MINISTERIO DEL AMBIENTE

VICEMINISTERIO DE GESTION AMBIENTAL

DIRECCION GENERAL DE CALIDAD AMBIENTAL

SERVICIO DE CONSULTORIA PARA LA SISTEMATIZACION Y SEGUIMIENTO DE LA

APLICACIÓN DE METODOLOGIAS DE DETERMINACION DEL CAUDAL ECOLOGICO EN

CUENCAS HIDROGRAFICAS EN EL MARCO DE LAS ACCIONES DE SEGUIMIENTO E INTERVENCION

Ing. Msc. Guillermo Vílchez Ochoa

Diciembre, 2010

Perú

SISTEMATIZACIÓN Y SEGUIMIENTO DE APLICACIÓN DE METODOLOGÍAS DE DETERMINACIÓN DEL CAUDAL ECOLÓGICO EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS

EN EL MARCO DE LAS ACCIONES DE SEGUIMIENTO E INTERVENCIÓN

I N D I C E 1.0 INTRODUCCION 1 2.0 CONCEPTO 1 3.0 METODOLOGIAS 2 3.1 Métodos Hidrológicos 3 3.2 Método Hidráulicos 4 3.3 Métodos Eco hidráulicos 6 3.4 Método Holistico 7 4.0 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE METODOLOGIAS 9 4.1 Métodos Hidrológicos 9 4.2 Métodos Hidráulicos 9 4.3 Métodos Ecohidráulicos 10 4.4 Método Holistico 10 5.0 INFORMACIÓN EXISTENTE DE CAUDALES ECOLÓGICOS 11 5.1 Principales resultados 11 5.2 Uso de Metodologías 16 6.0 EVALUACIÓN DE METODOLOGÍAS UTILIZADAS EN EL PAÍS PARA DETERMINAR EL CAUDAL ECOLÓGICO. 17 6.1 Cuestionamientos al Modelo PHABSIM II o RHABSIM 17 7.0 METODOLOGÍAS DEL CÁLCULO ECOLÓGICO EN PERÚ 18 7.1 Estimaciones de Caudales Ecologicos en el Perú. 18 7.2 El programa RHABSIM, 19 7.3 Cálculos preliminares de Caudal Ecológico en el Perú 20 8.0 PROCEDIMIENTO PARA EL CÁLCULO DE LOS CAUDALES ECOLÓGICOS 20 8.1 Elección de una Cuenca Hidrográfica 20 8.2 Criterios para la Selección de Tramos 20 8.3 Estudio de la hidrología de los tramos 21 8.4 Condiciones Bióticas de los Tramos de río 21 8.4.1. Poblaciones Piscícolas. 21 8.4.2. Comunidades Bentónicas 22 8.4.3 Vegetación. 22

8.5 Valoración Ecológica de los Tramos de río 22 9.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 24 9.1 Conclusiones 24 9.2 Recomendaciones 25 BIBLIOGRAFIA

1

SISTEMATIZACIÓN Y SEGUIMIENTO DE APLICACIÓN DE METODOLOGÍAS DE DETERMINACIÓN DEL CAUDAL ECOLÓGICO EN CUENCAS HIDROGRÁFICAS

EN EL MARCO DE LAS ACCIONES DE SEGUIMIENTO E INTERVENCIÓN

Ing.Msc. Guillermo Vilchez Ochoa

1.0 INTRODUCCION El desarrollo económico del Pais y el mundo ha evolucionado paralelamente con el incremento en el uso de los recursos hídricos en sus procesos de producción. Esto ha ocasionado una fuerte presión sobre los mismos alterando el régimen natural de los ríos, los ecosistemas fluviales y limitando los bienes y servicios provistos por los ecosistemas de agua dulce. Es así en el Perú y en muchos países del mundo se ha comenzando a abordar el tema del aprovechamiento de los recursos hídricos de una manera más integral, lo que significa realizar estudios interdisciplinarios en la cuenca hidrográfica con el fin de garantizar la sostenibilidad de los recursos naturales y de los bienes que ellos proveen; cada vez se evidencia más la necesidad de proteger los ecosistemas acuáticos, para tener medios de sustentación y servicios para la población. El régimen de caudal ambiental forma parte de una óptica ecosistémica en la gestión integrada de los recursos hídricos, que incluye un amplio conjunto de medidas para garantizar una Cuenca Hidrografica, entre las cuales se incluyen la protección de suelos, la prevención de la contaminación, el control en el aprovechamiento y la protección y restauración de hábitats, entre variables del entorno. Varios encuentros internacionales (Cumbre de la Tierra en 1992, Segundo Foro mundial del Agua en el 2000, Segunda Cumbre de la Tierra en el 2002, Tercer Foro Mundial del Agua en el 2003) han destacado la necesidad de asegurar la integridad de los ecosistemas a través de un manejo integral del agua para bien de las generaciones futuras. En la conferencia de desarrollo sostenible de Johannesburgo en el año 2002, se enfatizó la necesidad de “mejorar la eficiencia en el uso del recurso agua y promover su asignación dando prioridad a la satisfacción de necesidades básicas humanas, pero equilibrando los requisitos para conservar y restaurar los ecosistemas y sus funciones (en particular los ambientes frágiles), con la cantidad de agua necesaria para los seres humanos, para la agricultura y la industria, además de salvaguardar la calidad del agua para beber”. En Perú la Ley de Recursos Hídricos Nº 29338 indica que se debe tener una metodología para determinar el caudal ecológico, en el Reglamento de la Ley se plantea el mecanismo para su obtención.. El presente estudio abarcará conceptos, metodologías, ventajas y desventajas de metodologías, análisis de información existente de caudales ecológicos y la evaluación de metodologías utilizadas en el país para determinar el caudal ecológico. 2.0 CONCEPTO Según el Reglamento de la Ley de Recursos Hídricos, Ley Nº 29338, indica que se entenderá como caudal ecológico al volumen de agua que se debe mantener en las fuentes naturales de agua para la protección o conservación de los ecosistemas involucrados, la estética del paisaje u otros aspectos de interés científico o cultural.

2

Otra definición indica que “ Es el caudal mínimo necesario en una fuente o curso fluvial que garantiza la conservación de los ecosistemas fluviales actuales, en atención a los usos de agua comprometidos, a los requerimientos físicos de la corriente fluvial, así como al cumplimiento de las funciones ambientales (Ormazabal, 2004). 3.0 METODOLOGIAS La metodología para determinar el caudal ecológico, en el Perú se basa en el Reglamento de la Ley de Recursos Hídricos, Ley Nº 29338, menciona que Las metodologías para la determinación del caudal ecológico, serán establecidas por la Autoridad Nacional del Agua, en coordinación con el Ministerio del Ambiente, con la participación de las autoridades sectoriales competentes, en función a las particularidades de cada curso o cuerpo de agua y los objetivos específicos a ser alcanzados. En los últimos años se viene reconociendo que respetar el valor de los ecosistemas acuaticos implica dejar suficiente agua en las corrientes hídricas y que la extracción necesaria para satisfacer las necesidades humanas básicas debe estar condicionada por la disponibilidad de la fuente. Los ríos no son sólo conductos de los cuales se extrae lo que se necesita y se desecha son más que eso, pues brindan servicios imprescindibles para el ser humano y los ecosistemas asociados. El inconveniente radica en establecer cuál es el caudal necesario en determinado cuerpo de agua para conservar las actividades propias de los ecosistemas acuáticos y para que el hombre pueda beneficiarse del agua, sin afectar los procesos propios del río. Desde 1970, principalmente en Estados Unidos, Europa, Sudáfrica y Australia, ha habido una evolución en las metodologías para valorar los requerimientos de caudal ambiental de los ecosistemas fluviales. Históricamente y aún en la actualidad, el enfoque dado para valorar el caudal ambiental ha sido el de mantener la pesca en agua dulce debido a su importancia para la economía de algunas regiones. En Norteamérica se desarrollaron metodologías donde se encontraban los caudales necesarios para el mantenimiento, el desove y la cría de especies objeto (especialmente el salmón). La suposición inherente en las primeras metodologías desarrolladas era que el caudal que mantiene la población, hábitat y actividades del pez objeto, mantendría todo el ecosistema fluvial. Sin embargo, el campo se ha expandido e incluye la valoración de otras necesidades de la biodiversidad biótica, aspectos de la estructura del ecosistema, tales como la forma del canal, la vegetación riparia, los humedales y las llanuras aluviales. Es así como las metodologías pueden variar desde enfoques teoricos basados en la información existente, a aquellas que incluyen una recopilación de información intensa y sofisticada con el uso de software especializado. La mayoría de los enfoques se pueden usar tanto en ríos regulados como en aquellos no regulados, aunque algunas metodologías han sido desarrolladas especialmente para el caso de la restauración de ríos (obviamente regulados). Tharme [1996] diferencia entre métodos y metodologías para valorar los requerimientos de caudal ambiental y dice que los métodos son técnicas usadas para medir, describir o predecir las variables químicas o biológicas de la corriente, mientras las metodologías son la recopilación de muchos métodos que presentan similitud en cuanto a su aplicación.

