indicadores ecohidrolÓgicos de vulnerabilidad en cuencas …
TRANSCRIPT
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
1
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS
HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
LILIA CAROLINA MALDONADO SANTAFÉ
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
BOGOTÁ D.C DICIEMBRE 2011
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
2
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS
HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
LILIA CAROLINA MALDONADO SANTAFÉ
TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR EL TÍTULO DE INGENIERA CIVIL
DIRECTOR: FRANCISCO GUERRERO BOLAÑO
Biólogo de Recursos Hídricos
Magister en Hidrosistemas
PONTFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
BOGOTÁ D.C.
DICIEMBRE 2011
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
3
AGRADECIMIENTOS
A Dios que guía el corazón y la mente y con ello hace posible juntar creatividad,
conocimiento y coraje para enfrentar los retos que se presentan en el camino.
A mi madre quien me ha apoyado en cada proyecto que he emprendido en la vida
y estuvo a mi lado durante todo este proceso con su amor, cariño y compresión.
Ana Matilde Santafé
A la mano que guió con paciencia y tolerancia este trabajo, la cual brindó todo el
tiempo necesario para apoyar el desarrollo del mismo; al amigo que con sus
palabras enseñó a hacer las cosas con convicción y pensar que la meta más
ambiciosa se puede alcanzar…Al mejor director que pudo tener este proyecto.
Francisco Guerrero Bolaño
A mi novio quien con su compañía hizo que nunca faltara una sonrisa y unas
palabras de aliento para continuar.
Jonathan Romero Cuellar
A la Universidad de Brasilia (UNB) y en especial al Dr. José Francisco Gonçalves
Junior por darme la oportunidad de asistir al 2°.Curso práctico en Procesos
Ecológicos en Zonas Riparias, el cual, fue de gran ayuda para el desarrollo de
este proyecto.
A la familia del Instituto Geofísico de la Pontificia Universidad Javeriana y en su
cabeza, al Ingeniero Nelson Obregón quien con su actitud de servicio a los demás,
generó en mí el interés por el campo de la investigación.
Al Ingeniero Alfonso Ramos por su apoyo para la conclusión de este proyecto.
A los profesores que acompañaron mi proceso formativo durante todos los
semestres de la carrera y especialmente, al Ingeniero Andrés Torres, quien
incentivó a través de sus clases el interés de trabajar el campo de la hidrología y la
hidráulica.
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
4
CONTENIDO
AGRADECIMIENTOS ...................................................................................................................... 3
LISTAS ............................................................................................................................................... 5
Tablas ............................................................................................................................................. 5
Figuras ........................................................................................................................................... 5
Esquemas ...................................................................................................................................... 6
Matrices .......................................................................................................................................... 7
Mapas ............................................................................................................................................. 7
Gráficas .......................................................................................................................................... 7
RESUMEN ......................................................................................................................................... 8
1. INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 9
2. MARCO TEÓRICO ................................................................................................................. 10
3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................................. 23
4. OBJETIVOS ............................................................................................................................ 24
5. ANTECEDENTES .................................................................................................................. 25
6. JUSTIFICACIÓN ..................................................................................................................... 26
7. METODOLOGÍA ..................................................................................................................... 27
8. RESULTADOS ........................................................................................................................ 28
8.1. IMPACTOS AMBIENTALES EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS POR
CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS E INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS ............... 28
8.1.1. Impactos generales ................................................................................................ 28
8.1.2. Impactos ambientales desde la perspectiva de los ciclos biogeoquímicos... 33
8.1.3. Selección de indicadores ecohidrológicos .......................................................... 42
8.2. DESCRIPCIÓN DE INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS ................................... 51
8.2.1. Flujo de CO2 en la interfase agua-atmósfera ..................................................... 51
8.2.2. Flujo de COP asociado a los sedimentos ........................................................... 65
8.2.3. Flujo de COP en función de la caída de hojarasca ........................................... 74
8.2.4. Flujo de COD en la zona subsuperficial .............................................................. 76
8.3. INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS Y VULNERABILIDAD DE CUENCAS
HIDROGRÁFICAS FRENTE A LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS............................ 80
8.3.1. Análisis de vulnerabilidad ...................................................................................... 80
8.3.2. Aplicación en el contexto de construcción de represas.................................... 86
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
5
9. CONCLUSIONES ................................................................................................................... 90
10. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................... 91
LISTAS
Tablas Tabla 1. Fases para el desarrollo de un proyecto de construcción de represa y sus respectivas
actividades. ..................................................................................................................................................... 14 Tabla 2. Definiciones del concepto de vulnerabilidad bajo el contexto ambiental, social y
económico. ..................................................................................................................................................... 20
Tabla 3. Impactos ambientales generados por la construcción, operación-mantenimiento y
abandono de represas. ................................................................................................................................. 28 Tabla 4. Impactos sobre los ciclos de nutrientes, a causa de la construcción de represas con
embalse. .......................................................................................................................................................... 39
Tabla 5. Interfases del ecosistema con sus respectivos procesos asociados a los ciclos de
nutrientes, adaptada de “Interactios between Biogeochemistry and Hydrologic Systems” (Lohse et
al., 2009). ........................................................................................................................................................ 43
Tabla 6. Registros de pH, Alcalinidad y Temperatura sobre el embalse de Betania (Huila-
Colombia), Septiembre del 06/07............................................................................................................... 59 Tabla 7. Flujo de CO2 con su respectivo comportamiento como emisor o colector dentro de la
represa de Betania, Huila-Colombia-. ........................................................................................................ 62
Tabla 8. Registros de área (Km2), producción de sedimentos suspendidos (T/(Km
2*año)) y
descarga media anual (m3/s) (J. D. Restrepo et al., 2006). .................................................................... 70
Tabla 9. Resultados de COP asociado a los sedimentos de las 32 estaciones, cuenca del
Magdalena -Colombia-.................................................................................................................................. 71 Tabla 10. Balances de carbono para lagos individuales, aplicando el concepto de “tubería activa”
(Tranvik et al., 2009). .................................................................................................................................... 84
Figuras Figura 1. Sección transversal de la presa, proyecto distrito de riego Triángulo del Tolima, Adaptado
de Revista Anales de Ingeniería, Sociedad Colombiana de Ingenieros, Ed. 912, Octubre-Noviembre
2009. ................................................................................................................................................................ 10
Figura 2. Tipos de represas. A. Represa de tierra, B. Represa de escollera, C. Represa de
gravedad. Adaptado de Design of small Dams (Bureau of Reclamation, 1987). ................................. 11 Figura 3. Representación del sistema presa-embalse, tomado de Guías Metodológicas para la
elaboración de estudios de impacto ambiental, 2. Grandes presas (Alonso et al., 1996).................. 12 Figura 4. Obras de desvío del río para construcción de represa. Tomado de Tratado básico de
presas (Vallarino, 1994)................................................................................................................................ 13 Figura 5. Representación de procesos asociados a los ciclos de nutrientes, distribuidos sobre la
cuenca hidrográfica. (ESCALA REGIONAL) ............................................................................................. 44 Figura 6. Representación de procesos asociados a los ciclos de nutrientes, distribuidos sobre la
sección transversal del río. (ESCALA LOCAL) ......................................................................................... 45
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
6
Figura 7. Ciclo del Carbono (C) en ecosistemas acuáticos, tomado de (Universidad Autónma de
Madrid (UAM), 2011) ..................................................................................................................................... 46 Figura 8. Ciclo del carbono (C) en ecosistemas terrestres, tomado de (Universidad Autónoma de
Madrid (UAM), 2011) ..................................................................................................................................... 47
Figura 9. Curva de relación entre el Ácido carbónico (H2CO3*), Bicarbonato (HCO3-) y Carbonato
(CO3-2
) (formas alcalinas), en comparación con el pH de una solución acuosa a 25°C y fuerza
iónica=0. (Drbal et al., 1996). ....................................................................................................................... 56
Figura 10. Porcentajes de COP (%) dentro de los SST vs. Concentración de SST (Ludwig et al.,
1996)................................................................................................................................................................ 67 Figura 11. Ejemplo de análisis SIG de la carga potencial de agua subterránea hacia los cauces de
la parte baja de la península de Michigan. Las estimaciones estuvieron basadas en una
modelación tipo raster de la ley de Darcy: velocidad del agua subterránea (m/día) = conductividad
hidráulica (m/día) * pendiente hidráulica. (a) Mapa de elevación digital (USGS; remuestreado a
1Km2 de resolución) usado para derivar el mapa de pendientes topográficas. (b) Mapas de
pendiente topográficas (m/m), (c) mapa de Geología del Cuaternario usado para derivar (d) mapa
de conductividad hidráulica (m/día) (e) Índice de agua subterránea para el Inventario de Ríos de
Michigan. Este índice aproxima la velocidad de flujo del agua subterránea (m/día) para cada
kilómetro cuadrado del raster. Se considera que los rasters con los valores más altos tengan
mayores tasas de entrada de agua subterránea hacia las corrientes superficiales, humedales y
lagos. El índice fue producido al multiplicar los mapas (b) y (d). El Índice de Agua Subterránea ha
sido usado en varios proyectos de clasificación y modelamiento por ecólogos acuáticos en el
Departamento de Recursos Naturales de Michigan(Baker et al., 2003) . ............................................. 79
Figura 12. Curvas Estrés- respuesta convencionalmente aplicadas en diferentes disciplinas para
establecer el comportamiento de A. Materiales (Diagrama esfuerzo-deformación unitaria de un
acero estructural común en tensión) (Gere & Ph.D, 2009); B. Comunidades (Capacidad adaptativa
representada por la habilidad del sistema para cambiar su función de bienestar) (A. Luers et al.,
2003) y C. Sistemas naturales (Relaciones hiptéticas entre la respuesta de la condición biológica
de un ecosistema, frente al incremento de un estrés ambiental. Donde A. Respuesta no linear en el
rango alto del gradiente, B. Subsiguiente respuesta al estrés, C. Respuesta lineal y D. Respuesta
no lineal en el rango bajo del gradiente (Allan, 2004). ............................................................................. 81 Figura 13. Balance de carbono en un tipo de lago de la llanura inundable amazónica, Brasil.
Aplicando el concepto de “tubería activa”. Adaptado de: “Lakes and reservoirs as regulators of
carbon cycling and climate” (Tranvik et al., 2009). ................................................................................... 84
Esquemas
Esquema 1. Sección transversal del río. .................................................................................................... 12
Esquema 2. Zonas de un embalse, adaptado de Fundamentos de limnología neotropical (Pérez &
Restrepo, 2008) ............................................................................................................................................. 15 Esquema 3. Circulación de nutrientes dentro del embalse (eutrofización), tomado de Guías
Metodológicas para la elaboración de estudios de impacto ambiental (Alonso et al., 1996). ........... 16 Esquema 4. Estructura general de las EIAs, adaptado de Propuesta metodológica para la
evaluación de impacto ambiental a partir de diferentes métodos específicos, (León Peláez &
Lopera Arango, 1999) ................................................................................................................................... 17 Esquema 5. Inclusión del concepto de vulnerabilidad dentro del proceso de EIA en Colombia (Los
numerales marcados en rojo son aquellos que precisan de Análisis de Vulnerabilidad), Modificado
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
7
de “Determining Vulnerability Importance in Environmental Impact Assessment The case of
Colombia”, (Toro et al., 2012). ..................................................................................................................... 19 Esquema 6. Sistema terrestre y sus subsistemas, Diagrama de Bretherton, Adaptado de
(Universidad Nacional de Colombia- Sede Bogotá, 2011). ..................................................................... 21
Esquema 7. Ecohidrología como factor de aceleración de la transición de la ecología descriptiva,
la conservación restrictivas y sobre ingeniería de gestión de los ecosistemas acuáticos a la
ecología de análisis / funcional y de gestión creativa, Tomado de Ecohydrology A New Paradigm
for the Sustainable Use of Aquatic Resources, (Zalewski et al., 1997) ................................................. 22
Esquema 8. Representación del concepto ecohidrológico, marcado en color amarillo. .................... 23 Esquema 9. Desagregación del medio ambiente en la matriz de interacción convencional para la
identificación de impactos ambientales, adaptado de (Conesa, 2010). ............................................... 34
Esquema 10. Desagregación del medio ambiente, EIA proyecto hidroeléctrico Porce III. ................ 35
Esquema 11. Desagregación del medio ambiente en la matriz de interacción propuesta para la
identificación de impactos ambientales. ..................................................................................................... 37 Esquema 12. Componentes del carbono, distribuidos en cada una de las interfases de los ciclos de
nutrientes expuestos en la matriz de interacciones propuesta. Carbono orgánico particulado (COP),
Carbono orgánico disuelto (COD), Carbono inorgánico disuelto (CID) como CO2............................. 48 Esquema 13. Proceso de identificación de indicadores ecohidrológicos en la Interfase bosque-
atmósfera (Esquema a) e Interfase Regolito del suelo (Esquema b). ................................................... 49 Esquema 14. Proceso de identificación de indicadores ecohidrológicos en la Interfase Agua
subterránea (Esquema c) e Interfase Cauce principal (Esquema d) ..................................................... 50
Esquema 15. División de balances de flujo para determinación de función dominante de cuencas
hidrográficas, asumiendo la construcción de represa. ............................................................................. 87
Matrices Matriz 1. Matriz expandida para la identificación de impactos ambientales relacionados con las
actividades correspondientes a la construcción, operación, abandono e inducidas de represas con
embalse, desde la perspectiva de los ciclos biogeoquímicos, particularmente desde los ciclos de
nutrientes. ........................................................................................................... ¡Error! Marcador no definido. Matriz 2. Matriz reducida a las actividades correspondientes a la escala de cuenca hidrográfica. Las
zonas verdes corresponden a los posibles impactos ambientales causados por la construcción,
operación, abandono y actividades inducidas por las represas ................. ¡Error! Marcador no definido.
Mapas Mapa 1. Embalse de Betania, estaciones de medición del estudio de caracterización fisicoquímica,
microbiológica e hidrobiológica del cuerpo de agua. ............................................................................... 60 Mapa 2. Cuenca del Magdalena, Colombia. Mostrando sus principales tributarios (números y
círculos) y estaciones hidrológicas (triángulos) donde fueron medidas la carga de sedimentos y la
descarga (J. D. Restrepo et al., 2006). ...................................................................................................... 69
Gráficas Gráfica. 1. Comportamiento longitudinal del flujo de CO2 dentro de la represa de Betania, Huila-
Colombia-. ....................................................................................................................................................... 61 Gráfica. 2. Flujo de CO2 en estaciones de monitoreo ubicadas a lo largo de los sub embalses A.
Magdalena y B. Yaguara. Betania, Huila-Colombia-. ............................................................................... 63
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
8
Gráfica. 3. Contenido de COP asociado a los SST, correspondiente a las estaciones nacionales de
la cuenca del Magdalena, expresado como Ton/Km2*año. .................................................................... 71
Gráfica. 4. Comparación del contenido de COP asociado a los SST, empleando porcentajes
definidos por (Hope et al., 1997; Hillier, 2001; Colin Neal, 2003; Worrall et al., 2007) y la
metodología de (Beusen et al., 2005). ....................................................................................................... 73
Gráfica. 5. Posibles escenarios de alteración de la firma biogeoquímica del carbono para el
ecosistema Lago ártico, Alaska. Escenario originalfirma natural, Escenarios Modificados (a) y
(b)firma alterada. ........................................................................................................................................ 86
RESUMEN
El trabajo consistió en proponer el flujo de Dióxido de Carbono en la interface
agua-atmósfera, el flujo de Carbono Orgánico Particulado asociado a los
sedimentos, el flujo de Carbono Orgánico Particulado en función de la caída de
hojarasca y el flujo de Carbono Orgánico Disuelto en la zona subsuperficial como
indicadores ecohidrológicos para apoyar la toma de decisiones desde el punto de
vista de análisis de vulnerabilidad frente a la construcción de represas. Se
presentó una comparación de las metodologías para la identificación de impactos
ambientales convencionales y la propuesta en el documento, se propusieron y
describieron los indicadores ecohidrológicos, teniendo en cuenta procesos
asociados a los ciclos de nutrientes, específicamente el ciclo del carbono.
Finalmente, se discutió la aplicabilidad de los indicadores propuestos dentro de
una metodología de análisis de vulnerabilidad adecuada y acorde con la filosofía
de los indicadores. Los resultados indican que las metodologías
convencionalmente empleadas para la identificación de impactos ambientales
necesitan ser mejoradas, ya que, si bien su aplicación puede ser útil para otro tipo
de proyectos, en el caso de la construcción de represas éstas no poseen
suficientes herramientas para predecir el comportamiento de un sistema complejo
representado por la cuenca hidrográfica. Por lo tanto, se presentó una propuesta
de indicadores ecohidrológicos basados en el funcionamiento integral de las
cuencas hidrográficas, como elementos que pueden ser empleados dentro del
desarrollo de análisis de vulnerabilidad de cuencas hidrográficas que a su vez,
ayudan a potencializar las evaluaciones de impacto ambiental (EIAs) pertinentes al
caso específico de la construcción de represas.
PALABRAS CLAVE
Indicador ecohidrológico, Análisis de Vulnerabilidad, Construcción de represas,
Evaluación de impacto ambiental (EIA).
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
9
1. INTRODUCCIÓN
Las represas son estructuras hidráulicas conocidas por su multifuncionalidad, en
cuanto éstas ayudan de la mano con los embalses, al control de inundaciones, la
irrigación de cultivos, el suministro de agua potable, la producción hidroeléctrica, la
piscicultura y en algunos casos a la recreación y el turismo (McCully, 2004). Sin
embargo, esas propiedades y el gran auge que han tenido las represas en las
últimas décadas, las convierte en estructuras de alto impacto ambiental (Gunkel &
Sobral, 2007).
En este sentido, este proyecto de grado identifica una serie de indicadores
ecohidrológicos con potencial uso dentro de metodologías para la estimación de la
vulnerabilidad ambiental de cuencas hidrográficas sometidas a la intervención del
ser humano mediante la construcción de represas.
Para cumplir con los objetivos de este proyecto de grado, el documento inicia con
una breve aclaración de conceptos; posteriormente, presenta la motivación que
indujo a la realización de la investigación, mediante el planteamiento del problema,
antecedentes y justificación. A continuación, muestra los resultados obtenidos y el
análisis de los mismos en los capítulos: Impactos ambientales en cuencas
hidrográficas por construcción de represas e indicadores ecohidrológicos,
Descripción de indicadores ecohidrológicos y Vulnerabilidad de cuencas
hidrográficas frente a la construcción de represas. Finalmente, da a conocer las
conclusiones pertinentes.
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
10
2. MARCO TEÓRICO
El creciente problema de deterioro ambiental en el mundo ha incentivado a la
realización de estudios que ayuden a optimizar el aprovechamiento de los
recursos naturales, garantizando así, la posibilidad de renovación de los mismos
(Matsuoka, 1999). Para alcanzar tales ideales se hace necesario encaminar las
investigaciones acerca del tema hacia zonas que integren procesos de forma
exhaustiva, convirtiendo a la CUENCA HIDROGRÁFICA en la unidad adecuada
para llevar a cabo los estudios(Faustino & Jiménez, 2000; Lohse et al., 2009).
Dentro de las cuencas hidrográficas se ubican los recursos suelo, agua, aire,
vegetación, entre otros y dentro de ella, se observan procesos biológicos,
abióticos, geológicos, geomorfológicos, climáticos, hidrológicos, etc., importantes
para la supervivencia del hombre dentro del planeta Tierra (Villa, 1990). Esta
unidad territorial ha sido definida como el espacio terrestre compuesto por las
dimensiones ambiental, social y cultural, a través de la cual, el agua superficial y
subterránea circulan para mantener el equilibrio del sistema y proporcionar un
espacio de vida a quienes la habitan (FAO et al., 2006).
A través de los años, las cuencas hidrográficas han sido intervenidas por el
hombre(Nichols et al., 2007; Pérez & Restrepo, 2008; Benassai et al., 2011). Un
ejemplo de dichas intervenciones es la construcción de REPRESAS (Figura 1y
Figura 2), las cuales, son estructuras hidráulicas que se ubican sobre la sección
transversal del río (Esquema 1) y cuya función principal consiste en el
almacenamiento de agua para satisfacer necesidades del ser humano como:
control de inundaciones, abastecimiento de agua, generación de energía, riego,
entre otras (Votruba & Broža, 1989; Sagrado & Hernández, 2001).
Figura 1. Sección transversal de la presa, proyecto distrito de riego Triángulo del Tolima, Adaptado de Revista Anales de Ingeniería, Sociedad Colombiana de Ingenieros, Ed. 912, Octubre-Noviembre 2009.
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
11
Figura 2. Tipos de represas. A. Represa de tierra, B. Represa de escollera, C. Represa de gravedad. Adaptado de Design of smallDams(Bureau of Reclamation, 1987).
A
B
C
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
12
Esquema 1. Sección transversal del río.
Las represas se clasifican según su función en dos grandes grupos: 1. Presas de
embalse y 2. Presas de derivación. Las presas de embalse buscan principalmente
almacenar agua para regular el caudal del río, mientras que las presas de
derivación buscan la elevación del nivel de agua para conducirla a través de
canales (Bureau of Reclamation, 1987); de esta forma, es válido aclarar que este
trabajo se enfocará hacia aquellas presas que van acompañadas de embalse,
siendo ésta dupla una de las que más genera cambios ambientales dentro de la
cuenca (Figura 3).
Figura 3. Representación del sistema presa-embalse, tomado de Guías Metodológicas para la elaboración de estudios de impacto ambiental, 2. Grandes presas (Alonso et al., 1996)
El desarrollo de un proyecto de presa está dividido en tres (3) fases principales: 1.
Construcción, 2. Operación- Mantenimiento y 3.Abandono. Sin embargo, se puede
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
13
añadir una cuarta fase asociada a 4. Actividades inducidas. Cada una de las
cuales está relacionada con una serie de actividades (Tabla 1) (Alonso et al., 1996;
Vallarino, 1994).
La fase de construcción está dividida en construcción de vías de acceso, desvío
del río, cimentación, presa, complementarias, embalse, infraestructura y otras.
Dentro de las cuales se destacan por su envergadura: el desvío del río, la presa y
el embalse. Siendo en éstas últimas donde se concentran las demás actividades.
En cuanto al desvío del río, es ésta acción una de las más críticas dentro del
proyecto ya que del buen desarrollo de la misma depende la realización del resto
de la obra; su principal objetivo es desviar temporalmente el caudal y así,
establecer las condiciones tanto de infraestructura como de seguridad, necesarias
para la construcción. De lo anterior se desprende la generación del túnel o
conducto de desviación, las ataguías, pre-ataguías y contra ataguías (Vallarino,
1994) (Figura 4).
Figura 4. Obras de desvío del río para construcción de represa. Tomado de Tratado básico de presas (Vallarino, 1994).
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
14
Tabla 1. Fases para el desarrollo de un proyecto de construcción de represa y sus respectivas actividades.
