Optimización dinámica aplicada al acuífero de San Luis Potosí: Dynamic optimization applied to the San Luis Potosi aquifer

Noraima E. Rangel Sánchez; Leobardo Pedro Plata Perez; Pedro I. González Ramírez

doi:10.29105/ensayos41.2-2

Authors

Noraima E. Rangel Sánchez UASLP https://orcid.org/0000-0001-6105-625X
Leobardo Pedro Plata Perez UASLP https://orcid.org/0000-0002-8544-9661
Pedro I. González Ramírez UASLP https://orcid.org/0000-0002-0763-954X

DOI:

https://doi.org/10.29105/ensayos41.2-2

Keywords:

extracción óptima de agua, administración de acuíferos, optimización dinámica, demanda de agua, costos de extracción de agua, tarificación, San Luis Potosí

Abstract

Optimal control theory is used to determine the level of water extraction, from an aquifer, in a rational way. The exploitation of the aquifer generates a net social benefit that represents the objective function. The benefit involves the demand and the costs of supplying water. The restriction represents the dynamics of the amount of water in the aquifer, depending on the levels of extraction and recharge. The model is calibrated with data on the 2411 aquifer of San Luis Potosi. Empirical information on water consumption of the population belonging to the metropolitan area of the state capital. The initial condition is left as a parameter in order to study the possibility of both an interior solution or a corner solution. The optimum interior recommends an extraction level of 42.854 thousand cubic meters and a price of 0.00003658 pesos per cubic meter of water. The aquifer is currently highly overexploited. To maintain the sustainability of the aquifer, it is recommended to review the tariff regulations and improve the micro measurement of consumption to build a more accurate model.

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References

Amigues, J. P., Gaudet, G., & Moreaux, M. (1997). Rational pricing of groundwater with a growing population. Environmental Modelling & Assessment, 2(4), 323-331. DOI: https://doi.org/10.1023/A:1019073714009

Amir, I. y F.M. Fisher, F. (1999). Analyzing agricultural demand for water with an optimizing model. Agricultural Systems 61(1), 45-56. DOI: https://doi.org/10.1016/S0308-521X(99)00031-1

Ávalos, R., Alcántara, C., Luna, R. (2008). “Evaluación de la calidad físico-química del agua en fuentes de abastecimiento de agua destinada al uso y consumo humano en el estado de San Luis Potosí”, Revista Red Sanitaria, 4(13), 1-8.

Balek, J. (1983). Hydrology and water resources in tropical regions. Elsevier.

Balek, J. (1988). “Groundwater recharge concepts”, in Simmers I. (ed.), Estimation of Natural Groundwater Recharge. NATO ASI Series (Series C: Mathematical and Physical Sciences), Vol. 222. Springer, Dordrecht, 3-9. DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-015-7780-9_1

BANXICO. (2019). Inflación. Obtenido de http://www.anterior.banxico.org.mx/portal-inflacion/inflacion.html

Cabrera-Estupiñán, H. y F. Dilla-Salvador (2011). Modelo de administración de acuíferos: MADA. Tecnologías y ciencias del agua, 2(4), 5-24.

Carrillo-Rivera, J.J. y M. A. Armienta (1989). “Diferenciación de la contaminación inorgánica en las aguas subterráneas del valle de la ciudad de San Luis Potosí, SLP, México”, Geofísica Internacional, 28(4), 763-783. DOI: https://doi.org/10.22201/igeof.00167169p.1989.28.4.1321

Cázares Rivera, D. (2007). Propuesta de estructura tarifaria de agua potable para los organismos operadores de los servicios de agua y drenaje en la frontera México-EUA. Monterrey, Nuevo León, México: Centro de Estudios del Agua CEA, Banco de Desarrollo de América del Norte.

CONAGUA y SEMARNAT (2017) Metodologías de Evaluación Socioeconómica y Estructuración de Proyectos de Inversión (Agua potable, Alcantarillado y Saneamiento) México: Comisión Nacional del Agua.

CONAGUA y SEMARNAT (2018a) “Estadísticas del Agua en México”. México: CONAGUA.

CONAGUA, SEMARNAT. (2018b). “Actualización de la disponibilidad media anual de agua en el acuífero de San Luis Potosí (2411) Estado de San Luis Potosí”. México: Diario Oficial de la Federación. 4/01/2018.

CONAGUA (2018c). “Ley de Aguas Nacionales y su Reglamento”, Comisión Nacional del Agua, México: Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT).

CONAGUA, SEMARNAT. (2014). Plan Nacional de Desarrollo. Programa Nacional Hídrico. México: CONAGUA.

DOF (2016). “Ley de Aguas Nacionales”. Diario Oficial de la Federación. Decreto. Tomo DCCL, No.17. México: Diario Oficial de la Federación.

DOPSL (2016) “Ley de Aguas para el Estado de San Luis Potosí”, Diario Oficial Plan de San Luis, Decreto 476. San Luis Potosí, México: Gobierno del Estado de San Luis Potosí.

