Análisis de oferta y demanda de recursos hídricos. Estudio de caso: Demanda de agua para riego en una zona semiárida en México
Autores: López-Lambraño, Alvaro Alberto; Martínez-Acosta, Luisa; Gámez-Balmaceda, Ena; Medrano-Barboza, Juan Pablo; Remolina López, John Freddy; López-Ramos, Alvaro
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Análisis de oferta y demanda de recursos hídricos. Estudio de caso: Demanda de agua para riego en una zona semiárida en México
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Disponibilidad de agua
Cambio climático
Aumento de la población
Desarrollo económico
Demanda de agua
Análisis de oferta y demanda
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 53
Citaciones: Sin citaciones
Para utilizar de manera sostenible los recursos hídricos, es importante cuantificar la disponibilidad de agua en una región determinada. Debido al cambio climático, el aumento de la población y el desarrollo económico, la demanda de agua aumenta continuamente. En consecuencia, la diferencia entre la oferta y la demanda de agua se convierte en un problema significativo, especialmente en regiones áridas y semiáridas. En esta investigación, se aplicó el modelo Soil and Water Assessment Tool (SWAT) a la cuenca del río Guadalupe, para evaluar el análisis de oferta y demanda de los recursos hídricos en esta área, específicamente para el riego de cultivos agrícolas y usos municipales. De los mapas de uso del suelo, tipo de suelo y pendiente del terreno, se estimaron 763 Unidades de Liberación Hidrostática (HRU), distribuidas en los diversos tipos de relieve que conforman la cuenca, caracterizados por montañas, colinas, mesetas, llanuras y valles. Para el área de cultivo, se encontraron 159 HRU con los tres tipos de clasificación de pendientes, donde 57 HRU representan el 91% del área cultivada en pendientes, de 0 a 15%, ubicadas en los Valles de Ojos Negros y Guadalupe. Se utilizó el método del Servicio de Conservación del Suelo (SCS) para estimar el escurrimiento mensual promedio y el contenido de humedad del suelo. Como resultado, se determinaron los parámetros de los recursos hídricos relacionados con la oferta, como el escurrimiento, la recarga de acuíferos, el flujo, la infiltración y otros. Se utilizaron valores de coeficiente de cultivo () para determinar la evapotranspiración del cultivo (), y así estimar la demanda de agua de estos para cada mes, utilizando la evapotranspiración de referencia mensual promedio de varios años () calculada con el modelo SWAT. En general, se obtuvo un buen rendimiento considerando los datos de caudales mensuales promedio de la estación de medición de Agua Caliente. El modelo fue calibrado, modificando los parámetros elegidos según el análisis de sensibilidad: número de curva SCS, factor de flujo base, retardo de flujo de base y el umbral para la ocurrencia de flujo de retorno. La herramienta de Calibración y Programas de Incertidumbre del Soil and Water Assessment Tool SWAT-CUP tiene diferentes indicadores de bondad de ajuste para el modelo, como el coeficiente de determinación (R), desviación estándar de los datos medidos (RSR), coeficiente de eficiencia de Nash-Sutcliffe (NSE) y otros. Se realizaron múltiples iteraciones, lo que resultó en una relación entre el error cuadrático medio y la desviación estándar de los datos medidos (RSR) de 0,61, un coeficiente de determinación (R) de 0,70 y un coeficiente de eficiencia de Nash-Sutcliffe (NSE) de 0,63. Se realizó un análisis de oferta-demanda del volumen generado por el escurrimiento de la cuenca utilizando el método de estimación del volumen útil para un embalse. Se observa en estos resultados que solo se obtuvieron desviaciones positivas, lo que implica que el escurrimiento en esta cuenca no es suficiente para satisfacer la demanda mensual. Finalmente, se destaca la necesidad de establecer acciones para garantizar la eficiencia en la gestión del agua, tanto para el riego de cultivos agrícolas como para el suministro a la población de la región.
Descripción
Para utilizar de manera sostenible los recursos hídricos, es importante cuantificar la disponibilidad de agua en una región determinada. Debido al cambio climático, el aumento de la población y el desarrollo económico, la demanda de agua aumenta continuamente. En consecuencia, la diferencia entre la oferta y la demanda de agua se convierte en un problema significativo, especialmente en regiones áridas y semiáridas. En esta investigación, se aplicó el modelo Soil and Water Assessment Tool (SWAT) a la cuenca del río Guadalupe, para evaluar el análisis de oferta y demanda de los recursos hídricos en esta área, específicamente para el riego de cultivos agrícolas y usos municipales. De los mapas de uso del suelo, tipo de suelo y pendiente del terreno, se estimaron 763 Unidades de Liberación Hidrostática (HRU), distribuidas en los diversos tipos de relieve que conforman la cuenca, caracterizados por montañas, colinas, mesetas, llanuras y valles. Para el área de cultivo, se encontraron 159 HRU con los tres tipos de clasificación de pendientes, donde 57 HRU representan el 91% del área cultivada en pendientes, de 0 a 15%, ubicadas en los Valles de Ojos Negros y Guadalupe. Se utilizó el método del Servicio de Conservación del Suelo (SCS) para estimar el escurrimiento mensual promedio y el contenido de humedad del suelo. Como resultado, se determinaron los parámetros de los recursos hídricos relacionados con la oferta, como el escurrimiento, la recarga de acuíferos, el flujo, la infiltración y otros. Se utilizaron valores de coeficiente de cultivo () para determinar la evapotranspiración del cultivo (), y así estimar la demanda de agua de estos para cada mes, utilizando la evapotranspiración de referencia mensual promedio de varios años () calculada con el modelo SWAT. En general, se obtuvo un buen rendimiento considerando los datos de caudales mensuales promedio de la estación de medición de Agua Caliente. El modelo fue calibrado, modificando los parámetros elegidos según el análisis de sensibilidad: número de curva SCS, factor de flujo base, retardo de flujo de base y el umbral para la ocurrencia de flujo de retorno. La herramienta de Calibración y Programas de Incertidumbre del Soil and Water Assessment Tool SWAT-CUP tiene diferentes indicadores de bondad de ajuste para el modelo, como el coeficiente de determinación (R), desviación estándar de los datos medidos (RSR), coeficiente de eficiencia de Nash-Sutcliffe (NSE) y otros. Se realizaron múltiples iteraciones, lo que resultó en una relación entre el error cuadrático medio y la desviación estándar de los datos medidos (RSR) de 0,61, un coeficiente de determinación (R) de 0,70 y un coeficiente de eficiencia de Nash-Sutcliffe (NSE) de 0,63. Se realizó un análisis de oferta-demanda del volumen generado por el escurrimiento de la cuenca utilizando el método de estimación del volumen útil para un embalse. Se observa en estos resultados que solo se obtuvieron desviaciones positivas, lo que implica que el escurrimiento en esta cuenca no es suficiente para satisfacer la demanda mensual. Finalmente, se destaca la necesidad de establecer acciones para garantizar la eficiencia en la gestión del agua, tanto para el riego de cultivos agrícolas como para el suministro a la población de la región.