CIMENTACIÓN
Cortes y rellenos
Construcción de Preataguías y Ataguías
Construcción de dique (s)
Adecuación de edificaciones temporales (talleres, almacenes, oficinas,etc)
Excavación del túnel ó conducto de desviación
Transporte de materiales (movimiento de maquinaria pesada)
Disposición de tierras y otros materiales
Explotación de canteras
Llenado del embalse
Regulación del caudal
Construcción de tanque(s) amortiguador(es) de energía
Construcción de desarenador(es)
Apertura de escalera de peces
Apertura de pasaje de canoas
Deforestación del vaso
Construcción de la toma de fondo
Desarrollo de excavaciones para aumentar el Vol. Embalse
Construcción de central eléctrica y/o centrales de operación
Obras de embellecimiento (e.j. iluminación)
Instalación de plantas de trituración y concreto
CAMINOS Y VÍAS DE ACCESO
Excavación de fundación de la presa
Construcción del cuerpo de la presa
Construcción del rebosadero (Vertedero)
Excavaciones del rebosadero
Construcción de canal(es) (e.j. canales de descarga, conducción)
Excavación túnel(es) de conducción (e.j. captación)
Construcción de desagüe(s)
OPERACIÓN
ABANDONO Ó DERRIBO
ACTIVIDADES INDUCIDAS
DESVÍO DEL RÍO
PRESA
COMPLEMENTARIAS
EMBALSE
INFRAESTRUCTURAS
OTRAS
Desarrollo de actividades agrícolas
Desarrollo de actividades recreativas
Aparición de urbanizaciones
Repoblaciones forestales
Descarga de sedimentos a otras corrientes y/o a la misma más aguas abajo
Demolición y/o abandono de elementos y estructuras
Acumulación de material demolido o fuera de uso
Vaciado del embalse
Restablecimiento del régimen natural del cauce del río
Presencia de líneas de tranporte eléctrico
C
O
N
S
T
R
U
C
C
I
Ó
N
Remoción de vegetación
Remoción capa de suelo
Descapote y apertura de vía
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
15
La construcción de presas se divide a groso modo en actividades
correspondientes a la cimentación (excavación) y al desarrollo del cuerpo de la
presa, constituida por elementos estructurales dependientes de su tipología
(gravedad, arco, aligerada, mixta, etc.), por los materiales que la componen
(mampostería, hormigón, tierra, madera, mixtas, etc.), régimen hidráulico (con
vertedero, sin vertedero, compuestas, etc.), entre otras (Bureau of Reclamation,
1987; Sagrado & Hernández, 2001) (Figura 2)
En cuanto al EMBALSE, éste se define como un sistema artificial, abierto e
integrador de la cuenca, el cual, alberga volúmenes de agua superiores a los
naturales por tiempos mayores a los normales, todo esto, gracias a la retención de
agua que genera en dupla con la presa (Alonso et al., 1996). Las partes de un
embalse (Esquema 2) se resumen en 1. Cola del embalse, concerniente al lugar
donde comienza el embalsamiento; 2. Zona media, donde inicia la sedimentación
de partículas gruesas y el procesamiento de materia orgánica particulada es
elevado (consumo de oxígeno) y 3. Zona de presa, referente al lugar más
profundo, más próximo a la ubicación de la presa y por ende, con características
funcionales similares a las de un lago.
Esquema 2. Zonas de un embalse, adaptado de Fundamentos de limnologíaneotropical(Pérez & Restrepo, 2008)
Desde el punto de vista limnológico, el embalse es definido como híbrido entre río
y lago (Thornton et al., 1990; Pérez & Restrepo, 2008; Palau, 2006). El cambio de
régimen lotico a lentico que genera lo convierte en un elemento que es capaz de,
mediante la alteración de la actividad fotosintética y de respiración dentro de la
lámina de agua, influenciar la transformación y circulación de nutrientes como el
carbono orgánico (C), nitrógeno (N), sílice (Si) y fósforo (P) (Jossette et al., 1999;
Friedl & Wüest, 2002; Payal, 2004; Teodoru &Wehrli, 2005) (Esquema 3).
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
16
Esquema 3. Circulación de nutrientes dentro del embalse (eutrofización), tomado de Guías Metodológicas para la elaboración de estudios de impacto ambiental (Alonso et al., 1996).
Para mitigar los impactos producidos por cualquier tipo de proyecto ingenieril se
deben llevar a cabo las EVALUACIONES DE IMPACTO AMBIENTAL (EIAs);
éstas son un instrumento que promueve la preservación de los recursos naturales,
el desarrollo sostenible e involucra al medio ambiente como parámetro para la
toma de decisiones, para lo cual, se dedica a examinar, analizar, evaluar y
predecir las consecuencias del desarrollo de actividades encaminadas al
sostenimiento y/o mejoramiento de la calidad de vida del hombre (Glasson et al.,
2005; Conesa, 2010a; Toro et al., 2012). El procedimiento general para el
desarrollo de EIAs consiste en el seguimiento de una serie de pasos, de acuerdo
al tipo de proyecto que se está desarrollando (vial, hidroeléctrico, industrial,
urbanístico, etc.). La literatura registra varios autores que proponen en sus
investigaciones procedimiento similares y válidos para llevarlas a cabo (Alonso et
al., 1996; León Peláez & Lopera Arango, 1999; Glasson et al., 2005; Conesa,
2010; Toro et al., 2010; Toro et al., 2012), como es el caso de (León Peláez &
Lopera Arango, 1999)quienes lo hacen en su trabajo “Propuesta metodológica
para la evaluación de impacto ambiental a partir de diferentes métodos
específicos”. (Esquema 4)
Para cumplir con el cuadro relativo a la identificación de impactos ambientales que
muestra el Esquema 4, se han desarrollado metodologías como las matrices de
interacción causa- efecto, listas de chequeo, sistemas de redes, sistemas
cartográficos, análisis de sistemas hombre- ambiente, entre otras (Conesa, 2010).
Sin embargo, una de las más empleadas son las metodologías cualitativas debido
a que son económicas y fáciles de llevar a cabo (León Peláez & Lopera Arango,
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
17
1999; Toro et al., 2010; Toro et al., 2012). Dentro de las anteriores, se encuentra
la matriz causa- efecto de (Leopold et al., 1971).
La matriz que desarrollaron Leopold y colaboradores (1971) a través del Servicio
Geológico del Departamento del Interior de Estados Unidos, consiste en una tabla
de doble entrada cuyos ejes horizontal y vertical corresponden a las acciones del
proyecto que causarán efectos sobre el medio ambiente y a las condiciones
ambientales existentes que serán posiblemente afectadas, respectivamente
(Leopold et al., 1971; Conesa, 2010).
Esquema 4. Estructura general de las EIAs, adaptado de Propuesta metodológica para la evaluación de impacto ambiental a partir de diferentes métodos específicos,(León Peláez & Lopera Arango, 1999)
Los factores ambientales que hacen parte de la matriz de Leopold se agrupan
según: 1. Características físico-químicas del ambiente, 2. Condiciones biológicas,
3. Factores culturales, 4. Relaciones ecológicas, entre otras. Aunque la versión
extendida de la matriz contiene 8.800 posibles interacciones, su aparición
depende de la propuesta del proyecto, además, es posible agregar ítems si se
considera necesario (Leopold et al., 1971).
Para la construcción de dicha matriz, (Conesa, 2010) define los siguientes pasos:
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
18
1. Listar todas las actividades que serán desarrolladas durante el proyecto y
ubicarlas en uno de los ejes.
2. Identificar “con un nivel de desagregación adecuado” todos los
componentes y consecuentes factores ambientales que posiblemente serán
afectados por las actividades del proyecto.
3. Identificar y marcar las interacciones entre ejes que se prevé, pueden
ocurrir.
4. Dar importancia y valor en escala de 1-10 a cada uno de los impactos
identificados.
El punto cuatro (4) es un paso opcional, ya que el objetivo principal de la matriz de
Leopold es identificar las interacciones y no hacer directamente la calificación o
evaluación del impacto. El mayor inconveniente de esta metodología es que
proporciona un nivel de incertidumbre alto al procedimiento, debido a que la
determinación de los elementos del ambiente que serán impactados por el
desarrollo del proyecto, son involucrados a la matriz únicamente a través de
criterio experto (León Peláez & Lopera Arango, 1999; Conesa, 2010; Toro et al.,
2010; Toro et al., 2012).
Para disminuir el nivel de incertidumbre dentro de las EIAses importante empezar
a evaluar la cuenca desde el punto de vista de VULNERABILIDAD(Kværner et al.,
2006; Ippolito et al., 2010; Toro et al., 2012).Las raíces de la vulnerabilidad se
encuentran en el ámbito social (A. L. Luers et al., 2003), donde ha servido de
apoyo para la definición del riesgo ante amenaza por desastre natural como
inundación, terremoto y en general, cualquier evento que se traduzca en daño a
las personas y/o a los bienes de una comunidad (Kumpulainen, 2006).
Actualmente, el concepto Vulnerabilidad se ha ido expandiendo hacia las áreas
económica y ambiental o ecológica, siendo ésta última la que compete a este
estudio, donde la vulnerabilidad es considerada como el grado al cual el
ecosistema puede ser degradado ante la amenaza que representa una
perturbación o estrés de origen natural o antropogénico(ej.una represa)(Toro et al.,
2012).Adicionalmente, la vulnerabilidad depende del conjunto de propiedades y
características funcionales del ecosistema expuesto a la perturbación, por lo cual,
constituye uno de los factores determinantes para la definición de las
consecuencias ambientales que trae consigo el desarrollo de proyectos
ingenieriles (Luers et al., 2003; Kværner et al., 2006). Algunas otras definiciones
de vulnerabilidad en contexto de sus tres dimensiones (ambiental, social y
económica) pueden ser revisadas en la (Tabla 2).
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
19
Para medir la vulnerabilidad, se tienen en cuenta tres parámetros fundamentales:
1. El grado al cual un sistema entra en contacto con un agente(s) generador(es)
de cambio particular(es) (Exposición), 2. La aptitud que un agente tiene para
afectar el sistema, partiendo de las características y el funcionamiento normal de
este último(Sensibilidad) y 3. La capacidad que tiene el sistema expuesto
dereaccionar y actuar contra los efectos que le genera el agente externo y así,
lograr recuperarse totalmente y/o conllevar los impactos manteniendo su función,
estructura, identidad, etc. originales (Resiliencia) (Clark et al., 2000; A. L. Luers et
al., 2003; Kumpulainen, 2006; Metzger et al., 2006; de Figueirêdo et al., 2010;
Ippolito et al., 2010).
La medición de la vulnerabilidad se lleva a cabo con ayuda de losANÁLISIS DE
VULNERABILIDAD, definidos por Ippolito et al.(2010) como una“técnica basada
en el seguimiento de una serie de pasos que permite, a través de la identificación
de factores, pronosticar las posibles alteraciones de la condición inicial de las
cuencas y/o sub-cuencas”. Se ha propuesto que dicho concepto sea involucrado
dentro de las EIAs (Esquema 5) como solución al componente subjetivo de los
procedimientos convencionales, aportando así, a la identificación impersonal de
los recursos más propensos a sufrir impacto negativo dentro de cualquier proyecto
y/o actividad, ayudando al entendimiento y pronóstico acertados del
comportamiento del sistema natural y por último, disminuyendo la probabilidad de
omisión de impactos ambientales dentro de las EIAs(Toro et al., 2012).
Esquema 5. Inclusión del concepto de vulnerabilidad dentro del proceso de EIA en Colombia (Los numerales marcados en rojo son aquellos que precisan de Análisis de Vulnerabilidad), Modificado de
“DeterminingVulnerabilityImportance in EnvironmentalImpactAssessmentThe case of Colombia”, (Toro et al., 2012).
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
20
Tabla 2. Definiciones del concepto de vulnerabilidad bajo el contexto ambiental, social y económico.
Conjunto de propiedades de un ecosistema que
determinan su potencial a ser perturabados por un
estrés especifico. La vulnerabilidad inicia con el
análisis de tres características de diferentes
poblaciones: Susceptibilidad a la exposición,
sensibilidad a un estrés particular y potencial de
recuperación al nivel de poblaciones y
comunidades.
Ecological vulnerability analysis: A river case study
(Ippolito et al., 2010)
Inabilidad de un ecosistema para tolerar
estresores a través deñ tiempo y el espacio.
Vulnerability concept in hazard and risk
assessment (Kumpulainen, 2006)
Parte esencial dentro de la invertigación de
amanezas y riesgos, la cual se refiere a la
susceptibilidad de las personas, comunidades o
regiones frente a amenzas naturales y
tecnológicas.
Combinación entre potencial de perturbación y
capacidad de recuperación, cuya medición está
basda en indicadores que cubren tal combinación.
Susceptibilidad de systemas físicos, bióticos y
sociales frente a amenazas y/o daños.
Herramienta para reducir la incertidumbre dentro
de las EIA, ya que ésta no está basada en el juicio
del evaluador, sino por el contrario, esta basada en
una serie de indicadores ambientales de estado
del sistema en estudio.
Determining Vulnerability Importance in
Environmental Impact Assessment the case of
Colombia (Toro et al., 2012)
Grado al cual un sistema es susceptible a o incapaz
de sobrellevar los efectos adversos del cambio
climático, incluyendo la variabilidad climática y
eventos extremos.
The vulnerability of ecosystem services to land use
change (Metzger et al., 2006)
Susceptibilidad de la cuenca para sufrir
degradación, evaluada a través de la consideración
de ecosistemas locales de exposición, sensibilidad
y resiliencia.
Environmental performance evaluation of agro-
industrial innovations- Part 2: methodological
approach for performing vulnerability analysis of
watersheds (Figueiredo et al., 2010)
El grado al cual los sitemas humanos y ambientales
estan propensos a experimentar daño gracias a una
perturbación o estrés.
A method for quantifying vulnerability, applied to
the agricultural system of the Yaqui Valley, Mexico
(Luers et al., 2003)Potencial de pérdida.
Vulnerabilidad Referencia
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
21
En este caso, los factores referidos en la definición formulada por Ippolito et al.,
(2010), los cuales, harán parte de los parámetros para la definición de la
vulnerabilidad, serán llamados INDICADORES y en forma general, están
especificados como una medida cuantitativa y/o cualitativa que ayuda a clasificar o
dar explicación a un concepto. Se miden en porcentajes, tasas y razones ya que
deben permitir comparaciones; también son definidos como un acercamiento para
la transformación de conceptos teóricos en operacionales (Definición.org, 2011;
Hinkel, 2011).
Esquema 6. Sistema terrestre y sus subsistemas, Diagrama de Bretherton, Adaptado de (Universidad Nacional de Colombia- Sede Bogotá, 2011).
La ECOHIDROLOGÍA nació de la necesidad de entender más a fondo el
funcionamiento de los sistemas naturales (Esquema 6) y así, mejorar los
mecanismos para la restauración de los mismos. La (UNESCO, 1997) encontró la
solución a esta necesidad a través de la integración de procesos hidrológicos (a
escalas de tiempo y espacio más elevadas de las que el estudio de ecotonos
reflejaba) con dinámicas de la biota. Desde entonces, la ecohidrologíaha creado
una nueva perspectiva para la evaluación ygestión de los recursosacuáticosy ha
ayudado a acelerarla implementación del desarrollosostenible, ya quecumplelas
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
22
dos condicionesfundamentalespara el éxito de metodologías de manejo ambiental
de acuerdoa la teoría dela toma de decisiones: la eliminación de las amenazas y
laampliación deoportunidades (Esquema 7). Esta tendencia busca eliminar la
paradoja de las cumbres, es decir, acabar con las islas del conocimiento que han
generado que la investigación y el progreso no vayan en un sentido
interdisciplinario, sino que por el contrario, cada investigador trabaje por separado.
Como los procesos terrestres se encuentran estrechamente relacionados y
retroalimentados, un enfoque aislado no nos llevaría a la verdadera compresión de
los sistemas.
Esquema 7. Ecohidrología como factor de aceleración de la transición de la ecología descriptiva, la conservación restrictivas y sobre ingeniería de gestión de los ecosistemas acuáticos a la ecología de análisis /
funcional y de gestión creativa, Tomado de Ecohydrology A New ParadigmfortheSustainable Use of AquaticResources, (Zalewski et al., 1997)
Rodríguez-Iturbe & Porporato(2004), pioneros en esta disciplina, presentan una
definición complementaria: la ecohidrología como la interrelación entre el ciclo
hidrológico y los procesos ecológicos (Esquema 8.). Dicha interacción se encuentra
fuertemente representada por los CICLOS BIOGEOQUÍMICOS, los cuales, son
los encargados dela determinación de las características físicas, químicas y
biológicas del medio, a través de la transformación y transporte de materia y
energía a diferentes escalas. Dentro de tal transformación, se ve incorporado el
flujo simultáneo de agua y nutrientes en ecosistemas acuáticos y terrestres
(Martens & Rotmans, 1999; Lohse et al., 2009).
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
23
Esquema 8. Representación del concepto ecohidrológico, marcado en color amarillo.
3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Una de las formas como la ingeniería civil interviene las cuencas hidrográficas es
mediante la construcción de represas(Villa, 1990). Las cuales, aunque ayudan a
garantizar disponibilidad del recurso hídrico para suplir necesidades, generan
impactos sobre las dinámicas existentes dentro de la cuenca (Dai et al., 2008;
Lajoie et al., 2007; McCully, 2004; Xiaoyan et al., 2010); dichas dinámicas se
encuentran definidas principalmente por la interacción entre procesos físicos,
químicos y biológicos (Goodwin & Hardy, 1999).
Para identificar las alteraciones generadas por la construcción de represas y a su
vez mitigarlas, desde los 60’s se vienen desarrollando Evaluaciones de Impacto
Ambiental (EIA) (Kværner et al., 2006). Sin embargo, recientemente se ha
reconocido que los impactos generados por la construcción de represas
trascienden los pronósticos. Esta situación está relacionadacon que no se ha
tenido en cuenta la vulnerabilidad de la cuenca hidrográfica para la identificación
de los impactos ambientales que el proyecto pueda generar sobre ésta.
Los análisis de vulnerabilidad aún no son implementados dentro de las EIA que se llevan a cabo para proyectos ingenieriles, porque, aunque el Ministerio del Medio Ambiente exige la caracterización del área de influencia del proyecto mediante indicadores de vulnerabilidad (Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial - MAVDT, 2011); lo anterior, se hace mediante una descripción del estado actual del medio, más que con un análisis de vulnerabilidad en el sentido estricto (INTEGRAL, Ingeniería de consulta S.A, 2009);
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
24
Adicionalmente, las EIAs convencionales tienden a considerar la vulnerabilidad ambiental de forma muy superficial y en algunos casos a excluirla y/o ignorarla (Kværner et al., 2006; Toro et al., 2012).
La tendencia actual es involucrar en las EIAs los análisis de vulnerabilidad, sin embargo, estos últimos se apoyan en indicadores de impacto ambiental obtenidos de la desagregación del medio ambiente en componentes como suelo, agua, aire(ej.(Toro et al., 2012) ). Una de las dificultades de este tipo de aproximaciones es que dejan de lado lasinteracciones entre dichos compartimentos, cuya importancia es resaltada por el paradigma ecohidrológico(UNESCO, 2011).
Finalmente, al observar la poca información disponible para el desarrollo de
análisis de vulnerabilidad de cuencas hidrográficas ante la construcción de
represas, la necesidad de involucrar dichos análisis dentro de las EIA a nivel
nacional, la escasez de indicadores pertinentes al real funcionamiento de la
cuenca y la importancia de acercarnos a paradigmas ecohidrológicos, los cuales,
se han tornado en una apuesta de integración de disciplinas en la actualidad al
involucrar procesos ecológico e hidrológicos para definir el comportamiento de los
ecosistemas (Ippolito et al., 2010; UNESCO, 2011). Nace la presente propuesta de
proyecto de grado, la cual, consiste en formular indicadores ecohidrológicos
sensibles a impacto por construcción de represas que permitan hacer análisis de
vulnerabilidad en cuencas hidrográficas, que a su vez, podrían ayudar a mejorar
metodologías convencionales para la Evaluación de Impacto Ambiental dentro del
ámbito ingenieril.
4. OBJETIVOS
Objetivo general
Formular una propuesta de indicadores ecohidrológicos con potencial uso
dentro de análisis de vulnerabilidad de cuencas hidrográficas ante la
construcción de represas.
Objetivos específicos
1. Identificar indicadores ecohidrológicos sensibles a impacto por construcción
de represas dentro de cuencas hidrográficas.
2. Describir el comportamiento de los indicadores ecohidrológicos
identificados, con base en información cuantitativa y/o cualitativa.
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
25
3. Discutir la aplicabilidad de los indicadores ecohidrológicos dentro del
análisis de vulnerabilidad de cuencas hidrográficas ante la construcción de
represas.
5. ANTECEDENTES
Para disminuir el componente subjetivo en la identificación de impactos
ambientales dentro de las EIA’s, se viene planteandoincluir análisis de
vulnerabilidad dentro de estas últimas(Kværner et al., 2006; Toro et al., 2010).
Dichos análisis han tomado fuerza en las últimas décadas (Clark et a., 2000). A
nivel mundial, éstos ya se han llevado a cabo en diferentes campos. Por ejemplo,
en China, se evaluaron los cambios en el ecosistema por la construcción de
represas para generación de energía. Para dicho análisis, se empleó un sistema
de índices basado en indicadores ecológicos, morfológicos, climáticos, entre otros.
En Italia, se aplicó el concepto de vulnerabilidad del ecosistema ante actividades
antropogénicas, tomando como caso de estudio dos ríos al norte de Italia: el Río
Serio y el Río Trebbia. Para tal fin, se determinaron indicadores hidráulicos,
geomorfológicos, ecológicos, etc. (Ippolito et al., 2010; Zhai et al., 2007). Por otro
lado, en Brasil, se propuso una metodología para la determinación de
vulnerabilidad ambiental a escala de cuenca, basada en indicadores de
exposición, sensibilidad y capacidad de respuesta, involucrados con innovaciones
agro-industriales (de Figueirêdo et al., 2010).
A nivel nacional,también existen referencias bibliográficas que muestran estudios
de vulnerabilidad. Por ejemplo, Etter et al. (2011)desarrollaron un estudio de
vulnerabilidad temporal y biofísico del ecosistema por uso del suelo, mediante la
determinación de “factores de vulnerabilidad” como condiciones climáticas,
topografía y tipos de suelo. Igualmente, Toro et al. (2012) muestran un estudio
relacionado con la determinación de la importancia de vulnerabilidad ambiental y
su inclusión dentro de las EIAs en Colombia. Para este caso, se emplearon
indicadores ambientales provenientes del sistema de información ambiental de
Colombia (SIAC), cuya función principal es proporcionar una visión del estado del
medio ambiente. Dentro de dichos indicadores se encuentran: cobertura vegetal,
porcentaje de tierra con sobreexplotación, índice de calidad del aire, número de
especies en peligro, etc.
