los datos histricos de la forma ms cercana posible. Para esto, esnecesario realizar comparaciones entre series de datos de caudales en puntos especficos de lacuenca observadas versus simuladas, as como comparar los datos de niveles de reservoriosobservados versus simulados as como otras variables que representen la operacin de losrecursos hdricos en una cuenca. Con base en estas comparaciones se realizan medidasestadsticas para estimar la precisin del modelo y de esta manera ajustar los parmetros hastalograr la mejor respuesta de dichas medidas estadsticas. A continuacin se presentan aspectosmetodolgicos y prcticos de la etapa de calibracin del modelo.

Es importante anotar que desde el punto de vista de programacin, WEAP no corre el

modelo sino hasta que todos los datos necesarios estn debidamente entrados en el modelo. Porejemplo, si en un elemento especifico falta un parmetro (i.e. nivel de actividad anual en sitios dedemanda, o capacidad de agua del suelo en catchments), WEAP suspende la corrida del modeloy emite un aviso de error indicando cual es el parmetro faltante. Desde el punto de vistametodolgico y prctico, es necesario realizar un chequeo visual de comparacin entre datossimulados y datos observados para identificar otro tipo de errores que tengan que ver con laseleccin los valores de parmetros. Por ejemplo, los caudales simulados se pueden comparar acaudales observados en el ro en un sitio de medicin especfica. De esta manera se puedeobservar la correspondencia entre ambos, y determinar que ajustes sern necesarios para unamejor calibracin segn se explica en las secciones 6.1 y 6.2.

6.1 Aspectos Metodolgicos de la Calibracin del ModeloEl proceso de calibracin del modelo desarrollado de acuerdo al anlisis de oferta y

demanda de agua descrito con anterioridad se realiza en tres etapas consecutivas. Estas etapaspermiten revisar el comportamiento del modelo primero en las cuencas aportantes quecorresponden a zonas de rgimen natural, luego en las cuencas intermedias y finalmente en lascuencas bajas.

6.1.1 Calibracin de cuencas aportantes o en zonas de rgimen naturalUna primera etapa consiste en una calibracin hidrolgica de las subcuencas aportantes.

Se espera que la influencia humana en estas subcuencas sea baja y por lo tanto los caudales noson afectados por el uso o manejo del recurso. De suma importancia en esta etapa del proceso de


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calibracin es el anlisis de las caractersticas hidrolgicas particulares asociadas a losecosistemas que sean relevantes en la cuenca en estudio. En el caso de la cuenca del Ro Pautepor ejemplo resultaba relevante el anlisis de las condiciones de ecosistemas de alta montaa (ej.paramos). Igualmente importante es la revisin de la literatura existente. En la Figura 19 sepresenta un ejemplo de estaciones localizadas en cuencas aportantes en la cuenca del Ro Paute

donde existen observaciones de caudales.

Figura 19. Estaciones de Aforo para Calibracin - Zona Alta cuenca del Ro Paute


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En una primera aproximacin es una buena prctica establecer factores de calibracingenerales para toda el rea mencionada, los cuales modifican los parmetros de uso de sueloincluyendo, principalmente:

- Kc: coeficiente de cultivo

- Capacidad de almacenamiento de agua en la zona de races, Sw

- Capacidad de almacenamiento de agua en la zona profunda, Dw

- Factor de resistencia a la escorrenta, RRF

- Conductividad de zona de races, Ks

- Conductividad de zona profunda, Kd

- Direccin preferencial de flujo, f

Observando la ecuacin del balance de masa del modelo hidrolgico ilustrado en laFigura 4, para el balde superior y en el balde inferior del modulo hidrolgico se observa comocada trmino de la ecuacin que corresponde a un elemento del balance hidrolgico es afectadode forma diferente por los parmetros indicados:

Balde superior:

2,1

2,1

2,1

2,1,1,

,1 )1()()3

25)(()()( jsjjsj

RRF

je

jj

jce

j

j zkfzkfztPzztktPETtP

dt

dzSwj

=

Donde:

1er trmino: Cambio en humedad del suelo

2do factor: Precipitacin efectiva (incluye riego y derretimiento de nieves)

3er trmino: Evapotranspiracin

4to factor: Escorrenta superficial

5to trmino: Flujo intermedio

6to factor: Percolacin


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Balde inferior:

2,2

2,1

,2 )1( jsjjdj

j zkfzkdt

dzDw +=

Donde:1er trmino: Flujo base

2do trmino: Percolacin

Generalmente se busca ajustar caudales pico y caudales base. Por ejemplo, si se buscaaumentar la respuesta de caudales pico, se debe ajustar la escorrenta superficial la cual esdirectamente afectada por el RRF y Ks, los cuales afectan la reactividad de los catchments. Porotro lado, si se quiere afectar los caudales base se debe ajustar f y Kd. Ntese que la relacin

entre los diferentes trminos de la ecuacin es no-linear y por lo tanto al afectar un termino, seafectan los otros de forma indirecta. Por ejemplo, otro factor de calibracin como laconductividad hidrulica de la zona profunda, Kd, puede ser incrementado, aumentando laconductividad, y por tanto la descarga de los perfiles profundos, y el consecuente aumento en loscaudales base. Por otro lado, si se aumenta la capacidad hdrica del perfil superior, Sw, se lograun mayor flujo sub-superficial, y por tanto un aumento de los caudales mximos. Finalmentepara el parmetro de capacidad de retencin de humedad en el perfil profundo (Dw), regula latransmisin de los flujos a los caudales base.

De esta forma, dependiendo del elemento del caudal que se requiera mejorar, se debe

ajustar el o los parmetros correspondientes. Una vez se han ajustado los factores de calibracinnecesarios, se realiza la comparacin de los caudales modelados con los registros histricos deestaciones de aforo de caudales de la zona. Para establecer el grado de correspondencia entre losvalores observados y los valores modelados se pueden utilizan dos ndices/mtricas utilizadasnormalmente en la calibracin de modelos hidrolgicos: el ndice de eficiencia de Nash-Sutcliffey el sesgo (o Bias o desviacin relativa de los caudales) (Weglarczyk 1988).

=

=

=n

i

oio

n

i

iois

QQ

QQ

Nash

1

2,

1

2,,

)(

)(1 , y

100 [( ) / ]o o

Bias Q Q Q=


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Donde Qs,i y Qo,i corresponden a caudales simulados y observados para casa paso tiempoi, y n corresponde al nmero total de pasos de tiempo.

Luego de obtener un buen ajuste entre los caudales simulados y los observados de formavisual, se procede a estimar las estadsticas mencionadas las cuales sirven para determinar en que

sentido se debe ajustar la calibracin en pasos subsiguientes.En general, el criterio para interpretar las estadsticas es el siguiente:

- Nash-Sutcliffe: entre ms cerca de 1 mejor la correspondencia entre los datosobservados y simulados.

- Bias: entre menor el porcentaje de Bias, mejor la correspondencia entre los datosobservados y simulados. Un Bias positivo indica sobre estimacin y un Biasnegativo indica sub-estimacin de caudales.

Una vez concluida la calibracin de esta seccin de subcuencas aportantes se procede acerrar estas subcuencas reemplazando la modelacin hidrolgica por el caudal observado laestacin de estas subcuencas. Para aquellos meses con datos faltantes se utiliza el valor delcaudal simulado. Al hacer este reemplazo o cierre de las subcuencas se evita arrastrar errores odesviaciones del proceso de calibracin que desvirten el proceso de calibracin de lassubcuencas que se encuentran aguas abajo. Se procede entonces a continuacin el proceso decalibracin de las subcuencas intermedias.

