Metodología para la determinación de los caudales de garantía ambiental

1. INTRODUCCIÓN

En los últimos años, el creciente requerimiento de recursos naturales para satisfacer las necesidades poblacionales e industriales ha inducido al hombre a utilizar desproporcionadamente algunos de ellos, generando grandes controversias que han despertado la conciencia proteccionista de gobiernos e instituciones comprometidas con el tema.

La producción de energía hidroeléctrica representa una de las actividades que mayor presión realiza sobre los ecosistemas naturales aprovechados para tal fin, principalmente cuando sus diseños incluyen captaciones y conducciones largas o desviaciones totales del flujo normal de una vertiente a otra.

Es fundamental que se legisle al respecto, pero innumerables son los procesos físicos, biológicos y sociales que deben ser abordados cuando se trata el problema. La solución no es sencilla y difícilmente se podrá definir un proceso que contemple la infinidad de variables en cuestión; quizás ésta sea la razón de que aún en aquellos países donde se investiga el tema, continúen legalmente vigentes conjeturas valiosas pero sesgadas a unos pocos elementos de análisis, induciendo reflexión sobre los grandes vacíos que contienen.

En nuestro medio, atreverse a meditar en el problema será sólo el principio de una larga sucesión de intentos que deberán adelantarse para comprenderlo. En este mismo sentido, las notas que aquí se presentan sólo reflejan motivos para el análisis, con la intención de encontrar un mecanismo que permita hacer uso de los recursos naturales sin lesionar drásticamente los ecosistemas de los cuales se derivan. Es de anotar también, que cualquier percepción que se forme en torno al tratamiento de este problema, no será más que, la conjugación de valiosos conceptos técnicos, empíricos y de procedimientos metodológicos que de alguna forma han sido avalados y reconocidos por la comunidad internacional. Esperar obtener la fórmula matemática que defina niveles de compensación aceptables, seguirá siendo el enigma de los estudiosos en la materia.

Luego, el propósito del presente documento, es el de disponer de una base procedimental que normalice y guíe el cálculo de los caudales ambientales en los estudios de aprovechamiento hidroeléctrico, dentro del marco legal y de manejo armónico de los proyectos, con el uso sostenible de los recursos naturales.

2. ANTECEDENTES

Hasta 1972, las diferentes sugerencias sobre la imposición de un caudal ecológico estaban basadas en las conjeturas de biólogos e ingenieros, respaldados por su experiencia profesional y el dogmatismo de sus criterios, más que en una evaluación cuantitativa de las relaciones entre el caudal y la ecología del río.

Muchos estudios se realizaron interpretando fotografías o midiendo el área mojada de la corriente ante diferentes caudales; este tipo de métodos ayudaron a visualizar las discrepancias físicas externas entre diversos caudales, facilitando la evaluación de los aspectos estéticos y recreativos, teniendo en cuenta las variaciones del área húmeda. Sin embargo, esta evaluación no sustituye una cuantificación del agua necesaria para los organismos del medio y para el ambiente que pretende ser preservado.

La incidencia del flujo de agua en los organismos que viven permanentemente o que pasan algunas de sus etapas de metamorfosis en este medio y sus preferencias particulares por velocidades específicas han sido ampliamente ilustradas en la literatura científica. (Fraser, 1972), enumera los siguientes autores y sus trabajos: Ambuhl (1959), quien enfatiza en las adaptaciones de algunas formas de vida a diferentes velocidades de la corriente. Mc. kernon, Johnson y Hoodges (1953), Smoker (1953), Neave (1958) y Wickett (1958), realizaron estudios correlacionando la producción de salmón comercial con las variaciones de caudal de un río a lo largo del año. Los efectos del caudal en la composición y distribución de especies lóticas fueron notados por (Curtis, 1960), (Dilisle y Wooster, 1964), entre otros. También ha sido descrita la dependencia de varias poblaciones de peces a las fluctuaciones anuales de caudal para el desove (Ever, 1965). Diener (1963), Copeland (1966) y Odun (1970), describieron algunos efectos del caudal en los estuarios y el océano.

Fraser (Ibid), enumeró entre los principales aspectos que son vulnerables a la variación del caudal para algunas especies acuáticas los siguientes: La Migración, pues muchas especies de peces dependen de cambios significativos en los niveles de caudal, que sirven de estímulo para la maduración sexual y posterior migración; la capacidad de levante (desarrollo del embrión y disponibilidad de alimento), ya que los cambios bruscos en el caudal pueden afectar la supervivencia de huevos, los cuales deben estar en aguas bien oxigenadas. De otro lado, el caudal afecta la composición del plancton (los organismos que flotan a merced de la corriente de agua), pues éste se ve afectado por el arrastre que ocasionan las variaciones en el flujo; los requerimientos espaciales, que en muchos casos están influenciados por la velocidad de la corriente y el espacio disponible, según el volumen de agua; la calidad del agua, que puede verse afectada por la capacidad de dilución de contaminantes asociados al caudal.