En cuanto a los ciclos biogeoquímicos y su importancia dentro del funcionamiento
de las cuencas hidrográficas, algunos autores han venido trabajando el tema y han
encontrado que al modificar el intercambio normal de carbono orgánico y
nutrientes a nivel agua-atmósfera, agua dulce- agua salada, agua superficial- agua
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
26
subterránea, agua-suelo, suelo-vegetación, entre otros, las emisiones de dióxido
de carbono aumentan o disminuyen (Payal, 2004; Lohse et al., 2009; Marotta et
al., 2009; Marotta et al., 2010). Por otro lado, (Martínez-Sánchez, 2004) llegó a la
conclusión que al cambiar la disponibilidad de nutrientes del suelo se puede
afectar directamente el proceso de reabsorción de nutrientes que lleva a cabo la
vegetación, perturbando la reserva de nutrientes para el posterior desarrollo de las
plantas y la calidad nutricional de las hojas que van a caer como hojarasca. Lo
anterior, tiene implicaciones en cuanto al reciclaje de materiales a nivel de
ecosistema. La investigación desarrollada al reservorio IronGate (límite entre
Rumania y Yugoslavia) muestra que la retención de sedimentos por la
construcción de dicha represa, trae como consecuencia el decaimiento en el
transporte de carbono orgánico particulado aguas abajo de la misma. Con lo cual,
se alteran el ciclo de carbono, la disponibilidad de oxígeno en el agua y el balance
de nutrientes (Teodoru & Wehrli, 2005).
6. JUSTIFICACIÓN
La identificación de indicadores ecohidrológicos constituye una propuesta
novedosa para abordar un problema ingenieril en cuanto al pronóstico de impactos
ambientales ocasionados por la construcción de represas. Mediante lo cual, se
logra aportar a la inclusión de la vulnerabilidad de la cuenca hidrográfica como
estrategia fundamental para disminuir el componente subjetivo dentro de las EIAs.
El desarrollo de esta propuesta aporta al ingeniero unpunto de vista acerca de la
forma como funciona el medio ambiente y le brinda algunas herramientas para
desarrollar cálculos sencillos que pueden hacer la diferencia en cuanto a la
conservación de los recursos naturales y la manera de entender el ecosistema
sobre el cual trabaja.
Por otro lado, este proyecto da un ejemplo claro de integración de disciplinas, con
lo cual, busca contribuiral alcance del desarrollo sostenible de las comunidades.
Lo anterior lo reflejamediante la aplicaciónde metodologías provenientes de la
ingeniería, la biología y la ecohidrologíasimultáneamente para alcanzar los logros
que se plantea.
Adicionalmente, la investigación motiva a continuar la búsqueda de soluciones
prácticas a problemas complejos que aunque han tratado de ser abordados desde
la ingeniería únicamente, competen a todos los campos del conocimiento. Para
finalizar, se destaca que el esquema de desarrollo de la propuesta está destinado
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
27
a que sea aplicable al caso Colombiano, lo cual, lo convierte en un instrumento
enfocado a contribuir al progreso del país.
7. METODOLOGÍA
El desarrollo de la presente propuesta de indicadores ecohidrológicos se enmarcó
en las siguientes fases:
Fase 1. Preliminares. Dentro de esta primera fase se llevó a cabo una extensa
revisión bibliográfica, enmarcada en consultas en bases de datos nacionales e
internacionales y libros en bibliotecas locales. Además, se generó una base de
datos personal con los temas relacionados en la investigación mediante la
herramienta en línea Zotero. En esta sección cabe señalar que se tomó el curso
práctico en Procesos Ecológicos en Zonas Riparias ofrecido por la Universidad de
Brasilia (UNB), Brasil,en Junio de 2011, al cual, se asistió con el acompañamiento
del director de proyecto y el cual, aporto al apropiamiento de conceptos y
metodologías en campo para la medición de flujos de carbono en zonas riparias,
corredores fluviales, suelos, entre otros.
Fase 2. Identificación de indicadores ecohidrológicos. Para cumplir con esta
fase se inició con la exploración de las metodologías convencionales para la
ejecución de Evaluaciones de Impacto Ambiental (EIA’s) a nivel general y
específicamente, concentrada en la forma de identificar impactos ambientales.
Posteriormente, se desarrolló una propuesta matricial que permite incluir el
concepto de ciclos biogeoquímicos en la identificación de impactos ambientales
ante la construcción de represas. Por último, se hizo una breve descripción de los
procesos ecohidrológicos que componen los ciclos biogeoquímicos y los cuales,
se desarrollan dentro de las cuencas hidrográficas. A partir de allí, fue
seleccionado uno de los ciclos biogeoquímicos como fuente para la identificación
de los indicadores ecohidrológicos.
Fase 3. Descripción de indicadores ecohidrológicos.En la descripción de los
indicadores ecohidrológicos seleccionados en la fase anterior se hizo necesario
asociar fenómenos relacionados con los indicadores y mediante la descripción del
comportamiento de dichos fenómenos,describir simultáneamente el de los
indicadores. Para esto, se empleó el conocimiento adquirido en la Universidad de
Brasilia (UNB, Brasil) sobre metodologías de medición de flujos de carbono en
cuencas y algunas consultas extras en literatura tanto nacional como internacional.
Adicionalmente, se desarrollaron algunos ejemplos de cálculo basados en
información nacional, los cuales, permitieron ilustrar las metodologías mostradas.
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
28
Fase 4. Discusión de la aplicabilidad de indicadores ecohidrológicos dentro
de Análisis de vulnerabilidad. Para el cumplimiento de esta fase fue
indispensable el reconocimiento de algunas metodologías que se están
implementando a nivel internacional para el desarrollo de análisis de vulnerabilidad
y sus correspondientes limitaciones. A partir de lo anterior, se escogió una de ellas
para discutir la aplicabilidad de los indicadores ecohidrológicos de vulnerabilidad
de cuencas hidrográficas ante la construcción de represas antes propuestos.
Finalmente, se incluyó tanto el concepto de indicador ecohidrológico como el de
análisis de vulnerabilidad sobre cuencas hidrográficas en el contexto de
construcción de represas y así dejar ver la pertinencia de la investigación.
8. RESULTADOS
8.1. IMPACTOS AMBIENTALES EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS POR
CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS E INDICADORES
ECOHIDROLÓGICOS
8.1.1. Impactos generales
Las represas se han convertido en un elemento vinculado al manejo del recurso
hídrico en el mundo, pero necesitan políticas de manejo eficientes para que
cumplan con sus funciones de la forma más adecuada posible ya que su
construcción, operación-mantenimiento y abandono generan cambios en el
régimen hidrológico del cauce, en la tasa de transporte de sedimentos, en la
dinámicamigratoria de peces, en los procesos de descomposición, en la
oxigenación del agua, en las condiciones térmicas, entre otros; produciendo
efectos negativos sobre el río y eventualmente sobre la cuenca (Quirós, 1988;
Zalewski et al., 1997; Friedl & Wüest, 2002). LaTabla 3 muestra una recopilación
de algunos de los impactos ambientales generados por la construcción de
represas registrados en la literatura. Esta tabla está apoyada en diferentes
autores (Friedl & Wüest, 2002; Ledec & Quintero, 2003; Pérez & Restrepo, 2008;
Kerr & Stone, 2009).
Tabla 3. Impactos ambientales generados por la construcción, operación-mantenimiento y abandono de
represas.
IMPACTO CAUSA
Alteración de los ciclos biogeoquímicos (Carbono
Interrupción del flujo de carbono orgánico
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
29
IMPACTO CAUSA
(C), nutrientes y metales) Cambio del balance de nutrientes
Alteración de condiciones térmicas y de oxígeno
Cambio de régimen alóctono a autóctono desde el inicio del reservorio hasta el lugar de la presa
Alteración de la condición redox por medio del incremento del tiempo de residencia del agua
Pérdida de contenido de nitrógeno y fósforo debido a la disminución en la migración de peces
Cambio de la tasa de sedimentación
Cambio de las características del cuerpo
de agua de Río a lago
Cambios en el tiempo de residencia del agua
Incrementos o estratificación térmica del agua
Reducción de la turbulencia que en algunos casos disminuye la cantidad de partículas disueltas en el agua y por ende la turbiedad
Algunas veces, incremento de la producción autóctona dentro del embalse
En otros casos, si la construcción tiene propósitos de generación hidroeléctrica, la descarga asociada puede favorecer la turbiedad
Deterioro de la calidad del agua
Flujos residuales
Cambios de la temperatura aguas abajo (cuando es descargada de profundidades específicas)
Cambios del régimen hidrológico aguas abajo, causados por los pulsos de descarga
Reducción del intercambio entre agua cercana a la superficie con la profunda dentro del embalse, favoreciendo condiciones anóxicas de descomposición (formación de metano)
Aumento de tiempo de retención del agua en el embalsamiento, lo cual, genera menor disolución de contaminantes comparado con ríos de flujo rápido
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
30
IMPACTO CAUSA
Descomposición de la vegetación inundada
Acumulación de sedimentos en el embalse (penetración de luz disminuye =diminución de la capacidad fotosintética)
Lluvia ácida proveniente de contaminantes de otras actividades
Degradación de ecosistemas aledaños
como humedales, estuarios, deltas,
manglares y zonas marinas
Flujos residuales
Cambios del régimen hidrológico
Inundación permanente causada por la inundación del reservorio
Reducción del transporte de sedimentos aguas abajo de la presa que causa
Disminución de la cantidad de oxígeno disuelto en el agua descargada por la represa, generando reducción de la capacidad asimilativa o de auto restauración del río
Retención de nutrientes en el reservorio, causando disminución de disponibilidad de nutrientes (deterioro de productividad biológica) aguas abajo
Efectos sobre las concentraciones de sal
Incremento del tiempo de residencia del agua
Cambios en la evaporación, temperatura y concentración de oxígeno
Descargas de la presa generan incremento en la intrusión de agua salada cercana a la desembocadura del río
Alteración de los procesos de
sedimentación- erosión
Bloqueo del flujo de sedimentos por la construcción y operación de la presa
Deforestación relacionada con la construcción de vías de acceso
Cambio del régimen de flujo natural aguas abajo que conduce a la erosión tanto del lecho como de las bancas del canal (zonas costeras también)
Degradación del habitat y muerte de especies
nativas y no nativas de
Condiciones de sobresaturación de oxígeno y nitrógeno (naturales o inducidas) que pueden causar burbujas de gas en las branquias de los peces y posterior muerte
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
31
IMPACTO CAUSA
peces, organismos bentónicos y en general,
vida acuática
Cambios en la red alimenticia generada por la carencia de nutrientes transportados por el río
Desecación de los ríos aguas abajo de las represas gracias a la desviación de los mismos
Construcción de barreras que impiden la migración de peces hacia zonas de desove y /o pasaje no satisfactorio a través de turbinas y vertederos
No adaptación a nuevas condiciones de lago artificial
Cambio en los patrones de flujo pertenecientes a los pulsos de descarga del embalse
Deterioro de la calidad del agua. Por lo general bajos niveles de oxígeno y a veces sobresaturación de gas
Aparición de vegetación acuática flotante
Emisión de gases de efecto invernadero
Condiciones de anoxia
Descomposición de suelo y vegetación inundadas, consecuente generación de metano (CH4), óxido de nitrógeno ( N2O) y dióxido de carbono (CO2)
Tala y quema de bosques antes del llenado del embalse
Aumento de piscivorismo
Inundación de vegetación riparia para la construcción del reservorio
Incremento de las tasas demetilación
Cambio de la red alimentaria
Retención de nutrientes por la presa
Disminución en el transporte de Si hacia zonas costeras (retención de conchas silíceas)
Crecimiento de algas tóxicas en mares costeros
Alteración de radios de nutrientes
Cambios en la temperatura del agua
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
32
IMPACTO CAUSA
Cambios en el transporte de sedimentos y turbulencia
Reducción de lluvia ácida Este impacto se presenta cuando el embalse el construido como
alternativa a la quema de combustibles fósiles. Por ejemplo: generación de energía
Incremento de especies planctonicas dentro del
embalse
Gradientes horizontales marcados dentro de la zona de represa debido a la contribución de los afluentes
Condiciones eutróficas
Cambio frecuente de las condiciones verticales de la columna de agua
Extinción local y global de especies animales y
vegetales
Inundación de hábitats naturales
Pérdida de zonas adyacentes como llanuras de inundación, deltas, estuarios, humedales, manglares, etc.
Eliminación de la diversidad y la función que proporciona una
zona litoral
Pulsos del embalse que reducen las tasas de flujo considerablemente
Destrucción de ecosistemas ribereños como las llanuras de inundación y vegetación riparia en general
Interrupción de la interacción natural entre el río y la ribera
Daño de tierras fértiles
Desecación y re-direccionamiento de ríos
Utilización de canteras y pozos temporales
Aceleración o retardo de procesos de
descomposición de MO
Estratificación química del agua debido a el aumento en profundidad en el embalse
Tiempo de retención prolongado o corto del agua en el embalse, los acuíferos, la zona hiporréica, etc.
Mayor o menor disponibilidad de MO (diferente a la natural) causada por el bloqueo del continuum del río por la presa o por la inundación de vegetación para el llenado del embalse.
Modificación del clima local
Exposición de una lámina de agua mayor (embalse) a la natural crea efectos de evapotranspiración y por ende precipitación
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
33
IMPACTO CAUSA
Disminución de la producción primaria del
sistema
Limitaciones de reproducción del fitoplancton por falta de nutrientes en la superficie del embalse
Disminución de la concentración de nutrientes aguas abajo del embalse
Interrupción y /o alteración de la conexión con sistemas adyacentes como el ribereño y el subterráneo
Pérdida de profundidad de la columna de agua anual (dependiente del
clima)
Incremento de la evaporación por aumento del espejo de agua en el reservorio
Provocación de terremotos
Fenómeno de sismicidad inducida por llenado de represa generado por alteración en la distribución de esfuerzos que dicha área ha sufrido durante millones de años
8.1.2. Impactos ambientales desde la perspectiva de los ciclos
biogeoquímicos
Tradicionalmente se vienen identificando los impactos ambientales producidos por
la construcción, operación y abandono de represas, mediante el desarrollo de
matricesde interacción, siendo una de las más empleadas la matriz que
desarrollaron Leopold y colaboradores en (1971)(Alonso et al., 1996; Empresas
Públicas de Medellín E.S.P., 2002; Conesa, 2010). Sin embargo, en el caso
Colombiano, el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial (MAVDT)
da la opción de implementar la metodología que el proponente crea más
conveniente para su caso, PR-TER-1-01 (Ministerio de Ambiente, Vivienda y
Desarrollo Territorial - MAVDT, 2011).
A continuación, se muestra una comparación entre la división del entorno en la
matriz de interacción para la identificación de impactos ambientales convencional
y aquella expuesta en la presente propuesta. Teniendo en cuenta que las dos
hacen parte de la metodología cualitativa para la EIA, de dicha comparación se
destacan algunas diferencias entre la metodología de desagregación del medio
ambiente dentro de la matriz convencional (Esquema 9) y aquella descomposición
que se desarrolla como propuesta (Esquema 11).
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
34
8.1.2.1. Matriz de interacción convencional
En la matriz de interacción convencional, el medio ambiente se subdivide en
componentes y algunos procesos que tienen potencial de impacto por el desarrollo
de las actividades en cada una de sus fases (Alonso et al., 1996; Conesa, 2010)
(Esquema 9)
Esquema 9. Desagregación del medio ambiente en la matriz de interacción convencional para la identificación de impactos ambientales, adaptado de (Conesa, 2010).
Vale la pena aclarar que aunque el componente socioeconómico dentro de la EIA
es un elemento indispensable que contiene subdivisiones específicas muy
importantes para la identificación de impactos ambientales dentro del contexto del
ser humano, en este caso, ese componente socioeconómico no será analizado.
Esta propuesta se centrará en el trabajo que involucra las variables físicas,
químicas y biológicas del ambiente, debido a que éstas se acercan más al
ejercicio directo de construcción de una represa + embalse (ejercicio ingenieril) y
son dichas variables, el componente fundamental que define el concepto
ecohidrológico en este caso. Por último, la decisión de no involucrar el
componente socioeconómico en este trabajo, tuvo en cuenta la complejidad del
componente social, el alcance de los objetivos planteados y el tiempo establecido
para el desarrollo de los mismos.
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
35
En el enfoque convencional (Esquema 9), la división del medio ambiente se
presenta en categorías cerradas, lo cual,conlleva a la subestimación y/u omisiónde
las interacciones entre componentes. Dichas interacciones, podríanconvertirse en
fuente de información para alcanzar el objetivo de identificación de impactos
ambientales.
Un ejemplo aplicado de este tipo de desagregación se observa en el Estudio de
Impacto Ambiental del proyecto hidroeléctrico Porce III (Empresas Públicas de
Medellín E.S.P., 2002) cuya división del medio ambiente se expone a
continuación:
Esquema 10. Desagregación del medio ambiente, EIA proyecto hidroeléctrico Porce III.
Del Esquema 10 cabe anotar que aunque no sigue fielmente la representación del
Esquema 9, conserva el patrón de subdivisión. Se observa que sigue el
planteamiento de la guía metodológica del Ministerio del Medio Ambiente de
España (Alonso et al., 1996). Para llegar a esta desagregación los autores se
apoyaron en la previa enumeración de actividades que serán desarrolladas
durante el proyecto, posteriormente, enfrentaron dicha información con aquella
proveniente del estado actual del área de influencia (caracterización del área de
influencia del proyecto) y finalmente, ensamblaron la matriz mediante la
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
36
determinación de los componentes del ambiente que ellos consideraron se verán
afectados por cada una de las actividades antes mencionadas.
De la idea anterior es importante resaltar el componente subjetivo de la
metodología cualitativa para la EIA. Dicha subjetividad está presente debido a que
la selección de los componentes ambientales que van a conformar la matriz, la
interacción entre actividades del proyecto-factores del ambiente y la posterior
calificación de tales interacciones (impactos) se determina mediante juicios de
valor llevados a cabo únicamente con ayuda del criterio del evaluador o panel de
expertos y en algunas ocasiones, influenciados por intereses políticos externos. Lo
anterior, involucra un fuerte nivel de incertidumbre al proceso y limita la capacidad
predictiva del método (Toro et al., 2012).
Al observar la calidad de los indicadores que Empresas Públicas de Medellín
E.S.P.(2002) escogió para su estudio y los factores ambientales asociados a los
mismos, se observa que en cierta forma siguen el patrón de subdivisión ambiental
convencional. Por lo tanto, se hace necesario encontrar otra estrategia para
representar el medio ambiente de tal manera que se tenga en cuenta con mayor
acierto su complejidad e individualidad. Es así como se propone el desarrollo de
una matriz de interacciones que lleva a cabo la desagregación del medio ambiente
mediante procesos concernientes al ciclo de nutrientes; contribuyendo a la
minimización de la incertidumbre dentro del proceso de EIA, dando cabida a la
selección de indicadores más elaborados y abriendo espacio para el análisis de
las interacciones presentes entre componentes y factores ambientales.
8.1.2.2. Matriz de interacción propuesta
Al tener en cuenta que los ciclos biogeoquímicos proporcionan información para la
identificación de impactos ambientales(Friedl & Wüest, 2002; Lohse et al., 2009),
se propone que la desagregación del medio ambiente dentro de la matriz de
interacción para la identificación de impactos ambientales en las EIAsno se haga
por componentes, sino por procesos que resalten las interacciones entre los
mismos (Esquema 11).
El fraccionamiento del medio ambiente se hace mediante los factores suelo, agua
(superficial y subterránea), bosque y atmósfera. Sin embargo, se reincorporan a
través de procesos que abarcan los distintos componentes y que a la vez
interactúan entre sí. Tales procesos corresponden a un grupo de ciclos
biogeoquímicos: Los ciclos de Nutrientes (Lohse et al., 2009).
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
37
Esquema 11. Desagregación del medio ambiente en la matriz de interacción propuesta para la identificación de impactos ambientales.
Entre los procesos que se observan en el Esquema 11 se encuentran:
Intercambio de materia y energía regulado biológicamente
Precipitación directa y escurrimiento fustal
Deposición atmosférica
Descomposición y balance hidrológico
Degradación, CO2 y lluvia ácida
Transformaciones de N y C, poros saturados y pérdidas gaseosas
Pérdidas de solución del suelo, propiedades hidráulicas y canales de flujo
Profundidad y longitud de canales de flujo
Hidráulica y espiral de nutrientes
Procesos en la interfase corriente- paisaje
Tasa de recarga de acuíferos
Suministro de reactivos (agua subterránea)
Intercambio de reactivos entre la superficie y la zona subsuperficial
Intercambio gaseoso de la corriente
A través de los procesos listados arriba, queda implícito el objetivo de representar
la dinámica entre procesos y su importancia para entender el funcionamiento de
los sistemas naturales (UNESCO, 1997, 2011). Vale la pena mencionar que lo que
se pretende es ver el funcionamiento del medio ambiente desde otro punto de
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
38
vista que permita comprender la complejidad del sistema sin hacerlo inmanejable
e igualmente, contribuir al desarrollo sostenible de proyectos ingenieriles mediante
el mejoramiento de las metodologías de EIA que conlleven al uso consciente de
los recursos naturales por parte del sector de la ingeniería.
Lo que se resalta de la desagregación propuesta es lo siguiente:
Encierra en su estructura a la desagregación convencional. Es decir, los
procesos del ciclo de nutrientes, al ser dinámicos, abarcan de forma global
los factores del medio ambiente afectados (Es otra forma de ver la
afectación de los elementos del ambiente).
Permite hacer visible, de forma más fácil, aquellos impactos inesperados
gracias a que, además de abarcar cada uno de los elementos del medio,
tiene en cuenta sus respectivas interacciones.
Está basado en el concepto ecohidrológico, según el cual, es en las
interacciones donde se encuentran procesos un poco más complejos pero
que definen de forma más acertada el comportamiento del sistema y por
ende, proporcionan herramientas para predecir su funcionamiento respecto
a un agente que lo esté afectando, en este caso, la construcción de una
represa.
Empleando la descomposición del medio ambiente mostrada e información de
distintos autores acerca de las actividades concernientes a la construcción,
operación y abandono de un proyecto represa-embalse (Vallarino, 1994; E. D. G.
del M. Ambiente et al., 1998; Pérez & Restrepo, 2008; Conesa, 2010), la matriz de
identificación de impactos ambientales propuesta se presenta en la (Matriz 1.)
Teniendo en cuenta que la finalidad de este documento es trabajar a escala de
cuenca, se escogieron aquellas actividades del proyecto que afectarán
directamente los procesos concernientes a dicha escala, obteniendo una matriz
reducida para este caso en particular. Finalmente, al relacionar filas con columnas
se obtienen las interacciones correspondientes entre actividades desarrolladas
durante el proyecto vs. Procesos del ciclo de nutrientes (Matriz 2.)
Observando la Matriz 2. se subrayan los puntos señalados en cada interacción, los
cuales, corresponden a los posibles impactos generados por actividades
desarrolladas durante un proyecto de construcción de represa, sobre cada uno de
los procesos del ciclo de nutrientes. Tales impactos ya han sido registrados por la
literatura y algunos pueden observarse en la (Tabla 4).
Para finalizar la comparación, es importante resaltar que esta aproximación está
destinada a que el ingeniero se acerque un poco más al entendimiento de los
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
39
sistemas naturales, ya que son éstos los que intenta manipular con cada uno de
sus proyectos y los cuales, al mismo tiempo debe perpetuar.
