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Estimación de caudal ambiental mediante enfoques ecosistémicos para la cuenca del río Nare en el

departamento de Antioquia, enmarcada en la metodología de

ELOHA

Joanna Andrea Barrera Olarte

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ingeniería, Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola

Bogotá, Colombia

2018

Estimación de caudal ambiental mediante enfoques ecosistémicos para la cuenca del río Nare en el

departamento de Antioquia, enmarcada en la metodología de

ELOHA

Joanna Andrea Barrera Olarte

Tesis o trabajo de investigación presentado como requisito parcial para optar al título de:

Magister en Recursos Hidráulicos

Director:

Ph.D. Gabriel Antonio Pinilla Agudelo - Profesor Titular

Codirectores:

Ph.D. Erasmo Alfredo Rodríguez Sandoval – Profesor Asociado Ph.D. Juliana Delgado – The Nature Conservancy

Línea de Investigación: Ecohidrología

Grupo de Investigación: Biodiversidad, biotecnología y conservación de ecosistemas

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ingeniería, Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola

Bogotá, Colombia

2018

A mi madre Sandra Rocío Olarte Gamboa y en

memoria al ser que me enseñó sobre la

fortaleza y perseverancia mi querido padre

Hernando Cardona Bedoya, quienes me

alentaron a seguir por el camino de la

academia y la excelencia.

Agradecimientos

Quiero expresar mis más sinceros sentimientos de agradecimiento a mi director de tesis,

profesor titular de la Universidad Nacional de Colombia, el docente Gabriel Antonio Pinilla

Agudelo, quien desde el principio de esta travesía me brindó su confianza, paciencia y

sobre todo apoyo incondicional ante las dificultades que se generaron para el desarrollo

satisfactorio de esta tesis. Adicionalmente, a mis codirectores, el docente de la Universidad

Nacional de Colombia Dr. Erasmo Alfredo Rodríguez Sandoval y la Dra. Juliana Delgado,

funcionaria de The Nature Conservancy – TNC.

Así mismo, agradecer a la Fundación Ángel Escobar, la cual me apoyó económicamente

a través de una beca del programa Colombia Biodiversa, mediante la cual pude conocer

el área de estudio y desarrollar diversas actividades.

A la organización en general The Nature Conservancy – TNC y su funcionario el Ingeniero

Héctor Angarita, por la información y orientaciones brindadas para la realización de este

trabajo.

A la comunidad de Puerto Garza en el Prodigio, especialmente a Alexis Giraldo y al señor

Carlos Olaya, al profesional Jules Dominé, quienes me brindaron el espacio para conocer

la comunidad y me ofrecieron información relevante para ampliar este trabajo, mediante

sus experiencias de vida e historias.

Con mi corazón agradezco a mi familia y a todas aquellas personas que de una u otra

manera contribuyeron en la realización de este trabajo.

Resumen y Abstract IX

Resumen

El oriente antioqueño es una de las zonas estratégicas en recursos hídricos del país que

por su ubicación geográfica ha permitido el desarrollo de un potencial hidroeléctrico, a nivel

regional y nacional. En esta zona se encuentra la cuenca del río Nare, la cual alberga

dentro de su interior al complejo de hidroeléctricas denominado Nare – Guatapé que

involucra los sistemas de embalses Peñol-Guatapé, Punchiná, Playas, San Lorenzo,

Jaguas, Calderas, entre otros. Estos embalses se encuentran sobre las principales fuentes

hídricas de la región, dejando en este momento un único sistema fluvial sin construcción

de estructuras hidráulicas para regulación, el río Samaná Norte.

Este río se caracteriza por tener un ambiente en el que desarrollan sus ciclos de vida

muchas especies acuáticas, principalmente tres especies de peces denominadas

Prochilodus magdalenae, Ichhyoelephas longirostris y Brycon moorei. Dichas especies se

encuentran en estado de amenaza en la región por la posible construcción del nuevo

megaproyecto denominado Porvenir II. Para efectos de este trabajo de investigación, son

la base para el establecimiento de hipótesis de relación entre el caudal y la ecología para

la determinación del caudal ambiental, reto actual en la gestión del recurso hídrico y que

se utiliza dentro de él enfoque metodológico de ELOHA (Límites Ecológicos de Alteración

Hidrológica).

