Análisis hídrico por generaciones

M2. Actividad 2. Retrasos, cadena de envejecimiento y coflujo

Diagrama de flujo

Modelo

library(deSolve)

# Condiciones iniciales
InitialConditions <- c(
  niños = 1000000,
  jovenes = 500000,
  adultos = 2000000,
  tercera.edad = 500000,
  reservas.de.agua = 100000000
)

times <- seq(2010, #initial time
             2060, #end time
             1) #time step


function.name <- function(t, state, parameters) {
  with(as.list(c(state, parameters)), {
    #endogenous variables
    consumo.total.niños <- niños * consumo.pcniños
    consumo.total.jovenes <- jovenes * consumo.pcjovenes
    consumo.total.adultos <- adultos * consumo.pcadultos
    consumo.total.tercera.edad <- (tercera.edad * consumo.pctercera.edad)*(1-ahorro)
    
    #variables de flujo
    nacimientos <- tasa.de.natalidad * adultos
    niños.a.jovenes <- niños / tiempo.promedio.niño
    jovenes.a.adultos <- jovenes / tiempo.promedio.joven
    adultos.a.tercera.edad <- adultos / tiempo.promedio.adulto
    muertes <- tercera.edad / tiempo.promedio.tercera.edad
    
    # Consumo total de agua
    consumo <- consumo.total.niños + consumo.total.jovenes + consumo.total.adultos + consumo.total.tercera.edad
    
    # Métricas de desempeño
    estres.hidrico.adulto.activo <- (consumo.total.niños + consumo.total.jovenes + consumo.total.tercera.edad) / adultos
    deficit.hidrico <- consumo / reservas.de.agua
    
    #variables de estado
    dniños <- nacimientos - niños.a.jovenes
    djovenes <- niños.a.jovenes - jovenes.a.adultos
    dadultos <- jovenes.a.adultos - adultos.a.tercera.edad
    dtercera.edad <- adultos.a.tercera.edad - muertes
    dreservas.de.agua <- recarga - evaporacion - consumo
    
    list(c(dniños, djovenes, dadultos, dtercera.edad, dreservas.de.agua), 
         estres.hidrico.adulto.activo = estres.hidrico.adulto.activo, 
         deficit.hidrico = deficit.hidrico)
  })
}

# Parámetros del modelo
parameters <- c(
  tasa.de.natalidad = 25 / 1000, # 25 niños por cada 1000 adultos
  tiempo.promedio.niño = 15, # años
  tiempo.promedio.joven = 10, # años
  tiempo.promedio.adulto = 40, # años
  tiempo.promedio.tercera.edad = 20, # años
  recarga = 5000000, # (m³)
  evaporacion = 10000000, # (m³)
  consumo.pcniños = 100 / 1000, # (m³)
  consumo.pcjovenes = 100 / 1000, # (m³)
  consumo.pcadultos = 150 / 1000, # (m³)
  consumo.pctercera.edad = 150 / 1000,
  ahorro=20/100# (m³)
)

# Resolviendo el sistema
out <- ode(
  y = InitialConditions,
  times = times,
  func = function.name,
  parms = parameters,
  method = "rk4"
)

plot(out,
     col=c("blue"))

1. ¿En qué año comenzará a haber un déficit hídrico per cápita mayor a 1? (Es decir, cuándo la demanda total de agua supere la disponibilidad).

   A partir del 2028 la demanda total de agua superará la disponibilidad, lo que indica que cada persona estará consumiendo más agua y/o probablemente haya más evaporación que superan las reservas de agua.

2. ¿Cómo evoluciona el estrés hídrico por adulto activo en los próximos 50 años? (Esto permite ver el peso que recae en la población económicamente activa con respecto a la demanda de los grupos dependientes).

   En los próximos 50 años, el estrés hídrico por adulto activo tiende a aumentar ya que las reservas de agua disminuyen más rápido de lo que se reponen, y con una demanda alta, no existe un equilibrio en el sistema.

3. ¿Qué políticas podrían reducir el estrés hídrico? (Recuerda relacionar a las variables existentes en el sistema).

   Una política clave sería la concientización sobre el ahorro y la reutilización del agua en los hábitos de la población, especialmente en la tercera edad, ya que es un grupo que mantiene un alto consumo per cápita por lo que se agregó la variable “ahorro del consumo” para incentivar a consumir menos.