Tabla 4. Impactos sobre los ciclos de nutrientes, a causa de la construcción de represas con embalse.
Aumento de SO2 y CO2 en el fondo del embalse estratificadoLibro fundamentos de limnología neotropical , 2da. Edición
(Gabriel Roldán Pérez y Jhon Jairo Ramírez Restrepo, 2008)Afectación de la físico-química del agua
Aceleración o retardo de procesos de descomposición de la MO
Emisión de gases de efecto invernadero
Pérdidas de Nitrógeno y Fósforo en el sistema ribereño
Liberación de gases de efecto invernadero (Dióxido de Carbono y
Metano) desde el reservorio hacia la atmósfera
Good Dams and Bad Dams: Environmental Criteria for Site
Selection of Hydroelectric Projects (George Ledec & Juan David
Quintero,2003)Aceleración de los procesos de erosión- sedimentación
Retención de cantidades significantivas de nutrientes,entre ellos el
Sílice, el cual, de otro modo fluiría hacia aguas costerasA preliminary review of the impact of dam reservoirs on Carbon
cycling (Payal Parekh, 2004)Funcionamiento como pozo temporal de CO2
Disrupting biogeochemicla cycles- Consequences of damming
(Friedl & Wüest, 2001)
Alteración de los ciclos del carbon (C), fósforo (P), nitrógeno (N) and sílice
(Si)
Alteración de condiciones redox; subsecuente afectación en los ciclos de
nutrientes y liberación de metales potencialmente peligrosos de los
sedimentos
Alteración en el asentamiento de partículas
IMPACTO ARTÍCULO/AUTOR
Acumulación de nutrientes (N, Si, P) en los sedimentos retenidos por la
represa y el embalse
Retention of sediments and nutrientsin the Iron Gate I reservoir
in the Danube river (Critian Teodoru & Bernhard Wehrli, 2005)
Favorecimiento de la eutroficación del agua mediante la afectación de los
ciclos biogeoquímicos y la producción primaria del sistema
Plankton richness in a eutrophic reservoir (Barra Bonita reservoir,
SP, Brazil), (Takaku Matsumura-Tundisi & José Galizia Tundisi,
2005)
Retención de nutrientes (P, N Si, C) Biogeochemical mass-balances (C, N, P, Si) in three large
reservoirs of the Seine basin (France), (Jossette et al., 1999)
Interrupción del flujo de carbono orgánicoDams and development- A new framework for decision making,
the report of the world comission on dams (WCD, 2000)Emisión de gases de efecto invernadero como metano y CO2; aportando
al calentamiento global
Modificación de los ciclos biogeoquímicos (Carbon, Nutrientes y Metales)
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
40
CIMENTACIÓN
Matriz 1. Matriz expandida para la identificación de impactos ambientales relacionados con las actividades correspondientes a la construcción, operación, abandono e inducidas de represas con embalse, desde la perspectiva de los ciclos biogeoquímicos, particularmente desde los ciclos de nutrientes.
INTERFACE BOSQUE-ATMÓSFERA REGOLITO DEL SUELO AGUA SUBTERRÁNEA CAUCE PRINCIPAL
CUENCA - CICLO DE NUTRIENTES
PROCESOS EN LA
INTERFACE
CORRIENTE-PAISAJE
INTERCAMBIO
GASEOSO
REPRESA
C
O
N
S
T
R
U
C
C
I
Ó
N
CAMINOS Y VÍAS DE ACCESO
Remoción de vegetación
METEORIZACIÓN,
CO2, Y LLUVIA
ÁCIDA
TASA DE
RECARGA
PROFUNDIDAD Y
LONGITUD DE
CANALES DE FLUJO
SUMINISTRO
DE
REACTIVOS
HIDRÁULICA
Y ESPIRAL DE
NUTRIENTES
INTERCAMBIO DE
REACTIVOS ENTRE LA
SUPERFICIE Y LA ZONA
SUBSUPERFICIAL
DEPOSICIÓN
ATMOSFÉRICA
PRECIPITACIÓN
DIRECTA Y
ESCURRIMIENTO
FUSTAL
INTERCAMBIO DE
MATERIA Y ENERGÍA
REGULADO
BIOLÓGICAMENTE
DESCOMPOSICIÓN
Y BALANCE
HIDROLÓGICO
TRANSFORMACIONES
DE N Y C, AGUA DE
LLENADO DE POROS Y
PÉRDIDAS GASEOSAS
PÉRDIDAS DE SOLUCIÓN
DEL SUELO, PROPIEDADES
HIDRÁULICAS Y CANALES
DE FLUJO
Remoción capa de suelo
Descapote y apertura de vía
Cortes y rellenos
Construcción de Preataguías y AtaguíasDESVÍO DEL RÍO
Excavación del túnel ó conducto de desviación
Excavación de fundación de la presa
Construcción del rebosadero (Vertedero)
Construcción del cuerpo de la presa
Excavaciones del rebosadero
COMPLEMENTARIAS
Construcción de canal(es) (e.j. canales de descarga, conducción)
PRESA
Construcción de desagüe(s)
Construcción de tanque(s) amortiguador(es) de energía
Apertura de pasaje de canoas
Apertura de escalera de peces
Excavación túnel(es) de conducción (e.j. captación)
Construcción de desarenador(es)
Deforestación del vaso
Construcción de la toma de fondo
Construcción de dique (s)
Construcción de central eléctrica y/o centrales de operación
Desarrollo de excavaciones para aumentar el Vol. Embalse
EMBALSE
INFRAESTRUCTURAS
Adecuación de edificaciones temporales (talleres, almacenes, oficinas,etc)
Obras de embellecimiento (e.j. iluminación)
Disposición de tierras y otros materiales
Transporte de materiales (movimiento de maquinaria pesada)
Explotación de canteras
Regulación del caudal
Instalación de plantas de trituración y concretoOTRAS
OPERACIÓN
Llenado del embalse
Descarga de sedimentos a otras corrientes y/o a la misma más aguas abajo
Desarrollo de actividades agrícolas
Presencia de líneas de tranporte eléctrico
Aparición de urbanizaciones
ABANDONO Ó DERRIBO
Demolición y/o abandono de elementos y estructuras
Repoblaciones forestales
Desarrollo de actividades recreativasACTIVIDADES INDUCIDAS
Acumulación de material demolido o fuera de uso
Vaciado del embalse
Restablecimiento del régimen natural del cauce del río
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
41
CIMENTACIÓN
Matriz 2. Matriz reducida a las actividdes correspondientes a la escala de cuenca hidrográfica. Las zonas verdes corresponden a los posibles impactos ambientales causados por la construcción, operación, abandono y actividades inducidas por las represas, sobre los procesos correspondientes a los ciclos de nutrientes.
INTERFACE BOSQUE-ATMÓSFERA REGOLITO DEL SUELO AGUA SUBTERRÁNEA CAUCE PRINCIPAL
PROCESOS EN LA
INTERFACE
CORRIENTE-PAISAJE
INTERCAMBIO
GASEOSO
DESCOMPOSICIÓN
Y BALANCE
HIDROLÓGICO
TRANSFORMACIONES
DE N Y C, AGUA DE
LLENADO DE POROS Y
PÉRDIDAS GASEOSAS
PÉRDIDAS DE SOLUCIÓN
DEL SUELO, PROPIEDADES
HIDRÁULICAS Y CANALES
DE FLUJO
METEORIZACIÓN,
CO2, Y LLUVIA
ÁCIDA
TASA DE
RECARGA
PROFUNDIDAD Y
LONGITUD DE
CANALES DE FLUJO
HIDRÁULICA
Y ESPIRAL DE
NUTRIENTES
INTERCAMBIO DE
REACTIVOS ENTRE LA
SUPERFICIE Y LA ZONA
SUBSUPERFICIAL
SUMINISTRO
DE
REACTIVOS
DEPOSICIÓN
ATMOSFÉRICA
PRECIPITACIÓN
DIRECTA Y
ESCURRIMIENTO
FUSTAL
INTERCAMBIO DE
MATERIA Y ENERGÍA
REGULADO
BIOLÓGICAMENTE
Construcción de dique (s)
Excavación del túnel ó conducto de desviación
Desarrollo de excavaciones para aumentar el Vol. Embalse
Construcción de Preataguías y Ataguías
Explotación de canteras
Llenado del embalse
Regulación del caudal
Apertura de escalera de peces
Deforestación del vaso
Construcción de central eléctrica y/o centrales de operación
CAMINOS Y VÍAS DE ACCESO
Excavación de fundación de la presa
Construcción del cuerpo de la presa
Construcción de canal(es) (e.j. canales de descarga, conducción)
Descapote y apertura de vía
OPERACIÓN
ABANDONO Ó DERRIBO
ACTIVIDADES INDUCIDAS
REPRESA
DESVÍO DEL RÍO
PRESA
COMPLEMENTARIAS
EMBALSE
INFRAESTRUCTURAS
OTRAS
Desarrollo de actividades agrícolas
Aparición de urbanizaciones
Repoblaciones forestales
Descarga de sedimentos a otras corrientes y/o a la misma más aguas abajo
Vaciado del embalse
Restablecimiento del régimen natural del cauce del río
C
O
N
S
T
R
U
C
C
I
Ó
N
Remoción de vegetación
CUENCA - CICLO DE NUTRIENTES
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
42
A partir de la matriz 2 se pueden realizar las siguientes observaciones:
El número de impactos que ejercen las fases de construcción de una
represa sobre el ciclo de nutrientes de una cuenca es elevado.
Los impactos se encuentren interconectados entre sí a través de los
diferentes procesos del ciclo de nutrientes (intersecciones horizontales).
Los impactos ejercidos por distintas actividades constructivas también se
encuentran interconectados (intersecciones verticales).
A este nivel del análisis aquí planteado el concepto de matriz se desvanece
para darle espacio al concepto de continuum de impactos.
De acuerdo a lo anterior, la tarea de predecir los impactos ambientales generados
por la construcción de una represa sobre un sistema complejo como lo es una
cuenca hidrográfica es una tarea difícil de cumplir y con elevados niveles de
incertidumbre. Esto plantea el siguiente interrogante: ¿pueden las relaciones uno-
uno (actividad-componente del ambiente) que siguen el esquema de las matrices
convencionales, generar realmente información confiable para la identificación y
posterior mitigación de impactos ambientales generados por la construcción de
represas?
Ese cuestionamiento sugiere la necesidad de encontrar mecanismos menos
reduccionistas que permitan al ingeniero reconocer los impactos ambientales de la
construcción de represas. En ese camino se encuentran las aproximaciones que
involucran indicadores ecohidrológicos que de alguna forma describen las
interacciones complejas que hacen parte del funcionamiento de la cuenca.
8.1.3. Selección de indicadores ecohidrológicos
En este proyecto se emplearán indicadores basados en procesos ecohidrológicos
(indicadores ecohidrológicos). Un proceso ecohidrológico como su nombre lo
indica, es aquel que ocurre como resultado de la interacción simultánea entre
procesos ecológicos e hidrológicos dentro de las cuencas hidrográficas. Desde
este punto de vista, los ciclos de nutrientes se convierten en un elemento que
involucra tanto aspectos hidrológicos como ecológicos y sus procesos, en el
centro de atención para la identificación de indicadores ecohidrológicos de
vulnerabilidad de la cuenca hidrográfica frente a la construcción de represas.
Para la selección de indicadores ecohidrológicos se tuvo en cuenta el trabajo de
Lohse et al. (2009) quienes proponen ver la cuenca como una serie de interfases,
dentro de las cuales se encuentran: 1. Interfase bosque- atmósfera; 2. Regolito del
suelo; 3. Agua subterránea y 4. Cauce principal.
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
43
Dentro de esas interfases se desarrollan procesos asociados a los ciclos de
nutrientes como la deposición atmosférica, precipitación directa y escurrimiento
fustal, intercambio de materia y energía regulado biológicamente, descomposición
y balance hidrológico, transformaciones de N y C, poros saturados y pérdidas
gaseosas, pérdidas de solución del suelo, propiedades hidráulicas y canales de
flujo, meteorización, CO2, y lluvia ácida, tasa de recarga, profundidad y longitud de
canales de flujo, suministro de reactivos, hidráulica y espiral de nutrientes,
intercambio de reactivos entre la superficie y la zona subsuperficial, procesos en la
interfase corriente-paisaje y por último, intercambio gaseoso. La organización de
dichos procesos dentro de cada una de las interfases puede observarse en la
(Tabla 5).
Tabla 5. Interfases del ecosistema con sus respectivos procesos asociados a los ciclos de nutrientes, adaptada de “Interactios between Biogeochemistry and Hydrologic Systems” (Lohse et al., 2009).
La representación de los procesos y fases descritas anteriormente se pueden
observar espacialmente en las figuras (Figura 5 y Figura 6).
1. BOSQUE - ATMÓSFERA
•Deposición atmosférica
•Precipitación directa y escurrimiento fustal
•Intercambio de materia y energía regulado biológicamente
2. REGOLITO DEL SUELO
•Descomposición y balance hidrológico
•Transformaciones de N y C, poros saturados y pérdidas gaseosas
•Pérdidas de solución del suelo, propiedades hidráulicas y canales de flujo
•Meteorización, CO2 y lluvia ácida
3. AGUA SUBTERRÁNEA
•Tasa de recarga de acuíferos
•Profundidad y longitud de canales de flujo
•Suministro de reactivos
4. CAUCE PRINCIPAL
•Hidráulica y espiral de nutrientes
•Intercambio de reactivos entre la superficie y la zona subsuperficial
•Procesos en la interfase corriente- paisaje
•Intercambio gaseoso
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
44
Figura 5. Representación de procesos asociados a los ciclos de nutrientes, distribuidos sobre la cuenca hidrográfica. (ESCALA REGIONAL)
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
45
Figura 6. Representación de procesos asociados a los ciclos de nutrientes, distribuidos sobre la sección transversal del río. (ESCALA LOCAL)
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
46
Desde el punto de vista ecohidrológico, uno de los ciclos que necesita ser
urgentemente estudiado y comprendido es el ciclo del carbono, en cuanto éste
refleja la interacción de dos elementos que componen el planeta Tierra (carbono+
agua) (Lohse et al., 2009). Esta dupla es fuente primordial para el desarrollo de
actividades biológicas como la fotosíntesis y la descomposición; de las cuales,
depende el funcionamiento de los ecosistemas terrestres (Figura 7) y acuáticos
(Figura 8) (Begon et al., 2006). Adicionalmente, el carbono es uno de los elementos
del ambiente altamente modificado y emitido en forma de CO2 por actividades
concernientes al desarrollo del ser humano como la construcción de represas; lo
cual, lo convierte en preocupación ambiental por hacer parte activa dentro del
proceso de cambio climático global (Kondrat'ev et al., 2003; Cole et al., 2007).
De este modo, la selección de los indicadores ecohidrológicos en este trabajo
parte del análisis del ciclo del carbono (C) y más específicamente del flujo de sus
componentes más representativos (orgánicos e inorgánicos) dentro de los
procesos asociados a los ciclos de nutrientes presentados por (Lohse et al., 2009).
Figura 7. Ciclo del Carbono (C) en ecosistemas acuáticos, tomado de(Universidad Autónma de Madrid (UAM), 2011)
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
47
Figura 8. Ciclo del carbono (C) en ecosistemas terrestres, tomado de(Universidad Autónoma de Madrid (UAM), 2011)
Las formas en las cuales puede encontrarse el C dentro de los sistemas naturales
se resume en sus formas Orgánica e Inorgánica(Worrall et al., 2005; 2007). La
forma inorgánica del carbono está constituida por el componente inorgánico
disuelto (CID), el cual, representa la combinación de carbonato (CO32),
bicarbonato (HCO3) y ácido carbónico (H2CO3) y cuya forma principal está
representada por el dióxido de carbono libre (CO2)(Worrall et al., 2005; Pérez &
Restrepo, 2008). Por otro lado, cuando se habla de carbono orgánico se hace
referencia a aquel derivado directamente de actividad biológica (hojas de los
árboles, heces, animales, etc.). Este se divide en 1. Carbono orgánico particulado
(COP), constituido por todas aquellas partículas físicamente presentes, mayores a
0,45 µm procedentes de la biota y 2. Carbono orgánico disuelto (COD), para
referirse al resultado de la descomposición de plantas, animales y productos de
excreción de los mismos como proteínas, carbohidratos, lípidos, compuestos
húmicos, etc. (Worrall et al., 2005; Pérez & Restrepo, 2008).
Al relacionar dichos componentes del carbono con las interfases del ambiente
(bosque-atmósfera; regolito del suelo; agua subterránea y cauce principal), se
observa que cada una de ellas exhibe dinámicas diferentes respecto a los
componentes antes mencionados (Esquema 12). Igualmente, según Lohse et al.
(2009), cada proceso asociado a dichas interfases, incorpora el flujo de formas del
carbono específicas (Esquema 13y Esquema 14).
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
48
Esquema 12. Componentes del carbono, distribuidos en cada una de las interfases de los ciclos de nutrientes expuestos en la matriz de interacciones propuesta. Carbono orgánico particulado (COP), Carbono orgánico disuelto (COD), Carbono inorgánico disuelto (CID) como CO2.
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
49
Esquema 13. Proceso de identificación de indicadores ecohidrológicos en la Interfase bosque- atmósfera (Esquema a) e Interfase Regolito del suelo (Esquema b).
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
50
Esquema 14. Proceso de identificación de indicadores ecohidrológicos en la Interfase Agua subterránea (Esquema c) e Interfase Cauce principal (Esquema d)
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
51
Los Esquema 13y Esquema 14 ilustran el proceso de identificación de los cuatro (4)
indicadores ecohidrológicos que serán descritos en este trabajo; 1. Flujo de CO2
en la interfase agua-atmósfera, 2. Flujo de COP asociado a los sedimentos, 3.
Flujo de COP en función de la caída de hojarasca y 4. Flujo de COD en la zona
subsuperficial. La identificación inicia con la selección de un proceso de cada
interfase del medio ambiente; continúa con la elección del componente del
carbono que cumple las siguientes condiciones: tiene influencia sobre la dinámica
del ecosistema a escala de cuenca, es posible y fácil de medir y no es
convencionalmente tenido en cuenta dentro de proyectos de construcción de
represas. Finaliza con la determinación del fenómeno que relaciona el flujo de
dicho componente del carbono dentro del proceso asociado. A este flujo se le
atribuye el rol de indicador ecohidrológico.
Los indicadores identificados cumplen la definición ecohidrológica porque relacionan simultáneamente procesos ecológicos(descomposición, fotosíntesis, reciclaje de nutrientes, cadena alimenticia, entre otros) con procesos hidrológicos (infiltración, escorrentía superficial y subsuperficial, etc.). A su vez, estos indicadores son sensibles al impacto por construcción de represa porque se encuentran directamente relacionados con la alteración de los ciclos biogeoquímicos, cuya afectación mediante la construcción de represas ya es descrita y referenciada en la literatura (Tabla 4)
A continuación se describe el comportamiento de cada uno de los indicadores
ecohidrológicos, mediante la exposición de las metodologías existentes para su
medición, las ecuaciones respectivas a las metodologías que se van a trabajar en
cada caso y un ejemplo de cálculo para dos de ellos (Flujo de CO2 en la interfase
agua-atmósfera y transporte de COP asociado a los sedimentos).
8.2. DESCRIPCIÓN DE INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS
8.2.1. Flujo de CO2 en la interfase agua-atmósfera
La selección del intercambio gaseoso de CO2 entre la corriente y la atmósfera
como indicador representativo de la vulnerabilidad de la cuenca hidrográfica, en la
cual se planea construir una represa, nace del análisis del proceso de evasión
gaseosa de CO2 en la interfase del ambiente correspondiente al cauce principal y
la relación de la misma, con el metabolismo de los sistemas acuáticos.
El metabolismo permite generar una conexión entre el ecosistema acuático y la
atmósfera mediante el flujo de CO2(Cole et al., 2007; Pérez & Restrepo, 2008;
Johnson et al., 2008; H. Marotta et al., 2009; H. Marotta et al., 2010). Dicho
proceso gira en torno a la producción y descomposición de materia orgánica (MO)
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
52
a través de dos vías principales: 1. Producción primaria, la cual consiste en la
fijación de CO2 y posterior generación de MO y 2. Respiración, mediante la cual se
consume MO y se libera CO2(Cole et al., 2007; Marotta et al., 2009). De este
modo, un río o un lago donde se presente mayor respiración que producción (ej.
Por entrada de MO alóctona, sistema heterotrófico), se va a generar un aumento
en la presión parcial de CO2 (pCO2) dentro de la columna de agua con decidida
emisión de CO2 hacia la atmósfera. Por el contrario, cuando se encuentre un
sistema donde predomine la producción primaria, en contraste con la respiración,
se producirá un decaimiento en la pCO2del agua del río o lago, convirtiéndose en
colector de CO2atmosférico (Marotta et al., 2010).
El comportamiento del flujo antes mencionado también se encuentra relacionado
con el gradiente de concentraciones de CO2dado por la ley de Fick
(Rechea&Cárcer, 2002), según la cual, es necesaria una pCO2 determinada en la
atmósfera y otra en el agua para mantener el sistema en equilibrio, de lo contrario,
se va a presentar flujo hacia el lugar que contenga la menor concentración de CO2
y por ende, la menor presión. Lo anterior, se encuentra también influenciado por
variables como la temperatura y la altitud (Worrall et al., 2005; H. Marotta et al.,
2009).
En general, las emisiones de CO2 reflejan dinámicas de descomposición y flujo de
CID, COD, COP, etc., dentro de la columna de agua y en conexión con sistemas
subsuperficiales y superficiales(Richey et al., 2002; Cole et al., 2007; Johnson et
al., 2008; H. Marotta et al., 2009; H. Marotta et al., 2010; H. Marotta et al.,
2010),por lo tanto, son un elemento representativo del flujo de carbono (no sólo
inorgánico) dentro del proceso de intercambio gaseoso corriente- atmósfera y en
general dentro toda la interfase.
8.2.1.1. Metodología
La metodología empleada para la estimación de evasión gaseosa de CO2 hacia la
atmósfera es la de pH-Alcalinidad propuesta por (Worrall et al., 2005). Esta
metodología combina y adapta el método descrito por (Neal et al., 1998).
El criterio de selección de este método, como el apropiado para estimar el
indicador ecohidrológico, tuvo en cuenta la facilidad de obtención de los datos de
entrada que la metodología requiere para desarrollar los cálculos ya que, las
variables pH, Alcalinidad y Temperatura son convencionalmente estimadas en
búsqueda de parámetros de calidad del agua dentro de los proyectos de
construcción de represas. De esta forma, se puede aprovechar dicha información
ya disponible, para la estimación de indicadores ecohidrológicos como es el caso
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
53
del flujo de CO2 hacia la atmósfera. A continuación se describen las ecuaciones
correspondientes a la metodología.