Por lo anterior, y en vista de la necesidad social de la preservación de las especies para

mantener la economía y sobrevivencia de las poblaciones humanas asentadas en la zona,

es necesario identificar las problemáticas ambientales que acarrean la construcción de un

embalse sobre un sistema fluvial. Este trabajo de investigación está entonces relacionado

con la estimación del caudal ambiental y con la identificación de cómo un embalse afectará

y alterará el régimen hidrológico natural del sistema natural sobre el río Samaná Norte.

Palabras clave: Límites ecológicos de alteración hidrológica, Porvenir II, Samaná Norte,

Hidroeléctrica.

X Estimación de caudal ambiental mediante enfoques ecosistémicos para la cuenca

del río Nare en el departamento de Antioquia, enmarcada en la metodología de

ELOHA

Abstract

Eastern Antioquia is one of the strategic areas in the country's water resources that, due

to its geographical location, has allowed the development of hydroelectric potential at the

regional and national scales. It is home to the Nare River basin, which houses the

hydroelectric complex Nare - Guatapé, which includes the Peñol-Guatapé, Punchiná,

Playas, San Lorenzo, Jaguas and Calderas reservoirs, among others any are on the main

identified hydric sources, leaving at this moment a unique fluvial system without

construction of hydraulic structures known as the Samaná Norte river

This river has been characterized as an environment in which many aquatic species

develop their life cycles, mainly three species of fish called (Prochilodus magdalenae,

Ichhyoelephas longirostris and Brycon moorei), which are in a state of threat over the region

the possible construction of the new megaproject called Porvenir II and that for purposes

of this research work, are the basis for the establishment of hypotheses of relationship

between flow and ecology for the determination of environmental flow, current challenge in

the management of water resources and that includes one of the characteristic bases of

the methodological approach of ELOHA (Ecological Limits of Hydrological Alteration).

Therefore, and in view of the social need for the preservation of species to maintain the

economy and survival of human populations in the area, it is necessary to identify the

environmental problems that lead to the construction of a reservoir on a river system. This

research work is then related to the estimation of the environmental flow and to the

identification of how a reservoir will affect and alter the natural hydrological regime of the

natural system on the Samaná Norte River.

Keywords: Ecologycal Limits of Hydrologic Alteration, Porvenir II, Samaná Norte,

Hydroelectric.

Contenido XI

Contenido

Pág. Contenido

1. Justificación ............................................................................................................. 5

2. Marco Conceptual .................................................................................................... 9 2.1 Definición de caudal ambiental ......................................................................... 10 2.2 Marco jurídico en Colombia relacionado con el establecimiento de caudales ambientales ................................................................................................................ 12 2.3 Métodos propuestos para la estimación de caudal ambiental ........................... 16

2.3.1 Métodos Hidrológicos .................................................................................... 16 2.3.2 Métodos Hidráulicos ...................................................................................... 17 2.3.3 Métodos de simulación de hábitat o con enfoque Hidrobiológico ................... 17 2.3.4 Métodos Holísticos ........................................................................................ 18 2.3.5 Metodologías propuestas en la Universidad Nacional de Colombia para la estimación de caudal ambiental ............................................................................... 20 2.3.6 Metodología de Límites Ecológicos de Alteración Hidrológica (ELOHA) ........ 21

2.4 La meteorología, el clima y su importancia en la hidrología .............................. 42 2.4.1 Zonificación climática de Caldas – Lang ........................................................ 43 2.4.2 Red Hidrometereológica ................................................................................ 44 2.4.3 Metodologías estadísticas para el tratamiento de datos climáticos ................ 45

2.5 Los embalses y sus efectos ambientales ......................................................... 48 2.5.1 Proyecto Hidroeléctrico Porvenir II ................................................................. 52 2.5.2 Regla de operación de embalses ................................................................... 56 2.5.3 Economía y sus efectos sobre los caudales ambientales .............................. 57

2.6 Aspectos relevantes dentro de la cuenca ......................................................... 58 2.6.1 Aspectos geomorfológicos ............................................................................. 58 2.6.2 Economía del Área ........................................................................................ 59 2.6.3 Especies de interés identificadas ................................................................... 60 2.6.4 Artes de Pesca .............................................................................................. 64 2.6.5 Situación Social ............................................................................................. 68

3. Metodología ............................................................................................................ 73 3.1.1 Identificación, consulta y recopilación de información .................................... 74

3.2 Análisis de aspectos generales ........................................................................ 74 3.2.1 Delimitación del área de interés ..................................................................... 75 3.2.2 Análisis morfométrico de la cuenca................................................................ 76 3.2.3 Identificación de información Hidrometeorológica .......................................... 77 3.2.4 Tratamiento de datos hidrométricos ............................................................... 78 3.2.5 Análisis de parámetros climáticos y Clasificación climática de Caldas – Lang 79