(Cuinat, 1981) y Rousel (1981), hicieron mención al caudal de reserva, como el valor de caudal que debe mantener el cauce natural y que no es por lo tanto turbinable; el ministerio de Obras Públicas y Transporte de España (1989), definió como caudal ecológico el mínimo caudal de referencia que debería desaguar la presa para mantener la capacidad biogénica del río, aguas abajo de la misma y a niveles similares a la situación inicial; los franceses utilizaron el término de caudal de garantía biológica, definido como el caudal mínimo, con el cual no hay riesgo ambiental y que garantiza al menos las condiciones de vida existentes (Coupry, 1993); Integral (1994), referencia el término caudal ecológico como el caudal mínimo que permite mantener la vida acuática y la realización de actividades antrópicas que involucran la utilización del recurso agua (agricultura, ganadería, dilución de aguas negras); (Trujillo, 1995), define caudal ecológico, "como el caudal mínimo de referencia que debe conservar un río regulado en su cauce original para mantener la capacidad biogénica a niveles similares a la situación inicial, ya sea aguas abajo de la construcción de una presa o por la desviación de sus aguas a otras zonas de aprovechamiento".

Para resaltar se tienen los conceptos de (Milhous, 1992), quien sugiere que el criterio más importante para distribuir el agua debe estar en los beneficios que reciba la comunidad. Consecuentemente, las pautas usadas para evaluar las técnicas tendientes a establecer caudales ecológicos sugeridas por el autor son:

a. Demostrar el beneficio existente que produce el agua reservada como caudal ecológico.

b. Demostrar que el agua utilizada como caudal ecológico no es un desperdicio.

c. Demostrar que el caudal ecológico es el mejor uso posible para esa porción de agua.

MEDIDAS ADOPTADAS POR ALGUNOS PAÍSES SOBRE EL CAUDAL ECOLÓGICO:

En Estados Unidos, Trelease (1985), realizó una recopilación de las medidas adoptadas en algunos estados del mismo país, para cumplir con los requerimientos de protección del recurso hídrico; Algunas de las acciones fueron: 1. Adjudicación de caudal: Una porción de caudal de un río es adjudicado para un uso específico de protección de la cuenca a través de una agencia pública; 2. Sistema de reserva de agua: Por la cual se determina un nivel básico de caudal que debe ser respetado; 3.

Derecho de agua: La entidad responsable, mediante un proceso administrativo, determina los caudales apropiados para cada propósito de uso de las aguas de un río; 4. Protección de ríos: Aquellos identificados como patrimonio natural, estético o deportivo, son prohibidos para cualquier tipo de adjudicación; 5. Acción administrativa: La entidad encargada prohíbe temporalmente la utilización de las aguas de un río, para posponer la adjudicación.

Finalmente, en los Estados Unidos, se han desarrollado diversos métodos para estimar los caudales que deben ser descargados a los ríos para conservar el medio natural. Estas estimaciones utilizan desde métodos porcentuales sencillos hasta sofisticadas técnicas de simulación hidráulica como la IFIM (Instream Flow Incremental Methodology, Bovee, 1978), propuesta por el Servicio de Pesca y Vida Silvestre de los EEUU. La aplicación de esta técnica se ha convertido en una exigencia para la obtención y renovación de concesiones en muchos estados norteamericanos.

En Inglaterra, la necesidad de proteger el ecosistema aguas abajo del embalse, condujo al establecimiento de un flujo compensatorio o flujo mínimo. A pesar del empirismo, el principal objetivo inglés fue la conservación del ambiente ribereño, pero con una conciencia más amplia del ecosistema, que no incluyó solo la íctiofauna, sino también la vegetación y otras comunidades acuáticas.

Hoy en Gran Bretaña la asignación de caudales mínimos se realiza teniendo en cuenta las necesidades de las poblaciones piscícolas y la conservación de ecosistemas valiosos. Algunos embalses británicos mantienen una variación estacional en los caudales mínimos y realizan descargas excepcionales en determinados momentos del año para simular las crecidas naturales del río que favorecen las migraciones de salmónidos y mantienen el fondo libre de sedimentos.

