Desarrollo de un modelo de optimización multi-objetivo para el riego agrícola

Abstract

Water is one of the most valuable resources in the world and the agriculture is one the largest freshwater consumers. This is because the low efficiencies in the irrigation processes. In Michoacán, the demand of food has increased the water demand for agricultural purposed, which requires new and efficient irrigation techniques. In addition, a lot of rainwater is wasted in the agricultural fields. This way, rainwater harvesting for agricultural purposes can help to improve the productivity. Therefore, this work proposes a mathematical programming model for the optimal planning of a reusing water system, which involves collecting, reusing and distribution issues. The possibilities of implementing an artificial collect system are involved in the proposed model. The proposed formulation incorporates economic and environmental aspects. A case study of Michoacán, México was considered to apply the proposed optimization formulation.

El agua es uno de los recursos más valiosos en todo el mundo; particularmente el sector agrícola es uno de los principales consumidores de agua. Esto debido a la mala planeación en el uso de agua, así como a inadecuadas técnicas de riego. En el caso específico de Michoacán se tienen enormes necesidades de agua en el sector agrícola. Pero al mismo tiempo existen enormes desperdicios de agua en épocas de lluvia. En este sentido, se requiere una estrategia de optimización que permita diseñar un sistema para el uso óptimo del agua en la agricultura. En este trabajo se propone un modelo de optimización basado en estrategias de programación disyuntiva para reusar, almacenar, y distribuir de manera óptima el agua previamente alimentada proveniente de aguas superficiales, subterráneas y mantos acuíferos, que no es aprovechada por el cultivo y fluye a través de escurrimientos; para el riego del cultivo, así como el agua proveniente de la lluvia. Para esto se considera la posibilidad de utilizar sistemas de almacenamiento artificiales para captar el agua cuando ésta, esté disponible para usarla cuando mejor convenga. Pare ello, el modelo propuesto considera los costos asociados al proceso incluyendo costos de almacenes artificiales, tuberías y bombeo. El modelo propuesto se aplicó a un caso de estudio para el distrito de riego agrícola 097, ubicado en la zona de tierra caliente del estado de Michoacán. Los resultados muestran que se pueden satisfacer las demandas agrícolas de agua en un porcentaje significativo a través de la captación del agua de lluvia y agua proveniente de escurrimientos disminuyendo de esta manera el consumo de agua fresca; y al mismo tiempo es posible disminuir los costos asociados al proceso global.