3

Según la información existente se ha podido agrupar en cuatro grupos de metodologías básicas ampliamente reconocidas: métodos hidrológicos; métodos hidráulicos; métodos ecohidráulicos y método holistico, cada una de las cuales se presentará a continuación. 3.1 Metodos Hidrológicos Estos procedimientos deducen el caudal ecológico a partir de diversos tratamientos estadísticos de la serie de caudales naturales representativos (análisis de series temporales, caudales clasificados, medias móviles, etc). Esta descarga única se expresa generalmente como un porcentaje de un estadístico de tendencia central, como un percentil de la curva de duración, o bien asociado a un periodo de retorno. Estos enfoques precisan de unos conocimientos técnicos y datos de entrada relativamente simples, lo que explica su aplicación profusa en contextos de escasa controversia y a distintas escalas operativas. Sin embargo, estos métodos poco flexibles adolecen de una resolución baja e incertidumbre significativa, lo cual limita la transferibilidad a condiciones disimilares a las que fundamentaron sus desarrollos. Los procedimientos más sencillos calculan un caudal mínimo, como un porcentaje del caudal medio anual que varía del 10% al 60%, dependiendo del ambiente fluvial particular (Figura 1a). Son aproximaciones extremadamente simplistas, que incorporaban legislaciones de países como Francia (10%), España (10%), Alemania (30%-60%) e Irlanda (1%-10%), pero que posteriormente se revelaron válidas tan sólo para evaluaciones básicas de ríos con escaso valor ecológico. Un enfoque más comprensivo es el de Tharme, que conforma un RCA con caudales medios mensuales calculados como el 30% de los correspondientes flujos naturales. La temporalidad de los registros foronómicos y su relación con los requerimientos de flujo del ecosistema son consideradas en los métodos que emplean las curvas de duración (Figura 1b). Tharme compendia los métodos que calculan el caudal ecológico como un porcentaje variable (5%-20%) del percentil 90 de la curva de duración (Q90). El denominado "Nothern Great Figura 1. Enfoques hidrológicos principales para determinar el Caudal Ambiental (CA), asociados a diferentes estadísticos

(a) Porcentaje de un caudal medio, (b) percentil de la curva de duración de caudales, y (c) periodo de retorno. Plains Resource Program" ha resultado satisfactorio en un rango amplio de condiciones fluviales de EEUU, y computa el caudal ecológico mensual como el Q90 de la curva de caudales medios diarios correspondiente, excepto en los meses más caudalosos que aplica el Q50. Existen también referencias del Q95 y del Q96. En EEUU se han empleado enfoques basados en caudales asociados a ciertos periodos de retorno (Figura 1c). El más antiguo "7Q2" [29] calcula el caudal ecológico como el valor mínimo medio de 7 días consecutivos, para un período de retorno de dos años.

4

Otras metodologías consideradas son las siguientes: -Método de Utah -Método NEFM (New England Flow Method) -Fórmula de Mathey (Método Suizo) -Método QBM (Caudal Básico de Mantenimiento) -Método de Hoppe -Método RVA (Range Variability Approach) 3.2 Método Hidráulicos Los métodos agrupados como hidráulicos analizan la variación de alguna variable hidráulica simple (área hidráulica, perímetro mojado, etc.) con el caudal en secciones transversales representativas de áreas críticas, por su relevancia o sensibilidad biogénica. El más acreditado es del "Perímetro Mojado" , que analiza la relación entre esta variable hidráulica y el caudal, presuponiendo una lógica relación entre la disponibilidad de hábitat y el área mojada del biotopo. El cambio de pendiente marcado en la curva manifiesta el caudal mínimo que asegura la habitabilidad en los rápidos, y por extensión en el resto de ambientes del tramo. Uno de los métodos más aplicados en el ámbito mundial es el de Tennant, desarrollado con mediciones en 11 ríos de tres estados de EEUU (MT, WY y NE) durante 10 años, y posteriormente validado para una diversidad amplia de tipologías fluviales. Se fundamenta en la relación observada entre el caudal y la calidad del hábitat para la trucha, evaluada integrando las idoneidades individuales de la profundidad, velocidad y anchura. Los caudales recomendados se agrupan en dos períodos del año definidos, concretando unos porcentajes del caudal medio anual necesarios para conseguir unas calidades del hábitat graduales (Tabla 1). Tabla 1. Recomendaciones de Tennant para conseguir calidades de hábitat variadas durante periodos semestrales en ríos trucheros de EEUU (MT, WY y NE).

Adaptada para el hemisferio sur de Orth y Maughan (33). Otro acercamiento inteligente es el de Hoppe , para evaluar las necesidades de hábitat para la trucha en el río "Frying Pan" (CO-EEUU).

5

Propone unos caudales mínimos para posibilitar las estrategias vitales del organismo, deducidos de la curva de duración (Tabla 2). El autor recomienda utilizar los caudales medios diarios de una serie histórica mayor de veinte años. Como el método anterior, el inconveniente crucial reside en que su aplicación rigurosa impide la transferibilidad a ríos con dinámicas distintas a las de los estudiados en EEUU. Tabla 2. Método de Hoppe (34) para calcular los caudales mínimos asociados a tres estrategias vitales de la trucha en el río "Frying Pan" (Colorado, EEUU).

Un esquema predictivo decisivo en la evolución de la determinación de caudales ecológicos es el "Método de Washington", que desarrolla una relación funcional entre el caudal y el hábitat idóneo para la freza y alimentación de los salmónidos. El sistema de representación del cauce consiste en varias secciones transversales (Figura 2a), en cada una de las cuales se miden las velocidades y las profundidades durante varios caudales (Figura 2b). Los campos simulados de ambas variables para cada caudal, se combinan con los requerimientos de hábitat conocidos, para obtener el respectivo campo de hábitat utilizable (Figura 2c). Del análisis de la relación entre el caudal y la superficie del hábitat, se deduce el intervalo de caudales aceptables (Figura 2d): entre el óptimo (máximo) y el mínimo (70% del máximo). Figura 2. Método de Washington (35) para calcular cauda-les mínimos

Otras metodologías son las siguientes:

• Método de Montana • Método de Idazo • Método de Múltiples Transeptos

6

3.3 Métodos Eco hidráulicos Los avanzados modelos ecohidráulicos perfeccionan las aproximaciones para determinar los caudales ecologicos. En esencia, evalúan la cantidad e idoneidad del hábitat acuático utilizable para una especie o biocenosis (comúnmente ictiofauna o macroinvertebrados), que generan diferentes series de caudales bajo múltiples escenarios de estructura biológica configurables. Sin duda, la metodología más acreditada, completa y utilizada actualmente en el ámbito mundial es la "Instream Flow Incremental Methodology" (IFIM), promovida por el Servicio de Pesca y Vida Silvestre de EEUU como un sistema estándar de apoyo a la decisión en la planificación hídrica ambiental. IFIM es un marco conceptualy analítico comprensivo, que combina con lógica enfoques ecohidrológicos y ecohidráulicos avanzados, con la finalidad de evaluar a escala temporal y espacial los efectos provocados por variaciones de caudal en la disponibilidad de hábitat físico, la estructura del cauce y la calidad físico-química del agua. IFIM incorpora el modelo de simulación del hábitat fluvial PHABSIM ("Physical Habitat Simulation System") para cuantificar con alta resolución la cantidad de microhábitat disponible para los organismos objetivo durante diferentes caudales, a partir de una combinación de datos hidráulicos, biológicos e hidrológicos. El esquema operativo jerárquico de IFIM se estructura en cinco fases estrictamente necesarias para una resolución exitosa, que se detallan en los manuales oficiales. El protocolo de caracterización fluvial de IFIM comienza con la inventariación de las distintas unidades morfodinámicas identificables en el tramo estudiado (p.ej. rápidos, tablas y remansos). En el esquema tradicional unidimensional (1D), cada hábitat se representa mediante alguna sección transversal, en la que se efectúan mediciones del sustrato, velocidad y profundidad para múltiples caudales. Las modelaciones espacial y temporal del hábitat acuático han sido informatizadas convenientemente en el programa RHABSIM© en español,. A partir de la información de campo, se simulan en cada sección transversal las distribuciones de profundidades y velocidades para caudales incrementales dentro de un rango delimitado. Para ello, IFIM incorpora esquemas numéricos de solución convencionales para flujos unidimensionales (1D) permanentes, uniformes (ecuación de Manning) o gradualmente variados (método del paso estándar). Los procesos biológicos se incorporan en PHABSIM mediante las "curvas de preferencia", funciones univariables que cuantifican las idoneidades del hábitat para un organismo ligadas a las variables determinantes (profundidad, velocidad, material del lecho, etc.), mediante un coeficiente entre cero y uno. Existe una colección extensa de curvas de organismos (peces, macroinvertebrados, anfibios, reptiles, etc.) y funciones fluviales (pesca, deportes náuticos, paisajismo, etc.), que pueden ser referenciales en estudios de presupuesto limitado donde el desarrollo de modelos locales resulte inviable. La modelación del hábitat fluvial combina adecuadamente el microentorno hidráulico simulado a escala espacial y temporal con las curvas de preferencia fijadas, para desarrollar las decisivas relaciones funcionales entre el Caudal y un Índice de Hábitat que evalúa la aptitud del mismo para cada organismo objetivo. De la interpretación conjunta de estas curvas y de las series temporales de caudales se deriva un régimen de caudales ambientales defendible, conformado por las descargas que proporcionan un Índice de Hábitat aceptable y posibilitan funciones productivas del río.

7

El resultado espacial de un análisis IFIM clásico 1D divide el cauce en celdas rectangulares contiguas de dimensiones variables, en función del espaciamiento longitudinal entre secciones y transversal entre estacionamientos topográficos. Mediante este enfoque 1D se pueden determinar regímenes de caudales confiables en estudios ordinarios. En el ámbito Iberoamericano, las primeras aplicaciones de IFIM se realizan a finales de los ochenta en España y Portugal, países en los que esta metodología ha sido contrastada y su utilización es progresiva. Los modelos hidrodinámicos multidimensionales (2D- 3D) recientemente informatizados son aplicables en IFIM, mejorando notablemente la resolución espacial y la flexibilidad analítica. La caracterización fluvial discretiza el dominio modelable en una malla geométrica flexible de elementos finitos, en cada uno de los cuales se calcula la profundidad y la velocidad media, resolviendo un sistema de ecuaciones algebraicas mediante un esquema numérico hidrodinámico. Las técnicas 2D son convenientes para topografías complicadas y flujos complejos con fenómenos poco predecibles, si bien su mayor exigencia de información de campo y conocimientos técnicos limita su ámbito de aplicación. 3.4 Método Holistico Las metodologías holísticas han sido desarrolladas y muy utilizadas en países como Sudáfrica y Australia, fundamentalmente porque en estos países existe una alta variabilidad en el régimen de caudales y se han construido grandes represas que han transformado las características hidrológicas de las cuencas. Es un enfoque que requiere información extensa y de muy alta calidad, registros históricos de caudales, variables hidráulicas y modelos que relacionen el caudal con los requerimientos de todos o algunos componentes del ecosistema y de la biota acuática, además de información económica y social. Es un enfoque nuevo y, por lo tanto, tomará tiempo para determinar su efectividad. La metodología más usada en este enfoque es la de los bloques de construcción (BBM) , desarrollada en Sudáfrica bajo la premisa básica de que las especies fluviales dependen de elementos básicos del régimen de caudal, incluyendo caudales mínimos e inundaciones, para conservar la dinámica de sedimentos y la estructura geomorfológica del río. La BBM está dirigida a un amplio rango de componentes del ecosistema tales como calidad estética, dependencia social del río, beneficios económicos, áreas de interés científico, protección de características a nivel cultural, recreación, etc. La BBM gira en torno a un grupo de expertos en hidrología, hidrogeología y geomorfología, así como de científicos en química, biología, entomología acuática, botánica y biología acuática, además de componentes sociales y económicos afectados directamente por el uso del recurso hídrico. En el proceso, los expertos siguen una serie de pasos, donde se evalúan los datos disponibles, se utilizan resultados de modelos y se aplica la experiencia profesional combinada para llegar a un consenso en cuanto a los bloques de construcción del régimen de caudal ambiental. Es una metodología muy completa pues evalúa aspectos hidrológicos, ambientales, sociales y económicos antes de definir un régimen de caudal ambiental, es decir, es una metodología basada en la participación de varios sectores y, por ende, con mayor probabilidad de sostenibilidad a lo largo del tiempo. El procedimiento metodológico teniendo en cuenta la variación natural del río. En una primera fase de esta metodología, se realiza un taller con los expertos, para el cual se debe organizar la información disponible y se colecta la información necesaria. El

8

equipo de trabajo completo (compuesto por ecólogos de peces, de vegetación riparia y macroinvertebrados, especialistas en geomorfología y modelación hidráulica) se encarga de identificar el área de estudio, escoger la longitud del tramo (con base en la integridad del hábitat) e identificar la importancia económica social y ecológica del río a nivel local, regional, nacional e internacional. Para esta primera fase se propone un tiempo de 6 meses, durante los cuales se realiza la caracterización geomorfológica, se analiza la química del agua y se establece su relación con los requerimientos para las especies y para el consumo humano, y se recolectan datos de distribución longitudinal, tolerancia e historias de vida de las especies. Luego se escogen de 1 a 5 transectos en los que se describen detalladamente las características del sustrato, de la vegetación riparia y de las macrófitas. El análisis de la información hidrológica disponible se realiza a partir de curvas de duración de caudal y del período de retorno para diferentes magnitudes de inundación. También se estudia la entrada de agua subterránea al sistema. En el análisis de secciones transversales se establece la relación entre el caudal y las características hidráulicas, la morfología del canal y los biotopos En esta primera fase se define cuál es el estado deseado del sistema y se genera un documento que recopila esta información. En una segunda fase el equipo de trabajo desarrolla un trabajo de campo de un día, en el que se hace la observación del sistema. A partir de la información disponible, se plantean propuestas de regulación de caudales para cada mes. Existen las siguientes metodologías

• Aproximación Holística (Holistic Approach)

• Evaluación por Grupo de Expertos (Expert Panel Assessment Method-EPAM)

• Evaluación por Equipo Científico (Scientific Panel Assessment Method-SPAM):

• Análisis del Hábitat (Habitat Analysis Method)

• Evaluación Comparativa (Benchmarking Methodology)

• Plan de Manejo de Caudal Ambiental (Environmental Flow Management Plan Method-FMP)

• Método del Río Babingley (River Babingley (Wissey) Method

• Método de Restauración del Caudal

• Método de Eventos de Caudal (Flow Events Method-FEM).

9

4.0 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE METODOLOGIAS Se presenta a continuación, se resumen algunas de las ventajas y desventajas de los cuatro grupos de metodologías básicas reconocidas: métodos hidrológicos; métodos hidráulicos; métodos eco hidráulicos y método holistico. 4.1 Métodos Hidrológicos Ventajas

• Dentro de las principales características de la información se encuentran su fácil aplicación, el requerimiento de pocos datos.

