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REVISIÓN Y APLICACIÓN DE METODOLOGÍA IFIM DE

CAUDAL AMBIENTAL AL TRAMO LA CALERA- LA

CABAÑA DEL RÍO TEUSACÁ

Diego Andrés Pinzón González

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL

BOGOTÁ, D.C.

Junio, 2016

REVISIÓN Y APLICACIÓN DE METODOLOGÍA IFIM DE

CAUDAL AMBIENTAL AL TRAMO LA CALERA- LA

CABAÑA DEL RÍO TEUSACÁ

Diego Andrés Pinzón González

Proyecto de grado presentado como requisito para optar por el título

de Ingeniero Ambiental

Asesor:

Luis Alejandro Camacho Botero, M.Sc., PhD.

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL

BOGOTÁ, D.C.

Junio, 2016

I

Tabla de Contenido Capítulo I ............................................................................................................................................. 1

1. Introducción ............................................................................................................................ 1

2. Objetivos ................................................................................................................................. 2

2.1. Objetivo General ............................................................................................................. 2

2.2. Objetivos Específicos ...................................................................................................... 2

3. Metodología ............................................................................................................................ 3

4. Resultados Principales............................................................................................................. 4

5. Resumen Contenido ................................................................................................................ 5

Capítulo II ........................................................................................................................................... 6

6. Revisión Bibliográfica............................................................................................................. 6

6.1. Caudal Ambiental ............................................................................................................ 6

6.1.1. Métodos de cálculo de regímenes de caudal ambiental ........................................... 8

6.1.1.1. Métodos Hidrológicos ......................................................................................... 8

6.1.1.1.1. Método de Tennant ....................................................................................... 9

6.1.1.1.2. Legislación Suiza ......................................................................................... 9

6.1.1.2. Métodos Hidráulicos ......................................................................................... 10

6.1.1.2.1. Método del perímetro mojado .................................................................... 10

6.1.1.2.2. Método de Idaho ......................................................................................... 11

6.1.1.3. Métodos Hidrobiológicos .................................................................................. 11

6.1.1.3.1. Método de Fleckinger ................................................................................. 11

6.1.1.3.2. Análisis Incremental ................................................................................... 12

6.1.1.4. Comparación métodos ....................................................................................... 12

6.1.2. Aplicación en Colombia ........................................................................................ 14

6.2. Metodología IFIM ......................................................................................................... 19

6.2.1. Consideraciones Ecológicas .................................................................................. 19

6.2.2. Consideraciones varias .......................................................................................... 21

6.2.3. Aplicación ............................................................................................................. 22

6.2.4. Limitaciones .......................................................................................................... 26

6.3. Modelo PHABSIM ........................................................................................................ 27

6.3.1. Componente hidráulico ......................................................................................... 28

6.3.2. Componente de hábitat .......................................................................................... 29

II

6.3.3. Otros programas utilizados .................................................................................... 30

Capítulo III ........................................................................................................................................ 32

7. Zona de Estudio ..................................................................................................................... 32

7.1. Aspectos Generales ....................................................................................................... 32

7.2. Aspectos climatológicos ................................................................................................ 33

7.3. Aspectos hidrográficos .................................................................................................. 36

7.4. Aspectos biológicos ....................................................................................................... 36

7.5. Aspectos socio-económicos y culturales ....................................................................... 37

7.6. Subtramo escogido ........................................................................................................ 41

8. Especie objetivo .................................................................................................................... 44

8.1. Aspectos biológicos ....................................................................................................... 44

8.2. Calidad de agua necesitada............................................................................................ 45

8.3. Curvas de preferencia .................................................................................................... 45

Capítulo IV ........................................................................................................................................ 48

9. Resultados Obtenidos ............................................................................................................ 48

10. Análisis de Resultados ...................................................................................................... 52

11. Conclusiones y recomendaciones ...................................................................................... 53

12. Bibliografía ....................................................................................................................... 54

13. Anexos ............................................................................................................................... 56

13.1. Registros fotográficos ............................................................................................... 56

13.2. Resultados de laboratorio .......................................................................................... 61

13.3. Pendientes longitudinales entre tramos ..................................................................... 61

13.4. Aforos de caudal ........................................................................................................ 61

III

Índice de Tablas

Tabla 1. Métodos de estimación de caudal ambiental, enfoque hidrológico. ...................................... 8

Tabla 2. Clasificación caudales mínimos método de Tennant. ........................................................... 9

Tabla 3. Valores de caudales ambientales método suizo. ................................................................. 10

Tabla 4. Métodos de estimación de caudal ambiental, enfoque hidráulico. ...................................... 10

Tabla 5. Métodos de estimación de caudal ambiental, enfoque hidrobiológico................................ 11

Tabla 6. Fortalezas y limitaciones métodos hidrológicos. ................................................................ 13

Tabla 7. Fortalezas y limitaciones métodos hidráulicos. ................................................................... 13

Tabla 8. Fortalezas y limitaciones métodos hidrobiológicos. ........................................................... 13

Tabla 9. Demanda hídrica nacional. .................................................................................................. 16

Tabla 10. Distribución territorial dentro de la subcuenca. Área en Ha. ............................................ 32

Tabla 11. Características morfométricas de la subcuenca del río Teusacá. ...................................... 32

Tabla 12. Número de especies por clases de fauna subcuenca río Teusacá. ..................................... 37

Tabla 13. Distribución usos de suelo subcuenca río Teusacá. .......................................................... 38

Tabla 14. Población estimada subcuenca Teusacá. ........................................................................... 39

Tabla 15. Distribución espacial de la población municipios subcuenca río Teusacá. ....................... 39

Tabla 16. Evaluación cultivos transitorios subcuenca río Teusacá. .................................................. 40

Tabla 17. Evaluación cultivos permanentes subcuenca río Teusacá. ................................................ 40

Tabla 18. Población bovina ganadera subcuenca río Teusacá. ......................................................... 40

Tabla 19. Resumen resultados de laboratorio para diferentes determinantes de calidad de agua.

Fuente: Laboratorio de Ingeniería Ambiental, Universidad de Los Andes. ...................................... 61

Tabla 20. Pendientes longitudinales entre tramos de sitios de medición. Fuente: Barragán et al,

(2016). ............................................................................................................................................... 61

Tabla 21. Aforo de caudal realizado aguas abajo de descarga de la urbanización "Macadamia".

Fuente: Autor. ................................................................................................................................... 62

Tabla 22. Aforo de caudal realizado en la estación La Cabaña. Fuente: Autor. ............................... 63

IV

Índice de Figuras

Figura 1. Ciclo GIRH. Fuente: MAVDT (2010). ................................................................................ 7

Figura 2. Parámetros a evaluar en los diferentes enfoques para la determinación de caudal ambiental.

Fuente: Diez- Hernández, (2005). ..................................................................................................... 12

Figura 3. Rendimiento Hídrico disponible en condiciones medias y de año típico seco. Fuente:

Sánchez et al., (2010). ....................................................................................................................... 15

Figura 4. Demanda hídrica nacional. Fuente: González, Saldarriaga y Jaramillo, (2010). ............... 16

Figura 5. Ejemplo especificidad de un microhábitat. Fuente: Stalnaker et al (1995). ...................... 20

Figura 6. Curva WUA/ Caudal. Fuente: Mayo, (2000). .................................................................... 24

Figura 7. Serie temporal de hábitat. Fuente: Mayo, (2000)............................................................... 25

Figura 8. Curva duración hábitat. Fuente: Mayo, (2000). ................................................................. 25

Figura 9. Conceptualización modelo PHABSIM. Fuente: Stalnaker et al, (1995). .......................... 27

Figura 10. Isotermas río Teusacá. Fuente: Planeación Ecológica ltda., Ecoforest ltda., (2006). ...... 33

Figura 11. Perfil temporal valores máximos, medios y mínimos de temperatura estación "Francisco

Wiesner". Fuente: Planeación Ecológica ltda., Ecoforest ltda., (2006). ............................................ 34

Figura 12. Isoyetas de precipitación. Fuente: Planeación Ecológica ltda., Ecoforest ltda., (2006)... 34

Figura 13. Perfil temporal precipitación estación "Francisco Wiesner". Fuente: Planeación

Ecológica ltda., Ecoforest ltda., (2006). ............................................................................................ 35

Figura 14. Perfil temporal brillo solar estación "Francisco Wiesner". Fuente: Planeación Ecológica

ltda., Ecoforest ltda., (2006). ............................................................................................................. 35

Figura 15. Perfil temporal radiación solar estación "Francisco Wiesner". Fuente: Planeación

Ecológica ltda., Ecoforest ltda., (2006). ............................................................................................ 36

Figura 16. Distribución biomasa subcuenca río Teusacá. Fuente: Planeación Ecológica ltda.,

Ecoforest ltda., (2006). ...................................................................................................................... 37

Figura 17. Distribución puntos de medición calidad del agua tramo de estudio río Teusacá. Fuente:

Barragán, Borrero, Herrera, Pinzón, Valencia, (2016). ..................................................................... 42

Figura 18. Trucha arcoiris. Fuente: http://nationalgeographic.es/animales/peces/trucha-arcoiris. ... 44

Figura 19. Curvas de preferencia trucha arcoiris, estadio: freza. ...................................................... 45

Figura 20.Curvas de preferencia trucha arcoiris, estadio: alevin. ..................................................... 46

Figura 21. Curvas preferencia trucha arcoiris, estadio: juvenil. ........................................................ 46

Figura 22. Curvas de preferencia trucha arcoiris, estadio: adulto. .................................................... 47

Figura 23. Velocidades simuladas, sección transversal 1. ................................................................ 48

Figura 24. Velocidades simuladas, sección transversal 2. ................................................................ 48

Figura 25. Ajuste velocidades sección 1. .......................................................................................... 49

Figura 26. Ajuste velocidades sección 2. .......................................................................................... 49

Figura 27. Nivel superficial de agua modelado sección 1. ................................................................ 50

Figura 28. Nivel superficial de agua modelado sección 2. ................................................................ 50

Figura 29. Perfil longitudinal del nivel de superficie de agua. .......................................................... 51

Figura 30. Área ponderada útil para los diferentes estadios de la trucha arcoiris. ............................ 51

Figura 31. Sitio 1 de medición. Fuente: Salida de campo curso “Modelación Ambiental”. ............. 56

Figura 32. Descarga PTAR La Calera. Fuente: Salida de campo curso “Modelación Ambiental”. . 57

Figura 33. Unión quebrada Simayá a río Teusacá. Fuente: Salida de campo curso “Modelación

Ambiental”. ....................................................................................................................................... 57

V

Figura 34. Vista desde terreno más alto de la zona de descarga de urbanización "Macadamia".

Fuente: Autor. ................................................................................................................................... 58

Figura 35. Descarga urbanización "Macadamia". Fuente: Salida de campo curso “Modelación

Ambiental”. ....................................................................................................................................... 58

Figura 36. Vista hacia aguas abajo de la descarga de la urbanización "Macadamia". Fuente: Autor.

........................................................................................................................................................... 59

Figura 37. Vista hacia aguas arriba de la descarga de la urbanización "Macadamia". Fuente: Autor.

........................................................................................................................................................... 59

Figura 38. Realización aforo de caudal aguas abajo de la descarga de la urbanización "Macadamia".

Fuente: Autor. ................................................................................................................................... 60

Figura 39. Realización aforo de caudal estación La Cabaña. Fuente: Salida de campo curso

"Modelación Ambiental". .................................................................................................................. 60

Aplicación Metodología IFIM de Caudal Ambiental- Río Teusacá, tramo La Calera- La Cabaña

1

Capítulo I

1. Introducción

La creciente preocupación por la gestión del recurso hídrico, dados los conflictos entre uso y

calidad del agua junto con la conservación de los ecosistemas, ha llevado a la necesidad de

desarrollar metodologías de regímenes de caudal ambiental, las cuales como principal objetivo tiene

establecer el equilibrio entre la preservación de los ecosistemas y sus servicios y el uso de la fuente

hídrica por parte de la humanidad (Carvajal, 2009).

El potencial de uso de un recurso hídrico se ve evaluado por los diversos servicios ecosistémicos

que el cuerpo de agua preste al ecosistema circundante, entre los cuales se encuentra la regulación

del recurso, el transporte y suministro (Carvajal, 2009) así como la capacidad de albergar especies

acuáticas que representen potencial fuente de alimento para comunidades cercanas y/o para la pesca

recreativa de las mismas.

La metodología IFIM (Instream Flow Incremental Methodology) es un ejemplo de metodología

desarrollada por el Servicio de Pesca y Vida Silvestre de los Estados Unidos (U.S. Fish and Wildlife

Service – USGS) en la década de 1970, considerando diferentes disciplinas como la hidrología,

hidráulica, ingeniería, geomorfología fluvial química del agua, biología y ecología (Mayo, 2000). A

partir de la aplicación de la herramienta PHABSIM, este método permite la evaluación de la

disponibilidad del hábitat disponible para la existencia de especies acuáticas en diferentes rangos de

caudal. Es importante entonces recalcar que esta metodología no constituye un modelo ecológico,

sino una herramienta que puede ser utilizada en el marco de la Gestión Integral de Recursos

Hídricos (GIRH) (Castro & Carvajal, 2009).

En el presente documento se presenta la aplicación de la metodología mencionada al caso del río

Teusacá, ubicado en la cuenca media del río Bogotá, en el tramo comprendido entre el municipio de

La Calera y la estación limnimétrica perteneciente a la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de

Bogotá (EAAB) en el sector conocido como La Cabaña.

