Tesis:
Propuesta de índices de escasez de recursos hídricos a escala regional en un entorno de cambio climático
- Autor: PAREDES BELTRÁN, Bolívar Eduardo
- Título: Propuesta de índices de escasez de recursos hídricos a escala regional en un entorno de cambio climático
- Fecha: 2022
- Materia:
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS
- Departamentos: INGENIERIA CIVIL: HIDRAULICA, ENERGIA Y MEDIO AMBIENTE
- Acceso electrónico: https://oa.upm.es/72211/
- Director/a 1º: SORDO WARD, Álvaro
- Resumen: En el presente siglo, la escasez de agua pone en peligro la seguridad alimentaria y el desarrollo económico de varias regiones del mundo tanto a nivel nacional como local. Factores adicionales como el crecimiento poblacional, el incremento no controlado de actividades industriales, o los cambios proyectados en los patrones de precipitación, temperatura y otras variables hidrometeorológicas, hacen prever una presión cada vez más notable sobre los recursos hídricos renovables disponibles, lo que implica que el suministro equitativo del agua para satisfacer todas las demandas requeridas tanto antropogénicas como medioambientales, estará cada vez más comprometido.
Esta tesis propone y analiza tres índices de escasez potencial hídrica a una escala local y regional, los cuales están basados en información hidrológica y son obtenidos de modelos que pueden contemplan escenarios de cambio climático. Los tres índices de recursos hídricos propuestos en este trabajo son el índice de escasez en función del área total de la cuenca (IEA), el índice de escasez en función de la aportación media anual de la cuenca (IEF) y el índice de escasez en función la población total de cada cuenca (IEP).
El trabajo desarrollado en esta tesis se divide en dos casos de estudio. El caso de estudio principal en esta tesis es el área continental de Sudamérica, sobre un modelo topológico original que contempla más de 4600 cuencas hídricas. Los resultados de este caso de estudio incluyen el desarrollo de la base de datos sobre presas y embalses para Sudamérica "Dataset of Georeferenced Dams in South America (DDSA)", el análisis de las dinámicas hidrológicas de los sistemas fluviales de este continente, la cuantificación de disponibilidad potencial de agua para el continente, y finalmente, el cálculo y análisis de los índices de escasez potencial hídrica. El segundo caso de estudio de esta tesis comprende el análisis de la disponibilidad potencial de agua presente y para escenarios futuros en la región peninsular de España e Islas Baleares sobre un modelo topológico de más de 1940 cuencas hídricas. Para el caso de esta tesis, se definió a la disponibilidad potencial de agua como la máxima demanda de agua que puede ser satisfecha en un punto dado del sistema hídrico, bajo ciertos parámetros de garantía dentro del mismo sistema. Asimismo, para el análisis de la disponibilidad potencial de agua se utilizó el modelo "Water Availability and Adaptation Policy Analysis" (WAAPA) desarrollado por Garrote. De la misma forma, para el caso de esta tesis la escasez potencial de agua se define como la reducción continua en la disponibilidad potencial de agua en relación con su demanda.
Los resultados obtenidos del índice IEP indican que el 39% de las cuencas reguladas del caso de estudio de Sudamérica se encuentran en un escenario de suficiencia relativa de agua, en 10% de las cuencas presentan problemas potenciales de estrés hídrico, el 11% de las cuencas se encuentran en un escenario potencial de escasez hídrica y, el 40% restante corresponden a cuencas en un escenario potencial de escasez absoluta de agua. Adicionalmente, los resultados indica que el 46% de cuencas reguladas del caso de estudio de Sudamérica que presentan problemas potenciales de estrés o escasez hídrica, corresponden a cuencas con una aportación media anual medias y bajas.
ABSTRACT
Water scarcity represents an increasing threat to food security and economic development in many parts of the world for the upcoming decades, both at a national and local scale. In addition, several such as population growth, uncontrolled industrial activity, or projected changes in precipitation patterns, temperature, and other hydrological variables, suggest an increasing and notable pressure on the availability of renewable water resources, which implies that an equitable supply of water intended to meet all required anthropogenic and environmental water demands, will become increasingly complicated.
This thesis has been developed with the intention of proposing water scarcity in-dexes at a local and regional scale based on hydrological information obtained from models capable of contemplating climate change scenarios. The three indices of water re-sources proposed in this work are: the water scarcity index as a function of the area of the basin (IEA), the water scarcity index as a function of the mean annual flow of the basin (IEF) and the water scarcity index as a function of the population of the basin (IEP).
The research for this thesis is divided into two case studies. The main case study in this thesis is focused on the continental area of South America, which includes the development of an original topological model composed of more than 4600 basins. The results of this case study include the creation of a database on dams and reservoirs for South America "Dataset of Georeferenced Dams in South America (DDSA)", the analysis of the hydrological dynamics of the fluvial systems of this continent, the quantification of the potential water availability for the basins of the continent´s model, and finally, the calculation and analysis of the potential water scarcity indices. The second case study of this thesis includes the analysis of the potential water availability for present and future scenarios in a topological model based on the peninsular region of Spain and the Balearic Islands composed of more than 1940 basins. For the case of this thesis, the potential water availability was defined as the maximum demand for water that can be satisfied at a given point in the water system, under certain warranty parameters. Likewise, the analysis of the potential water availability was carried using the "Water Availability and Adaptation Policy Analysis" (WAAPA) model developed by Garrote. In the same way, for the case of this thesis the potential water scarcity is defined as the continuous reduction in the potential water availability of water in relation to its demand.
The results obtained from the IEP index indicate that 39% of the basins in the South American case study could be considered in a scenario of relative water sufficiency, 10% of the basins present potential problems of water stress, 11% of the basins are in a potential scenario of water scarcity, and the remaining 40% correspond to basins in a potential scenario of absolute water scarcity. Additionally, the results indicate that 46% of the basins of the South American case study that present potential problems of stress or water scarcity correspond to basins with medium or low mean annual flows.