Weap tutorial spanish

WEAP Water Evaluation And Planning System

Tutorial

A collection of stand-alone modules to aid in learning the WEAP software

February 2009


Tutorial Modules

WEAP en una hora .................................................................................................... 1

Herramientas Basicas .............................................................................................. 29

Eescenarios ............................................................................................................... 39

Datos, Resultados y Formato ................................................................................. 61

Conectando Recursos y Demandas ....................................................................... 81

Refinando el analisis de Demanda ........................................................................ 87

Hidrología ............................................................................................................... 109

Refinando el Suministro ....................................................................................... 127

Embalses y Generación Hidroeléctrica ............................................................... 141

Calidad del Agua ................................................................................................... 153

Análisis Financiero ................................................................................................ 175

The WEAP/ QUAL2K Interface ........................................................................... 187

Linking WEAP to MODFLOW ............................................................................ 195


WEAP en una hora

Un tutorial para Crear una nueva area de estudio ............................................................................ 2

Definiendo Parametros Generales .......................................................................... 7

Ingresando Elementos al Esquema ....................................................................... 10

Los Primeros Resultados ........................................................................................ 25

February 2009

WEAP en una hora 2

Stockholm Environment Institute February 2009

Crear una nueva area de estudio

1. ESTABLECIENDO UNA NUEVA AREA EN BLANCO

Al abrir el programa WEAP por primera vez, un área “proyecto” llamado “Weaping River basin” aparecerá. En el menu vaya a “Area” y luego a “Create area” para formalizar la creación del área nueva.

Una ventana como la que ve a continuación aparecerá. Haga clic en el botón de la opción “Initially blank”. Aquí Ud. puede nombrar su área de estudio (en el ejemplo “My Ghana Area”).

WEAP en una hora 3


Al hacer clic en “OK” aparecera otra ventana,

Presionar “OK” de nuevo. Ahora deberá escoger el área general de estudio, esto es, del mapa del mundo, Ud. deberá establecer un área general en donde estará su estudio. Con la flecha/cursor, presionar el botón izquierdo del mouse y definir un rectangulo (que aparece de color verde) sobre el área general de su proyecto de estudio.

WEAP en una hora 4


En esta ventana ud. puede utilizar la barra de “zoom” en la esquina inferior izquierdo para aumentar la zona definida anterior.

Haga clic en “OK” cuando este satisfecho con la zona definida por el rectangulo. Puede redefinirla si no esta bien. También puede corregirlo usando la funcion “Set Area Boundaries” del menú “Schematic” en la barra de menú.

WEAP en una hora 5


2. AGREGAR UNA CAPA o ESTRATO DESDE GIS AL AREA

Se puede agregar un estrato “vector” o un estrato “raster” desde una base de datos GIS en su área de proyecto. De este modo se refinan los límites del área de estudio. Para hacer esto, presione el botón derecho del mouse sobre la ventana del medio en su pantalla y seleccione la opción “Add Raster Layer” o “Add Vector Layer”.

WEAP en una hora 6


Aparecerá una ventana en la cual ud. puede escoger el archivo desde cualquier directorio o desde la internet.

3. SALVANDO Y GUARDANDO UN AREA

Para salvar y guardar el área para usarlo posteriormente, vaya a “Area” en la barra principal de menú y escoja “Save…” o presione las teclas Ctrl + S simultáneamente.

WEAP en una hora 7


Definiendo Parametros Generales

Vamos a aprender ahora a navegar por WEAP y descubrir sus cualidades y funciones. Para lo que resta del ejercicio, usaremos una área predefinida llamada “tutorial”.

Para abrir esa área, en el menú principal vaya a “Area” y haga clic, luego en “Open” al fijar la flecha/cursor sobre esta opción, deberá ver una lista de áreas incluyendo “tutorial”. Seleccione “tutorial”.

1. Definiendo los parametros generales

WEAP en una hora 8


Una vez que el área abra, en el menu principal vaya a “General” para definir los años e incrementos de tiempo, “Years and Time Steps” y las unidades “Units”.

Se modelara el año 2000 con 12 incrementos (meses) comenzando en Enero (“January”). Mantenga las unidades en SI.

Nota: Los incremetos de tiempo deben ser escogidos para reflejar el nivel de precisión de los datos que se tengan.

WEAP en una hora 9


2. GUARDANDO DIFERENTES VERSIONES DEL AREA

Seleccione “Save Version” bajo la opción “Area” del menú principal. Una ventana aparecerá para anotar un comentario que describa la versión que irá a guardar. Escriba “general parameters set”.

WEAP en una hora 10


Ingresando Elementos al Esquema

1. DIBUJE UN RIO

En la pantalla principal, vaya a la ventana que contiene diferentes objetos. Escoja la opción “River”. Haga clic en esta opción. Ahora presione nuevamente el botón izquierdo sobre la opción “River” y manténgalo presionado. Arrastre el cursor hasta el comienzo del río que “nace” en la parte superior derecha del mapa. Cuando este en ese punto suelte el botón. Mueva el cursor siguiendo el contorno del río. Se dara cuenta que una línea se va creando desde el cursor. Haga clic en cada vuelta del río de manera de ir creando un seguimiento de este. Para finalizar este procedimiento haga doble clic en el botón izquierdo.

WEAP en una hora 11


Nota: La dirección del trazado si importa. El primer punto será la cabeza del río o su nacimiento desde donde fluira el agua. El río se puede editar para corregirlo si es necesario.

Al efectuar el doble clic aparecerá una ventana que preguntara por un nobre para el río.

WEAP en una hora 12


Nombrelo “main river”

El nombre del río puede moverse si se desea, para ello, presione el botón derecho del mouse con el cursor sobre cualquier parte del río. Aparecerá una ventana, escoja “Move Label”. Al hacer clic en esta opción permite mover el nombre.

WEAP en una hora 13


2. INGRESAR DATOS PARA EL RIO PRINCIPAL (“MAIN RIVER”)

Para editar o ingresar datos para el “Main River”, hay dos métodos. Presionar el botón derecho del mouse estando sobre el río y luego ir a la opción “Edit Data” y escoger cualquier función dentro de la lista. La otra forma es ir a la barra de la derecha y presionar sobre el símbolo “Data”. Seleccionar “Supply and Resources” del árbol de opciones que aparecerá. Luego ir a “river” y dentro de este ir a “Main River”. Para abrir y cerrar las ramas se debe presionar sobre el símbolo +.

WEAP en una hora 14


Altenativamente se puede usar la opción “Tree” de la barra de menú en la parte superior de la pantalla que se genera al ir a “Data” y escoger “Expand All” para ver todas las ramas.

WEAP en una hora 15


A la derecha de la pantalla debe aparecer la opción “Inflows and Outflows”, si no aparece, presione ese botón de manera de abrirlo. Presione “Headflow”. En la fila con el nombre “River” vaya hasta el numero 2000. Justo debajo de este numero aparece un botón, presiónelo. Deberán aparecer dos opciones, escoja “Monthly Time Series Wizard”. Aparecerá una ventana.

Utilice esta ventana para ingresar los siguientes datos:

Month Flow (CMS) Jan 12 Feb 7 Mar 11 Apr 17 May 80 Jun 136 Jul 45 Aug 32 Sep 38 Oct 18 Nov 9 Dec 7

WEAP en una hora 16


Al ingresar cada dato se ira generando el gráfico . No modifique otros datos aun .

3. CREANDO UN NODO DE DEMANDA URBANO E INGRESANDO DATOS RELACIONADOS

Creando este nodo de demanda es similar a crear un río. Regrese al modo “esquema” o “Schematic”. De las opciones en la ventana haga clic en “Demand Site”. Ahora presione de nuevo el botón izquierdo y manténgalo presionado y arrastre el nodo desde esta ventana de elementos y suelte dentro del área en amarillo a la izquierda del río. Aparecerá una ventana solicitando nombrar este nodo. Nómbrelo “Big City” y fije su prioridad como “1”.

Haga clic en el botón derecho sobre el nodo. Aparecerán unas opciones. Vaya a “Edit Data”. Ahí, seleccione “Annual Activity Level”.

WEAP en una hora 17


Se debe seleccionar las unidades antes de ingresar cualquier otro dato. Dentro de la carpeta “Annual Activity Level” vaya a “Unit”. Haga clic en “N/A”. Aparecerán una serie de opciones. Escoja “People”. De clic en “OK”.

Bajo el numero 2000 (año 2000), ingrese 800000.

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Vaya a la carpeta “Annual Water Use Rate”. Bajo el numero 2000 haga clic en la celda en blanco y anote 300.

WEAP en una hora 19


Finalmente abra la carpeta “Consumption”. Nuevamente bajo el numero 2000 anote el numero 15. Las unidades deben ser en porcentajes, unidad que esta prefijada.

4. CREAR UN NODO DE DEMANDA AGRICOLA

En el formato “Schematic”, haga clic nuevamente en la opción “Demand Site”. Arraste el cursor presionando el botón izquierdo y ubíquelo debajo del área amarilla al otro lado de la ubicación de “Big City” respecto del río. Nómbrelo “Agriculture” y fije su prioridad en 1.

WEAP en una hora 20


De igual manera que como se hizo para “Big City”, ingrese los datos en “Annual Activity Level” y “Annual Water Use Rate” en las carpetas correspondientes dentro del formato “Data” (primero presione sobre el símbolo “Data”). Dentro de las unidades en la carpeta “Annual Activity Level” seleccione “hectares”.

Bajo el número 2000 ingrese:

En “annual activity level” 100000

En “Annual water use rate” 3500

WEAP en una hora 21


Seleccione la carpeta “Monthly Variation”, bajo el número 2000 haga clic y escoja “Monthly Time Series Wizard”, luego ingrese los siguientes datos:

Monthly Variation:

- 5% in April - 10% in May and June

- 20% in July - 30% in August - 25% in September - 0% for the rest of the year

Finalmente en la carpeta de “Consumption” anote 90.

WEAP en una hora 22


5. CONECTAR LA DEMANDA CON EL SUMINISTRO

Ahora debemos decirle a WEAP cuanta demanda es satisfecha; esto se lleva a cabo conectando o relacionando el suministro del recurso a cada nodo de demanda. Regrese al formato “Schematic” y cree un eslabón o una conexión de transmisión desde el río hasta “Big City” y otro a “Agriculture”. Haga esto arrastrando el cursor seleccionando “Transmission Link” primero posicionandolo sobre el río y luego soltandolo sobre el nodo. Hágalo primero para “Big City”. Haga doble clic para finalizar la conexión. Lo mismo para “Agriculture”. Defina las preferencias como “1” para ambos.

6. CREAR UN FLUJO DE RETORNO

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Ahora crearemos una conexión de flujo de retorno desde la ciudad y desde el área de agricultura. Haga lo mismo que se realizó antes con la opción “Transmission Link, pero escogiendo “Return Flow”.

El retorno de la demanda urbana debe estar aguas abajo del punto de extracción de agua del nodo de agricultura. En la dirección del flujo de agua del río la secuencia debe ser: extracción de agua para la ciudad, extracción para la agricultura, retorno de agua de la ciudad, retorno del nodo de agricultura.

Lo siguiente es definir el “Return Flow Routing” para la ciudad y su flujo de retorno (“Return Flow”). Haga esto presionando el botón derecho del mouse con el cursor sobre la línea de retorno y seleccionando “Edit Data” y luego “Return Flow Routing”. Lo mismo se hace para el nodo de agricultura.

Defina en la carpeta de “Return Flow Routing” a 100 %.

WEAP en una hora 24


7. REVISANDO NUESTRO MODELO

A esta altura, nuestro modelo deberia verse similar a la figura siguiente:

WEAP en una hora 25


Los Primeros Resultados

1. CORRIENDO EL MODELO

En la barra vertical a la izquierda de la pantalla, presione sobre el símbolo de resultados (“Results”) para comenzar a computar los datos. Cuando aparezca la ventana consultando si se quiere re-calcular, clic en “Yes”. Esto permite computar todo el modelo. Cuando este listo una tabla de resultados aparecerá en pantalla.

WEAP en una hora 26


2. REVISANDO RESULTADOS

Clic en “Table” y seleccione “Demand” y en este seleccione “Water Demand”. También presione sobre “Annual total”.

Si se ingresaron todos los datos correctamente, ud. deberá ver los siguientes datos iguales para el periodo 2000 – 2005:

Annual demand for agriculture 350 M m3

Annual demand for urban area 240 M m3

WEAP en una hora 27


Nota: si no tiene los mismos resultados, vuelva atrás y revise que todos los datos estén correctos. Si al correr los resultados el programa le muestra una ventana con advertencia, lea cuidadosamente el mensaje pues en el puede estar indicado el lugar del error.

3. VER RESULTADOS ADICIONALES

Veamos la demanda mensual o “Monthly Demand Coverage Rates” en forma gráfica. Haga clic en “Chart”. Seleccione “Demand” y luego “Coverage” desde el menú en dicha carpeta.

WEAP en una hora 28


Elija el formato del gráfico seleccionando la opción 3-D al lado derecho de la pantalla y asegúrese que “All months” esta seleccionado del menú. Mantenga la opción “Monthly Average” seleccionado. El gráfico debería verse como el siguiente:

Herramientas Basicas 29



Herramientas Basicas

Un tutorial para Creando y Usando Suposiciones Claves ............................................................. 30

UTILIZANDO “EXPRESION BUILDER” ........................................................... 33

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Creando y Usando Suposiciones Claves

Note: Para comenzar esta lección vaya al menú principal y selección “Revert to Version” y escoja la versión llamada “Starting Point for ‘Basic Tools’ module.”

1. UTILIZANDO SUPOSICIONES CLAVES (using Key assumptions)

La creación de suposiciones se hace presionando sobre el símbolo “Data” y luego presionando el botón derecho del mouse en la opción “Key Assumption” localizado en el árbol de opciones correspondiente.

Cree y nombre la siguiente suposición. Asegurese de que las unidades estén correctas:



Unit domestic water use 300 m3

Unit irrigation water needs 3500 m3

Con “Key Assumptions” es importante que las unidades designadas a cada suposición clave (cada “Key Assumption”) sea la misma que las definidas a lo largo del árbol de datos.



Cree otra suposición, “Domestic Variation”. Esta es sin unidades. Utilice la opción “Monthly Time Series Wizard” para ingresar los datos:

Domestic Variation - Jan to Feb & Nov. to Dec.: 0.9 - Mar. to May & Sept. to Oct. 1.0 - June 1.1 - Jul, Aug 1.15

2. CREANDO REFERNCIAS A LAS SUPOSICIONES CLAVES

Crear una referencia a las suposiciones claves para “Big City” “Annual Water Use Rate”. Para hacer esto, vaya a “Annual Water Use Rate” y debajo del año 2000 haga clic y seleccione “Expression Builder”.

Dentro de este, haga clic sobre la carpeta “branches”. Aparecerá un árbol de opciones en la parte superior. Expanda todo si es necesario. En la opción



“Key Assumption” arrastre la suposición “Unit Domestic Water Use” y llévela hasta el cuadro inferior. Si el numero 300 sigue ahí, bórrelo. Solo debe quedar “Key/Unit Domestic Water Use”. Clic en “Finish”

Repita para la rama de “Agriculture”. Remplace el valor 3500 con “Key/Unit Irrigation Water Needs”. Clic “Finish”. Presione en el símbolo “Results” y escoja “Yes” en la ventana que aparezca. Deberá tener los mismos resultados que antes:

Annual demand for agriculture 350 M m3

Annual demand for urban area 240 M m3

Utilizando “EXPRESION BUILDER”

1. CREANDO EXPRESIONES MATEMATICAS



Ahora alteraremos la variación mensual “Monthly Variation” en la demanda de agua para “Big City” usando una expresión matemática. Haga clic en “Monthlty Variation” dentro de “Big City” y escoja la opción “Expression Builder” en la celda debajo del numero 2000.

