Resumen

El agua como recurso finito e indispensable para la supervivencia de la humanidad y el desarrollo de las civilizaciones, ha sido, es y será objeto de múltiples estudios. La variabilidad espacial y temporal, así como el incremento constante de su demanda ha provocado el interés de especialistas en ingeniería de recursos hídricos y ramas afines que colaboran de forma conjunta para mejorar el aprovechamiento de este bien a nivel global.

Un instrumento fundamental para la gestión integral del recurso hídrico es la planificación hidrológica, donde las reglas de operación o explotación de los sistemas son algunas de las estrategias de las que se sirve el planificador para mejorar el aprovechamiento de dichos recursos. El objetivo de estas reglas es obtener un mejor aprovechamiento de los recursos de una cuenca o sistema de cuencas, tratando de mitigar los efectos adversos de las sequías hidrológicas y de las crecidas que inevitablemente se presentan en tales sistemas, debido a su naturaleza variable a través del tiempo y del espacio. 

En esta tesis se presenta una metodología para obtener y evaluar políticas de operación en sistemas de recursos hídricos. Estas políticas de operación van dirigidas a la toma de decisiones al inicio de cada campaña agrícola sobre el volumen de demanda que se va a garantizar durante la misma.

Para ello se hace énfasis en el análisis de situaciones con poca disponibilidad hídrica, buscando modos de gestión que logren minimizar el déficit anual. Este déficit se establece a priori, en el inicio de la campaña y se distribuye a lo largo del ciclo agrícola, lo cual permite planificar un patrón de cultivos en esa campaña adecuado a la disponibilidad hídrica. De esta manera se evitan situaciones de déficit imprevistos durante el ciclo agrícola, que conducirían a pérdidas económicas importantes.

Las políticas de operación así diseñadas permiten a los usuarios tener una garantía muy alta de que el servicio está asegurado durante la próxima campaña y que la probabilidad de que se presente un déficit durante la campaña sea mínima. 

Para la obtención de las políticas de operación es necesario utilizar varias herramientas de forma integrada, como son: los modelos de generación de series sintéticas (Modelo MASHWIN, [UPV, 2002], SERENA [Ochoa J.C, 2002] modelo de Svanidze modificado [Arganis J.M., 2004]), técnicas de análisis y caracterización de sequías (teoría de rachas, [Guerrero-Salazar y Yevjevich, 1975]), modelos de optimización (OptiGes, [Andreu, J. 1992]) y simulación de la gestión de sistemas de recursos hídricos (SimGes, [Andreu, J. et al, 1996]) o herramientas similares.

La integración de estos modelos dentro del proceso de generación de políticas de operación, da lugar a reglas de gestión prácticas y fáciles de asimilar por los distintos grupos de usuarios que intervienen en el sistema de recursos hídricos, ya que a través de indicadores como el volumen almacenado o volumen almacenado más una aportación, permiten establecer la necesidad de una restricción. 
El método de generación de políticas de operación que se propone consta de cuatro procesos principales, que son: la determinación de los niveles de restricción óptimos para un sistema, la definición de la regla de operación en función de un indicador que active la restricción, el ajuste de los parámetros que definen la regla de operación mediante la simulación del sistema y, la evaluación de las reglas de gestión obtenidas. Cabe destacar, que durante el proceso de formulación de la política se hacen intervenir distintas series de aportaciones como la histórica, periodos de sequías históricos y series de caudales generadas y de sequías seleccionadas de éstas últimas. 

El caso de aplicación seleccionado es el sistema “San-Lorenzo-Culiacán-Humaya-Mocorito”, localizado en el noroeste de México, el cual está formado de cuatro embalses y tres acuíferos que sirven para abastecer la demanda de tres distritos de riego, que en conjunto comprenden una área de 325,850 ha, con un volumen total concesionado de 3,185.28 hm³, del cual 2945.10 hm³ provienen de las aguas superficiales (CNA-IMTA, 2000) y corresponde al 92.45 por ciento, cifra que remarca la importancia de hacer un uso eficiente de las aguas superficiales del sistema, con la cual se abastece no sólo la demanda agrícola sino también la demanda urbana e industrial de las ciudades de Culiacán y Guamúchil y de poblaciones de la cuenca del río San Lorenzo, respetando los volúmenes máximos y mínimos de operación de las hidroeléctricas de la región.

Al aplicar la metodología propuesta se obtuvieron tres tipos de reglas de operación: 1) función del volumen almacenado al inicio del año agrícola, 2) función del volumen al inicio del ciclo y revisión a los 6 meses, ya que en un año se tienen 2 ciclos; otoño – invierno y primavera-verano y, 3) función del volumen almacenado más una aportación antecedente que da información de la posible presencia de una sequía. Ahora bien, si se simula el sistema ante varios escenarios se observa, entre otras cosas, que: 1) las restricciones sólo se aplican en épocas de sequía, 2) ante iguales condiciones de disponibilidad (volumen almacenado y series de aportaciones) para distintas formas de operar se disminuyen los déficit mensuales imprevistos y, 3) si las sequías se presentan a mitad o al final de periodo de análisis son más fáciles de gestionar que si se presentan al inicio.