Se realizará en primer lugar la descripción de conceptos básicos de caudal ambiental, describiendo

posteriormente la metodología IFIM y su aplicación mediante la herramienta PHABSIM. En cuarto

lugar, se realizará una descripción de la zona a analizar en cuanto a aspectos relevantes para el

modelo descrito previamente, presentando y analizando los resultados obtenidos para finalmente

concluir y realizar recomendaciones.


2

2. Objetivos

2.1. Objetivo General

Aplicar el modelo PHABSIM como parte de la metodología IFIM en el río Teusacá, en el tramo

comprendido entre el municipio de La Calera y la estación limnimétrica en el sector de La Cabaña,

con la finalidad de establecer el valor del caudal ambiental.

2.2. Objetivos Específicos

Evaluar la relación entre el hábitat disponible y el caudal del río Teusacá para el tramo

mencionado.

Evaluar la viabilidad de la especie de trucha común de acuerdo con las condiciones

encontradas en el afluente.

Realizar recomendaciones a la autoridad ambiental para lograr el cumplimiento con el

régimen de caudal ambiental de manera que se encuentren especies de vida acuática en el

río.


3

3. Metodología

A partir de la investigación realizada de la implementación de la metodología IFIM, se identificaron

los siguientes pasos para la aplicación sobre el río de interés (Mayo, 2000):

1. Descripción del río en su estado actual.

2. Determinación expresiones matemáticas y relaciones funcionales, con el objetivo de

describir de manera temporal la disponibilidad de macro y microhábitat en el presente.

3. Simular condiciones de interés cambiando incrementalmente las variables del modelo.

4. Proponer alternativas de mitigación de impactos negativos identificados.

5. Evaluar la eficacia de las alternativas propuestas volviendo a correr el modelo.

6. Evaluar las nuevas condicione comprobando el cumplimiento de los objetivos establecidos.

El desarrollo de la misma se expondrá posteriormente, luego de haber descrito a detalle el

significado de cada paso así como las consideraciones a tener en cuenta para los mismos, de

acuerdo con lo establecido en la sección de Metodología IFIM y la de Modelo PHABSIM del

presente documento.


4

4. Resultados Principales

Dentro de los resultados obtenidos a partir de la aplicación de la metodología por medio del modelo

computacional mencionado, se encuentra principalmente el área ponderada útil correspondiente al

caudal circulante de acuerdo con la idoneidad de las subdivisiones establecidas por el programa,

permitiendo finalmente evaluar diferentes valores de flujo buscando el valor óptimo para la especie

en sus diferentes estadios así como en términos generales. Por otro lado, la herramienta

computacional permite la modelación hidráulica del tramo escogido, ofreciendo la posibilidad de

establecer los perfiles de velocidad del sector.

Como resultados principales se obtuvo que los valores correspondientes al componente hidráulico

del modelo, se pueden considerar como representativos a pesar de las diferencias presentadas en las

tendencias del perfil a medida que avanza en la distancia analizada, dada su significativamente baja

diferencia con los datos medidos en campo en lo respectivo a los valores de caudal. De la misma

manera y relacionado con el perfil de velocidades, la simulación del nivel superficial de agua (el

cual es un parámetro clave en la determinación del área disponible) presenta una disimilitud no

considerable dentro de los órdenes de magnitud manejados en el presente proyecto.

En cuanto a la idoneidad de la corriente agua representada por el valor de área ponderada disponible,

se obtuvo que si bien los perfiles tanto de velocidad como de profundidad representan un estado

viable para los diferentes estadios de la especie escogida, las condiciones del río Teusacá no son las

adecuadas para albergarlos. El sustrato y la corta distancia que caracteriza los tramos dadas las altas

pendientes del lugar representan factores limitantes en el crecimiento y desarrollo de la especie en

especial en etapas tempranas de la misma.

A partir de los resultados obtenidos es importante resaltar el hecho que el río Teusacá cuenta con

tramos en los cuales las características topográficas de la zona corresponden a condiciones más

favorables para la trucha arcoíris, de forma que la aplicación de la metodología presentada tiene

potencial de arrojar resultados significativos en tramos aguas abajo con respecto al escogido. Para

esto se debe considerar el hecho que los perfiles de velocidad y de profundidad resultaron

compatibles con diversos estadios de la especie.


5

5. Resumen Contenido

El presente documento está dividido en cuatro diferentes capítulos, los cuales contienen a su vez la

descripción y ampliación de los diversos componentes a desarrollar como parte de la metodología

definida tanto como para el proyecto como para la metodología como tal. El Capítulo I corresponde

a una breve introducción así descripción de los objetivos, metodología y resultados principales

incluyendo su importancia en el contexto considerado para el proyecto.

El Capítulo II contiene la revisión del estado del arte de las metodologías de determinación de

regímenes de caudal ambiental así como su relevancia dentro de la formulación de un plan de

gestión integral del recurso hídrico (GIRH), clasificándolas de acuerdo con el enfoque tomado por

cada una de ellas incluyendo a su vez una breve descripción y comparación de ventajas y

desventajas. Se continúa con la especificación de la pertinencia correspondiente a la aplicación de

una metodología de caudal ambiental en el contexto de desarrollo y gestión del recurso hídrico en

Colombia. Se procede entonces a la ampliación de la metodología IFIM de caudales ambientales,

analizando las diferentes consideraciones tenidas en cuenta; de la misma manera que se exponen las

limitaciones encontradas. Se finaliza con la explicación de los componentes básicos e interpretación

de los resultados otorgados por el modelo computacional PHABSIM.

En el Capítulo III se puede encontrar la descripción de los aspectos generales, climatológicos,

hidrográficos, biológicos y socio-económicos de la zona de estudio escogida, así como la

justificación y detalle del subtramo escogido para la implementación de la metodología. Se procede

con la exposición de diversos factores considerados correspondientes a la especie objetivo, a saber:

aspectos biológicos, calidad del agua necesaria para su subsistencia y las curvas de preferencia de

velocidad y profundidad para los diferentes estadios.

Finalmente en el Capítulo IV se presentan los resultados obtenidos junto con el análisis

correspondiente de las implicaciones, posibles fuentes de error y observaciones importantes a tener

en cuenta. Por último se exponen las conclusiones y recomendaciones consideradas relevantes para

el estudio, junto con la bibliografía consultada y los documentos anexos que contienen registros

fotográficos, resultados de laboratorio, pendientes longitudinales entre tramos y los aforos de caudal

realizados.


6

Capítulo II

6. Revisión Bibliográfica

6.1. Caudal Ambiental

La gestión del recurso hídrico ha sido un tema de alta importancia en los años recientes, debido

principalmente a la conciencia tomada a partir de los efectos percibidos del cambio climático y la

variabilidad climática, así como fenómenos climáticos como lo son El Niño Oscilación del Sur

(ENOS), huracanes, tormentas, períodos de sequía e inundaciones, entre otros. Unido a estas dos

consideraciones de carácter natural, se une el conflicto generado entre el uso del agua para

actividades humanas y la disponibilidad necesaria del recurso para el sostenimiento de ecosistemas

que prestan servicios no sólo de transporte y regulación, sino también de recreación y pesca

(Carvajal, 2009). Esta última situación problemática se ha visto incrementada dado el reciente

desarrollo de diferentes sectores productivos así como de la población y los centros urbanos en

donde residen, aumentando a su vez la carga contaminante que últimamente llega a ríos y cuerpos

de agua. Estos, culturalmente, se siguen viendo desde una perspectiva netamente de transporte y de

asimilación de vertimiento de carga de contaminantes, más no como componente fundamental en el

funcionamiento de un ecosistema.

A partir de la problemática mencionada, se han desarrollado de hace unas décadas hacia la

actualidad, planes de gestión integral del recurso hídrico (GIRH), los cuales plantean, de manera

general, el manejo del recurso disponible de agua de manera tal que pueda seguir cumpliendo su

papel en el desarrollo económico y social de la humanidad, a la vez que mantiene la integridad del

entorno natural (Departamento de Asuntos Económicos y Sociales de Naciones Unidas, 2014). Es

entonces necesario un enfoque ecosistémico en la implementación del GIRH, de forma que se

pueda buscar la conservación y uso sostenible (Carvajal, 2009), definiendo entonces las metas

nacionales, el estado actual del recurso y los planes a ejecutar. La siguiente figura ilustra el ciclo a

realizarse para el desarrollo de un GIRH:


7

Figura 1. Ciclo GIRH. Fuente: MAVDT (2010).

Enfocándose en el proceso de planeación del ciclo expuesto en la Figura 1, la formulación de

estrategias, programas, proyectos, metas e indicadores debe seguir el enfoque mencionado

previamente, de forma que se requieren herramientas que permitan establecer medidas cuantitativas

que permitan la evaluación de las medidas a implementar. Dentro de los temas más importantes a

desarrollar se encuentra el uso del agua, promoviendo entonces la aplicación de conceptos que

relacionen la disponibilidad de recurso hídrico bien sea superficial- en cuerpos de agua como ríos,

lagos o humedales- o subterráneo- en acuíferos. Siendo que la oferta de agua superficial es

significativamente más fácil de gestionar dado el acceso al mismo, los métodos desarrollados se han

enfocado en este tipo de fuente; más específicamente sobre ríos.

Una de las metodologías más utilizadas es la de régimen de caudal ambiental- también conocido

como régimen de caudal ecológico. El régimen de caudal ambiental se define como la cantidad y

calidad, para una determinada estacionalidad, de flujos mínimos para el sostenimiento de

ecosistemas fluviales así como de los servicios ecosistémicos prestados, considerando escenarios de

competencia por usos de agua para actividades antropogénicas; dentro del último componente cabe

resaltar que se incluyen consideraciones económicas, sociales, legales y políticas. Ahora bien, se

debe considerar que los valores del determinado régimen están significativamente ligados a

aspectos de la zona, razón por la cual no se ha gestionado el desarrollo de una única metodología

aplicable a nivel global, dichos aspectos se pueden resumir a los siguientes: “clima, topografía,

geología, suelos, vegetación, tamaño y forma de la cuenca, tipología de la red de drenaje y usos del

suelo” (Izquierdo & Madroñero, 2013).

La determinación del flujo de agua necesario de acuerdo a la definición prevista de caudal

ambiental debe considerar la variabilidad de caudales naturales causada por los que son

considerados como los componentes regulatorios de procesos ecológicos: predictibilidad, frecuencia,

duración y tasa de variación. De esta manera se puede ver el concepto de caudal ambiental desde un

punto de vista que considera la intervención antropogénica sobre los procesos naturales que


8

alimentan el ciclo hidrológico, permitiendo entonces la estimación de respuestas en los aspectos

biológicos y geomorfológicos del sistema (Diez- Hernández, 2005).

Establecida la importancia de la definición de regímenes de caudal ambiental en el desarrollo de un

plan de GIRH para un país, se debe considerar el costo y su duración para la sociedad que

representa el no implementarlo, mas no como un lujo innecesario para el desarrollo sostenible de

una nación (Carvajal, 2009).

A continuación se presentan algunas de las múltiples metodologías desarrolladas para el cálculo del

régimen de caudal ambiental, de acuerdo al enfoque y acercamiento utilizado:

6.1.1. Métodos de cálculo de regímenes de caudal ambiental

6.1.1.1. Métodos Hidrológicos

En su mayoría están fundamentados en el análisis estadístico de series de caudales naturales,

deduciendo el valor de “caudal mínimo” como un porcentaje del caudal medio de tendencia central,

percentil de la curva de duración de caudales o como un período de retorno (Diez- Hernández,

2005). A continuación se presenta un resumen de los métodos más usados con este enfoque de

acuerdo a lo investigado en la literatura, así como una breve descripción de algunos de ellos:

Tabla 1. Métodos de estimación de caudal ambiental, enfoque hidrológico.

Fuente Metodología

(Castro & Carvajal, 2009)

Porcentaje fijo del caudal medio interanual

Método de Tennant

Método de Hoppe

Legislación Suiza

Índices con la curva de duración de caudales

Índice de caudal 7Q10

Método del caudal medio base (ABF por sus siglas en inglés

Método del rango de variabilidad (RVA por sus siglas en inglés)

Método del caudal básico de mantenimiento (QBM)

(Diez- Hernández, 2005)

Aquatic Base Flow

Northern Great Plains Resource Program

7Q2

Método de Tennant

(Mayo, 2000)

Porcentaje fijo del caudal medio interanual

Legislación Suiza

Método de Tennant

Análisis de frecuencia de caudales (Flow Duration Curves)

Método del caudal base


9

6.1.1.1.1. Método de Tennant

Se trata de un método empírico realizado con 11 ríos del estado de Montana en Estados Unidos con

poblaciones de especies salmónidas y de ciprínidos. Su aplicación se basa en tres variables

consideradas como fundamentales en la capacidad de crecimiento de las especies en el medio, y su

comparación con el caudal medio multianual, a saber: porcentaje de perímetro mojado con respecto

a la anchura del lecho, la profundidad y la velocidad media de flujo. A continuación se presenta la

calificación de caudales mínimos establecidos para este método (Mayo, 2000):

Tabla 2. Clasificación caudales mínimos método de Tennant.

CAUDAL MÍNIMO

CALIFICACIÓN EFECTOS % DEL CAUDAL MEDIO

ANUAL

OCT-MAR ABR-SEPT

10% 10% Muy insuficiente

Severa degradación de la mayor parte de los elementos

del entorno

10% 20% Débil

Mínimo. Permite salvaguardar algunos hábitats para la

vida acuática

10% 30% Aceptable Caudal recomendado para mantener los hábitats y la vida

20% 40% Bueno

30% 50% Excelente

40% 60% Excepcional

Para los primeros periodos de crecimiento de la mayor

parte de las formas de vida

60% 100% Óptimo

200% - Limpieza Limpieza del sustrato para evitar el estancamiento

Fuente: Mayo, (2000).

