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Prof. Juan Manuel Diez Hernández – PhD Ecohidráulica.
Grupo de Hidráulica e Hidrología. Universidad de Valladolid. [email protected]
Universidad del Cauca
Seminario Taller Gestión del Riesgo y Restauración de EcoAC
21ABR2015
Prof. J.M. Diez Hernández – IF, MSc, PhD-Ecohidráulica. [email protected]
Universidad de Valladolid – España. www.gef-ecohidrologia.org
www.gef-ecohidrologia.org
Puntos clave
¿Para qué el Caudal Ecológico?
¿Cómo determinar CE en Colombia?
crecida invierno
0
10
20
30
40
50
1-Jan 1-Feb 1-Mar 1-Apr 1-May 1-Jun 1-Jul 1-Aug 1-Sep 1-Oct 1-Nov 1-Dec
Ca
ud
al (
m3/s
)
Régimen Caudales Ecológicos - RCE (Pando)
DesoveCrecimiento
Año típico Pre
Año típico RCE
CrecidaLavado
CrecidaFormativa
Bankfull
¿Caudal Ecológico o Caudal Ambiental?
Paradigma RNC
0
10
20
30
40
50
1-ene 1-feb 1-mar 1-abr 1-may 1-jun 1-jul 1-ago 1-sep 1-oct 1-nov 1-dic
Cau
dal
(m3/s
)
Desove Crecimiento Crecida
Lavado Crecida
Formativa
Incorpora componentes clave para procesos ecológicos (Ritcher et al., 1998)
Año Típico
Organiza y define la biodiversidad, producción, y sostenibilidad (Poff et al., 1997)
Caudal
base
Tasa
Incremento
Tasa
Decremento
Alteración Hidrológica
Modificar el RNC afecta a la estructura, composición y/o
funcionamiento del ecosistema (Walker et al., 1995).
Efectos concretos dependen del modo de alteración de sus componentes, y
de las dinámicas ecológicas y fluviales.
No existe fórmula general CE
CE Q exc T
0
5
10
15
20
25
30
Jan-
82
Feb-
82
Mar-
82
Apr-
82
May-
82
Jun-
82
Jul-
82
Aug-
82
Sep-
82
Oct-
82
Nov-
82
Dec-
82
Caudal dia
rio (
m3/s
)
Salida (QRCV)
AZUDCANAL DERIVACIÓN
CÁMARA
CARGA
SEGMENTO TOMA
Agua COL – uso activo
Agricultura - 54%
Hidroelectricidad – 20%
%
Agricultura =
Hidroelectricidad ↓
Acuicultura ↑
Demanda
2 especies fluviales ponen en riesgo los CE
· Teoricus recalcitrantum
· Tecnicus pasivus
¡ Ayuda ¡
Hidrológicos
IFIM-PHABSIM: Río Carrión (Palencia)Transecto 1
MÉTODOS CAUDAL ECOLÓGICO (Tharme, 2002)
Hidráulicos
Simulación Hábitat
Holísticos – Incrementales
7Q10 (EPA-EEUU, 1980s)
Índice de caudal bajo utilizado por los ingenieros sanitarios
para fijar estándares de dilución en vertimientos.
Caudal mínimo en 7 días durante período de 10 años.
Variable: caudal mínimo diario
M. Hidrológicos
mínimo
máximo
M. Hidrológicos
7Q10
1. Media móvil ventana = 7 días
M. Hidrológicos
90
120
7Q10
1. Media móvil 7 días
2. Recurrencia T=10 años
Análisis
Hidrológico
Calidad Agua
Integridad Biológica
Análisis Hidrológico
1. Carencia de validación
Umbrales (%, percentiles) no justificados.
7Q10 reprobado científicamente (Instream Flow Council USA, 2004).
Límites Post/Pre > 0.50 // 0.60 sin justificación ecológica.
No demuestra vínculo IHA – Biología.
Max (7Q10; Q95%; 0.5QMM)
Qmín post/pre > 0.6
para T=2,5,10, y 25 años
Análisis RVA
5265 74
97 101125 130
97 101
61 61 53
0255075
100125150175200225
O N D E F M A MY J JL A S
Cau
dal
(mcs
)
Alteración 7Q10-Q95-0.5QMM
Año Seco Año Normal Año Húmedo
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
O N D E F M A MY J JL A S
Ca
ud
al (m
3/s
)
Natural
AH50%
WU
A (
m2/m
)
Caudal (m3/s)
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Barbus bocagei - (>25cm) ADULTO
Barbus bocagei ADULTO
Q=50% WUA=38%
Alteración Hidrológica – Alteración Hábitat NO es LINEAL
WU
A (
m2/m
)
Caudal (m3/s)
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
Barbus bocagei - (<7cm) ALEVIN
Barbus bocagei - (7-25cm) JUVENIL
Barbus bocagei - (>25cm) ADULTO
Variable en RANGO
Variable en ORGANISMO [juv. - ale.]
WU
A (
m2/m
)
Caudal (m3/s)
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
Barbus bocagei - (<7cm) ALEVIN
Barbus bocagei - (7-25cm) JUVENIL
Barbus bocagei - (>25cm) ADULTO
Análisis Hidrológico
1. Carencia de validación
Umbrales (%, percentiles) no justificados.
7Q10 reprobado científicamente (Instream Flow Council USA, 2004).
Límites Post/Pre > 0.50 // 0.60 sin justificación ecológica.
No demuestra vínculo IHA – Biología.