• La data existe es estaciones hidrométricas y su generación es rápida, se

invierten escasos recursos económicos. Desventaja

• No tienen en cuenta los aspectos biológicos y geomorfológicos del cauce, y en que establecen en algunos casos un caudal invariable en el tiempo, lo cual no refleja las necesidades de todos los interesados del ámbito.

• Estos métodos son simples aproximaciones no representan una solución

científico-técnica ni mucho menos consensuada entre los múltiples actores de una cuenca hidrográfica y sólo pretenden ser una respuesta apresurada para satisfacer las insaciables necesidades humanas.

4.2 Métodos Hidráulicos Ventajas

• Aplicable en secciones transversales donde el mantenimiento del caudal es crítico o donde el hábitat hidráulico es limitante para la vida acuática (usualmente rápidos).

• Son específicos del escenario

• Recopilación limitada de información nueva

Desventaja

• Requieren series de tiempo largas.

• Se basan más en características físicas del cauce sin considerare las necesidades de la biota existente. No hacen uso explícito de la información ecológica

• El involucrar medidas específicas del cauce afectado directamente por la

variación de caudal constituyen un factor limitante para las especies piscícolas u otras especies.

• La recopilación de datos ecológicos requiere demasiado tiempo

10

4.3 Métodos Ecohidráulicos Ventaja

• Relaciona el caudal del cauce las características hidráulicas y un análisis más detallado de la cantidad y conveniencia del hábitat físico disponible para una biota objeto y para diferentes regímenes de flujo.

• Una vez calculado, su uso es rápido, ya que presenta parámetros definidos

• Replicables y predecibles en ámbitos parecidos y características similares a

pisos ecológicos.

• Específicos del escenario. Se tendrá que involucrar mas parámetros si se aplica a oros escenarios.

Desventaja

• La información requerida en esta metodología es moderadamente alta e incluye series históricas de caudal, variables hidráulicas de múltiples secciones transversales e información de disponibilidad de hábitat de varias especies de la biota acuática

• Requiere de un alto grado de experiencia en biología, hidráulica e hidrología,

entre otros.

• No es específico del escenario.

• Los índices hidrológicos no son válidos ecológicamente

• Los índices ecológicos necesitan datos para ser calculados

• La recopilación de datos ecológicos es costosa y demanda mucho tiempo 4.4 Método Holistico Ventajas

• Es una metodología completa evalúa aspectos hidrológicos, ambientales, sociales y económicos antes de definir un régimen de caudal ambiental.

• Es una metodología basada en la participación de varios sectores y, por ende,

con mayor probabilidad de sostenibilidad a lo largo del tiempo.

• Flexibles, robustos e inclusivos

• Más completos y dirigidos a explorar opciones Desventaja

• Presenta un amplio rango de componentes del ecosistema tales como calidad estética, dependencia social del río, beneficios económicos, áreas de interés

11

científico, protección de características a nivel cultural, recreación, entre otras variables.

• Es un enfoque que requiere información extensa y de muy alta calidad,

registros históricos de caudales, variables hidráulicas y modelos que relacionen el caudal con los requerimientos de todos o algunos componentes del ecosistema y de la biota acuática, además de información económica y social.

• Necesita un grupo de expertos en hidrología, hidrogeología y geomorfología, así como de científicos en química, biología, entomología acuática, botánica y biología acuática, además de componentes sociales y económicos afectados directamente por el uso del recurso hídrico.

• Los resultados pueden variar entre los equipos de expertos.

• Podría no llegarse a un consenso

• Requieren un programa completo de estudio y recursos suficientes

5.0 INFORMACIÓN EXISTENTE DE CAUDALES ECOLÓGICOS Según, M. Francisca Carreño F. presenta un documento llamado Indicadores Bibliográficos para la Valoración de las Metodologías de Determinación de los Caudales Ambientales, en ella se realiza una revisión bibliográfica sobre las metodologías y métodos aplicados en la determinación del régimen de caudales ambientales para el cálculo de una serie de indicadores bibliográficos de “calidad” como son el número total de referencias, el numero total de referencias en publicaciones científicas sometidas a revisión, así como el número de citas en revistas con IF. Por metodologías se ha calculado el valor de IF agregado (IFa), así como medio (IFm) y el número de citas en revistas sometidas a revisión (RPm) y el número de referencias en las que se ha efectuado un proceso de validación (Vm). Con estos resultados se ha valorado de manera global las metodologías disponibles. Seguidamente se presenta una revisión de bases bibliográficas disponibles a través de internet, por la M. Francisca Carreño F en las cuales se ha obtenido artículos de revistas científicas, libros científicos, actas de congresos e informes publicados. En el caso de los artículos de revistas científicas, se han considerado las que disponen de Factor de Impacto (IF) o en su defecto de un proceso de revisión externa para la selección y evaluación de artículos (RP). El estudio ha abarcado el periodo 1969 - 2008, lo que supone cerca de 40 años. Analizó el número total de publicaciones sobre metodologías para el establecimiento de caudales ambientales y su evolución a lo largo del tiempo. Por otra parte, para el caso de artículos en revistas científicas para los que se ha dispuesto del texto completo, agrupo los métodos según el tipo de enfoque (hidrológico, hidráulico, de simulación de hábitat, holístico y mixto) y se han calculado diversos indicadores bibliográficos para tales enfoques metodológicos 5.1 Principales resultados Se han obtenido y analizado un total de 163 publicaciones sobre métodos para la determinación de caudales ambientales, de las que 100 (61% del total) se

12

corresponden con artículos en revistas científicas. El 20% corresponde a libros científicos y actas de congresos y el 19% restante abarca los informes publicados. Los artículos en revistas científicas incluyen tanto aquellos en los que se ha dispuesto del texto completo (79 artículos) como resúmenes para los que no ha sido posible disponer de dicho texto completo (21 artículos). La figura 3 presenta la evolución del número total publicaciones a lo largo de los casi 40 años que constituyen el periodo estudiado. Ciñendo el análisis hasta 2007, último año completo y por tanto comparable con los anteriores, se observa que a partir de 1997 se produce un incremento significativo en el número total de publicaciones, con un máximo en el año 2003 y un incremento sostenido en los años más recientes (2005-2007). Con respecto al tipo de publicación, existe un peso equivalente entre revistas científicas y resto de publicaciones hasta 2005, año a partir del cual dominan las publicaciones en revistas científicas, que de hecho alcanzan su máximo en 2007. Estas tendencias, que confirman el creciente interés de la comunidad científica por las metodologías de determinación de caudales ambientales, probablemente se mantendrán a corto y medio plazo, dada la relevancia del tema, sus implicaciones directas en la gestión del agua, en general, y de los ecosistemas acuáticos en particular y la existencia de cuestiones metodológicas insuficientemente resueltas o pendientes de abordar.

Figura 3. Número total de referencias, de Publicaciones en Revistas Científicas y de Otras Publicaciones sobre métodos de determinación de caudales ambientales entre 1969 y 2008. En Otras Publicaciones se incluyen libros, actas de congresos e informes publicados. (2008: Revisión realizada hasta julio; 2009: Cita única próxima publicación). Fuente: M. Francisca Carreño F.