Sin embargo en la actualidad únicamente se consideran tres escenarios: caudal mínimo (10%),

bueno (30%) y excelente (60%), todos con respecto al valor medio multianual (Mayo, 2000).

6.1.1.1.2. Legislación Suiza

Se trata de una ley federal del estado suizo, en la cual se proponen algoritmos construidos a partir

de un caudal mínimo base y uno complementario variable, el cual está en función del Q347 (caudal

superado en 347 días del año); se establece una diferencia entre ríos piscícolas y no piscícolas en los

valores de caudal mínimo (Castro & Carvajal, 2009). A continuación se presentan los valores

propuestos por este método:


10

Tabla 3. Valores de caudales ambientales método suizo.

Aguas no piscícolas Aguas piscícolas

Qmín [L/s] Q347 [L/s] Qmín [L/s] Caudal adicional

50 L/s o el 35% del Q347 sí y sólo sí Q347<1m3/s.

≤ 60 50 8 L/s por cada 10 L/s

≤ 160 130 4.4 L/s por cada 10 L/s

≤ 560 280 31 L/s por cada 100 L/s

≤ 2500 900 21.3 L/s por cada 100 L/s

≤ 10000 2500 150 L/s por cada 1000 L/s

≤ 60000 10000 0

Fuente: Adaptado de Castro y Carvajal, (2009).

6.1.1.2. Métodos Hidráulicos

Se basan en el análisis de diferentes parámetros hidráulicos que caracterizan el flujo de un cuerpo

de agua en secciones transversales que se consideran como críticas y un factor limitante del

crecimiento de especies biológicas en un tramo fluvial (Diez- Hernández, 2005). A continuación se

presentan las metodologías encontradas en la literatura consultada:

Tabla 4. Métodos de estimación de caudal ambiental, enfoque hidráulico.

Fuente Metodología

(Castro & Carvajal, 2009)

Método del perímetro mojado

Método de múltiples transectos

Método de Idaho

(Diez- Hernández, 2005) Método del perímetro mojado

R2Cross

(Mayo, 2000) Método del perímetro mojado

6.1.1.2.1. Método del perímetro mojado

Ampliamente utilizado en Estados Unidos, asume que la sostenibilidad del hábitat está directamente

ligada al área húmeda del canal, por lo cual calcula el valor del caudal a partir de la relación que

tiene con el perímetro mojado. Se toma como foco de análisis el tramo del río con mayor

sensibilidad a los cambios de caudal, construyendo una curva que relaciona los dos parámetros

esenciales ya mencionados. Dicha curva incluye un punto en el cual aumentos en caudal no

representan un cambio considerable en el perímetro, considerado entonces el punto de inflexión;

flujo alrededor del cual se recomienda como el caudal ambiental por este método. Considerando

que la morfología de la sección transversal es un parámetro importante del método, se recomienda

su uso en flujos de agua de canales naturales anchos, poco profundos y con forma prácticamente

rectangular. Es importante tener en cuenta adicionalmente que su desarrollo fue a partir de especies

salmónidas, por lo cual no se recomienda su aplicación para otras especies (Castro & Carvajal,

2009).


11

6.1.1.2.2. Método de Idaho

Desarrollado en la zona de Idaho en Estados Unidos, este método no formula un caudal mínimo

sino uno recomendado, basado en información de campo que debe ser tomada: secciones

transversales representativas, profundidad, velocidad y el tipo de sustrato. Habiendo modelado las

condiciones hidráulicas descritas por las variables mencionadas, se evalúan diferentes escenarios de

caudal comparando con las condiciones de hábitat que se consideren como necesarias para

diferentes especies de interés, buscando el valor de caudal óptimo a ser recomendado (Castro &

Carvajal, 2009).

6.1.1.3. Métodos Hidrobiológicos

Permiten la cuantificación de la cantidad y calidad de hábitat acuático disponible para uso para

especies determinadas o un conjunto de las mismas, considerando múltiples regímenes hidrológicos

así como diversos escenarios de estructura biológica (Diez- Hernández, 2005). Los siguientes son

los métodos con este enfoque encontrados en la literatura consultada:

Tabla 5. Métodos de estimación de caudal ambiental, enfoque hidrobiológico.

Fuente Metodología

(Castro & Carvajal, 2009) IFIM (Instream Flow Incremental Methodology)

Metodología de los bloques de construcción (BBM)

(Diez- Hernández, 2005) IFIM (Instream Flow Incremental Methodology)

(Mayo, 2000)

Método de Fleckinger

Análisis Incremental

Método de microhábitats

IFIM (Instream Flow Incremental Methodology)

De acuerdo con la Tabla 5, se puede concluir que el método hidrobiológico de mayor aplicación es

el IFIM (Instream Flow Incremental Methodology), es cual será objeto de descripción en la sección

6.2 del presente documento. A continuación se presenta una breve descripción de dos de los otros

métodos aplicados.

6.1.1.3.1. Método de Fleckinger

Es un método empírico desarrollado en Francia, el cual considera como parámetros características

morfológicas del cauce así como la biota presente. A partir de la evaluación de diferentes secciones

del río y sus regímenes de caudal, se evalúan escenarios de reducción del flujo y su efecto sobre las

especies en consideración y las condiciones hidráulicas a partir de tablas empíricas. El caudal


12

mínimo a determinar está significativamente relacionado con la especie analizada, y debe ser aquel

que permita un reparto adecuado en rápidos y en remansos. El autor propone un valor de caudal

mínimo a partir de su experiencia del 30% del estiaje- flujo más bajo presentado en un régimen de

caudal natural-, o entre el 7 y el 9% del caudal medio anual (Mayo, 2000).

6.1.1.3.2. Análisis Incremental

A medida que los métodos descritos previamente fueron avanzando en su desarrollo así como lo

hizo el estudio del ecosistema fluvial y la evaluación sobre el hábitat, incluyendo la ecología de

diversas especies piscícolas, se fueron sentando las bases para realizar el análisis incremental. Este

análisis considera las necesidades de la biota fluvial presente de acuerdo con los parámetros físico-

químicos característicos del agua (temperatura, pH, concentración de oxígeno disuelto, entre otros)

así como con los hidráulicos (velocidad, profundidad y perímetro mojado).

Considerando el caudal como el factor limitante en la disponibilidad de territorios, el análisis

incremental plantea el estudio del hábitat dividiendo diferentes secciones transversales en celdas

individuales, las cuales tienen respectivamente parámetros físicos, químicos y de hábitat, todos en

función del flujo. Se obtienen finalmente curvas o funciones de preferencia que establecen la

relación entre la probabilidad de supervivencia de especies piscícolas y los parámetros evaluados en

el método. Junto al método de microhábitats constituyen la base de la metodología IFIM.

6.1.1.4. Comparación métodos

Si bien cada enfoque arroja como resultado la recomendación de un nivel de caudal mínimo, cada

uno lo hace teniendo en cuenta diferentes parámetros, los cuales varían entre sí en aspectos como la

complejidad, dificultad de obtención de datos, registro histórico disponible, entre otros. La siguiente

figura permite la visualización de la aproximación de los enfoques considerados:

Figura 2. Parámetros a evaluar en los diferentes enfoques para la determinación de caudal ambiental. Fuente:

Diez- Hernández, (2005).


13

A partir de las descripciones realizadas en las secciones previas, se puede inferir que las

metodologías más completas de caudal ambiental corresponden a las hidrobiológicas, al considerar

tanto los parámetros hidráulicos y físico- químicos- propios del flujo de agua y de interés en el uso

para actividades humanas- como las condiciones necesarias para la subsistencia de las especies que

conforman el hábitat fluvial en estudio. Estas consideraciones van en línea con lo definido para el

caudal ambiental, el cual busca establecer un equilibrio entre los dos parámetros mencionados. Sin

embargo estos métodos representan una complejidad considerable, por lo cual su aplicación se

compromete para la planificación en el desarrollo de un GIRH. A continuación se presentan las

fortalezas y limitaciones de los diferentes enfoques descritos:

Enfoque hidrológico

Tabla 6. Fortalezas y limitaciones métodos hidrológicos.

Fortalezas Debilidades y Limitaciones

Están basados en registros históricos.

Económicos y fáciles de aplicar.

Algunos índices sirven para otros métodos.

Limitado desde el punto de vista ecológico.

Desarrollados para contextos específicos.

Fuente: Adaptado de Castro y Carvajal (2009).

Enfoque hidráulico

Tabla 7. Fortalezas y limitaciones métodos hidráulicos.


Consideran componentes biológicos

de manera indirecta.

Relativamente fáciles y rápidos de

aplicar.

Flexibilidad para ser aplicados a

diferentes especies piscícolas.

Asume que una variable o parámetro hidráulico

representa significativamente las necesidades de la

especie analizada.

Enfocados al hábitat dentro del canal, haciendo que

su aplicación en ecosistemas por fuera del mismo se

vea limitada.


Enfoque hidrobiológico

Tabla 8. Fortalezas y limitaciones métodos hidrobiológicos.


Estimación de impacto del cambio

del caudal sobre el hábitat físico.

Compuestos por consideraciones

hidráulicas e hidrológicas.

Posibilidad de ser aplicados para

Basadas a menudo en especies indicadoras, por lo

cual su escogencia es punto crítico en el desarrollo

del método.

Como parámetro de ingreso se utilizan curvas de

preferencia de la especie a analizar, las cuales


14

diferentes especies y ciclos de vida.

Evaluados con modelos

computacionales, permitiendo el

manejo de grandes cantidades de

información.

pueden no estar disponibles en la locación en donde

se vaya a utilizar.

No se pueden evaluar diferentes especies a la vez.

Hacen falta consideraciones de vegetación

característica de ríos, así como de aspectos

geomorfológicos de los mismos.

Requerimiento de gran cantidad de información

hidráulica, hidrológica y biológica.


Cabe entonces resaltar a partir de las tablas presentadas, que los métodos correspondientes al

enfoque hidrobiológico toman en cuenta consideraciones correspondientes a los otros dos enfoques,

corroborando el hecho que constituyen una aproximación más completa para la estimación del

caudal ambiental. Se ven limitados sin embargo a la información que haya sobre una única especie

a ser evaluada, en particular a su función de preferencia. Por último, es para tener en cuenta el

hecho que la aplicación de cualquiera de los enfoques descritos requiere un análisis individual para

cada río, siendo que las consideraciones incluidas no permiten una aplicación genérica; esta

situación complica su aplicación, ya que significa el requerimiento del levantamiento de una

cantidad significativa de datos para cada tramo de río a evaluar.

6.1.2. Aplicación en Colombia

Colombia es uno de los países con mayor oferta hídrica en el mundo, producto de su ubicación

geográfica, características orográficas y topográficas así como su gran variedad de regímenes

climáticos (MAVDT, 2010). Esta condición se presenta dado un rendimiento hídrico de 63 L/s-km2,

el cual corresponde a tres veces el promedio latinoamericano, alimentado a su vez por un volumen

de precipitación media anual de 3700 km3 (correspondientes a 3000 mm de precipitación de la cual

el 61% aproximadamente se convierte en escorrentía superficial (Sánchez, García, Jaramillo, &

Verdugo, 2010). A continuación se presenta la distribución del rendimiento hídrico disponible para

las cabeceras municipales nacionales:


15

Figura 3. Rendimiento Hídrico disponible en condiciones medias y de año típico seco. Fuente: Sánchez et al., (2010).

Ahora bien, a pesar que la Figura 3 ilustra la amplia y abundante oferta hídrica del país, se debe

tener en cuenta que las zonas de mayor rendimiento disponible corresponden a las de menor

densidad poblacional, por lo cual más del 80% de la población así como las actividades económicas

del país se encuentran en cuencas con déficit natural de agua (Sánchez et al, 2010). Considerando

esta condición, resulta de vital importancia la búsqueda por la sostenibilidad y la correcta gestión

del recurso hídrico, de manera que se cumplan con los objetivos mencionados como propios de un

plan de GIRH. Adicionalmente se deben considerar las afectaciones provocadas por fenómenos

climáticos que afectan la zona tropical en la que se encuentra Colombia, como es el caso del Ciclo

El Niño, La Niña- Oscilación del Sur- ENOS ̧el cual tiene afectaciones sobre componentes del ciclo

hidrológico tan importantes como el régimen de precipitación y las temperaturas medias en las

diferentes áreas del país (Montealegre, 2007).

Ahora bien, en términos de demanda, las áreas geográficas en donde más se presenta requerimiento

de agua coinciden con aquellas en las cuales es menor la oferta, tal como lo muestra la siguiente

figura:


16

Figura 4. Demanda hídrica nacional. Fuente: González, Saldarriaga y Jaramillo, (2010).

De la demanda total, más del 50% corresponde al sector agrícola, el cual se ve significativamente

afectado tanto por la escasez de agua como por el deterioro de los diferentes ecosistemas en los que

se encuentran, considerando que no sólo el recurso hídrico hace parte de los componentes del

sistema que rige la producción de este sector, sino también aspectos como el suelo y la

disponibilidad de nutrientes. La siguiente es la distribución del consumo de agua para Colombia de

acuerdo con datos del IDEAM correspondientes al año 2008:

Tabla 9. Demanda hídrica nacional.

Sector

Millones de

metros cúbicos

[m3] %

Acuícola 2584 7,20%

Agrícola 19386 54,03%

Doméstico 2606 7,26%

Energía 6976 19,44%

Industria 1577 4,40%

Pecuario 2220 6,19%

Servicios 528 1,47%

Total 35877 100,00%

Fuente: Adaptado de González et al., (2010).


17

De acuerdo con la información expuesta en la Tabla 9 se puede considerar que gran parte de la

demanda hídrica está relacionada con la disponibilidad de fuentes de agua, en especial de carácter

superficial dado su facilitado acceso, por lo cual la definición del régimen de caudal ambiental es un

concepto que se hace necesario y pertinente en la búsqueda del cuidado de este recurso.

