Manual de Trabajo WEAP

CAPACITACION PROFESIONAL

CURSO TALLER

GUIA DE TRABAJO

Marzo 2015

Lima Per

MODELAMIENTO HIDROLGICO Y GESTIN DE RECURSOS HDRICOS APLICANDO EL SOFTWARE WEAP

Colegio de Ingenieros del Per Consejo Departamental de Lima Captulo de Ingeniera Agrcola

CURSO TALLER MODELAMIENTO HIDROLGICO Y GESTIN DE RECURSOS HDRICOS

APLICANDO EL SOFTWARE WEAP

CONSEJO DEPARTAMENTAL DE LIMA - CAPTULO DE INGENIERA AGRCOLA 1

Contenido

INSTALACIN ....................................................................................................................................... 2

PLATAFORMA DEL PROGRAMA ........................................................................................................... 5

EJERCICIO DE APLICACIN ................................................................................................................... 8

Creacin de un nuevo proyecto ....................................................................................................... 8

Definir los lmites espaciales del modelo ......................................................................................... 9

Alinear el espacio de trabajo en la vista Schematic ....................................................................... 11

Establecer el espacio temporal del modelo ................................................................................... 13

Creacin del esquema del modelo ................................................................................................ 14

Ingreso de datos al modelo ........................................................................................................... 20

Obtencin de resultados ............................................................................................................... 27

Segunda parte del ejemplo ............................................................................................................ 36

SEGUNDO EJERCICIO ......................................................................................................................... 40

Restaurar un proyecto guardado ................................................................................................... 40




INSTALACIN

1. Ejecutar el archivo Install_WEAP, ubicado en la carpeta instalacin.

2. Dar clic en aceptar en la ventana que nos pide otorgar permisos de instalacin.

3. En la siguiente ventana dar clic en Next.

4. En la siguiente ventana marcar la opcin: Aceptar los trminos de acuerdo de

licencia y dar clic en Next.

5. En la siguiente ventana dar clic en la opcin Next.




6. Esperar hasta que el proceso de instalacin finalice.




7. Al iniciar el software WEAP, se solicitar ingresar sus iniciales.

8. Al ejecutar el software por primera vez, el programa solicitar el ingreso de la

licencia. Colocar los siguientes datos:

Asegurarse de colocar los datos completos, tanto el nombre que aparece en el cuadro y la

institucin, as como el cdigo de registro.




PLATAFORMA DEL PROGRAMA

El software WEAP, est compuesto por una serie de barras, mens y botones, las cuales

se describen a continuacin:

1. Barra principal: En esta barra se puede acceder a las principales funciones del

programa, est confirmado por siete submens.

a. Area Menu: En esta seccin se puede crear, abrir, guardar y manejar reas y

proyectos.

b. Edit Menu: Aqu se encuentran las funciones estndar de Windows tales como:

cortar (Ctrl-X), pegar (Ctrl-V), copiar (Ctrl-C) y retroceder (Ctrl-Z), as como

tambin las funciones de exportar e importar desde un libro de Excel.

c. View Menu: Este men permite cambiar la vista actual entre las funciones

principales del programa.

d. General Menu: En este men se encuentran los accesos a los parmetros

bsicos de cualquier proyecto, tales como horizonte de tiempo y las unidades de

los parmetros a modelar.

e. Tree Menu: Este men es usado para editar y navegar a travs la lista de

elementos que aparece en Data View, usado para administrar los requerimientos

de agua.

f. Advanced Menu: En este men se encuentran las funciones que permiten

anexar los programas Modflow y LEAP, en el proceso de anlisis; as como

tambin aplicar la herramienta PEST Calibration, la cual es usada para ayudar

en la calibracin de uno o ms parmetros de un modelo.

2. Barra de vistas:

En esta barra se dispone de cinco botones, con las cuales se abren diferentes vistas cada

una con una funcin importante durante la creacin de un modelo.

a. Schematic: Es la primera vista que aparece al iniciar el programa, ya que provee

todas las facilidades para comenzar a crear un modelo. Haciendo clic en este botn

se muestra el listado de elementos y/o estructuras a modelar (1), la lista de capas o

shapes anexados al modelo (2), la ventana de zoom (3) y el espacio de trabajo en

donde se crear el esquema del modelo (4).




