Evaluacion de los aportes de sedimentos al embalse Bocono y propuesta para su estimacion indirecta (página 2)

Los datos complementarios se refieren a los puntos delembalse en sectores que no fueron levantados con batimetría o topografia ,éstos fueron extraídos de planos topográficos de la zona de estudio antes de entrar en funcionamiento el Embalse Boconó.(Figura 4) Con este fin se utilizaron 17 planos topográficos a escala 1:5000 producto de la restitución aerofotogramétrica de los vuelos de noviembre de 1.956 y abril de 1.957, misiones 050302 y 050303, elaborados por el M.O.P. en 1.978.

Figu ra 4.·Scctorc.s sujetos :1 datos co111plc111cn1a rios.Ba timct ria Em balse Boconó 1.997

• Procesamiento de datos

Todos los datos obtenidos a nivel de campo y de información disponible, debieron cumplir una serie de pasos que progresivamente nos llevaron a obtener los objetivos de este estudio.

En primer lugar está el análisis estadístico espacial a través del software Variowin (Pannatier, 1.996), que permite corregir datos erróneos. Luego con datos depurados y modelados se calcula los volúmenes y superficies por medio del software Surfer (Golden, 1.996), estimando con sus productos nuevas curvas de área capacidad, producción de sedimentos y la vida útildel embalse Boconó, apoyándose este último cálculo en el Método Modificado de Áreas Reducidas (Suárez, 1.982).

• Ajuste de modelo matemático

El propósito principal de este punto radica en ajustar la ecuación propuesta por Chacón (1.981), para estimar indirectamente la producción de sedimento

en la cuenca del Boconó, a través del recalculo de la ecuación y la estimación actual de la producción de sedimento obtenida con la batimetría.

La ecuación de la recta es (Y = m1 X1 + m2 X2 + … +b), donde Y es la variable dependiente (producción de sedimento t/año), X(i) variable independiente, y m(i) el coeficiente que acompaña a X<íl; b es un valor constante que señala la intersección de la recta con el eje Y. Dentro de las variables independientes se manejaron las mismas propuestas por Chacón (1981):

X ,= Area de la cuenca (km2

X2 = Longitud del cauce (km.)

X3 = Diferencia de cotas (m.s.n.m.)

X4 = Pendiente media de la cuenca (m/km) X5 = Pendiente media del cauce (%)

Xs = Coeficiente de masividad Xs I X1

X7 = Precipitación media anual (m)

.Xa = Precipitación máxima en 3 h y Tr de 5 años Xs = Escurrimiento media anual (m)

X 10 = Litología (%)

X 11 = Cobertura vegetal(%)

X12 = Uso de la tierra (%)

Se definió en Excel la fórmula matricial con la cual se procesarán los datos tal como se observa en la fórmula 1:

(1) = {ESTIMACION LINEAL (M2: M20, A2:L20, FALSO, VERDADERO)}

Procesados los datos y obtenido el reporte, se va evaluando para cada parámetro su efecto sobre los estadísticos, especialmente Y2 (coeficiente de determinación) cada vez que cualquiera de ellos es eliminado del análisis.

3.- RESULTADOS Y DISCUSION

De un total de 39 secciones analizadas, se obtuvieron 5.120 puntos, cada uno con sus coordenadas Norte, Este y la cota sobre el nivel del mar.

Luego de analizar la variabilidad espacial de los datos, estos se redujeron a 1.146, que son los utilizados para dibujar las isolíneas de profundidad y el modelo gráfico 30.

Procesados los datos en el Surfer, el área y capacidad fueron estimados cada metro. 'De fonna resumida y comparando con los datos originales del proyecto, los datos de área capacidad son resumidos cada 5 m en la Tabla 1 y graficados en la Figura 5. Con la información anterior,el volumen de sedimento acumulado en el embalse en 14 años de operación es de 2,9874*108 m3 en unárea de 4.988,9 ha al nivel máximo de llenado (269 m.s.n.m.).