En la legislación colombiana referente al uso de agua, conocida como Ley del Agua (Proyecto de

Ley 365 de 2005), se entiende por caudal ecológico como los caudales mínimos que se deben

mantener en corrientes superficiales de acuerdo con los regímenes hidrológicos de la zona. Este

debe ser establecido, de acuerdo a esta reglamentación, de acuerdo a lo determinado por la

autoridad ambiental competente basado en los lineamientos técnicos dispuestos por el Instituto de

Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM); en caso de no presentarse por parte de

la autoridad, se debe mantener el caudal de permanencia correspondiente al 90% del tiempo, sin

considerar los derechos adquiridos por concesiones vigentes.

De acuerdo con el IDEAM, en la actualidad se realiza la estimación del caudal ambiental a partir de

métodos hidrológicos, a partir de los regímenes hidrológicos representados por curvas de frecuencia

de caudales características de una unidad hídrica de análisis en particular. Sin embargo se debe

considerar también lo dispuesto en el Decreto 3930 de 2010, el cual considera dentro de su

definición los requerimientos ecosistémicos mencionados (Sánchez et al., 2010).

En cuanto a las metodologías de cada enfoque evaluado, su consideración ecológica cambiaría la

definición de manejo que se le da en la actualidad a los ríos en Colombia, los cuales son

administrados de manera fraccionada, dificultando su gestión, adicionalmente al hecho que factores

tan importantes como el manejo de usos de suelo, cambios en características geomorfológicas por

canales, entre otros se gestionan por medio de entidades independientes entre sí. Si bien desde el

año 2003 por medio de la implementación de los planes de ordenación y manejo ambiental de

cuenca hidrográfica (POMCAS)- Decreto 1729 del IDEAM- se buscó la integración y coordinación

de los diversos elementos que influyen en la gestión del recurso hídrico, este objetivo no se ha

conseguido cumplir, dejando pendientes las consideraciones ecológicas para la gestión de los ríos

(Mesa, 2009).

Sumado a los problemas institucionales de los que sufre Colombia, específicamente en lo referentes

a legislación ambiental y de uso de agua, se unen problemáticas con la implementación de las

posibles metodologías, estas se resumen a continuación (Mesa, 2009):

Escogencia de metodología: Como se mencionó con anterioridad, de las diversas

metodologías disponibles se deben evaluar con cuidado aquellas que sean potencialmente

aplicables al caso de los ríos colombianos, tomando en consideración la amplia gama de

condiciones en aspectos hidrológicos, geográficos, orográficos, entre otros que afectan a los

cuerpos de agua en cuestión; dada las características tan diversas que se presentan en el país

no se puede reglamentar el uso de una única metodología.

Dificultades de aplicación: La principal concierne a la facilidad de seguimiento de

determinantes y/o indicadores de gestión que permitan evaluar la efectividad de las


18

acciones tomadas, como por ejemplo la especie de pez de interés para el río en particular.

También se incluye la construcción de la curva de idoneidad o de preferencia para las

posibles especies, así como la imposibilidad de integración de más de una.

Caracterización biótico tramo fluvial: El levantamiento de la línea base concierne

únicamente a las especies existentes en el río, por lo cual no se podría evaluar la

introducción de nuevas. Adicionalmente, el estudio en ríos (en especial de montaña) se han

realizado para salmonícolas y ciprinícolas, limitando la aplicación de métodos a este grupo.

Prevalencia y priorización sobre usos: Dadas las concesiones actualmente otorgadas para el

uso de cuerpos de agua superficiales, se entraría en conflicto al introducir una exigencia de

un valor mínimo que además de suplir las necesidades cumpla con el mantenimiento del

ecosistema fluvial.

Disponibilidad de caudales de agua: Se debe acompañar la gestión con programas y/o

políticas de ahorro, reúso, ampliación de red de suministro/ saneamiento, entre otros que

ayuden a disminuir la demanda de recurso hídrico, de forma que se minimice la

problemática del punto anterior.

Disponibilidad de datos: Es necesaria la recolección y análisis de una gama amplía de datos

de forma que los modelos y métodos implementados se vean alimentados por la mayor

cantidad y calidad de datos posibles, llegando a ser una herramienta de ayuda a la toma de

decisión lo suficientemente completa.


19

6.2. Metodología IFIM

De acuerdo con la descripción de los enfoques utilizados en el concepto de caudal ambiental, la

metodología IFIM (Instream Flow Incremental Methodology) fue desarrollada tomando en

consideración aspectos tanto hidráulicos e hidrológicos como ecológicos, haciendo parte entonces

de los métodos hidrobiológicos. Liderado por biólogos e hidrólogos, nació como un proyecto

liderado por el servicio de peces y vida silvestre de Estados Unidos (U.S. Fish and Widlife Service),

a finales de la década de 1970 e iniciando la de 1980. Como parte del cambio de política hacia un

análisis interdisciplinario para la gestión del recurso hídrico, tomó como base las consideraciones

hasta el momento más utilizadas para la estimación de un flujo base, referidas como métodos

hidrológicos en la sección anterior, uniendo esfuerzos con los recientes desarrollos ecológicos en lo

que respecta al estudio de los hábitats fluviales; es importante anotar que sus primeros estudios se

realizaron alrededor de especies salmónidas como la trucha, sin embargo su aplicación resulta ser

considerablemente flexible, permitiendo el estudio con diversas especies de peces e incluso de

invertebrados (Stalnaker, Lamb, Henriksen, Bovee, & Bartholow, 1995).

Habiendo evolucionado desde su concepción, IFIM se debe considerar como una herramienta de

apoyo a la decisión en el desarrollo de los planes de GIRH, mas no como un modelo ecológico, ya

que es una metodología diseñada para llevar a cabo procesos de integración y evaluación del hábitat

fluvial y su dinámica, junto con las políticas y acciones a realizar en lo referente al manejo y uso del

agua. (Mayo, 2000).

Si bien su aplicación comprende la combinación de diversas disciplinas (hidrología, hidráulica,

geomorfología fluvial, química del agua, biología y ecología principalmente), esta se enfoca en la

simulación de la hidráulica de microhábitats y el efecto del cambio de los valores de caudal en la

población de especies de peces o de invertebrados presentes en el agua. Considera entonces a la

velocidad y profundidad como las directamente dependientes del caudal, mientras que el sustrato y

su cobertura como las relacionadas al aspecto biológico (Mayo, 2000).

6.2.1. Consideraciones Ecológicas

Existen diversas variables que afectan la población de una especie de pez, entre las cuales se pueden

definir como las principales al hábitat, mortalidad y la productividad de la corriente. Sin embargo

IFIM se enfoca en el análisis de la primera, siendo la única que permite la cuantificación de los

impactos ambientales así como los efectos sobre ella misma. Se puede entonces considerar el

estudio de hábitats fluviales desde un punto de vista de segregación, tanto longitudinal como en la

sección transversal, el cual permite la separación de diferentes especies y/o estadios de acuerdo a

variables como la velocidad de flujo o el sustrato en el fondo del cauce. Los científicos a cargo del

desarrollo de este estudio pronto se dieron cuenta que la distribución de las especies no era en lo

absoluto aleatoria, y que en general obedecía a los siguientes tres mecanismos (Stalnaker et al,

1995):


20

a) Éxito reproductivo

Generalmente el área de desove de especies salmónidas se encuentra sobre el lecho del flujo de

agua, lugar en el cual se aseguran condiciones de velocidad de flujo así como de concentraciones de

oxígeno disuelto (OD) que permiten el óptimo desarrollo de procesos de incubación y salida de

cascarón. De manera similar, la supervivencia de los embriones depende significativamente tanto de

la concentración de OD en la capa de grava del sustrato así como de la velocidad para el caso de la

trucha arcoíris (Stalnaker et al, 1995). Se pueden ver entonces dos ejemplos de las diferentes

condiciones necesarias para dos estadios de una especie similar (para este caso existe la posibilidad

de considerarles como iguales) y su variación. Esta diferencia se hace importante en el análisis del

régimen de caudal a recomendar, de manera tal que se consideren los diferentes estadios en el ciclo

de vida de la especie escogida definiendo diferentes escenarios de acuerdo con las características

topográficas e hidráulicas del río.

b) Energía

El factor más relevante a considerar en hábitats fluviales, en específico para este mecanismo, es la

velocidad de flujo, siendo la variable que más afecta el balance energético en las comunidades

bióticas del río. Esto se debe a que una especie cuyo fenotipo no esté adecuado a la intensidad de

corriente de una profundidad en específico buscará condiciones de flujo más propicias para su

desarrollo; normalmente las adaptaciones se dan mediante el desplazamiento de la especie a zonas

de mayor profundidad como piscinas o en zonas más profundas de la sección transversal. Ahora

bien, para especies de peces cuya fuente principal de alimentación sea por intermedio de la corriente

velocidades más altas los benefician, de forma que para ellos se ve representado como en un ahorro

energético en la búsqueda de alimento. Es importante anotar entonces que las especies no escogen

la profundidad a la cual mantenerse únicamente por la disponibilidad de alimento, también

consideran zonas que minimicen el riesgo de ser devorados por predadores como las aves o por la

pesca. Se vuelve finalmente un equilibrio entre la reducción de la tasa de mortalidad y la facilidad

de búsqueda de comida (Stalnaker et al, 1995).

En la figura que se presenta a continuación se puede apreciar un ejemplo de la especificidad de un

hábitat, tanto de un perfil longitudinal como desde una vista en planta:

Figura 5. Ejemplo especificidad de un microhábitat. Fuente: Stalnaker et al (1995).


21

Como se puede observar en la Figura 5, la distribución espacial, tanto para el perfil longitudinal

como para el correspondiente a la sección transversal, está determinada de acuerdo las condiciones

expuestas en la descripción de los mecanismos anteriores, de manera que para la misma especie

pueden diferir entre estadios a la vez que entre especies las diferencias se marcan en las

adaptaciones morfológicas que cada una tenga.

c) “Cuellos de botella” de hábitat

El concepto de “cuello de botella” ecológico se refiere a los mecanismos de regulación a los cuales

una comunidad se ve expuesta por cuenta de limitaciones impuestas por el ecosistema en el que se

encuentran. Evaluado de manera temporal, este conjunto de mecanismos vistos desde el punto de

vista del hábitat está enfocado al efecto sobre la población de individuos de una especie en

específico, más que sobre la comunidad. A diferencia de los dos mecanismos presentados

previamente, este último se encuentra en una escala temporal, por lo cual su estudio resulta ser más

complicado. La dificultad principal reside en el tiempo necesario para comprobar el efecto de un

evento que afecte el hábitat sobre uno de los estadios de la especie, los cuales a su vez dependen del

estado de sus predecesores y las condiciones respectivas. Por ejemplo para poder estimar los efectos

en la población adulta de una especie hacen falta 1 a 3 años de proceso de maduración.

Adicionalmente, la complejidad de su estudio se ve aumentada dado que existe una diversidad muy

alta de factores y eventos que pueden afectar la población de un estadio en específico, a la vez que

la variabilidad en la escala de tiempo en las que estos se pueden presentar es altamente impredecible

(Stalnaker et al, 1995).

6.2.2. Consideraciones varias

Con la finalidad de realizar el mejor proceso de modelación de un sistema fluvial es muy importante

tener en cuenta la escala a modelar, siendo que los procesos que caracterizan las interacciones

presentadas, así como los parámetros de entrada, varían significativamente de una escala a otra. De

esta manera se definieron cinco categorías de los posibles impactos de la humanidad sobre el río en

específico, como parte de un sistema fluvial; dichas categorías se describen a continuación

(Stalnaker et al, 1995):

d) Régimen de caudales

Como se había mencionado con anterioridad, el régimen de caudales es una de las variables

hidrológicas de mayor interés e impacto en un plan de GIRH, el cual se ve significativamente

afectado por intervenciones humanas como lo es la construcción de una presa o de sistemas de

extracción para irrigación. De todas formas es importante considerar el hecho que para una correcta

modelación de las condiciones hidráulicas de un cauce es necesario considerar esta categoría,

siendo que afecta propiedades tales como la velocidad y profundidad de flujo (Stalnaker et al, 1995).

e) Estructura del hábitat

Si bien es una de las categorías consideradas como de menor relevancia, esta resulta ser una con un

gran impacto en las poblaciones de diferentes especies, siendo que incluye consideraciones como la

pérdida de material en los laterales del cauce, zonas de remanso y microhábitats de los bordes han


22

demostrado ser significativos en el declive de la fauna fluvial. Desafortunadamente no se cuenta

con suficiente investigación con respecto a los procesos que rigen esta categoría, de forma que su

entendimiento no es lo suficientemente claro habiendo únicamente modelos empíricos (Stalnaker et

al, 1995).

f) Calidad del agua

Se han desarrollado modelos de calidad del agua que con base en su sofisticación logran representar

de muy buena manera la dinámica espacial (y en algunos casos temporal) de diferentes

determinantes de interés como la concentración de oxígeno disuelto (OD), temperatura y algunos

componentes químicos. Sin embargo estos se han enfocado a la evaluación del cumplimiento de

criterios químicos y/o relacionados con salud pública, mas no para el manejo de comunidades

bióticas del ecosistema fluvial (Stalnaker et al, 1995).

g) Fuentes de comida y energía

Los modelos desarrollados en su mayoría han sido enfocados al uso del hábitat por parte de

macroinvertebrados bénticos presentes en corrientes de agua sin especies de peces tales como

trucha y salmón. Estos establecen una relación entre la velocidad de flujo y el material usado como

sustrato por parte de insectos acuáticos, los cuales tienen un aporte significativo sobre el

crecimiento y desarrollo de peces (Stalnaker et al, 1995).

h) Interacciones bióticas

De las categorías expuestas es la que mayor potencial de impacto tiene, siendo que adicionalmente

la investigación en este campo se adelanta cada vez más. El estudio de la competencia entre

especies como resultado de cambios en el flujo a través de un cauce así como de características del

mismo (como la temperatura) y su efecto sobre diferentes estadios se ha vuelto un foco principal en

la evolución de herramientas de manejo del recurso hídrico (Stalnaker et al, 1995).

