Modelación de la temperatura del agua y estimación de las perdidas por evaporación de un embalse de la isla de Gran Canaria, España

Abstract

[ES] La isla de Gran Canaria se encuentra ubicada frente a la costa noroeste de África, es la segunda más poblada del archipiélago canario perteneciente al territorio español, debido a sus características paisajísticas y condiciones climatológicas cuenta con una gran afluencia turística, tan solo en el año 2019 la isla recibió un aproximado de 4,267,384 visitantes, siendo importante cubrir las necesidades energéticas y agrícolas de la población.

El agua es uno de los recursos más limitados que presentan las islas Canarias debido a su ubicación geográfica y su geomorfología. El déficit de precipitaciones hace que las fuentes hídricas superficiales y subterráneas sean reducidas, por este motivo el 50% del agua destinada para consumo humano es procedente de las plantas desaladoras ubicadas en la isla.

Para satisfacer las necesidades de consumo eléctrico, el cabildo de Gran Canaria ha planteado la generación de energía hidroeléctrica entre dos embalses, mediante el aporte de agua desalada al sistema hidroeléctrico por la escasez hídrica que presenta la isla.

La poca disponibilidad del recurso agua en la isla determina que las perdidas por evaporación son un importante factor a controlar dentro del sistema de gestión hidráulico, siendo uno de los parámetros más difíciles de cuantificar. Se comparo modelos de evapotranspiración potencial a partir de datos meteorológicos, con el propósito de encontrar el mejor modelo para la zona de estudio y ajustarlo con factores empíricos considerando los datos experimentales tomados en un tanque evaporímetro de los años 1970-1978.

Durante la fase de llenado y explotación de la central hidroeléctrica es importante considerar la calidad de agua. Por esta razón, durante el desarrollo del presente trabajo se elaboraron modelos de temperatura de mezcla completa, bicapa y modelo de 3 capas para uno de los embalses que forman parte de la central propuesta, mediante el Software Water Quality Analysis Simulation Program (WASP 8.32). Los modelos se calibraron con las temperaturas superficiales y los perfiles de temperatura del embalse.

Se eligió el mejor modelo que prediga las temperaturas superficiales con ayuda de análisis estadísticos como: correlación de R2, análisis de la suma cuadrado de residuos e index of agreement para simular escenarios futuros durante la fase de llenado y explotación de la central.

[EN] The island of Gran Canaria is located off the northwest coast of Africa, it is the second most populated of the Canary archipelago belonging to the Spanish territory, due to its landscape characteristics and weather conditions it has a large tourist influx, only in 2019 the island received an approximate of 4,267,384 visitors, being important to cover the energy and agricultural needs of the population.

Water is one of the most limited resources in the Canary Islands due to its geographical location and its geomorphology. The lack of rainfall means that surface and underground water sources are reduced, for this reason 50% of the water destined for human consumption comes from the desalination plants located on the island.

To meet the needs of electricity consumption, the council of Gran Canaria, has proposed the generation of hydroelectric energy between two reservoirs, through the contribution of desalinated water to the hydroelectric system due to the lack of water on the island.

The low availability of the water resource on the island makes evaporation losses an important factor to control within the hydraulic management system and, being one of the most difficult parameters to quantify, potential evapotranspiration models were compared from data from meteorological studies, which relate the energy balances with an aerodynamic term in order to find the best model for the study area and adjust it with empirical factors considering the experimental data taken in an evaporimeter tank from the years 1970-1978.

During the filling and operation phase of the hydroelectric power plant it is important to consider the water quality. For this reason, during the development of this work, full-mix, bilayer and 3-layer model temperature models were developed for one of the reservoirs that are part of the proposed plant, using the Software Water Quality Analysis Simulation Program (WASP 8.32). The models were calibrated with the surface temperatures and the temperature profiles of the reservoir.

The best model that predicts surface temperatures was chosen with the help of statistical analyzes such as: correlation of R2, analysis of the squared sum of residues and index of agreement to simulate future scenarios during the filling and operation phase of the plant.