En la ventana de “Expression Builder” clic en la carpeta “Branches”, expanda, clic y arrastre la opción “Domestic Variation” hasta el recuadro inferior y agregue a continuación “ *100/12”. El recuadro deberá contener la siguiente expresión:

Domestic Variation * 100 / 12

Si aparece un error, vuelva a teclear lo mismo, pero ahora escoja “Verify” y luego “Finish”.



Vea los nuevos resultados después de efectuar estos cambios. Clic en el símbolo “Results” y “Yes” para re-calcular. Deberá tener los siguientes resultados:

Note que ahora no hay demandas no cumplidas en diciembre para “Big City” porque la fracción para demanda en diciembre decreció de 8.5 % a 7.5%. Ud



puede revisar valores numéricos calculados en “Monthly Variation” en la expresión matemática seleccionando “Table” en la entrada de datos en la parte inferior de la ventana.

2. UTILIZANDO FUNCIONES INTEGRADAS AL PROGRAMA

Asumiremos que la población de “Big City” no es conocida (en el año 2000), pero si para el último censo y su crecimiento estimado. Usando una función predefinida, tal como “GrowthFrom”, se puede calcular la población actual. Se hace esto seleccionando “Big City” y luego “Annual Activity Level” y dentro de esta, escoger “Expression Builder” bajo el numero 2000 (Deberá aparecer un valor fijo 800000) y en la carpeta “Functions” escoger “GrowtFrom”. Aquí aparecerán una descripción y ejemplos. Elimine el valor 800000 y de clic en “GrowthFrom” y arrástrelo hasta el recuadro inferior.



Ingrese los siguientes datos en la expresión utilizando el formato definido en la descripción:

Date of last Census 1990 Population at last census 733,530 Estimated growth rate 1.75%

Teclee los datos siguiendo el formato de la expresión:



GrowthFrom(1.75%, 1990, 733530)

..//

Eescenarios 39



Eescenarios

Un tutorial para Preparando el Terreno Para los Eescenarios ....................................................... 40

Creando Eescenarios de Referencia ...................................................................... 41

Creando y Corriendo Eescenarios ........................................................................ 47

Usando el Metodo “WATER YEAR” ................................................................... 51

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Eescenarios 40


Preparando el Terreno Para los Eescenarios

Note: Para comenzar esta lección vaya al menú principal y seleccione “Revert to Version” y escoja la versión llamada “Starting Point for ‘Escenarios' module”.

1. ENTENDIENDO LA ESTRUCTURA DE EESCENARIOS EN WEAP

En WEAP el típico eescenario de modelación consiste en tres pasos. Primero, “Current Accounts” o años concurrentes son escogidos para servir de año base del modelo; los años actuales son los que se han ingresado en las lecciones anteriores en los modelos previos. Una “Reference” o escenario de referencia, es establecida de “Current Accounts” para similar evoluciones del sistema sin intervenir. Finalmente, “what if” o escenarios “si ocurre esto” pueden ser creados para alterar los eescenarios de referencia y evaluar los efectos de los cambios en políticas y tecnologías.

2. CAMBIOS EN EL HORIZONTE DE TIEMPO PARA EL AREA

Bajo el menu “General/Years and Time Steps”, cambie “Time Horizon” es decir, el horizonte de tiempo del área:

Current Accounts Year 2000 (sin cambio) Last Year of Escenarios 2015

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3. CREAR UNA SUPOSICION CLAVE ADDICIONAL

Creemos la siguiente suposición clave:

Population Growth Rate 2.2%

Esta suposición no tiene unidades, pero no olvide modificar en la columna “Scale” y definirla como porcentaje.

Creando Eescenarios de Referencia

1. DESCRIBIR EL EESCENARIO DE REFERENCIA

El escenario de referencia siempre existe. Se debe cambiar la descripción en “Area” luego ir a “Manage Escenarios” para reflejar su rol actual. Se puede notar que se debe estar en el modo “Data” o en “schematic” para ver y acceder a “Manage Escenario” en la opción dentro de “Area”.

Por ejemplo, “Base Case Escenario with population growth continuing at the 1960-1995 rate and slight irrigation technology improvement”.

Eescenarios 42


2. CAMBIAR LA UNIDAD DE USO DE AGUA EN IRRIGACION

Dentro del modo “Data”, se debe cambiar la suposición “Unit Irrigation Water Needs” a un nuevo patrón anual para el periodo 2000 – 2015 de acuerdo a “Current Account Years”. Para hacer esto, hay que seleccionar “reference” eescenario desde el menú se encuentra en la parte superior de la pantalla. Use “Yearly Time Series Wizard” para construir la serie de tiempo.

Eescenarios 43


Primero escoja la función “Interpolate”, luego presione “Next”

Eescenarios 44


Clic en “Enter Data” en la ventana que aparezca. Presione “next”. Ahora clic en “Add” para agregar lo siguiente a la serie de tiempo:

Type of Time Series: Interpolate Data: 2000 3500 2005 3300 2010 3200

2015 3150 Growth after last year: 0%

Note que el primer punto, para el año 2000, deberá estar ya listado porque ya ha sido ingresado cuando “Unit Irrigation Water Needs” fue creado.

Eescenarios 45


3. DEFINIR EL CRECIMIENTO DE POBLACION

Se debe definir el crecimiento con un porcentaje o tasa definido por “Population Growth Rate” lo que se hizo al comienzo del ejercicio. Aquí de nuevo ud. deberá seleccionar “Reference Escenario” desde el menú principal estando en modo “Data”.

Asegurese de tener seleccionado “Big City” y “Annual Activity Level”. Elimine la expresión y seleccione la función “Growth” dentro del “Expression Builder” debajo del periodo 2001 – 2015. Haga clic en “Branches”. Aquí arrastre la opción “Population Growth Rate” al cuadro inferior. La función final deberá verse de la siguiente forma:

Growth(key\population growth rate/100)

Eescenarios 46


4. CORRER EL EESCENARIO DE REFERENCIA

Correr el eescenario haciendo clic en el símbolo “Results”. Vea el gráfico “Unmet Demand” (seleccionando “Annual Total”) para ambos sitios o nodos. Debera verse similar a las figuras que siguen,

Como evoluciona la demanda comparados en el gráfico “Unmet Demand”?

Porque el total de “Unmet Demand” decrece primero y luego crece?

Eescenarios 47


Creando y Corriendo Eescenarios

1. CREACION DE UN NUEVO EESCENARIO PARA MODELAR UNA MAYOR TASA DE CRECIMIENTO POBLACIONAL

Eescenarios 48


Crear un nuevo eescenario para evaluar el impacto del crecimiento de la población para la ciudad “Big City” mayor que 2% para el periodo 2001 – 2015.

Vaya a “Area”\”Manage Escenario” y haga clic en el botón derecho estando sobre “Refence” y luego de las opciones escoja “Add”. Nombre este eescenario “Higher Population Growth” y escriba el siguiente comentario: “This escenario looks at the impact of increasing the population growth rate for Big City from a value of 2.2% to 5.0%.”

Eescenarios 49


2. INGRESAR DATOS PASA ESTE EESCENARIO

Haga los siguientes cambios dentro de la pantalla “Data” una vez que haya escogido el eescenario nuevo, “Higher Population Growth”,

Seleccione dentro de los “Key Assumption” el con nombre “Population Growth Rate” y cambie el valor bajo el periodo 2001 – 2015 a 5.0. Notara que el color del texto en los campos cambiara de color a rojo. Esto ocurre para cualquier valor que cambia o se desvié del eescenario de referencia.

3. COMPARE RESULTADOS PARA LA REFERENCIA Y UN CRECIMIENTO DE POBLACION MAYOR

Comparemos gráficamente los resultados de estos dos eescenarios, el de “Referencia” y el de “Mayor tasa de crecimiento de población”.

Eescenarios 50


Por ejemplo, seleccione “Water Demand” del menú principal. Seleccione “All Escenarios” en el menú a la derecha del gráfico. Escoja “Big City” en el menú donde se lee “Branches: Demand Sites”. El gráfico deberá verse como el siguiente:

Note la mayor demanda de agua para la ciudad en el escenario “Higher Population Growth”, que en el de referencia.

Ahora comparemos “Unmet Demand”. Solo debe cambiar en el menú principal y escoger “Unmet Demand”.

Eescenarios 51


Nuevamente se presento mas falta de agua para el segundo caso, “Higher Population Growth”.

Usando el Metodo “WATER YEAR”

1. DEFINICION DE LA CONDICIONES CLIMATICAS O HIDROLOGICAS

En el ejercicio previo, se vario la demanda de agua; ahora variaremos suministro. Queremos ver como la variacion natural en el clima se puede ingresar a WEAP a través de escenarios. Utilizaremos “Water Year Method” como ejemplo. Este es un simple método para representar variaciones de clima tales como flujos de agua, lluvia y agua subterráneas. El método primero define como cambia el clima. Un año normal tiene un valor 1; un año seco menor a 1 y una año lluvioso mayor a 1.

Con el escenario de referencia escogido, expanda el árbol y haga clic sobre “Water Year Method” la que está bajo la rama “Hydrology”.

Eescenarios 52


Seleccione “Definitions” e ingrese lo siguiente:

Very Dry 0.7 Dry 0.8 Normal 1.0 Wet 1.3 Very wet 1.45

Eescenarios 53


2. CREAR SECUENCIAS DE AñOS

El siguiente paso en el uso del método “Water Year Method” es crear una secuencia climática para el periodo. Primero seleccione dentro de “Data For:” “Current Accounts (2000)” y asegúrese de que el año 2000 este fijado como “Normal”. Luego seleccione “Reference” e ingrese:

2001-2003 normal 2004 very dry 2005 wet 2006-2008 normal 2009-2010 dry 2011 very wet 2012 normal 2013 wet 2014 normal 2015 dry

Eescenarios 54


Eescenarios 55


3. DEFINIR EL MODELO PARA USAR EL METODO “WATER YEAR METHOD”

En el árbol, cambie “Headflow” dentro de “River” y bajo “Main River” (haga clic sobre este último). Dentro de la carpeta “Headflow” debajo de “Get Values from”, seleccione del menú “Water Year Method”.

4. VOLVER A CORRER EL MODELO

Presione sobre “Results” a la izquierda de la pantalla y seleccione “Yes”. Observe el gráfico y compare para “Reference” y para “Higher Population Growth”.

Eescenarios 56


Note que el caso de la demanda no satisfecha, “Unmet Demand”, es mucho mas errática usando este método que el caso anterior, asumiendo un flujo constante en el río.

Si hubiera querido comparar en el mismo gráfico los resultados para “Water Year Method” para aquellos asumiendo clima constante para el periodo de tiempo, ud. puede crear un nuevo escenario que use el método en vez de cambiar información dentro del de referencia (“Reference” escenario). El nuevo escenario se vería de la siguiente forma:

Eescenarios 57


Note que el caso de “Referencia” (clima constante) y el “Water Year Method” (clima variable) usaran el dato de crecimiento de 2.2 % de la suposición “Population Growth Rate” para la ciudad.

5. CAMBIOS EN LA HERENCIA DEL ESCENARIO

El siguiente ejemplo mostrara la utilidad de cambiar la herencia del escenario dentro de WEAP.

Crear un nuevo escenario heredado de “Reference” y nombrelo “Extended Dry Climate Sequence”. El árbol de escenarios se deberá ver así,

En el ambiente “Data” seleccione este nuevo escenario para editarlo. Bajo “Hydrology” haga clic en “Water Year Method” y edite lo siguiente:

2001-2003 normal 2004 wet 2005 normal 2006-2008 normal

Eescenarios 58


2009-2010 very dry 2011 normal 2012 dry 2013 normal 2014 normal 2015 dry

Ingrese esta información donde corresponda.

Los siguientes resultados corresponden a correr el programa con esta nueva información.

Ahora cambiaremos el lugar del escenario “Extended Dry Climate Sequence” colocándolo debajo de “Higher Population Growth Rate” para que herede la tasa de 5% de crecimiento. En el “Manage Scenarios”, seleccione “Extended Dry Climate Sequence”, haga clic en el menú a la derecha debajo del texto “Extended Dry Climate Sequence is based on:” y seleccione “Higher Population Growth rate” como rama madre.

Eescenarios 59


Re calcule los datos y vea el gráfico “Unmet Demand” para la ciudad.

Que cambios nota en este gráfico para “Extended Dry Climate Sequence”?

Eescenarios 60


Datos, Resultados y Formato 61



Datos, Resultados y

Formato

Un tutorial para Intercambiando Datos ............................................................................................ 62

Importando Serias de Tiempo ............................................................................... 66

Trabajando con los Resultados .............................................................................. 69

FORMATING / Defniendo el formato ................................................................. 73

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Intercambiando Datos

Note: Para comenzar esta leccion vaya al menu principal y seleccione “Revert to Version” y escoja la version llamada “Starting Point for all modules after ‘Escenarios’ module.”

1. EXPORTAR DATOS A EXCEL

Se puede exporter todo el modelo a Excel tan solo estando en el ambiente o modo “Data” y luego seleccionando “edit” y luego “export to Excel”.

Para efectos del ejercicio solo exporte el arbol y todas las ramificaciones y todas las variables de “current account” (no exporte ninguno de los otros escenarios). Exporte a una nueva hoja de trabajo “workbook”. Mantenga todas las opciones restantes.



2. USE LA OPCION DE AUTO FILTRO EN EXCEL

En la hoja de trabajo que se creo en el paso anterior, filter los contenidos para desplegar en pantalla solamente la variable “consumption”. Probablemente tendra que mover la pantalla hacia la derecha para llegar a la lista de variables.

Use la flecha a la derecha de la palabra variable para obtener el listado y seleccione “consumption”.



3. MODIFICANDO DATOS

En la hoja excel que se creo haga los siguientes cambios en la columna amarilla. Puede ser conveniente ocultar varias columnas que no se esten usando de manera de ver “variable values” y los “demand sites” a los que corresponden.

Big City Consumption 5% (value was 15 originally) Agriculture Consumption 5% (value was 90 originally)



4. IMPORTAR DATOS DESDE EXCEL

Re-importar los datos modificado en excel.

En WEAP, escoja “edit”, “import from excel”

Chequear que los datos de “consumption” han sido cambiados en el modelo.



Nota: en excel si se tienen mas de una hoja de trabajo abiertos, verifique que se este importando desde la hoja adecuada.

Importando Serias de Tiempo

1. CREANDO UN OBJETO MONITOR DE FLUJOS

Agregue un “streamflow gauge” al modelo.

Inserte un punto de monitoreo agues abajo de la ciudad “big city”, debajo del retorno de flujo de ambos la ciudad y del nodo de agricultura.



2. IMPORTAR DATOS DE TEXTO

Importar datos de flujo desde un archive de texto con separador de coma conteniendo aproximadamente 100 años de datos sobre flujos de agua medidos hasta el 2003. Para hacer esto utilice “read from file” en la carpeta “streamflow gauge” o “gauge data”. En ambiente “Data” expanda la rama “supply and resources”\”river”\”streamflow gauge” en el arbol.

Escriba la siguiente funcion, la cual leera el archive desde un directorio llamado “additional files” localizado en su carpeta de Area:

“readfromfile(additional files\river_flow.csv)”



3. COMPARE EL FLUJO ACTUAL-REAL Y EL MODELADO

Recalcular los resultados y comparer los flujos historicos con WEAP y su simulacion. Para hacer esto, haga clic en “chart” dentro del ambiente “results” (presionar “results” a la izquierda de la pantalla principal), seleccione del menu “supply and resources”\”river”\streamflow relative to gauge(absolute).