XII Estimación de caudal ambiental mediante enfoques ecosistémicos para la

cuenca del río Nare en el departamento de Antioquia, enmarcada en la

metodología de ELOHA

3.2.6 Modelación Hidrológica ................................................................................. 80

3.3 Clasificación de los tipos de ríos ....................................................................... 82 3.4 Desarrollo de la matriz de Importancia – Gobernabilidad (IGO) ........................ 83 3.5 Selección de las especies de interés ................................................................ 84

3.5.1 Revisión de información y selección de especies de interés ......................... 85 3.5.2 Análisis de las alteraciones del régimen hidrológico ...................................... 86 3.5.3 Generación de hipótesis de caudal vs ecología ............................................. 86 3.5.4 Validación de la información relacionada a las especies de interés ............... 87 3.5.5 Curva de Duración de Caudales – CDC ........................................................ 88 3.5.6 Regla de operación de embalses .................................................................. 88

3.6 Uso del software WEAP .................................................................................... 93 3.6.1 Codificación de las cuencas en WEAP .......................................................... 94

4. Resultados y Discusión ......................................................................................... 97 4.1 Delimitación y morfometría de la cuenca .......................................................... 97

4.1.1 Tamaño de la cuenca .................................................................................... 98 4.1.2 Perímetro de la cuenca ................................................................................. 99 4.1.3 Forma de la cuenca ....................................................................................... 99 4.1.4 Patrón de drenaje de la cuenca ................................................................... 100 4.1.5 Clasificación del número de orden de la cuenca.......................................... 100

4.2 Análisis climatológico de la cuenca ................................................................. 101 4.2.1 Precipitación ................................................................................................ 103 4.2.2 Temperatura ................................................................................................ 105 4.2.3 Evaporación ................................................................................................ 106 4.2.4 Humedad Relativa ....................................................................................... 107 4.2.5 Brillo Solar ................................................................................................... 109 4.2.6 Nubosidad ................................................................................................... 109 4.2.7 Clasificación climática de Caldas – Lang ..................................................... 111

4.3 Resultados de la matriz de Importancia – Gobernabilidad (IGO) ..................... 112 4.4 Régimen de caudales mediante análisis del registro histórico ........................ 115

4.4.1 Factor de traslado de caudales ................................................................... 115 4.4.2 Balance de masas ....................................................................................... 116 4.4.3 Generación de caudales sintéticos mediante el modelo Thomas &Fiering. . 118 4.4.4 Clasificación de los tipos de ríos ................................................................. 120 4.4.5 Resultados del software IHA ....................................................................... 121 4.4.6 Curva de duración de caudales – CDC ....................................................... 134 4.4.7 Identificación de caudales por defectos y excesos ...................................... 138 4.4.8 Historia de vida y ciclo de vida de las especies elegidas ............................. 141

4.5 Hipótesis generadas ....................................................................................... 143 4.5.1 Validación con expertos de la información generada ................................... 144

4.6 Análisis de la regla de operación del proyecto PORVENIR II .......................... 147 4.7 Determinación de umbrales de caudales ambientales ELOHA sobre el río Samaná Norte en la cuenca del río Nare ................................................................... 154

4.7.1 Comparación de los resultados obtenidos con la metodología de 2017 del Ministerio de Ambiente........................................................................................... 157

4.8 Información generada del WEAP .................................................................... 158

5. Conclusiones y recomendaciones ..................................................................... 165 5.1 Conclusiones .................................................................................................. 165

Contenido XIII

5.2 Recomendaciones ...........................................................................................166

Contenido XIV

Lista de figuras

Pág. Figura 2-1. Línea de tiempo relacionada con el concepto de Caudal Ambiental ............. 10

Figura 2-2 Legislación oficial en Colombia que involucra el término de caudal ambiental

....................................................................................................................................... 13

Figura 2-3. Esquema General de las relaciones ecohidrológicas tras el concepto de

GIRH o IWRM ................................................................................................................. 22

Figura 2-4. Procesos integradores de la metodología ELOHA ....................................... 24

Figura 2-5. Ejemplo de tipos de flujos generados en el software IHA (Caudales Bajos,

caudales extremadamente bajos, pulsos de caudales altos, pequeñas inundaciones y

grandes inundaciones ..................................................................................................... 28

Figura 2-6. Escalas temporales y espaciales de las organizaciones jerárquicas de los

organismos acuáticos ..................................................................................................... 30

