1. Optimización de la gestión del sistema
El modelo configura, a partir del esquema del usuario y en base a los datos físicos y de prioridades proporcionados sobre el sistema, una red de flujo interna, mucho más compleja que el esquema del usuario. La confección de esta red y su posterior optimización mediante el uso de un algoritmo de redes de flujo conservativas sirve para:
- Introducir la dimensión temporal. La red de flujo interna es una multiplicación del esquema del usuario que abarca los N años del período a optimizar. Las redes de un mes y la del siguiente están unidas por arcos de transferencia de agua de un mes a otro debidos a los elementos de almacenamiento.
- Contemplar las restricciones físicas del sistema: mantenimiento del balance de masas, de la ecuación de continuidad, capacidades máximas de las conducciones, de los embalses, etc…
- Introducir las prioridades entre las distintas demandas y tomas, y entre los distintos niveles de las mismas, incluidas las demandas de caudal mínimo en tramos de río.
- Encontrar aquella solución de gestión que satisface al máximo las demandas teniendo en cuenta las mencionadas prioridades en caso de escasez.
Esta red interna del modelo no trasciende al usuario en ningún momento, salvo que esté interesado en ello.
La función objetivo planteada es lineal y, en pocas palabras, trata de minimizar la suma ponderada de déficits de caudales ecológicos, déficits de suministro a zonas de demanda (dando prioridad al suministro superficial frente al subterráneo), y maximizar el volumen almacenado en embalses, al final de cada período de optimización elegido.
Dado que las restricciones del problema (balance cero en los nudos, caudales máximos y flujos positivos) son también lineales, y el esquema de cuenca se convierte en una red de flujo conservativa, se utiiliza para la optimización el algoritmo de resolución de redes de flujo conservativas Out-of-Kilter (Bazaraa y Jarvis, 1977).
2. Horizonte de estudio y periodo de optimización
Se entiende por «horizonte de estudio», o simplemente «horizonte», al tiempo total, en años, que se va a considerar en la alternativa. Dicho horizonte se puede simular mediante la optimización de períodos menores, de forma que la optimización de la gestión se realice para el primer bloque, y los valores del estado final de ese primer período optimizado sean utilizados como valores del estado inicial en la optimización del siguiente período de optimización, y así sucesivamente.
2. Tratamiento de las no linealidades y efecto sobre la función objetivo.
El algoritmo de cálculo principal que se utiliza requiere una red de flujo con comportamiento lineal. Sin embargo existen muchos procesos en la naturaleza y en la toma de decisiones para la gestión que no pueden tratarse de forma lineal (evaporación, filtraciones, revisión de asignaciones, etc).
Para resolver estos condicionantes se realiza un proceso iterativo que modifica las asignaciones con el objetivo de aproximar la mejor solución en cada uno de los aspectos considerados.
Las iteraciones terminan cuando se alcanza una cierta convergencia de los resultados configurada según el tipo de fenómeno tratado en cada caso.
Los procesos no lineales son los siguientes:
- Evaporación de embalses.
- Control de crecidas en tramos de río.
- Capacidad máxima de tomas en embalse dada por la cota de agua en este.
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