Modelización del rol hidrológico de los
glaciares dentro del modelo WEAP: Caso de
estudio la Cuenca del río Santa.
Wilson Suarez (SENAMHI)
PERÚ
Ministerio del Ambiente
Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología SENAMHI
Suarez, Wilson Santiago de Chile, 2015
INDICE
•Objetivos, contexto y descripción de la zona de estudio
•Elaboración del Modelo
•calibración y Validación del Modelo
•Resultados
•Conclusiones
•Perspectivas
Suarez, Wilson Santiago de Chile, 2015
Objetivos:
Elaboración de un modelo hidrológico capaz de representar los caudales dentro de
cuencas glaciares bajo diferentes escenarios climáticos.
-Banco Mundial y Ministerio de Energía y Minas del Perú.
-Water Evaluation and Planning – WEAP Santa
Rimac
Mantaro
-Generación E. Huampani
Santiago A. M.
Cañón del Pato
-Uso humano Lima
Huancayo
Huaraz
-Riego Chavimochic
Valle Mantaro
Valle Rímac
-Minería Antamina
Volcom
Objetivos
Zona de Estudio
Elaboración del
modelo
Calibración y validación Resultados Conclusiones Perspectivas
-79
-79
-78
-78
-77
-77
-10 -10
-9 -9
-8 -8-8
-79 -78 -77
-79 -78 -77
-8
-9 -9
-10 -10
Zona de Estudio
Superficie:11721 km²
78 310 Ha
Producción eléctrica
Agua potable
Huaraz: 50000 hab.
Chimbote: 60000 hab.
Potencia: 263 Mw.
Glaciares: 381 km²
Turismo.
Pequeña agricultura.
Objetivos
Zona de Estudio
Elaboración del
modelo
Calibración y validación Resultados Conclusiones Perspectivas
Suarez, Wilson Santiago de Chile, 2015
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
° C
Humide Sèche TransitionSeca Transición Húmeda
Glaciar Artesonraju (4980 metros)
Temperatura, precipitación y evaporación
•Temperatura : Diferentes estaciones
•Evaporación y precipitación :
Método de Penman modificado por
Garcia: 1100 mm anual (Tarazona, 2005)
Cordillera Blanca
020406080
100120140160
En
ero
Fe
bre
ro
Ma
rzo
Ab
ril
Ma
yo
Ju
nio
Ju
lio
Ag
osto
Se
tiem
bre
Octu
bre
No
vie
mb
re
Dic
iem
bre
mm
Evaporación (4000 metros) Precipitación (4200 metros)
Objetivos
Zona de Estudio
Elaboración del
modelo
Calibración y validación Resultados Conclusiones Perspectivas
Suarez, Wilson Santiago de Chile, 2015
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Hydrométriques
Disponibilidad de datos
-Temperatura, precipitación y Caudal : A partir du 2001 hasta la actualidad.
-Altitud entre 4300 – 5000 metros.
Zona glaciar: (Artesonraju, Yanamarey et Uruashraju)
Zona no glaciar: (11 sub cuencas)
-Precipitación y caudal : A partir de 1953 - 1997.
-Información de temperatura no abundante.
-Altitud > 2000 metros.
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#S#S#S
#S#SPluviómetros
Glaciares
$T
$T
$TCaudales
Objetivos
Zona de Estudio
Elaboración del
modelo
Calibración y validación Resultados Conclusiones Perspectivas
Suarez, Wilson Santiago de Chile, 2015
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#S
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#S
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Hydrométriques
#S
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#S
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#S
#S
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#S#S#S
#S#SPluviómetros
Glaciares
$T
$T
$TCaudales
Objetivos
Zona de Estudio
Elaboración del
modelo
Calibración y validación Resultados Conclusiones Perspectivas
Suarez, Wilson Santiago de Chile, 2015
Relación entre la lamina escurrida (volumen / Area total) y la cobertura glaciar
- % cobertura glaciar (área glaciar/superficie total de la cuenca) de los años 1970 (carta
nacional), 1991 (SPOT 2) et 2003 (SPOT 5).
R2 = 0,93
R2 = 0,88
R2 = 0,88
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
0,00 0,20 0,40 0,60 0,80% Englacement
LE (
mm
)
- A nivel anual la correlación entre la LE y la
Cobertura glaciar muestra la importancia del
aporte glaciar de la Cordillera Blanca
R² = 0.48
R² = 0.41
R² = 0.33
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60
LE
(m
)
% englacement
Humidé
R² = 0.76
R² = 0.74
R² = 0.78
0.0
0.1
0.2
0.2
0.3
0.4
0.5
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60
LE
(m
)
% englacement
Transition
R² = 0.87
R² = 0.95
R² = 0.96
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60
LE
(m
)
% englacement
Sèche
- Durante la estación húmeda la lluvia tiene una
participación importante.