6.2.3. Aplicación

De acuerdo con lo expuesto previamente en esta sección, una de las propiedades más importantes de

la metodología IFIM es la flexibilidad en su aplicación, permitiendo un ajuste a las condiciones

propias del flujo a analizar. No obstante es importante aclarar que es necesaria una condición de

equilibrio de la cuenca, siendo que esta metodología considera un estado estático de manera tal que

no se vean afectados los procesos característicos del hábitat y condiciones modeladas (Mayo, 2000).

A partir de los pasos comúnmente usados en la aplicación de IFIM expuestos en la sección de

Metodología del presente documento, a continuación se presenta una descripción más amplia de las

consideraciones a tener en cuenta para cada uno:

1. Definición del problema

En esta fase inicial se realiza la evaluación del estado actual del cauce fluvial a estudiar, definiendo

los siguientes cinco puntos básicos: objetivo del estudio, ámbito de aplicación (desarrollado

también en el siguiente literal), características del macrohábitat (cuenca de recepción, morfología


23

del cauce, calidad de agua y régimen natural de caudales), especie principal del estudio y el análisis

de su ciclo vital, fuentes de alimentación, tolerancias a cambios de calidad en el agua y preferencias

de micro y macrohábitat (Mayo, 2000).

Siendo el componente biótico uno de los significativos para la metodología, resulta crucial la

selección de la especie indicadora, recordando adicionalmente la limitación presentada en lo

respectivo al número de especies que se pueden analizar con la metodología IFIM. Su escogencia

entonces se ve condicionada por el interés, objetivo y alcance del estudio (Mayo, 2000).

2. Delimitación zona de estudio

Partiendo de las condiciones descritas en el literal 1, se define la escala del ecosistema fluvial a

analizar, es decir si se pretende considerar toda la cuenca- o en su defecto subcuenca- o únicamente

un(os) tramo(s) del río, basándose en los potenciales impactos generados así como en los conflictos

de uso identificados. Acto seguido se procede a identificar y localizar puntos de interés tales como

aportaciones de tributarios, puntos de sustracción de caudal, vertimientos que afecten la calidad del

agua y aquellos puntos que puedan ser considerados como críticos para algún estadio de la especie

analizada- como por ejemplo una zona de remanso (Mayo, 2000).

A partir de la identificación de puntos críticos, se definen los tramos a considerar de acuerdo con la

evaluación de la homogeneidad en lo referente a las características del canal así como de régimen

de caudal. Los límites están definidos por variaciones de morfología del cauce (sección transversal

y forma en el perfil longitudinal), cambio en la pendiente longitudinal y/o de microhábitat. Dentro

de estos tramos se establecerán puntos de muestreo, los cuales pueden ser determinados dividiendo

el río estudiado en distancias iguales. No obstante, desde el punto de vista logístico esta opción

resulta ser redundante, siendo que, como se había mencionado con anterioridad, la homogeneidad

de los tramos se refiere a diversas propiedades dentro de las cuales se incluye el hábitat, calidad del

agua, sección transversal, entre otros; de todas formas se deben considerar los puntos definidos

como críticos. Para precisar como crítico es necesario que las condiciones de flujo correspondan a

extremos- específicamente profundidad y aguas bajas y velocidad en caudales altos-, pequeños

saltos (bien sea naturales o artificiales) y la importancia del punto en el desarrollo de la especie de

acuerdo con los estadios (Mayo, 2000).

3. Toma de datos

En cada punto de muestreo seleccionado de acuerdo con lo expuesto en el literal anterior, se

caracterizan condiciones hidráulicas y condiciones de microhábitat, dentro de las cuales se

encuentran la calidad del agua y el régimen histórico de caudales a partir de estaciones de medición

presentes. Las condiciones hidráulicas se refieren al ancho y profundidad del canal así como a la

velocidad del flujo, de acuerdo con el caudal del flujo en el momento de la medición (Mayo, 2000).

4. Simulación

Como modelo computacional para la aplicación de la metodología IFIM se cuenta con el programa

de simulación PHABSIM (Physical Habitat Simulation), al cual se le ingresan como parámetros los

datos tomados. El programa internamente realiza divisiones de los tramos en celdas para las cuales

asigna las mismas condiciones hidráulicas, de sustrato y de cobertura. Para cada una de estas


24

subdivisiones se estima la idoneidad o conformidad para los diferentes estadios de la especie

objetivo, el cual como producto con la superficie disponible da la superficie ponderada útil (WUA-

Weighted Usable Area) correspondiente al caudal circulante. El programa permite la simulación

con diferentes valores de caudal de manera que se pueda encontrar el valor óptimo (Mayo, 2000).

La descripción más detallada del programa se encuentra en la sección 6.3 del presente documento.

5. Interpretación de resultados

La metodología descrita arroja una gran variedad de resultados que son representados gráficamente,

de forma que se pueda identificar el valor óptimo en la relación hábitat / caudal evaluada para los

estadios de una especie por cada tramo en específico. La WUA está determinada como los m2 por

cada 1000m lineales de tramo analizado, por lo cual para el resultado general se debe multiplicar

por la longitud del mismo. Para precisar un valor de flujo es importante considerar las diferencias

impuestas entre los estadios de la especie objetivo, ya que pueden necesitar condiciones de flujo que

pueden llegar a ser incluso contrarias. A continuación se presenta una gráfica que ilustra los

resultados obtenidos con el modelo:

Figura 6. Curva WUA/ Caudal. Fuente: Mayo, (2000).

Por otra parte, el carácter temporal de la variación del hábitat es un aspecto que no debe ser pasado

por alto, siendo que este se ve afectado por el régimen de caudales (cambiante en el tiempo). Se

puede realizar la combinación entre la relación expuesta en la Figura 6 con la serie temporal

correspondiente a los flujos, en caso que esté disponible. Esta unión permite un más adecuado

acercamiento para recomendar caudales mínimos, buscando la conservación del hábitat a partir de

indicadores relacionados a la especie objetivo. De manera similar y como parte de un análisis más

avanzado, es posible analizar la frecuencia de ocurrencia de un nivel de hábitat tomando como base

el acoplamiento realizado (Mayo, 2000). La representación gráfica de estas opciones se puede

observar en las siguientes figuras:


25

Figura 7. Serie temporal de hábitat. Fuente: Mayo, (2000).

Figura 8. Curva duración hábitat. Fuente: Mayo, (2000).

Análogamente, el diagnóstico de un valor de caudal representativo del mayor beneficio para la

especie (considerando todos los estadios) es otro valor agregado a obtener de los resultados de la

metodología. Este procedimiento es realizado por intermedio de matrices de optimización, las

cuales a partir de la probabilidad de ocurrencia de los caudales (obtenidos del registro histórico de

los mismos) permiten identificar el valor de flujo para el cual se presentan condiciones mínimas de

hábitat para todos los estadios de la especie analizada, otorgando por otra parte la fase del ciclo de

crecimiento limitante (Mayo, 2000).

6. Determinación régimen de caudales

Una ventaja notable otorgada por esta metodología es la posibilidad de la determinación de un

régimen de caudal dinámico que vaya de acuerdo con objetivos de carácter biológico propios del

hábitat en análisis, y no únicamente el mantenimiento de propiedades hidráulicas como el ancho y

profundidad del canal (Mayo, 2000).


26

6.2.4. Limitaciones

Diversos estudios y casos de aplicación reportados en la literatura coinciden en las limitaciones que

presenta la metodología. La primera está relacionada con la inhabilidad de aplicar la evaluación

para varias especies a la vez, dejando así a un lado un componente relevante en la dinámica de

poblaciones como lo es la competencia entre individuos por fuente de alimentos o por espacio en el

perfil de flujo de mayor conveniencia. Una segunda tiene que ver con la sensibilidad de los

resultados a la escogencia del modelo de idoneidad para el componente biótico. No obstante, varios

autores argumentan que a pesar que los resultados varían considerablemente es potestad y

responsabilidad del realizador del estudio el definir el modelo a implementar, de acuerdo con las

características propias de su zona de análisis (Díez-Hernández & Ruiz, 2007). Ahora bien, un

aspecto relevante a considerar trata la falta de correlación entre la WUA (resultado de la aplicación

de la metodología) con la biomasa piscícola del cauce. Aun así se consideran los diferentes estadios

propios de una especie como parte de los parámetros biológicos del modelo, en ningún momento se

considera la población de la misma como factor limitante de crecimiento asociado, nuevamente, a la

competencia entre individuos (Mayo, 2000).


27

6.3. Modelo PHABSIM

Es muy común que se confunda PHABSIM (Physical HABitat SIMulation) como sinónimo de

IFIM, y aunque están relacionados, como se ha descrito en el presente documento, el primero se

refiere al programa de computador que permite implementar y compilar diferentes modelos que

representen el río de interés en sus características hidráulicas y de hábitat, arrojando como resultado

final el área disponible para la especie objetivo; mientras que el segundo término es la metodología

y los conceptos teóricos detrás del desarrollo computacional, tal como se desarrolló en la sección

6.2.

El modelo PHABSIM se basa en los siguientes tres principios (Mayo, 2000):

Cada especie tiene un rango de condiciones de hábitat de preferencia, es decir una

determinada tolerancia a las características del hábitat.

Es posible determinar los límites de preferencia para cada especie.

La superficie del cauce con dichas características se puede cuantificar como función del

caudal así como de la estructura del cauce.

El modelo tiene dos componentes analíticos principales: hidráulica de la corriente y los

requerimientos de hábitat para un estadio del ciclo de vida en específico. La siguiente figura

corresponde a la contextualización del uso de los dos componentes junto con el resultado final

entregado por el modelo (Stalnaker et al, 1995):

Figura 9. Conceptualización modelo PHABSIM. Fuente: Stalnaker et al, (1995).


28

A continuación se presenta la descripción de los componentes mencionados del modelo, los cuales

se desarrollan a partir de 6 programas correspondientes a la hidráulica, modelos de intercambio, de

hábitat, manejo de curvas de preferencia, de dibujo y de soporte (Mayo, 2000):

6.3.1. Componente hidráulico

Los modelos hidráulicos contenidos en el programa aplican dos pasos al ser implementados:

calcular la altura de la lámina de agua para un caudal especificado para posteriormente calcular las

velocidades para diferentes puntos en la sección transversal; en ambos casos se hace uso de técnicas

empíricas de regresión o basadas en la teoría, dependiendo de las condiciones de flujo que deben

haber sido medidas con anterioridad con la finalidad de realizar la calibración del modelo, lo cual a

su vez permite la simulación de diferentes escenarios de caudal (Stalnaker et al, 1995).

Dentro de los programas que componen el modelo PHABSIM están incluidos los siguientes cuatro

(Mayo, 2000):

WSP (Water Surface Profile): Corresponde a la modificación de la entidad gubernamental

de los Estados Unidos conocida como el US Bureau of Reclamation, en el cual mediante la

aplicación conjunta de la ecuación de la conservación de la energía de Bernoulli y la de

caudal de Manning se estiman los valores de profundidad de flujo de forma iterativa (Mayo,

2000).

IFG-4: Utilizado cuando se cuenta con más de un grupo de datos para una misma sección

transversal, toma como base la suposición que existe una relación logarítmica entre la

velocidad y el caudal, así como entre el nivel de superficie de agua y el caudal. Se calculan

por medio de regresiones los coeficientes que caracterizan las ecuaciones establecidas para

posteriormente juntarlas con el cálculo de las velocidades a partir de la ecuación de

Manning. La pertinencia del ajuste de los datos modelados a los observados se determina

comparando los valores de caudal, los cuales a su vez representan un factor de ajuste a

aplicar (Mayo, 2000).

IFG-1 A: Únicamente para la aplicación rápida sobre una sección, realiza el cálculo del

perímetro mojado, área y velocidad media de la sección (Mayo, 2000).

MANSQ: Calculado para todas las secciones de manera independiente, puede hacer uso de

un único grupo de datos calculando la superficie de agua mediante la ecuación de Manning

(Mayo, 2000).

Ahora bien, un aspecto adicional a recalcar es la compatibilidad del modelo con el componente

hidráulico del modelo HEC-2 del cuerpo de ingenieros de Estados Unidos, el cual también se basa

en la aplicación conjunta de la ecuación de conservación de energía y la de Manning para estimar

las pérdidas hidráulicas por fricción (Mayo, 2000).


29

6.3.2. Componente de hábitat

Partiendo de la división en celdas de acuerdo con lo mencionado previamente, se evalúa la

idoneidad de cada una para cada estadio de la especie objetivo de acuerdo con las preferencias

específicas. La superficie encontrada de los parámetros hidráulicos se pondera con un coeficiente de

conformidad, determinado desde la idoneidad, la cual se puede entender como la proporción del

área que los individuos realmente utilizarán. El área ponderada útil (WUA) se calcula entonces

como (Mayo, 2000):

isii ACWUA , (1)

En donde siC , es el índice de conformidad para la i-ésima celda evaluada y específica para la

especie S y su respectivo estadio, mientras que iA es la superficie de cada celda. De esta manera

para un caudal en específico se tiene que el WUA para el tramo general es:

n

i

iWUAWUA1

(2)

En donde n corresponde al número de celdas definidas para el tramo.