Tabla J.- Dalos de;rea – capacidad comparados (1.983 vs J.997)

Fuente:MOP. 1.978 y Cálculos propios

El volumen total de sedimento acumulado en el embalse redujo en 20.25% la capacidad del embalse a nivel máximo. Del sedimento acumulado, el volumen de 1,74512* 108 m3 (58.42%) está por encima de la cota mínima de operación 230 m.s.n.m., por diferencia esto indica que el área crítica para la acumulación de sedimentos que ocupa el volumen muerto, recibe aproximadamente 41.59 % de lo que anualmente descarga la cuenca del Río Boconó y que hasta 1.997 se estimaba en 1.24228*108 m3. (Tabla 1)

Analizando el área de cada uno de los sectores mencionados, sobre el volumen muerto se ocupa 1.265,95 ha lo que representa el 25% del total, es decir, cerca de la mitad de los sedimentos se depositan en el embalse concentrándose en una cuarta parte de la superficie total del embalse, justamente sobre el área más crítica en función de la vida útil del embalse, tomando en cuenta la producción hidroeléctrica.

Con 260 m.s.n.m. como cota promedio anual,el volumen existente entre esta cota y la cota máxima de llenado (269 m.s.n.m.) es de 5,569 *107 m3 (18,64%) y representa lo que serfa el delta con una superficie aproximada de 601,97 ha (12,06%) . Con esto se deduce que entre la cota mínima de operac ión (230 m.s.n.m.) y 260 m.s.n.m. se acumula el 39,78% del sedimento depositado hasta 1.997 en el embalse del Río Boconó.

El avance en términos de superficie ocupada por los sedimentos que puede confirmar la reducción en un 12,06% del área que no la cubre el agua durante todo el año, puede observarse en la foto 1A y 1B donde se compara una imagen de satélite de enero de 1988 con una foto aérea de octubre de 1995. Teniendo presente a enero como un mes seco, (Foto 1A} el espejo de agua es mayor que la de la otra imagen (Foto 1B), tomada casi ocho (8) años después durante un mes donde finalizan las lluvias donde la cota de no ser igual estaría por encima de la medida en enero.

Otra forma de poder evidenciar el avance deldelta y que deja ver la magnitud del sedimento que se incorpora al resto del embalse se observa en las fotos 2A y 28. Las orillas o bordes de los médanos sobre los cuales caminan las personas, al momento de bajar las crecientes en los meses de lluvia, caen en bloques gigantescos por la fuerza del agua y se incorporan a la corriente de entrada al embalse, manteniendo una elevadísima concentrac ión de sedimentos suspendidos, repotenciando más lo que pudiese venir de la cuenca.

Otra vista de la distribución de los sedimentos en su contacto entre el delta y el embalse se observa en las fotos 3A y 38, donde los cambios de nivel producto de la época del año deja descubiertos los sedimentos en la época seca. (Foto 38)

Observando tanto los datos como las curvas de área-capac idad (Tabla 1 y Figura 5) se detalla como en el fondo del embalse hasta la cota 212 m.s.n.m aproximadamente,ya no existen datos y los valores en la curva son cero en la curva que dibuja los datos de área y volumen de 1.997.

La brecha descrita por las curvas en la Figura 14, demuestra la forma como se distribuyen los cambios. Situación curiosa se tiene en la parte superior de estas curvas donde las mismas se cruzan, detallando la posibilidad de que el embalse por encima de la cota 267 sufrió cambios que hicieron modificar el relieve. Paradójicamente, es que el mapa base de 1.978 fue el que ayudó a definir la forma exterior del embalse en su cota máxima al momento de corregir las isolíneas de profundidad en Surfer. Por lo tanto, podemos estar en presencia de algún detalle que en el proyecto original no permitió estimar con exactitud la superficie en este tramo.

Considerando la diferencia entre el volumen muerto original (2,3125'108 rn3)y el determinado por este estudio (1,07022'108 m3

resulta una cantidad de 1,24228' 108 m3

volumen muerto perdido en 14 años de operación del embalse.

La vida útil del embalse considerando la ubicación de la boca según la información de la empresa DESURCA en 230 m.s.n.m., se estimó en 21 años y dos meses partiendo del mes abril de 1.997, fecha en la cual se ejecutó la batimetría.