8.2.1.2. Ecuaciones
Ecuación de equilibrio
La ecuación de equilibrio se fundamenta en la Ley de Henry(Stumm & Morgan,
1996).Esta ley permite determinar la concentración de los gases en equilibrio
dentro de un medio líquido, a diferentes temperaturas. Por lo tanto, es
ampliamente usada en análisis de calidad ambiental (Weber, 2003). En este caso,
se recurre a ella para encontrar la concentración de CO2, la cual es proporcional a
la presión de este mismo gas dentro de la atmósfera.
Es así como,
Esta expresión se conoce como la ecuación de Van’tHoff integrada; la cual, se
fundamenta en el principio de Le Chatelier. Este principio determina la
dependencia térmica de las constantes de equilibrio afirmando que cualquier
sistema va a responder a una tensión en la temperatura, mediante su reacción en
la dirección que minimice el efecto del estrés sobre las propiedades del sistema
(Mortimer, 2000; Rogers, 2011).
Donde,
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
54
De esta forma, la ecuación queda expresada como:
Nota: Las fórmulas que presentan (Worrall et al., 2005) contienen errores
tipográficos; por lo tanto, se acudió a (Stumm & Morgan, 1996; Worrall et al.,
2007)donde dichos errores son corregidos.
Ecuación de exceso
Donde,
De tal forma que si el EpCO2=1; el sistema se encuentra en equilibrio y no se
presenta flujo en ninguna dirección.
Corrección de exceso por presión con la altitud
Donde,
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
55
Reemplazando, la ecuación de exceso corregida queda expresada como:
Por otro lado,
Ecuación de exceso (Neal et al., 1998)
Donde,
La alcalinidad se define como la capacidad del agua para neutralizar ácidos, ésta
se encuentra dividida en tres formas:
Estas relaciones muestran que en conjunto con el CO2, hacen parte de un sistema
en equilibrio. De esta forma, un cambio en la concentración de alguno de los
componentes de las ecuaciones balanceadas (ej. CO2), genera un desequilibrio en
el sistema, altera la concentración de otros iones y por ende, cambia el pH del
agua. También puede ocurrir en la otra dirección, es decir, si cambia el valor del
pH, cambian las concentraciones y se genera la alteración de las relaciones
alcalinas (Drbalet al., 1996).
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
56
Figura 9. Curvade relaciónentre elÁcido carbónico (H2CO3*), Bicarbonato (HCO3-) y Carbonato (CO3
-2)
(formas alcalinas), en comparación con elpHdeuna solución acuosa a 25°C y fuerza iónica=0.(Drbal et al., 1996).
En la Figura 9 se observa que bajas concentraciones de CO2, se presentan en
condiciones pH altas en el agua.
Flujo de CO2
Esta ecuación describe la ley de difusión de Fick, según la cual, el flujo está
determinado por una constante de difusión (D) y un gradiente de concentración
entre dos interfases. En este caso, las interfases líquida y gaseosa (Mortimer,
2000; Gualtieri & Mihailović, 2008).
Donde,
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
57
8.2.1.3. Procedimiento decálculo
1. Ingresar con el valor de Temperatura del agua a la ecuación (2) para
calcular el coeficiente de Henry.
2. Con el coeficiente de Henry y la expresión (1), determinar el valor de
concentración de CO2 en equilibrio.
3. Emplear los valores de pH, Alk, y T dentro de la expresión (6) y determinar
el exceso de CO2 en el agua.
4. Con el valor de altitud, dirigirse a la ecuación (4) y posteriormente, calcular
el exceso de CO2 en el agua corregido mediante la expresión (5).
5. Despejar la concentración de CO2 en el agua de la ecuación (3), utilizando
los valores hallados en 2. Y 5.
6. Por último, determinar el flujo de CO2 mediante la ecuación número (7).
8.2.1.4. Ejemplo del cálculo
Para el ejemplo de cálculo se emplearon datos de pH, Alcalinidad y Temperatura
provenientes de la represa de Betania, ubicada en el Departamento del Huila –
Colombia –. Esta represa se encuentra en la desembocadura del Río Yaguará en
el Río Magdalena, abarcando los municipios de Campoalegre, Hobo y Yaguará.
Además, fue diseñada principalmente para la generación de energía, riego de
cultivos, desarrollo de piscicultura, recreación y turismo (Amaya et al., 2005).
Los datos empleados fueron obtenidos de un estudio de caracterización
fisicoquímica, microbiológica e hidrobiológica del cuerpo de agua, a nivel de los
dos sub-embalses que componen el proyecto (Magdalena y Yaguará). Dicha
información proviene de estaciones ubicadas a lo largo de las zonas que
componen los sub-embalses (afluente, cola (ribereña), media (transición), presa
(lacustre)) y en la zona de captación y salida del sistema (Mapa 1).
Los registros de pH, Alcalinidad y temperatura pertenecen a dos días aleatorios
del mes de Septiembre de los años 2006 y 2007 respectivamente y se pueden
observar en la (Tabla 6). Para ilustrar el procedimiento de cálculo, se presentan los
resultados de la estación de monitoreo Puente Paso El Colegio, ubicada en el
afluente del sub embalse Magdalena para Septiembre de 2006.
Coeficiente de Henry
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
58
Ecuación de equilibrio
Ecuación de exceso(Neal et al., 1998)
Corrección por altitud
Ecuación de exceso corregida
Ecuación de exceso
Flujo de CO2
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
59
Tabla 6. Registros de pH, Alcalinidad y Temperatura sobre el embalse de Betania (Huila- Colombia), Septiembre del 06/07.
sep-06 sep-07 sep-06 sep-07 sep-06 sep-07
Afluente Puente Paso El Colegio 34.6 28.2 7.87 7.39 21.7 23.3
Salida Planta Tratamiento Hobo NM NM 7.37 7.13 31.0 29.1
Cola Magdalena 43.2 42.3 7.04 7.13 24.2 23.9
Embarcadero Hobo 35.4 42.3 6.94 6.95 24.5 26.4
Litoral Derecho Vega El Herrero 59.7 33.8 6.99 7.63 23.1 25.9
Litoral Izquierdo Vega El Herrero 54.1 37.6 7.15 7.18 23.9 25.8
Vega El Herrero 52.3 37.6 7.24 7.13 24.1 25.3
Piscícola Comepez 53.8 32.9 8.04 6.69 25.4 24.3
Piscícola Nueva York 65.5 37.6 7.49 7.11 23.9 26.9
Presa Principal 52.8 37.6 7.89 8.45 25.8 28.9
Afluente Puente Venecia 52.1 56.4 8.66 7.91 27.8 28.4
Salida Planta Tratamiento Yaguará 2 NM NM 7.29 7.36 29.6 27.5
Cola Yaguará 58.3 84.6 8.55 7.01 30.6 26.8
Embarcadero Yaguará 60.2 37.6 6.95 6.99 29.4 24.6
Litoral Derecho Santa Helena 49.5 35.7 8.30 8.02 26.5 26.7
Litoral Izquierdo Santa Helena 52.3 37.6 8.34 7.77 26.1 26.3
Santa Helena 51.4 37.6 7.97 7.80 26.3 26.4
Pisciícola Pacandé 61.7 37.6 8.27 7.45 28.3 27.1
Dique 1 53.9 37.6 8.00 7.55 26.0 26.2
Punto de Captación 62.4 37.6 8.47 7.34 27.0 21.5
Puente Balley 50.6 37.6 7.20 7.02 23.1 22.4
500m abajo del sistema 50.6 23.5 7.09 7.04 23.5 22.9
NM: No se efectúa la medición de éste parámetro
NH: No se dispone de registros Históricos
Alcalinidad, pH y Temperatura. Monitoreo periodo de Menor Nivel de agua en el Embalse Betania – Septiembre de 2007. Comparación
Monitoreo anterior (Septiembre de 2006)
ESTACIONES DE MONITOREO
ALCALINIDAD (mg/L) pH
Riberina
SUBEMBALSE
MAGDALENA
YAGUARA
ZONA DEL
EMBALSE
Riberina
Transición
Lacustre
TEMPERATURA (°C)
CAPTACIÓN Y
SALIDA DEL SISTEMA
Transición
Lacustre
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
60
Mapa 1. Embalse de Betania, estaciones de medición del estudio de caracterización fisicoquímica, microbiológica e hidrobiológica del cuerpo de agua.
NORTE ESTE
Afluente Puente Paso El Colegio 765220.18 834217.55 600
Salida Planta Tratamiento Hobo 777448.18 846577.72 573
Cola Magdalena 778069.42 844597.76 568
Embarcadero Hobo 779971.17 844700.72 563
Litoral Izquierdo Vega El Herrero 783878.45 847083.32 563
Litoral Derecho Vega El Herrero 782803.12 848105.5 601
Vega El Herrero 783400.93 847364.61 563
Piscícola Comepez 785182.89 849367.78 561
Piscícola Nueva York 786293.24 846967.31 563
Presa Principal 783400.93 847364.61 563
Afluente Puente Venecia 784148.52 838034.65 581
Salida Planta Tratamiento Yaguará Nº 2 786268.12 840317.98 571
Cola Yaguará 785321.81 840494.78 556
Embarcadero Yaguará 785879.33 841075.76 563
Litoral Derecho Santa Helena 789352.53 847565.66 710
Litoral Izquierdo Santa Helena 790685.92 846269.89 563
Santa Helena 790021.18 846392.24 563
Piscícola Pacandé 791271.06 848338.12 563
Dique 1 791121.89 848792.94 563
Punto de Captación 791138.64 850532.87 563
Puente Balley 792310.74 848899.92 498
500m abajo sobre el río Magdalena 792337.5 849893.05 545
SU
B-
EM
BA
LS
E
MA
GD
AL
EN
AS
UB
- E
MB
AL
SE
YA
GU
AR
A
CAPTACIÓN
SALIDA
Aguas
Abajo
Lacustre
Transición
Lacustre
Riberina
Transición
COORDENADASZONA ESTACIÓN Alt (msnm)
Riberina
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
61
Gráfica. 1. Comportamiento longitudinal del flujo de CO2 dentro de la represa de Betania, Huila- Colombia-.
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
62
Tabla 7. Flujo de CO2 con su respectivo comportamiento como emisor o colector dentro de la represa de Betania, Huila-Colombia-.
F-06 F-07 Año 06 Año 07
Afluente Puente Paso El Colegio 44.191 -208.50 EVASIÓN SUMIDERO
Cola Magdalena 872.507 -683.61 EVASIÓN SUMIDERO
Embarcadero Hobo 899.236 -1035.06 EVASIÓN SUMIDERO
Litoral Derecho Vega El Herrero 1411.401 -121.37 EVASIÓN SUMIDERO
Litoral Izquierdo Vega El Herrero 846.047 -513.46 EVASIÓN SUMIDERO
Vega El Herrero 652.129 -590.08 EVASIÓN SUMIDERO
Piscícola Comepez 51.105 -1533.71 EVASIÓN SUMIDERO
Piscícola Nueva York 440.774 -608.87 EVASIÓN SUMIDERO
Presa Principal 95.303 28.36 EVASIÓN EVASIÓN
Afluente Puente Venecia -34.123 -96.93 SUMIDERO SUMIDERO
Cola Yaguará -19.642 -1841.28 SUMIDERO SUMIDERO
Embarcadero Yaguará 1444.585 -846.62 EVASIÓN SUMIDERO
Litoral Derecho Santa Helena -5.778 -15.40 SUMIDERO SUMIDERO
Litoral Izquierdo Santa Helena -7.228 -85.43 SUMIDERO SUMIDERO
Santa Helena 65.110 -75.55 EVASIÓN SUMIDERO
Pisciícola Pacandé 15.563 -244.48 EVASIÓN SUMIDERO
Dique 1 62.392 -183.09 EVASIÓN SUMIDERO
Punto de Captación -12.735 -355.16 SUMIDERO SUMIDERO
Puente Balley 711.171 -816.75 EVASIÓN SUMIDERO
500m abajo del sistema 925.083 -453.33 EVASIÓN SUMIDERO
Flujo de CO2 (µmol/cm2*s) ComportamientoSUBEMBALSE ZONA DEL EMBALSE
CAPTACIÓN Y
SALIDA DEL SISTEMA
ESTACIONES DE MONITOREO
MAGDALENA
Riberina
Transición
Lacustre
YAGUARA
Riberina
Transición
Lacustre
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
63
Gráfica. 2. Flujo de CO2 en estaciones de monitoreo ubicadas a lo largo de los sub embalses A.Magdalena yB.Yaguara. Betania, Huila-Colombia-.
A
B
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
64
Interpretación de resultados
Los resultados correspondientes al flujo de CO2 se encuentran resumidos en:
Tabla 7, Gráfica. 1 y Gráfica. 2.
La Gráfica. 1presenta el flujo instantáneode CO2entre la corriente y la atmósfera a
lo largo de las zonas que componen los sub-embalses Magdalena y Yaguara,
hasta el lugar de captación y salida de la represa. Los resultados para el muestreo
de un día aleatorio en Septiembre de 2006revelan que el sistema se comporta en
ese momento como emisor de CO2 hacia la atmósfera. Por el contrario, para la
medida correspondiente a un día de Septiembre del siguiente año se observa una
conducta inversa; es decir, el sistema se encuentra básicamente capturando
CO2contenidoen la atmósfera.
Se debe tener en cuenta que los registros de entrada (pH, Alcalinidad y
Temperatura) para este caso, fueron tomados en un instante cualquiera de un día
del mes de septiembre en todo un año. Para predecir con menos incertidumbre el
flujo de CO2 se deben emplear en lo posible, datos que permitan determinar la
estacionalidad de este indicador ecohidrológico y así efectuar balances anuales
(ej. diarios, horarios). Sin embargo, lo anterior no entra en los alcances de este
trabajo; el objetivo principal de esta sección consistía en ilustrar mediante un
ejemplo sencillo la forma como puede ser estimado y analizado el presente
indicador ecohidrológico.
Los resultados obtenidos deben analizarse también en un contexto espacial,
debido a que se espera variación en la cantidad de CO2 emitido/capturado por
cada una de las zonas en las que sea dividido el estudio. Es así como en la
Gráfica. 1 se observa que la mayor tasa de evasión se encuentra dentro de las
zonas riberina y de transición. Dentro de los aspectos que afectan la distribución
espacial de los flujos de CO2se encuentran los cambios bruscos respecto a la
velocidad natural de la corriente y las zonas de almacenamiento de carbono
orgánico particulado grueso (COPG). Ya se ha demostrado que gran parte del
carbono que está siendo emitido a la atmósfera por parte de fuentes hídricas
continentales, proviene principalmente del carbono orgánico (CO) que lleva poco
tiempo dentro de la columna de agua(COPG), es decir, materia orgánica lábil o de
rápida descomposición (Fuente potencial de CO2)en comparación con aquél
asociado a los sedimentos(Mayorga et al., 2005).
Es importante representar gráficamente los resultados obtenidos en términos de
flujos de entrada y salida como lo muestra la Gráfica. 2. Ya que este tipo de
ilustraciones permiten comparar el comportamiento de embalses. Para determinar
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
65
el flujo total de carbono hacia o desde la atmósfera se deben utilizar técnicas
apropiadas de interpolación para repartir el flujo de CO2determinado en cada una
de las estaciones, sobre todo el espejo de agua expuesto al intercambio gaseoso.
8.2.1.5. Limitaciones
Una de las limitaciones de este indicador es que está asociado a demasiadas
variables, por lo tanto, su medición permite describir su comportamiento y si está
siendo afectado o no por la construcción de una represa más noqué parámetro
específico de la represa lo está alterando.
Por otra parte, el flujo de CO2no es un indicador replicable para describir el
comportamiento de una cuenca diferente a donde ha sido medido. Es decir, así
exista otra cuenca con características similares en cuanto a topografía, hidráulica,
biodiversidad, etc., no necesariamente el flujo de CO2 va a ser el mismo.
8.2.2. Flujo de COP asociado a los sedimentos
La elección del flujo de COP asociado a los sedimentos como indicador
ecohidrológico de vulnerabilidad de la cuenca hidrográfica ante la construcción de
represas surge de la relación existente entrelos sedimentos suspendidos totales
(SST) que arrastra el cauce principal y la ecología y biogeoquímica de la totalidad
de la cuenca(Beusen et al., 2005).
El CO que ingresa a los ríos puede encontrarse en su forma orgánica e inorgánica.
Respecto a la parte orgánica, ésta se divide en COD y COP.A Su vez, el COPT se
subdivide en fracción gruesa (COPG) y fracción fina (COPF)(Yoshimura et al.,
2008). El COPF se refiere a aquella fracción que se encuentra adherida a los
sedimentos y que circula a través de la columna de agua tanto suspendida como
en el lecho del canal, mientras que el COPG hace alusión principalmente a
partículas de gran tamaño (>1mm), las cuales, representan el carbono “joven” o
“de corta vida” dentro de la corriente (hojas, frutos, semillas, excretas), llamado así
por sus características de componente lábil. De esta forma, es importante aclarar
que para describir el flujo de COP asociado a los sedimentos, se va a trabajar con
COPF, el cual, representa sólo una fracción del COPT que es transportado aguas
abajo. Además, teniendo en cuenta que el porcentaje de COP asociado a los
sedimentos del fondo de los ríos es generalmente <15% del total de SST (J. D.
Restrepo et al., 2006), se va a trabajar empleando exclusivamente el caudal sólido
suspendido.
El COPF asociado a los sedimentos es un buen representante del flujo de
Carbono a través de la cuenca, porque determina el flujo desdezonas terrestres
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
66
hacia el corredor fluvial y su posterior comportamiento dentro de la columna de
agua(Ludwig et al., 1996; Worrall et al., 2007); con lo cual, es posible inferir que el
presente indicador ecohidrológico relaciona dos interfases del medio ambiente al
mismo tiempo: 1. La interfase del regolito del suelo (proceso de descomposición y
balance hidrológico) (Esquema 13(b)),debido a que la presencia de COPF dentro
del cauce depende de procesos como la escorrentía superficial (arrastra el COPF
hacia la corriente), o por efectos de erosión en las laderas, lo cual, genera que
aquel material que quedó adherido al suelo, entre a la columna de agua y sea
posteriormente transportado y 2. La interfase del cauce principal con el proceso de
hidráulica y espiral de nutrientes(Esquema 14 (d)), cuya función se basa en el
transporte y transformación del COPF, una vez éste ha ingresado a la columna de
agua.
De acuerdo a lo expuesto anteriormente, elcomportamiento del indicador
ecohidrológico propuestoen este capítulo, depende de procesos que se
desarrollan dentro de la cuenca hidrográfica como la erosión, sedimentación,
escorrentía superficial, etc. y de aquellas variables que controlan tales fenómenos
como la topografía, el clima, propiedades del suelo, cobertura vegetal, uso del
suelo, pendiente del canal, entre otras. Es así como, el flujo de COPF asociado a
los sedimentos se puede considerar fuente de información para comprender la
variación natural en la disponibilidad decarbono orgánico a escala regionaly
aquella inducida por actividades antropogénicas(J. D. Restrepo et al., 2006) como
la construcción de represas, las cuales, generan obstrucción al paso de partículas,
dentro de ellas los sedimentos, hacia la parte baja del río (Friedl & Wüest, 2002;
Ledec & Quintero, 2003).
8.2.2.1. Metodología
La metodología convencionalmente empleada para determinar el flujo de COPF
asociado a los sedimentos se basa en el cálculo del porcentaje (%) de COP que
contienen los SST dentro de la corriente. Dicha concentración de carbono
orgánico puede variar tanto en el espacio como en el tiempo (Worrall et al., 2007).
Diferentes autores han presentado porcentajes de COP asociado a los SSTen
función del área de la cuenca. Para el caso de ríos Británicos,Worrall et al., (2007)
presenta porcentajes del 11%, 14%, 6.9-14.1% (A=13.20 Km2), 15-17% (A=373-
8231 Km2) (Hope et al., 1997; Hillier, 2001; Neal, 2003).Sin embargo, la
metodología empleada en este caso es la propuesta por (Ludwing et al., 1996;
Beusen et al., 2005); la cual, se basa en la aplicación de una ecuación que
relaciona los SST y el %COP a partir de parámetros como el caudal y el área de la
cuenca. (Figura 10). Dichos autores encontraron que a mayor concentración de
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
67
sólidos suspendidos totales (TSSC), existe una tendencia a la disminución del
%COP asociado a los sedimentos, además, dicha tendencia no es lineal. Tal
comportamiento se debe a dos razones: 1. El aumento de TSSC en el agua
genera decaimiento de la producción primaria del sistema por ausencia de luz; al
mismo tiempo, disminuye la disponibilidad de COP que pueda adherirse a los
sedimentos en suspensión y 2. El aumento de la TSSC genera un efecto de
disolución de los componentes del sedimento en el agua, con lo cual, aumenta la
fracción mineral dentro del sistema.
Figura 10.Porcentajes de COP (%) dentro de los SST vs. Concentración de SST(Ludwig et al., 1996).
Para aplicar esta metodología senecesitanfundamentalmente datos de caudal
medio anual, SST y área de la cuenca. Esta información se puede obtener de
registros nacionales.
Al encontrar las concentraciones de COP asociadas a los sedimentos a lo largo de
cauce fluvial, se pretende tener una noción del flujo de carbono orgánico dentro de
las interfases del medio ambiente y con esto, estar en la capacidad de asociar
cambios que se presenten en dicho flujo, con la vulnerabilidad de toda la cuenca
respecto a la construcción de represas.A continuación, se describen las
ecuaciones correspondientes a la metodología escogida para este indicador
ecohidrológico.
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
68
8.2.2.2. Ecuaciones
Contenido de COP
Donde,
Donde,
8.2.2.3. Procedimiento de cálculo
1. Emplear los datos de SST, área de la cuencay caudal de descarga para
hallar el valor de la concentración media anual de COP de la ecuación (2).
2. Determinar el porcentaje de COP asociado a los sedimentos, mediante la
expresión (1).
3. Aplicar el porcentaje hallado en el numeral anterior al valor de TSSC. El
dato resultante corresponde al COP que es transportado por el río a través
de los sedimentos en suspensión.
8.2.2.4. Ejemplo de cálculo
Para el ejemplo de cálculo se empleó información de área (A), producción de
sedimentos suspendidos (Sy) y descarga (Q) de 32 estaciones nacionales
ubicadas sobre el punto más bajo de cada uno de los ríos tributarios que
demarcan las sub-cuencas de la cuenca Magdalena- Colombia- y de las cuales,
existe información disponible(Mapa 2.). Tales datos fueron obtenidos de (J. D.
Restrepo et al., 2006), quien a su vez los adquirió a través del Instituto de
Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM)de Colombia (Tabla 8).
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
69
La cuenca del Magdalena contiene el sistema fluvial más largo de Colombia, pero
éste se encuentra altamente intervenido por el hombre(Juan D., 2008). Algunas de
las intervenciones sobre la cuenca del río Magdalena son generadas por el uso del
suelo y la construcción de las represas como el Quimbo, Betania, Salvajina, entre
otras. Dentro de sus características principales se puede anotar la alta producción
y descarga de sedimentos hacia otras cuencas; lo cual, la convierte en un buen
ejemplo para el estudio de la dinámica del COP relacionado a los SST.
Mapa 2.Cuenca del Magdalena, Colombia. Mostrando sus principales tributarios (números y círculos) y estaciones hidrológicas (triángulos) donde fueron medidas la carga de sedimentos y la descarga(J. D.