Por otro lado, el índice de conformidad puede ser calculado basándose en cuatro criterios diferentes,

manteniendo la siguiente forma en general (Mayo, 2000):

sfpfvfCs (3)

En donde vf corresponde al factor de preferencia de velocidad, pf de profundidad y sf al

sustrato.

Criterio binario: Se basa en el criterio simple de la pertinencia de las condiciones del río

para la especie escogida, asignando un valor de 1 en caso que sea utilizable o de 0 de lo

contrario a los valores de preferencia de la ecuación 3. Este criterio es particularmente útil

en el caso en el que no se cuente con información suficiente sobre la especie; sin embargo

su aplicación no es recomendable siendo que no considera matices intermedios entre los

cuales se pueden encontrar valores óptimos, a la vez que ignora la tolerancia de las especies

a determinadas condiciones (Mayo, 2000).

Curvas de preferencia: De manera similar al criterio binario, las curvas de preferencia hacen

uso de la ecuación 3, con la principal diferencia de considerar valores dentro del rango entre

0 y 1 para los tres factores de preferencia. Si bien tienen como suposición que los factores

son independientes entre sí, se logró demostrar que el error inducido no es significativo,

haciendo a las curvas de preferencia uno de los criterios más utilizados dada su fácil

obtención y ajuste así como de su aplicación por medio de expresiones matemáticas (Mayo,

2000).


30

Funciones de preferencia multivariable: Con un desarrollo parecido a las curvas de

preferencia, estas funciones consideran la idoneidad de la especie para dos o más

parámetros. Las funciones de este tipo son calculadas a partir de expresiones que siguen la

siguiente forma:

,...,vpfCs (4)

Una manera de determinar estas funciones es mediante el cálculo de la probabilidad de

encontrar un individuo de la especie de interés para las condiciones específicas del río. Sin

embargo este procedimiento significaría la programación de muestreos aleatorios que a su

vez conllevan a dificultades logísticas para la implementación del método (Mayo, 2000).

Funciones multivariables en asociación con curvas de preferencia: Finalmente, este criterio

comprende la combinación de las curvas de preferencia y de las funciones multivariable. La

expresión general para su cálculo sería como la siguiente (Mayo, 2000):

sfcfvpfCs , (5)

6.3.3. Otros programas utilizados

Por otra parte, para el cálculo de la WUA se hacen uso de cinco programas adicionales que

relacionan las consideraciones expuestas en las secciones 6.3.1 y 6.3.2. Estos están incluidos como

módulos en el programa PHABSIM y tienen diversas funciones que son descritas a continuación:

HABTAT: Permite encontrar la distribución de velocidades en las verticales de acuerdo a

los límites definidos en los datos tomados, haciendo uso de tres ecuaciones distintas: ley de

la séptima potencia, ley de la séptima potencia con introducción de coeficientes y la

ecuación de distribución logarítmica). La implementación de este programa permite la

relación con la preferencia de las especies con la velocidad de flujo (Mayo, 2000).

HABTAV: Realiza la comprobación de la velocidad límite ingresada por el usuario con la

finalidad de reducir la WUA en caso de sobrepasarla. Está programado para evaluar

diferentes situaciones en las cuales el hábitat se ve afectado por el nivel de caudal (Mayo,

2000).

HABTAM: Similarmente al programa HABTAT, se simulan condiciones de velocidad a lo

ancho de las diferentes verticales definidas a partir de los datos tomados, con la finalidad

poder evaluar la posibilidad de movimiento lateral de los peces (Mayo, 2000).

HABVD: Evalúa la conformidad para cada sección con respecto a la velocidad y

profundidad a partir de la velocidad focal del pez (correspondiente a la punta de la nariz)

(Mayo, 2000).


31

HABVQE: Correspondiente a la representación gráfica de los valores de WUA con

respecto a los caudales evaluados para el tramo analizado (Mayo, 2000).


32

Capítulo III

7. Zona de Estudio

7.1. Aspectos Generales

La subcuenca del río Teusacá se encuentra al oriente de los Cerros Orientales de la ciudad de

Bogotá, D.C., en la cuenca media del río Bogotá (Planeación Ecológica ltda., Ecoforest ltda., 2006),

representando el 6.1% de su cuenca correspondiente a 35,818 hectáreas (358 km2

aproximadamente) (CAR Cundinamarca, 2006). Pasa en total por la jurisdicción de ocho

municipios de la Sabana de Bogotá desde su nacimiento en los altos El Verjón y Los Tunjos (a 3650

m.s.n.m.) (Muñoz & Beltrán, 2010), hasta su vertimiento en el río Bogotá, a continuación se

presenta su distribución territorial:

Tabla 10. Distribución territorial dentro de la subcuenca. Área en Ha.

Municipio

Área

Urbana

Total Continua Discontinua Rural

La Calera 19011.472 54.43 53.96 18957.51

Sopó 9776.224 61.642 77.64 9636.94

Guasca 3211.73 3211.73

Bogotá, D.C. 2841.33 2841.33

Tocancipá 877.196

Choachí 54.908 54.91

Chía 23.007 23.01

Ubaque 22.549

Fuente: Planeación Ecológica ltda, Ecoforest ltda, (2006).

Oscilando entre altitudes de 2600 y 3200 m.s.n.m., la subcuenca se caracteriza por tener la mayoría

(63.3%) de su territorio en terrenos considerados como montañosos, con pendientes entre 7 y 25%

(Planeación Ecológica ltda., Ecoforest ltda., 2006). El resumen de las características morfométricas

de la subcuenca se presentan a continuación:

Tabla 11. Características morfométricas de la subcuenca del río Teusacá.

Cuenca

Pendiente Media

Are

a (K

m2)

Per

imet

ro (

Km

)

Pat

ron

De

Dre

naj

e

Lon

git

ud

De

Dre

naj

es (

Km

)

Den

sidad

De

Dre

naj

e (M

/Km

2)

Lon

git

ud

Cau

ce

Pri

nci

pal

(K

m)

Pen

die

nte

Med

ia

Cuen

ca (

M/K

m)

Alt

ura

Med

ia

Cuen

ca (

M)

Forma De La Cuenca

Indic

e D

e

To

rren

cial

idad

Tc

(Min

uto

s)

Vel

oci

dad

(M

/S)

Cota

May

or

Cota

(m

)

Cota

Men

or

(m)

Pen

die

nte

Med

ia (

m/m

)

Lon

git

ud

Ax

ial

(m)

An

cho

(m)

Indic

e D

e

Gra

vel

ius

Rio

Teusaca 3.6

50

2.5

50

0,0

2

358

13

Sp

1.2

48

3.4

85

69

5,4

6

3.1

00

49.6

29

14.5

58

0,1

9

4,2

3

862

1,3

3

Fuente: Planeación Ecológica ltda, Ecoforest ltda., (2006).


33

7.2. Aspectos climatológicos

Uno de los parámetros climatológicos más importantes a considerar relacionado a la termodinámica

de un río es la temperatura ambiente de la zona en la que se encuentra, considerando su relevancia

en los procesos físico- químicos que se llevan a cabo en su cauce. A continuación se presenta el

mapa de isotermas de la subcuenca en estudio:

Figura 10. Isotermas río Teusacá. Fuente: Planeación Ecológica ltda., Ecoforest ltda., (2006).

Ahora bien, es claro que esos valores de temperatura no se mantienen constantes a lo largo del año,

efecto de diversos factores como los regímenes de precipitación, fenómenos climáticos, entre otros.

A continuación se presenta la variación entre meses del año 2006 para la estación ubicada en la

planta de potabilización “Francisco Wiesner”, en el embalse de San Rafael.


34

Figura 11. Perfil temporal valores máximos, medios y mínimos de temperatura estación "Francisco Wiesner".

Fuente: Planeación Ecológica ltda., Ecoforest ltda., (2006).

Si bien de la Figura 10 se puede observar una relativa uniformidad entre las diferentes zonas de la

subcuenca, se presenta una situación distinta con la precipitación. En la siguiente figura se

presentan las isoyetas de precipitación, seguido del perfil temporal para la misma estación reportada

para el parámetro anterior:

Figura 12. Isoyetas de precipitación. Fuente: Planeación Ecológica ltda., Ecoforest ltda., (2006).


35

Figura 13. Perfil temporal precipitación estación "Francisco Wiesner". Fuente: Planeación Ecológica ltda.,

Ecoforest ltda., (2006).

Otro parámetro de interés es la radiación solar recibida, estrechamente relacionada con la

temperatura no solamente del ambiente sino también de los cuerpos de agua presentes en la zona. A

continuación se presentan los perfiles temporales de brillo y radiación solar medidos en la estación

correspondiente al año 2006 en la planta de potabilización “Francisco Wiesner”.

Figura 14. Perfil temporal brillo solar estación "Francisco Wiesner". Fuente: Planeación Ecológica ltda., Ecoforest

ltda., (2006).


36

Figura 15. Perfil temporal radiación solar estación "Francisco Wiesner". Fuente: Planeación Ecológica ltda.,

Ecoforest ltda., (2006).

7.3. Aspectos hidrográficos

En cuanto al perfil hidrográfico del río, se puede considerar como un río de montaña siendo que

aproximadamente el 86% de sus 69 km de longitud se encuentran en terreno catalogado como

montañoso dadas sus altas pendientes. Es importante mencionar la presencia del embalse “San

Rafael”, el cual además de servir de abasto para la planta de potabilización “Francisco Wiesner”-

cuya estación climatológica ha sido la fuente de datos para varias de las figuras presentadas

previamente-, permite la regulación del caudal aguas abajo hacia la cuenca media del río

(Planeación Ecológica ltda., Ecoforest ltda., 2006).

7.4. Aspectos biológicos

En cuanto a las características biológicas de la subcuenca, está conformada por 42 especies

vegetales pertenecientes a 22 familias en cuanto a la flora. Las especies de vegetación encontradas

dependen fuertemente de diferentes condiciones climatológicas tal como la evapotranspiración,

precipitación y altitud. Existen sistemas de clasificación de biomasa tomando como criterio la altura,

propiedad que es determinante para los otros parámetros a considerar. Se considera que para los

Andes colombianos se presentan cuatro piso bioclimáticos, encontrados en la cuenca del río Bogotá,

estos son: ecuatorial, subandina, andina y paramuna (Planeación Ecológica ltda., Ecoforest ltda.,

2006). La siguiente es la distribución encontrada para la subcuenca de análisis del este proyecto:


37

Figura 16. Distribución biomasa subcuenca río Teusacá. Fuente: Planeación Ecológica ltda., Ecoforest ltda., (2006).

En cuanto a la fauna, el estudio referenciado en esta sección consideró cinco clases para cuantificar

y calificar, a saber: aves, mamíferos, anfibios, reptiles y peces. A continuación se presenta el

resumen de las especies identificadas por cada clase:

Tabla 12. Número de especies por clases de fauna subcuenca río Teusacá.

Clase Número Especies

Aves 307

Mamíferos 53

Reptiles 19

Anfibios 9

Peces 11

Fuente: Adaptado de Planeación Ecológica ltda., Ecoforest ltda., (2006).

Dentro del número total de especies expuesta en la Tabla 12, son de énfasis para este proyecto las

de peces, ya que de las encontradas se elegirá una como objetivo para la implementación de la

metodología IFIM. De aquellas que fueron identificadas se encuentran con una distribución

restringida, siendo las más comunes la trucha arcoíris (Salmo gairdnerii) y la carpa (Cyprinus

carpio) (Planeación Ecológica ltda., Ecoforest ltda., 2006). La descripción de la especie escogida

como objetivo se presenta en la siguiente sección del presente documento.

7.5. Aspectos socio-económicos y culturales

En la caracterización de los usos del suelo identificados en la subcuenca realizado por el consorcio

entre Planeación Ecológica ltda. y Ecoforest ltda., en el marco de la elaboración del diagnóstico y

formulación de las subcuencas del río Bogotá, realizado en el año 2006- y principal fuente de

referencia de esta sección- se destaca con el mayor porcentaje de cobertura de la totalidad del área


38

los pastos manejados (49.68%), seguido por cultivos diferentes a papa y café (13.30%) y por

presencia de rastrojos (especie vegetal con un 13.22%). La siguiente es la distribución general en

cuanto a los usos:

Tabla 13. Distribución usos de suelo subcuenca río Teusacá.

Uso actual Área

Unidades de cobertura Hectáreas %

USO FORESTAL 9887,73 27,61

Bosques

Bosque Altoandino

Bosque Plantado

Bosque secundario

Rastrojo Rastrojos y otra vegetación

secundaria

USO AGRÍCOLA 5910,45 16,50 Cultivos

Papa

Café

Invernaderos

Otros Cultivos

USO PECUARIO 17795,95 49,68 Pastos Pastos manejados

Pastos y rastrojos

OTROS USOS 669,99 1,87

Cuerpos de agua Embalses

Áreas sin

vegetación

Explotación minera

Áreas sin vegetación y

erosión superficial

USO URBANO E

INFRAESTRUCTURA 247,68 0,69

Infraestructura

mixta Infraestructura mixta

Zonas Urbanas Zonas urbanas continuas

Zonas urbanas discontinuas

USO ESPECIAL 1304,56 3,64 Vegetación

especial

Matorrales de clima frío

Vegetación de páramo

TOTAL 35818,42 100


Los usos pecuarios y agrícolas reportados son de especial interés para el marco de aplicación de

cualquier metodología ambiental, considerando que tienen un significativo impacto sobre la calidad

del agua de los cuerpos receptores, en específico de escorrentía (tanto superficial como sub-

superficial). Los principales determinantes a tener en cuenta son nutrientes (especies nitrogenadas y

fosfatadas) y coliformes fecales.

