Análisis de la gestión y estudio de alternativas en la demarcación hidrográfica del Segura mediante el desarrollo y uso de un modelo de optimización

Abstract

La Demarcación Hidrográfica del Segura se caracteriza por ser una de las demarcaciones españolas más complejas. Las numerosas demandas de usos del agua e infraestructuras a considerar, así como la escasez de recursos y la extraordinaria complejidad técnico-jurídica del sistema de aprovechamientos hidráulicos, dan lugar a situaciones hostiles. En estas circunstancias, adquiere una importancia fundamental conseguir una buena gestión de los recursos hídricos que permita contentar, en el mayor grado posible, a todos los usuarios del agua. Como resultado de esta necesidad, surgen los sistemas de ayuda o soporte a la decisión, también conocidos como SSD que facilitan el empleo de modelos por parte de los técnicos e incluso de los diversos actores involucrados en la toma de decisiones. El propósito de este trabajo consiste por un lado, en la aplicación de un sistema de soporte a la decisión mediante el desarrollo de un modelo de optimización de la Demarcación Hidrográfica del Segura. Concretamente, el SSD empleado es el módulo OPTIGES, del software Aquatool desarrollado por la Universidad Politécnica de Valencia.

Para su desarrollo ha sido necesaria una nueva definición de demandas resultado de la agrupación de las demandas definidas en el modelo del Plan Hidrológico de la Demarcación Hidrográfica del Segura 2015/2021, así como la introducción de nuevos elementos como acuíferos y desalinizadoras. Asimismo, se realiza una validación del modelo de optimización desarrollado para la Demarcación Hidrográfica del Segura para el horizonte 2021 que será la Situación base , comparándolo con el modelo de simulación recogido en el Plan Hidrológico de la Demarcación Hidrográfica del Segura 2015/2021. Por otro lado, este trabajo persigue el empleo del modelo de optimización desarrollado para el análisis de la gestión y el estudio de alternativas propuestas para esta demarcación. Dadas las características climáticas de esta demarcación, este trabajo propone una serie de alternativas que permitan eliminar o el menos reducir los problemas relacionados con el déficit de agua, siempre teniendo presente el cumplimiento de los caudales ecológicos. Estas alternativas consisten en escenarios que conjugan la puesta en práctica de diferentes medidas combinadas entre sí, con objeto de encontrar una solución óptima. Estos escenarios se plantean para los horizontes 2021 y 2033, representando éste último el efecto del cambio climático mediante la reducción de sus aportaciones. Para los diferentes escenarios analizados se estudiará la evolución en la satisfacción de demandas a través de los criterios de garantía planteados por la Instrucción de Planificación Hidrológica (Orden ARM/2656/2008, de 10 de septiembre), las garantías volumétricas y los déficits de las demandas. Respecto a las medidas propuestas, pese a la gran variedad de posibilidades, este trabajo se centra en una de las medidas con mayor potencial, la desalinización. Igualmente, el estudio de los diferentes escenarios a través de los modelos demuestra que no sólo es necesaria la ampliación de la cantidad de recursos mediante la desalinización, sino también la ampliación de la capacidad de las tomas que conectan el recurso y la demanda. Por otro lado, es un hecho constatado que las aportaciones hidrológicas de la cabecera del Tajo se ha visto alterada en las últimas décadas. Las aportaciones que sirvieron en su momento para diseñar el acueducto no se están produciendo, lo que ha dado lugar a una merma de las transferencias de los últimos diez años. Por último, en este trabajo se estudia la afección que provocaría si al mejor de los escenarios analizados se le aplicaran reducciones graduales del trasvase Tajo Segura.

Segura River Basin District is characterised as one of the most complex in Spain. The large number of water demands and the infrastructures to take into account, as well as the scarcity of water resources and the extraordinary technical-juridical complexity of the hydraulic system, result in hostile situations. Under these circumstances, it becomes of fundamental importance to acquire proper good management of the water resources, which satisfy, to the greatest extent possible, all water users. As a result of this need, Decision Support Systems (SSD) emerge that provide the use of models by technics or even, by stakeholders involved in crucial decision-making. On one hand, the purpose of this work consists of the application of a decision support system by developing an optimization model of the Segura River Basin District. Namely, the SSD used is the module OPTIGES, which belongs to the Aquatool software developed by the Polytechnic University of Valencia. For this purpose, it has been necessary to create a new definition of water demands, from the clustering of the demands defined in the Segura River Basin Management Plan 2015/21. Furthermore, new elements, like aquifers or desalination plants, have introduced. In addition, a validation of the optimization model has carried out for the Segura River Basin District the horizon 2021, which will be baseline situation , by comparing with the simulation model reflected in the Segura River Basin Management Plan 2015/21. On the other hand, this work pursued the use of the developed optimization model for the management analysis and the study of alternatives proposed for this river basin district. Given the climatic characteristics of this river basin district, this work proposes a series of alternatives that allow eliminating or at least reducing the problems related to water deficit, always bearing in mind the compliance of the ecological flow. These alternatives consist of scenarios, which combine the implementation of different measures combined, with the aim of finding an optimal solution. These scenarios are on the horizon for 2021 and 2033, the latter representing the effect of climate change through the reduction of inputs. For the different scenarios analysed, there will be a study of the evolution in the satisfaction of water demands through the guarantee of water supply criteria collected in the Hydrologic Planning Instruction (Ministerial order ARM/2656/2008, on 10 September), volumetric guarantees and water deficits. Regarding the measures proposed, despite the great variety of possibilities, this work focuses on one of the measures with greatest potential, the desalinization. Similarly, the study of the different scenarios through the models demonstrate that not only is an enlargement of the quantity of resources with the desalinization needed, but also the enlargement of the pipe capacity, which connect the resource to the demand. In addition, it is a stated fact that the hydrological situation in the headwater of the Tagus River has altered in the last decades. The input used in the past for designing the aqueduct, are not taking place and this has led to a decline in the transfer of water over the last ten years. In conclusion, this work studies the disorder that would result if over the best-analysed scenario, was applied a phased reduction of the volumes of water of the transfer Tagus-Segura.