Estimación del gasto máximo de diseño para obras hidráulicas mediante el uso de inteligencia artificial

Abstract

El objetivo principal de este trabajo es tener un precedente del uso de tecnologías disruptivas de la cuarta revolución industrial en la ingeniería hidráulica. Se propone estimar el gasto máximo de diseño en obras hidráulicas por medio de una técnica de inteligencia artificial llamada autómatas celulares. El caso de estudio es la cuenca que desemboca en la presa El Rejón, la cual está conurbada a la ciudad de Chihuahua, Chih., México. La estimación de la escorrentía que llega al punto de salida de una cuenca suele ser calculada con los datos históricos de precipitación y las características principales de una cuenca, se tiende a suponer que la permeabilidad del suelo será la misma a lo largo de la vida útil de la obra, lo que no siempre es así. Por medio de un modelo de predicción de uso de suelo y cobertura vegetal que utiliza cadenas de Márkov para establecer los porcentajes de transición entre las clases de uso de suelo de mapas, se entrenaron a los autómatas celulares para determinar la tendencia de cambio y generar un mapa de uso de suelo y cobertura vegetal al año 2053. Por otro lado, se propone el uso del modelo de cambio climático HADGEM2_ES, por medio de índices que determinan el efecto que éste tendrá en la precipitación a un futuro medio (2045-2069). Los resultados de la estimación del gasto máximo de diseño para la presa El Rejón indican que si el uso de suelo y la vegetación se presenta como en el mapa de predicción en el año 2053 el gasto se incrementará en un 9.48%, y si se considera el escenario de cambio climático propuesto en la zona de estudio, la escorrentía máxima calculada podría incrementarse 41.52% más con respecto a los 800 m3/s del diseño actual de la presa. Se concluye que en la estimación del gasto máximo de diseño para obras hidráulicas se debe tomar en cuenta que las características físicas de la cuenca cambian con el tiempo y que el cambio climático genera lluvias con mayor intensidad lo que se traduce en mayor escurrimiento. Estos factores deben ser considerados en la construcción y rehabilitación de obras hidráulicas, sobre todo si ponen en riesgo vidas humanas.