Existen en la actualidad ciertas diferencias en cuanto a la ubicación real de la boca toma; este estudio seleccionó la elevación utilizada por la empresa DESURCA, la cual c.onsidera la cota 230 m.s.n.m. y es en función de esta cota con la cual se estima el volumen muerto, que alberga el 41,58 % de los sedimentos que se depositaron en 14 años en el embalse Boconó, reduciendo su volumen a 1,24228*108 m3

es decir, un 53,7%. Sin analizar mucho este resultado por cualquier vía estadística, se puede ratificar firmemente que este valor evidencia una diferencia bastante significativa, desencadenando resultados desalentadores tanto para la cuenca, como en la represa y su vida útil como generadora de electricidad. Con respecto a este último efecto Espinosa y Jégat (1.996). ser"íalan que la capacidad de los embalses afecta su potencial de generación continua de electricidad al reducirse su volumen.

En función de la fecha de ejecución de los trabajos de campo de este estudio al embalse de Boconó, los 100 años de vida útil proyectados se reducirían a 35 años y 2 meses, tomando en cuenta los 14 años transcurridos a la fecha del estudio y los 21 años y 2 meses que restarían para que los sedimentos lleguen a la boca torna. Se debe mencionar que la Producción de Sedimento en esos 14 años representa un valor promedio, toda vez que la intervención progresiva

de la cuenca y su deterioro incorporan mucho más focos erosivos de un año a otro, si esto es asi, podemos especular que esos 21 años se pueden convertir en un periodo menor de tiempo.

Al tomarse el volumen total acumulado de sedimento a todo lo largo del emba lse Boconó hasta el nivel máximo de operación (2.9874*108 m3), ajustamos con Coeficiente de Retención de 98% (CIDIAT. 1.996), resultando

3,048* 108 m3

este valor lo fraccionamos entre el número de años de operación, para obtener una Producción de Sedimento (Ps) para la cuenca del Río Boconó de 21,77 • 106 m3 I año, que llevada a unidades de masa resulta en 24,201859 • 106 Uaño.

Si tenemos en cuenta 230 m.s.n.m. y su volumen en la Tabla 9 para el año 1.983, el aporte anual de sedimento debió ser de 2,3125 *106 m3 /año que comparado con la estimación de este estudio representa un incremento de 941% en la producción de sedimento en 14 años.

Teniendo como referencia las evaluaciones hechas por Velázquez (1.992) quien alertó sobre la falta ·de correspond.encia entre los planes y programas de conservac ión en la cuenca y el incremento del más de 100 % en la producción de sedimentos, solamente en una de las subcuencas del que fue objeto de su análisis, es una evidencia palpable de que los resultados que aqui se plasman, representa la lamentable continuidad de aquel hecho que adquirió dimensiones exponencia les. Porque es de suponer, que la subcuenca con la que este autor llega a su conclusión estaba incorporada a estos programas desde el ai o

1.968, pero para el resto de la subcuencas sin ningún tipo de apoyo, ¿cuáles serian sus incrementos?.

Tomando como base 1.580 km2 como superficie de la cuenca del Río Boconó hasta el dique en Peña Larga, la degradación específica promedio es de 153,17 t/ha.

Al referirnos a la cuenca y proyectar la degradación específica que resulta con los datos de este estudio, representa un valor que la FAO (1.980) califica como alta. Es de esperar que esta pérdida de suelo no se manifiesta de manera uniforme por toda Ja cuenca, y habrán algunos sectores y subcuencas que representen el foco principal del problema reportando valores de degradación mucho mayores; todo bien encadenado a la sensibilidad de cada sector y a Ja presencia de eventos climáticos importantes entre los que se pueden citar las crecientes de 1.981 y 1.990,que dejaron focos erosivos importantes.

La recalculación de la ecuación propuesta por Chacón (1.981) para estimar la producción de sedimento, fue definida con la totalidad de los parámetros con la excepción de X6, Xs y X1o y resultando la ecuación número 2.

(2) Y= 0,556 X 1 – 22,354 X2 + 0,917 X3 – 79,865 X4 + 3675, 11 X5 –

2841,74 X7 + 2418,89 Xg + 4870,56 X 11 + 2384,64 X12

Los estadísticos obtenidos fueron favorables. con un coeficiente de determinación Y2 = 0,87 y la prueba de F con un valor calculado 7.442 y el tabulado al 1% (gl/n = 9 y gl/d = 9) de 5,35, confirma la aleatoriedad de los datos y la utilídad de la ecuación de regresión en la predicción de Y.