Figura 2-7. Esquema de división fluvial de acuerdo con los gradientes altitudinales y las

características físicas y ambientales ............................................................................... 36

Figura 2-8. Clasificación de corrientes, en función de la elevación de acuerdo con

Ingfocol y The Nature Conservancy ................................................................................ 37

Figura 2-9. Zonas de identificación para el área de importancia ..................................... 41

Figura 2-10. Sectores para la identificación de relaciones de importancia vs

Gobernabilidad................................................................................................................ 42

Figura 2-11. Relación de la biodiversidad acuática y el régimen e flujo. ......................... 52

Figura 2-12. Localización del proyecto hidroeléctrico PORVENIR II ............................... 54

Figura 2-13. Diseño de proyectos Porvenir II ................................................................. 55

Figura 2-14. Izquierda: cañones en el río Samaná Norte. Derecha: afloramiento de agua

en cavernas de Puerto Garza. ........................................................................................ 58

Figura 2-15. Ejemplos de algunas divisiones taxonómicas de las algas del Perifiton en el

área de estudio ............................................................................................................... 61

Figura 2-16. Algunas especies ícticas identificadas en el área del proyecto Porvenir II .. 62

Figura 2-17.Ejemplos de macroinvertebrados identificados en el área de intervención del

Proyecto PORVENIR II ................................................................................................... 62

Figura 2-18. Especies de peces elegidos: (1) Brycon moorei, (2) Prochilodus

magdalenae e (3) Ichthyoelephas longirostris ................................................................. 63

Figura 2-19. Método de pesca de atarraya sobre el río Samaná en Puerto Garza ......... 65

Figura 2-20. Composición de la captura en el sector alto del río Samaná Norte ............. 66

Figura 2-21.Composición de la captura en el sector medio del río Samaná Norte .......... 66

Figura 2-22. Composición de la captura en el sector bajo del río Samaná Norte ............ 66

Figura 2-23.Especies ícticas de sustento para la comunidad. ........................................ 68

Contenido XV

Figura 2-24. Manifestaciones por parte de la población aledaña al punto de construcción

de PORVENIR II ............................................................................................................. 69

Figura 2-25.Mural en la zona urbana de San Carlos ...................................................... 71

Figura 3-1. Esquema de la metodología general desarrollada ....................................... 73

Figura 3-2. Identificación de aspectos generales ........................................................... 75

Figura 3-3. Generación sintética de caudales ................................................................ 80

Figura 3-4. Clasificación de los tipos de ríos. ................................................................. 83

Figura 3-5. Pasos para el desarrollo de la matriz IGO ................................................... 84

Figura 3-6. Proceso para la selección de especies de interés para la generación de

hipótesis de relación caudal vs ecología ........................................................................ 85

Figura 3-7. Base hidrológica de las relaciones caudal vs ecología ................................ 87

Figura 3-8. Esquema de regla de operación como balance hídrico................................ 89

Figura 3-9. Niveles y volúmenes en un embalse ............................................................ 92

Figura 3-10. Esquema metodológico del uso del WEAP ................................................ 93

Figura 3-11. Ejemplo de codificación de cuencas .......................................................... 94

Figura 4-1. Delimitación obtenida de la cuenca del río Nare .......................................... 98

Figura 4-2. Identificación de la red de drenaje para la cuenca el río Nare .....................100

Figura 4-3. Clasificación de número de Horton para la cuenca del río Nare .................101

Figura 4-4. Red de estaciones climáticas seleccionadas operadas por el IDEAM ........103

Figura 4-5.Histograma de precipitación total mensual multianual .................................104

Figura 4-6. Espacialización de la precipitación promedio multianual en la cuenca del río

Nare, .............................................................................................................................105

Figura 4-7.Temperatura media anual para la cuenca del río Nare, mediante la

representación de isotermas. ........................................................................................106

Figura 4-8. Valores máximos, medios y mínimos de Evaporación (mm) .......................108

Figura 4-9.Valores máximos, medios y mínimos de humedad relativa (%) ...................108

Figura 4-10. Valores de Brillo Solar anual mensual en horas........................................109

Figura 4-11.Valores de nubosidad para los meses de enero a diciembre de 1983 a 2016

......................................................................................................................................110

Figura 4-12. Clasificación climática Caldas - Lang para la cuenca del río Nare ............111

Figura 4-13. Resultado de matriz IGO. Obsérvese que los puntos se ubican en el sector

1, donde se consideran muy importantes y de atención inmediata ................................114