6.1.2 Calibracin de cuencas intermediasLa metodologa de calibracin considerada tanto en la zona media y baja de la cuenca

corresponde a una calibracin subcuenca por subcuenca, similar al procedimiento de calibracinde cuencas aportantes. En la Figura 20 se presenta un ejemplo de estaciones localizadas encuencas intermedias donde existen datos observados en la cuenca del Ro Paute. Al igual que enla zona alta, se obtiene la distribucin mensual calibrada para todas las estaciones, as comotambin la relacin entre los caudales modelados y observados utilizando las estadsticas paracada una de las estaciones consideradas y para todo el periodo de modelacin. Una vez finalizadala calibracin de la cuenca intermedia se procede a cerrar el modelo en las estacionesintermedias pretendiendo as, no arrastrar las desviaciones aceptadas en la seccin media hacia lacalibracin de la parte baja proceso que se inicio a continuacin.

En el proceso de calibracin de las cuencas intermedias y bajas se deben considerar lademanda de agua de los diferentes usuarios en estas secciones de la cuenca. Por ejemplo si setiene informacin con respecto a la descarga de agua de fuentes superficiales para ciudades y


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para riego se debe comparar con los valores simulados por el modelo. Si estos no soncomparables se deben ajustar los parmetros que condicionan estas acciones. En el caso de lademanda de riego hay que modificar los umbrales de riego (upper y lower thresholds) quedeterminan las necesidades de riego en un catchment y cultivo determinado. En el caso de lademanda de ciudades se deben contemplar los parmetros que corresponden a las tasas de

demanda per capita y factores de prdidas y reutilizacin del agua al interior de las ciudades.

Figura 20. Estaciones de aforo para calibracin - Zona Media Cuenca del Ro Paute

6.1.3 Calibracin de operacin recursos hdricosUna vez completada la etapa de calibracin hidrolgica se procede a calibrar la operacin

de los embalses y otras obras de infraestructura que se encuentren en la cuenca. En algunos casoslos embalses se encuentran ubicados en la zona de cierre de las cuencas lo que permite que serealice la calibracin hidrolgica y operacional de manera independiente. Si es que la ubicacin


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de un embalse u obra de infraestructura relevante se encontrara en un punto superior al punto decierre de la cuenca se debe realizar la calibracin operacional de manera asociada a la calibracinhidrolgica. En estos casos, una forma de aproximar la calibracin es aplicando los parmetrosencontrados en las cuencas altas a toda la cuenca, y realizar la calibracin del embalseasumiendo que la hidrologa de cuencas medias y bajas esta bien representada con el uso de los

parmetros encontrados.

Para el caso de la calibracin de la operacin de embalses se debe tener en cuenta, si esque fuera un elemento importante, la produccin hidroelctrica. En la calibracin de la operacinde los embalses es necesario considerar dos factores relevantes. Primero hay que considerar cuales el objetivo de operacin del embalse que incide en la descarga de agua por las turbinas ysegundo hay que considerar si existe alguna regla de operacin asociada al mantenimiento deniveles de agua embalsados para operar en periodos de dficit hdrico. Sin la consideracin delprimer factor el embalse se mantendra siempre con agua copando su capacidad. En el segundocaso, si no se considera un factor de conservacin de aguas almacenadas el embalse operaria de

manera muy recurrente con niveles de almacenaje sumamente bajos.

La representacin de embalses en WEAP esta dividida en cuatro zonas (Figura 21). Estasincluyen desde arriba hasta abajo, la zona de control de inundacin, la zona de conservacin, lazona de amortiguamiento y la zona inactiva. Las zonas de conservacin y amortiguamientoconstituyen el agua disponible para manejo. WEAP se asegura de que siempre la zona de controlde inundacin siempre esta vacante y permite la liberacin de agua de la zona de conservacinpara cumplir con requerimientos aguas abajo, ya sea para generacin hidroelctrica o demandas.Una vez el nivel de almacenamiento baja hasta la zona de amortiguamiento, la liberacin de aguaesta controlada de acuerdo con el coeficiente de amortiguamiento. El agua de la zona inactiva no

esta disponible. De esta manera, WEAP permite representar un mecanismo de conservacin deagua al incorporar dos parmetros nuevos en la operacin del embalse. Un primer parmetrodefine un volumen de amortiguamiento de agua bajo el cual el modelo asigna solamente unafraccin de agua para demandas agua abajo. El segundo parmetro se refiere justamente al valorasignado a esta fraccin.