Restrepo et al., 2006).
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
70
Tabla 8. Registros de área (Km
2), producción de sedimentos suspendidos (T/(Km
2*año)) y descarga media
anual (m3/s) (J. D. Restrepo et al., 2006).
Para ilustrar el procedimiento de cálculo, a continuación se presentan los
resultados obtenidos para la estación correspondiente al Río Guarapas.
Concentración de sólidos suspendidos totales
Contenido de COP asociado a los sedimentos
Lo cual es equivalente a
El resumen de resultados se encuentra en la (Tabla 9)
N° RÍO A (Km2) D(mm/Ka) Sy (T/Km2*año) Q (m3/S) N° RÍO A (Km2) D(mm/Ka) Sy (T/Km2*año) Q (m3/S)
1 GUARAPAS 503 91.9 138 8 17 GUARINO 976 309.2 464 34
2 SUAZA 989 381.4 572 44 18 LA MIEL 2121 835.2 1253 243
3 PÁEZ 4078 521.5 782 185 19 NEGRO 4604 1153.2 1730 136
4 YAGUARA 1386 395 593 15 20 COCORNA 799 496.4 745 56
5 NEIVA 756 225.3 338 17 21 NUS 320 387.8 582 17
6 CEIBAS 220 387.1 581 5 22 SAMANÁ 1490 416.4 625 181
7 CABRERA 2446 503.4 755 71 23 NARE 5711 301.7 452 396
8 LUISA 342 121 181 9 24 CARARE 4943 1466.5 2200 232
9 SUMAPAZ 2435 137.9 207 43 25 OPÓN 1698 1315.5 1973 90
10 BOGOTÁ 5544 159.3 239 39 26 LEBRIJA 3500 838.5 1258 90
11 COELLO 1580 690 1035 40 27 SUÁREZ 9312 244.6 367 300
12 LAGUNILLA 663 205.5 308 18 28 FONCE 1849 204 306 84
13 RECIO 610 171.5 257 20 29 SOGAMO 21513 347.8 522 488
14 SALDAÑA 7009 847.1 1271 320 30 CAUCA 59615 549 823 2373
15 CUCUANA 725 345.7 519 13 31 CESAR 16657 6.4 10 53
16 GUALÍ 480 268.7 403 23 32 S. JORGE 4463 369.1 554 198
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
71
Tabla 9. Resultados de COP asociado a los sedimentos de las 32 estaciones, cuenca del Magdalena -
Colombia-.
Gráfica. 3. Contenido de COP asociado a los SST, correspondiente a las estaciones nacionales de la cuenca del Magdalena, expresado como Ton/Km
2*año.
N° RÍO CCOP (%) COP (Ton/Km2*año) N° RÍO CCOP (%) COP (Ton/Km2*año)
1 GUARAPAS 1.618 2.2322 17 GUARINO 1.186 5.5050
2 SUAZA 1.218 6.9657 18 LA MIEL 1.371 17.1766
3 PÁEZ 0.980 7.6611 19 NEGRO 0.493 8.5232
4 YAGUARA 0.500 2.9628 20 COCORNA 1.399 10.4257
5 NEIVA 1.085 3.6663 21 NUS 1.369 7.9684
6 CEIBAS 0.737 4.2794 22 SAMANÁ 2.299 14.3684
7 CABRERA 0.728 5.4951 23 NARE 1.969 8.8979
8 LUISA 1.899 3.4367 24 CARARE 0.524 11.5353
9 SUMAPAZ 1.303 2.6978 25 OPÓN 0.583 11.4983
10 BOGOTÁ 0.613 1.4660 26 LEBRIJA 0.516 6.4961
11 COELLO 0.556 5.7525 27 SUÁREZ 1.331 4.8840
12 LAGUNILLA 1.335 4.1112 28 FONCE 1.926 5.8927
13 RECIO 1.736 4.4623 29 SOGAMO 0.793 4.1397
14 SALDAÑA 0.695 8.8353 30 CAUCA 0.857 7.0513
15 CUCUANA 0.678 3.5163 31 CESAR 3.108 0.3108
16 GUALÍ 1.653 6.6627 32 S. JORGE 1.244 6.8930
TOTAL 205.7696
02468
1012141618
GU
AR
AP
AS
SUA
ZAP
ÁEZ
YAG
UA
RA
NEI
VA
CEI
BA
SC
AB
RER
ALU
ISA
SUM
AP
AZ
BO
GO
TÁC
OEL
LOLA
GU
NIL
LAR
ECIO
SALD
AÑ
AC
UC
UA
NA
GU
ALÍ
GU
AR
INO
LA M
IEL
NEG
RO
CO
CO
RN
AN
US
SAM
AN
ÁN
AR
EC
AR
AR
EO
PÓ
NLE
BR
IJA
SUÁ
REZ
FON
CE
SOG
AM
OC
AU
CA
CES
AR
S. J
OR
GE
CO
P (
Ton
/Km
2*a
ño
)
Estaciones
COP asociado a los SST
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
72
Interpretación de resultados
La Gráfica. 3.Representa el contenido de COP asociado a los sedimentos (COPF)
correspondiente a un porcentaje dentro de la cantidad de SST que transportan
cada uno de los afluentes a la cuenca del río Magdalena. De ésta se destaca que
el COP asociado a los sedimentos es un porcentaje bastante pequeño cuando es
comparado con los valores del transporte de SST de la respectiva corriente.
Adicionalmente, se observa que el río que traslada la mayor cantidad de COP en
suspensión relacionado a los sedimentos es La Miel y por el contrario, aquel que
menos descarga COPF al sistema principal de la cuenca del Magdalena es el río
Cesar. De esta forma, si se quisiera construir una represa dentro de alguno de
estos sistemas fluviales, se podría decir a simple vista que el mejor lugar para
hacerlo debería ser la sub cuenca del río Cesar. No obstante, como será explicado
en capítulos posteriores, primero es necesario llevar a cabo un análisis de
vulnerabilidad de la cuenca hidrográfica, empleando el indicador ecohidrológico,
que arroje la función que ésta se encuentra desarrollando y de allí, determinar si la
alteración de este indicador ecohidrológico gracias a la presencia de una represa,
representa más o menos vulnerabilidad para el sistema.
Por otra parte, comparando el dato total de COP asociados a los sedimentos que
estaría entrando al sistema fluvial principal del Magdalena 205.77 Ton/Km2*año
encontrado en este proyecto (Tabla 9), con aquel registrado en la descarga al
océano 4.2 Ton/Km2*año por Beusen et al.(2005)en su estudio del contenido de
COP asociado a los sedimentos que es transportado por sistemas a nivel global,
se destaca que este último es significativamente menor al que se presenta acá. Lo
cual, está relacionado con el campo de aplicación de la metodología empleada en
este caso, ya que ésta fue diseñada para sistemas de gran magnitud y está siendo
utilizada en sub cuencas, cuyo río es por lo general de poca extensión. Además,
se debe tener en cuenta que hay otros factores influyendo dicho resultado, como
por ejemplo, los procesos que tienen lugar dentro de un corredor como el
Magdalena, los cuales, permiten procesar grandes cantidades de COP durante su
recorrido, son muy diferentes en contraste con aquellos que lleva a cabo un río de
menor longitud (procesan menores cantidades de COP).
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
73
Gráfica. 4. Comparación del contenido de COP asociado a los SST, empleando porcentajes definidos por(Hope et al., 1997; Hillier, 2001; Colin Neal, 2003;
Worrall et al., 2007)y la metodología de(Beusen et al., 2005).
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
74
En cuanto al contenido de COP asociado a los sedimentos que se obtiene
aplicando los porcentajes sugeridos por algunas metodologías (Hope et al., 1997;
Hillier, 2001; Colin Neal, 2003; Worrall et al., 2007) y su paralelo con el conseguido
mediante la metodología presentada (Gráfica. 4), sobresale el hecho de que
aquellos porcentajes de otras metodologías son constantes para todos los ríos, lo
cual, no es del todo acertado debido a que el porcentaje de COP asociado a los
sedimento cambia en el espacio y bajo características y procesos específicos de
cada sistema. Además, aunque el método empleado en este trabajo puede estar
subestimando los contenidos de COPF en proporción a los otros, tiene más criterio
de credibilidad respecto a los resultados, ya que para su cálculo se tienen en
cuenta otras variables además del área de la cuenca.
8.2.2.5. Limitaciones
Es importante resaltar que este indicador al no tener en cuenta el contenido de
MOPG que se traslada por la columna de agua, podría estar subestimando la
cantidad de COPT que posiblemente será retenido con la construcción de
represas, cuya proporción puede ser bastante significativa en cuanto al
funcionamiento de la cuenca hidrográfica; no solo dentro de procesos asociados
con el mismo indicador sino con otros indicadores como la evasión de CO2
8.2.3. Flujo de COP en función de la caída de hojarasca
La elección del flujo de COP en la interfase bosque-atmósfera como indicador
ecohidrológico de vulnerabilidad sensible a impacto por construcción de represas
parte del análisis del papel que desarrolla la vegetación dentro de las cuencas
hidrográficas como generadora de carbono mediante su proceso de caída de
hojarasca. Dicho proceso, conecta la producción primaria neta del bosque con el
flujo de nutrientes y en particular, la transferencia de carbono desde zonas
terrestres hacia sistemas acuáticos (Bray & Gorham, 1964; Ranger et al., 2003;
Scheer et al., 2011).
La caída de hojarasca corresponde a la interfase bosque-atmósfera ya que su
desarrollo se encuentra relacionado con el proceso de fotosíntesis y eventos de
precipitación y vientos (generan aumento en la caída de hojarasca) (Gonçalves
Júnior et al., 2006). Este fenómeno ocurre cuando las plantas pertenecientes a la
zona riparia o ribereña de un río dejan caer sus hojas, frutos, semillas, etc.,
cumpliendo el respectivo proceso vegetativo (Schlesinger, 1991). Una vez dichos
restos orgánicos (ricos en carbono) han caído al suelo, se convierten en fuente de
energía para otros organismos, quienes los procesan mediante la respiración y/o
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
75
en su defecto, son transportados hacia otros sistemas (Prescott, 2005; Scheer et
al., 2011).
El flujo de COP proveniente del proceso de caída de hojarasca representa la
fracción orgánica particulada gruesa (COPG) que ingresa a los sistemas
heterotróficos (que dependen de aportes externos para su funcionamiento). Dicha
fracción es lo suficientemente representativa como para que al ser alterado su
flujo, se intervenga el funcionamiento natural no sólo de la interfase bosque-
atmósfera, sino también del cauce principal y el regolito del suelo. En
consecuencia, el comportamiento de toda la cuenca (Mayorga et al., 2005).
La construcción de represas aporta a dicha alteración del flujo de COP a través de
la supresión de bosques por la apertura de vías, explotación de canteras,
regulación del caudal aguas abajo de la captación y la inundación de algunos otros
por parte del embalse (Friedl & Wüest, 2002; Sternberg, 2006). En este caso se
analiza la hojarasca que cae directamente al suelo del bosque. Sin embargo,
cuando la vegetación riparia se encuentra bordeando de forma cercana el corredor
fluvial, una parte de estos restos vegetales caen directamente a la columna de
agua, omitiendo su paso por la capa del suelo (Gonçalves Júnior et al., 2006).
8.2.3.1. Metodología
La metodología más generalizada para la estimación del flujo de COP proveniente
de la vegetación riparia está basada en la medición directa de la cantidad de
hojas, frutos, semillas, ramas, etc. que se desprenden de los árboles (caída de
hojarasca) durante un lapso de tiempo determinado(generalmente a nivel
mensual) (Gonçalves Júnior et al., 2006; Inagaki et al., 2010; Scheer et al., 2011).
El procedimiento sigue los siguientes pasos:
1. Recolección de muestras: Para esto se emplean cestos suspendidos de
diámetros que varían entre 0.5m y 1m según el caso. Dichos cestos son
ubicados de forma aleatoria dentro del bosque, de tal manera que sea
cubierta la mayor área posible y que las muestras que se obtengan sean
significativas.
2. Clasificación de detritos foliares: Las muestras recolectadas son
clasificadas en tantas fracciones como el estudio lo amerite. Dentro de
dichas fracciones se encuentran:
Hojas
Semillas
Ramas
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
76
3. Lavado: Los detritos deben ser lavados en laboratorio sobre una malla de
(1mm x 1mm) que permita eliminar el material orgánico particulado fino
(aquel que pasa la malla).
4. Secado: Posteriormente, las muestras son llevadas al horno a una
temperatura constante que puede estar entre los 60°C y los 70°Cdurante un
tiempo aproximado de 72 horas.
5. Pesado: Una vez extraídas del horno, las muestras deben ser pesadas
para determinar el peso seco total al mg más cercano.
6. Incineración: Las muestras son incineradas a 550°C durante 4 horas; lo
anterior, con el propósito de extraer todo el componente orgánico (Carbono
Orgánico) de las muestras.
7. Pesaje final: Finalmente, las muestras son pesadas de nuevo para
determinar el peso seco libre de cenizas.
Algunas metodologías estiman las concentraciones de carbono usando
directamente aparatos electrónicos como analizadores de combustión seca
(Scheer et al., 2011).
8.2.3.2. Limitaciones
Los cambios en el uso del suelo la amplitud y la rapidez con que éstos varían en el
contexto nacional, puede generar que el indicador ecohidrológico que se propone
sea útil para lapsos de tiempo más cortos de lo que se esperaría. Igualmente, es
difícil extrapolar un indicador de este tipo a toda la cuenca. Por lo tanto se
necesitan de varias mediciones y no de una sola sobre toda la cuenca
hidrográfica.
8.2.4. Flujo de COD en la zona subsuperficial
El carbono orgánico disuelto que fluye a través de la zona subsuperficial de los
corredores fluviales, representa un importante enlace entre los procesos
ecológicos e hidrológicos que ocurren en la interfase suelo-agua (Darrel Jenerette
& Lal, 2005; Kawasaki et al., 2005). De hecho, el estudio de la dinámica de este
componente del ciclo del Carbono requiere tanto de aproximaciones
biogeoquímicas como hidrológicas que permitan describir los procesos de
almacenamiento y liberación de Carbono en cuencas (Kawasaki et al., 2005). Lo
anterior, por definición, indica que este flujo hace parte, indiscutiblemente de una
propuesta de indicadores ecohidrológicos asociados al ciclo del Carbono.
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
77
El COD tienen un papel importante en el funcionamiento biogeoquímico de las
cuencas hidrográficas puesto que afecta procesos ecológicos que incluyen el
metabolismo (acuático y terrestre), el balance entre condición
autotrófica/heterotrófica en el corredor fluvial, la toma de nutrientes por parte de
las comunidades biológicas, entre otras (Stanley et al., 2011). Así mismo, las
concentraciones de COD en corredores fluviales, lagos y humedales proporcionan
un índice de la influencia de la cuenca sobre los procesos ecológicos de los
ambientes acuáticos de la misma (Gergel et al., 1999).
A pesar del importante rol que el COD intercambiado a nivel de la zona
subsuperficial cumple dentro del ciclo global del Carbono (Kawasaki et al., 2005;
Stanley et al., 2011) pocos estudios han evaluado la dinámica de ese componente
en el continuum suelo-agua subterránea-corredor fluvial (Kawasaki et al., 2005). A
su vez, las concentraciones de COD en el continuum mencionado varían en el
espacio y en el tiempo bajo la influencia de factores climáticos, biológicos y
geomorfológicos (Kawasaki et al., 2005; Stanley et al., 2011).
Los factores que afectan la distribución espacial del DOC en el suelo están
relacionados con la retención de las moléculas orgánicas sobre las superficies
sólidas del suelo mediante la formación de complejos metal-orgánicos. Las
variaciones temporales de las concentraciones de DOC en el suelo están
relacionadas principalmente con la actividad biológica (consumo/descomposición)
y con el movimiento del agua a través de los canales de flujo subsuperficial. De
hecho, estos procesos afectan la cantidad y calidad de COD que puede llegar
desde los ambientes terrestres hasta el corredor fluvial (Kawasaki et al., 2005).
Finalmente, cabe mencionar que las concentraciones de DOC, al interior de
corredor fluvial, son influenciadas por la producción primaria, la descomposición
microbiana, absorción y fotodegradación(Stanley et al., 2011).
8.2.4.1. Metodología
Las metodologías disponibles para la medición del intercambio de COD en la zona
subsuperficial incluyen el conocimiento de las concentraciones de COD en el agua
subterránea, el agua superficial, así como también la velocidad con la que se
mueve el fluido en la zona de interfase. En general las concentraciones de COD
pueden estimarse a partir de muestras obtenidas en pozos que interceptan
importantes rutas de flujo de agua subterránea (Mc. Cutchan Jr. et al., 2003). La
evaluación de las concentraciones de COD en el agua superficial hace parte de
ensayos rutinarios de calidad del agua.
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
78
El flujo de agua en la interfase superficie-subsuperficie puede evaluarse mediante
la inyección de trazadores conservativos en el agua subterránea con el posterior
monitoreo del incremento de tales concentraciones en el agua superficial (Mc.
Cutchan Jr. et al., 2003). No obstante, las técnicas descritas brevemente en los
párrafos anteriores, han sido desarrolladas para estudios a la escala del tramo y
los resultados obtenidos no son fácilmente escalables a las dimensiones de la
cuenca, dada la alta variabilidad espacial y temporal de los flujos de intercambio
superficie-subsuperficie (Baker et al., 2003). Cuando el objetivo es la incorporación
de la contribución de los flujos subsuperficiales al balance de COD a la escala de
la cuenca, otras aproximaciones deben ser utilizadas.
En 2003 Baker y colaboradores propusieron ampliar el concepto de flujo de agua
subsuperficial de la Ley de Darcy a la escala de la cuenca y estimar potenciales de
flujo subsuperficial partiendo de información suministrada por Sistemas de
Información Geográfica (SIG). El modelo desarrollado es conocido como MRI-
DARCY y consiste en un modelo topográfico que estima a partir de un Modelo de
Elevación Digital (DEM, por sus siglas en inglés) la probabilidad de que un punto
específico presente un flujo de recarga o descarga con respecto a la zona
subsuperficial. El modelo propuesto por Baker et al. (2003) hace las siguientes
suposiciones:
a. La Ley de Darcy puede ser aplicada usando un SIG para predecir la
variación espacial en el flujo potencial subsuperficial a la escala de la
cuenca.
b. El flujo subsuperficial local puede ser inferido a partir de la posición
topográfica de una celda raster en el DEM dentro de un contexto
regional.
c. El flujo subsuperficial es un resultado directo de la cabeza de elevación
más que de la cabeza de presión.
d. La conductividad hidráulica puede ser estimada a partir de un mapa
geológico de la cuenca.
El MRI-DARCY arroja como resultado un mapa de flujo subsuperficial potencial a
través de toda la cuenca (Figura 11). Este resultado realmente representa una
situación que debe ser interpretada como el promedio de las condiciones
hidrológicas prevalecientes.
Una de las ventajas de esta aproximación es que permite relacionar los flujos
potenciales subsuperficiales con otros atributos del paisaje involucrados en la
dinámica del COD tales como régimen climático, cobertura vegetal y
geomorfología, permitiendo una mejor aproximación a la estimación de las
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
79
contribuciones de la cuenca al balance de COD. De hecho, Baker et al. (2003)
emplearon el MRI-DARCY para estudiar la hidrología de las zonas riparias y su
influencia en el transporte de nutrientes en la cuenca baja del río Michigan.
Figura 11. Ejemplo de análisis SIG de la carga potencial de agua subterránea hacia los cauces de la parte baja de la península de Michigan. Las estimaciones estuvieron basadas en una modelación tipo raster de la ley de Darcy: velocidad del agua subterránea (m/día) = conductividad hidráulica (m/día) * pendiente hidráulica. (a) Mapa de elevación digital (USGS; remuestreado a 1Km2 de resolución) usado para derivar el mapa de pendientes topográficas. (b) Mapas de pendiente topográficas (m/m), (c) mapa de Geología del Cuaternario usado para derivar (d) mapa de conductividad hidráulica (m/día) (e) Índice de agua subterránea para el Inventario de Ríos de Michigan. Este índice aproxima la velocidad de flujo del agua subterránea (m/día) para cada kilómetro cuadrado del raster. Se considera que los rasters con los valores más altos tengan mayores tasas de entrada de agua subterránea hacia las corrientes superficiales, humedales y lagos. El índice fue producido al multiplicar los mapas (b) y (d). El Índice de Agua Subterránea ha sido usado en varios proyectos de clasificación y modelamiento por ecólogos acuáticos en el Departamento de Recursos Naturales de Michigan(Baker et al., 2003) .
La propuesta metodológica en este caso consiste en utilizar modelos como el MRI-
DARCY en conjunto con información de coberturas vegetales para ubicar las
principales zonas dentro de la cuenca que puedan efectuar las mayores
contribuciones de COD mediante flujo subsuperficial. En estos puntos, los flujos de
COD deberían ser evaluados directamente para reducir los errores en las
estimaciones de flujos de COD.
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
80
8.2.4.2. Limitaciones
Una de las principales limitaciones de este indicador está relacionada
principalmente con la metodología propuesta para su medición. Lo anterior es
debido a que la evaluación de la contribución del COD subsuperficial se encuentra
apoyada en una aproximación actualmente en fase de perfeccionamiento de su
capacidad predictiva (modelo MRI-DARCY; (Baker et al., 2003)). De hecho, Baker
et al. (2003) reconocen que las predicciones del MRI-DARCY están encaminadas
a resaltar patrones espaciales generales a la escala del paisaje, en tanto que su
resolución temporal es nula.
Sin embargo, lo que se propone en este caso es utilizar el MRI-DARCY para
delimitar las áreas de la cuenca en las que el flujo potencial subsuperficial es más
elevado y luego obtener mediciones directas en varios de estos puntos. A partir de
estas mediciones podrían construirse las variaciones temporales requeridas para
los objetivos del estudio que se esté llevando a cabo.
8.3. INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS Y VULNERABILIDADDE
CUENCAS HIDROGRÁFICAS FRENTE A LA CONSTRUCCIÓN DE
REPRESAS
Este capítulo se concentra básicamente en resaltar la importancia de involucrar la
vulnerabilidad ambiental en el proceso de toma de decisiones dentro de proyectos
que intervienen las cuencas hidrográficas, específicamente, proyectos de
construcción de represas, además, busca describir la forma de medición de dicha
vulnerabilidad, apoyándose en los indicadores ecohidrológicos seleccionados en el
capítulo anterior.
8.3.1. Análisis de vulnerabilidad
La definición de vulnerabilidad cambia de acuerdo al objetivo de estudio; lo
anterior, conjuntamente con el hecho de que cada una de las dimensiones es un
sistema complejo y la vulnerabilidad no es un fenómeno directamente observable,
ha ocasionado que el desarrollo de metodologías para determinar la vulnerabilidad
de un sistema no represente una tarea fácil de cumplir (A. L. Luers et al., 2003).