Escoja “selected years” y escoja los años 2000 al 2003 (los datos actuales son en 2000 y no hay mas info mas alla del 2003). El escenario de referencia aparecera automaticamente cuando se selecciona “selected years”. Debera obtener un gráfico como el que sigue:

Trabajando con los Resultados

1. CREANDO UN GRÁFICO FAVORITO

Creemos un gráfico de flujo de agua que muestre ambos, el flujo actual registrado por el monitor y el simulado en el nodo apropiado, en este ejemplo, “return flow node 2”). Primero seleccione “streamflow” desde el menu, luego seleccione “streamgauge” y “below return flow node 2” desde la lista que aparece cuando se escoge “select nodes and reaches”. Esto dentro del menu Supply and Resources\River\Streamflow justo sobre la leyenda del



gráfico. Finalmente seleccione los años 2000 al 2003 para ser represantados en el gráfico.

Guarde este gráfico como favorite usando “favorite” y “save chart as favorite”. Nombrelo “simulated and observed streamflow comparison”

2. CREAR UNA VISTA GENERAL

Crear una vista general mostrando streamflow, inflow y outflow en gráficos.

Seleccione “overview”. Bajo “manage overviews” seleccione “inflows to area”, “outflows to area” y el gráfico favorite recien guardado.



3. USANDO EL MAPA DINAMICO

Mapas dinamicos y resultados son rapidamente obtenidos desde una vista general. En en el ambiente “results” seleccione “map” y juegue con la barra de tiempo para observer los cambios durante el periodo de estudio.

Trate esto seleccionando “main river” streamflow.



Note que mientras mueve el cursor un indicador aparecera sobre el gráfico. En el mapa, el ancho del río crecera o decrecera de acuerdo a los datos numericos de cada año.

4. EXPORTANDO RESULTADOS A EXCEL

Todos los resultados se pueden exporter a Excel desde el ambiente “Results”. Una nueva hoja de trabajo es creada que contiene la informacion y resultados con la misma estructura que WEAP muestra.

Vuelva a abrir el gráfico favorite desde la opcion “favorite” del menu en “results”. Exporte la informacion relacionada a Excel cambiando a la carpeta “table” y presionando en la opcion “export table to excel” a la derecha de la pantalla

5. CALCULO DE ESTADISTICAS

Ud puede generar estadisticas en el ambiente “results” para cualquier tabla. Solo haga clic en “table” y luego clic en “stat” en la columna de la derecha.



FORMATING / Defniendo el formato

1. CAMBIANDO LA APARIENCIA DEL FONDO DE UN “VECTOR LAYER”

En “schematic”, cambia el color de “big city” presionando el boton derecho del mouse sobre “cities” en el recuadro de estratos (layers) justo debajo del reccuadro de elementos y seleccione “edit”. Haga clic en “appearance” y luego escoja “fill color”. Una paleta de colores aparecera.

Cambie el color a naranja.





Ud puede mover los estratos hacia arriba o hacia abajo de su posicion relative. Para ello presione el boton derecho del mouse y seleccione “move up” o “move down”.



2. NOMBRE UN ESTRATO VECTOR

Se puede editar nombres para estratos – presione el boton derecho con el cursor sobre “river polygons”, seleccione “edit” y escoja “label”. Tambien se puede cambiar el tamaño del texto en la parte inferior de esta ventana.

Se pueden ocultar estratos estando en el ambiente “schematic” hacienda clic en la caja pequeña a la izquierda del nombre.

3. AGREGAR UN ESTRATO RASTER



En el ambiente “schematic”agregar un fondo en el mapa de la ciudad. Presione el boton derecho con el cursor en el recuadro de “layer” y escoja “add raster layer”,

Seleccione “map.jpg” localizado en el directorio “_maps\tutorial\” (C:\program files\WEAP21\_maps\tutorial)



El modelo deberia verse como el siguiente:



4. MOVIENDO LOS NOMBRES

Para completar el formato del area, cambiemos el texto del nodo y las designaciones y movamolos de lugar.

Bajo “schematic” abra el menu “Schematic” desde las opciones arribe de la pantalla. Escoja “set WEAP node size” o “set WEAP node label size” dependiendo de lo que se quiera. Para cada opcion una ventana aparecera y una regla permite modificar el tamaño.



Sobre cualquier objeto haga clic en el boton derecho y se puede seleccionar la opcion “move label” para mover el nombre de lugar.

Nota: tambien se puede escojer no colocar o eliminar un nombre si se desea.

Conectando Recursos y Demandas 81



Conectando Recursos y Demandas

Un tutorial para

Modelando recursos de aguas subterraneas ....................................................... 82

February 2009



Modelando recursos de aguas subterraneas

Note: Para comenzar la leccion vaya al Menu principal y seleccion “Revert to Version” y escoja la version llamada “Starting Point for all modules after ‘Escenarios’ module.”

1. Crear un recurso de aguas subterranea

Crear un “Groundwater node” junto a la ciudad y nombrelo “Big City Groundwater”. Tambien marquelo activo en “current Accounts”.

Dele a “Big City Groundwater” las siguientes propiedades (asegurese de este en “current accounts para ingresar esta información – si no lo esta, la carpeta “inicial storage” no aparecera):



Storage Capacity Unlimited (default, leave empty) Initial Storage 100M m3 Natural Recharge (use the Monthly Time Series Window, accessed in the field under "2000") - Nov. to Feb. 0M m3/month - Mar. to Oct. 10M m3/month

2. Conectando “Big City Groundwater” con “Big City”

Use una “Transmission Link” para conectar “Big City Groundwater” a “Big City” demand site, y asignele una prioridad de 2.

Su modelo debiera verse como el que esta a continuacion:



3. Actualizar las caracteristicas de la coneccion de transmision entre the el río principal y la ciudad

Cambie las caracteristicas de “Transmission Link” conectando “Main River” (Withdrawal Node 1) y Big City (asegurese de estar en current accounts):

Supply Preference 1 (default) Maximum Flow Volume 6 m3/sec



4. Correr el Model y Evaluar los Resultados

Observemos los siguientes resultados y pensemos en preguntas.

- Es la extraccion de agua subterranean requerida a cumplir demandas bajo estas condiciones sustentable?

Para ver este resultado, seleccione “Groundwater Storage” desde el menu de “Supply and Resources\Groundwater

- Como el uso relative del agua de Big City Groundwater y del río principal ( Main River) evoluciona a la demanda deBig City?

Para ver resultados gráficos para “Big City”, primero seleccione "Supply Delivered" bajo “Demand” usando el menú variable primaria. Luego escija "All Sources" dentro de las opciones al lado derecho de la. Luego, seleccione Big City como el sitio de demanda, para verlo, use el menu centrado sobre el gráfico y directamente debajo de la variable primaria field. Clic on “Annual Total”.

El volumen maximo de flujo o Percentaje de Demanda (parametros) representan restrictions en la capacidad de un recurso (due, for example to equipment limits).



Groundwater recharge and interaction with rainfall and surface water can be modeled rather that entered as inputs. Refer to the “Hydrological Modeling” tutorial for more details.

Other resources can be modeled using the “Other Supply” object, which is characterized by a monthly “production” curve. This object can be used to simulate a desalination plant or inter-basin transfers, for example.

…///

Refinando el analisis de Demanda 87



Refinando el analisis de

Demanda

Un tutorial para

Demanda desagregada ........................................................................................... 88

Modelando el manejo de demanda, perdidas y Reuso ..................................... 94

Fijando prioridades de Demanda de distribucion ........................................... 104

February 2009



Demanda desagregada

Note: Para comenzar esta leccion vaya al Menu principal y seleccione “Revert to Version” y escoja la version llamada “Starting Point for all modules after ‘Escenarios’ module.”

1. Crear un nevo sitio de demanda

En “current accounts”, cree un sitio nuevo de la demanda río abajo de Big City para simular la demanda rural. Denomine este nodo “Rural” y dele una Prioridad de Demanda = 1. Proporcione una Conexión de Transmisión desde “main river” posicionadolo río debajo de los retornos de flujos de la gran Ciudad y de la Agricultura. La Preferencia del Suministro debe ser fijada en 1. Proporcione también un Flujo del Regreso para “Rura”l que es posicionado aún más río abajo. Proporcione un “return flor routing” igual a 100%.

Su area debiera verse asi:

2. Crear una estructura de datos para el nodo de demanda “rural”

Para crear esta estructura, clic derecho en la demanda “Rural” en el arbol de data, y seleccione “Add” para implementar la siguiente estructura (no ingrese datos aun):



Note que “Showers”, “Toilets”, “Washing”, y “Others” se agregaron en subramas bajo “Single Family Houses”.

3. Ingrese datos en “Annual Activity Level”

Ingrese lo siguiente en “ Rural Demand Site”, y en la carpeta Annual Activity Level:

Rural 120,000 Households Single Family Houses 70% Share Showers 80% Saturation Toilets 90% Saturation Washing 55% Saturation Others 35% Saturation Apartment Buildings Remainder share (use the Expression Builder)



Share vs. Saturation: even though both types of percentages are treated mathematically the same by WEAP, they are conceptually different. At a given level of the tree, shares should always sum up to 100%. They also allow the use of the “remainder” function. Saturation indicates the penetration rate for a particular device and is independent of the penetration rate for other devices (i.e., saturation rates for all sub-branches within a given branch do not have to sum to 100.



4. Ingrese datos en “Annual Water Use”

Ingrese lo siguiente bajo “Rural” demand site, y en la carpeta “Annual Water Use Rate”:

Rural Single Family Houses Showers 80 m3/household Toilets 120 m3/household Washing 60 m3/household Others 40 m3/household Apartment Buildings 220 m3/household Consumption (in consumption tab) 80%

Note que valores en “Consumptiones ingresado por la totalidad de Rural demand node, y no para las subramas.

5. Chequear los resultados

Calcule de nuevo sus resultados. En “Results” escoge “Water demand” como la variable primaria del menú. Escoja “all branches” del menú justo encima de la leyenda de gráfico. Escoja 3 D y el gráfico de barras como el (vea el primero y el segundo ejemplo de pantalla abajo). Escoja el nodo Rural de la demanda del menú encima del gráfico (vea la terera grafica de pantalla abajo).



Para ver los resultados de la Demanda de Agua (water demand) para todas las sub-ramas Rurales (por ejemplo, single family houses\showers; apartments), en el campo de “levels” seleccione 2 (justo encima del centro del gráfico). El gráfico resultante debe parecerse al uno abajo:



¿Entiende por que la dmanda rural varia durante el año sin que hayamos ingresado alguna variacion?

The variation in Rural demand is due to the fact that WEAP assumes a constant daily demand per day (no monthly demand was specified by the user), so months that have less days (like February) have a lower demand than months that have more days (like January).

Ahora cree un gráfico en 3-D de “Demand Site Coverage” y seleccione “ all demand sites” para la presentacion



¿Entiende porque la cobertura de “rural” es 100% pero no para la ciudad ni la agricultura, aun cuando estan definidas las prioridades?

Modelando el manejo de demanda, perdidas y Reuso

1. Implementando el manejo de demanda – la aproximacion desagregada

Ahora crearemos un eescenario nuevo que explora una estrategia de la administración del lado de la demanda. Llame este eescenario “New washing machines DSM”; deberá ser heredado del “Reference” y el eescenario tendrá el mismo clima y la tasa de crecimiento de población de gran Ciudad como el de “Referencia”. El árbol del eescenario en “Manage escenarios” debe parecerse a esto:

The Rural withdrawal point is downstream of the return flow point for the Big City, which means there is an additional volume of water available in the river; this return flow can easily cover the rather small Rural demand.



Asumiremos que un tipo nuevo de lavadoras permite un 2/3 en reducción (66.7 %) al lavar en el consumo de agua. Este eescenario nuevo evaluará el impacto de esta medida de la Administración del Lado de la Demanda si 50% de las casas se puede convencer a comprar la máquina que ahorra agua.

Primero, vuelve a “current accounts” en Data, donde usted creará dos nueva ramas (“old machines” y “New machines”) en la estructura de datos Rurales. Efectivamente, usted esta desagregando “washing” la variable que ahora incluira dos subcategoría nuevas. Note que usted debe volver a “current accounts” porque todas estructuras nuevas de datos se tiene que entrar en esta, incluso si la variable no deberá ser activada (es decir, los niveles no cero de la actividad) en “current accounts” y en el eescenario “reference”.

Cuando vaya a agregar la primera subrama en “Washing”, aparecera el siguiente mensaje:



Clic yes, agregue la estructura siguiente:

Cambie las unidades para “Máquinas Viejas” y “Máquinas Nuevas” a “shares”. Vuelva a entrar a “water use rate for old machines” (60 m3/household), como era el valor para la variable original más alto en “washing”.



Ingrese un valor de 100% para el “old machines activity level”. Deje en blanco el Nivel de la Actividad para “new machines” - esto es igual que entrando un cero. Recuerde, usted entra éstos en “current accounts”, así usted quiere sólo “Máquinas Viejas” a ser activo en el eescenario de “Referencia”. Esto recrea el mismo efecto teniendo como la variable agregada “washing” en las “Cuentas Actuales” originales y en “la Referencia”. La variable “Máquinas Nuevas” se activará en el eescenario “new washing machines DSM” (ver abajo).

Ahora, cambia a “New Washing Machines DSM”.

Ingrese el valo de 50 para New Machines (50% de todas las maquinas seran de esta nueva variedad) el resto (100) para Old Machines (usaremo expression builder mas tarde).



Tendra que ingresar el original de” Water Use Rate for the Old Machines” (60 m3/household) como tambien la nueva “ Water Use Rate for the New Machines”:

Old Machines 60 m3/household

New Machines 60*0.667 m3/household

Ahora compare los resultados numéricos de la Demanda de Agua (water demand) para la rama “washing Branch” del sitio Rural de la demanda para



el “la Referencia” y los eescenarios “new washing machines DSM”. En la vista de Resultados, clic sobre la tabla y escoge la variable de la Demanda de Agua. Escoja también “Annual total” en vez de “monthly average” y escoja 2001 (usted puede sólo ve los resultados numéricos por un año individual al comparar a la vez los eescenarios en la carpeta “table”, pero en esto no presenta una dificultad para este ejemplo, como nosotros no tratamos de modelar ningún crecimiento con tiempo para la variable washing). Escoja demand site\Rural\washing\single family houses \washing de la izquierda superior en el menú y “all branches” a la derecha y arriba. Escoja el “Reference” y “new washing machines DSM” del menú en el fondo de la ventana. La tabla debe parecerse a lo Siguiente:

Note que el uso de nuevas maquinas in 2001 (y añsubsecuentes en “New Washing Machines DSM”) resulta en alrededor de 460000 m3 de agua menos demandada que si solo se tienen “Old Machines” (el eescenario de Referencia (“referente”)).

Demand-side management (DSM) refers to measures that can be taken on the consumer’s side of the meter to change the amount or timing of water consumption (as compared to the utility company's, or supply, side of the meter).

Another way of modeling disaggregated DSM is to reduce the unit consumption for the affected category (in this case washing). There is no right or wrong way to model DSM.



