Metodología para la determinación de los caudales de garantía ambiental
1.
INTRODUCCIÓN
En los últimos años, el creciente
requerimiento de recursos naturales para satisfacer las
necesidades poblacionales e industriales ha inducido al hombre a
utilizar desproporcionadamente algunos de ellos, generando
grandes controversias que han despertado la conciencia
proteccionista de gobiernos e instituciones comprometidas con el
tema.
La producción de energía
hidroeléctrica representa una de las actividades que mayor
presión realiza sobre los ecosistemas naturales
aprovechados para tal fin, principalmente cuando sus
diseños incluyen captaciones y conducciones largas o
desviaciones totales del flujo normal de una vertiente a
otra.
Es fundamental que se legisle al respecto, pero
innumerables son los procesos físicos, biológicos y
sociales que deben ser abordados cuando se trata el problema. La
solución no es sencilla y difícilmente se
podrá definir un proceso que contemple la infinidad de
variables en cuestión; quizás ésta sea la
razón de que aún en aquellos países donde se
investiga el tema, continúen legalmente vigentes
conjeturas valiosas pero sesgadas a unos pocos elementos de
análisis, induciendo reflexión sobre los grandes
vacíos que contienen.
En nuestro medio, atreverse a meditar en el problema
será sólo el principio de una larga sucesión
de intentos que deberán adelantarse para comprenderlo. En
este mismo sentido, las notas que aquí se presentan
sólo reflejan motivos para el análisis, con la
intención de encontrar un mecanismo que permita hacer uso
de los recursos naturales sin lesionar drásticamente los
ecosistemas de los cuales se derivan. Es de anotar
también, que cualquier percepción que se forme en
torno al tratamiento de este problema, no será más
que, la conjugación de valiosos conceptos técnicos,
empíricos y de procedimientos metodológicos que de
alguna forma han sido avalados y reconocidos por la comunidad
internacional. Esperar obtener la fórmula
matemática que defina niveles de compensación
aceptables, seguirá siendo el enigma de los estudiosos en
la materia.
Luego, el propósito del presente documento, es el
de disponer de una base procedimental que normalice y guíe
el cálculo de los caudales ambientales en los estudios de
aprovechamiento hidroeléctrico, dentro del marco legal y
de manejo armónico de los proyectos, con el uso sostenible
de los recursos naturales.
2.
ANTECEDENTES
Hasta 1972, las diferentes sugerencias sobre la
imposición de un caudal ecológico estaban basadas
en las conjeturas de biólogos e ingenieros, respaldados
por su experiencia profesional y el dogmatismo de sus criterios,
más que en una evaluación cuantitativa de las
relaciones entre el caudal y la ecología del
río.
Muchos estudios se realizaron interpretando
fotografías o midiendo el área mojada de la
corriente ante diferentes caudales; este tipo de métodos
ayudaron a visualizar las discrepancias físicas externas
entre diversos caudales, facilitando la evaluación de los
aspectos estéticos y recreativos, teniendo en cuenta las
variaciones del área húmeda. Sin embargo, esta
evaluación no sustituye una cuantificación del agua
necesaria para los organismos del medio y para el ambiente que
pretende ser preservado.
La incidencia del flujo de agua en los organismos que
viven permanentemente o que pasan algunas de sus etapas de
metamorfosis en este medio y sus preferencias particulares por
velocidades específicas han sido ampliamente ilustradas en
la literatura científica. (Fraser, 1972), enumera los
siguientes autores y sus trabajos: Ambuhl (1959), quien enfatiza
en las adaptaciones de algunas formas de vida a diferentes
velocidades de la corriente. Mc. kernon, Johnson y Hoodges
(1953), Smoker (1953), Neave (1958) y Wickett (1958), realizaron
estudios correlacionando la producción de salmón
comercial con las variaciones de caudal de un río a lo
largo del año. Los efectos del caudal en la
composición y distribución de especies
lóticas fueron notados por (Curtis, 1960), (Dilisle y
Wooster, 1964), entre otros. También ha sido descrita la
dependencia de varias poblaciones de peces a las fluctuaciones
anuales de caudal para el desove (Ever, 1965). Diener (1963),
Copeland (1966) y Odun (1970), describieron algunos efectos del
caudal en los estuarios y el océano.