La legislación suiza establece unas exigencias mínimas según que las aguas se consideren piscícolas o no; los valores exigidos se calculan en base al caudal alcanzado o excedido durante 347 días al año (Q347), lo que representa el 95% del periodo total anual (365"25 días, teniendo en cuenta la parte proporcional del año bisiesto).

González (1992), en el documento sobre "Evaluación de Impacto Ambiental de Pequeños Proyectos Hidroeléctricos", recopiló información sobre las principales normas que regulan el caudal ecológico en países como España, Irlanda, Grecia, Italia, Escocia y Brasil según como se reporta a continuación:

En España, el decreto 1217/81 expone las condiciones que han de cumplir las minicentrales hidroeléctricas, esto es, tener asignada una potencia nominal inferior a los 5.000 kW, estar sometidas a un caudal ecológico y contar con una escala para peces. Igualmente, la Ley de aguas (2/8/85) impone un caudal ecológico equivalente a la media del caudal natural cada mes, o a 2 l/s por km2 de cuenca hidrográfica; sin embargo, las autoridades locales pueden exigir un caudal de reserva mayor.

En Francia, la Ley 84/512 de junio 29 de 1984 relativa a la pesca en aguas dulces, exige un caudal ecológico del 10% del caudal máximo anual (para los ríos donde el caudal medio anual es menor de 80 m3/s). Para los ríos con caudal superior, el caudal ecológico se ha fijado en un 5% (Artículo 232/6 del Código Rural). Sin embargo, la administración puede suponer un caudal de reserva mayor, si se considera necesario para la protección de los peces.

En Grecia no existe una legislación específica sobre caudal ecológico. Se determina en cada caso según proponga la Administración.

Para los ríos irlandeses se considera que el caudal ecológico a respetar debe representar el 1% del caudal máximo observado en un año. Para los ríos del oeste de Irlanda, el caudal de reserva asciende al 10%. Ello se rige por un procedimiento de las autoridades locales supervisado por la Administración Central.

En Italia no se tiene legislación nacional concerniente al caudal ecológico, pero se presentan reglamentaciones por provincias. En la provincia de Bolzano se exige un caudal ecológico de 2 l/s por km2 de cuenca hidrográfica; en Piemonte se exige un caudal ecológico del 10 % del caudal instantáneo, siempre que el caudal natural sea inferior a 120 l/s en el río Anza, 5 l/s en río Rosso y 30 l/s en el río Ollochia.

Actualmente los caudales ambientales son descritos en la legislación nacional italiana en términos generales, como leyes de referencia. Las normas actuales consideran los caudales ambientales como el caudal mínimo a mantenerse aguas abajo de los desvíos de agua. Los Organismos de Cuencas deben establecer reglas específicas para los ríos bajo su responsabilidad, que eventualmente deberán ser reconocidas por las Autoridades Regionales en sus Planes de Protección de los Recursos Hídricos, en los cuales se podrá añadir especificaciones adicionales (ej., diferentes requisitos de caudales mínimos para determinados usos).

En Escocia, el consejo regional determina el caudal ecológico en función de las especies de peces migradoras que existan en el río. Este caudal puede variar entre el 5% y el 25% del caudal máximo anual, aunque el 10% es el habitual. Cuando el caudal natural es utilizado como caudal ecológico, la planta de hidroelectricidad se para.

En Brasil, el caudal ecológico está reglamentado por una norma DNAEE (Departamento Nacional de Aguas y Energía Eléctrica), entidad federal que otorga las concesiones para su uso. Establece que éste no puede ser inferior al 80% del menor valor promedio mensual medido en ese lugar en todo el período de observaciones disponibles. La norma es genérica y tiene como objetivo evitar que ocurran aguas abajo, condiciones de caudal mínimos peores a los que naturalmente ocurrían sin intervenciones. (Fernández, 1994. Comunicación escrita).

La legislación actual de aguas de Brasil (Ley de Aguas de 1997) establece el dominio público del agua y establece permisos de extracción de agua. Esto obligó a las agencias nacionales y federales a establecer criterios para asignar permisos y para determinar flujos ambientales (Benetti et al. 2002). Los conflictos por usos del agua en Brasil son muy importantes, destacándose la competencia ejercida por el uso de generación de energía por hidroeléctricas y el riego con el resto de los usos. Brasil se ubica en el noveno lugar en cantidad de represas de gran tamaño (Tharme 2003). Por otra parte, si bien este país ocupa los primeros lugares a nivel mundial en disponibilidad de agua su distribución en el territorio es muy heterogénea. Esto ha llevado al país a realizar esfuerzos destacados en su normativa y modificar y crear una compleja institucionalidad, tanto nacional como federal, para poder establecer los permisos de uso del agua (Benetti te et al. 2002). Los Estados tienen la liberad de fijar sus propios criterios de caudales ambientales Sin embargo, los criterios se centran en aproximaciones hidrológicas.