Figura 4-14. Panorámica del río Samaná Norte en su cuenca alta ...............................114

Figura 4-16. Puntos de delimitación (Estaciones La Garrucha y Porvenir II) .................116

Figura 4-17. Ejemplo de algunos valores registrados en eXM y ajuste mediante balance

de masas. ......................................................................................................................117

Figura 4-18. Punto de descarga de las aguas turbinadas del Embalse Punchiná – San

Carlos ............................................................................................................................117

Figura 4-19. Generación Sintética de caudales diarios. ................................................119

Figura 4-20. Clasificación de las familias de ríos de la cuenca del río Nare de acuerdo a

la altura .........................................................................................................................120

Figura 4-21. Comportamiento del régimen hidrológico, pre y post proyecto ..................122

Figura 4-22.RVA mes de Enero ....................................................................................123

Figura 4-23.Alteración de caudales mensuales multianuales generados con IHA ........124

XVI Estimación de caudal ambiental mediante enfoques ecosistémicos para la



Figura 4-24. Caudales obtenidos mínimos de 1 día de duración .................................. 125

Figura 4-25. Caudales obtenidos mínimos de 3 días de duración ................................ 125

Figura 4-26. Caudales obtenidos mínimos de 7 días de duración ................................ 126

Figura 4-27. Caudales obtenidos mínimos de 30 días de duración .............................. 126

Figura 4-28. Caudales obtenidos mínimos de 90 días de duración .............................. 127

Figura 4-29.Caudales obtenidos máximos de 1 día de duración .................................. 128

Figura 4-30. Caudales obtenidos máximos de 3 y 7 días de duración .......................... 128

Figura 4-31. Caudales obtenidos máximos de 30 días de duración .............................. 129

Figura 4-32.Caudales obtenidos máximos de 90 días de duración ............................... 129

Figura 4-33.Alteración de los 33 parámetros que mide el IHA ...................................... 131

Figura 4-34. Alteración de los 33 parámetros en el IHA – Resultados Parte I............... 132

Figura 4-35. Alteración de los 33 parámetros en el IHA – Resultados Parte II.............. 133

Figura 4-36. Alteración de los 33 parámetros en el IHA – Resultados Parte III. ............ 134

Figura 4-37. Curva de duración de caudales pre y post proyecto general. ................... 135

Figura 4-38.Curvas mensuales de duración de caudales pre (línea verde) y post proyecto

(línea roja) del río Samaná Norte. ................................................................................. 135

Figura 4-39. Identificación de años hidrológicos de acuerdo con el porcentaje de

excedencia .................................................................................................................... 138

Figura 4-40. Distribución por colores asignada a la probabilidad de excedencia .......... 138

Figura 4-41.Subienda en Puerto Garza sobre el río Samaná Norte .............................. 140

Figura 4-42.Relación de pulsos vs ciclo de vida de la especies (comunidad íctica) ...... 144

Figura 4-43.Aguas claras y entorno rocoso del ecosistema existente en Puerto Garza,

punto donde se construiría el proyecto hidroeléctrico Porvenir II. ................................. 146

Figura 4-44.Ejemplo de regulación de series de caudal. .............................................. 147

Figura 4-45. Relación de comportamiento de Caudal vs Precipitación ......................... 148

Figura 4-46. Coberturas y usos para la cuenca del río Nare ......................................... 149

Figura 4-47. Esquema en Excel de la generación de regla de operación ..................... 151

Figura 4-48.Capacidad máxima a turbinar .................................................................... 151

Figura 4-49. Resultados de un año de operación vs las hipótesis generadas .............. 152

Figura 4-50. Turbinar a capacidad doble ...................................................................... 153

Figura 4-51. Ejemplo de disminución de caudales en presas ....................................... 154

Figura 4-52. Régimen hidrológico con el proyecto vs componentes del caudal natural del

río Samaná Norte en la estación La Garrucha, último año monitoreado ....................... 157

Figura 4-53. Modelo topológico de la cuenca en WEAP ............................................... 159

Figura 4-54.Consumo de agua anual en los distintos municipios de la cuenca ............ 160

Figura 4-55.Resultados de WEAP para la demanda de recurso hídrico por municipio y

por mes ......................................................................................................................... 161

Figura 4-56.Resultados del WEAP que muestra el suministro anual de agua a los

municipios entre 1980 y 2030. ...................................................................................... 162

Figura 4-57.Comportamiento mensual de caudal (después del nodo o tramo señalado).