Fraser (Ibid), enumeró entre los principales
aspectos que son vulnerables a la variación del caudal
para algunas especies acuáticas los siguientes: La
Migración, pues muchas especies de peces dependen de
cambios significativos en los niveles de caudal, que sirven de
estímulo para la maduración sexual y posterior
migración; la capacidad de levante (desarrollo del
embrión y disponibilidad de alimento), ya que los cambios
bruscos en el caudal pueden afectar la supervivencia de huevos,
los cuales deben estar en aguas bien oxigenadas. De otro lado, el
caudal afecta la composición del plancton (los organismos
que flotan a merced de la corriente de agua), pues éste se
ve afectado por el arrastre que ocasionan las variaciones en el
flujo; los requerimientos espaciales, que en muchos
casos están influenciados por la velocidad de la corriente
y el espacio disponible, según el volumen de agua; la
calidad del agua, que puede verse afectada por la capacidad de
dilución de contaminantes asociados al caudal.
(Cuinat, 1981) y Rousel (1981), hicieron mención
al caudal de reserva, como el valor de caudal que debe mantener
el cauce natural y que no es por lo tanto turbinable; el
ministerio de Obras Públicas y Transporte de España
(1989), definió como caudal ecológico el
mínimo caudal de referencia que debería desaguar la
presa para mantener la capacidad biogénica del río,
aguas abajo de la misma y a niveles similares a la
situación inicial; los franceses utilizaron el
término de caudal de garantía biológica,
definido como el caudal mínimo, con el cual no hay riesgo
ambiental y que garantiza al menos las condiciones de vida
existentes (Coupry, 1993); Integral (1994),
referencia el término caudal ecológico como el
caudal mínimo que permite mantener la vida acuática
y la realización de actividades antrópicas que
involucran la utilización del recurso agua (agricultura,
ganadería, dilución de aguas negras); (Trujillo,
1995), define caudal ecológico, "como el caudal
mínimo de referencia que debe conservar un río
regulado en su cauce original para mantener la capacidad
biogénica a niveles similares a la situación
inicial, ya sea aguas abajo de la construcción de una
presa o por la desviación de sus aguas a otras zonas de
aprovechamiento".
Para resaltar se tienen los conceptos de (Milhous,
1992), quien sugiere que el criterio más importante para
distribuir el agua debe estar en los beneficios que reciba la
comunidad. Consecuentemente, las pautas usadas para evaluar las
técnicas tendientes a establecer caudales
ecológicos sugeridas por el autor son:
a. Demostrar el beneficio existente
que produce el agua reservada como caudal
ecológico.
b. Demostrar que el agua utilizada como caudal
ecológico no es un desperdicio.
c. Demostrar que el caudal
ecológico es el mejor uso posible para esa porción
de agua.
MEDIDAS ADOPTADAS POR ALGUNOS PAÍSES SOBRE EL
CAUDAL ECOLÓGICO:
En Estados Unidos, Trelease (1985), realizó una
recopilación de las medidas adoptadas en algunos estados
del mismo país, para cumplir con los requerimientos de
protección del recurso hídrico; Algunas de las
acciones fueron: 1. Adjudicación de caudal: Una
porción de caudal de un río es adjudicado para un
uso específico de protección de la cuenca a
través de una agencia pública; 2. Sistema de
reserva de agua: Por la cual se determina un nivel básico
de caudal que debe ser respetado; 3.
Derecho de agua: La entidad responsable, mediante un
proceso administrativo, determina los caudales apropiados para
cada propósito de uso de las aguas de un río; 4.