En Colombia, la normatividad ambiental no posee ninguna Ley que regule el manejo de aguas en el caso particular del caudal ecológico; sólo el Código Nacional de Recursos Naturales y de Protección al Medio Ambiente (Ley 23 de 1973), menciona algunos apartes orientados al buen manejo de las aguas, sin especificar en ningún caso sobre caudales mínimos o máximos para la eventual protección del medio ambiente. La Ley 99 de 1993 establece el requerimiento de Licencia Ambiental expedida por el Ministerio del Medio Ambiente para 13 casos específicos, uno de los cuales es el transvase de caudales de una cuenca a otra, cuando se exceden los 2 m3/s durante los períodos de mínimo caudal.

Posiblemente Colombia sea el país de Sudamérica que más ha avanzado en materia de análisis de metodologías de evaluación de caudales ambientales o al menos ha realizado un importante esfuerzo en hacer disponibles y publicar sus resultados. Se explicita la definición de caudal ecológico como forma de mantener los recursos hidrobiológicos y los ecosistemas asociados (Diez Hernández & Burbano Burbano 2006). Asimismo, presenta ejemplos de estimación de caudales ecológicos en ríos (Diez Hernández & Ruiz Cobo 2007, entre otros). Un informe realizado mediante un convenio entre la Universidad de Colombia y el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial realiza un análisis profundo de las metodologías existentes para estimar caudales ambientales, compara sus ventajas y desventajas, establece criterios y lineamientos para un propuesta metodológica de estimación de Caudales Ambientales en Colombia y realiza un propuesta metodológica concreta adaptada a las características colombianas (MAVDT 2008). Este sería el único país sudamericano con una propuesta metodológica propia, que deberá paulatinamente ser adaptada a las necesidades y limitaciones de información nacionales. Dicha propuesta es una modificación de los métodos eco-hidráulicos pero se basa en índices de integridad biótica y consideran varias comunidades acuáticas como peces, invertebrados, perifíton y vegetación riparia. Asimismo, integra el análisis de la calidad del agua a la metodología. Si bien metodológicamente la propuesta es interesante, es necesario inicialmente validarla, incluir información local para su aplicación, modificarla en algunos puntos que sugieren posibles cambios en los proyectos luego de que entren en operación y adaptarla para que la información necesaria en su aplicación sea la disponible en la etapa de estudio del proyecto. El hecho de utilizar varias comunidades biológicas e integrar calidad de agua implica un avance sustancial en comparación con los métodos clásicos. Por el contrario, la metodología no incluye aspectos socioeconómicos y por tanto no consideran aspectos determinantes para el manejo y futuro de los ecosistemas acuáticos a estudiar.

3. CONCEPTO DE CAUDAL DE GARANTÍA AMBIENTAL

El concepto de "Ecología" se define como el conjunto de relaciones que ocurren entre los elementos bióticos y abióticos de un determinado medio; estas relaciones son particulares para cada ecosistema y son el producto de la adaptación y evolución de los individuos en relación con el ambiente que los rodea.

No es adecuado pensar que la asignación de un caudal, cualquiera que éste sea, pueda sustituir, remplazar o mantener sin modificaciones, la bioecología de un medio al cual se le han alterado las condiciones naturales.

Según lo anterior, el concepto de Caudal Ecológico debería definirse como aquellos caudales que permitan la continuidad de la vida acuática y sus relaciones con los elementos bióticos y abióticos del medio, de forma similar, a las que existen normal y naturalmente en el río. Así, en el sentido estricto de las palabras, podría denominarse como "Caudal Ecológico", a la cantidad de agua que corre naturalmente por un cauce, delimitada por los mínimos y máximos caudales históricos instantáneos, con los cuales, toda manifestación de vida de dicha corriente esta permanentemente habituada (Figura 1); es decir, cualquier variación de los flujos naturales de una corriente, ya no podría ser considerada como ecológica, pues ella atentaría contra la bioecología del medio.

FIGURA 1. CAUDAL ECOLÓGICO NATURAL.