2. Implementar el manejo de la demanda – la aproximacion agregada

Si los datos de desagregados no están disponibles, un valor equivalente de DSM (manejo de demanda) se puede computar. En este ejemplo, asumiendo que tuvimos ningun demanda desagregada Rural de agua, nosotros podríamos llegar al mismo resultado utilizando el “la Administración de la Demanda” (“demanda management”) la opción para este Sitio de la Demanda en los Datos. En este caso la reducción ascendería a:

Original contribution of washing to rural water use 2,772/26,316 = 10.5% Share of New Machines 50% Reduction of New Machines 66.6% Multiplying all of these percentages together = 3.5%

Este valor puede ser ingresado a “Demand Management/Demand Savings” tab para la rama Rural en el “Demand Side Management escenario”.

Demand Side Management (DSM) measures are not taken into account in the demand view. To see the effect of a DSM measure, look at the change in Supply Requirement rather than Water Demand.



3. Modelando Reuso

Otra estrategia de la conservación del agua que se podría estudiar con eescenarios es agua re empleada. Cree un eescenario nuevo heredado del “Referencia” y denominelo “big city reuse”. Cerciórese está en este eescenario y el clic en la rama “big city”. Haga clic en “loss and reuse” y haga clic la carpeta “reuse”.

Ingrese la siguiente expression en el campo 2001-2015 usando el Expression Builder:

Smooth(2001,5, 2005,18, 2015,25)

Primero seleccione la funcion “Smooth” dentro del texto de Expression builder. Clic “Next” y entre los datos y valores. Deberia tener un gráfico como el de mas abajo. Note que Reuse en Current Accounts (2000) se mantiene cero. Clic “Finish”.



Compare Unmet Demand para Big City antes (Reference) y despues (Big City Reuse) de introducer esta conservacion de agua. Deberia tener el gráfico de abajo, el cual muestra reducciones substanciales en “Big City Unmet Demand” cuando se usa la estrategia de reuso de agua.

4. Modelando perdidas

Reedite el modelo para tener en cuenta el hecho que hay un 20% de tasa de pérdida en la red de gran Ciudad. Haga este cambio para las Cuentas Actuales (current accounts) para que se llevara con el eescenario “reference”, y como resultado de la característica de herencia, a través de todos eescenarios.



What happens to the unmet demand for the Big City, both in the “Reference” escenario and the “Big City Reuse” escenario compared to the earlier exercise without losses?

Losses can happen in Transmission Link, in the Demand Site itself or in the Return flow. Losses in the Transmission Link will affect the supply to the Demand Site. Losses in the Demand Site will affect the required Supply Requirements of this Demand Site. Losses in the Return Flow will only affect the flow returned.



Fijando prioridades de Demanda de distribucion

1. Edit Demand Site Priority

Cree un eescenario nuevo, heredado del “la Referencia” ydenominelo “Changing demand priorities”. Cambie la Prioridad de la Demanda del Sitio de la Demanda de la Agricultura en “data” haciendo clic en la rama de la Agricultura y entonces haciendo clic en el botón de la Prioridad, o haciendo clic en el nodo en la “Vista Esquemática” (schematic) y escogiendo "general info".

Cambie la Prioridad de la Demanda de 1 a 2.



A demand priority can be any whole number between 1 and 99 (99 is the default) and allows the user to specify the order in which the water requirements of demand sites are satisfied. WEAP will attempt to satisfy the water requirement of a demand site with a demand priority of 1 before a demand site with a demand priority of 2 or greater. If two demand sites have the same priority, WEAP will attempt to satisfy their water requirements equally. Absolute values have no significance for the priority levels; only the relative order matters. For example, if there are two demand sites, the same result will occur if demand priorities are set to 1 and 2 or 1 and 99.

Demand Priorities allow the user to represent in WEAP water allocation as it actually occurs in their system. For example, a downstream farmer may have historical water rights to river water, even though another demand site positioned upstream could extract as much river water as it desired, leaving the farmer with little water in the absence of such water rights. The Demand Priority setting allows the user to set the farmer's priority for water above that of the upstream demand site. Demand Priorities can also change with time or change in a escenario - more advanced subject matter to be dealt with later in the tutorial.

You can also change the Demand Priority in the Data View\”Priority” screen\”Demand Priority” tab.

2. Compare Resultados

Despliegue graficamente “ Unmet Demand” para la Agriculture para “Reference” y eescenarios “Changing Demand Priorities”. Deberia ser como el de a continuacion:



Note que “Unmet Demand” para Agriculture se incrementa cuando la prioridad es aumentada a 2. Esto porque Big City ahora tiene preferencia por tener sus demandas que ser satisfechas primero. Evidencia de esto puede verse generando un gráfico de “monthly average Demand Coverage” for Big City y Agriculture a traves de los años del eescenario de referencia.

Ahora compare los resultados al mismo gráfico generado por “Changing Demand Priorities”.



Advierta que en el “la Referencia”, para la primavera y tarde meses de verano, tanto la gran Ciudad como la Agricultura no obtienen el alcance repleto de su demanda porque los dos compiten igualmente para flujo Principal de Río. Cuándo gran Ciudad se da la preferencia para satisfacer su demanda (Cambiando el guión de Prioridades de Demanda), sin embargo, su alcance mejora relativo a la Agricultura. A veces, el alcance es 100% para la Agricultura, pero no para gran Ciudad - eso es porque no hay la demanda de la Agricultura (principalmente observado para los meses de invierno). Note que el Alcance de la Demanda para el sitio Rural de la demanda es siempre 100% - esto es porque los flujos del regreso para la gran Ciudad y la Agricultura satisfacen la demanda de agua creada por el sitio Rural de la demanda.



Hidrología 109



Hidrología

Un tutorial para Modelando Captaciones: modelo aguas lluvias y " Runoff" ....................................... 110

Modelando Captaciones: modelo de humedad del suelol ................................................. 115

Simulando interaccion superficie y aguas subterraneas ................................................. 121

February 2009

Hidrología 110


Modeando Captaciones: modelo aguas lluvias y “Runoff”

Note: Para comenzar la leccion vaya al Menu principal y seleccione “Revert to Version” y escoja la version llamada “Starting Point for all modules after ‘Escenarios’ module.”

1. Crear una nueva captacion

Cree un “Captación” se opone en la vista Esquemática para simular headflow para el Río Principal. Haga esto tirando sobre un nodo de Captación y lo localizando cerca del punto de partida del Río Principal. Denomínelo “el Río Principal Headflow”. Una vez que posicionado, un cuadro de diálogo abrirá y solicitará los datos siguientes:

Runoff to Main River Represents Headflow Yes (check box) Infiltration to No inflow to GW Includes Irrigated Areas No (Default) Demand Priority 1 (default)

Note that when you have finished creating the Catchment node, a dashed blue line will automatically appear in the schematic linking the node to the Main River.

Hidrología 111


2. Crear la apropiada subestrutura para la cuenca

Primero clic en boton derecho del mouse en Catchment oseleccione de Data, aparece una ventana preguntando metodo de Captacion:

Hidrología 112


Tambin se puede hacer en la ventana (boton) “advance”:

En Data haga clic en el boton “Land Use” e ingrese:

Area 10M ha (you will have to choose the units first) Effective Prec. 98%

Crop Coefficients (use the Monthly Time Series Wizard to input these data)

Sep to Feb 0.9 March 1.0 April 1.1 May 1.4 Jun to Aug 1.1

Hidrología 113


Note que si usted había hecho clic “sí” cuando preguntó si áreas irrigadas debían ser incluidas en esta captación (bajo Información General al crear captación), otro botón “la Irrigación” habría aparecido bajo la captación en los Datos ve. Este botón tendría dos etiquetas bajo lo: (1) “Irrigó”, donde usted hace la entrada o un “0” para no irrigado, o un “1” para irrigado para una clase particular de la tierra; y (2) “Irrigó la fracción” donde usted especificaría la fracción de agua de irrigación suministró al área que está disponible para el evapotranspiration.

The Rainfall Runoff method is a simple method that computes runoff as the difference between precipitation and a plant’s evapotranspiration. A portion of the precipitation can be set to bypass the evapotranspiration process and go straight into runoff to ensure a base flow (through the “effective precipitation” parameter).

The evapotranspiration is estimated by first entering the reference evapotranspiration, then defining crop coefficients for each type of land use (Kc’s) that multiply the reference evapotranspiration to reflect differences occurring from plant to plant.

More information about this method can be obtained from the FAO Irrigation and Drainage Paper 56, called “Crop Evapotranspiration” and available from the FAO’s website (www.fao.org).

Entering an effective precipitation other than 100% is one way of acknowledging the fact that part of the rainfall is not submitted to evapotranspiration during high intensity rainfall events, hence generating a minimal runoff to the river even when the rainfall is lower than the potential evapotranspiration. Another solution is to move to more developed models such as the 2-buckets soil moisture model coupled with Surface Water – Groundwater interaction modeling, as presented later in this module.

http://www.fao.org/�

Hidrología 114


3. Ingrese datos climaticos

Climatic Data se ingresan a nivel de “catchment”. En Data View, seleccione la nueva captacion bajo ”Demand Sites and Catchmentsen el arbol de data e ingrese la siguiente tabla a “Climate” usando “Monthly Time Series Wizard”:

Month Precip. ETref Jan 21 42 Feb 37 47 Mar 56 78 Apr 78 86 May 141 131 Jun 114 122 Jul 116 158 Aug 85 140 Sep 69 104 Oct 36 79 Nov 22 43 Dec 13 37

If not available from on-site stations, precipitation data can sometimes be derived from world-wide climate models such as the one developed by Tim Mitchell at the University of East Anglia (http://www.cru.uea.ac.uk/~timm/data/index.html). The use of GIS software to extract the appropriate data is required. Such models provide average data in opposition to actual data, implying that the calibration is much more delicate.

The Reference Evapotranspiration can be determined from a set of climatic and topographic parameters using the Penman-Monteith equation. More details are provided in the FAO publication mentioned earlier. Also, there exist global models of monthly reference evapotranspiration put together by the FAO, available from the FAO’s website.

4. Miremos los Resultados

Results for Catchments are located in the “Catchment” category in the primary variable pull-down menu.

“Pérdidas de la Precipitación” al Río Principal debe parecer semejante al gráfico abajo. Escoja el “la Referencia” el guión del baja menú encima de la leyenda de gráfico, “el Río Principal Headflow” como la sitio/rama de Demanda del menú a la izquierda superior del gráfico, y del año 2000 del “Años Escogidos” la opción que utiliza el menú en el fondo del gráfico

http://www.cru.uea.ac.uk/~timm/data/index.html�

Hidrología 115


.

Modelando Captaciones: modelo de humedad de suelo

1. Reemplazando la demanda de agricultura por un sitio de captacion

Borre Agriculture demand site y cree una captacion en su lugar. Nombrelo“Agriculture Catchment” y anote:

Runoff to Main River Represents Headflow No (check box) Infiltration to No inflow to GW Includes Irrigated Areas Yes (check box) Demand Priority 1 (default)

Note que la prioridad de demanda aparece en la ventana solo despues de seleccionar “Yes” para “Includes Irrigated Areas”.

Hidrología 116


2. Connectar la nueva captacion

La captación nueva ahora ya debe ser conectada al Río Principal con una Conexión de la Pérdidas/Infiltración. Agregue una Conexión de la Transmisión del Río Principal (mismo punto de partida como el sitio anterior de demanda de Agricultura), con una Preferencia del Suministro de 1. Su modelo ahora debe parecer semejante a la figura abajo:

The purpose of this transmission link is to allow supplying irrigated areas with water from the river in case rainfall is insufficient.

Hidrología 117


3. Crear una subestructura en la captacion

Asumiremos que esta captación tiene tres tipos de utilización de la tierra. En los Datos Ve, agrega las ramas siguientes a su captación nueva derecho hacer cliclo en el árbol de datos y escogiendo “Agrega”. (Si usted escoge la captación para redactar por hacer clic de derecho en el nodo en la vista esquemática antes que atravesando los Datos ven, usted será preguntado escoger de antemano un método de simulación - escoge el “la Lluvia Pérdidas (el modelo de la humedad de tierra)” el método). Agregue las ramas siguientes:

Irrigated Forest Grasslands

4. Entre los datos apropiados de uso de suelo

Si usted no ha hecho así ya, escoge la Captación nuevamente creada en los Datos ve y escoge el “la Lluvia Pérdidas (el modelo de la humedad de tierra)” el método haciendo clic en el “Avanzado” el botón. Entonces entre los datos siguientes después de hacer clic en el “utilización De la tierra” el botón:

Total Land Area 300,000 ha (you will have to select units first) Irrigated Forest Grasslands Share of Land Area 33% 25% remainder(100)

Hidrología 118


Irrigated Forest Grasslands Leaf Area Index 3.6 3.0 1.7 Root Zone Conductivity 60 35 45 mm/month Preferred Flow Dir. 0.15 0.15 0.15 Initial Z1 50% 20% 20%

Las restantes variables son las mismas:

Initial Z2 20% Root Zone Water Capacity 900 mm Deep Water Capacity 35,000 mm Deep Conductivity 240 mm/month Kc Use the same values as input for the Main River Headflow catchment in the previous exercise. You can simply copy and paste that expression into the Kc field for the Agriculture Catchment land classes.

The Rainfall Runoff (soil moisture model) method has been developed to provide a simple yet realistic way of modeling hydrological processes with a semi-physical representation. Details about the method and its parameters, as well as calibration procedures, can be found in the appendix to this tutorial as well as in articles posted to the “publication” section of WEAP’s website (www.weap21.org). The related WEAP help topic provides a description of each parameter and an overview of the model as well. The parameter values displayed above are for illustration purposes only.

5. Ingrese los datos apropiados de clima

En la misma ventana, seleccione “Climate” e ingrese lo siguientes data:

http://www.weap21.org/�

Hidrología 119


Precipitation Use the same values as input for the Main River Headflow catchment in the previous exercise.

Temperature MonthlyValues( Jan, 9, Feb, 12, Mar, 16, Apr, 21, May, 24, Jun, 27, Jul, 29, Aug, 29, Sep, 27, Oct, 22, Nov, 16, Dec, 11 ) Humidity 65% Wind 1m/s Latitude 30°

Data about snow coverage are not needed if the basin is not exposed to snow. WEAP determines the appearance of snow based on the temperature and the melting and freezing points parameters. If the last two are left empty, no snow will be allowed to accumulate.

6. Defina las areas de riego

En la misma ventana (o ambiente), seleccione “Irrigation” e ingrese lo siguiente

Irrigated Forest Grasslands Irrigated Area 100% 0% 0% Lower Threshold 45% Upper Threshold 55%

Hidrología 120


7. Miremos los Resultados

Mire los resultados siguientes. Aquí otra vez, los resultados se localizan en el “Captación” la categoría del “los Resultados” la vista. Escoja “Afluencias de Clase de Tierra y Desagües” bajo la variable primaria baja menú. Escoja “Todo Srcs/Dests” (corto para “Todas Fuentes y los Destino”) del baja menú encima de la leyenda del gráfico. Para ver el “Irrigado” el segmento de la captación de la Agricultura, escoge “Rama: los Sitios de la Demanda y Captaciones\Captación de Agricultura\Irrigado” del baja menú a la izquierda superior del gráfico. Escoja el año 2000 del “Años Escogidos” la opción que utiliza el baja menú en el fondo, y el clic en “el Promedio Mensual” en la extrema derecha superior.

“Afluencias de Clase de tierra y Desagües” representa en una manera muy detallada el equilibrio de agua para cada clase de utilización de la tierra. Usted debe obtener un gráfico semejante a la figura abajo para el “Irrigó” afluencias de clase de tierra y gráfico de desagües:

Usted puede mirar también tales parámetros como “la Humedad de Tierra en el cubo superior” (la Humedad Relativa de Tierra 1 (%)), o “el Flujo al Río la Irrigación Repleta”, que demuestra el agua que fluye al río, inclusive el agua del irrigación en el exceso.