Protección de ríos: Aquellos identificados como
patrimonio natural, estético o deportivo, son prohibidos
para cualquier tipo de adjudicación; 5. Acción
administrativa: La entidad encargada prohíbe temporalmente
la utilización de las aguas de un río, para
posponer la adjudicación.
Finalmente, en los Estados Unidos, se han desarrollado
diversos métodos para estimar los caudales que deben ser
descargados a los ríos para conservar el medio natural.
Estas estimaciones utilizan desde métodos porcentuales
sencillos hasta sofisticadas técnicas de simulación
hidráulica como la IFIM (Instream Flow Incremental
Methodology, Bovee, 1978), propuesta por el Servicio de Pesca y
Vida Silvestre de los EEUU. La aplicación de esta
técnica se ha convertido en una exigencia para la
obtención y renovación de concesiones en muchos
estados norteamericanos.
En Inglaterra, la necesidad de proteger el ecosistema
aguas abajo del embalse, condujo al establecimiento de un flujo
compensatorio o flujo mínimo. A pesar del empirismo, el
principal objetivo inglés fue la conservación del
ambiente ribereño, pero con una conciencia más
amplia del ecosistema, que no incluyó solo la
íctiofauna, sino también la vegetación y
otras comunidades acuáticas.
Hoy en Gran Bretaña la asignación de
caudales mínimos se realiza teniendo en cuenta las
necesidades de las poblaciones piscícolas y la
conservación de ecosistemas valiosos. Algunos embalses
británicos mantienen una variación estacional en
los caudales mínimos y realizan descargas excepcionales en
determinados momentos del año para simular las crecidas
naturales del río que favorecen las migraciones de
salmónidos y mantienen el fondo libre de
sedimentos.
La legislación suiza establece unas exigencias
mínimas según que las aguas se consideren
piscícolas o no; los valores exigidos se calculan en base
al caudal alcanzado o excedido durante 347 días al
año (Q347), lo que representa el 95% del periodo total
anual (365"25 días, teniendo en cuenta la parte
proporcional del año bisiesto).
González (1992), en el documento sobre
"Evaluación de Impacto Ambiental de Pequeños
Proyectos Hidroeléctricos", recopiló
información sobre las principales normas que regulan el
caudal ecológico en países como España,
Irlanda, Grecia, Italia, Escocia y Brasil según como se
reporta a continuación:
En España, el decreto 1217/81 expone las
condiciones que han de cumplir las minicentrales
hidroeléctricas, esto es, tener asignada una potencia
nominal inferior a los 5.000 kW, estar sometidas a un caudal
ecológico y contar con una escala para peces. Igualmente,
la Ley de aguas (2/8/85) impone un caudal ecológico
equivalente a la media del caudal natural cada mes,
o a 2 l/s por km2 de cuenca hidrográfica; sin embargo, las
autoridades locales pueden exigir un caudal de reserva
mayor.
En Francia, la Ley 84/512 de junio 29 de 1984 relativa a
la pesca en aguas dulces, exige un caudal ecológico del
10% del caudal máximo anual (para los ríos donde el
caudal medio anual es menor de 80 m3/s). Para los ríos con
caudal superior, el caudal ecológico se ha fijado en un 5%
(Artículo 232/6 del Código Rural). Sin embargo, la
administración puede suponer un caudal de reserva mayor,
si se considera necesario para la protección de los
peces.
En Grecia no existe una legislación
específica sobre caudal ecológico. Se determina en
cada caso según proponga la
Administración.
Para los ríos irlandeses se considera que el
caudal ecológico a respetar debe representar el 1% del
caudal máximo observado en un año. Para los
ríos del oeste de Irlanda, el caudal de reserva asciende
al 10%. Ello se rige por un procedimiento de las autoridades
locales supervisado por la Administración
Central.
En Italia no se tiene legislación nacional
concerniente al caudal ecológico, pero se presentan
reglamentaciones por provincias. En la provincia de Bolzano se
exige un caudal ecológico de 2 l/s por km2 de cuenca
hidrográfica; en Piemonte se exige un caudal
ecológico del 10 % del caudal instantáneo, siempre
que el caudal natural sea inferior a 120 l/s en el río
Anza, 5 l/s en río Rosso y 30 l/s en el río
Ollochia.