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Zona de Control de Inundacion

Zona de Conservacion

Zona de Amortiguamiento

Zona Inactiva

Almacenamiento total

Limite de Conservacion

Limite de Amortiguamiento

Limite Inactivo

Figura 21. Zonas de modelacin de embalses en WEAP

La calibracin de la operacin del embalse se realiza para el periodo en que se cuenta conlos niveles de agua embalsada, generacin hidroelctrica y entrada y salida de agua hacia y desdeel embalse. Se consideran dos variables principales en el proceso de calibracin: el volumenalmacenado y el total de energa generada.

6.2 Aspectos Prcticos de la Calibracin del ModeloHay dos aspectos prcticos esenciales para tomar en cuenta en el proceso de calibracin. El

primero esta relacionado con el uso de los key assumptions y la creacin de escenarios decalibracin. El segundo con respecto al uso de planillas Excel para hacer el seguimiento duranteel proceso de calibracin en las etapas mencionadas anteriormente. A continuacin se explicancada uno de estos aspectos.

Antes de esto, es importante revisar como se obtienen los resultados en WEAP. Todos losresultados producidos por el modelo se encuentran en la vista de Resultados. Especficamente,aquellos resultados que tienen que ver con la calibracin incluyen los datos de caudales

simulados y observados. Los caudales simulados y todos los caudales observados que han sidoentrados como puntos de medicin (i.e. gauges) en el ro se obtienen en la vista de Supply andResources/River/Streamflow como se indica en la Figura 22 (set de 3 figuras siguientes).


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Figura 22. Obtencin de Resultados de Caudales

Los siguientes 3 esquemas representan el procedimiento para obtener resultados de caudales enWEAP

Vista de Resultados Localizacin de resultados de CaudalesVista de Resultados Localizacin de resultados de Caudales

Dentro de cada ro, se pueden mirar los datos de todos los nodos en el ro. Adems, sepueden seleccionar los nodos de inters como aquellas secciones del ro que coinciden con lospuntos de medicin para poder realizar comparaciones entre caudales observados y simuladosdurante la calibracin.


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Seleccin de puntos de inters: caudal y

estacin de medicin de caudales

Seleccin de puntos de inters: caudal y

estacin de medicin de caudales

La figura resultante se puede grabar como figura favorita.


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Opcin deFavoritespara grabar figuraspredeterminadas

Guardar figura como favoritaOpcin deFavoritespara grabar figuraspredeterminadas

Guardar figura como favorita

6.2.1 Uso de key assumptionsSegn se indico en los aspectos metodolgicos, los parmetros pueden controlarse usando

key assumptions, de forma que al modificar los valores en key assumptions, implcitamente seafectan los valores de los parmetros correspondiente en cada catchment. As, al aumentar odisminuir el valor de un parmetro especifico, este va a ser cambiado tambin en los catchmentsque tengan ese key assumptions asociado. En la Figura 23 se observan los valores del parmetroKs.

Otra manera de usar las key assumptions durante la calibracin es creando un nuevoescenario en el cual se asignan nuevos valores a los parmetros de forma que al correr el modelose pueda observar la diferencia entre los resultados ambos valor de parmetros. En la Figura 24se presenta un nuevo escenario con diferentes valores del parmetro Ks.


