INOWAS

INOWAS es una plataforma de gestión libre en línea para la planificación, evaluación y optimización de la Recarga Gestionada de Acuíferos (MAR), una solución inspirada en la naturaleza que tiene como objetivo recargar los acuíferos para su uso posterior o beneficios ambientales. Esta plataforma se compone de un conjunto de herramientas para encontrar la ubicación óptima para los esquemas MAR, evaluar los parámetros para el diseño óptimo, la gestión operativa y cuantificar los impactos esperados de la implementación de MAR. Contiene una compilación de algoritmos de complejidad variable para resolver ecuaciones empíricas, analíticas y numéricas, que se ejecutan en un servidor web al que se puede acceder a través de navegadores web estándar. Es una solución no dependiente del sistema operativo que se desarrolló principalmente como un sistema de apoyo a la decisión (SAD) para aplicaciones de gestión de aguas subterráneas que utilizan tecnologías en línea, respaldadas por funcionalidades de sistemas de información geográfica y la realización de simulaciones en línea. Su naturaleza de código abierto permite una fácil implementación y difusión. Tiene modelos numéricos MODFLOW de diferencia finita y actualmente se está actualizando con capacidades de recopilación y análisis de datos de monitoreo in situ en tiempo real para alimentar y calibrar los modelos de aguas subterráneas. El objetivo principal es reunir procedimientos de modelado receptivos en tiempo real y la toma de decisiones para la mejora de los recursos hídricos integrados.

Entidad responsable

La plataforma INOWAS fue desarrollada dentro de la Universidad Técnica de Dresde (TUD), por el Grupo de Investigación Junior de Recarga de Acuíferos Gestionados (MAR) – el Grupo INOWAS (Fig. 1). Esta es una unidad de investigación dependiente del Departamento de Hidrociencias de la Facultad de Ciencias Ambientales de TUD.

Fig. 1 – Logotipo del grupo de investigación junior INOWAS MAR

El Grupo INOWAS se basa en dos pilares principales: un pilar experimental para comprender los procesos que ocurren durante la MAR y su variabilidad causada por el cambio climático, la urbanización y el crecimiento de la población y un pilar instrumental para el desarrollo de herramientas de simulación de MAR con un enfoque en el análisis de escenarios.

El equipo de INOWAS está compuesto por 18 personas de 12 países diferentes y ha estado continuamente involucrado en redes internacionales desde su creación en 2014. Entre los contactos establecidos, INOWAS, mantiene contactos con asociaciones internacionales como IAH, el Instituto de la UNESCO para la Educación sobre el Agua o el CSIRO australiano.

El grupo también contribuye con conferencias en varios cursos de estudio como «Hidrociencia e Ingeniería» y «Aguas subterráneas y cambio global – Impactos y adaptación» y ha suscitado una serie de escuelas de verano internacionales desde 2016.

El grupo está dirigido actualmente por Catalin Stefan y es responsable del desarrollo del primer inventario global de aplicaciones MAR en 2015 (Stefan y Ansems, 2018). Esta encuesta abarcó 62 países y recopiló información sobre 1200 estudios de casos sobre el desarrollo histórico, la caracterización del sitio, el esquema operativo, los objetivos y los métodos utilizados, así como la caracterización cuantitativa y cualitativa de la entrada y salida de agua. Esta sólida base de datos está actualmente disponible en la herramienta de mapas web del Centro Internacional de Evaluación de los Recursos de Aguas Subterráneas de la UNESCO.

Explicación detallada

El grupo INOWAS reconoció que la mayoría de los sistemas de apoyo a la toma de decisiones para la gestión del agua se basan en computadoras de escritorio, lo que representa una restricción particular en la difusión. La plataforma INOWAS se desarrolla como un servicio web de acceso abierto donde todo el flujo de trabajo se gestiona directamente en un navegador web sin necesidad de instalar complementos adicionales. Esto también permite la colaboración multiusuario en línea entre investigadores y tomadores de decisiones que aportan una perspectiva global a la gestión de los recursos hídricos, simplificando la comunicación y haciendo que la información esté disponible rápidamente en todas partes si es necesario. Los usuarios pueden trabajar en tareas privadas, públicas o compartidas mientras el progreso del trabajo se guarda en cualquier etapa y pudiéndose reanudar más tarde.