Figura N1 Elementos de la vista Schematic

b. Data view: Este botn nos permite acceder a la plataforma de ingreso y manejo de

datos. Desde esta vista, es posible observar el listado de elementos incluidos en el

esquema del modelo, sean elementos de oferta hdrica, demanda hdrica e

infraestructura hidrulica (1). De acuerdo al tipo de elemento, se procede a ingresar

los datos necesarios para su caracterizacin (2). Los datos pre-calculados se

pueden observar de manera numrica y grfica (3). Desde esta vista es posible

tambin crear escenarios de acuerdo al tipo de anlisis que se desee realizar (4).

Figura N2 Elementos de la vista Data

1

2

3 4

1 2

3

4




c. Results view: En esta vista se procede a revisar los resultados del

modelamiento, estos se muestran tanto de manera numrica como grfica (1).

Esta vista presenta tambin una barra con mltiples funciones que permiten

cambiar la apariencia de los cuadros de resultados y exportar sus valores a un

libro de Excel (2).

Figura N3 Vista Resultados

a. Scenario explorer: Esta opcin es usada para acceder a una vista de multianlisis

que incluye diferentes cuadros y esquemas. La ventaja que ofrece es la posibilidad

de realizar el anlisis simultneo entre los diferentes elementos de los modelos y

mostrar la distribucin de los datos de ingreso y escenarios.

Figura N4 Vista Scenario Explorer

1

2




EJERCICIO DE APLICACIN

Creacin de un nuevo proyecto

1. Crear nueva un rea nueva

2. Nombrar el nuevo proyecto




3. Desactivar algunas capas que viene por defecto en el programa

Definir los lmites espaciales del modelo

1. En el men Schematic, seleccionar la primera opcin: Add Vector Layer.




2. Encontrar la ubicacin de las capas a insertar.

3. Seleccionar cada una de las capas y clic en aceptar




Alinear el espacio de trabajo en la vista Schematic

1. En el men Schematic, dar clic en Set Area Boundaries




2. Aparecer la siguiente ventana, en donde se deber ubicar los shapes importados.

Esto se debe realizar primero en el recuadro ms pequeo.

3. A continuacin, alinear el espacio en la ventana ms grande dibujando un rectngulo

que rodee los shapes importados:




4. Finalmente clic en aceptar y el espacio de trabajo deber estar de la siguiente forma:

Establecer el espacio temporal del modelo

1. En el men General, dar clic en la primera opcin: Years and Time Steps.




2. En la ventana que aparece a continuacin establecer como periodo de

modelamiento desde el ao 2000 a 2005.

Creacin del esquema del modelo

En esta etapa se proceder a crear el esquema del modelo, para ello se debe hacer clic

en el elemento que se desea agregar y arrastrar al rea de trabajo.

1. Crear el ro principal y nombrar como Rio1




2. Para visualizar mejor las etiquetas de los ros, hacer clic en el men Schematic y

luego hacer clic en la opcin: Set WEAP Node Label Size.




3. En la ventana que aparecer, aumentar el nivel de tamao de etiqueta.

4. Crear un nodo de captacin o Catchment, la cual representar la oferta de caudal

para el ro.




5. El Catchment se denominar C1, es importante seleccionar el ro al cual va a estar

dirigido.

6. Asimismo activar la opcin que indica que esta captacin representar la fuente

inicial de caudal.




7. El siguiente paso es crear un nodo de demanda, para ello seleccionaremos la opcin

Demand Site. Este nodo representar la demanda hdrica de una ciudad.




8. La distribucin de agua a cada nodo de demanda se realiza mediante un transmisin

link, para ello se debe crear uno partiendo desde el Rio1 en direccin a Uso

Poblacional.




9. A continuacin crear una lnea de retorno que parta desde el nodo de Uso

Poblacional a Rio1.

Ingreso de datos al modelo

1. Los primeros datos a ingresar correspondern al nodo Catchment C1, dar clic al

botn Data, luego dar clic en el rbol Demand Sites and Catchments.




2. En la ventana que aparecer, seleccionaremos el mtodo Rainfall Runoff (soil

moisture model) como mtodo de clculo.

3. A continuacin desplegar el rbol Demand Sites and Catchments y seleccionar C1

para el ingreso de datos.




4. El primer dato a ingresar ser el rea, para ello seleccionamos primero el tipo de

unidad. Desplegamos las opciones y escogemos Area, en ese subgrupo,

escogemos kilmetros cuadrados.