Revistas con IF Revistas con solo PF Bioscience Annual Review Of Earth And Planetary Sciences Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences Biotecnología en el Sector Agropecuario y Agroindustrial Conservation Biology Canadian Water Resources Journal Ecological Applications Communicarion in Nonlinear Science and Numerical Simul Ecological Modelling Conservation Perspectives Ecology Ecosistemas Ecology and Society Eidenar Environmental Modelling & Software Frontiers in Ecology and the Environment Fisheries Ingeniería e Investigación Freshwater Biology Ingeniería y universidad Geomorphology International journal of river basin management Ground Water Journal of Geographical Sciences Hydrobiologia Limnetica Hydrological Processes Proceedings of Oklahoma the Academy Science Hydrology and Earth system Sciences Regulated Rivers: Research and Management Journal of Environmental Management Revista Obras Públicas Journal of Hydrology Revue des Sciences de l'Eau Journal of the North American Benthological Society Rivers

13

New Zealand Journal of Marine and Freshwater Research Science for Conservation Physics and Chemistry of the Earth, Part A/B/C The Journal of Transdisciplinary Environmental Studies River Research and Applications Water Policy Briefing Water Resources Management Water Science and Technology Tabla 3. Revistas científicas de las que se han obtenido publicaciones sobre métodos para el establecimiento de caudales ambientales durante el periodo 1969-Julio de 2008, agrupadas según presenten Factor de Impacto (IF) o sólo Proceso de Revisión externa (RP). Fuente: M. Francisca Carreño F. Los 100 artículos de revistas científicas se han publicado en un total de 44 revistas diferentes, las cuales aparecen listadas en la tabla 3. Las revistas con IF, que ascienden a 23, suponen algo más de la mitad del total de revistas. Se ha obtenido el texto completo en 79 de los 100 artículos científicos, mientras que el resto se corresponde con resúmenes para los que no ha sido posible disponer del texto completo. Como se ha mencionado en el apartado de metodología, el resto de indicadores bibliográficos, aplicados sobre cada uno de los enfoques metodológicos generales, se ha calculado a partir del análisis de los 79 artículos científicos para los que se dispone del texto completo (los cuales aparecen citados en el apartado de Bibliografía) y que representan el 79 % del total de artículos en revistas científicas obtenidos en el periodo de estudio. Algunos de estos artículos analizan más de un método de determinación de caudales ambientales, de forma que el número total de casos considerados se eleva a 96. En total se han identificado 30 métodos diferentes, los cuales se han agrupado en las cinco metodologías generales mencionadas: Hidrológica, Hidráulica, de simulación de Hábitat, Holística y Mixta. La figura 4 presenta la distribución a lo largo del periodo de estudio del número de referencias pertenecientes a estas metodologías generales. Las figuras 5 y 6 presentan la evolución en el periodo de estudio del número total de referencias y el porcentaje perteneciente a cada metodología general.

Figura 4. Número de referencias de las metodologías generales de determinación de caudales ambientales en revistas científicas (* Revisión realizada hasta julio 2008 **Cita única próxima publicación). Fuente: M. Francisca Carreño F. Los resultados muestran la tendencia general hacia un incremento en el número de publicaciones y el diferente peso de las distintas metodologías generales a lo largo del periodo estudiado. Aunque las comparaciones año a año muestran grandes fluctuaciones, las figuras 3 y 4 parecen apuntar que las referencias sobre métodos Hidrológicos se mantienen a lo largo de todo el periodo de estudio con cierta tendencia al aumento en los últimos años, mientras que las metodologías de Simulación de Hábitat, igualmente presentes en todo el periodo estudiado, presentan cierta tendencia

14

a la reducción en el número de publicaciones en los años más recientes. Los métodos Holísticos irrumpen con fuerza a partir del año 1999 y alcanzan un significativo volumen de publicaciones en los cinco años siguientes. Los métodos Hidráulicos, con escaso peso relativo, no presentan una tendencia clara mientras que tampoco es posible valorar tendencias en el caso de los métodos Mixtos, dado su carácter prácticamente testimonial en los artículos analizados

Figura 5. Número total de referencias de las metodologías generales de determinación de caudales ambientales en revistas científicas y porcentaje correspondiente a las metodologías Hidrológica, Hidráulica y Mixta. (* Revisión realizada hasta julio 2008). Fuente: M. Francisca Carreño F.

Figura 6. Número total de referencias de las metodologías generales de determinación de caudales ambientales en revistas científicas y porcentaje correspondiente a las metodologías Simulación de Hábitat y Holística. (* Revisión realizada hasta julio 2008). Fuente: M. Francisca Carreño F. La tabla 4 presenta una síntesis de los indicadores bibliográficos obtenidos para cada una de las metodologías generales considerando todo el periodo de estudio. Los métodos de Simulación de Hábitat son los que presentan un mayor número de referencias totales y un mayor número de publicaciones que incluyen validación, tanto en términos absolutos como relativos (el 44 % de las referencias sobre Simulación de Hábitat incluyen validación). El 76 % de las referencias realizan una valoración positiva de la metodología. Además, se detecta una tendencia a un aumento en dicha valoración positiva en los últimos años. Los métodos de simulación son además los que presentan un mayor factor de impacto agregado. Si se incluye la valoración (positiva o negativa que suma o resta en el valor de impacto agregado) el factor de impacto con valoración se reduce notablemente, aunque sigue siendo el segundo más alto. El método IFIM, el más citado dentro de esta metodología y que cuenta con una valoración positiva en el 90% de los casos, se ha aplicado en 38 estados de Norte América (Reiser et al., 1989), en Colombia, Australia y varios países europeos.

15

Los métodos Holísticos presentan un menor número total de publicaciones en revistas científicas y junto a los métodos Hidrológicos son los que presentan un mayor número de publicaciones en revistas con Factor de Impacto, las cuales recogen la práctica totalidad de publicaciones sobre métodos Holísticos. El porcentaje de referencias que incluyen validación es moderado (19%). Esta metodología destaca por presentar la mayor proporción de referencias con una valoración positiva, un 95%. El factor de impacto agregado es algo inferior al de los métodos de Simulación de Hábitat pero los métodos Holísticos alcanzan el mayor factor de impacto agregado con valoración, de forma coherente a una valoración positiva de esta metodología prácticamente generalizada. Los métodos Hidrológicos alcanzan un número importante de publicaciones, la mayoría de las cuales se corresponden con revistas de IF. La proporción de referencias que incluyen validación es de un 37%, algo menor a la de los métodos de Simulación de Hábitat pero igualmente significativa y superior a la presentada por los métodos Holísticos. En cambio la proporción de referencias que realizan una valoración positiva de la metodología (43,8%) es considerablemente inferior a la de los métodos Holísticos y de Simulación de Hábitat. Resulta destacable que el factor de impacto agregado alcance un valor elevado, el segundo más alto por detrás de las metodologías de Simulación de Hábitat, sin embargo el factor de impacto agregado tras considerar la valoración se reduce muy significativamente, hasta alcanzar un valor negativo. Esto se explica por el hecho de que en 14 de las 30 referencias encontradas se realiza una valoración negativa, tendencia especialmente detectable en los últimos cuatro años, coincidiendo con el aumento en el número de publicaciones de dicha metodología (véase por ejemplo Huckstorf et al 2008; Das et al 2008; Sánchez et al 2007, entre otras).

Tabla 4: Indicadores bibliográficos de los enfoques metodológicos generales de determinación de caudales ambientales. NR: Número total de referencias en revistas científicas; NIF: Número de referencias en revistas con IF; RP: Número de revistas sin IF y con revisión externa; RV: Número de referencias en las que se ha efectuado un proceso de validación; RVP: Referencias en los que la valoración de la metodología es positiva; IFa: Factor de Impacto Agregado sin considerar valoración de la metodología; IFav: Factor de Impacto Agregado considerando valoración de la metodología. Fuente: M. Francisca Carreño F. Los métodos hidráulicos abarcan sólo 8 de los 96 casos analizados (8,4%), presentando sólo un caso que incluye validación. La proporción de referencias con una valoración positiva es similar a la de los métodos hidrológicos, mientras que el factor de impacto agregado es bastante bajo, especialmente cuando se incluye la valoración. Finalmente, los casos correspondientes a métodos mixtos (Caudal Básico de Mantenimiento y Método Vasco) son casi testimoniales, ninguno de ellos se corresponde con revistas de IF ni incluyen validación. La proporción de casos que