Se reemplaza en la ecuación 2 todos los parámetros correspondientes a la cúenca del Río Boconó, con la excepción de (X 11), el coeficiente (m12), el va lor de (X12) y la produccíón de sedimentos (Y). El va lor de X11 es sJstítuido por el

comp lementario de X12. tomando en cuenta los resultados de estudios en elárea entre ellos los de Álvarez (1.997) con los cuales se pronosticó un área intervenida de 70 %, X 12 queda con 0,70 y X11 queda con 0,30. El va lor de Y será sustituido por el nuevo valor obtenido por el estudio de 24,201859•106 Uha. Despejando m12 se obtiene la estimación del coeficiente de X12. es decir m12.

Y = 420,37 + 4870 ,56 X11 + m12 X12

Y = 420 ,37 + 4870,56·o.30 + m,2 • 0,70

24,201859 106 Uaño = 420,37 + 1587,27 + m12 * 0,70

24,201859* 106 -2007,64 = m12 • 0,70

24.199.851 = m12 • 0,70

m12 = 34.571.216

Con el ajuste definitivo y todos sus componentes, la fórmula para la estimación de la producción de sedimentos en Ja cuenca del Río Boconó queda expresada en la formula 3:

(3) Y = 0,556 X1 – 22,354 X2 + 0,917 X3 – 79,865 X4 + 3675,11 X5 -284 1,74 X7

+ 2418,89 X9 + 4870,56 X11 + 34.571.216 X12

Con los niveles de producción de sedimentos que se estiman en este estudio, la aplicabilidad de la ecuación de regresión múltiple de Chacón (1.981) para la cuenca del Río Boconó no es posible, porque aún cuando se incrementen al máximo todos los parámetros factibles de modificar, no se acerca en lo mínimo a la producción de sedimento actual.

Parte del reajuste buscaba la desíncorporac ión de la constante en la ecuación de la línea, cuestión lograda c.on el empleo del Microsoft Excel y su Estimación Lineal. Un aspecto importante de la nueva estimación de la ecuación de regresión múltiple es la incorporación de parámetros que ante la presencia de la constante afectaban el coeficiente de determinación. Bajo el nuevo planteamiento se integran a la fórmula parámetros como: área de la cuenca,diferencia de cota y pendiente de la cuenca. Se reconfírma la salida de la ecuación del coeficiente de masividad y litología, añadiéndose a la lista la precipitación máxima de 3 horas y tiempo de retorno de 5 años.

Conclusiones

Los sedimentos acumulados en el embalse Boconó desde su puesta en marcha hasta abril de 1.997 fueron de 2,9874108 10 m3

los cuales reducen en un 20.25 % el volumen total del Embalse.

Del total de sedimentos acumulados en el embalse, el 41.59 % ocupan el fondo hasta la cota 230 m.s.n.m. (volumen muerto), el 39.78 % entre los 230

• y eldelta y 18,64% ocupan el delta.

Tomando 260 m.s.n.m. como nivel promedio para definir el delta, para 1.997 alcanzó una superficie de 601.97 ha que representa una reducción de la superficie a cota máxima de llenado de 12,06 %.

El volumen muerto sufrió una reducción en su volumen original de 1,24228 • 108 m3, que representa el 53,7 % del total.

A la vida útil al Embalse le restan 21 años y 2 meses, que sumado a los 14 años transcurridos a 1.997 totalizan 35 años y dos meses, mucho menos de la mitad con que se proyectó.

La producción de sedimentos en la cuenca del Río Boconó para 1.997 con un coeficiente de retención de 98% en el del embalse es de 21.77* 106 m3/año o 24,20*106 Uaño, lo que representa un incremento de 941 % de lo previsto en el proyecto original.

La degradación especifica de la cuenca del Río Boconó considerando una superficie de 1.580 km2 es de 153.77 Uha, valorado como alto según los criterios de la FAO.

La aplicación de la ecuación de regresión múltiple de Chacór.i (1.981) no es procedente para el caso particular de Ja cuenca del Boconó, porque los cambios generados en cuanto a producción de sedimentos, para el peor de los escenarios el valor final de producción de sedimentos es menor a lo estimado por este esludio.