En vista de la trascendencia que tienen los usos de suelo sobre los aspectos bióticos de la subcuenca,

resulta fundamental la población y su dinámica, en especial de la zona rural. La siguiente es la

población estimada en la referencia principal:


39

Tabla 14. Población estimada subcuenca Teusacá.

Municipios %

Mpio

%

Subo

Población

Cabecera

Población

Recto

Zona

Urbana

Pobl.

Urb.

So

Pobl.

Rural

So

Pobl.

Total

So

%

CHÍA 0,3 0,1 73.087 24.357 0% 0 71 71 0,2

CHOACHÍ 0,3 0,2 3.373 7.501 0% 0 19 19 0,0

GUASCA 8,8 9,0 3.965 8.243 0% 0 726 726 1,8

LA CALERA 57,2 53,1 9.382 13.926 100% 9.382 7.965 17.347 43,4

SOPÓ 88,5 27,3 12.783 8.231 100% 12.783 7.285 20.068 50,2

TOCANCIPÁ 12,0 2,4 9.590 14.391 0% 0 1.724 1.724 4,3

UBAQUE 0,2 0,1 847 5.845 0% 0 12 12 0,0

66,48 22.186 17.803 38.888 100


De manera más específica, son dos los municipios con mayor impacto sobre la subcuenca: Sopó

(cuenca baja) y La Calera (cuenca media), las cuales cumplen con la distribución espacial que se

especifica a continuación:

Tabla 15. Distribución espacial de la población municipios subcuenca río Teusacá.

Escenario % subcuenca % población subcuenca Uso

1 SOPO 28 42

Urbano

Centro Poblado

Condominio

Institucional

Industrial

Minería

Agroindustrial

Agropecuario

Conservación

2 LA CALERA 53 56

Urbano

Centro Poblado

Condominio

Institucional

Industrial

Minería

Agroindustrial

Agropecuario

Conservación

3 GUASCA 9 2 Agroindustrial

Agropecuario

4 DISTRITO C. 8 Consevación

TOTAL 100 100



40

Asociada a dicha población y a las consideraciones mencionadas acerca de los usos del suelo, los

siguientes son los cultivos y la población bovina ganadera por municipio:

Tabla 16. Evaluación cultivos transitorios subcuenca río Teusacá.

Municipio Cultivo

(varios)

Área

Sembrada (ha)

Área

Cosechada

(ha)

Producción

(ton)

Mayor

Rendimiento

(kg/ha)

Sopó

7,8,9,10,19 490(75%10)

(300) 490

10.320

(73% 10)

(7.500)

(13)

30.000

La Calera

** 2,5,10,14 610(83%10)

(506) 610

11.435

(88% 10)

(10.062)

(10)

20.000

Guasca*

2,10,13 153(85%10)

(1.30) 151

3.457

(87% 10)

3.020

(13)

36.545

Total 1.253 1.251 34.207 VARIOS: 1.acelga, 2.arveja, 3.brócoli, 4.cilantro, 5.frijol, 6.verde, 7.lechuga, 8.maíz, 9.mazorca, 10.papa, 11.remolacha,

12.trigo, 13.zanahoria, 14.cebolla, 15.habichuela, 16.tomate, 17.repollo, 19.ajo

ACLARACIÓN: SE TOMARON LOS MUNICIPIOS QUE PARTICIPAN CON UN % MAYOR AL 2.5% EN LA

SUBCUENCA.


Tabla 17. Evaluación cultivos permanentes subcuenca río Teusacá.

Municipio Cultivos

(varios)

Área En prod.

(ha)

Área Total

plantada (ton)

Producción

(ton)

Mayor

Rendimiento

(kg/ha)

Sopó 2 25 25 30 10.000

La Calera 2 21 30 525 15.000

Guasca* 1,2,3 9

(44% 2)

(4)

13.2

(53% 3)

(7)

170

(71% 3)

120

40.000

(13)

Total 1,2,3 55 68.2 725 VARIOS: 1.uchuva, 2.caducifolios, 3.fresa

ACLARACIÓN: SE TOMARON LOS MUNICIPIOS QUE PARTICIPAN CON UN % MAYOR AL 2.5% EN LA

SUBCUENCA.


Tabla 18. Población bovina ganadera subcuenca río Teusacá.

Subtotal

Total % Machos Hembras

Sopó 363 9.910 10.273 42

La Calera 5.110 7.972 13.082 53

Guasca 279 969 1.250 5

Total 5.752 18.851 24.605 100



41

7.6. Subtramo escogido

De acuerdo con lo establecido en la sección 6.2.3, la definición de la zona de estudio es uno de los

primeros pasos en la aplicación de la metodología IFIM de caudales ambientales, siendo también de

los más importantes ya que determina el alcance del estudio. Es por esta razón que se limitó el área

de estudio del río Teusacá a un subtramo en el cual se cumplieran con varias de las condiciones

impuestas tanto por la metodología como por el programa, en especial en la representatividad de los

aforos y muestreos realizados en la visita a campo realizada.

Se optó entonces por tomar el tramo comprendido entre el municipio de La Calera y la estación

hidrométrica en el sector de La Cabaña, el cual pertenece a la última zona de la cuenca media del

río. Este sector se caracteriza topográficamente por mantener las pendientes de terreno montañoso

que, como se describió con anterioridad, representa la mayoría de esta subcuenca. De manera más

específica, se decidió analizar el subtramo final, comprendido entre la descarga del conjunto

residencial “Macadamia” y el cruce vehicular de la vía que comunica a La Calera con Sopó con el

río, en el sector de La Cabaña.

El tramo tiene en total una longitud de 10.60 km (desde La Calera hasta La Cabaña), de los cuales

los últimos 2.45 km corresponden al tramo escogido. Los datos de calidad de agua se tomaron de

las mediciones realizadas para el proyecto de modelación de calidad del agua mediante la

implementación del modelo Qual2k, en el marco del desarrollo de las clases “Modelación

Ambiental” del programa de pregrado de Ingeniería Ambiental de la Universidad de Los Andes, así

como del curso de posgrado “Modelación de Procesos y Sistemas Ambientales” correspondiente a

la maestría en Ingeniería Ambiental de la misma universidad. El resumen de los resultados

obtenidos se presenta en los anexos del presente documento; cabe resaltar que la determinación de

los mismos fue realizada por el laboratorio de Ingeniería Ambiental de la Universidad de Los Andes.

La siguiente figura contiene la distribución espacial de los puntos muestreados, incluyendo la

ubicación de los vertimientos analizados (provenientes de la planta de tratamiento de aguas

residuales- PTAR- del municipio y de la urbanización “Macadamia”, además de la confluencia de la

quebrada “Simayá”). Los registros fotográficos se presentan en la sección de anexos:


42

Figura 17. Distribución puntos de medición calidad del agua tramo de estudio río Teusacá. Fuente: Barragán,

Borrero, Herrera, Pinzón, Valencia, (2016).

Haciendo uso de herramientas informáticas se realizó el cálculo de las pendientes para la totalidad

del tramo expuesto en la Figura 17, a partir de los puntos identificados como cortes con las curvas

de nivel contenidas en el modelo de elevación del terreno. Esta información resulta de gran

importancia en los modelos hidráulicos incluidos en el programa PHABSIM ya que es uno de los

parámetros de entrada. En la sección de anexos se presenta el resumen de los valores de pendientes.

El resto de valores necesarios fueron determinados a partir de los aforos de caudal realizados, cuyos

reportes se encuentran en la sección 13.4 (anexos).


43

Como conclusiones de la modelación de la calidad de agua del tramo La Calera- La Cabaña se

obtuvo que las fuentes difusas, tanto de nutrientes como de organismos patógenos, tienen una

contribución significativa sobre el río. En cuanto al cumplimiento con la normativa establecida para

diversos usos de agua, ninguno de los determinantes analizados está por encima del valor de

concentración exigido para usos agrícolas sin restricción, esto evaluado para condiciones de caudal

mínimo con un período de retorno de 2 años. Sin embargo, los vertimientos tanto de la PTAR de La

Calera como de la urbanización “Macadamia” están por encima de las concentraciones permitidas

en: fósforo total, nitrógeno total (y amoniacal para la PTAR) y detritos; si bien el impacto sobre la

calidad del agua del río no es considerable dado el bajo caudal de ambos vertimientos (ninguno es

continuo), se propuso optimizar el procedimiento de tratamiento para la PTAR de manera que se

cumplan con las eficiencias de remoción para las cuales fue diseñada, mientras que para la

urbanización se recomendó el tratamiento de las aguas residuales generadas con el mismo sistema

de la planta del municipio, considerando las características del vertimiento así como el caudal

generado (Barragán, Borrero, Herrera, Pinzón, & Valencia, 2016).


44

8. Especie objetivo

A partir de las especies relativas a la fauna identificadas en la sección 7.4, se enfoca la aplicación de

la metodología a la trucha arcoíris. Esta decisión se tomó considerando que el resto de especies

están clasificadas como en peligro, debido a su baja cantidad de población (Planeación Ecológica

ltda., Ecoforest ltda., 2006). A continuación se presentan características varias de la especie

escogida:

8.1. Aspectos biológicos

Originaria de Europa, la trucha arcoíris (Salmo gairdneri) hace parte de la familia de los

Salmónidos y es un pariente próximo de la trucha común, de la cual fisiológicamente es bastante

parecido aunque tenga genética diferente. Una característica importante es la capacidad de esta

especie de migrar a diferentes cuerpos de agua una vez están lo suficientemente desarrolladas. Otro

aspecto a tener son los cambios a los que la musculatura del individuo se ve expuesta, factor que

define la capacidad del pez de nadar en las corrientes naturales a diferentes profundidades de

acuerdo con la velocidad de preferencia (Stevenson, 2006); las curvas para los diferentes estadios se

presentan más adelante.

El ciclo vital de esta especie comprende cuatro estadios: freza, alevín, juvenil y adulto. Los huevos

son colocados por la hembra en el fondo del cauce buscando condiciones de temperatura óptimos

para el desarrollo del mismo- entre 8 y12°C. Como alevines los peces buscan nadar lejos de la

superficie, debido a la baja tolerancia que tienen hacia la luz; en esta etapa son particularmente

vulnerables a ser devorados o afectados por organismos patógenos. Su madurez sexual llega entre

los 2 y 3 años para ambos sexos (Stevenson, 2006). A continuación se presenta un ejemplo de un

par de individuos de esta especie:

Figura 18. Trucha arcoiris. Fuente: http://nationalgeographic.es/animales/peces/trucha-arcoiris.


45

8.2. Calidad de agua necesitada

De manera similar a muchas especies de organismos vertebrados, para su supervivencia la trucha

arcoíris necesita de condiciones lo más neutras posibles de pH, con una ligera tolerancia a

condiciones básicas. En cuanto la concentración de oxígeno disuelto, se recomienda no sobrepasar

20 mg/L, ni tampoco llegar a condiciones anaerobias ni anóxicas. Esta especie es sensible en un

nivel toxicológico a metales como el hierro o el cinc. Finalmente, la temperatura óptima en

términos generales para los diferentes estadios oscila entre 15 y 25°C (Stevenson, 2006).

8.3. Curvas de preferencia

De acuerdo a lo descrito como parte de las consideraciones ecológicas de la metodología IFIM y su

implementación en el programa PHABSIM, la manera de relacionarlo con las características

hidráulicas es a través del desarrollo de factores de conformidad o idoneidad, establecidos a partir

de curvas de preferencia. Dichas curvas son funciones que relacionan la facilidad de acomodación

del estadio de la especie analizada con parámetros como la profundidad de flujo, caudal y el

sustrato. Las siguientes son las curvas de preferencia de acuerdo con lo desarrollado por Martín

Mayo en su tesis doctoral “Determinación de regímenes de caudales ecológicos mínimos:

Adaptación del método IFIM- PHABSIM y aplicación a ríos españoles”, en el año 2000:

Figura 19. Curvas de preferencia trucha arcoiris, estadio: freza.


46

Figura 20.Curvas de preferencia trucha arcoiris, estadio: alevin.

Figura 21. Curvas preferencia trucha arcoiris, estadio: juvenil.


47

Figura 22. Curvas de preferencia trucha arcoiris, estadio: adulto.


48

Capítulo IV

9. Resultados Obtenidos

En cuanto al primer componente del programa, la modelación hidráulica implementada mediante

los programas mencionados en las secciones anteriores arrojaron los siguientes resultados en cuanto

a los perfiles de velocidad y nivel de superficie de agua:

Figura 23. Velocidades simuladas, sección transversal 1.

Figura 24. Velocidades simuladas, sección transversal 2.


49

Figura 25. Ajuste velocidades sección 1.

Figura 26. Ajuste velocidades sección 2.


50

Figura 27. Nivel superficial de agua modelado sección 1.

Figura 28. Nivel superficial de agua modelado sección 2.


51

Figura 29. Perfil longitudinal del nivel de superficie de agua.

Finalmente, la siguiente figura ilustra los resultados del área ponderada útil (WUA) para los

diferentes estadios de la especie estudiada,

Figura 30. Área ponderada útil para los diferentes estadios de la trucha arcoiris.


52

10. Análisis de Resultados

Como se puede observar en las figuras 23 a 26, la modelación de las condiciones de flujo evaluadas

tomando la velocidad como parámetro, no se ajusta de la mejor manera a los valores observados de

acuerdo con la toma de datos realizada, en especial porque no coinciden las variaciones con

respecto a la distancia, evidenciado en las tendencias contrarias que toman para una misma abscisa.

Se puede concluir de manera similar que las diferencias evaluadas con valores alternos de caudal no

son significativas, variando en menos de una décima de m/s en la velocidad reportada.