Hidrología 121


As you can see from the series of graphs, irrigation only happens from April to September. Soil Moisture in the first bucket is rather constant throughout the year at 45% to 50%, which is consistent with the lower threshold we set.

Simulando interaccion superficie y aguas subterraneas

1. Crear un objeto “agues subterranes”

Crear nuevo node de groundwater.

Localice el objeto Groundwater junto a la captacion de Agriculture que ud creo previamente. Nombrelo “Agriculture Groundwater”.

2. Connecte el objeto “ Groundwater” con la captacion

Crear las siguientes conecciones:

Transmission Link from Agriculture Groundwater to Agriculture Catchment (Supply Preference 1)

Infiltration/Runoff Link from Agriculture Catchment to Agriculture Groundwater.

Su modelo deberia verse como este:

Hidrología 122


You can also create the Infiltration/Runoff Link between the catchment and the groundwater node by right-clicing the catchment in the Schematic View, selecting “General Info” and then choosing the groundwater field in the “Infiltration to” drop-down menu.

3. Ingrese los datos apropiados

En el ambiente “Data” seleccione Agriculture Groundwater, cambia a “Physical” y seleccione “Model GW-SW flows” methodo de la carpeta de metodos.

Hidrología 123


Cambie al “water quality” yentonces regrese a “physical” ventana para el cambio para que surta efecto (usted ahora verá varias etiquetas nuevas en la ventana “Físico”). Entre los datos siguientes (blanco de hoja si nada se especifica) bajo las etiquetas o carpetas apropiadas:

Initial storage 50M m3 Hydraulic Conductivity 10m/day Specific Yield 0.1 Horizontal Distance 5000m (the extent of the aquifer perpendicular to the river ) Wetted Depth 5m Storage at River Level 50Mm3

4. Select the Reaches that Interact with the Aquifer

En el árbol de Data, ensanche todos los alcances del Río Principal (main river) haciendo clic en el “ +” luego a en “supply and resources\river”. Escoja el alcance que está debajo del nodo del flujo del regreso de la gran Ciudad (Return flow node 1; usted quizás tenga que cambiar a “schematics” y hacer clic en el boton derecho para encontrar el nombre de ese nodo en su modelo). Entonces entre los datos siguientes en el “reach length” la etiqueta para este alcance:

From Groundwater Select Agriculture Groundwater

Hidrología 124


Reach Length 30,000 m

5. Miremos los resultados

Mire a la “Demand Site Inflows and Outflows” para “Agriculture catchment”, y select “All Srcs/Dests” para el ano 2000. Clic en “Monthly Average”.

Hidrología 125


Note that these results include “Inflow from Agriculture Groundwater” (due to the designation of the Agriculture Groundwater node as a source to supply irrigation water for the Agriculture Catchment) and “Outflow to Agriculture Groundwater” (due to the creation of a runoff/infiltration link between the two nodes).

Miremos tambien en “Groundwater Inflows and Outflows” (under Supply and Resources\Groundwater) para el año 2000 (monthly averages).

Hidrología 126


Note that the “Inflow from Upstream” category indicates infiltration of Main River water to Agriculture Groundwater along the river reach you selected earlier. Likewise, “Outflow to Downstream” represents groundwater seepage into the Main River.

Mire también en la altura de agua subterránea encima de la etapa del río. Esto puede ser visto escogiendo “supply and resources\groundwater\height above river” de la variable primaria en el menú. Escoja “agricultura groundwater” del “selected aquifers” la opción en el menú encima de la leyenda del gráfico.

Note that in the month where groundwater seepage to the Main River occurs (February), the groundwater elevation is higher than the wetted depth of the river as designated in the data (i.e., the difference in elevations is positive). Likewise, when Main River infiltration to groundwater is occurring, the elevation difference is negative.

…///

Refinando el Suministro 127



Refinando el Suministro

Un turorial para Cambiando las prioridades de suminstro ................................................................ 128

Modelando reservas ................................................ 131

Agregando requerimientos de caudal o flujos .................................................................... 137

February 2009



Cambiando las prioridades de suministro

Note: Para comenzar esta leccion vaya al Menu principal y seleccione “Revert to Version” y escoja la version llamada “Starting Point for all modules after ‘Escenarios’ module.”

6. Crear una nueva transmission para el reuso de agua

Crear una nueva transmission comenzando en Big City Demand Site y terminando en Agriculture Demand Site. Este es un modelo conceptual de reuso de aguas servidas de una zona urbana para propositos agricolas. Fije el “supply Preference” en esta Transmission en 2.

Supply Preference 2

If water quality were a concern, a wastewater treatment plant could have been added to treat the water from Big City before Agriculture received it. Having the treatment plant in the schematic would make it possible to simulate the changes in water quality before and after treatment.

7. Resultados cuando se cambian las preferencias de suministro

Trate de cambiar las preferencias de suministros en las nuevas conecciones qu ahora suministran a la agricultura y vea los resultados para “Demand Site



Coverage”. Para cambiar las prioridades haga clic en el boton derecho sobre el “transmission link” en el ambiente “schematics”.

Trate las siguientes combinaciones:

Supply Preferences = 1 from the Main River, 2 from Big City

Supply Preferences = 2 from the Main River, 1 from Big City



Supply Preferences = 1 from the Main River and 1 from Big City

Entiende porque cambian las demandas cuando las preferencias cambian?

You can modify the display of preferences on the schematic by using the “Schematic\Change the Priority View” menu. The “View Allocation Order” option will display the actual priority order in which WEAP computes supply. This is a function of the Supply Preference of the link as well as the Demand Priority of the demand site.

Note that you can study the impact of changing Supply Preferences, like Demand Priorities, by creating alternative escenarios.



8. Regresar al modelo original

Puede hacer esto escogiendo “Revert to Version” dentro de Area en el menú principal. Escoja “Starting Point for all modules after Escenarios module” como lo hizo para comenzar este exercise.

Modelando Reservas

1. Create a Reservoir and enter the related data

Primero cree un nuevo eescenario heredado de “Reference” y nombrelo “Reservoir Added”. Entonces agregue al objeto reservoir” en “Main River” río arriba de Big City, y llamelo "Main River Reservoir" asegurese de desbloquear la opcion donde pregunta si es “active in Current Accounts”.

Deje Demand Priority en 99 (default).



Clic en boton derecho sobre “Main River Reservoir” y select "Edit Data". Seleccione la variable “Storage Capacity” y ingrese al ambiente Data (asegurese de que“Reservoir Added” este seleccionado). Clic en “Startup Year” antes de alterar otros parametros.

escoja 2002 como punto de partida para Main River Reservoir

Clic en el boton “Physical” y cambia lo siguiente:

Storage Capacity 70 M m3

Note que la escala (Scale) se fija en "Million"



More details about reservoirs operation and hydropower production are provided in the “Reservoirs and Power Production” module of the WEAP tutorial.

2. Run the Model and Evaluate the Results

Compare “Demand Site Coverage” paraAgriculture en los eescenarios “Reference” y “Reservoir Added”.

- Demand Coverage: porque la agricultura posee mayor covertura con la reserva en el lugar?



- Reservoir Storage Volume: Aparenta ser sustentable la construccion de una reserva? Use el menu principal en “chartpara seleccionar “Reservoir Storage Volume” (bajo Supply and Resources\Reservoir), y seleccione “All Years” a los pies del graphico.



- Flow in the River: Como cambia los flujos o caudales río abajo de la reserve en el río principal? Seleccione “Streamflow” (bajo Supply and Resources\River) del menu principal y clic en “Monthly Average”. Escoja 2002 desde “Selected Years” y escoja Withdrawal Node 2 para comparasion.

Escojamos escala logaritmica (opcion ubicada en la barra vertical a la derecha) par aver mas claramente las diferencias río arriba y río debajo de “Main River Reservoir”.



Seleccione debajo de “Return Flow Node 1” para comparasion. Porque es que “streamflow” en este alcance es mas parecido en ambos eescenarios?

The creation of a large reservoir allows storage of “excess” water during high flow periods to cover water demand during low flow periods. The price to pay is, however, a potentially large impact on the hydrological regime of the river downstream of the reservoir. The Return Flows from Big City and Agriculture provide the flow in the Main River during the spring and winter months. A reservoir’s operation variables and flow requirements can be used to mitigate the reservoir’s downstream impact.



Agregando requerimientos de caudal o flujo

1. Crear requerimientos de Caudal

Crer un nuevo eescenario: “Flow Requirement Added”. Este es heredado de “Reservoir Added”. El arbol de eescenarios debe verse asi:

Ahora agregue “Flow Requirement” a Schematic debajo de withdrawal node para Big City, pero agues arriba de withdrawal node para Agriculture.

Demand Priority 1 (default)



Clic derecho en Flow Requirement y seleccione Edit Data\Minimal Flow Requirement. Agregue el valor (asegurese de que aun esta en el eescenario “Reservoir Added”):

Minimal Flow Requirement 5 CMS

2. Correr el Modelo y evalue los Resultados

Miremos los resultados y pensemos en las preguntas relacionadas.

- Como agregando un requerimiento de caudal cambia a flujo (streamflow) en el alcance del flujo mas abajo de flujo requerido?

Compare “streamflow” debajo del requirement para “Reference”, “Reservoir Added”, y “Flow Requirement Added” para el mismo año (2002). DEberia obtener el siguiente gráfico:



- Cual es la covertura del caudal?

Se puede saber seleccionando "Instream Flow Requirement Coverage" bajo Demand. (Cambie logaritmo por eje Y, y seleccione solo “Flow Requirement Added”).

- Porque la covertura ha cambiado para la ciudad?

Seleccione “Demand Coverage” desde el menu principal, seleccione Big City demand site, y seleccione “Reference”, “Reservoir Added”, and “Flow Requirement Added” como eescenarios.



- Asumiendo que este requerimiento de flujo es mas importante que suministrar a la ciudad Big City, Como dberia cambiar el modelo para asegurar que los requerimientos de caudal se cumplan?

The relative level of Demand Priority for Big City, Agriculture and the Flow Requirement will determine which demand is covered first. To ensure that the Flow Requirement is covered first, change the Demand Priority of Big City to a value higher than for the Flow Requirement, since it is upstream of the Flow Requirement.

Embalses y Generación Hidroeléctrica 141



Embalses y Generación

Hidroeléctrica

UN TUTORIAL EN Modelando Embalses .............................................. 142

Agregando Generación Hidroeléctrica ......................................................... 146

Modelando Centrales de Pasada ............................. 149

febrero 2009



Modelando Embalses

Note: For this module you will need to have completed the previous modules (“WEAP in One Hour, Basic Tools, and Escenarios) or have a fair knowledge of WEAP (data structure, Key Assumptions, Expression Builder, creating escenarios). To begin this module, go to the Main Menu, select “Revert to Version” and choose the version named “Starting Point for all modules after ‘Escenarios’ module.”

3. Creando un Embalse

Cree un Embalses en el Lago localizado aguas arriba de Big City. Llámelo “Embalse Big City”.

Demand Priority 99 (default)

Entering a Demand Priority of 99 ensures that the reservoir will only fill if all other needs are fulfilled, including downstream demand.

4. Ingresando los Datos Físicos

Haga clic en el botón derecho en Embalse Big City para modificar los datos. Ingrese los siguientes datos en la ventana “Physical” (asegúrese de que este en Current Accounts).

Storage Capacity 70 M m3 Initial Storage 25 M m3 Volume Elevation Curve Volume Elevation M m3 m 0.0 190 30.0 210 70.0 216 Net Evaporation 25 mm/month.



The “Volume Elevation Curve” is used both to model the surface for evaporation and to compute the head in case hydropower production is simulated. A cylindrical shape is assumed in converting volume and elevation into area.

Net evaporation needs to account for both rainfall and evaporation. It can therefore be a positive or a negative number; monthly variations can be modeled using the “Monthly Time Series Wizard”.



5. Ingrese los Datos Operacionales

En la misma vista, ingrese los siguientes datos en la ventana “Operation”.

Top of Conservation 60 Top of Buffer 40 Top of Inactive 5 Buffer Coefficient 1.0

As illustrated by the figure to the left, WEAP allows the modeling of advanced

reservoir operation through the definition of several zones that have

different operational constraints.

More can be learned through the Help file’s “Reservoir Zones and

Operation” screen or by clicing on the help button when in the Reservoir’s Operation tab.

6. Entendiendo los impactos del “Buffer Coefficient” (Coeficiente de Amortiguamiento)

Ahora cree un nuevo eescenario heredado del eescenario “Referencia”. Llame a este eescenario “Cambios en el Buffer Coefficient”. Después



vuelva a la vista de Datos (asegúrese de que este en el Nuevo eescenario que acaba de crear) y cambia el buffer coefficient a 0.1. Haga clic en los resultados para correr el nuevo modelo.

Compare, para los eescenarios de “Referencia” y “Cambios en el Buffer Coefficient”, los resultados para el “Reservoir Storage Volume” (volumen almacenado en embalse), que se encuentra bajo la rama “Supply and Resources\Reservoirs” de la primera variable del menú. Seleccione “All Years” desde el menú desplegable al fondo de la pantalla, y haga clic en “Monthly Average” arriba del gráfico. Elija los eescenarios “Referencia” y “Cambios en el Buffer Coefficient” para ver desde el menú desplegable arriba de la leyenda. Usted puede elegir “Embalse Big City” desde el menú desplegable justo arriba del gráfico.

También compare los resultados para Demand Coverage (“Cobertura de Demanda) (bajo la rama de Demand). Seleccione los eescenarios de “Referencia” y “Cambio en el Buffer Coefficient” desde el menú desplegable arriba de la leyenda del gráfico. Seleccione “Big City” como el sitio de demanda para ver desde el menú desplegable que falta arriba del gráfico.



The Buffer Coefficient provides a way to regulate water releases when the water level in the reservoir is within the buffer zone (see figure in the information box of the previous step). The downstream demand is multiplied by the Buffer Coefficient to obtain actual water release. Thus a Buffer Coefficient of 1 means that as much water is released as is needed to cover downstream demand (in other terms, the buffer zone is a mere extension of the conservation zone). A Buffer Coefficient of 0 means no water is released. This is why lower Demand Site Coverage is observed for results in the “Buffer Coefficient Changes” escenario above.

Agregando Generación Hidroeléctrica

1. Entendiendo la manera en que WEAP modela las Producción de Energía

WEAP puede modelar Producción de Energía de tras maneras diferentes: a través de embalses en línea, a través de embalses fuera de línea y a través de centrales de pasadas.

Refer to the help for more information on each category.



2. Agregue Capacidades de Generación de Energía al Embalse Big City

En este ejemplo vamos a modelar la estación hidroeléctrica de un embalse en línea. Ingrese los siguientes datos bajo la ventana “Hydropower” para el Embalse Big City en las Cuentas Actuales (Current Accounts).

Min Turbine Flow 5 CMS Max Turbine Flow 80 CMS Tailwater Elevation 195m Plant Factor 100% Generating Efficiency 60%

Look at the “Hydropower Calculations” help topic for more information about how WEAP computes power production.

3. Compute la Producción Hidroeléctrica y Entienda los Resultados

Corra el modelo y mire a los resultados del modelo de referencias para la producción hidroeléctrica para el año 2000.

Los resultados pueden ser accedidos bajo el menú desplegable principal bajo “Supply and Resources/Reservoir/Hydropower”.



Entiende por que los niveles de producción entre Mayo y Junio son tan similares, a pesar de que los flujos en el Río Principal (Main River) y la descarga aguas abajo es mucho mas grande en Junio? Para confirmar esto, mire los resultados de “Streamflow” en el tramo arriba del Embalse Big City (Main River Headflow).