5. Luego de seleccionar la unidad, colocar el valor de 200 Km2.




6. Del mismo modo, ingresar los siguientes datos en las pestaas restantes:

Land Use

Area: 200 Km2 Kc: 1 Soil Water Capacity: 1000 mm. Deep Water Capacity: 1000 mm. Runoff Resistance Factor 2. Root Zone Conductivity: 20 mm/month. Deep Conductivity: 20 mm/month. Preferred Flow Direction: 0.15. Initial Z1: 30%. Initial Z2: 30%.

Climate

Precipitation: 0.5 mm. Temperature: 2 C. Humidity: 10%. Wind: 2 m/second. Cloudiness Fraction: 1. Latitude: -11. Initial Snow: 0 mm. Melting Point: 5C. Freezing Point: -5C. Snow Accumulation: 0 mm.

7. A continuacin ingresar los datos del nodo de Uso Poblacional




8. En la pestaa Annual Activity Level, seleccionar la unidad, en este caso sern

personas.

9. Ingresar la cantidad de habitantes de este nodo de demanda: 30000 habitantes.




10. En la siguiente pestaa: Annual Water Use Rate: colocar el siguiente valor: 200*365

L/person.




11. Conservar los valores de la pestaa Monthly Varation y colocar un orden de 95% en

el consumo poblacional.

12. Los datos de oferta hdrica se ingresan en el rbol Supply and Resources, desplegar

esta lista y seleccionar River, a continuacin seleccionar Rio1.




Obtencin de resultados

1. Dar clic en el botn Results y aceptar, en la ventana a continuacin se muestra.

El software WEAP muestra los resultados de oferta, demanda y simulacin de estructuras. Para ver cada uno de estos resultados, se debe desplegar la siguiente

lista:




Los resultados se pueden observar en formato numrico y grfico, esto se realiza a travs de las pestaas Chart, Table y Map.

Vista de la opcin Chart

En la vista Chart podemos seleccionar las unidades:




En la lista desplegable inferior podemos seleccionar las opciones de vista de datos, segn la distribucin en el tiempo, escenarios y elementos por separado

En la barra lateral derecha se puede hacer cambios en la presentacin, color, decimales as como tambin guardar las imgenes y hacer exportaciones a Excel.




En la vista desde la opcin Table se muestran los resultados de forma numrica:

En la barra lateral derecha se encuentran diferentes botones que nos permiten girar la lista de datos, cambiar la cantidad de decimales, determinar las variables

estadsticas, exportar a Excel y guardar los datos.




Para ver los resultados de la oferta hdrica, seleccionar Supply and Resources, luego

Streamflow y finalmente River.




Los resultados tambin pueden visualizarse a travs de la pestaa Map, en donde muestra el cambio de caudal a travs del tiempo.

El formato esquemtico de WEAP divide los cursos de agua en tramos, segn los elementos que se encuentren a lo largo de un cauce. En este caso el ro principal

est dividido en seis tramos:




Se desea saber si el caudal que discurre en Rio1 puede abastecer completamente los

requerimientos del Uso Poblacional. Para ello nos dirigimos a Demand Site y luego

Coverage.

1\Catchment Inflow Node 1

2\Reach

3\Withdrawal Inflow Node 1

4\Reach

5\Return Flow Node 1

6\Reach




Los resultados muestran que la demanda hdrica no es cubierta completamente durante

periodo de modelamiento.

Para visualizar la cantidad de demanda insatisfecha, desplegar la lista superior y

seleccionar Demand y luego Unmet Demand.




Los resultados muestran que la demanda insatisfecha es incremental en el tiempo,

alcanzando un valor mximo de 315.9 miles de metros cbicos.




Segunda parte del ejemplo

Los resultados obtenidos indican que la oferta hdrica es insuficiente para abastecer al

requerimiento hdrico, es por ello que a continuacin se plantea contar con un suministro

adicional.

1. Trazar un segundo ro, el cual se denominar Rio2.

2. El siguiente paso es crear un elemento denominado Diversion, el cual representar

la derivacin de agua de Rio2 a Rio1.




3. Confirmar en las siguientes ventanas, que el caudal proveniente de Rio2 se dirigir

a Rio1.