16

realizan una valoración positiva de la metodología es la menor de las analizadas (33%), mientras que el factor de impacto agregado es nulo. 5.2 Uso de Metodologías Las metodologías Holísticas son las mejor consideradas atendiendo al porcentaje de casos con valoración positiva y al factor de impacto agregado con valoración. No obstante hay que tener en cuenta que estas metodologías son las más costosas de aplicar y las que mayor tiempo requieren para su desarrollo. Las metodologías de Simulación de Hábitat alcanzan la segunda mejor valoración atendiendo a los indicadores mencionados, a lo que hay que añadir que además presentan el mayor grado de validación, por lo que cabría concluir que constituyen a priori una buena opción desde el punto de vista del respaldo científico y de los requerimientos de tiempo y costes necesarios. Con respecto a los Métodos Hidrológicos, al elevado número de publicaciones, muchas de ellas en revistas IF y a un grado de validación no muy inferior a la de los métodos de Simulación de Hábitat, se contrapone el hecho de que una proporción significativa de publicaciones no realizan una valoración positiva de esta metodología, de lo que parece derivarse que este enfoque metodológico presenta insuficiencias importantes a juicio de la comunidad científica. Los métodos hidráulicos se hallan poco representados, están escasamente validados y cuentan con una valoración en general baja. Finalmente los métodos Mixtos, que abarcan el Caudal Básico de Mantenimiento y el Método Vasco, no se hallan representados en revistas de IF, no incluyen casos con validación y presentan la peor valoración de las metodologías analizadas. El análisis expuesto constituye una primera aproximación para caracterizar y valorar con indicadores bibliográficos los enfoques metodológicos generales de determinación de caudales ambientales. Trabajos posteriores se centrarán en una caracterización más detallada de cada una de los 30 métodos específicos identificados, incluyendo no sólo índices bibliográficos sino también otro tipo de variables como la escala espacial y temporal de aplicación así como el ámbito climático y biogeográfico de la misma, entre otros factores que han de ser tenidos en cuenta a la hora de seleccionar la metodología o combinación de metodologías más apropiadas. En cualquier caso, los resultados obtenidos en esta primera aproximación tienen cierto interés como punto de partida inicial a la hora de seleccionar o de valorar las metodologías que se apliquen en la determinación del régimen de caudales ambientales en las distintas Demarcaciones. Más allá de las exigencias del marco legal vigente, existe una creciente demanda social por reintegrar a los ríos los caudales necesarios y devolverles la buena salud ambiental que nunca debieron perder. Esta demanda social exige que nuestros ríos dejen de ser considerados como meros canales distribuidores de recursos hídricos y pasen a ser gestionados como ecosistemas cuyo buen estado ecológico constituye tanto un imperativo legal como una aspiración social que no hará sino aumentar. Un correcto establecimiento del régimen de caudales ambientales, que realmente derive de las mejores metodologías disponibles y genere suficiente confianza en sus resultados, constituye un elemento básico y esencial para ello.

17

6.0 EVALUACIÓN DE METODOLOGÍAS UTILIZADAS EN EL PAÍS PARA DETERMINAR EL CAUDAL ECOLÓGICO.

En el país hace varios años para el calculo del Caudal Ecologico por Consultores Independientes y Empresas Consultoras se emplea el métodos de simulación de hábitat ó hidrobiológicos. PHABSIM II o RHABSIM. Esta metodología se propuso en Estados Unidos,. y se conoce como “The Instream Flow Incremental Methodology (IFIM)”. Esta metodología funciona con datos hidrológicos, hidráulicos y biológicos. Se han aplicado para varias Centrales Hidroelectricas Yanacoto y Platanal en Lima. La Central Hidroelectrica Chimay y Curibamba en Junin, entre otros. 6.1 Cuestionamientos al Modelo PHABSIM II o RHABSIM

• RHABSIM fueron propuestas para cuencas con regímenes hidrológicos naturales con caudales elevados en la cuenca del río Colorado (Estados Unidos), con especies “salmónidos”, muy diferentes a las existentes en los andes peruanos, por lo que su aplicación directa al caso del río de los Andes resulta bastante limitada, y requeriría por ende adaptaciones y validaciones. Las especies salomónicas realizan un doble recorrido de aguas marinas hacia aguas continentales y viceversa, las longitudes de las especies salomónicas son mayores que las truchas. Las especies salomónicas necesitan mayor cantidad de caudales para desplazarse en comparación de las truchas, por lo tanto mayores serán los tirantes de agua.

• RHABSIM para fines el hábitat se define áreas relativamente homogéneas en

cuanto a velocidad, profundidad y tipo de sustrato lo cual no es la condición del ríos de los andes peruanos.

• El programa RHABSIM requiere de información de que nunca han demostrado

en campo las empresas consultoras. Serie temporal de caudales mensuales de todo el año. Consideraciones bióticas de las especies existentes (registros). El

inventario de hábitats se realiza mediante el levantamiento topográfico de secciones transversales, con la presencia de especialista biótico

Para estos fines el hábitat se define como un área relativamente homogénea en cuanto a velocidad, profundidad y tipo de sustrato Relación de especies riparias.

• RHABSIM : No considera los ingresos y salidas de agua en una determinada

cuenca hidrográfica, en el río de los Andes Peruanos existen aportes de ingresos y recarga de acuíferos y manantiales.

• RHABSIM fueron propuestas para pisos altitudinales de los Estados Unidos

(Cuenca del Colorado), Latitud Norte muy diferentes a los pisos altitudinales de los Andes Peruanos, Latitud Sur en la que nos encontramos.

• RHABSIM como todo modelo debe validarse, pero para una data bastante larga y

confiable el valor obtenido no refleja la realidad del ecosistema acuático y pudiera entenderse como una aproximación ó recomendación a mejorarse.

18

7.0 METODOLOGÍAS DEL CÁLCULO ECOLÓGICO EN PERÚ El análisis de los criterios mencionados (hidrológicos, hidráulicos, eco hidráulicos y Holisticos) son aplicables en su mayor parte a ámbitos diferentes a las nuestros ríos con fines productivos (Centrales Hidroeléctricas, Bocatomas y Presas) por lo tanto, el uso de estos métodos para determinar el Caudal Ecológico en nuestro medio, sólo servirá para tener un valor de referencia. En el Perú, la autoridad competente para determinar el Caudal Ecologico es la Autoridad Nacional del Agua (ANA) del Ministerio de Agricultura y el Ministerio del Medio Ambiente MINAM, aún no ha definido la metodología aplicar, sin duda debido a la heterogeneidad de regímenes hídricos pisos ecológicos de cada una de las cuencas del país entre otras variables complejas en determinar. El cálculo de los Caudales Ecológicos en el Perú lo están realizando las empresas Consultoras y Ejecutoras en el País, con bajo criterios de análisis y carencia de la validación experimental (campo). 7.1 Estimaciones de Caudales Ecologicos en el Perú. Seguidamente se muestran la estimación de caudales ecológicos en nuestro país en los espacios donde se desarrollan los proyectos. Estimación del Caudal ecológico del río Molloco – Arequipa. Central Hidroeléctrica Molloco Para la cuenca del río Molloco Provincia Castilla y Caylloma, Región Arequipa se ha utilizado las series históricas de los caudales mensuales del río Molloco para hallar el caudal ecológico la empresa Lahmeyer Agua y Energía S.A. utilizó método hidrológicos aplicado es del 10% y el de Rafael Heras (porcentajes). Estimación del Caudal Ecológico en el Río Santa - Central Hidroeléctrica del Cañón del Pato La Central Hidroeléctrica Cañón del Pato se localiza en la parte media de la cuenca del río Santa, en el sector conocido como Cañón del Pato, distrito de Huallanca, provincia de Huaylas, departamento de Ancash. WALSH realizó el estudio de estimación del caudal ecológico utilizando el software RHABSIM, “Riverine Habitat Simulation Software”. El método Instream Flow Incremental Methodology (IFIM) es definido como un método hidrobiológico que, considera diferentes aspectos del hábitat fluvial tales como la hidrología, hidráulica e hidrobiología. Estimación del Caudal Ecológico en el Río Quitaracsa - Centrales Hidroeléctricas Quitaracsa I y II El área de estudio se localiza en la provincia de Huaylas, departamento de Ancash. El Proyecto Hidroeléctrico Quitaracsa I comprende la construcción de la presa, túneles y casa de máquinas en caverna para aprovechamiento hídrico del río. Por su parte, el Proyecto Hidroeléctrico Quitaracsa II, de similares características, aprovecha los recursos hídricos del mismo río, aguas arriba del Proyecto Quitaracsa I.

