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Nota Técnica



Hydro-BID: Un Sistema Integrado para la Simulación de Impactos del Cambio Climático sobre los Recursos Hídricos


Preparada para:

Banco Interamericano de Desarrollo

Número de Contrato: INE/WSA/RG-T1862-SN1/11

Modelo Integrado de Cambio Climático y Recursos Hídricos


Preparada por:

Fekadu Moreda, Ph.D.

RTI International

Fernando Miralles-Wilhelm

Raúl Muñoz Castillo

División de Agua y Saneamiento








Tabla de Contenido

Reconocimientos ……………………………………………………………………………. v

Prefacio…………………………………………………………………………………………vi

1Visión General 1

2Introducción 3

3Funcionamiento del Sistema Hydro-BID 4

1.1Función de Carga de Cuenca Generalizada y Tiempo de Retardo-Enrutamiento 4

Cálculos del Modelo de GWLF 5

1.2Parametrización y Datos 11

Parámetros del GWLF 11

Número de Curva 12

Precipitación 18

Temperatura 19

1.3Recopilación de Datos y Estructura de la Base de Datos 20

Tabla de Cuencas 22

Tabla de Navegación de la Cuenca 22

La tabla _ncld _suelos _de cuenca de captación (Catchment_nlcd_soils Table) 22

Tabla Met_ Observacion (Met_observation Table) 23

4Funciones y Usos del Sistema Hydro-BID 24

1.4Inicio 24

1.5Instalación y Corrida de Hydro-BID 24

1.6Salidas (Outputs) del Modelo 29

1.7Los Parámetros y las Opciones de Modelaje de Hydro-BID 32

Archivo Setting 34

1.8Identificación de la Cuenca 36

1.9Cuencas Interrumpidas (Cut-off) 36

1.10Calibración del Modelo 37

1.11Opciones de Datos Climáticos 38

1.12Proyecciones de Cambio Climático 40

Uso Directo de la Precipitación y Temperatura Diaria dentro de un Solo Archivo 40

Uso de Datos de Referencia Climática y Perturbación por Datos Climáticos Mensuales Futuros 40

Permitir el Incremento/Disminución Global de la Precipitación/Temperatura 41

Permitir Factores de Incremento o Disminución Mensual 41

1.13Salidas (Outputs) del Modelo 42

Referencias 44

Apéndice A: Herramienta de Navegación de la AHD – Guía del Usuario 45

Apéndice B: Estadísticas de Calibración de Hydro-BID 54

Apéndice C: Formato para Cuencas Interrumpidas (Cut-off) 58

Apéndice D: Formato de Series de Tiempo de Flujos Observados 59

Apéndice E: Formato de las Series de Tiempos Climáticos Históricos 60

Apéndice F: Formato de las Series de Tiempo de Proyecciones de Clima 61

Apéndice G: Salidas (Outputs) del Modelo 62

Lista de Figuras



Lista de Tablas



Reconocimientos



El autor quiere expresar su sincero agradecimiento a los individuos y organizaciones que hicieron contribuciones importantes al desarrollo del Sistema de Simulación Hydro-BID.

Mi agradecimiento al equipo del Banco Interamericano de Desarrollo que concibió, dirigió y apoyó este esfuerzo. El Dr. Fernando Miralles-Wilhelm identificó en el Banco la necesidad del Hydro-BID y aportó la orientación técnica y la inspiración durante todo el proyecto. El Sr. Raúl Muñoz-Castillo trabajó incansablemente en la identificación de los socios potenciales del proyecto dentro de los departamentos operacionales del BID así como las agencias de administración de recursos hídricos de los estados miembros del BID. El Dr. Federico Basañes aportó el liderazgo a nivel de división y el soporte dentro del cuerpo gerencial del BID.

El desarrollo de Hydro-BID se ha beneficiado de trabajos previos realizados por mis colegas de RTI en el sistema Watershed Flow y ALLocation (WaterFALL™). Deseo dar reconocimiento a las contribuciones de Michele Eddy y James Rineer en desarrollar WaterFALL; Aaron Park y Matthew Scruggs por apoyar la programacion del software en Hydro-BID; Jimmy Bisese por la programación de la herramienta de navegación del Hydro-BID; y a Brandon Bergenroth por indexar la data de uso de tierras, suelos y clima para las aplicaciones y pruebas de Hydro-BID.

Este trabajo no hubiese sido posible sin las contribuciones gerenciales, administrativas y editoriales de mis colegas en RTI, por lo cual doy gracias a Debra Ackerman, Gene Brantly, Robert Dykes, Michele Eddy, y Shannon Goeuriot.