Actualmente los caudales ambientales son descritos en la
legislación nacional italiana en términos
generales, como leyes de referencia. Las normas actuales
consideran los caudales ambientales como el caudal mínimo
a mantenerse aguas abajo de los desvíos de agua. Los
Organismos de Cuencas deben establecer reglas específicas
para los ríos bajo su responsabilidad, que eventualmente
deberán ser reconocidas por las Autoridades Regionales en
sus Planes de Protección de los Recursos Hídricos,
en los cuales se podrá añadir especificaciones
adicionales (ej., diferentes requisitos de caudales
mínimos para determinados usos).
En Escocia, el consejo regional determina el caudal
ecológico en función de las especies de peces
migradoras que existan en el río. Este caudal puede variar
entre el 5% y el 25% del caudal máximo anual, aunque el
10% es el habitual. Cuando el caudal natural es utilizado como
caudal ecológico, la planta de hidroelectricidad se
para.
En Brasil, el caudal ecológico está
reglamentado por una norma DNAEE (Departamento Nacional de Aguas
y Energía Eléctrica), entidad federal que otorga
las concesiones para su uso. Establece que éste no puede
ser inferior al 80% del menor valor promedio mensual medido en
ese lugar en todo el período de observaciones disponibles.
La norma es genérica y tiene como objetivo evitar
que ocurran aguas abajo, condiciones de caudal
mínimos peores a los que naturalmente ocurrían sin
intervenciones. (Fernández, 1994. Comunicación
escrita).
La legislación actual de aguas de Brasil (Ley de
Aguas de 1997) establece el dominio público del agua y
establece permisos de extracción de agua. Esto
obligó a las agencias nacionales y federales a establecer
criterios para asignar permisos y para determinar flujos
ambientales (Benetti et al. 2002). Los conflictos por usos del
agua en Brasil son muy importantes, destacándose la
competencia ejercida por el uso de generación de
energía por hidroeléctricas y el riego con el resto
de los usos. Brasil se ubica en el noveno lugar en cantidad de
represas de gran tamaño (Tharme 2003). Por otra parte, si
bien este país ocupa los primeros lugares a nivel mundial
en disponibilidad de agua su distribución en el territorio
es muy heterogénea. Esto ha llevado al país a
realizar esfuerzos destacados en su normativa y modificar y crear
una compleja institucionalidad, tanto nacional como federal, para
poder establecer los permisos de uso del agua (Benetti te et al.
2002). Los Estados tienen la liberad de fijar sus propios
criterios de caudales ambientales Sin embargo, los criterios se
centran en aproximaciones hidrológicas.
En Colombia, la normatividad ambiental no posee ninguna
Ley que regule el manejo de aguas en el caso particular del
caudal ecológico; sólo el Código Nacional de
Recursos Naturales y de Protección al Medio Ambiente (Ley
23 de 1973), menciona algunos apartes orientados al buen manejo
de las aguas, sin especificar en ningún caso sobre
caudales mínimos o máximos para la eventual
protección del medio ambiente. La Ley 99 de 1993 establece
el requerimiento de Licencia Ambiental expedida por el Ministerio
del Medio Ambiente para 13 casos específicos, uno de los
cuales es el transvase de caudales de una cuenca a otra, cuando
se exceden los 2 m3/s durante los períodos de
mínimo caudal.