- Los escurrimientos de la estación de transición
muestran una dependencia de la fusión
glaciar.
- Durante la estación seca la lluvia no es
significativa y los escurrimientos son en su
totalidad de origen glaciar.
Húmeda
Seca Transicion
% cobertura glaciar
% cobertura glaciar % cobertura glaciar
Objetivos
Zona de Estudio
Elaboración del
modelo
Calibración y validación Resultados Conclusiones Perspectivas
Suarez, Wilson Santiago de Chile, 2015
Base semi-espacial del modelo
Cuenca semi espacializada
Area de captacion
Data:
-Precipitación
-Caudales
-Parámetro de
infiltración
-Climatología
-Población
-Generación Eléctrica
-Glaciares
-Reservorios
-Escenarios climáticos
Metodología de Manejo
De la información
PP = EV + ES + I ± ∆Rervorio (Lagos + Gl)
Objetivos Elaboración del
modelo
Calibración y validación Resultados Conclusiones Perspectivas
Imagen
Satélite
(Landsat 5)
Suarez, Wilson Santiago de Chile, 2015
Cuencas MNT
(X
(X
(X
(X
(X(X
(X
(X
(X
(X
(X
(X(X
(X
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(X
(X
(X
(X
Precipitación
(X
(X
(X(X
(X
(X
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(X(X
(X
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Hidrometría y Lagunas
PP = EV + ES + I ± ∆Reservorio (Lagos + Glaciares)
Armando un Modelo de Gestión de
Recursos Hídricos
$T$T
$T$T$T
$T
$T
$T
GENERACIÓN MENSUAL (en Gwh)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
ENE FEB M AR ABR M AY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
Real 2007 POA 2008 Real 2008
Generación Eléctrica
Objetivos Elaboración del
modelo
Calibración y validación Resultados Conclusiones Perspectivas
Suarez, Wilson Santiago de Chile, 2015
Simulación
Glaciar Modelo Tipo “grado- día” (Hook, 2003)
/ tsnow iceDDFM T T T M (mm): Derretimiento del hielo y la Nieve
DDF: Factor de proporcionalidad Grado- Día
T: Temperatura del aire
Modulo
Glaciar
WEAP
Objetivos Elaboración del
modelo
Calibración y validación Resultados Conclusiones Perspectivas
Spot 5 (Bandas 1,2,3) Agosto - 2003
0,0
100,0
200,0
300,0
400,0
500,0
600,0
700,0
1970 1987 2000 2006
507.0
417.4 383,0 343,6
Santa
Porcentaje 1970 1987 2000 2006
Santa 100.0 67.1 62.5 56.1
Cuenca Santa
Objetivos Elaboración del
modelo
Calibración y validación Resultados Conclusiones Perspectivas
Suarez, Wilson Santiago de Chile, 2015
Simulación
Glaciar
0.01
0.1
1
10
100
1000
0.01 0.10 1.00 10.00 100.00 1,000.00
Sim
ula
ted
Are
a (km
2)
Observed Area (km2)
1,987 1,999 1:1Lineal (1:1)
Total Areas 1970* 1987 1999
(km2) 70-87 87-96 70-99
Simulated 507 417 397 18% 5% 22%
Observed 507 396 387 22% 2% 24%
* Observed data error +- 25 km2
% Change
Objetivos Elaboración del
modelo
Calibración y validación Resultados Conclusiones Perspectivas
411 391
Suarez, Wilson Santiago de Chile, 2015
0100200300400500600700800900
1000
Sep 1
96
6
Sep 1
96
7
Sep 1
96
8
Sep 1
96
9
Sep 1
97
0
Sep 1
97
1
Sep 1
97
2
Sep 1
97
3
Sep 1
97
4
Sep 1
97
5
Sep 1
97
6
Sep 1
97
7
Sep 1
97
8
Sep 1
97
9
Sep 1
98
0
Sep 1
98
1
Sep 1
98
2
Sep 1
98
3
Sep 1
98
4
Sep 1
98
5
Sep 1
98
6
Sep 1
98
7
Sep 1
98
8
Sep 1
98
9
Sep 1
99
0
Sep 1
99
1
Sep 1
99
2
Sep 1
99
3
Sep 1
99
4
Sep 1
99
5
M3/s
eg
Observado Simulado
Suarez, Wilson Santiago de Chile, 2015
Objetivos Elaboración del
modelo
Calibración y validación Resultados Conclusiones Perspectivas Tabla 10. Calibración y validación del modelo WEAP para la cuenca del río Santa