PREFACIO

El Banco Interamericano de Desarrollo (BID) ofrece asistencia financiera y técnica para proyectos de infraestructura en agua y saneamiento, irrigación, control de inundaciones, transporte y energía. Muchos de estos proyectos dependen de los recursos hídricos y pueden verse afectados negativamente por el cambio climático y otros eventos que alteren la disponibilidad de agua, tal como el crecimiento demográfico y cambios en el uso de los suelos asociados con la urbanización, crecimiento industrial y la agricultura. . Evaluar el potencial de cambio futuro en la disponibilidad de agua es un paso importante para garantizar que los proyectos de infraestructura cumplan con sus metas operacionales, financieras y económicas. Es importante también examinar las implicaciones de tales proyectos en la distribución de los recursos hídricos disponibles entre los usuarios y los usos del agua que compiten entre sí, con el fin de mitigar potenciales conflictos y asegurar que dichos proyectos puedan satisfacer los planes de desarrollo regional de largo plazo y la preservación de los servicios esenciales de los ecosistemas.

Como parte de su compromiso de ayudar a los países miembros en la adaptación al cambio climático, el BID patrocina trabajos para desarrollar y aplicar un conjunto integrado de herramientas de simulación de cuencas conocidas como Hydro-BID. El Sistema de simulación Hydro-BID incluye módulos de análisis hidrológico y climático para estimar la disponibilidad (volúmenes y caudales) de agua dulce a escalas regional, de cuencas y de sub-cuencas. Incluirá también los análisis económicos y las herramientas de soporte de decisiones para estimar los costos y beneficios de las medidas de adaptación y ayudar a los responsables de tomar decisiones en la escogencia entre diseños alternativos de proyectos de infraestructura así como entre políticas de gestión de recursos hídricos.

La Fase I de este esfuerzo produjo una versión operacional del Hydro-BID. Dicha versión cuenta con los siguientes componentes:

  • Una Base de Datos de Hidrología Analítica (AHD) para la región de América Latina y el Caribe, representando más de 229,000 cuencas y sus correspondientes segmentos fluviales;

  • Una herramienta de navegación basada en un sistema de información geográfica para navegar cuencas y corrientes de la AHD, con la capacidad de visualizarlas aguas arriba y aguas abajo;

  • Una interfaz de usuario para determinar específicamente el área y el período de tiempo a ser simulado y la ubicación donde la disponibilidad de agua será simulada;

  • Una interfaz de datos climáticos para generar y aplicar entradas/inputs de precipitación y temperatura para el área y el período de interés;

  • Un modelo de precipitación - escorrentía basado en el Factor de Carga de Cauces Generalizados (GWLF, por sus siglas en inglés); y

  • Un esquema de cálculo hidráulico (routing) para cuantificar el tiempo de tránsito (travel time) y los estimados de flujos a través de las cuencas aguas abajo.


Hydro-BID genera salidas de información en forma de series de tiempo diarias de los flujos estimados para la localidad y el período escogidos. A discreción del usuario estas salidas pueden ser resumidas en una serie de tiempo mensual.

Con el fin de ilustrar las entradas, la operación y salidas del Sistema Hydro-BID, el equipo de trabajo preparó un caso de estudio para la distribución de recursos hídricos en la cuenca del Río Grande en Argentina. La versión inicial del Hydro-BID ha recibido respuesta entusiasta en las presentaciones a usuarios potenciales y miembros del BID así como de parte de audiencias técnicas externas vía conferencias y talleres.

El trabajo realizado durante la Fase 1 se describe en tres Notas Técnicas. Este documento constituye la Nota Técnica 2.

Visión General de las Notas Técnicas de esta Serie

No/

Título

Resumen

NT 1

Una Base de Datos de Hidrología Analítica para América Latina y el Caribe (LAC)


La NT1 provee una visión general de la Base de Datos de Hidrología Analítica (AHD), la cual contiene información geoespacial analítica de aguas superficiales diseñada siguiendo la U.S. National Hydrography Dataset Plus (NHDPlus). La AHD para la región LAC (America Latina y el Caribe) sirve como “capa básica” para Hydro-BID.

NT2

Hydro-BID: Un Sistema Integrado de Simulación de Impactos de Cambio Climático en los Recursos Hídricos






La NT2 provee una visión general del Hydro-BID, el cual combina la AHD; datos climáticos, datos de uso de la tierra y suelos; y el modelo de escorrentía GWLF para crear una herramienta de simulación de recursos hídricos y usarlo a nivel de cuenca y sub-cuenca. Este modelo provee proyecciones de flujos de agua basadas en escenarios climáticos seleccionados

NT 3

Caso de Estudio Hydro-BID: Un Modelo de Recursos Hídricos de la Cuenca del Rio Grande en Argentina


La NT3 provee resultados de una aplicación del sistema de simulación Hydro-BID a la Cuenca del Rio Grande, parte de la Cuenca mayor del Rio Bermejo en Argentina. Este estudio de caso provee opciones para enfrentar las temporadas de escasez de agua a través de mejoras en la eficiencia de los usos de agua urbano y agricultura.







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