Las curvas superiores corresponden al río Samaná Norte ............................................ 163

Figura 4-58. Caudales afluentes al área de interés ...................................................... 163

Contenido XVII

Lista de tablas

Pág. Tabla 2-1. Resumen de las denominaciones y conceptos del término de Caudal

Ambiental, consignados por (Cantera & Castro, 2009) ................................................... 11

Tabla 2-2. Algunas fortalezas y debilidades de las metodologías desarrolladas para la

estimación de caudal ambiental para los diferentes enfoques (Hidrológico, Hidráulico, de

Simulación de Hábitat y Holísticos) de (Cantera & Castro, 2009). .................................. 19

Tabla 2-3. Elementos base contenidos en el software WEAP, para la generación de

interacciones en el sistema ............................................................................................ 39

Tabla 2-4. Características generales previstas para el proyecto PORVENIR II .............. 55

Tabla 2-5. Producción pesquera (tonelada/mes) en Puerto Garza (PG) entre abril de

2013 y febrero de 2014 .................................................................................................. 67

Tabla 2-6. Valor total de la pesca para las especies bocachico, pataló y dorada entre abril

de 2013 y febrero de 2014 en el sector de Puerto Garza ............................................... 67

Tabla 3-1. Estaciones limnigráficas existentes en la cuenca del río Nare ....................... 78

Tabla 3-2. Valores de referencia del criterio de Nash – Sutcliffe .................................... 91

Tabla 3-3. Código de las áreas hidrográficas para Colombia ......................................... 94

Tabla 4-1. Clasificación de tamaño de cuenca ............................................................... 99

Tabla 4-2. Forma de la cuenca y tendencia a las crecidas ............................................. 99

Tabla 4-3. Equivalencias de las medidas de nubosidad en octas ..................................110

Tabla 4-4. Alteración del régimen hidrológico aguas abajo del proyecto. ......................139

Tabla 4-5. Alteración hidrológica clave basada en las relaciones hidrología vs ecología.

......................................................................................................................................139

Tabla 4-6. Categorías de amenaza de las especies de interés .....................................142

Tabla 4-7. Aspectos indagados entre los expertos para relacionar los pulsos de caudal

con los ciclos de vida de las especies de interés. ..........................................................145

Tabla 4-8. Meses de desarrollo del ciclo de vida de las especies de interés .................145

Tabla 4-9. Parámetros calculados en la cuenca del río Nare para la obtención de un valor

de escorrentía ponderado. C= Coeficiente de Escorrentía, A= Área..............................150

Tabla 4-10. Análisis de alteración Hidrológica para el proyecto Porvenir II, antes y

después de la operación del embalse en la estación La Garrucha ................................155

Tabla 4-11.Comparación resultados ELOHA y Guía del MADS ....................................158

Tabla 4-12. Valores de consumo de agua por cantidad de habitantes al año y porcentaje

de consumo ...................................................................................................................160

Contenido XVIII

Lista de Símbolos y abreviaturas

Símbolo Término Unidad SI A Área Km2 P Perímetro Km Q Caudal m3/s t Tiempo s σ Desviación estándar

QSP Caudal sitio del proyecto m3/s QEH Caudal hasta la estación m3/s ASP Área hasta el sitio de interés Km2

AEH Área hasta la estación Km2 x Factor Xi Precipitación en el tiempo i mm Tc Tiempo de concentración h L Longitud del cauce principal Km S Pendiente m/m E Eficiente de Nash Sutcliffe Wi Volumen punto de presa Hm3

Hm3 Millones de metros cúbicos Qafi Caudal de afluencias m3/s Δt Incremento en el tiempo s

C Coeficiente de escorrentía

QA Caudal ambiental m3/s

i,j Subíndices

Kc Coeficiente de compacidad de Gravellius

n Total de estaciones de referencia

N Valor medio anual de cada estación

Px Dato de año de mes faltante

Nx Medios multianual de la función

Introducción

El Ministerio de Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible en Colombia, ha fomentado la

Gestión Integral del Recurso Hídrico conocida como GIRH, en la cual busca orientar el

progreso de las políticas públicas con relación al recurso hídrico, a través de la

combinación de elementos de desarrollo económico, social y la protección a los

ecosistemas. Inmerso en la GIRH ha surgido la temática de establecimiento de Caudales

Ambientales – QA, los cuales de acuerdo con el decreto 3930 de 2010, se definen como

aquel “volumen de agua necesario en términos de calidad, cantidad, duración y

estacionalidad para el sostenimiento de los ecosistemas acuáticos y para el desarrollo de

las actividades socioeconómicas de los usuarios aguas abajo de la fuente de la cual

dependen tales ecosistemas”.