The streamflow that can be processed by the turbine has been capped to 80CMS (see previous step), meaning that even though there is a higher discharge in June, the excess quantity flows downstream without going through the turbine. Hydropower in June would be the same for May and June if not for the fact that the Storage Elevation in Big City Reservoir was slightly lower at the end of April than it was at the end of May (look at the Storage Elevation results to confirm this - these numbers represent the status at the end of each month indicated). This effect was slightly offset by the fact that May has 31 days to produce power, whereas June has 30 days, but June still ended up having slightly higher total production.

Off-line, “local” reservoirs’ hydropower production can be modeled in the same way.

Modelando Centrales de Pasada

1. Cree un objeto de Central de Pasada

Cree un Objeto de Central de Pasada en el Río Principal (Main River) aguas arriba del Embalse Big City creado en el ejercicio anterior. Llámelo “Central de Pasada Big City”.

Ingrese los siguientes datos en la rama “Supply and Resources\River\Run of River Hydro” del árbol de Datos en la Vista de Datos:

Min Turbine Flow 5 CMS Max Turbine Flow 80 CMS Plant Factor 100%



Generating Efficiency 60% Fixed Head 19.5 m

2. Corra y Compare los Resultados

Corra su modelo y cree un gráfico comparando la producción de energía para la central de pasada y para la estación generadora en el embalse. Haga esto seleccionado “All Hydropower” del menú desplegable arriba de la leyenda.

Cuales son las razones de las diferencias entre ambas curvas?



Note that the Run of River hydropower is slightly higher in May than June, in contrast to Big City Reservoir power production. This is due to the additional day available in May compared to June. Run of River hydropower production does not have Storage Elevation as limiting effect, whereas the Reservoir was still filling in May, which decrease the Reservoir production for that month compared to June.

Como afecta la central de pasada el flujo en el río, en comparación con la estación en el Embalse Big City?

Para ver esto en el gráfico, seleccione “Streamflow” del menú desplegable principal y elija “Selected Main River Nodes and Reaches” del menú desplegables arriba de la leyenda. Seleccione los siguientes tramos: “Headflow”, “Central de Pasada Big City”, “Below Central de Pasada Big City”, “Embalse Big City”, y “Below Embalse Big City” de la lista.



A reservoir can store water during high flows and release during low flow, thus having a smoothing effect. A run-of-river operation, however, processes whatever water flows in the river at any given point in time. Therefore, it does not affect the shape of the streamflow curve.


Calidad del Agua

UN TUTORIAL EN Preparando la modelación de Calidad ..................... 154

Ingresando Datos de Calidad de Agua .................... 156

Considerando restricciones de Calidad del Agua en un Sitio de Demanda ............................... 162

Ingresando Actividades Generadoras de Contaminación en un Sitio de Demanda ................ 165

Modelando una Planta de Tratamiento de Aguas Servidas ....................................................... 167

febrero 2009

Calidad del Agua 154



Preparando la modelación de Calidad

1. Entendiendo la Modelación de Calidad del Agua en WEAP

WEAP puede modelar tanto contaminantes conservativos como no-conservativos. Contaminantes conservativos son modelados a través de un simple balance de masas. Una serie de modelos se ofrecen para contaminantes no-conservativos.

Lea el tópico de ayuda Environment Overview para una descripción más detallada de las capacidades de WEAP.

2. Cree un set de Contaminantes

Cree el set de contaminantes que va a ser modelado en el menú “General\Water Quality Constituents”. En la caja de dialogo, haga el siguiente cambio para “Temperature” (ya parte de la lista) y agregue “TSS” (Total Suspended Solids, “Solidos Suspendidos Totales”) y “Sal” a la lista de constituyentes (“BOD” y “DO” deberían también aparecer listados):

Name Calculate by Decay Rate Temperature Change to “modeled” TSS Decay 0.25 per day Salt Conservative





More details are provided on the different models used for BOD and DO models in the “Dissolved Oxygen and Biochemical Oxygen Demand” help topic.

Ingresando Datos de Calidad de Agua

1. Ingrese datos de Calidad del Agua de Rios

En el árbol de las vista de Datos, seleccione “Supply and Resources\River” y haga clic en el Main River (Río Principal). Después abra la pantalla de “Water Quality” e ingrese los siguientes datos, que representan la calidad del agua en la cabecera del río:



Model Water Quality? YES (check the box) Temperature 15°C BOD concentration 5mg/l DO Concentration 8mg/l TSS concentration 20mg/l Salt concentration 2mg/l

2. Ingrese las Características Geométricas del Río

Las características geométricas del río se necesitan para los diversos modelos de calidad del agua. Estas son usadas principalmente para calcular



velocidad/tiempo de residencia del agua en cada tramo del río. En la vista de Datos, selecciones la rama “Reaches” (“Tramos”) del Main River e ingrese la siguiente información bajo la lengüeta “Water Quality”.

Headflow Distance Marker 0 km Tailflow Distance Marker 300 km Nota: largos de tramos intermedios serán estimados por WEAP basado en el esquema.

Flow Stage Width (Caudal-Alto-Ancho) para el tramo “Below Main River Headflow” (use el Wizard hacienda clic en la flecha que baja) Flow Stage Width 0 0.00 0.00 10 2.00 15.00 50 6.00 20.00 100 8.00 25.00 200 10.00 30.00 Su formula debería leer: FlowStageWidthCurve( 0, 0, 0, 10, 2, 15, 50, 6, 20, 100, 8, 25, 200, 10, 30 ) Asumiremos que esta sección de río se mantiene constante y dejaremos los otros tramos vacíos.





The “Reach Length” tab displayed under the “Inflows and Outflows” screen is used only for groundwater-surface water interaction modeling. Since this interaction can occur along segments of the total reach length, it can differ from the total reach length. Note that the reach length data input here is not used for water quality modeling.

3. Ingresando los datos Climatológicos

Los Datos Climatológicos se necesitan para calcular la temperatura del agua. Haga clic en el botón “Climate” y seleccione nuevamente el tramo “Below Main River Headflow”. Ingrese la siguiente información climatológica:

Air Temperature Month Value (°C) Jan 10 Feb 11 Mar 13 Apr 15 May 21 Jun 24 Jul 29 Aug 31 Set 28 Oct 20 Nov 16 Dec 12



Humidity 65% Wind 1 m/s Latitude 30°

Nota: usted puede ingresar estos datos para el primer tramo del río y dejar los otros tramos vacíos si es que quiere que estos valores apliquen para todos los tramos.



Considerando restricciones de Calidad del Agua en un Sitio de Demanda

1. Ingresando las Restricciones

Un sitio de demanda puede requerir que su suministro de agua cumpla con ciertos criterios de calidad del agua. Cree un nuevo eescenario heredado del eescenario de “Reference” y llámelo “Restricciones de Calidad de Agua Hacia Big City”. En la vista de Datos (asegúrese de que este en el nuevo eescenario), seleccione la rama de Big City en el árbol de datos, y haga clic en el botón de “Water Quality”. Bajo la pestaña “BOD Inflow”, ingrese la siguiente concentración máxima de BOD:

BOD inflow 2 mg/L

2. Compare los Resultados

Acuérdese de que antes usted había ingresado una concentración de BOD (5 mg/L) para las aguas a la cabecera del Main River (bajo las Current Accounts), por lo que puede usted ahora correr el modelo y comparar la Cobertura de Demanda para Big City, con y sin la restricción en la calidad del agua en el suministro de Big City. Para el periodo 2000 y 2001, una comparación del Big City Demand Site Coverage para los eescenarios de “Referencia” y “Restricciones de Calidad de Agua Hacia Big City” debería verse como a continuación:



Por que la Cobertura de Big City baja a cero durante Junio, 2001, en el eescenario con restricción en la calidad del agua?

If you look at the BOD concentration in the “Below Main River Headflow” reach (pictured below), you will see that BOD rises above the constraint (2 mg/L) for Big City intake during the month of June for both 2000 and 2001. Since the constraint is activated during the escenario period (starting in 2001), coverage for Big City decreases during June, 2001, because this demand site will not accept water that falls below the BOD constraint, and no other sources of water other than the Main River have been designated as supplies for Big City.



The simulated temporal pattern of the BOD concentration along this reach of the Main River is a function of degradation, the extent of which is controlled by the residence time of the water in the “Headflow” reach. The longer the residence time in this reach, the more degradation that occurs. The pattern for BOD thus mirrors that of the flow velocity, and streamflow, for the reach (both pictured below).



Ingresando Actividades Generadoras de Contaminación en un Sitio de Demanda

1. Ingresando Datos

Vamos a asumir que sabemos la concentración de contaminantes en los flujos de salidas (Flujo de Retorno) de Big City. Entonces, usaremos la serie de pestaña de “Concentration” en la rama “Demand Sites\Big City” del árbol de Datos. Haga clic en el botón de “Water Quality” e ingrese los siguientes datos (en Current Accounts):

Temperature 16 °C BOD Concentration 60 mg/l DO Concentration 3 mg/l TSS Concentration 5 mg/l Salt Concentration 10 mg/l

Para el sitio de demanda Agrícola, vamos a admitir que no sabemos la concentración en los flujos de salida, pero sabemos la intensidad de generación de contaminantes. Ingrese la siguiente información:

BOD intensity 50 kg/ha



DO Intensity 30 kg/ha TSS Intensity 20 kg/ha Salt Intensity 2 kg/ha Temperature 15°C

Inputting data for Pollutant Generation, using either method, will cause WEAP to disregard any pollutant concentration specified or simulated in the inflow to the demand site.

2. Evalue los Resultados

Corra el modelo y mire a los siguientes resultados para varios constituyentes de calidad del agua. Seleccione “Pollution Generation” del menu de variables principal (bajo Water Quality):

Demand Site Pollution Generation Surface Water Quality



Note que la Generación de Contaminación para la Agricultura se restringe a los meses de primavera y verano que es cuando las actividades agrícolas están activas.

Modelando una Planta de Tratamiento de Aguas Servidas

1. Cree una Planta de Tratamiento de Aguas Servidas

Cree un eescenario llamado “Nueva Planta de Tratamiento de Aguas Servidas”- este eescenario se hereda del “Reference”. Después, agregue una Planta de Tratamiento de Aguas Servidas (Wastewater Treatment Plant) para Big City, llámela “Big City WWTP” y déjela inactiva en las Cuentas Actuales, y cree otro enlace de flujo de retorno desde Big City a la WWTP. Mantenga el enlace de Flujo de Retorno existente entre Big City y el río. También cree un flujo de retorno entre la WWTP y el río. Su modelo debería verse similar a la figura de abajo:



Usted tiene que establecer las variables de “Return Flow Routing” (Ruteo de los Flujos de Retorno) para ambos enlaces.

For Para el Flujo de Retorno desde Big City a Main River (Return Flow Node 1), deje el Routing en un 100% para las Cuentas Actuales y 0% para los años 2001-2015 en el eescenario “Nueva Planta de Tratamiento de Aguas Servidas” recién creado.

Para los Flujos de Retorno desde Big City a la WWTP de Big City establézcalo a un 100% para los años 2001-2015 en el mismo eescenario.



También establezca el Routing a un 100% para el Flujo de Retorno desde la WWTP Big City al Main River (Return Flow Node 3).

You also have the possibility to set removal rates in the various return flows. This would be useful if, for example, a given pollutant is decomposed by bacteria in the sewer system. These data can be entered under the “Water Quality\Pollutant Decrease in Return Flow” branches for the appropriate return flows (see figure below for example).



2. Ingrese la información para la WWTP

Primero, ingrese el “Start Year” (año de inicio) haciendo clic en el botón “Start Year” bajo la rama “Water Quality\Wastewater Treatment” del árbol de datos para Big City WWTP.

Start Year 2001

También ingrese la siguiente información en la ventana de “Treatment” (Tratamiento) (con el eescenario “Nueva Planta de Tratamiento de Aguas Servidas” seleccionado):



Consumption 5% Daily Capacity 2M m3 BOD Removal 90% DO Concentration 5mg/l TSS Removal 80% Salt Removal 20% Temperature 15°C

If only part of the wastewater is treated through the WWTP, there are two modeling possibilities. One is to limit the Daily Capacity to whatever amount can actually be treated. In this case the wastewater in excess will be discharged without treatment. In this case, the share of untreated wastewater is not constant, but depends on the total flow.

Another solution is to create an additional return flow going from the demand site straight to the river, by-passing the WWTP. In this case, a constant share can be set to by-pass the WWTP by setting the return flow routing shares accordingly. A combination of both methods is also possible.

3. Evalué los Resultados

Corra el modelo y mire a los siguientes resultados para BOD en el eescenario “Nueva Planta de Tratamiento de Aguas Servidas”, comparándolos con los valores del eescenario “Referencia” (sin la planta de tratamiento de aguas servidas).



-Surface Water Quality (BOD en el río aguas debajo del retorno de agua desde Big City).

Para ver estos resultados, primero selecciones “Surface Water Quality” bajo “Water Quality” en el menú desplegable principal. Después elija “Selected Escenarios” en el menú desplegable arriba de la leyenda del gráfico y seleccione los eescenarios “Referencia” y “Nueva Planta de Tratamiento de Aguas Servidas”.

Usando el menú desplegable abajo del gráfico, selecciones los años 2000 y 2001 para ver. Seleccione “Below Return Flow Node 3” (Return Flow Node 3 es el flujo de retorno desde la WWTP, por lo que va a estar mirando a la calidad del agua en el río justo abajo del influjo desde la WWTP) como el tramo en Main River para ver. Seleccione “BOD” como el componente de calidad de agua desde el menú desplegable arriba del gráfico, y desmarque el botón “Monthly Average” a la extrema derecha. Su pantalla debería verse como la que se presenta a continuación:

Note that BOD levels decrease substantially in 2001 compared to 2000 in the reach below the return flow from the treatment plant because the plant becomes active that year.



-WEAP también puede mostrar los valores de calidad del agua a lo largo del río.

Desde el menú al fondo de la pantalla, elija “All Main River Nodes and Reaches” y haga marque “Represent true relative distance?” Esto mostrara todo los nodos y tramos a lo largo del eje-X, con su distanciamiento proporcional a su distancia aguas abajo (las distancias se muestran en paréntesis). Seleccione July, 2010, como el mes y año. Para el tipo de gráfico (chart type), seleccione “Line”.

El gráfico muestra como los niveles de BOD aumentan cuando los flujos de retorno cargados de BOD entran al río, y disminuyen a medida que el BOD decae aguas abajo. El efecto de la planta de tratamiento de aguas servidas se puede ver claramente. Su gráfico debería parecerse al siguiente:

-Influjos y Descargas de la Planta de Tratamiento de Aguas Servidas.

Para ver estos resultados, seleccione “Wastewater Treatment Plant Inflows and Outflows” (bajo Water Quality) desde el menú desplegable principal. También seleccione el eescenario “Nueva Planta de Tratamiento de Aguas Servidas” desde el menú arriba a la izquierda.



In this type of chart, the outflows are represented as negative values and inflows are positive values. Note also that the “Lost in Treatment” category represents the flow that is consumed - a consumption rate of 5% was input in the data view for the treatment plant.