Calibration Validation
Sub-watershed Period n RMSE BIAS Ef Period n RMSE BIAS Ef
1 - La Recreta 1969-1979 120 0.43 39% 0.63 1979-1989 120 0.43 44% 0.50
2 - Pachacoto 1969-1979 120 0.51 9% 0.64 1979-1989 120 0.53 13% 0.55
3 - Querococha 1969-1979 120 1.37 1% 0.72 1979-1989 120 1.50 20% 0.73
4 - Olleros 1969-1979 120 0.54 7% 0.73 1979-1989 120 0.55 -4% 0.63
5 - Quillcay 1969-1979 120 0.43 9% 0.65 1979-1989 120 0.45 -2% 0.63
6 - Chancos 1969-1979 120 0.26 20% 0.30 1979-1989 120 0.36 -4% 0.63
7 - Llanganuco 1969-1979 120 0.73 35% -0.60 1979-1989 120 0.92 -15% 0.13
8 - Paron 1969-1979 120 1.70 6% 0.25 1979-1989 120 0.74 -44% -1.60
9 - Artesoncocha * * * * * * * * * *
10 - Colcas 1969-1979 120 0.34 24% 0.34 1979-1989 120 0.38 4% 0.24
11 - Los Cedros 1969-1979 120 0.98 3% 0.34 1979-1989 120 0.79 -17% 0.20
12 - Quitaracsa 1969-1979 120 0.29 -7% 0.64 1979-1989 120 0.23 -23% 0.20
13 - La Balsa 1969-1979 120 0.03 3% 0.70 1979-1989 120 0.03 1% 0.72
14 - Corongo (Manta) 1969-1979 120 0.19 -12% 0.54 1979-1989 120 0.20 -9% 0.40
15 Chuquicara 1969-1979 120 0.01 4% 0.69 1979-1989 120 0.02 1% 0.77
16 - Tablachaca (Condorcerro) 1969-1979 120 0.05 17% 0.67 1979-1989 120 0.05 16% 0.61
17 - Puente Carretera 1969-1979 120 0.01 290% -165.00 1979-1989 120 0.01 360% -190.00
Suarez, Wilson Santiago de Chile, 2015
Objetivos Elaboración del
modelo
Calibración y validación Resultados Conclusiones Perspectivas
Fuente: Thomas Condom, Marisa Escobar, David
Purkey, Jean Christophe Pouget, Wilson Suarez, Cayo
Ramos, James Apaestegui, Arnaldo Tacsi & Jesus
Gomez (2012): Simulating the implications of glaciers’
retreat for water management: a case study in the Rio
Santa basin, Peru, Water International, 37:4, 442-459
Potencia: 263 Mw.
Suarez, Wilson Santiago de Chile, 2015
Objetivos Elaboración del
modelo
Calibración y validación Resultados Conclusiones Perspectivas
Suarez, Wilson Santiago de Chile, 2015
Conclusiones
-El modelo de Fusión glaciar fue puesto de manera operativo,
considerando una adaptación del modelo grado-Día (mensual) .
-Se determino la importancia de los aportes glaciares durante el
periodo de estiaje y su rol para la producción electrica.
Objetivos Elaboración del
modelo
Calibración y validación Resultados Conclusiones Perspectivas
Suarez, Wilson Santiago de Chile, 2015
Perspectivas
-Pues operativa del modelo WEAP para posteriores estudios a nivel
nacional.
-Se realizaron corridas de diferentes escenarios de oferta hídrica,
dentro de escenarios de cambio climático para diferentes
escenarios.
- Actualmente el equipo del SEI ha mejorado el modulo
incluyendo nuevos datos de entrada (radiación).
- Se observo una importante deficiencia en el monitoreo de zonas
de criosfera.
Objetivos Elaboración del
modelo
Calibración y validación Resultados Conclusiones Perspectivas
Suarez, Wilson Santiago de Chile, 2015
Objetivos Elaboración del
modelo
Calibración y validación Resultados Conclusiones Perspectivas
Modelización Cuenca río Chancay-Huaral (Fuente: Darwin santos)
Suarez, Wilson Santiago de Chile, 2015
Objetivos Elaboración del
modelo
Calibración y validación Resultados Conclusiones Perspectivas
Suarez, Wilson Santiago de Chile, 2015
Objetivos Elaboración del
modelo
Calibración y validación Resultados Conclusiones Perspectivas
Estación Instalada a 5800 metros (Convenio SENAMHI-AEDES)