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Figura 23. Uso de key assumptions durante calibracin del modelo


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Figura 24. Uso de escenarios durante la calibracin del modelo


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6.2.2 Uso de hoja de Excel para estimar estadsticasEn este caso, una hoja de Excel prediseada permite estimar las estadsticas en todas las

subcuencas en que se tienen datos de caudales observados. Para esto, se pueden seguir los

siguientes pasos:

1. Creacin de graficas favoritas: Para crear una grafica favorita se selecciona un ro sobreel cual existe un medidor de caudal y se visualiza el caudal del medidor de caudal y de la seccindel ro inmediatamente superior a la localizacin del sitio de medicin como se indico al iniciode este capitulo. La creacin de grficos favoritos tambin se encuentra explicada en formadetallada en el Tutorial de WEAP en espaol, iniciando en la pagina 69.

2. Exportar datos de WEAP: Para exportar datos de WEAP se han preparado graficasfavoritas, las cuales incluyen el los caudales simulados y los caudales observados como seobserva en la Figura 25 (set de 3 figuras siguientes). Note que en la figura la lnea azulrepresenta el caudal simulado y la lnea verde indica el caudal observado.


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Figura 25. Uso de grficos favoritos para estimar estadsticas Nash y BIAS en E

Los siguientes 3 esquemas representan el procedimiento usar graficas favoritas y usar Excel para


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Los datos de la grafica favorita se pueden exportar simplemente haciendo click en el iconode Excel.


Estos datos pueden ser entonces copiados y pegados en una hoja de Excel preparada paraestimar las estadsticas. Las formulas de las estadsticas se programan de forma que se ignora elpaso de tiempo si no existen datos observados. Esto se logra usando el condicional si, el cuales escrito para que no calcule la estadstica para el punto en que no hay datos como se muestra enla figura:


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En el ejemplo presentado se estn calculando el Bias y el Nash. Para el estimado de Bias secalculan los promedios de caudales observados (columna B) y simulados (Columna C), y el valordel Bias se estima en la celda F344 (la celda central en amarillo) aplicando la formula (C342-B342)/B342.

Para estimar el Nash se disean dos columnas, una que estima el numerador (columna E)con la ecuacin IF(B5=0,"",(C5-B5)^2) y otra que estima el denominador (Columna G) con laecuacin IF(B5=0,"",(B5-$B$342)^2). Al final de cada columna se realiza la suma de cadacolumna, para finalmente aplicar la formula para estimar el ndice de Nash la cual en este caso es1-(E341/G341).

Es buena prctica tambin crear una grafica para poder observar los datos, como seobserva en la figura anterior.


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7 Uso del modelo, Creacin de EscenariosUna vez que se cuente con el modelo para la cuenca completamente calibrado se pueden

realizar una serie de estudios especficos. Una clase de estos estudios corresponde a la

evaluacin de diferentes escenarios potenciales futuros. Los escenarios futuros pueden ser dediferentes tipos:

Escenarios de crecimiento o cambio en la poblacin

Escenarios de uso de suelo

Escenarios de clima

En el tutorial de WEAP se presentan ejemplos e indicaciones de cmo crear estosescenarios. En general, los escenarios de crecimiento o cambio de poblacin pueden disearseconsiderando las tasas de crecimiento de poblacin proyectadas hacia futuro as como el cambioen la proporcin de poblacin rural y urbana, o el aumento de poblacin dada por un eventoespecifico dentro del modelo como la construccin de una represa.

Los escenarios de uso de suelo pueden considerar aspectos de cambio en la coberturavegetal dada por tendencias futuras como por ejemplo disminucin o aumento de zonasforestales, o cambio en tipos de cultivos por tendencias econmicas. Todas estas consideracionesdeben estudiarse de forma que al implementar el escenario se sepa con claridad que variables yfunciones se van a tener en cuenta al definir el escenario.

Los escenarios de clima constituyen uno de los aspectos de mayor uso en un modelo

agregado como WEAP. Existen diferentes maneras de implementar proyecciones climticasdentro de un modelo, incluyendo:

Incorporacin de deltas de temperat

Documents

Guia Modelacion WEAP Espanol