Análisis Financiero

UN TUTORIAL EN Preparando el Modelo de Costos e Ingresos ............ 176

Modelando Costos ................................................... 178

Modelando Ingresos ................................................ 184

febrero 2009

The Rainfall Runoff (Soil Moisture) Model 176



Preparando el Modelo de Costos e Ingresos

1. Entendiendo la modelación de Costos e Ingresos en WEAP

WEAP modela tres tipos de costos: Costos de Capital, Costos Fijos de Operación & Mantención (O&M), Y Costos Variables O&M. También modela tres tipos de ingresos: ingresos fijos, ingresos variables e ingresos por electricidad. Los Costos e Ingresos pueden ser asignados a cualquier objeto (ej, un sitio de demanda, un tramo de río, un nodo de aguas subterráneas, un embalse o planta hidroeléctrica).

Para una mayor información en la modelación de Costos e Ingresos, remítase al tópico de Ayuda “Entering Item Cost and Revenues”.

2. Estableciendo la Tasa de Descuento

En el menú “General”, “Units” seleccione la pestaña “Monetary” e ingrese la Tasa de Descuento.

Discount Rate 7%



The Discount Rate is used to compute net present value and accrue monetary quantities over time. It is different from the interest rate, which must be entered manually for each loan payment computation.

One needs to decide upfront whether the analysis will be done in real or in nominal dollars (with or without considering inflation) since this will have an effect on the discount rate, interest rates and cost & revenue growth.

Determination of the Discount Rate is an important matter in economic analyses. Guidelines exist that are based on different methods such as the Weighted Average Cost of Capital (WACC) or Capital Asset Pricing Model (CAP-M). The US government currently recommends a discount rate of 7% for public sector projects (including inflation).

3. Cambiando la Duración de la Modelación

La Modelación de Costos tiene sentido solo si un largo periodo esta siendo considerado. Extienda el periodo de tiempo simulado en WEAP abriendo la caja de dialogo “General”, “Years and Time Steps”. Cambie la variable “Last Year of Escenarios” (Ultimo Año para los Eescenarios):

Last Year of Escenarios 2025



Changing the “Last Year of Escenarios” will not affect the “Current Accounts”, the base year for all escenarios. It will only affect all the escenarios, including the “Reference” escenario. For more details about WEAP and escenarios, refer to the “Escenarios” module of the tutorial.

Modelando Costos

1. Ingrese Datos de Costo para el Sitio de Demanda

Para el sitio de demanda Big City, ingrese la siguiente información (en Current Accounts) en la rama “Demand Sites” del árbol de datos de la vista de Datos. Haga clic en el botón “Cost” e ingrese bajo la pestaña “Capital Costs”:

Capital Costs: un préstamo de 120M$, en el año 2000, por un periodo de 15 años, con tasa de interés del 5%

Use el Constructor de Expresiones (Expression Builder) para seleccionar la función ya predefinida “LoanPayment”; arrastre esta función dentro de la ventana de la expresión e ingrese ahí los parámetros 120000000, 2000, 15, 5% dentro del paréntesis. La expresión debería verse así:

“LoanPayment(120000000,2000,15, 5%)”





Variable Operating Costs 0.12$/m3

Fixed Operating Costs un valor anual de 5M$, creciendo a una tasa del 3% comenzando el 1995

Use el Constructor de Expresiones de nuevo, seleccionando la función predefinida “GrowthFrom” e ingresando los parámetros correspondientes dentro de los paréntesis. La formula debería aparecer:

“GrowthFrom(3%,1995,5000000)”



2. Ingresando Datos de Costo para todo el Sistema

Asumiremos que hubo un préstamo hecho años antes que el año base de las Cuentas Actuales (Current Account) que todavía se esta pagando. Le vamos a asignar este costo a todo el sistema, en vez de a un objeto en particular. Ingrese los siguientes datos en la rama “Supply and Resources” del árbol de datos de la vista de Datos.

Capital Costs un préstamo de 300M$, hecho en 1989, por un periodo de 20 años, tasa de interés del 6%

Nuevamente, use el Constructor de Expresiones (Expression Builder) y la función “LoanPayment”. La formula debería verse así

“LoanPayment(300000000,1989,20,6%)”

3. Evalué los Resultados

Corra el modelo y mire los siguientes resultados:

Financial/Net Cost:

Cual es la diferencia entre los valores para Big City en dólar real o descontados?



Seleccione “Financial\Net Cost” desde el menú desplegable principal y elija Big City desde la lista de ítems en el menú arriba a la izquierda del gráfico. Seleccione “Capital Cost” desde el menú arriba a al derecha. Asegúrese de que el eescenario “Reference” este seleccionado desde el menú arriba del gráfico. Alterne ente las opciones “Real” y “Discounted” usando el menú justo a la izquierda del menú de unidades (fijo a U.S. dollars).



While real dollar are actual dollar values, discounted dollar values have been brought back to their present value using the discount rate. The further in the future the cost occurs, the lower its present value.

Costo Promedio del Agua Que hace variar el costo mes a mes? Para diferentes años?

Seleccione “Financial\Average Cost of Water” desde el menú desplegable principal. Mantenga el eescenario “Reference” seleccionado y haga clic en “Monthly Average”. Debería ver un gráfico como el siguiente:



Monthly variations in average cost of water occur because of the largely varying consumption of water (especially in the Agriculture area), while fixed costs remain constant. Annual variations are mainly driven by changes in the capital costs (loans are paid back, new loans occur).

Modelando Ingresos

1. Ingrese Datos de Ingresos en el Sitio de Demanda

En la pantalla de “Cost” para el Sitio de Demanda Big City (Vista de Datos), ingrese los siguientes datos, que pueden, por ejemplo, corresponder al precio al que se vende el agua.



Variable Revenue 0.26$/m3

When modeling hydropower reservoirs (refer to the “Reservoir and Hydropower” WEAP tutorial module), one can also enter revenues from electricity generation. The related data-entry tab exists only when pertinent.

2. Compare los Costos e Ingresos Netos Presente

Muestre el Valor Presente Neto del proyecto.

Como se comparan el Valor Presente Neto de los Ingresos con el Valor Presente Neto de los Costos?

Seleccione “Financial\Net Present Value” desde el menú desplegable principal, y elija Big City como el ítem a visualizar. Usted debería tener un gráfico como el siguiente:



Que le dice esta comparación?

The Net Present Value of the costs can be compared to that of the revenue to obtain a sense of the economic viability of the system. If the NPV of the costs exceeds the NPV of the revenues, then the system is returning a lower profit than average projects (as defined by the discount rate). If the NPV of the revenues exceed that of the costs, then the systems is generating a profit higher than average projects.



The WEAP/ QUAL2K Interface

A TUTORIAL ON Linking to QUAL2K ............................................... 188

Running Escenarios ................................................ 193

February 2009



Note: For this module you will need to have completed the previous modules (WEAP in One Hour, Basic Tools, Escenarios, and Water Quality) or have a fair knowledge of WEAP (data structure, Key Assumptions, Expression Builder, creating escenarios). To begin this module, go to the Main Menu, select “Revert to Version” and choose the version named “Answer Key for Water Quality Module.”

Linking to QUAL2K

1. Using QUAL2K for Water Quality Modeling in WEAP

In addition to using WEAP’s in-built capacity for water quality modeling, it is possible to use the US EPA QUAL2K modeling framework. This module demonstrates how to use the WEAP/QUAL2K interface, taking the Water Quality module as a starting point. This module is not an introduction to QUAL2K, which requires specialized knowledge, but if you are already using QUAL2K, you should be able to link your QUAL2K file to WEAP after this module.

This module is not an introduction to QUAL2K. Considerable work is required outside of WEAP to calibrate and prepare a QUAL2K file. Refer to the QUAL2K manual for more information. Visit http://www.epa.gov/athens/wwqtsc/html/qual2k.html is the location to download or for more information.

2. Differences Between QUAL2K and WEAP

QUAL2K and WEAP are compatible in their general approach to water quality modeling, but they do some things differently. The important differences are:

• QUAL2K measures distance along a reach from the tail of the reach, while WEAP measures distance from the head.

• QUAL2K allows for diurnal variations in water quality and climate, while WEAP applies the same value to all times of day.

http://www.epa.gov/athens/wwqtsc/html/qual2k.html�



• WEAP is more tolerant of zero or missing values than is QUAL2K.

• QUAL2K and WEAP use different climate parameters. For example, QUAL2K uses dew point, while WEAP uses humidity.

• QUAL2K models many more constituents in much more detail, including two separate CBOD constituents, ammonia, nitrate, organic and inorganic phosphorous, algae, sediment, pH and pathogens (see http://www.epa.gov/athens/wwqtsc/html/qual2k.html for more details).

QUAL2K and WEAP are similar in that each treats a river as a sequence of reaches, not necessarily of equal lengths. However, the reach boundaries as defined in QUAL2K and in WEAP need not match. Where reach boundaries do not match, WEAP handles the task of mapping water quality and climate variables, based on distance markers.

Reservoirs present special challenges for water quality modeling. WEAP includes reservoirs, but not for water quality, while QUAL2K includes weirs, but they are not operated. It is recommended that rivers with reservoirs not be linked to QUAL2K, or that they be modeled in two sections—above the reservoir and below the reservoir.

3. Link Pollutants to QUAL2K

This module uses the final result from the previous Water Quality module as a starting point. Open the WEAP tutorial (by selecting “Area | Open | Tutorial” from the menu), then selecting “Area | Revert to Version | Answer Key for "Water Quality" module” from the menu.

Once the file is ready, change the water quality constituents to point to QUAL2K.

• From the menu, select “General | Water Quality Constituents”.

• For each constituent, select “Modeled in QUAL2K” in the “Calculated By” drop-down.

• Link each constituent in WEAP (except salt) to a corresponding QUAL2K constituent: “Temperature” → “Temperature”, “BOD” → “CBOD fast”, “DO” → “Dissolved Oxygen”, “TSS” → “Inorganic Solids”.

Salinity is not directly modeled in QUAL2K, so it is not linked to a QUAL2K constituent in this example. QUAL2K instead models conductivity, which is an easily measured indicator of salinity.

http://www.epa.gov/athens/wwqtsc/html/qual2k.html�



Next, search for a QUAL2K data file (a file ending in .q2k).

• Look for the new drop-down labeled “QUAL2K Data File (.q2k)” that has appeared at the bottom left of the Water Quality Constituents dialog.

• Select “< Copy file from another directory >” from the drop-down.

• Search the Tutorial\Additonal Files for the file “Main_River_Tutorial.q2k”.

The Water Quality Constituents Dialog should now look like the following:

The QUAL2K file must initially be developed and edited outside of WEAP. WEAP will then modify some of the values, and extract values from QUAL2K after it is run. To view or edit the QUAL2K file, clic on the “View” button next to the “QUAL2K Data File (.q2k)” drop-down on the Water Quality Constituents dialog.



4. Change Reach Distance Markers

For marking reach distances, QUAL2K assigns the tail of the river a distance of 0, and distance increases upstream. WEAP can measure reach distances either downstream or upstream, but in the previous module distance was measured downstream, opposite the convention for QUAL2K, so the reach distance markers must be changed when linking to QUAL2K.

To set the reach distance markers:

• Go to Data View

• Navigate to the branch “Supply and Resources\River\Main River\Reaches\Below Main River Headflow”.

• Clic on the “Water Quality” button.

• Select the “Distance Marker” tab. (This will only show up in Current Accounts: if you do not see it, switch to Current Accounts in the drop-down at the top of the page.)

• Set the distance for “Below Main River Headflow” to 300 km, and the distance for “Tailflow Point” to 0 km.

5. Set Dew Point and Cloud Cover

QUAL2K and WEAP use different climate parameters, so some additional climate parameters must be set for QUAL2K. When using QUAL2K for water



quality calculations, WEAP changes the list of climate parameters automatically.

While each reach in QUAL2K can have a different climate, for most WEAP applications it is reasonable to assume that the climate is the same on all reaches. In this case, climate parameters only need to be set for the top reach, since for downstream reaches, upstream values are used by default. For this example, two climate parameters will be set: cloud cover and dew point.

Cloud cover is not a climate parameter in WEAP, so there is no corresponding value already in WEAP. For this example assume that average cloud cover is 30% along the river. To set this:

• Navigate to the branch “Supply and Resources\River\Main River\Reaches\Below Main River Headflow”, if you are not already there.

• Clic on the “Climate” button.

• Select the “Cloud Cover” tab.

• Type “30” for the value.

Dew point is used by QUAL2K instead of WEAP’s relative humidity parameter. Dew point, Td, can be calculated from the air temperature, T, and relative humidity, hr doing the following calculation. First, instead of using air temperature T directly, use x = T/237.7. Then calculate dew point using:

Td=237.7 [17.3 x + (1 + x) ln hr]/[17.3 – (1 + x) ln hr]

Using this formula, and the values for air temperature (which are different for each month) and relative humidity (65% for every month) in the Water Quality module file, it turns out that dew point is about 6.5°C below air temperature for all months. So, to set dew point:

• Navigate to the branch “Supply and Resources\River\Main River\Reaches\Below Main River Headflow”, if you are not already there.

• Clic on the “Climate” button.

• Select the “Dew Point” tab.

• Either use the Expression Builder or directly type in the formula “Air Temperature - 6.5”, and make sure the units are “C”.



Running Escenarios

6. Run Escenarios

Run the escenario by going to Results View and answering “Yes” to the dialog asking whether to recalculate.

Note that when using QUAL2K, running escenarios can take a long time. Consider reducing the number of escenarios that you calculate at any time.

QUAL2K will not run for months in which streamflow is zero. If this situation occurs in one or more escenarios, add a (small) minimum flow requirement on reaches for which QUAL2K is used.

7. Compare Results

When you have finished running your selected escenarios, compare the results with the results from the previous module. They should be similar, but not identical, because the built-in water quality calculations in WEAP make slightly different assumptions and use different approximations than QUAL2K.




Linking WEAP to MODFLOW

A TUTORIAL ON Linking to MODFLOW ......................................... 196

Running MODFLOW and Viewing Results .................................................................... 207

Scenario: Increased Population .............................. 209

Scenario: Irrigation................................................. 211

Scenario: Artificial Recharge .................................. 216

February 2009



Note: For this module you will need to have completed the previous modules (“WEAP in One Hour, Basic Tools, and Scenarios) or have a fair knowledge of WEAP (data structure, Key Assumptions, Expression Builder, creating scenarios). To begin this module, go to the Main Menu, select “Revert to Version” and choose the version named “Starting Point for 'Linking WEAP to MODFLOW module'.”

Linking to MODFLOW

1. Using MODFLOW for Groundwater Modeling in WEAP

For situations where the built-in WEAP groundwater model is not sufficiently complex, there is the option to link a WEAP model to a MODFLOW model. MODFLOW is a three-dimensional finite-difference groundwater model created by the U.S. Geological Survey (USGS). When properly linked, data and results flow back and forth between WEAP and MODFLOW for each calculation timestep. With this tight coupling between the models, it is possible to study how changes in local groundwater levels affect the overall system (e.g., groundwater-stream interactions, pumping problems due to drawdown, lateral groundwater recharge) and vice versa (e.g., infiltration and abstraction). However, be advised that building and calibrating a MODFLOW model is not a simple task. The version of MODFLOW that WEAP is designed to link to is MODFLOW 2000.

This module is not an introduction to MODFLOW, which requires specialized knowledge, but if you are already using MODFLOW, you should be able to link your MODFLOW model to WEAP after this module. Considerable work is required outside of WEAP to calibrate and prepare a MODFLOW model. Refer to the MODFLOW 2000 website for more information: http://water.usgs.gov/nrp/gwsoftware/modflow2000/modflow2000.html.

http://water.usgs.gov/nrp/gwsoftware/modflow2000/modflow2000.html�



The groundwater models in MODFLOW and WEAP are very different. Whereas a WEAP groundwater node is represented as one large "bucket" with no parameters to describe internal flows, MODFLOW represents groundwater as a multilayered grid of independent cells, each with their own flow parameters and equations that are used to model flows between cells, and across the aquifer boundaries.