4. Ingresar el caudal que discurrir en Rio2, para ello ingresar a Data, seleccionar

Supply and Resources y finalmente Rio2.




5. Obtener los resultados con el nuevo suministro implementado.

6. Seleccionar Demand Site Coverage.




SEGUNDO EJERCICIO

Restaurar un proyecto guardado

1. En la carpeta Segundo ejercicio copiar el archivo Ejemplo 2.zip y pegar en la

carpeta WEAP Areas.

2. En el software WEAP dar clic en el men Area, Manage Area

3. En la ventana que aparece dar clic en el botn Restore.




4. En la ventana que aparece, ubicar el archivo Ejemplo 2.zip y dar clic en Abrir.




5. Crear en el esquema un nuevo rio, denominado Rio afluente, que vierta sus aguas

al Rio principal, tal como se muestra a continuacin.

Aceptar en la ventana que aparece, preguntndonos si es que el flujo de Rio afluente se

dirigir a Rio principal.




6. Copiar la carpeta datos en la carpeta del proyecto Ejercicio 2, ubicado en WEAP

Areas.

7. Dar clic en el botn Data para ingresar los datos, desplegar la lista Supply and

Resources, River, Rio Principal. Al ingresar los datos seleccione la opcin

ReadfromFile Wizard.

8. Seleccionar el archivo caudales.csv en la ubicacin: WEAP Areas, Segundo

ejemplo, Datos.




Seleccionar el archivo caudales.csv

9. En la ventana siguiente seleccionar la columna 1 y dar clic en Finish.




10. Ingresar los datos del nodo de demanda Uso poblacional. Desplegar la lista

Demand Sites. En la pestaa Annual Activity Level, seleccionar People como las

unidades.




11. El valor de la poblacin se ingresar utilizando la funcin GrowFrom, para ello

seleccionar la opcin Expression Builder.

12. En la ventana que aparece, buscar la funcin GrowFrom, dar doble clic.




13. Colocar lo siguiente: GrowFrom(5%,1992,50000)

14. En la pestaa Annual Water Use Rate, colocar: 200*365 L/person.

15. En la pestaa Monthly Varation, seleccionar la opcin Monthly Time-Series Wizard.




16. En la ventana que aparece ingresar los siguientes valores:

MonthlyValues( Jan, 9.925, Feb, 10.425, Mar, 11.125, Apr, 10.725, May, 8.025,

Jun, 7.725, Jul, 7.125, Aug, 6.125, Sep, 6.425, Oct, 7.025, Nov, 7.425, Dec,

7.925 )

17. La tasa de consumo del Uso Poblacional ser de 95%.




18. El nodo de demanda agrcola estar compuesto a su vez por cuatro subelementos

correspondientes a cuatro cultvos: Caa, arroz, maz y menestras. Para ello dar clic

en Uso Agricola, luego clic derecho y escoger la opcin Add.

19. Nombrar Caa al nuevo elemento creado.

20. Crear tres elementos nuevos del mismo modo como sea creo la subdemanda Caa.

Asegurarse de dar clic derecho en Uso agrcola para crear un nuevo elemento, de

manera que los cuatro cultivos pertenezcan a este nodo.




21. Dar clic en Uso agrcola para seleccionar todos los subelementos y establecer en la

pestaa Annual Activity Level hectreas como unidades de cada cultivo.




22. El siguiente paso es crear Key Assumptions, para definir cada una de las reas de

los cultivos en el nodo de Uso Agricola. Dar clic en Key Assumptions, luego dar clic

derecho y seleccionar la opcin Add.

23. Crear cuatros subelementos en Key Assumptions, cada uno con el nombre de las

subdemandas del nodo Uso Agricola.




24. Definir en cada uno de los key assumptions las reas de los cultivos.

Los cultivos de arroz y caa tendrn valores puntuales, 12000 y 10000 hectreas respectivamente.

El cultivo de menestras ser definido en funcin a una proyeccin y para ello se usar la funcin Interp.

25. Sobre menestras dar clic en la opcin Expression Builder.

26. En la pestaa functions, seleccionar la la funcin Interp.




27. Dar doble clic en la funcin Interp y dar clic en Next en la ventana que aparecer.




28. En la siguiente ventana dar clic en la opcin Link to Excel y luego en Next.

29. Dar clic en el botn que nos permite anexar un archivo.




30. Encontrar la siguiente ubicacin: WEAP Areas, Ejemplo 2, Datos y seleccionar el

archivo Prod.

