Distribución justa y óptima de agua bajo escenarios de escasez de agua a nivel macroscópico

Abstract

This work presents an optimization approach for designing water distribution systems at macroscopic level under water scarcity conditions. The proposed approach accounts for the proper water distribution based on the merits and conditions of consumers of the available sources (dams, deep wells, lakes, rivers, etc.) and the incorporation of artificial sources (rainwater harvesting systems, and recycled water) to satisfy domestic and agricultural demands in the Michoacan capital maximizing revenue. The proposed mathematical model incorporates fair distribution schemes (Social Welfare, Rawls and Nash Schemes), which allow determining fair water distribution options under water scarcity conditions. A case study for Morelia Michoacán is presented to show the applicability of the proposed optimization approach. Results show that it is possible to obtain fair solutions for the water networks for all the users under different water scarcity conditions, for example, scarcity produced by the reduction of the water level of the aquifer.

En este trabajo se presenta un enfoque de optimización para el diseño de sistemas de distribución de agua a nivel macroscópico en condiciones de escasez de agua. El enfoque propuesto muestra la distribución adecuada en función de los méritos y condiciones de los consumidores de agua de las fuentes disponibles (presas, pozos, lagos, ríos, etc.) y la incorporación de fuentes artificiales (sistemas de recolección de agua de lluvia y agua reutilizada) para satisfacer las demandas domésticas y agrícolas en la capital michoacana maximizando los ingresos. El modelo matemático propuesto incorpora esquemas de distribución justos (Economía del Bienestar, esquemas de Rawls y Nash), que permiten determinar opciones justas de distribución de agua en condiciones de escasez de agua. Se presenta el caso de estudio para la ciudad de Morelia Michoacán para mostrar la aplicabilidad del enfoque de optimización propuesto. Los resultados muestran que es posible obtener soluciones justas (de acuerdo a las demandas de cada consumidor) para las redes de agua para todos los usuarios en diferentes condiciones de escasez de agua, por ejemplo, escasez producida por la reducción del nivel de agua del manto acuífero.