Higo. 3 – Estructura de la plataforma INOWAS (adaptada de Stefan et al., 2017)La plataforma INOWAS incluye la posibilidad de ensamblar agua subterránea a partir del método de las diferencias finitas con MODFLOW y realizar los cálculos de las simulaciones directamente en la web, sin necesidad de instalar ningún software. Esta posibilidad disminuye los problemas de compatibilidad en los sistemas operativos, que son recurrentes en aplicaciones de escritorio y no requieren procedimientos de actualización. Durante el modelado, el flujo de trabajo se guarda en cualquier momento y puede ser reanudado más tarde des de otra máquina si es necesario, puede utilizar la integración continua de servicios basados en la nube (que en el futuro permitirán simulaciones de modelos numéricos muy complejas). La plataforma está estructurada como se presenta en Fig. 3.

Higo. 3 – Estructura de la plataforma INOWAS (adaptada de Stefan et al., 2017)

El lugar central de la plataforma INOWAS es el Panel Personal que ofrece al usuario acceso a las herramientas disponibles y a los proyectos desarrollados por el usuario. Los proyectos se pueden guardar como privados o públicos (cualquier usuario registrado puede acceder a ellos), lo que permite a otros usuarios ver su contenido, copiarlo y editar una copia del mismo. Sobre este tema, INOWAS está desarrollando actualmente los proyectos compartidos en los que un usuario puede crear un grupo para compartir un proyecto invitando a otros usuarios y haciéndolo accesible y editable. En comparación con la opción “Público”, todos los miembros de un grupo pueden trabajar juntos en un solo proyecto.

Las herramientas de simulación son el punto fuerte de la plataforma INOWAS. Estos están organizados jerárquicamente en tres tipos: (1) empíricos (derivados de la minería de datos, como el inventario global de aplicaciones MAR o una base de datos para el mapeo de idoneidad del sitio MAR basado en SIG); (2) analítico (basado en ecuaciones simples para la evaluación de la intrusión salina, el cálculo de la reducción fluvial inducida por bombeo o la estimación de los montículos de agua subterránea debajo de una cuenca de infiltración); (3) numérico (simulaciones basadas en MODFLOW que utilizan modelos numéricos de flujo y transporte).

En los procedimientos de modelización, la gestión y el análisis del escenario fácil de usar permiten una interpretación flexible de los resultados y las predicciones futuras. El conjunto de herramientas numéricas está compuesto por modelado de tiempo de real T20, flujo de densidad ociosa T03c (SEAWAT), gestor de escenarios de modelo MODFLOW T07, transporte de solute T03b (MT3DMS) y modelado y optimización de aguas subterráneas numeréricas T03.

En su estado actual, el acceso a la plataforma INOWAS es gratuito para fines educativos y no comerciales, siendo necesario que el usuario cree una cuenta. Se basa en un conjunto muy robusto de bibliotecas y plataformas de código abierto (Fig. 4).

Fig. 4 – Arquitectura de la plataforma INOWAS (adaptada de Stefan, 2017)

Evidencia de los beneficios de la implementación

Debido a la naturaleza de la plataforma presentada no se presentan beneficios palpables. Las herramientas que comprende la plataforma INOWAS se utilizaron para evaluar la viabilidad de MAR en varios lugares (Glass et al. 2017a, Kwoyiga y Stefan, 2019), lo que resultó en una cantidad sustancial de documentación científica y técnica. Se puede concluir debido al estado actual bien desarrollado de la plataforma que el proyecto fundacional se completó con éxito. El grupo INOWAS, a través de la plataforma, tuvo éxito en la realización de análisis de diagnóstico de acuíferos, accediendo a esquemas de implementación de MAR, ayudando a planificar y optimizar esos esquemas, promover la gestión sostenible del agua, desarrollar las capacidades de las partes interesadas y la capacitación académica y, sobre todo, establecer el camino para mejorar el vínculo entre el modelado y la toma de decisiones. Fue posible promover la MAR mediante el desarrollo de una base de conocimientos integrada con descripciones detalladas y ejemplos de mejores prácticas de las técnicas de MAR más comunes; y demostrar los beneficios de MAR a través de la simulación de múltiples escenarios de gestión (Glass et al., 2017b).

Potencial de replicación en la región SUDOE

Los métodos MAR se mostraron como una herramienta importante en la gestión integrada de los recursos hídricos, particularmente en áreas propensas a la escasez de agua, como las regiones mediterráneas. Por lo tanto, es fundamental desarrollar modelos para evaluar la viabilidad de esos métodos y demostrarlos tanto económica como ambientalmente, siendo la plataforma INOWAS bien documentada y probada una etapa ya probada para tales procedimientos.