Sin embargo, la literatura reporta varias aproximaciones para llevar a cabo este
tipo de análisis(A. L. Luers et al., 2003; Kumpulainen, 2006; Metzger et al., 2006;
Zhai et al., 2007; de Figueirêdo et al., 2010; Ippolito et al., 2010; Toro et al., 2012).
Observando dichas metodologías se detecta que en su gran mayoría, están
basadas en la elaboración de curvas Estrés-Respuesta (Figura 12). Las cuales,
aunque han sido útiles en la descripción del comportamiento de sistemas
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
81
ingenieriles, cuyas características composicionales (materiales) y estructurales
son ya conocidas y por ende su comportamiento predecible (Figura 12.A), cuando
éstas mismas son implementadas para el estudio de sistemas complejos como lo
son los naturales, presentan ciertas limitaciones (Figura 12. B y C).
Figura 12. Curvas Estrés- respuesta convencionalmente aplicadas en diferentes disciplinas para establecer el
comportamiento de A. Materiales (Diagrama esfuerzo-deformación unitaria de un acero estructural común en tensión) (Gere & Ph.D, 2009); B. Comunidades (Capacidad adaptativa representada por la habilidad del sistema para cambiar su función de bienestar) (A. Luers et al., 2003) y C. Sistemas naturales (Relaciones hiptéticas entre la respuesta de la condición biológica de un ecosistema, frente al incremento de un estrés ambiental. Donde A. Respuesta no linear en el rango alto del gradiente, B. Subsiguiente respuesta al estrés, C. Respuesta lineal y D. Respuesta no lineal en el rango bajo del gradiente (Allan, 2004).
Dentro de estas limitaciones cabe señalar las siguientes:
En un ecosistema natural existe incertidumbre respecto al tipo de respuesta
que éste va presentar cuando se somete a un estrés determinado, ya que
las características adaptativas de este tipo de sistemas hacen que dicha
respuesta pueda tomar diferentes trayectorias.
Con las aproximaciones ingenieriles se escoge el esfuerzo que se le aplica
al sistema y se evalúa su comportamiento respecto a ese esfuerzo en
particular. Sin embargo, en un sistema complejo no se debe escoger un
estrés particular porque no se tiene certeza si aquel que se escogió es
B A
C
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
82
realmente el que genera el comportamiento que describe la trayectoria o si
es el único que la está creando. Esta idea puede observarse con mayor
claridad mediante la matriz de identificación de impactos propuesta en
capítulos anteriores (¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.),
onde una misma actividad dentro de un proyecto de construcción de
represa “esfuerzo sobre el sistema”, impacta varios procesos asociados a
los ciclos de nutrientes simultáneamente y dentro de distintas interfases del
ecosistema. Además, teniendo en cuenta que estos procesos están
afectados no sólo por esa, sino por otras actividades del proyecto y a su
vez, son procesos que reflejan interacciones entre ellos mismos, es un reto
determinar cuál de todas las actividades está generando el impacto que se
quiere evaluar y sobre cuál proceso termina siendo más representativa.
Las curvas estrés-deformación o estrés-respuesta son curvas estándar que
definen el comportamiento de cualquier sistema con las mismas
características. Pero, ¿Cómo representar de forma acertada la deformación
de un sistema natural con este tipo de aproximación, cuando se conoce de
antemano que éste está basado en la complejidad y en la individualidad?
(Friedl & Wüest, 2002).
Con esta última pregunta queda abierta la necesidad de trabajar con
aproximaciones metodológicas que contengan un enfoque holístico en cuanto a la
percepción del medio ambiente. Dentro de este tipo de aproximaciones se
encuentra la desarrollada por (de Figueirêdo et al., 2010), la cual, propone definir
la vulnerabilidad de cuencas hidrográficas respecto a la implementación de
tecnologías de innovación agrícola, a través del siguiente procedimiento:
1. Selección de indicadores, ésta fase se ejecuta teniendo en cuenta dos
condiciones: a. Los indicadores deben ser relevante dentro del contexto de
cuenca hidrográfica y b. Debe existir información confiable que permita
medir los indicadores. Preferiblemente proveniente de bases de datos
oficiales. Dentro de los escogidos para innovaciones agrícolas estan:
sostenibilidad agrícola, aridez del clima, intensidad de lluvia, entre otros.
2. Organización de indicadores bajo el criterio de Exposición, Sensibilidad y
Resiliencia.
3. Medición de los indicadores y posterior asignación de un rango de
vulnerabilidad. Para el caso de innovaciones agrícolas, la medición de los
indicadores se llevó a cabo con ayuda de bases de datos oficiales y el
rango de vulnerabilidad fue establecido empleando un sistema de
asignación de pesos, donde la suma de los valores asignados para un
grupo de indicadores (e.j. sensibilidad) debe ser igual a uno (1),
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
83
posteriormente, dicho peso se suma con el valor obtenido en la medición de
cada indicador, para finalmente obtener un dato entre 1-2.
4. Definición del nivel de vulnerabilidad. De acuerdo al rango establecido
para los indicadores seleccionados, los autores determinaron 1Baja
vulnerabilidad y 2Alta vulnerabilidad.
La principal desventaja que se encuentra al procedimiento descrito arriba y la cual,
constituyó un nuevo reto para esta investigación, se encuentra en la definición del
nivel de vulnerabilidad, lo anterior debido a que de acuerdo al tipo de indicadores
que sean seleccionados para determinado caso de estudio, es necesario contar
con criterios suficientes para definir la vulnerabilidad del sistema. En
consecuencia, para los indicadores ecohidrológicos Flujo de CO2 en la interface
agua-atmósfera, Flujo de COP asociado a los sedimentos, Flujo de COP en
función de la caída de hojarasca y Flujo de COD en la zona subsuperficial,
propuestos en este trabajo, se hace necesario definir qué comportamiento de los
mismos hace más o menos vulnerable a la cuenca hidrográfica cuando se plantea
como amenaza la introducción de una represa.
Una aproximación para resolver este inconveniente parte de tres premisas:
1. La vulnerabilidad se encuentra asociada a la alteración del balance
funcional de cuencas hidrográficas.
En este sentido se hace referencia a las funciones que identifican una cuenca, las
cuales, envuelven la repartición, el almacenamiento y la liberación de agua,
materia y energía (Wagener et al., 2008).
Si se toma la cuenca hidrográfica como el volumen de control (Vc) y se analiza su
hidrología; la función de Repartición se describe como la diversidad de flujos que
entra al Vc y su posterior división a través de procesos como la infiltración,
intercepción, percolación, etc. De la misma forma, la función de Almacenamiento
es representada por la retención de los flujos dentro del Vc, mediante la presencia
de acuíferos, cuerpos de agua, humedad del suelo, entre otros. Por último, la
función de Liberación se define como la salida de los flujos de materia y energía
del Vc, la cual, está conformada por dos sub funciones: la trasmisión y el
transporte. La diferencia entre las dos últimas, radica en que la trasmisión
involucra salida de materiales ya transformados dentro del Vc, mientras que el
transporte refleja liberación de materiales en las mimas condiciones como éstos
ingresaron al Vc. En el caso hidrológico, está función está representada por
procesos como la evaporación, transpiración, transporte de sedimentos, etc.
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
84
Figura 13. Balance de carbono en un tipo de lago de la llanura inundable amazónica, Brasil. Aplicando el concepto de “tubería activa”. Adaptado de: “Lakes and reservoirs as regulators of carbon cycling and
climate”(Tranvik et al., 2009).
Como el propósito de este trabajo es determinar la función de la cuenca
hidrográfica a partir del ciclo biogeoquímico del carbono (C), se debe tomar como
Vc el corredor fluvial principal de la cuenca, siendo allí donde confluyen todas las
formas del carbono (COD, CID) y por lo tanto, el lugar idóneo para hacer el
balance de masa de dichos flujos. Tranvik y colaboradores (2009) presentan seis
(6) balances de flujo de carbono en lagos de diferentes tipos de ecosistema (Tabla
10), aplicando el concepto de “tubería activa” propuesto por (Cole et al., 2007).
En la Figura 13 se muestra uno de los balances mencionados, en el cual, es
posible identificar la función de repartición mediante el conteo de la variedad de
formas del carbono que ingresan a la tubería (COT, CID, COD, COP), la función
de almacenamiento a través del “almacenamiento en los sedimentos” y la función
de liberación, dividida entre transporte “liberación de las distintas formas del
carbono aguas abajo” y trasmisión “salida de CO2 y CH4”.
Tabla 10. Balances de carbono para lagos individuales, aplicando el concepto de “tubería activa” (Tranvik et al., 2009).
Observando los balances de cada uno de los ecosistemas planteados en la Tabla
10, se observa que éstos últimos desarrollan las tres funciones al mismo tiempo y
que a su vez, cada una de las funciones tiene asociado un porcentaje dentro del
funcionamiento total del sistema. Tales porcentajes representan, del 100% de
funcionamiento de un ecosistema determinado, cuanto se da gracias al
cumplimiento de la función de Trasmisión, Transporte y Almacenamiento
ECOSISTEMA TRASMISIÓN TRANSPORTE ALMACENAMIENTO
Lago ártico, Alaska 20% 78% 2%
Lago boreal en roca no carbonatada, Suecia 42% 39% 19%
Lago de agua dura en cuenca de lago abierto, Saskatchewan, Canada 2% 70% 30%
Lago norte-templado en cuenca de lago cerrado, Minnesota 21% 68% 11%
Reservorio para agricultura, Ohio 1% 66% 33%
Lago en planicie inundable amazónica, Brasil 71% 25% 4%
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
85
respectivamente. Por ejemplo, retomando el balance del ecosistema Lago ártico,
Alaska que muestra la (Tabla 10); 20% del funcionamiento total del ecosistema se
da gracias al desarrollo de la función de trasmisión, 78% al desarrollo de la función
de transporte y 2% gracias al cumplimiento de la función de almacenamiento.
A partir de esta apreciación se puede afirmar que las cuencas hidrográficas
poseen un balance natural entre sus diferentes funciones, lo cual, refleja la firma
biogeoquímica de las mismas. Además, dicha firma biogeoquímica es disímil entre
cuencas hidrográficas, lo cual, hace que se convierta en una característica única
comparada con la dinámica funcional de cualquier otra cuenca hidrográfica.
2. Hay conocimiento del tipo de afectación que generan las represas
sobre el balance funcional de las cuencas hidrográficas.
Las represas modifican el balance funcional del ciclo del carbono dentro de la
cuenca disminuyendo el porcentaje de transporte, aumentando el porcentaje
asociado a la función de almacenamiento y en consecuencia, ampliando el
porcentaje de almacenamiento (Tranvik et al., 2009).
3. La distorsión de la firma biogeoquímica de la cuenca hidrográfica
plantea el nivel de vulnerabilidad de la misma.
Si por algún motivo y/o mediante algún estresor se altera la firma biogeoquímica
de la cuenca hidrográfica, se debe analizar sobre cuál(es) tipo(s) de
funcionamiento se está generando el cambio y plantear diferentes escenarios de
alteración. A partir de dichos escenarios se puede desarrollar una escala
cualitativa de vulnerabilidad.
Tomando como ejemplo la firma biogeoquímica correspondiente al ciclo del
carbono del ecosistema Lago ático, Alaska (Tabla 10), se plantean tres escenarios
posibles (Gráfica 5.). A partir de esto, el escenario original, que ilustra el
comportamiento natural de la cuenca, obtiene el nivel de No vulnerabilidad; el
escenario Modificado (a) un nivel de vulnerabilidad Alta y el escenario
Modificado (b) representa un nivel de vulnerabilidad Media, respectivamente.
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
86
Gráfica. 5. Posibles escenarios de alteración de la firma biogeoquímica del carbono para el ecosistema Lago
ártico, Alaska. Escenario originalfirma natural, Escenarios Modificados (a) y (b)firma alterada.
8.3.2. Aplicación en el contexto de construcción de represas
Aunque el objetivo de este trabajo no es desarrollar un análisis de vulnerabilidad,
es importante señalar y discutir la pertinencia de los indicadores ecohidrológicos
seleccionados dentro la determinación de vulnerabilidad ambiental e igualmente,
ilustrar la forma como éste tipo de indicadores pueden ayudar a medir la
vulnerabilidad de la cuenca hidrográfica, cuando ésta pretende ser intervenida con
proyectos ingenieriles como la construcción de represas.
Examinando el procedimiento descrito en la sección anterior,se observa que los
indicadores escogidos para innovaciones agrícolas aún no son de tipo acoplado;
por lo tanto, se propone que para el caso que ocupa este documento, éstos sean
reemplazados por indicadores ecohidrológicos como los seleccionados en este
trabajo, los cuales, impulsan el carácter integrador de cualquier tipo de análisis
dentro de cuencas hidrográficas.
En cuanto a la organización de indicadores dentro de los criterios de vulnerabilidad
(Exposición, sensibilidad y resiliencia), los indicadores ecohidrológicos Flujo de
CO2 en la interface agua-atmósfera, Flujo de COP asociado a los sedimentos,
Flujo de COP en función de la caída de hojarasca y Flujo de COD en la zona
subsuperficial, encajan en el criterio de Sensibilidad debido a que éstos están
propensos a ser afectados bajo la acción de una represa como agente de estrés o
amenaza dentro del sistema. Igualmente, las metodologías correspondientes a la
20%
78%
2%
60%
30%
10% 18%
80%
2%
Escenarios de alteración de la firma Funcional de un sistema
Escerario original Escenario Modificado (a) Escenario Modificado (b)
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
87
medición de estos indicadores ecohidrológicos ya fueron descritas para cada caso
en el capítulo correspondiente.
Por último, para definir el nivel de vulnerabilidad de la cuenca hidrográfica ante la
construcción de represas, empleando los indicadores ecohidrológicos antes
mencionados, se propone generar tres balances funcionales de carbono para
encontrar la firma biogeoquímica de la cuenca en términos del ciclo de este
elemento, a diferentes niveles de análisis (Esquema 9). El primer balance adopta el
nivel de global, el segundo, abarca la porción de cuenca ubicada aguas arriba del
punto de captación y el último balance, envuelve el área aguas abajo del punto de
captación, hasta el cierre de la cuenca.
La idea de hacer tal subdivisión se basa en que la firma biogeoquímica dentro de
una cuenca puede variar en el espacio y en el tiempo. De esta forma, al generar
tres niveles de análisis, se asegura la generación de una firma funcional global y
dos firmas biogeoquímicas parciales (espaciales) donde:
Alteración alta por parte de la represa, en la firma funcional
globalVulnerabilidad Alta
Alteración de cualquier tipo por parte de la represa, sobre las firmas
funcionales parcialesVulnerabilidad Media
Alteración baja por parte de la represa en la firma funcional
globalVulnerabilidad Baja
Esquema 15. División de balances de flujo para determinación de función dominante de cuencas hidrográficas, asumiendo la construcción de represa.
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
88
Una de las ventajas de aplicar esta técnica es que las decisiones asociadas al
manejo de la vulnerabilidad no sólo recaen en la firma biogeoquímica global. Sino
que por el contrario, se puede considerar la gestión de las firmas funcionales
parciales para llegar al nivel de vulnerabilidad más bajo posible.
Para finalizar este trabajo es importante señalar algunos aspectos:
Para construir la firma biogeoquímica de las cuencas hidrográficas se debe
apuntar a cerrar el ciclo del carbono, es decir, se debe hacer el balance de los
flujos de carbono teniendo en cuenta todos los componentes asociados a los
mismos (Figura 13). En este trabajo se presentaron únicamente propuestas para
medir los flujos de entrada y de salida de algunas formas del carbono que
normalmente no son estimados en el contexto de la construcción de represas:
Flujos de entrada:
COT, Mediante la medición del indicador de flujo de COP en función de la
caída de hojarasca que ingresa a la columna de agua desde la zona de
ribera.
COP, A través de la estimación del flujo de COP asociado a los sedimentos
que transporta el río desde aguas arriba y/o que ingresa por las laderas del
corredor fluvial.
Flujos de salida:
COP, mediante el cálculo del flujo de COP asociado a los sedimentos que
sale del volumen de control, utilizando la técnica de medición asociada a los
SST del correspondiente indicador ecohidrológico.
CO2, a través de la aplicación de la metodología para estimar la evasión de
CO2 desde el río hacia la atmósfera.
Los demás tipos de carbono tanto de entrada como de salida (otros indicadores
ecohidrológicos posibles) necesarios para completar el balance funcional de
carbono, aunque no se presentan en este trabajo, es factible estimarlos
empleando técnicas ya reconocidas por algunos autores. De hecho, ya se tiene
registros de algunos de ellos.
Flujos de entrada:
COD y CID, Una parte de estos flujos es evaluada en estudios de calidad
del agua.
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
89
Flujos de salida:
COD y CID, igualmente son evaluados empleando técnicas de calidad del
agua.
COT, es posible inferir este flujo a través de métodos de deriva orgánica ya
desarrollados por algunos investigadores (Rodríguez-Barrios & Ospina,
2007).
Se recomienda trabajar en la aplicación de las metodologías propuestas para la
estimación de los indicadores ecohidrológicos seleccionados en capítulos
anteriores a una situación de construcción de represa real que permita obtener un
banco de datos y así, estar en la capacidad de estimar rangos de alteración, los
cuales, ayuden a definir el cambio en el comportamiento de los indicadores
ecohidrológicos.
Los niveles base de comparación de los indicadores ecohidrológicos están dados
por la firma y/o firmas biogeoquímica(s) original(es) de la cuenca, es decir, el valor
obtenido para cada uno de los indicadores ecohidrológicos por sí solo no
representa nivel de vulnerabilidad alguno. Para definir el nivel de vulnerabilidad de
la cuenca es necesario encontrar el balance funcional de carbono total o firma
biogeoquímica alterada y posteriormente, compararla con la firma biogeoquímica
original (sin construcción de represa). Sin embargo, para establecer numérica o
porcentualmente dicho rango es necesario un análisis más detallado de las
posibles consecuencias de un comportamiento funcional determinado. Hasta el
nivel de detalle obtenido en este caso particular es posible decir que el escenario
con menor alteración de la firma funcional será el que represente menor
vulnerabilidad para la cuenca hidrográfica (Gráfica 5).
Por otro lado, ni el indicador ecohidrológico ni la firma biogeoquímica de una
cuenca hidrográfica determinada son comparables con otras cuencas. Lo anterior
se debe a la individualidad que presentan los sistemas naturales (sistemas
complejos) la cual, genera que no haya dos cuencas hidrográficas que funcionen
de la misma forma y por ende, cuyos balances funcionales sean iguales.
La discusión expuesta en este trabajo sobre la forma como los indicadores
ecohidrológicos seleccionados pueden ser involucrados dentro de un análisis de
vulnerabilidad de cuenca hidrográfica ante la construcción de represa,
corresponde a un planteamiento metodológico inicial que deja abierta la
oportunidad a estudios posteriores para abordar el tema y desarrollar estrategias
no solo cualitativas sino cuantitativas más refinadas.
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
90
9. CONCLUSIONES
Se formularon los flujos de CO2 en la interface agua-atmósfera, COP asociado a
los sedimentos, COP en función de la caída de hojarasca y COD en la zona
subsuperficial como una propuesta de indicadores ecohidrológicos basados en el
funcionamiento integral de las cuencas hidrográficas, como elementos
potencialmente empleados dentro del desarrollo de análisis de vulnerabilidad de
cuencas hidrográficas que ayudan a potencializar las EIAs pertinentes al caso
específico de la construcción de represas.
Las metodologías convencionalmente empleadas para la identificación de
impactos ambientales necesitan ser mejoradas, ya que, si bien su aplicación
puede ser útil para otro tipo de proyectos, en el caso de la construcción de
represas éstas no poseen suficientes herramientas para predecir el
comportamiento de un sistema complejo representado por la cuenca hidrográfica.
Es posible medir los indicadores ecohidrológicos propuestos, a través de
metodologías basadas en parámetros e información disponible en estudios de
calidad del agua y /o bases de datos nacionales como el IDEAM.
Los indicadores ecohidrológicos seleccionados en este trabajo son sensibles al
impacto por construcción de represas. Además, pueden ser involucrados dentro
de metodologías de análisis de vulnerabilidad (de cuencas hidrográficas), que
tengan en cuenta la firma biogeoquímica de la cuenca como parámetro para el
establecimiento del nivel de vulnerabilidad que el comportamiento de dichos
indicadores refleja.
Los indicadores ecohidrológicos descritos en esta propuesta representan
solamente una fracción de la firma biogeoquímica antes mencionada. Sin
embargo, es posible completar dicha firma mediante el uso de información
proveniente de diferentes disciplinas. Es posible que la respuesta esté en el
empleo de información que ha sido obtenida por campos como la biología y
ecología, dentro de disciplinas como la ingeniería.
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
91
10. BIBLIOGRAFÍA
Allan, J. D. (2004). Landscapes and Riverscapes: The Influence of Land Use on Stream Ecosystems.
Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics, 35, 257-284.
Alonso, S. G., Pinedo, A., Urbanismo, E. M. de O. P. y, & Ambiente, E. M. de M. (1996). Guias
Metodologicas Para la Elaboracion de Estudios de Impacto Ambiental: Grandes Presas. Serie
Monografías (Vol. 2). España: Ministerio de Medio Ambiente.
Amaya, A. O., Ramírez, M. S., & Surcolombianos, U. (University). G. de I. E. (2005). Del macizo
colombiano al desierto La Tatacoa: la ruta del río Magdalena en el Huila. Neiva, Huila- Colombia-:
Universidad Surcolombiana, Vicerrectoría de Investigación y Proyección Social, Facultad de la
Ingeniería.
Baker, M. E., Wiley, M. J., Seelbach, P. W., & Carlson, M. L. (2003). A GIS Model of Subsurface
Water Potential for Aquatic Resource Inventory, Assessment, and Environmental Management.
Environmental Management, 32(No. 6), 706-719. doi:10.1007/s00267-003-0018-1
Begon, M., Townsend, C. R., & Harper, J. L. (2006). Ecology: from individuals to ecosystems (4o
ed.). Wiley-Blackwell.
Benassai, G., Brebbia, C. A., & Rodriguez, G. (2011). Coastal Processes II. WIT Press.
Beusen, A. H. W., Dekkers, A. L. M., Bouwman, A. F., Ludwig, W., & Harrison, J. (2005). Estimation
of global river transport of sediments and associated particulate C, N, and P. Global
Biogeochemical Cycles, 19, 17 PP. doi:200510.1029/2005GB002453
Bray, J. R., & Gorham, E. (1964). Litter Production in Forests of the World. Advances in Ecological
Research (Vol. 2, págs. 101-157). Academic Press. Recuperado a partir de
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0065250408603311
Bureau of Reclamation. (1987). Design of Small Dams (3o ed.). U. S. Government Printing Office.
Recuperado a partir de http://www.amazon.com/Design-Small-Resources-Technical-
Publication/dp/016003373X
Clark, W. C., Jaeger, J., Corell, R., Kasperson, R., McCarthy, J. J., Cash, D., Cohen, S. J., Desanker, P.,
Dickson, N. M., Epstein, P., Guston, D. H., Hall, J. M., Jaeger, C., Janetos, A., Leary, N., Levy, M. A.,
Luers, A., MacCracken, M., Melillo, J., Moss, R., Nigg, J. M., Parry, M. L., Parson, E. A., Ribot, J. C.,
Schellnhuber, H. J., Schrag, D. P., Seielstad, G. A., Shea, E., Vogel, C., & Wilbanks, T. J. (2000).