Posiblemente Colombia sea el país de
Sudamérica que más ha avanzado en materia de
análisis de metodologías de evaluación de
caudales ambientales o al menos ha realizado un importante
esfuerzo en hacer disponibles y publicar sus resultados. Se
explicita la definición de caudal ecológico como
forma de mantener los recursos hidrobiológicos y los
ecosistemas asociados (Diez Hernández & Burbano
Burbano 2006). Asimismo, presenta ejemplos de
estimación de caudales ecológicos en ríos
(Diez Hernández & Ruiz Cobo 2007, entre otros). Un
informe realizado mediante un convenio entre la Universidad de
Colombia y el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo
Territorial realiza un análisis profundo de las
metodologías existentes para estimar caudales ambientales,
compara sus ventajas y desventajas, establece criterios y
lineamientos para un propuesta metodológica de
estimación de Caudales Ambientales en Colombia y realiza
un propuesta metodológica concreta adaptada a las
características colombianas (MAVDT 2008). Este
sería el único país sudamericano con una
propuesta metodológica propia, que deberá
paulatinamente ser adaptada a las necesidades y limitaciones de
información nacionales. Dicha propuesta es
una modificación de los métodos
eco-hidráulicos pero se basa en
índices de integridad biótica y consideran
varias comunidades acuáticas como peces, invertebrados,
perifíton y vegetación riparia. Asimismo, integra
el análisis de la calidad del agua a la
metodología. Si bien metodológicamente la propuesta
es interesante, es necesario inicialmente validarla, incluir
información local para su aplicación, modificarla
en algunos puntos que sugieren posibles cambios en los proyectos
luego de que entren en operación y adaptarla para que la
información necesaria en su aplicación sea la
disponible en la etapa de estudio del proyecto. El hecho de
utilizar varias comunidades biológicas e integrar calidad
de agua implica un avance sustancial en comparación con
los métodos clásicos. Por el contrario, la
metodología no incluye aspectos socioeconómicos y
por tanto no consideran aspectos determinantes para el manejo y
futuro de los ecosistemas acuáticos a estudiar.
3. CONCEPTO DE
CAUDAL DE GARANTÍA AMBIENTAL
El concepto de "Ecología" se define como el
conjunto de relaciones que ocurren entre los elementos
bióticos y abióticos de un determinado medio; estas
relaciones son particulares para cada ecosistema y son el
producto de la adaptación y evolución de los
individuos en relación con el ambiente que los
rodea.
No es adecuado pensar que la asignación de un
caudal, cualquiera que éste sea, pueda sustituir,
remplazar o mantener sin modificaciones, la bioecología de
un medio al cual se le han alterado las condiciones
naturales.
Según lo anterior, el concepto de Caudal
Ecológico debería definirse como aquellos caudales
que permitan la continuidad de la vida acuática y sus
relaciones con los elementos bióticos y abióticos
del medio, de forma similar, a las que existen normal y
naturalmente en el río. Así, en el sentido estricto
de las palabras, podría denominarse como "Caudal
Ecológico", a la cantidad de agua que corre naturalmente
por un cauce, delimitada por los mínimos y máximos
caudales históricos instantáneos, con los cuales,
toda manifestación de vida de dicha corriente esta
permanentemente habituada (Figura 1); es decir, cualquier
variación de los flujos naturales de una corriente, ya no
podría ser considerada como ecológica, pues ella
atentaría contra la bioecología del
medio.
FIGURA 1. CAUDAL ECOLÓGICO
NATURAL.
Sin embargo, aunque esta definición es apropiada,
crearía una situación tal, que prácticamente
sería imposible de cumplir cuando se trata del
aprovechamiento de los cursos de agua para diferentes usos; de
hecho, significaría el no uso del recurso para cualquier
actividad en los períodos de estiaje, en donde los
caudales desciendan a niveles cercanos a los mínimos
históricos, ya que estos mínimos caudales naturales
del río definirían claramente el umbral
ecológico mínimo de la corriente, por debajo del
cual las condiciones naturales comienzan a variar.
No obstante, hoy en día, y de manera no muy
acertada, se pretende por diversas metodologías, calcular
un valor en m3/s, como caudal ecológico, que además
de estar por debajo del umbral mínimo, olvida, que dicho
valor, estático en el tiempo, no refleja para nada el
comportamiento ecológico de ninguna corriente natural de
aguas sobre el planeta (Figura 2).
FIGURA 2. CAUDAL ECOLÓGICO
IMPUESTO.