Los conflictos por el uso del agua para diversas actividades antrópicas han venido

aumentando en el mundo debido a la competencia por suministro para las ciudades, las

industrias, la agricultura y la generación de energía. Ante esta situación, la conciencia

acerca de la protección y conservación de los ecosistemas acuáticos y la biodiversidad

que albergan, también ha venido en aumento, debido principalmente a que muchas de las

actividades económicas de las comunidades humanas para esta región dependen de tales

ecosistemas.

Es por ello que, para proteger la integridad de los ecosistemas fluviales, se ha involucrado

el concepto de Caudal Ambiental (QA), para lo cual en la actualidad existen más de 200

métodos registrados para su estimación, los cuales se han agrupado en cuatro grandes

conjuntos de metodologías, identificadas como hidrológicas, hidráulicas, de simulación de

hábitat y holísticas (Izquierdo & Madroñero, 2014). Es claro que muchos de estos métodos

para la estimación del QA no tienen en cuenta los enfoques ecosistémicos del área y

mucho menos un enfoque regional. No obstante, es por ello que este trabajo de

investigación apuesta a implementar la metodología regional conocida como ELOHA

(Límites Ecológicos de Alteraciones Hidrológicas), la cual surge producto de un comité de

2 Introducción

científicos especializados en hidrología, ecología y manejo del recurso hídrico, basándose

en cuatro argumentos para su implementación (Poff, y otros, 2010).

La metodología ELOHA, es un marco flexible que ofrece una manera de determinar el

caudal ambiental a escala regional sobre diversos tipos de ríos que pueden existir en una

región. Se fundamenta principalmente en las relaciones existentes entre caudal y ecología,

las cuales se han establecido a través de varios años en diversos estudios e

investigaciones y por lo tanto han permitido ampliar dichos conocimientos a grandes zonas

geográficas.

Este método, a su vez, involucra el uso de herramientas de software como son el IHA

(Indicadores de Alteración Hidrológica), y permite identificar y comprender los cambios

hidrológicos en términos ecológicos. Intenta dar recomendaciones del caudal ambiental

que debiera permanecer en una corriente. Fue desarrollado por científicos de The Nature

Conservancy, apoyándose así mismo en el software Water Evaluation and Planning –

WEAP o en español Sistema de Evaluación y Planificación del Agua, el cual es una

herramienta de simulación integrada de los factores biofísicos y socioeconómicos que

permite evaluar y planificar la disponibilidad de agua dentro de una cuenca hidrográfica.

Estas dos herramientas dentro de la metodología de ELOHA permiten apoyar la toma de

decisiones dentro del concepto de la gestión integral del recurso hídrico – GIRH (SEI,

2017).

La integración de los componentes (hidrológicos vs ecológicos) hace interesante y más

compleja la puesta en marcha de esta metodología en Colombia, teniendo en cuenta que

la información hidrológica y biológica no se analiza de manera individual, sino que, por el

contrario, considera el sistema como un todo, un conjunto. Aunque esta metodología se

ha implementado para la cuenca del Magdalena – Cauca en toda su extensión, en esta

tesis se evaluó la viabilidad de su implementación en cuencas más pequeñas, como lo es

la cuenca del río Nare. Esta cuenca es importante, dadas sus condiciones para el

aprovechamiento del recurso hídrico en el país y su ubicación estratégica dentro de la

cadena de embalses Nare – Guatapé. Además, contiene el único sistema no intervenido

dentro de la cuenca, correspondiente al río Samaná Norte.

Introducción 3

Por lo anterior y con el propósito de realizar un aporte al conocimiento en el análisis de la

implementación de la Metodología ELOHA a cuencas más pequeñas, los objetivos

específicos de este estudio fueron: (1) determinar los límites ecológicos como base para

definir el caudal ambiental dentro de la cuenca del río Nare, sin que se afecten las

condiciones normales del ecosistema fluvial y los factores que inciden en su dinámica y (2)

simular reglas de operación del proyecto denominado PORVENIR II, a fin de representar

su comportamiento sobre el régimen hidrológico, que permita conservar las especies

ícticas consideradas, especialmente sobre el río Samaná Norte, teniendo en cuenta las

hipótesis estimadas de relación de caudal vs ecología.

Para lograr los objetivos descritos, en este documento se desarrollan varios capítulos que

presentan las metodologías y resultados obtenidos. En el capítulo 1 se describe de manera

breve la justificación para la realización de esta tesis de maestría en Recursos Hidráulicos.