En cuanto al nivel de superficie, los valores simulados no presentan la misma variabilidad que los

observados, pero si tienen un orden de magnitud muy cercano. Esto evidencia entonces que a pesar

que las velocidades no cuentan con el mejor ajuste, la profundidad de flujo si logra simular las

condiciones del cauce. Esta situación se cumple especialmente con la sección 1, aunque dada la

poca profundidad en la otra sección es más fácil observar las pequeñas diferencias, es decir son

condiciones totalmente similares para ambas secciones. Este buen ajuste se puede confirmar en la

Figura 29, en el cual para los modelos graficados no se perciben diferencias que se puedan

considerar como significativas, para las diferentes condiciones de flujo evaluadas.

Finalmente, a partir de la Figura 30 se puede concluir que, para las condiciones de flujo modeladas

así como para las curvas de preferencia especificadas para la especie establecida como objetivo, las

condiciones del río Teusacá no son lo suficientemente satisfactorias como para albergar ninguno de

los estadios del pez. Si bien se cumplen con condiciones tanto de flujo como de profundidad que

permitirían el desarrollo del mismo, tanto el sustrato como la longitud de los tramos (considerando

los diferentes remansos y rápidos correspondientes), son los factores limitantes para el crecimiento

de la especie. Se puede atribuir esta condición a las altas pendientes que caracterizan la topografía

del cauce del río, dado su impacto sobre la erosión y los estadios tempranos de la trucha arcoíris.


53

11. Conclusiones y recomendaciones

El río Teusacá, considerando su importancia como fuente hídrica principal de su subcuenca,

debe ser contemplado en el desarrollo de planes de GIRH, tomando la aproximación

correspondiente al estudio del presente documento.

La metodología IFIM de caudales ambientales es una aproximación ampliamente utilizada

a nivel mundial, actuando como herramienta en el marco del desarrollo de un plan de

gestión integrado del recurso hídrico (GIRH) no solamente para usos domésticos,

industriales y/o agrícolas, sino también para el mantenimiento de los ecosistemas y hábitats

así como sus servicios prestados.

Si bien la metodología IFIM se encuentra dentro las más integrales en la determinación del

caudal ambiental, su implementación a través del programa PHABSIM no es la más

sencilla, necesitando de un estudio profundo de las condiciones de flujo y de hábitat, lo cual

significa un esfuerzo considerable en la programación y logística, pensando en su

aplicación a diferentes ríos a nivel nacional. Se recomienda entonces un trabajo más

extenso de evaluación de selección de tramo, de manera tal que se faciliten las labores de

logística y programación de toma de muestras y mediciones, buscando completar los

insumos del modelo.

A partir de los resultados obtenidos, la aplicación de la metodología propuesta en la sección

3 del presente documento no fue desarrollada de manera completa, siendo que no se

definieron alternativas a evaluar dada la no viabilidad de subsistencia de la especie. Se

considera de todos modos que el proceso propuesto es el indicado para una evaluación

completa a partir de la metodología propuesta.

En el tramo evaluado del río, comprendido específicamente en el final de la cuenca media

del mismo, no se dan las condiciones necesarias para albergar ninguno de los estadios de la

trucha arcoíris, en especial porque es muy poco probable su desarrollo en etapas tempranas

a causa de las altas pendientes que promueven procesos de erosión en el fondo del cauce,

evitando la incubación y nacimiento de los huevos y de las frezas de la especie. Otro factor

a considerar es la ausencia de individuos de la especie en el sector.

Se recomienda evaluar otro tramo del río en el cual las condiciones de flujo y de sustrato

permitan el desarrollo temprano de la especie, de forma tal que se pueda pensar en la

introducción de la misma, si es que no está presente.

Es posible por otro lado la implantación de individuos ya en estadios maduros como parte

de una prueba preliminar para evaluar la posibilidad de sobrevivencia de la especie,

considerando aspectos no tomados en cuenta en el modelo PHABSIM como la calidad del

agua de la corriente.


54

12. Bibliografía

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56

13. Anexos

13.1. Registros fotográficos

Figura 31. Sitio 1 de medición. Fuente: Salida de campo curso “Modelación Ambiental”.


57

Figura 32. Descarga PTAR La Calera. Fuente: Salida de campo curso “Modelación Ambiental”.

Figura 33. Unión quebrada Simayá a río Teusacá. Fuente: Salida de campo curso “Modelación Ambiental”.


58

Figura 34. Vista desde terreno más alto de la zona de descarga de urbanización "Macadamia". Fuente: Autor.

Figura 35. Descarga urbanización "Macadamia". Fuente: Salida de campo curso “Modelación Ambiental”.


59

Figura 36. Vista hacia aguas abajo de la descarga de la urbanización "Macadamia". Fuente: Autor.

Figura 37. Vista hacia aguas arriba de la descarga de la urbanización "Macadamia". Fuente: Autor.


60

Figura 38. Realización aforo de caudal aguas abajo de la descarga de la urbanización "Macadamia". Fuente:

Autor.

Figura 39. Realización aforo de caudal estación La Cabaña. Fuente: Salida de campo curso "Modelación

Ambiental".


61

13.2. Resultados de laboratorio

Tabla 19. Resumen resultados de laboratorio para diferentes determinantes de calidad de agua. Fuente:

Laboratorio de Ingeniería Ambiental, Universidad de Los Andes.

13.3. Pendientes longitudinales entre tramos

Tabla 20. Pendientes longitudinales entre tramos de sitios de medición. Fuente: Barragán et al, (2016).

13.4. Aforos de caudal

Alcalinidad total ClorofilaColiformes

totales DBO lenta DBO rapida

Fosfatos

(inorgánico)

Fósforo

orgánico

Nitritos +

Nitratos

Nitrógeno

amoniacal N org POM ISS

mg/L- CaCO3 mg/m3 UFC/100 mL mg/L-O2 mg/L-O2 mg/L-P mg/L-P mg/L-N mg/L-N mg/L-N mgD/L mgD/L

Sitio 1 La Calera 0 Km 8:30:00 18,6 6,4 23X103 8,5 3,0 0,10 0,40 0,583 0,21 0,68 3,42 20,4

Sitio 2 11:00:00 20,0 1,1 6X104 6,6 4,3 0,10 0,26 0,599 0,47 4,03 12 8,2

PTAR 10:15:00 260 1,7 3X106 113,84 91,1 7,48 1,06 0,566 10,8 58,53 905 78,1

Sitio 3 11:15:00 20,5 2,5 352X103 7,9 3,6 0,10 0,24 0,149 0,17 4,33 7 7,9

Sitio 4 Q Simaya 11:15:00 14,4 1,5 184X101 11,0 3,0 0,10 0,05 0,112 0,30 0,59 2,6 3,4

Sitio 5.1 11:30:00 18,4 2,6 3X104 9,2 4,7 0,10 0,19 0,135 0,31 4,19 11,6 7,9

Sitio 5.2 La Calera 0 Km 9:00:00 18,5 2,9 41X103 7,4 4,8 0,10 0,20 0,582 0,34 0,55 8,34 8,1

Sitio 6a 12:30:00 20,5 1,0 52X103 6,5 3,3 0,10 0,24 0,157 0,47 4,03 9,34 5,7

Macadamia 12:45:00 163 4,2 7X104 65,4 64,5 4,71 0,89 0,562 7,1 37,04 484 6,4

Sitio 8 La Cabaña 14:00:00 34,5 2,0 4X104 7,1 3,9 0,10 0,39 0,836 2,4 2,05 7,44 4,8

ID Lugar Hora

TRAMOS 1 - 2_1 1-2_2 1-2_3 1-2_4 2-3 3-4 4-5b 5a-6a_1 5a-6a_2 5a-6a_3

Pendiente longitudinal: 0,991% 1,279% 0,739% 1,550% 1,550% 1,550% 1,550% 1,022% 1,100% 1,567%

TRAMOS 5a-6a_4 5a-6a_5 5a-6a_6 6a-6b_1 6a-6b_2 6b-7_1 6b-7_2 6b-7_3 6b-7_4 6b-7_5

Pendiente longitudinal: 1,214% 0,858% 1,022% 1,022% 2,896% 2,896% 1,050% 0,758% 0,810% 0,214%


62

Tabla 21. Aforo de caudal realizado aguas abajo de descarga de la urbanización "Macadamia". Fuente: Autor.

FECHA: 09/05/2016 Inicial 10:00 Caudal 0.760 m3/s

ESTACION / RIO Teusacá - Aguas abajo Macadamia Final 11:00 Velocidad 0.241 m/s

Inicial mt Area 3.158 m2

Final H 0.486 m

N

Ptotal Paforo (No) T (s) N/T VP VMV VM

0.00 0.40 0.60 0 30 0 0.021 0.021

0.031 0.43 0.5 0.213 0.0066

0.50 0.45 0.20 0 30 0 0.021 0.041

0.80 4 30 0.13333 0.062 0.097 0.48 0.5 0.238 0.0230

1.00 0.50 0.20 5 30 0.16667 0.072 0.153

0.80 21 30 0.7 0.234 0.173 0.55 0.5 0.275 0.0476

1.50 0.60 0.20 11 30 0.36667 0.132 0.193

0.80 23 30 0.76667 0.254 0.181 0.55 0.5 0.275 0.0497

2.00 0.50 0.20 6 30 0.2 0.082 0.168

0.80 23 30 0.76667 0.254 0.181 0.57 0.5 0.283 0.0510

2.50 0.63 0.20 9 30 0.3 0.112 0.193

0.80 25 30 0.83333 0.274 0.196 0.64 0.5 0.320 0.0627

3.00 0.65 0.20 8 30 0.26667 0.102 0.198

0.80 27 30 0.9 0.295 0.216 0.73 0.5 0.363 0.0783

3.50 0.80 0.20 11 30 0.36667 0.132 0.234

0.80 31 30 1.03333 0.335 0.231 0.80 0.5 0.400 0.0925

4.00 0.80 0.20 12 30 0.4 0.143 0.229

0.80 29 30 0.96667 0.315 0.229 0.78 0.5 0.388 0.0886

4.50 0.75 0.20 13 30 0.43333 0.153 0.229

0.80 28 30 0.93333 0.305 0.196 0.81 0.5 0.405 0.0793

5.00 0.87 0.20 9 30 0.3 0.112 0.163

0.80 19 30 0.63333 0.214 0.163 0.89 0.5 0.443 0.0721

5.5 0.90 0.20 9 30 0.3 0.112 0.153

0.80 17 30 0.56667 0.193 0.153 0.94 0.5 0.468 0.0714

6.00 0.97 0.20 8 30 0.26667 0.102 0.153

0.80 18 30 0.6 0.203 0.153 0.49 0.5 0.243 0.0370

6.50 0.00 0.60 30 30 1 0.325 0.325

0.325

SP (m2)

DISTANCIAS

DESDE Orilla

(m)

PROFUNDIDADES (m)REVOLUCIONES

VELOCIDADES (m/s)SECCION CAUDAL

PARCIAL

(m3/s)PM (m) AP (m)

AFORO DE CAUDAL EN RÍOS

HORA

Ancho

Total (m) 6.50Molinete OTT Hélice No. : 2

MIRA


63

Tabla 22. Aforo de caudal realizado en la estación La Cabaña. Fuente: Autor.

FECHA: 09/05/2016 Inicial 12:00 Caudal 0.766 m3/s

ESTACION / RIO Teusacá - La Cabaña Final 13:00 Velocidad 0.306 m/s

Inicial Dañada mt Area 2.506 m2

Final No se pudo leer H 0.456 m

N

Ptotal Paforo (No) T (s) N/T VP VMV VM

0.00 0.55 0.20 0 30 0 0.021 0.021

0.80 0.105 0.55 0.5 0.275 0.0288

0.50 0.55 0.20 1 30 0.03333 0.031 0.188

0.80 32 30 1.06667 0.345 0.252 0.56 0.5 0.281 0.0707

1.00 0.58 0.20 28 30 0.93333 0.305 0.315

0.80 30 30 1 0.325 0.345 0.54 0.5 0.269 0.0928

1.50 0.50 0.20 33 30 1.1 0.355 0.376

0.80 37 30 1.23333 0.396 0.401 0.53 0.5 0.263 0.1053

2.00 0.55 0.20 34 30 1.13333 0.366 0.426

0.80 46 30 1.53333 0.487 0.406 0.54 0.5 0.269 0.1091

2.50 0.53 0.20 27 30 0.9 0.295 0.386

0.80 45 30 1.5 0.477 0.376 0.50 0.5 0.251 0.0944

3.00 0.48 0.20 29 30 0.96667 0.315 0.366

0.80 39 30 1.3 0.416 0.371 0.47 0.5 0.234 0.0868

3.50 0.46 0.20 27 30 0.9 0.295 0.376

0.80 43 30 1.43333 0.457 0.345 0.45 0.5 0.227 0.0783

4.00 0.45 0.20 22 30 0.73333 0.244 0.315

0.80 36.00 30 1.2 0.386 0.274 0.45 0.5 0.225 0.0617

4.50 0.45 0.20 13 30 0.43333 0.153 0.234

0.80 29 30 0.96667 0.315 0.181 0.43 0.5 0.213 0.0384

5.00 0.40 0.20 8 30 0.26667 0.102 0.127

0.80 13.00 30 0.43333 0.153 0.127 0.35 0.5 0.175 0.0223

5.50 0.30 0.60 0.00 30 0 0.021 0.021

0.021

Molinete OTT Hélice No. : 2

MIRA

PM (m) AP (m)

AFORO DE CAUDAL EN RÍOS

HORA

Ancho

Total (m) 5.50

SP (m2)

DISTANCIAS

DESDE Orilla

(m)

PROFUNDIDADES (m)REVOLUCIONES

VELOCIDADES (m/s)SECCION CAUDAL

PARCIAL

(m3/s)

diego andrés pinzón gonzález - uniandes

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