19

WALSH estimo el caudal ecológico usando utilizando el software RHABSIM, “Riverine Habitat Simulation Software. Para ello se realizó un levantamiento de información hidrológica, usos de agua, hidrobiología y caracterización hidráulica del río, para determinar las funciones ambientales que presta el Río Quitaracsa en el tramo de estudio. Estimación del Caudal Ecológico Centrales Hidroelectricas Yanacoto y Platanal en Lima. CESEL S.A. realizó el estudio de estimación del caudal ecológico utilizando el software RHABSIM, “Riverine Habitat Simulation Software”. Estimación del Caudal Ecológico La Central Hidroelectrica Chimay y Curibamba en Junin, CESEL S.A. realizó el estudio de estimación del caudal ecológico utilizando el software RHABSIM, “Riverine Habitat Simulation Software”. Cabe mencionar que estos caudales ecológicos se han basado en estimaciones hidrológicas, hidráulicas y bióticas sin un análisis fundamentado ni validado. 7.2 El programa RHABSIM, Si se desea hacer uso del programa RHABSIM tendrá que ser modificada ya que nuestros ríos presentan pendientes fuertes (velocidades altas) en nuestros andes Peruanos y las áreas tropicales son de pendiente mínima. Nuestros ríos que se encuentran en la Zona Alto Andina tienen a la Trucha arco iris, Chalhua y el Bagre como representantes, más no la especie “Salmón” que son de mayor tamaño y necesitan mayor volumen de agua y tirante para trasladarse en las aguas dulce, además durante su vida hacen un doble recorrido del mar hacia el río y viceversa. Esta situación motiva fallas al modelo RHABSIM, si es aplicada en el Perú. Cabe mencionar que la Trucha arco iris, es una especie que ha sido introducida y seria recomendable probar y bajo condiciones razonables un análisis para las especies de hidrobiológicas de especis de “Chalhua” y el “Bagre”. Este modelo de RHABSIM considera a los grupos de interés (Social) para que los resultados estén consensuados. En ninguna parte del País se ha mencionado a los grupos de Interés en el uso de este Modelo RHABSIM, lo que busca es el consenso de las partes.

20

7.3 Cálculos preliminares de Caudal Ecológico en el Perú Para el cálculo del Caudal Ecológico en el Perú se recomendaría inicialmente escoger una cuenca hidrográfica donde existiera información disponible y con data confiable. De preferencia seria una cuenca hidrografica, sub-cuenca o micro cuenca. Las cuencas elegidas serian: uno en la costa que tenga influencia con los andes, otro seria en zona de selva y finalmente en la zona altiplanica. El primer calculo para nuestras “cuencas hidrográficas” seria el “método hidrológico” debido a la disponibilidad de información hidrométrica. Inicialmente se trabajaría con los “caudales mínimos mensuales”, el cual indicaría el mínimo caudal que se necesitaría a priori para la existencia de los recursos hidrobiologicos el cual seria representativo. Como segunda prioridad seria ubicar una cuenca hidrográfica, sub-cuenca ó microcuercas para realizar mediciones In Situ de caudales, recursos hidrobiologicos, vegetación riberaña y aspectos sociales-culturales, todo ello será llevado acabo por un grupo multi e interdisciplinario. En base a dicha información mínima de 02 años (estiaje y abundancia) se estimara algún caudal disponible que sea aproxime al ecológico.

8.0 PROCEDIMIENTO PARA EL CÁLCULO DE LOS CAUDALES ECOLÓGICOS La determinación de cálculo de Caudales Ecológicos en nuestro País surge por el cumplimiento de la Normatividad y por la necesidad de preservar el ecosistema fluvial, ante la demanda creciente del recurso hídrico. Seguidamente se dan los procedimientos metodológicos para la valoración ecológica de los tramos de río, el cual será un insumo necesario para el cálculo del Caudal Ecológico. 8.1 Elección de una Cuenca Hidrográfica Elegir una Cuenca Hidrográfica, Sub cuenca Hidrográfica o Micro cuenca Hidrográfica como un sistema de análisis físico biótico y social. Acoplamiento de un sistema SIG (Sistema de Información Geográfica) y de las previsiones derivadas de los modelos ecológicos (en relación a varios escenarios) Limitar el ámbito territorial de la cuenca hidrográfica identificada, Identificar e interpretar las características morfológica y hidrológica:

• Caudal promedio • Caudal de estiaje • Densidad de drenaje • Factor de forma • Superficie de la cuenca • Pendiente • Orden de Strahler • Distancia a la fuente • Temperatura promedio • Altitud

8.2 Criterios para la Selección de Tramos

21

Dividir el tramo original en tramos representativos en función de sus afluentes, así como los tramos más sensibles (existencia de biodiversidad). Conocer la respuesta ante distintos regímenes de caudales, de río y sus principales afluentes. Conocer el medio hídrico en ríos no regulados (caudales máximos y mínimos) 8.3 Estudio de la hidrología de los tramos Con este estudio hidrológico se establecerán valores de referencia de los tramos seleccionados, se evaluaran las necesidades ambientales, se compararan resultados de los distintos tramos y se puede conseguir extrapolar los caudales calculados de estaciones hidrométricas conocidas. Se recopila información de los regímenes de caudales, natural (el que existiría en los ríos sin la intervención humana, utilizándose caudales medios mensuales) y observado (los registrados en las estaciones de aforo más cercanas al tramo, utilizándose valores mensuales.). Identificar en los tramos críticos la sección transversal con un levantamiento topográfico en ella se calculara el tirante máximo y critico para la existencia de especies hidrobiologicas. De igual manera se realizara u n levantamiento topográfico de cauce longitudinal. Con la información anterior se propondrá identificar la geología y geomorfología del cauce, será necesario saber las secciones de los tramos escogidos a que material corresponde. Para caracterizar los caudales mínimos de cada tramo se ha considerado:

• Frecuencia de caudales medios mensuales en régimen natural. • Frecuencia caudales medios mínimos mensuales en régimen observado. • Distribución de frecuencias mensuales mínimos de los caudales diarios

observados . 8.4 Condiciones Bióticas de los Tramos de río Para estimar los caudales mínimos ecológicos, será necesario conocer el medio biótico del ecosistema fluvial, y sus condiciones físicas, para lo cual se tendrá los siguientes factores:

• Poblaciones piscícolas • Comunidades Bentónicas • Vegetación

Se resume a continuación las características de cada uno de ellos. 8.4.1. Poblaciones Piscícolas. Un estudio de la composición y estructura cuantitativa de la ictiofauna. El proceso metodológico seguido para estimar la densidad y biomasa piscícola se esquematiza en el siguiente cuadro: Cuadro Nº 1. Proceso Metodológico para Estimación de Densidad y Biomasa Piscícola

22

En nuestro ámbito territorial de los recursos hídricos muchas especies nativas han sido sustituidas por especies introducidas, estas poblaciones están mal estructuradas. 8.4.2. Comunidades Bentónicas Los bentos ó comunidades bentonicas ó “fondo marino" es la comunidad formada por los organismos que habitan el fondo de los ecosistemas acuáticos. El bentos se distingue del plancton y del necton, formados por organismos que habitan en la columna de agua. La desorganización y empobrecimiento de las comunidades bentónicas por ciertas artes de pesca, como las redes de arrastre, están entre los mayores problemas ambientales. Se realizarán muestreo en tipos de comunidades, y la identificarán las especies encontradas, se calcularan su densidad, biomasa, diversidad y riqueza faunística. 8.4.3 Vegetación Para el estudio de la vegetación se realizará inventarios, levantados en el campo y Ordenados por comunidades. Identificación de vegetación muy amenazada. Identificación de comunidades en las riberas por la presión de los cultivos adyacentes, que se extienden hasta las márgenes de los ríos. Identificación sobre las riberas el desarrollo urbanístico, acumulaciones de escombros, graveras y residuos en muchos tramos de los considerados. 8.5 Valoración Ecológica de los Tramos de río Para el análisis de aspectos hidráulicos y bióticos propios de los tramos se tendrá en consideración el análisis de Modelo de hidráulica fluvial, Curvas de preferencia de la fauna, Valor potencial del hábitat fluvial

• Modelo de hidráulica fluvial. Se pueden relacionar los diferentes caudales circulantes con variables como la profundidad y velocidad de las aguas, su velocidad, anchura, cobertura, etc. El modelo de simulación hidráulica se basa

23

en la descripción del río según la morfología del cauce, que permite simular las condiciones hidráulicas por celdas, en las cuales se divide el río.