Sin embargo, aunque esta definición es apropiada, crearía una situación tal, que prácticamente sería imposible de cumplir cuando se trata del aprovechamiento de los cursos de agua para diferentes usos; de hecho, significaría el no uso del recurso para cualquier actividad en los períodos de estiaje, en donde los caudales desciendan a niveles cercanos a los mínimos históricos, ya que estos mínimos caudales naturales del río definirían claramente el umbral ecológico mínimo de la corriente, por debajo del cual las condiciones naturales comienzan a variar.

No obstante, hoy en día, y de manera no muy acertada, se pretende por diversas metodologías, calcular un valor en m3/s, como caudal ecológico, que además de estar por debajo del umbral mínimo, olvida, que dicho valor, estático en el tiempo, no refleja para nada el comportamiento ecológico de ninguna corriente natural de aguas sobre el planeta (Figura 2).

FIGURA 2. CAUDAL ECOLÓGICO IMPUESTO.

Es evidente entonces que los mal llamados caudales ecológicos, no lo son, pues no reflejan para nada la variabilidad de caudales a lo largo de un periodo climático, además de estar generalmente por abajo del umbral mínimo del caudal ecológico natural en cualquier punto de la corriente.

Por las anteriores razones, se optó por introducir el término "Caudal de Garantía Ambiental (CGA)", el cual comprende todos aquellos valores mínimos de caudales de un río, calculados para un punto específico de su trayectoria, los cuales reflejan el límite mínimo que garantiza la continuidad de los principales aspectos físicos, químicos, bióticos, sociales y estéticos existentes en su entorno, aún con el aprovechamiento del recurso para otros usos. De esta manera, la curva resultante, dará continuidad proporcionalmente hablando a los diferentes sucesos bióticos y abióticos que naturalmente ocurren en dicho ecosistema. (Figura 3).

FIGURA 3. CAUDAL DE GARANTÍA AMBIENTAL.

Este término, acuñado inicialmente por los franceses como Debit de Garantie Biológique (Caudal de Garantía Biológica), fue definido como aquellos caudales mínimos con los cuales no hay riesgo ambiental y de los cuales se dirá, que garantizan al menos las condiciones de vida existentes (Coupry, 1993).

En otras palabras, en un ecosistema acuático, preponderadamente lótico, interactúan varios componentes naturales que pueden resultar afectados en menor o mayor grado por variaciones artificiales drásticas de su caudal (no se consideran las variaciones naturales por asumirlas tolerables para un medio homeostático, armónico, dinámico e interactuante con su entorno); tales componentes resultan impactados, tanto por la exagerada sustracción de caudal, como por la descarga desproporcionada de flujo; en ambos casos, deben precisarse los límites garantes que al menos salvaguarden los principales atributos de la corriente hídrica a intervenir.

En esencia, el caudal de garantía ambiental se fundamentan en la premisa de que todas las relaciones bióticas presentes en una corriente natural de agua, han sido moldeadas a través del tiempo por las diferentes manifestaciones estacionales de los caudales instantáneos mínimos y máximos históricos, series que representan el umbral mínimo y máximo para cada curso de agua. Sin embargo, por fuera de este rango, se puede garantizar la existencia de condiciones medioambientales aún aptas para que continúen desarrollándose algunos procesos físicos, bióticos y sociales que son determinados mediante un análisis multivariable de las principales características de cada corriente.

De la gran cantidad de variables ambientales que posee cada corriente de agua, en principio se han seleccionado las 10 que mayor impacto pueden causar a la ecología de medio, las cuales se pretende mediante la aplicación de la metodología, minimizar; ellas son: largos trayectos de río sin caudal o con caudal drásticamente reducido, calidad fisicoquímica de las aguas propias del río en la zona afectada, presencia de contaminantes en las aguas de los afluentes que ingresan en la zona afectada, presencia de especies ícticas en la zona, especies acuáticas que realizan migraciones, son endémicas, se encuentran amenazadas o en peligro de extinción, Calidad biológica del agua, presencia de vegetación riparia, el perifiton como indicador biológico, análisis del paisaje y los usos del agua en la zona afectada.

Aun cuando el estudio es similar para los casos de adición o sustracción de caudal ocasionado por diversas obras de infraestructura, el presente trabajo se ocupa preferencialmente del análisis de la sustracción ocasionada por la construcción de proyectos hidroeléctricos.

Los impactos que este tipo de obras genera, relacionados con la sustracción de caudal, como la pérdida del hábitat para algunos especímenes biológicos, alteración del régimen fluvial, alteración del paisaje, afectación de los usos del agua, etc., pueden ser abordados mediante el análisis y aplicación de la metodología que a continuación se presenta.

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