Es evidente entonces que los mal llamados caudales
ecológicos, no lo son, pues no reflejan para nada la
variabilidad de caudales a lo largo de un periodo
climático, además de estar generalmente por abajo
del umbral mínimo del caudal ecológico natural en
cualquier punto de la corriente.
Por las anteriores razones, se optó por
introducir el término "Caudal de Garantía Ambiental
(CGA)", el cual comprende todos aquellos valores mínimos
de caudales de un río, calculados para un punto
específico de su trayectoria, los cuales reflejan
el límite mínimo que garantiza la
continuidad de los principales aspectos físicos,
químicos, bióticos, sociales y estéticos
existentes en su entorno, aún con el aprovechamiento del
recurso para otros usos. De esta manera, la curva resultante,
dará continuidad proporcionalmente hablando a los
diferentes sucesos bióticos y abióticos que
naturalmente ocurren en dicho ecosistema. (Figura 3).
FIGURA 3. CAUDAL DE GARANTÍA
AMBIENTAL.
Este término, acuñado inicialmente por los
franceses como Debit de Garantie Biológique (Caudal de
Garantía Biológica), fue definido como aquellos
caudales mínimos con los cuales no hay riesgo ambiental y
de los cuales se dirá, que garantizan al menos las
condiciones de vida existentes (Coupry, 1993).
En otras palabras, en un ecosistema acuático,
preponderadamente lótico, interactúan varios
componentes naturales que pueden resultar afectados en menor o
mayor grado por variaciones artificiales drásticas de su
caudal (no se consideran las variaciones naturales por asumirlas
tolerables para un medio homeostático, armónico,
dinámico e interactuante con su entorno); tales
componentes resultan impactados, tanto por la exagerada
sustracción de caudal, como por la descarga
desproporcionada de flujo; en ambos casos, deben precisarse los
límites garantes que al menos salvaguarden
los principales atributos de la corriente hídrica a
intervenir.
En esencia, el caudal de garantía ambiental se
fundamentan en la premisa de que todas las relaciones
bióticas presentes en una corriente natural de agua, han
sido moldeadas a través del tiempo por las diferentes
manifestaciones estacionales de los caudales instantáneos
mínimos y máximos históricos, series que
representan el umbral mínimo y máximo para cada
curso de agua. Sin embargo, por fuera de este rango, se puede
garantizar la existencia de condiciones medioambientales
aún aptas para que continúen desarrollándose
algunos procesos físicos, bióticos y sociales que
son determinados mediante un análisis multivariable de las
principales características de cada corriente.
De la gran cantidad de variables ambientales que posee
cada corriente de agua, en principio se han seleccionado las 10
que mayor impacto pueden causar a la ecología de medio,
las cuales se pretende mediante la aplicación de la
metodología, minimizar; ellas son: largos trayectos de
río sin caudal o con caudal drásticamente reducido,
calidad fisicoquímica de las aguas propias del río
en la zona afectada, presencia de contaminantes en las aguas de
los afluentes que ingresan en la zona afectada, presencia de
especies ícticas en la zona, especies acuáticas que
realizan migraciones, son endémicas, se encuentran
amenazadas o en peligro de extinción, Calidad
biológica del agua, presencia de vegetación
riparia, el perifiton como indicador biológico,
análisis del paisaje y los usos del agua en la zona
afectada.
Aun cuando el estudio es similar para los casos de
adición o sustracción de caudal ocasionado por
diversas obras de infraestructura, el presente trabajo se ocupa
preferencialmente del análisis de la sustracción
ocasionada por la construcción de proyectos
hidroeléctricos.
Los impactos que este tipo de obras genera, relacionados
con la sustracción de caudal, como la pérdida del
hábitat para algunos especímenes biológicos,
alteración del régimen fluvial, alteración
del paisaje, afectación de los usos del agua, etc., pueden
ser abordados mediante el análisis y aplicación de
la metodología que a continuación se
presenta.
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ORIGINAL.
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