García-Salazar, J.A. y J.S. Mora-Flores (2008). Tarifas y consumo de agua en el sector residencial de la Comarca Lagunera. Región y Sociedad, Vol. 20, No. 42, Págs. 119-132. DOI: https://doi.org/10.22198/rys.2008.42.a511

García Sánchez, E. (2016). Caracterización hidrogeológica de los acuíferos de Aspe y la Horna. Tesis doctoral. Alicante, España: Universidad de Alicante.

Guerrero-Martínez, Lilia; Hernández-Marín, Martín; Burbey, Thomas J. (2018), “Estimation of natural groundwater recharge in the Aguascalientes semiarid valley”, Revista Mexicana de Ciencias Geológicas, 35(3), 268-282, México: UNAM. https://doi.org/10.22201/cgeo.20072902e.2018.3.1022 DOI: https://doi.org/10.22201/cgeo.20072902e.2018.2.1022

Escolero Fuentes, O., Gutiérrez Ojeda C. y Mendoza Cázares, E. (2017). Manejo de la recarga de acuíferos: Un enfoque hacia Latinoamérica. Jiutepec, Morelos, México: IMTA, UNAM.

INTERAPAS (2015) Informes Anuales 2010-2015, Organismo Intermunicipal Metropolitano de Agua Potable, Alcantarillado, Saneamiento y Servicios Conexos. San Luis Potosí, México.

Medellín Azuara, J., Mendoza, L., Howitt, R., & Lund, J. (2009). Un modelo calibrado de demanda de agua para uso agrícola para tres regiones en el norte de Baja California, Agrociencia 43, pp. 83-96.

Pardo, F. J., Castro, J. P., & Martínez, C. (1998). Gestión óptima de aguas subterráneas: regulación frente a no regulación. Revista Española de Economía, 15 (1), pp. 085-121.

Plata L. y D. Rodríguez (2020). Legislación y práctica en la provisión del servicio de agua: un estudio de caso a partir de la teoría de justicia distributiva. En E. Casares y L. Plata Pérez, Teoría Económica Aplicada (págs. 213-254). México: Universidad Autónoma Metropolitana.

POGEPSL (2006) Periódico Oficial del Gobierno del Estado. Plan de San Luis. Decreto No. 594. Edición extraordinaria. Año LXXXVIX, Tomo II.

POGEPSL (2016) Periódico Oficial del Gobierno del Estado. Plan de San Luis. Decreto No. 540. Edición extraordinaria. Año XCIX, Tomo II.

Roumasset, J. y Wada, C. (2010). Optimal and sustainable groundwater extraction. Sustainability (2), 2676-2685. doi:10.3390/su2082676. DOI: https://doi.org/10.3390/su2082676

Rubio, S. J., y Casino, B. (2001). Competitive versus efficient extraction of a common property resource: The groundwater case. Journal of Economic Dynamics and Control, 25(8), 1117-1137. DOI: https://doi.org/10.1016/S0165-1889(99)00047-0

Rubio, S. J. y Castro, J. P. (1996). Long-run groundwater reserves under uncertainty. Investigaciones económicas, 20 (1), pp. 71-88.

Rubio, S., Martínez, C. y Castro, J. (1994). Optimal Management of Groundwater with Increasing Demand. Revista Española de Economía, 11 (Extra-1), 161-190.

Scheierling, S., J. Loomis, J. y R.Young, R. (2006). Irrigation water demand: A meta-analysis of price elasticities. Water Resources Research, Vol. 42, W01411, 1-9. doi:10.1029/2005WR004009. DOI: https://doi.org/10.1029/2005WR004009

Segovia Sánchez, O., Moreno Mata, A., Medellín Milán, P. y Avalos Lozano, J.A. (2012). Análisis de la oferta de agua. Caso: San Luis Potosí (1992-2012). San Luis Potosí, México: COLSAN.

Simmers, I. (Ed.). (2013). Estimation of natural groundwater recharge (Vol. 222). Springer Science & Business Media.

Soto, G., A. Ramírez Fuentes y L. Maya (2012). Estimación de los factores y funciones de la demanda de agua potable en el sector doméstico en México, CONAGUA, Reporte Técnico. DOI:10.13140/RG.2.1.1597.1365

Trnka, M., Feng, S., Semenov, M. A., Olesen, J. E., Kersebaum, K. C., Rötter, R. P., ... & Büntgen, U. (2019). Mitigation efforts will not fully alleviate the increase in water scarcity occurrence probability in wheat-producing areas. Science Advances, 5 (9), eaau 2406. DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.aau2406

Weather Spark. (2019). https://es.weatherspark.com/map?id=6140&pageType=1

Zilberman, D. (1982). The use and potential of optimal control models in agricultural economics. Western Journal of Agricultural Economics, Vol. 7, pp. 1-12 395-405.

Zurita, I. R. M. L. (2021). Optimización dinámica en un modelo de turismo sustentable. Tesis doctoral. México: Centro de Investigación y Docencia Económicas A.C.