2. Baja flexibilidad
Subordinada a serie hidrológica detallada (diario, >20años)
Límites de alteración hidrológica indefinidos.
¿Incertidumbre con caudal medio en lugar de mínimo diario?
Max (7Q10; Q95%; 0.5QMM)
Qmín post/pre > 0.6
para T=2,5,10, y 25 años
Análisis RVA
5265 74
97 101125 130
97 101
61 61 53
0255075
100125150175200225
O N D E F M A MY J JL A S
Cau
dal
(mcs
)
Alteración 7Q10-Q95-0.5QMM
Año Seco Año Normal Año Húmedo
Análisis Hidrológico
7Q10 (EPA-EEUU, 1980s)
Índice de caudal bajo utilizado por los ingenieros sanitarios
para fijar estándares de dilución en vertimientos.
Caudal mínimo en 7 días durante período de 10 años.
Variable: caudal mínimo diario
mínimo
medio
máximo
Análisis Hidrológico
3. Limitaciones Operativas
Inaplicable si no se dispone de caudales Naturales.
Inaplicable si no se dispone de caudales Diarios.
Inaplicable si no se dispone de serie > 20 años.
Carencia de límites concretos de variabilidad hidrológica.
Max (7Q10; Q95%; 0.5QMM)
Qmín post/pre > 0.6
para T=2,5,10, y 25 años
Análisis RVA
5265 74
97 101125 130
97 101
61 61 53
0255075
100125150175200225
O N D E F M A MY J JL A S
Cau
dal
(mcs
)
Alteración 7Q10-Q95-0.5QMM
Año Seco Año Normal Año Húmedo
Análisis Hidrológico
4. Implementación CA años Niño/Niña
¿ Elementos para variar el CA en función del tipo de año?
¿Cómo identificar el tipo de año hidrológico (“tiempo real”)?
NAMINO
NAMONAMINO
NAMO
Análisis Hidrológico
Parámetros fisico-químicos
Calidad Agua
¿Temperatura ?
Índice Integridad Biótica Compuesto (IIBC)
“Asignación inicial a=b=c=d=1. Valores 1 deberán justificarse adecuadamente”
Componente Biológico
Componente Biológico
Índice Integridad Biótica: IIBMacroin
- Tipificación según: tolerancia - grupos funcionales tróficos – hábitat
- Puntajes y ponderación de estudios en ríos de EEUU, Europa, y Australia
Índice Integridad Biótica Compuesto (IIBC)
“Asignación inicial a=b=c=d=1. Valores 1 deberán justificarse adecuadamente”
Componente Biológico
¿Puntajes/ponderaciones para ríos de EEUU, UE, AUS transferibles a COL?
Ponderaciones IIBCompuesto alternativas producen recomendaciones dispares.
¿Existe relación Q-IIB operativa para poder cuantificar efectos del proyecto?
Índice de Integridad Biótica (IIB)
- IIB = f (IIBVegRip)
IIB de la Vegetación Riparia: IBBVegRip
Componente Biológico
¿Ripario (riparian) o Ribereño?
Propuesta CA-Colombia
1. Criterios Generales (p.35)
Objetiva:
Flexible:
Adaptable:
Costo-efectividad
Ecosistémica-Integral:
• Hidrología, Hidráulica, calidad agua, biótico, socioeconómico, etc.
Parte integral normativa y gestión ambiental
Fundamentada en criterios científicos sólidos
1. Criterios Generales (p.35)
Objetiva: ¿umbrales validados?
Flexible: ¿y si la línea base no es la ideal?
Adaptable.
Costo-efectividad
Ecosistémica-Integral: ¿hábitat?
• Hidrología, Hidráulica, calidad agua, biótico, socioeconómico, etc.
Parte integral normativa y gestión ambiental.
Fundamentada en criterios científicos sólidos: ?
CE España
CE R. Palacé (COL)
Popayán
Río Cauca Río Palacé
Cauca
1 km
Popayán
Río Cauca Río Palacé
Cauca
1 km
Figura 1. Localización del tramo representativo del río Palacé en la modelación IFIM de
la extracción abastecedora del nuevo acueducto de Popayán (Cauca). www.igac.gov.co.
Río Palacé (Cauca, COL)
Popayán
Piendamó
Totoró
Q =500 l/s
PHABSIM 1D - RP (COL)
Caracterización 1D - RP (COL)
CONVERSIÓN DATOS HIDRÁULICA
PREFERENCIA HÁBITAT REPORTES
SERIE Temporal
Reporte Series
PHABSIM 1D - RP (COL)
SECC 1
SECC 2
S. Libre 2
Modelación Hidráulica
CELDILLA 7
Anchura
ponderada
útil
APU
Preferencia Biológica
Velocidad
Cv
Profundidad
Cp
(b)
C i
Sustrato
Cs
(c)
Levantamiento Hidrotopográfico Simulación Hábitat
Índice
Hábitat
WUA
Caudal
WUA = Ci · Ai
CONVERSIÓN DATOS HIDRÁULICA
PREFERENCIA HÁBITAT REPORTES
SERIE Temporal
Reporte Series
0
2000
4000
6000
8000
10000
1 3 5 7 9 11 13 15
IHT
(m
2/k
m)
Caudal (m3/s)
Macroinvertebrados
Reproducción
Crecimiento
Adulto
PHABSIM 1D - RP (COL)
CONVERSIÓN DATOS HIDRÁULICA
PREFERENCIA HÁBITAT REPORTES
SERIE Temporal
Reporte Series
IFIM - RP (COL)