• Curvas de preferencia de la fauna. Se definen para cada uno de los valores

hidráulicos anteriores. Hacen referencia al grado de adecuación de la fauna a los valores de las variables anteriores, cuando varían los caudales. Cada especie tiene un rango óptimo de variación de cada variable, fuera del cual puede dejar de existir o adaptarse a las nuevas condiciones. Se define así para alguna especie representativa del río, una curva de preferencia para cada variable.

• Valor potencial del hábitat fluvial. El río se puede dividir en celdas diferenciadas en las que para un determinado caudal circulante, existe una profundidad media, una velocidad media y un tipo de sustrato. Las curvas de preferencia dan unos valores de preferencia de cada valor. Se puede determinar el valor potencial de cada celda como hábitat potencial. Con el modelo hidráulico se puede simular para cada caudal el valor como hábitat de todas las celdas, y por integración obtener el valor de todo el tramo fluvial. De esta forma se puede establecer una relación entre los caudales circulantes por el río, y el valor ecológico del hábitat potencial.

El hábitat potencial útil permite conocer las posibilidades de uso del río por las diferentes especies, en función de las características de la corriente y según va variando el caudal. Se establece unas condiciones hidráulicas, de características del cauce y del agua, óptimas para cada especie y estado de vida.

Al respecto existen metodologías como el “Instream Flor Incremental Methodology ” (IFIM) ó metodología incremental para la asignación de caudales mínimos aconsejables el cual maneja estas variables ó simulación de hábitat ó hidrobiológicos. PHABSIM II o RHABSIM. Es claro mencionar que estas metodologías externas del país tienen que ser corroboradas por muchas razones ya que fueron desarrolladas para otras condiciones naturales y otras latitudes diferentes a la de nuestro territorio.

24

9.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 9.1 Conclusiones

1. Existen publicaciones de 40 años (1969-2009) a nivel mundial respecto al “Caudal

Ecológico”. El creciente interés para publicar metodologías de caudales ecológicos con mayor énfasis data entre el 2003 al 2009.

2. Según el estudio realizado de “Caudales Ecológicos” a nivel mundial, las

metodologías Holísticas son las mejor consideradas, seguido de Simulación de Hábitat, luego los métodos Hidrológicos y finalmente son los métodos Hidráulicos.

3. Los métodos existentes para la evaluación del caudal ecológico son:

Hidrológica: el caudal se expresa como un porcentaje de un estadístico, o

bien asociado a un periodo de retorno:

Hidráulica: el caudal se estima en base algún parámetro hidráulico

Ecohidraulicos: el caudal se estima en base a la calidad del habitad y su relación con el caudal.

Holística : el caudal ecológico se deduce en función de objetivos de

conservación y análisis de los diverso aspectos y componentes bióticos, abióticos, culturales y sociales.

4. Las ventajas y desventajas de los métodos de evaluación del caudal ecológico

son:

Métodos Hidrológicos. Ventajas: su generación es rápida, se invierten escasos recursos económicos. Desventaja: no tienen en cuenta los aspectos biológicos y geomorfológicos del cauce.

Métodos Hidráulicos. Ventajas: Aplicable en secciones transversales de

cauces, Desventaja el hábitat hidráulico es limitante para la vida acuática

Métodos Ecohidráulicos. Ventaja: Relaciona el caudal, características hidráulicas hábitat. Desventaja: Requiere experiencia en biología, hidráulica e hidrología, tiempo y dinero

Método Holistico. Ventajas : Es una metodología completa evalúa aspectos

hidrológicos, ambientales, sociales y económicos. Desventaja: Podría no llegarse a un consenso, requieren un programa completo de estudio y recursos suficientes.

5. En el Perú los métodos mas utilizados para hallar el Caudal Ecológico es el

Hidrológico (porcentajes) por la información disponible, seguidos de los Eco hidráulicos (RHABSIM) pero con data poco confiable y de periodos cortos.

6. RHABSIM (método eco hidráulico) fueron propuestas para pisos altitudinales de

los Estados Unidos (Cuenca del Colorado) latitud Norte, con caudales elevados y con especies “salmónidos” muy diferentes al Perú y a los pisos altitudinales de los Andes Peruanos (latitud Sur en la que nos encontramos).

7. La metodología planteada para hallar el “Caudal ecológico “ es el siguiente:

25

Elección de una Cuenca Hidrográfica Criterios para la Selección de Tramos Estudio de la hidrología de los tramos Condiciones Bióticas de los Tramos de río Valoración Ecológica de los Tramos de río

9.2 Recomendaciones 1. Será necesario realizar una recopilación exhaustiva de obtención de caudal

ecológico aprobado en la oficina de Dirección General de Asuntos Ambientales del Ministerio de Agricultura.

2. Para analizar caudales ecológicos actualmente será necesario como mínimo

aplicar 03 métodos o mas según criterio y disponibilidad de información relacionado a los métodos hidrológicos, hidráulicos, habitad u holisticos. Obtenido los valores de los diferentes métodos se escogerá el menor o en todo caso el promedio.

3. RHABSIM (método eco hidráulico) aplicado en el Perú actualmente, debe

validarse, para una data bastante larga y Confiable, el valor obtenido actualmente por Empresas y Consultores en el Perú no refleja la realidad del ecosistema acuático.

4. El primer calculo de “Caudal Ecológico” en un cauce natural seria aplicando el

“método hidrológico” con los “caudales mínimos mensuales”, el cual indicaría el mínimo caudal que se necesitaría a priori para la existencia de los recursos hidrobiologicos y otros usos.

5. El Ministerio de Agricultura y el Ministerio del Ambiente tendrán que elegir para el

Estudio ó Investigación de obtención del “Caudal Ecológico” una cuenca hidrografica, sub-cuenca o micro cuenca. Las cuencas elegidas serian: uno en la costa que tenga influencia con los andes, otro seria en zona de selva y finalmente en la zona altiplanica.

6. La Cuenca Hidrografica, sub-cuenca o micro cuenca elegida para el Estudio ó

Investigación de obtención del “Caudal Ecológico” tendrá que estar comprometida con la elección de los Consejos de Cuencas ha cargo de las regiones, gobiernos locales. Dicha cuenca tendrá que tener financiamiento económico y dedicación durante un tiempo para la obtención del mismo.

7. Otra metodología a tener en consideración es la metodología IFIM Instream Flow

Incremental Methodology, es una herramienta adecuada para estipular los Caudales Ecológicos en ríos , con diferentes niveles de aproximación y detalle. Además, es factible diseñar un protocolo IFIM particularizado para las condiciones locales, que optimice el balance entre la exactitud.

BIBLIOGRAFIA Aguirre, A., Vicuña, B. Conceptos básicos para la aplicación del caudal ecológico en los ríos ibéricos. s.f. Acreman, M. C., Dunbar, M. J. (2004): “Defining environmental river flows requirements- areview”. Alcázar, J., Palau, A., Vega-García, C. (2008): “A neural net model for environmental flow estimation at the Ebro river basin, Spain”. Campo, Y., Ruiz, D. Determinación del régimen de caudales ecológicos en el río Palacé (Cauca). Tesis de Pregrado en Biología. Popayán: Universidad del Cauca, 2001. Colombia. Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales - Ideam. Estudio Nacional del Agua. Bogotá, 2000. Colombia. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial. Viceministerio de Ambiente. Proyecto de Ley 365 de 2005. Díez, J.M. Metodologías para la estimación de caudales ecológicos. Universidad de Valladolid, Escuela Técnica Superior de Ingenierías Agrarias, 2000. España. Ministerio del Medio Ambiente. Caudales mínimos en el Bajo Ebro. Plan Hidrológico Nacional. Confederación Hidrográfica del Ebro. Disponible en: http://www.oph.chebro.es. Fecha de consulta: febrero de 2006. Vilchez, Guillermo 2001. Congreso de Cuencas Hidrográficas. Caudal Ecológico, en el Río Rimac. Lima- Perú . Vásquez, Absalon 1999. Manejo de Cuencas Hidrográficas Tomo I y II. Universidad Nacional Agraria la Molina..