Basado en los datos recopilados por Chacón (1.981), se generó una nueva ecuación de regresión múltiple para estimar la producción de sedimentos en la cuenca del Rio Boconó cuyos resultados se observan en la ecuación 3. Producto del análisis estadístico en la estimación de la ecuación se pudo verificar que de las 9 variables que finalmente conforman la ecuación, las que mayor peso tienen son: pendiente media del cauce, pendiente media de la cuenca y cobertura vegetal.

De continuar la indiferencia colectiva en torno a la conservación de la cuenca del Río Boconó, el mejor regalo que quedará para nuestros hijos y nietos con miras al nuevo siglo es la colmatación total del embalse para el año 2 055.

Recomendaciones

Concretar algunas batimetrías interanuales sobre el Embalse Boconó para conocer el rendimiento verdadero a la producción de sedimentos que la cuenca genera, verificando la correspondencia que debe existir con los programas de conservac ión de cuencas que se establezcan y ajustar los pronósticos establecidos de vida útil.

Analizar profundamente la implantación de futuros proyectos de conservación en la cuencas del Río Boconó, donde estos tengan que estar en sintonia con la realidad de la cuenca, orientando el principal esfuerzo hacia las subcuencas o sectores que previamente fueron identificados como más críticos.

Debe acometerse lo más pronto posible una caracterización de la cuenca desde el punto de vista de conservac ión_ y manejo, que permita marcar pautas a los programas y proyectos, que a futuro quieran invertirse para mejorar su condición.

En función de la propuesta de Espinosa y Jégat (1.996) para valorar el impacto de la sedimentación sobre la generación de electricidad, se sugiere a la empresa responsable del manejo de la Central Hidroeléctrica Rodríguez Dominguez, propiciar la aplicación de esta metodologia aprovechando los resultados de este estudio o los que ellos puedan generar, para conocer la realidad del potencial hidroeléctrico y proyectar su trabajo en función de la nueva realidad del aporte anual de sedimentos provenientes de la cuenca.

A escasos años de iniciar operaciones el Embalse Boconó ya la cuenca tenia estudios que vislumbraban problemas de conservación, que hasta el presente son reportados por muchos trabajos con tecnología de punta confirmando el deterioro creciente. Todo esto hace sugerir, que en el ámbito de las universidades e instituciones involucradas con el tema, se divulguen todos estos estudios con el apoyo de los gobiernos regionales y nacional,para que no se queden olvidados en las bibliotecas y poder poner en práctica sus recomendaciones y minimizar los efectos, corno los que este estudio reporta para la cuenca del Río Boconó.

Sustentados en los diferente decretos y estudios que definen el mejor uso de la tierra, llamar la atención a las autoridades nacionales, regionales y los mismos habitantes de la cuenca, para reducir a la minima expresión su intervención y la del entorno del embalse, que desde 1.996 se ha incrementado de manera alarmante, incorporándose como un elemento más a los problemas de la cuenca alta,lo que estimula la aparición de focos erosivos adicionales que ayudaran a acelerar más eldeterioro de este cuerpo de agua.

Bibliografía

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Chacón, F. 1.981. Estudio para desarrollar una metodología conducente a la evaluación preliminar de acarreos de sedimentos en cuencas sin mediciones. 111 Jornadas Nacionales de Ingeniería Hidráulica. Barquisimeto.

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Espinosa, C y Jégat, H. 1.996,Valoración del impacto de la sedimentación en el embalse sobre la generación de hidroeléctrica. Memorias del XVII Congreso de Latinoamericano de Hidráulica. Ecuador.

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Velásquez, 1.992. Conservación Vs Producción de Sedimentos en la cuenca alta Boconó. IV Jornadas Nacionales de Hidrología, Metodología y clima. Tema 2. Caracas.

Autor:

TOBÍAS R. GÁSPERI R.1 y HERVÉ J. JÉGAT 2

' Llder de Programa, PDVSA Palmaven, Apartado 6035, San Tomé, Edo. Anzoátegui, Venezuela.

2 Profesor, CIDIAT, Apartado 219. Mérida,Venezuela.