Conciliación de objetivos en conflicto usando conjuntos difusos en el hidrosistema del río Yaqui, Sonora, México

• Autores: Salvador Díaz Maldonado, Jaime Collado
• Localización: Ingeniería hidráulica en México (1985), ISSN 0186-4076, Vol. 24, Nº. 4 (octubre-diciembre), 2009, págs. 65-86
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Conciliating conflicting objectives using fuzzy sets in the Yaqui River hydro system, Sonora, Mexico.
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• Resumen
  • español

    Actualmente, la disponibilidad hídrica de algunas cuencas se ve igualada o superada tanto por el uso agrícola como por otros usos emergentes, como el industrial, urbano, recreativo, acuacultural y de hidrogeneración, entre otros. Esto ofrece la oportunidad de aplicar herramientas de planeación multiobjetivo, que permitan intercambiar parcialmente metas entre los diferentes usos, ofreciendo otra alternativa para apoyar el proceso de toma de decisiones en la planeación del manejo del recurso hídrico. Este artículo presenta el desarrollo y la aplicación de una técnica innovadora de programación multiobjetivo en el sistema de presas del río Yaqui, Sonora, México, considerando como objetivos en conflicto los usos agrícola y de hidrogeneración eléctrica. Se comparan el uso del método de conjuntos difusos (aquí propuesto) versus método restrictivo (uno de los más usados), así como también con el manejo histórico observado; esto con horizontes de planeación desde 33 hasta 39 años (desde 1964-1965 hasta 2003-2004). Al contrastar los procedimientos de ambos métodos, conjuntos difusos versus restrictivo, con un horizonte de 33 años, se observa que el primero resuelve el problema en un número considerablemente menor de ejecuciones del modelo matemático desarrollado. También, comparando los resultados del método de conjuntos difusos con el manejo histórico para el mismo periodo, se obtiene que con el modelo la disponibilidad hídrica promedio anual para uso agrícola disminuiría un 7.73% (de 2 560 a 2 362 hm3) mientras que la hidrogeneración eléctrica total en El Novillo disminuiría hasta un 11.27% (de 17 981 395 a 15 954 473 MWh). Sin embargo, existen estudios que muestran que en ese periodo de tiempo se sobreexplotó el agua superficial para uso agrícola, calculándose una disponibilidad hidráulica aproximada de 2 300 hm3/año. También, aunque la hidrogeneración histórica total en El Novillo ha sido mayor que la arrojada por el modelo, sólo un 46.58% de ella fue producida en coincidencia con el comportamiento interanual mensual de la demanda regional; en cambio, con el modelo se obtuvo un 92.56% acorde con el requerimiento mencionado. Por lo tanto, sabiendo que en estudios anteriores se ha encontrado que la disponibilidad para el uso agrícola se ha sobrepasado y que la hidrogeneración eléctrica es mucho más económica que la generación con otras fuentes no renovables, es importante considerar la aplicación de técnicas de programación multiobjetivo como la aquí propuesta, en donde se demuestra que es posible extraer el recurso para ambos usos, respetando su patrón interanual de extracción tanto para la hidrogeneración eléctrica como para el uso agrícola. También se obtienen resultados apropiados aplicando el modelo aquí propuesto, con el fin de apoyar la operación del hidrosistema del Yaqui.

  • English

    Currently, hydraulic availability in some basins has already been paralleled or exceeded by agricultural use and other emergent uses, such as: industrial, urban, recreational, aquacultural, or hydropower generation use, among others. Hence, the opportunity to apply multi-objective programming tools comes up. These tools allow for the partial trade-off among different uses, offering another alternative to support the decisionmaking processes in the planning of water resources management. This paper presents the development and application of a novel technique for multi-objective programming applied to the Yaqui River reservoir System in Sonora. In this case, irrigation and hydropower generation were considered as the conflicting objectives. The Fuzzy Sets Method (proposed here), the Restricted Method (one of the most widely used), and the historic management, were compared, for a 33- to 39-year (1964-65 to 2003-04) planning horizon. The Fuzzy Sets results as compared to the Restrictive procedure, both for 33 years, showed that the first one solved the model in significantly fewer steps than the second one. Also, with the application of the model, it was found that the annual hydraulic availability average for irrigation use would decrease by 7.73% (from 2 560 hm3 to 2 362 hm3), while total electric hydropower generation would be reduced by 11.27% (from 17 981 395 MWh to 15 954 473 MWh). However, some studies showing an over-exploitation of surface water for irrigation in this period report a hydraulic availability of about 2 300 hm3. On the other hand, although the total historical hydro-generation at El Novillo dam has been greater than that obtained from the model, only 46.58% was produced in coincidence with the interannual monthly behavior of the regional demand, while, with the model, a 92.56% of the electricity was produced in agreement with the power demand requirements. Therefore, knowing that previous studies have found that the availability for agricultural use has been surpassed, and considering that hydro-electric generation is much cheaper than electricity generation with other non-renewable sources, it is important to consider the application of multi-objective programming techniques like the one proposed here. As it is shown, it is possible to release water for both uses, respecting their interannual release pattern either for hydro- electric generation, as well as for agricultural use. Appropriate results are also obtained by applying this model in order to support the operation of the Yaqui River hydro-system.