Determinación del caudal ecológico mediante modelamiento hidrológico

La legislación del agua en el mundo tiene un desafío común: distribuir los recursos de agua fresca de una manera justa, eficiente y sostenible. Tradicionalmente la agricultura, la industria, la minería y las municipalidades han competido por este recurso limitado.

Las estructuras legales antiguas fueron creadas para cumplir con las demandas de los usos económicos y domésticos, sin embargo, ignoraron el uso del ecosistema que hasta hace poco no era bien comprendido científicamente. Como resultado de este enfoque no inclusivo con el medio ambiente, muchos ríos y quebradas no se asemejan hoy en día al agua y el ecosistema que un día fueron. Los usos del agua de la agricultura, industria, minería y municipalidades han manipulado y degradado los recursos de agua dulce de manera abrupta con el medio ambiente.

 

El ciclo hídrico en cuencas andinas

El ciclo de los recursos hídricos para las cuencas andinas tienen dos estaciones marcadas: Época Seca y Época de Lluvias, aparte de periodos de transición denominados Época de Humedad tal como se muestra en la figura 1. 

Figura 1.Ciclo de la Vegetación para una Cuenca Andina.

Figura 1.Ciclo de la Vegetación para una Cuenca Andina.

Las actividades agrícolas en la zona se realizan en la Época de Humedad y en la Época de Lluvias, mientras que en la Época Seca la vegetación natural disminuye hasta concentrarse sólo en bofedales y zonas de descarga de agua subterránea.

En las cuencas andinas durante la Época de Lluvias no existen restricciones para el ecosistema debido a las grandes cantidades de agua aportadas por la precipitación y el flujo en el río. En la Época de Humedad todavía hay eventos importantes de precipitación por lo que el río posee descargas intermitentes; en la Época Seca toda la descarga proviene del almacenamiento de agua subterránea ya que los eventos de precipitación son escasos y no llegan a saturar el suelo. Es durante la Época de Humedad y Época Seca donde es necesario el análisis y determinación del caudal ecológico para el mantenimiento de la calidad del agua, las interacciones bióticas y el hábitat en los ríos. 

 

Figura 2.Distribución del Flujo en un Río en Escorrentía Superficial, Interflujo y Flujo Base.

Figura 2.Distribución del Flujo en un Río en Escorrentía Superficial, Interflujo y Flujo Base.

 

Marco Legal

La ley 29338 regula no sólo el uso del agua como un recurso sino los bienes asociados a él, sean estos naturales (faja marginal, cauces, material de acarreo, glaciares, etc.) o artificiales (captaciones, almacenamiento, conducción, medición, saneamiento, etc.).

La ley guarda los principios de valoración del agua y de la gestión integrada del agua contemplando su valor sociocultural, económico y ambiental. Se considera que el agua es parte integrante de los ecosistemas. Esta ley también previene la afectación de las condiciones naturales de los recursos hídricos.

El reglamento de la Ley de Recursos Hídricos es el Decreto Supremo Nº 001-2010-AG que el Articulo 153 trata del Caudal Ecológico. El reglamento define al caudal como el flujo de agua “que se debe mantener en las fuentes naturales de agua para la protección o conservación de los ecosistemas involucrados, la estética del paisaje u otros aspectos de interés científico o cultural”. 

 

Plan de Trabajo Propuesto

Sobre los registros climáticos, imágenes satelitales, recopilación de campo y registros de aforos de agua disponibles dentro de la cuenca correspondiente a la zona de estudio se representará la respuesta hidrológica en un modelo numérico distribuido PRMS.

El modelamiento hidrogeológico distribuido permite entendimiento cuantitativo del ciclo hídrico en la cuenca correspondiente a la zona de estudio. La extensión temporal del modelo se determina para que un periodo de años represente el ciclo hídrico promedio.

El modelo hidrológico es calibrado para corresponder ciertos valores de procesos físicos del ciclo hídrico modelados con datos observados en campo. Los parámetros de calibración son la distribución de la precipitación, la distribución de la evapotranspiración potencial y la escorrentía.

El proceso de calibración se centrará en la respuesta hidrológica de subcuencas no controladas, luego se interpretará la respuesta de toda la cuenca en condiciones naturales antes de ser manipulada por represas y canales de derivación. Con los resultados de flujo de modelo numérico se analiza la “curva de recesión promedio” que corresponde a los flujos promedios en la cuenca en la Época Seca y Época de Humedad.

 

Herramientas Numéricas

El código de modelamiento PRMS (Sistema de Modelamiento de Precipitación-Escorrentía) [Leavesley et al. 1983, Leavesley and Stannard, 1995] es un sistema modular, de parámetros espacialmente distribuidos, que representa los procesos físicos de una cuenca hidrográfica. Fue desarrollado por el Servicio Geológico de Estados Unidos – USGS para evaluar los efectos de varias combinaciones de geomorfología, tipo y uso de suelo, vegetación y parámetros climáticos sobre la respuesta hidrológica de la cuenca.

La respuesta a la precipitación como lluvia y nieve, en forma regular, y a la de eventos extremos de precipitación, pueden ser simulados para evaluar los cambios en las condiciones del balance hídrico, los regímenes de flujo, los flujo pico y volúmenes, las relaciones entre suelo y agua, y la recarga a las agua subterránea. 

Figura 3.Diagrama Esquemático de PRMS.

Figura 3.Diagrama Esquemático de PRMS.

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