Once you have WEAP and MODFLOW models linked, WEAP values for groundwater infiltration (recharge) and abstraction (pumping), river stage, and surface water runoff will be sent to MODFLOW as inputs for its calculations, and MODFLOW results for groundwater level (head), lateral flow between aquifers, and surface water-groundwater flows will come back to WEAP as inputs for its calculations. This feedback between WEAP and MODFLOW happens at each calculation timestep.

2. Example WEAP model

The sample area used for this module differs from those in previous modules. It includes a city whose supply comes entirely from groundwater, rainfed agriculture, a spring-fed river that receives surface runoff from the catchment and is hydraulically connected to groundwater. The catchment includes forests and grassland, in addition to agriculture and the city.



Note that because WEAP does not spatially disaggregate catchments or groundwater nodes, the one catchment node in this example represents the entire area inside the red outline without any information about where in the catchment the various land classes are. The one groundwater node represents the entire aquifer, which extends over the same area as the catchment, and does not include information about where the well field for the city is (the red squares labeled Big City Wellfield). (For your own applications, you are free to create multiple catchments and groundwater nodes, and link them to different groups of MODFLOW cells.)

3. Loading a MODFLOW model

To load a MODFLOW model, go to “General\ MODFLOW Link” on the Main menu. Check the "Link to MODFLOW" checkbox and then type in or browse for the "MODFLOW Name File." Typically the "Name" file has an extension of .NAM or .MFN. For this example, all the MODFLOW files are contained in a subdirectory named MODFLOW underneath the Tutorial area subdirectory. (Keeping the MODFLOW files in a subdirectory of the WEAP area is a good practice.) The name file for this example is called tutorial.mfn. After you have specified the name file, WEAP will read in the MODFLOW model and display information about it.



The name file lists the other files that contain data for the various aspects of the MODFLOW model, such as recharge, pumping and river interactions. These files are called "packages." Take a look at some of the packages for this model—click on the "View/Edit Packages" button to and choose "MODFLOW Name file: tutorial.mfn." You will see the list of files/packages. Click the cancel button to close the name file and look at another package, such as the "MODFLOW Discretization file: tutorial.dis." The discretization file contains basic information about the model, such as the number of layers, row and columns, and the width of each row and column. As you can see in the screen above, WEAP has read in this information already: 20 rows, 20 columns, 1 layer, and 1000 meters width for both rows and columns.

Note that initially WEAP does not know how to link the MODFLOW model to the WEAP model, as can be seen in the screen above, e.g., "WARNING: Active cells linked to WEAP groundwater node: None are linked" and "1 groundwater nodes (0 are linked to MODFLOW cells)." The next step is to make this linkage.

4. Linking WEAP elements (groundwater nodes, demand sites, catchments, rivers) to MODFLOW cells

Each active MODFLOW cell is linked to one and only one WEAP groundwater node. (For a given row and column, every layer will be linked to the same groundwater node.) The linkage is established by a GIS shape file (.shp) that relates MODFLOW cells (by row and column number) with WEAP groundwater nodes (by name). The polygon shape file has one rectangular feature for each MODFLOW cell (row, column) and must be loaded as a background layer on the Schematic. For example, for a MODFLOW model with 20 rows, 20 columns and 3 layers, there would be 400 features in the shape file. The shape file's attribute table file (.dbf) must have fields for row number, column number and WEAP groundwater node name. Other optional fields are described below. This shape file will also be used to display MODFLOW results in WEAP.

To create this shape file, either use a GIS program such as ArcGIS, or WEAP's built-in tool that can create a shape file corresponding to a MODFLOW model as explained in the following section.



5. Creating a new linkage shape file

On the MODFLOW Link screen (shown above), click the "Choose shape file that has MODFLOW linkage information" button. On the next window, for "Background Shape File with MODFLOW Linkage Information," choose "< Create New Shape File >". The following window will appear:

WEAP automatically fills in the number of rows and columns, and the row height and column width, which it read from the MODFLOW discretization file. However, the MODFLOW model does not contain information about the X,Y position (latitude and longitude) or the rotation angle of the cells. Therefore, you will need to enter this information yourself.

If you know the values for latitude, longitude and rotation, you can enter the numbers directly. If you do not know the values, you can click on the map to set the origin (lower left corner). You will see a purple box on the map that indicates the area of all the cells. As long as you hold down the left mouse key, the purple box will move with the mouse; release when the box is correctly positioned. You can zoom in on the map (using the zoom slider below the inset map on the left, the mouse wheel, or control-click and drag on the map) to help achieve greater precision in placement of the area.

The File Name box contains the filename for the new shape file. Either use the default filename ("MODFLOW Linkage.shp") or enter another name. Shape files always have a .shp extension.

Click the Create button to create it.



After the shape file has been created, WEAP will display it and allow you to customize its appearance on the schematic. As you can see from the screen below, the new shape file is a 20x20 grid of 400 cells.

The associated attribute table has fields for row, column, and for linking various WEAP elements to each cell—GW, Catchment, Land_Use, DemandSite and RiverReach. You will need to fill in this table, specifying which cells are linked to which WEAP elements. For example, the name of the WEAP groundwater node (in the Tutorial, the node is named "Groundwater") must be entered in the table in the column labeled GW for each cell that corresponds to the WEAP groundwater node. For example, in row 1, columns 6 through 17 correspond to the WEAP groundwater node, so you would enter "Groundwater" in table column GW for those cells.

You may edit this table in several different ways. To edit inside WEAP, click the Edit button (shown above) and type the values directly into the table. You can also edit the table in Microsoft Excel (the attribute table has the extension .dbf, e.g., MODFLOW Linkage.dbf) or in any GIS program, such as ArcGIS. If you do have access to GIS software, this will be the easiest way to edit the table, but it can be done in WEAP.

After customizing its appearance, click the OK button. WEAP will add this layer to your Schematic and return you to the "Choose shape file that has MODFLOW linkage information" window.



6. Use an existing shape file

Rather than spending the time now to fill in all the information in the attribute table, we will use an existing shape file with all this information already filled in. On the "Choose shape file that has MODFLOW linkage information" window, select "< Add existing shape file as new map layer >" for the "Background Shape File with MODFLOW Linkage Information." A dialog box will appear, asking you to select the ArcView Shape File to use. Choose Linkage.shp (in the Tutorial directory) and click Open.



On the "Map Layer" screen, change the name to "MODFLOW Linkage." On the "Label" tab, choose "R_C" for the Field and set the Size to 40%.

Click OK. Now we need to specify which of the fields in the Linkage attribute table will be used for the linkage, and to which MODFLOW and WEAP items they correspond. The fields which are required are MODFLOW Cell Row, MODFLOW Cell Column and Groundwater Name. Depending on your model, you may or may not also match some or all of the following: Catchment Name, Land Use Name, Demand Site Name and River Reach Name. Based on the attribute file column names, WEAP will try to guess which fields are used for what. For example, if it finds fields containing the names "Row" and "Col", it will assume these contain the MODFLOW row and column values. In this example, WEAP is able to correctly guess all the fields:



If it didn't correctly guess, you would select the appropriate field for each item (e.g., Groundwater Name Field). WEAP will also attempt to guess which WEAP rivers and reaches correspond to the MODFLOW river and drain cells. Click OK to close this window.



Note that WEAP now reports the linkage shape file and how many of the WEAP and MODFLOW items are linked together, e.g., "1 groundwater nodes (1 are linked to MODFLOW cells)" and "Active cells linked to WEAP groundwater node: All are linked." Click Close to return to the WEAP Schematic.

The layer "MODFLOW Linkage" is now in the list of background layers. Because it is at the bottom, some of the cells will be hidden by the layers above, such as the yellow "Big City" layer. In order to see all the row_column labels, move "MODFLOW Linkage" to the top of the layers—right click on the name "MODFLOW Linkage" and choose "Move to top."

Take a moment now to view the other information contained in this linkage file. Right click on the name "MODFLOW Linkage," choose "Set label to" and choose one of the other fields, such as "LAND_CLASS." This will show you which of the four land



classes (Grassland, City, Forest, Farm) each cell corresponds to. Choose the field "DEMANDSITE" to see from which cells the Big City demand site will pump from. Choose the field "GW_NODE" to see which MODFLOW cells are linked to the WEAP groundwater node named "Groundwater." Finally, choose the field "RIVERREACH" to see which cells are linked to the WEAP river "Blue River."

7. Set Pump Layer

One final step to link the WEAP model to the MODFLOW model is to specify from which MODFLOW layer the Big City demand site will pump. In general, a demand site or catchment node can pump from a single layer, from many layers (in equal or different proportions), or have pumping be handled as negative recharge in the MODFLOW recharge file.

Since our example only has one layer, the choices are from layer 1, or as negative recharge (enter pump layer = 0 for negative recharge). We want to pump from layer 1. Go to the Data View, select "Big City" on the data tree, then click on the "Pumping" category at the top and enter "1" for the expression.

You have now linked the WEAP model to the MODFLOW model.



Running MODFLOW and Viewing Results

8. View Results

Click the Results button to calculate and view results. Notice that at each calculation timestep, WEAP runs MODFLOW.

Results for MODFLOW are located in the “Supply and Resources / Groundwater / MODFLOW” category in the primary variable pull-down menu.

Look at the results for Supply and Resources / Groundwater / MODFLOW / Cell Head. This report shows the vertical head for each MODFLOW cell. MODFLOW results utilize a new type of graph—the 3-dimensional surface chart. Make sure that "Surface" is selected as the chart type, and that the "Y=0"button is not down. The cell head for one timestep is shown. Experiment with the sliders below the surface chart to rotate or tilt the surface. Click the "Rotate" button to animate the chart. Click the "3-D" button to switch between 3-D surface and 2-D plan views.

Can you see the impact of pumping from the Big City Wellfield? (This view exaggerates the variation in head—click the "Y=0"



button to see a more realistic view. However, it is usually better to turn off Y=0 in order to see the differences clearly.)

Click on the Map tab to see the head values on the map, with a graph below. When you click on a grid cell, its value over time will be graphed below the map. Click on some of the cells at the Big City Wellfield to see how they vary. There is a seasonal fluctuation in cell head (higher in winter, lower in summer, due to increased pumping in the summer and lower rainfall in the summer), and an overall trend downward from 2000 to 2010. You can click and drag the mouse over many cells and the graph will update in real-time as you move the mouse. This is a good way to get a quick understanding of how cells in different areas of the model behave differently over time.

Look at a few other MODFLOW results, such as Recharge, Pumping, Drain Flow, and Leakage to River.



Scenario: Increased Population Now that we have a MODFLOW model linked to our WEAP model, we can create some WEAP scenarios and explore how they might affect groundwater.

9. Create scenario

Switch to the Data View and create a new scenario underneath "Reference," call it "Increased Population" (Main menu: Area, Manage Scenarios).

Change the expression for the Annual Activity Level for Big City from "Growth(1%)" to "Growth(5%)"



10. Evaluate results

Go to Results and look for the impact of the increased pumping from Big City on the groundwater levels. As you can see, the slow downward trend of the Reference scenario has now accelerated in the Increased Population scenario. This is especially evident in the cells on or near the Big City Wellfield

but an effect, although smaller, can even be seen far away from the wellfield, e.g., in Row 16, Column 6 (in the lower left corner of the model).



Scenario: Irrigation The crops on this Farm are currently rainfed, but there is not enough rainfall in the summer to meet their evapotranspirative demand. Look at the results for Catchments / ET shortfall:



11. Create scenario

Let's investigate the impact of adding irrigation from groundwater pumping, both on the groundwater levels and on crop yields. Switch to the Schematic View and create a new scenario underneath "Reference," call it "Irrigation."

There are several steps to take to turn on irrigation for the Farm land class and for the MODFLOW cells associated with the Farm.

12. Add transmission link

Add a transmission link from the groundwater node to the catchment, and uncheck "Active in Base Year?" When you add this link, WEAP will automatically set the catchment as having irrigation.

You can leave the priority as 1.

13. Set land class as irrigated

Go to the Data View and change "Irrigated" to 1 for the Farm, and "Irrigation Fraction" to 50 (50% irrigation efficiency). Make sure that the Irrigation scenario is selected in the "Data for" dropdown box.



For the transmission link, set the Startup Year to 2003.

14. Set MODFLOW layer for irrigation

We want MODFLOW to pump the irrigation water from layer 1. Go to the Data View, click on the "Catchment" branch in the data tree, then click on the "Irrigation" category at the top and the “Pump Layer” variable tab. Enter a value of 1.



15. Evaluate results

Go to the Results View. First, verify that irrigation begins in 2003, reducing the ET Shortfall to zero.

What happens to crops yields, now that they receive all the water they need? Look at the Catchment report for yields, comparing the yield across scenarios.



Now look at the impact of irrigation on groundwater. Click on a cell in the map in the Farm too see the largest effect, or a cell far away from the Farm to see the smaller effect.

Compare the pumping rates for the Farm and for Big City:



Scenario: Artificial Recharge For a final scenario, let's explore the impact of artificial recharge to groundwater.

Artificial recharge, or "Aquifer Storage and Recovery" (ASR), involves injecting water into an aquifer through wells or by surface spreading and infiltration and then pumping it out when needed. The aquifer essentially functions as a water bank. Deposits are made in times of surplus, typically during the rainy season, and withdrawals occur when available water falls short of demand.

In this example, the water will come from outside the catchment area and not vary seasonally.

16. Create scenario

Switch to the Schematic View and create a new scenario underneath "Reference," call it "Artificial Recharge."

17. Load shape file layer

On the Main Menu, select Schematic, Add Vector Layer. Choose the file artificial_recharge.shp. Give it the name "Artificial Recharge", and change its appearance so that the Style is "Solid" and the "Fill color" is light blue. Note that the cells are in column 6, rows 13-15.



18. Edit linkage shape file

So that WEAP can tell MODFLOW which cells will receive the artificial recharge, we need to edit the linkage shape file. Double-click on "MODFLOW Linkage", select the Table tab and click the Edit button. Scroll down to find the artificial recharge cells: column 6, rows 13, 14 and 15. For these three cells, type into the field labeled DEMANDSITE the name of the artificial recharge demand site: "Artificial Recharge."



To verify this new linkage information, set the label for the MODFLOW Linkage layer to DEMANDSITE. You should see the artificial recharge cells labeled, as well as those for Big City Wellfield:

19. Create Other Supply and Demand Site

Create an "other supply" node called "Other Supply." Create a new demand site—place it on top of one of the blue artificial recharge cells. Call it "Artificial Recharge" and uncheck "Active in Base Year?"



Add a transmission link from Other Supply to Artificial Recharge, and a Return Flow link from Artificial Recharge to the Groundwater node.

20. Enter supply and demand data

Go to the Data View, select scenario "Artificial Recharge," and then click on the branch for demand site Artificial Recharge in the tree. Set the Startup Year to 2005.



For Water Use, set the Annual Water Use Rate to 25 Million cubic meters (the annual capacity of the injection wells) and the Consumption to 0%.

Click on the branch for the other supply, and then enter 1 CMS for the inflow.

21. Evaluate Results

Run the model and look at results for recharge and cell head.



Does the artificial recharge have much impact on groundwater levels at the recharge site? Is there much of an impact closer to the Big City Wellfield or irrigation? Can you think of another site for the artificial recharge that would better alleviate the drawdown from pumping?

Groundwater levels at the recharge site are much higher than Reference:



Groundwater levels by the Wellfield are almost the same as in Reference:

Education

Weap tutorial spanish