31. Luego de anexar el archivo, dar clic en el botn Get Excel Data y Finish.




Las hectreas correspondientes al cultivo de Maz, sern las restantes para completar un total de 38000 hectreas, para ello se usar la funcin Remainder.




32. Sobre Maz, dar clic en la opcin Expression Builder

33. En la ventana que aparecer, ubicar la funcin Remainder y colocar 38000 dentro

de los parntesis, luego dar clic en Finish.




34. A continuacin desplegar la lista Demand Sites en la vista Data y seleccionar Uso

Agricola.

35. Luego de tener el nodo de Uso agrcola seleccionado, se proceder a ingresar la

informacin de reas con cada uno de los key assumptions. Seleccionar Caa y

luego Expression Builder.




36. En la ventana siguiente seleccionar la pestaa Branches.

37. Luego desplegar la lista Key Assumptions.




38. Luego seleccionar Caa y arrastrar sin dejar de hacer clic hacia el recuadro inferior

y dar clic en Finish.




39. Repetir los mismos pasos para los cultivos de arroz, menestras y maz.




40. En la pestaa Annual Tase Use Rate, los consumos de agua por hectrea en cada

cultivo sern los siguientes:

Arroz: 12000 m3/ha. Maz: 8000 m3/ha. Menestras: 5000 m3/ha. Caa: 10000 m3/ha.




41. La variacin mensual se dejar en los valores que aparecen y el porcentaje de

consumo ser de 95%.

42. Obtener los primeros resultados.




43. Seleccionar los resultados de consumo poblacional.




44. Observar el porcentaje de abastecimiento a los requerimientos de caudal.




45. Observar la cantidad de demanda insatisfecha.




46. Crear un reservorio tal como se muestra en las siguientes figuras.




47. Crear un elemento diversin, que representar la salida de agua desde Reservorio.




48. Crear una lnea de transmisin que conecte Canal y el nodo de Uso Agricola.




49. Dar clic en el botn Data para ingresar la informacin en los nuevos elementos

creados.




50. Seleccionar Supply and Resources, River, Rio afluente.

51. Utilizar la opcin ReadFromFile Wizard para ingresar la informacin de caudales.




52. Seleccionar el archivo caudales y en el siguiente cuadro, seleccionar la segunda

estacin.




53. Ingresar los datos de caudal de Rio Afluente con la funcin ReadFromFile

54. Seleccionar el archivo Caudales y seleccionar la segunda columna.




55. Dar clic sobre Reservoirs en la lista debajo de Rio afluente y colocar el valor de

500 millones de metros cbicos como capacidad de almacenamiento del reservorio.




56. Ingresar la informacin de Reservorio en la pestaa Operation. Top of Conservation:

498 Hm3.

57. Top of Buffer: 50 Hm3.




58. Top of Inactive: 10 Hm3.

59. Buffer Coeficient: 1.




60. Obtener los nuevos resultados. Seleccionar Demand, Unmmet Demand.

61. Crear un escenario con la cual se va a incluir un nuevo suministro de agua. Dar clic

en Manage Scenarios.




62. En la ventana que aparece, dar clic en Reference y luego clic derecho, dar clic en la

opcin Add.

63. Nombrar como Primer Escenario.




64. Establecer las caractersticas del primer escenario. Seleccionar Reference




65. Crear un nuevo elemento Other Supply, el cual representar el trasvase de agua

hacia el sistema, tal como se muestra en la siguiente figura:




66. Crear un Transmission Link que una Trasvase y Uso Agricola.




67. Dar clic en el botn Data e ingresar la informacin de Trasvase.

68. Obtener los nuevos resultados. Seleccionar Unmmet Demand.




69. Crear un nuevo escenario.




70. Seleccionar Data, Uso Agricola, Caa. En la pestaa Annual Water Use Rate,

escoger la opcin Expression Builder.

71. En el recuadro inferior colocar la siguiente expresin: If(Year>1998,7000,10000)




72. Del mismo modo, cambiar la tasa de consumo para el cultivo de arroz de acuerdo a

la siguiente expresin: If(Year>1998,9000,12000).




73. Obtener los nuevos resultados. Seleccionar Demand Site Coverage

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