Assessing vulnerability to global environmental risks. Sustainability Science,-Documents and
Publications-. Recuperado Mayo 1, 2011, a a partir de
http://ksgnotes1.harvard.edu/BCSIA/sust.nsf/pubs/pub1
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
92
Cole, J. J., Prairie, Y. T., Caraco, N. F., McDowell, W. H., Tranvik, L. J., Striegl, R. G., Duarte, C. M., et
al. (2007). Plumbing the Global Carbon Cycle: Integrating Inland Waters into the Terrestrial Carbon
Budget. Ecosystems, 10, 172-185. doi:10.1007/s10021-006-9013-8
Conesa, V. (2010). Guía metodológica para la evaluación del impacto ambiental. Mundi-Prensa
Libros.
Dai, S., Yang, S., & Cai, A. (2008). Impacts of dams on the sediment flux of the Pearl River, southern
China. CATENA, 76(1), 36-43. doi:10.1016/j.catena.2008.08.004
Darrel Jenerette, G., & Lal, R. (2005). Hydrologic sources of carbon cycling uncertainty throughout
the terrestrial–aquatic continuum. Global Change Biology, 11(11), 1873-1882. doi:10.1111/j.1365-
2486.2005.01021.x
de Figueirêdo, M. C. B., Rodrigues, G. S., Caldeira-Pires, A., Rosa, M. de F., de Aragão, F. A. S.,
Vieira, V. de P. P. B., & Mota, F. S. B. (2010). Environmental performance evaluation of agro-
industrial innovations – Part 2: methodological approach for performing vulnerability analysis of
watersheds. Journal of Cleaner Production, 18(14), 1376-1385. doi:10.1016/j.jclepro.2010.04.013
Definición.org. (2011). Definición de indicador. Recuperado Mayo 2, 2011, a partir de
http://www.definicion.org/indicador
Drbal, L. F., Boston, P. G., Westra, K. L., & Veatch, B. &. (1996). Power plant engineering. Springer.
Empresas Públicas de Medellín E.S.P. (2002, Julio). Estudio de impacto ambiental del proyecto
hidroeléctrico PORCE III. EEPP de Medellín. Recuperado a partir de
http://www.epm.com.co/epm/documentos/energia/pdf/Volumen-10-Auto-189.pdf
Etter, A., McAlpine, C. A., Seabrook, L., & Wilson, K. A. (2011). Incorporating temporality and
biophysical vulnerability to quantify the human spatial footprint on ecosystems. Biological
Conservation. doi:10.1016/j.biocon.2011.02.004
FAO, Allen, Pereira, Raes, & Smith. (2006). Evapotranspiracióndel cultivo. Roma: FAO.
Faustino, J., & Jiménez, F. (2000). Manejo de Cuencas Hidrograficas. Turrialba, Costa Rica: Bib.
Orton IICA / CATIE.
Friedl, G., & Wüest, A. (2002). Disrupting biogeochemical cycles- Consequences of damming.
AQUATIC SCIENCES- RESEARCH ACROSS BOUNDARIES, Volume 64(Number 1), 55-65.
doi:10.1007/s00027-002-8054-0
Gere, J., & Ph.D, B. G. (2009). Mecánica de Materiales (Séptima Edición.). México, D.F.: Cengage
Learning Editores.
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
93
Gergel, S. E., Turner, M. G., & Kratz, T. K. (1999). Dissolved organic carbon as an indicator of the
scale of watershed influence on lakes and rivers. Ecological Applications, 9(4), 1377-1390.
doi:10.1890/1051-0761(1999)009[1377:DOCAAI]2.0.CO;2
Glasson, J., Therivel, R., & Chadwick, A. (2005). Introduction to environmental impact assessment
(3o ed.). Taylor & Francis.
Gonçalves Júnior, J. F., França, J. S., & Callisto, M. (2006). Dynamics of allochthonous organic
matter in a tropical Brazilian headstream. Brazilian Archives of Biology and Technology, 49(6), 967-
973. doi:10.1590/S1516-89132006000700014
Goodwin, P., & Hardy, T. B. (1999). Integrated simulation of physical, chemical andecological
processes for river management, 01(1).
Gualtieri, C., & Mihailović, D. T. (2008). Fluid mechanics of environmental interfaces. London, UK:
Routledge.
Gunkel, G., & Sobral, M. do C. (2007). Reservoir and river basin management: exchange and
experiences from Brazil, Portugal and Germany. Berlín: Univerlagtuberlin.
Hillier, S. (2001). Particulate composition and origin of suspended sediment in the R. Don,
Aberdeenshire, UK. Science of The Total Environment, 265(1-3), 281-293. doi:10.1016/S0048-
9697(00)00664-1
Hinkel, J. (2011). «Indicators of vulnerability and adaptive capacity»: Towards a clarification of the
science–policy interface. Global Environmental Change, 21(1), 198-208.
doi:10.1016/j.gloenvcha.2010.08.002
Hope, D., Billett, M. F., & Cresser, M. S. (1997). Exports of organic carbon in two river systems in
NE Scotland. Journal of Hydrology, 193(1-4), 61-82. doi:10.1016/S0022-1694(96)03150-2
Inagaki, M., Kamo, K., Titin, J., Jamalung, L., Lapongan, J., & Miura, S. (2010). Nutrient dynamics
through fine litterfall in three plantations in Sabah, Malaysia, in relation to nutrient supply to
surface soil. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 88, 381-395. doi:10.1007/s10705-010-9364-6
INTEGRAL, Ingeniería de consulta S.A. (2009, Noviembre). Aprovechamiento Hidroeléctrico del Río
Samaná Norte,Proyecto Porvenir II, Diagnóstico Ambiental de Alternativas.
Ippolito, A., Sala, S., Faber, J. H., & Vighi, M. (2010). Ecological vulnerability analysis: A river basin
case study. Science of The Total Environment, 408(18), 3880-3890.
doi:10.1016/j.scitotenv.2009.10.002
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
94
Johnson, M. S., Lehmann, J., Riha, S. J., Krusche, A. V., Richey, J. E., Ometto, J., & Couto, E. G.
(2008). CO2 efflux from Amazonian headwater streams represents a significant fate for deep soil
respiration. Geophysical Research Letters, 35(17). Recuperado a partir de
http://www.mendeley.com/research/co2-efflux-amazonian-headwater-streams-represents-
significant-fate-deep-soil-respiration
Jossette, G., Leporcq, B., Sanchez, N., & Philippon. (1999). Biogeochemical mass-balances (C, N, P,
Si) in three large reservoirs of the Seine basin (France). Biogeochemistry, 47, 119-146.
doi:10.1007/BF00994919
Juan D., R. (2008). Applicability of LOICZ catchment–coast continuum in a major Caribbean basin:
The Magdalena River, Colombia. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 77(2), 214-229.
doi:10.1016/j.ecss.2007.09.014
Kawasaki, M., Ohte, N., & Katsuyama, M. (2005). Biogeochemical and hydrological controls on
carbon export from a forested catchment in central Japan. Ecological Research, 20(No. 3), 347-
358. doi:10.1007/s11284-005-0050-0
Kerr, R. A., & Stone, R. (2009). SEISMOLOGY: A Human Trigger for the Great Quake of Sichuan?
Science, 323, 322-322. doi:10.1126/science.323.5912.322
Kondratʹev, K. I., Krapivin, V. F., & Varotsos, C. (2003). Global carbon cycle and climate change. UK:
Springer.
Kumpulainen, S. (2006). VULNERABILITY CONCEPTS IN HAZARD AND RISK ASSESSMENT. Natural
and Technology Hazards and Risks, affecting the spatial development of European regions, 42, 65-
74.
Kværner, J., Swensen, G., & Erikstad, L. (2006). Assessing environmental vulnerability in EIA—The
content and context of the vulnerability concept in an alternative approach to standard EIA
procedure. Environmental Impact Assessment Review, 26(5), 511-527.
doi:10.1016/j.eiar.2006.01.003
Lajoie, F., Assani, A., Roy, A., & Mesfioui, M. (2007). Impacts of dams on monthly flow
characteristics. The influence of watershed size and seasons. Journal of Hydrology, 334(3-4), 423-
439. doi:10.1016/j.jhydrol.2006.10.019
Ledec, G., & Quintero, J. D. (2003, Noviembre). Good Dams and Bad Dams, Environmental Criteria
for site selection of hydroelectric projects. The World Bank. Recuperado a partir de
http://siteresources.worldbank.org/LACEXT/Resources/258553-
1123250606139/Good_and_Bad_Dams_WP16.pdf
León Peláez, J. D., & Lopera Arango, G. J. (1999). PROPUESTA METODOLÓGICA PARA LA
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
95
EVALUACIÓN DE IMPACTO AMBIENTAL A PARTIR DE DIFERENTES MÉTODOS ESPECÍFICOS, Vol.
52(No. 2), 565-597.
Leopold, L. B., Clarke, F. E., Hanshaw, B. B., & Balsley, J. R. (1971, Washington). A procedure for
evaluating Environmental Impact. Geological Survey Circular 645- United States of the Interior.
Recuperado a partir de
http://eps.berkeley.edu/people/lunaleopold/Evaluating%20Environmental%20Impact.pdf
Lohse, K. A., Brooks, P. D., McIntosh, J. C., Meixner, T., & Huxman, T. E. (2009). Interactions
Between Biogeochemistry and Hydrologic Systems. Annual Review of Environment and Resources,
34, 65-96. doi:10.1146/annurev.environ.33.031207.111141
Ludwig, Wolfgang, Probst, J.-L., & Kempe, S. (1996). Predicting the oceanic input of organic carbon
by continental erosion. Global Biogeochemical Cycles, 10(1), 23-41. doi:10.1029/95GB02925
Luers, A. L., Lobell, D. B., Sklar, L. S., Addams, C. L., & Matson, P. A. (2003). A method for
quantifying vulnerability, applied to the agricultural system of the Yaqui Valley, Mexico. Global
Environmental Change, 13(4), 255-267. doi:10.1016/S0959-3780(03)00054-2
Marotta, Humberto, Duarte, C. M., Meirelles-Pereira, F., Bento, L., Esteves, F. A., & Enrich-Prast, A.
(2010). Long-Term CO2 Variability in Two Shallow Tropical Lakes Experiencing Episodic
Eutrophication and Acidification Events. Ecosystems, 13, 382-392. doi:10.1007/s10021-010-9325-6
Marotta, H., Duarte, C. M., Pinho, L., & Enrich-Prast, A. (2010). Rainfall leads to increased pCO2 in
Brazilian coastal lakes. Biogeosciences, 7(5), 1607-1614. doi:10.5194/bg-7-1607-2010
Marotta, Humberto, Paiva, L. T., & Petrucio, M. M. (2009). Changes in thermal and oxygen
stratification pattern coupled to CO2 outgassing persistence in two oligotrophic shallow lakes of
the Atlantic Tropical Forest, Southeast Brazil. Limnology, 10, 195-202. doi:10.1007/s10201-009-
0272-x
Marotta, Humberto, Duarte, C. M., Sobek, S., & Enrich-Prast, A. (2009). Large CO2 disequilibria in
tropical lakes. Global Biogeochemical Cycles, 23, 4 PP. doi:200910.1029/2008GB003434
Martens, W. J. M., & Rotmans, J. (1999). Climate change: an integrated perspective. The
Netherlands: Kluwer Academic Publishers. Recuperado a partir de
http://books.google.com.co/books?id=o1SELkgK6PcC&pg=PA105&dq=GLOBAL+BIOGEOCHEMICAL
+CYCLES+J.+Rotmans+and+M.+den+Elzen&hl=es&ei=GRtuTqbVCczAtgeG2vG-
BQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&ved=0CCkQ6AEwAA#v=onepage&q=GLOBAL%20
BIOGEOCHEMICAL%20CYCLES%20J.%20Rotmans%20and%20M.%20den%20Elzen&f=false
Martínez-Sánchez, J. L. (2004). Nitrogen and phosphorous resorption in neotropical rain forest of a
nutrient-rich soil. Revista Biología Neotropical, 53 (3-4)(September- December 2005), 353-359.
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
96
Matsuoka, H. (1999). Global environmental issues and space solar power generation: promoting
the SPS 2000 project in Japan. Technology in Society, 21(1), 1-17. doi:10.1016/S0160-
791X(98)00034-7
Mayorga, E., Aufdenkampe, A. K., Masiello, C. A., Krusche, A. V., Hedges, J. I., Quay, P. D., Richey, J.
E., et al. (2005). Young organic matter as a source of carbon dioxide outgassing from Amazonian
rivers. Nature, 436(7050), 538-541. doi:10.1038/nature03880
Mc. Cutchan Jr., J. H. M., III, J. F. S., Jr., W. M. L., & Hayden, M. G. (2003). Effects of Groundwater
Flux on Open-Channel Estimates of Stream Metabolism. Limnology and Oceanography, 47(1), 321-
324.
McCully, P. (2004). Ríos silenciados: ecología y política de las grandes represas. Argentina:
Proteger.
Metzger, M. J., Rounsevell, M. D. A., Acosta-Michlik, L., Leemans, R., & Schröter, D. (2006). The
vulnerability of ecosystem services to land use change. Agriculture, Ecosystems & Environment,
114(1), 69-85. doi:10.1016/j.agee.2005.11.025
Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial - MAVDT. (2011, Mayo 18). Subportal
Ambiente - Documentos estratégicos. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial.
República de Colombia. Recuperado Mayo 18, 2011, a partir de
http://www.minambiente.gov.co//contenido/contenido.aspx?catID=144&conID=284
Mortimer, R. G. (2000). Physical chemistry (Second edition.). USA: Academic Press.
Neal, C, House, W., & Down, K. (1998). An assessment of excess carbon dioxide partial pressures in
natural waters based on pH and alkalinity measurements. Science of The Total Environment, 210-
211, 173-185. doi:10.1016/S0048-9697(98)00011-4
Neal, Colin. (2003). Dissolved and acid available particulate beryllium in eastern UK surface waters.
Science of The Total Environment, 314-316(0), 185-208. doi:10.1016/S0048-9697(03)00103-7
Nichols, G., Williams, E., & Paola, C. (2007). Sedimentary processes, environments, and basins: a
tribute to Peter Friend. Special publication. John Wiley & Sons.
Palau, A. (2006). Integrated environmental management of current reservoirs and regulated rives.
Asociación Española de Limnología. Recuperado a partir de
http://www.limnetica.net/Limnetica/limne25a/L25a287_management_reservoirs_regulated_river
s.pdf
Payal, P. (2004, Noviembre 1). A Preliminary Review of the Impact of Dam Reservoirs on Carbon
Cycling | International Rivers. International RIVERS people-water-life. Recuperado Septiembre 12,
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
97
2011, a partir de http://www.internationalrivers.org/climate-change/reservoir-
emissions/preliminary-review-impact-dam-reservoirs-carbon-cycling
Pérez, G. A. R., & Restrepo, J. J. R. (2008). Fundamentos de limnología neotropical, 2.a edición (2o
ed.). Universidad de Antioquia.
Prescott, C. E. (2005). Do rates of litter decomposition tell us anything we really need to know?
Forest Ecology and Management, 220(1-3), 66-74. doi:10.1016/j.foreco.2005.08.005
Quirós, R. (1988). Estructuras para asistir a los peces no salmónidos en sus migraciones: América
Latina. Food & Agriculture Org.
Ranger, J., Gerard, F., Lindemann, M., Gelhaye, D., & Gelhaye, L. (2003). Dynamics of litterfall in a
chronosequence of Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii Franco) stands in the Beaujolais mounts
(France). Annals of Forest Science, 60(6), 475-488. doi:10.1051/forest:2003041
Rechea, F. J., & Cárcer, I. A. de. (2002). Bases de la física medioambiental (1o ed.). Barcelona,
España: Editorial Ariel.
Restrepo, J. D., Kjerfve, B., Hermelin, M., & Restrepo, J. C. (2006). Factors controlling sediment
yield in a major South American drainage basin: the Magdalena River, Colombia. Journal of
Hydrology, 316(1-4), 213-232. doi:10.1016/j.jhydrol.2005.05.002
Richey, Jeffrey E, Melack, J. M., Aufdenkampe, A. K., Ballester, V. M., & Hess, L. L. (2002).
Outgassing from Amazonian rivers and wetlands as a large tropical source of atmospheric CO2.
Nature, 416(6881), 617-20. doi:10.1038/416617a
Rodríguez-Barrios, J., & Ospina, R. (2007). Retención de materia orgánica particulada gruesa en
una quebrada de montaña tropical. Bogotá, Colombia. Acta Biológica Colombiana, Vol. 12(No. 2),
33-46.
Rodríguez-Iturbe, I., & Porporato, A. (2004). Ecohydrology of water-controlled ecosystems: soil
moisture and plant dynamics. Cambridge University Press.
Rogers, D. W. (2011). Concise Physical Chemistry. New Jersey: John Wiley and Sons.
Sagrado, J. D.-C., & Hernández, F. B. (2001). Ingeniería de presas: presas de fábrica (Vol. Vol. I). Ed.
Universidad de Cantabria.
Scheer, M., Gatti, G., & Wisniewski, C. (2011). Nutrient fluxes in litterfall of a secondary
successionalalluvial rain forest in Southern Brazil. Revista Biología Tropical, Vol. 59(No. 4), 1869-
1882.
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
98
Schlesinger, W. H. (1991). Biogeochemistry: an analysis of global change (Second edition.).
Academic Press.
Stanley, E. H., Powers, S. M., Lottig, N. R., Buffam, I., & Crawford, J. T. (2011). Contemporary
changes in dissolved organic carbon (DOC) in human‐dominated rivers: is there a role for DOC
management? Freshwater Biology, 1-19. doi:10.1111/j.1365-2427.2011.02613.x
Sternberg, R. (2006). Damming the river: a changing perspective on altering nature. Renewable
and Sustainable Energy Reviews, 10(3), 165-197. doi:10.1016/j.rser.2004.07.004
Stumm, W., & Morgan, J. J. (1996). Aquatic chemistry: chemical equilibria and rates in natural
waters (3o ed.). Wiley.
Teodoru, C., & Wehrli, B. (2005). Retention of Sediments and Nutrients in the Iron Gate I Reservoir
on the Danube River. Biogeochemistry, 76, 539-565. doi:10.1007/s10533-005-0230-6
Thornton, K. W., Kimmel, B. L., & Payne, F. E. (1990). Reservoir limnology: ecological perspectives.
Wiley-Interscience.
Toro, J., Duarte, O., Requena, I., & Zamorano, M. (2012). Determining Vulnerability Importance in
Environmental Impact Assessment. Environmental Impact Assessment Review, 32, 107-117.
doi:10.1016/j.eiar.2011.06.005
Toro, J., Requena, I., & Zamorano, M. (2010). Environmental impact assessment in Colombia:
Critical analysis and proposals for improvement. Environmental Impact Assessment Review, 30(4),
247-261. doi:10.1016/j.eiar.2009.09.001
Tranvik, L. J., Downing, J. A., Cotner, J. B., Loiselle, S. A., Striegl, R. G., Ballatore, T. J., Dillon, P., et
al. (2009). Lakes and reservoirs as regulators of carbon cycling and climate. Limnology and
Oceanography, 54, 2298-2314.
UNESCO. (1997, Paris). Ecohydrology- A new paradigm for the sustainable use of aquatic
resources. International Hydrological Programme. Recuperado a partir de
http://unesdoc.unesco.org/images/0010/001062/106296e.pdf
UNESCO. (2011). Ecohydrology | United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization.
Recuperado Mayo 1, 2011, a partir de http://www.unesco.org/new/en/natural-
sciences/environment/water/ihp/ihp-vii-themes/ecohydrology/
Universidad Autónma de Madrid (UAM). (2011). Los ciclos biogeoquímicos: C. LOS
MICROORGANISMOS EN EL FUNCIONAMIENTO DE LOS ECOSISTEMAS. Institucional, . Recuperado
Noviembre 14, 2011, a partir de
http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/alarchil/MASTER%20ECO/MicroogEcosistemas.htm
INDICADORES ECOHIDROLÓGICOS DE VULNERABILIDAD EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS ANTE LA CONSTRUCCIÓN DE REPRESAS
Carolina Maldonado 2011
99
Universidad Nacional de Colombia- Sede Bogotá. (2011). Ecología y Medio ambiente-Los
ecosistemas y su funcionamiento- Subsistemas del sistemas terrestre. Recuperado Noviembre 11,
2011, a partir de
http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2000088/lecciones/seccion2/capitulo02/02_02_0
1.htm
Vallarino, E. (1994). Tratado básico de presas (Segunda., Vols. 1-II, Vol. I). Madrid, España: Escuela
de Ingenieros de Caminos de Madrid (U.P.M.).
Villa, L. A. (1990). La cuenca hidrográfica y su papel en el estudio y conservación de los recursos
naturales (Primera Edición.). Ediciones Emfasar.
Votruba, L., & Broža, V. (1989). Water management in reservoirs. Elsevier.
Wagener, T., Sivapalan, M., & McGlynn, B. (2008). Catchment Classification and Services—Toward
a New Paradigm for Catchment Hydrology Driven by Societal Needs. Encyclopedia of Hydrological
Sciences, 1-11. doi:10.1002/0470848944.hsa320
Weber, W. j. (2003). Control de la calidad del agua: procesos fisicoquímicos. Barcelona, España:
Reverte.
Worrall, F., Guilbert, T., & Besien, T. (2007). The flux of carbon from rivers: the case for flux from
England and Wales. Biogeochemistry, 86, 63-75. doi:10.1007/s10533-007-9145-8
Worrall, F., Swank, W. T., & Burt, T. (2005). Fluxes of inorganic carbon from two forested
catchments in the Appalachian mountains. Hydrological Processes, 19(15), 3021-3035.
doi:10.1002/hyp.5814
Xiaoyan, L., Shikui, D., Qinghe, Z., & Shiliang, L. (2010). Impacts of Manwan Dam construction on
aquatic habitat and community in Middle Reach of Lancang River. Procedia Environmental
Sciences, 2, 706-712. doi:10.1016/j.proenv.2010.10.080
Yoshimura, C., Gessner, M. O., Tockner, K., & Furumai, H. (2008). Chemical properties, microbial
respiration, and decomposition of coarse and fine particulate organic matter. Journal of the North
American Benthological Society, 27, 664-673. doi:10.1899/07-106.1
Zalewski, M., Janauer, G., Jolankai, G., & UNESCO. (1997). Ecohydrology: A new paradigm for the
sustainable use of aquatic resources. Ecohydrology. A New Paradigm for the Sustainable Use of
Aquatic Resources, (UNESCO IHP Technical Document in Hydrology No. 7), 56 p.
Zhai, H., Cui, B., Hu, B., Wei, G., & Liu, S. (2007). Regional ecosystem changes under different
cascade hydropower dam construction scenarios in the LRGR. Chinese Science Bulletin, 52(S2),
106-114. doi:10.1007/s11434-007-7016-2