En el capítulo 2 se muestra el marco conceptual de esta investigación, en el cual se revisan

los conceptos teóricos sobre caudal ambiental, se fundamentan las metodologías

utilizadas y se detallan temas como las características de los sistemas lóticos, la teoría

jerárquica, las relaciones caudal vs ecología, los embalses y las modificaciones y reglas

de operación. En el capítulo 3 se hace una caracterización de cómo se desarrolló la

metodología de trabajo, en especial la técnica de ELOHA. En el capítulo 4 se describe

cada uno de los resultados obtenidos para la estimación de QA. Las conclusiones y

recomendaciones se consignan en el capítulo 5.

1. Justificación

La cuenca del río Nare comprende las cuencas de los ríos Samaná Norte, Nare, Nus y

Negro, en el oriente antioqueño, y, se encuentra ubicada entre los municipios de

Alejandría, San Roque, Concepción, San Carlos, San Rafael, San Vicente y Santo

Domingo. Su importancia radica en que por su característica geográfica ha permitido el

desarrollo de un gran potencial hidroeléctrico a nivel regional y nacional; adicionalmente,

las características de relieve, clima y posición geográfica de la cuenca han contribuido a

una amplia distribución de especies florísticas y faunísticas en esta región. Por esta razón

existe un interés por parte de diversas entidades, que ven la zona como un área propicia

para el desarrollo de infraestructuras hidroeléctricas, debido a sus caudalosos ríos.

El caudal se considera como una variable fundamental, que condiciona la distribución y la

abundancia de componentes esenciales que determinan la calidad del agua, la capacidad

de abastecimiento y la integridad del estado ecológico de los ecosistemas de ribera (Power

& Mills, 1995); (Resh, Norris, & Barbour, 1995). Dentro del marco normativo relacionado

con caudales ambientales (QA) en Colombia, que incluye, entre otros, la Política Nacional

para la Gestión Integral del Recurso Hídrico 2010, el decreto 3930 de 2010, la resolución

0865 de 2004, el decreto 1421 de 1996, se resalta la importancia de los caudales

ambientales para un óptimo desarrollo social y económico, bajo un modelo adecuado de

conservación y manejo de ecosistemas. Es así como la estimación de caudal ambiental se

convierte en una herramienta para la gestión integral del recurso hídrico, en donde su

implementación permite la conservación, protección y restauración de las fuentes hídricas,

garantizando el desarrollo de especies acuáticas, así como el abastecimiento suficiente de

agua para las sociedades humanas.

En general en Colombia, la estimación de QA no se realiza bajo una misma metodología.

A lo largo del tiempo han venido empleándose diferentes técnicas, como por ejemplo el

6 Estimación de caudal ambiental mediante enfoques ecosistémicos para la



caudal mínimo para el sostenimiento de ecosistemas, formulado por el Instituto de

Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia – IDEAM en el año 2000, el

cual se encuentra descrito en el Estudio Nacional del Agua (IDEAM & AMBIENTE, 2015),

el método conocido como el índice de escasez para aguas superficiales, el cual se

encuentra descrito en la resolución 865 de 2004 del Ministerio de Ambiente, Vivienda y

Desarrollo Territorial (MAVDT, 2004), así como el protocolo propuesto mediante convenio

desarrollado en el 2008 entre la Universidad Nacional de Colombia y el Ministerio de

Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial – MAVDT, donde se propuso una metodología

para la estimación de caudales ambientales en proyectos licenciados (Pinilla, Rodriguez,

& Camacho, 2014).

Pese a la importancia de las relaciones existentes entre los caudales y las comunidades

bióticas que habitan en estos ecosistemas, solo hasta diciembre de 2017 el IDEAM y el

Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, en asocio con la Universidad Nacional de

Colombia – sede Medellín, ajustaron la metodología propuesta para la estimación del

caudal ambiental. Se amplió el componente geomorfológico de clasificación de corrientes,

que a su vez involucra los aspectos hidrológicos, hidráulicos, de calidad de agua,

ecológicos y de servicios ecosistémicos (IDEAM ; MINITERIO DE AMBIENTE, 2017).

La metodología holística Límites Ecológicos de Alteración Hidrológica – ELOHA,

desarrollada e implementada en Colombia por la organización no gubernamental The

Nature Conservancy – TNC, involucra elementos hidrológicos, hidráulicos, de hábitat,

servicios ecosistémicos, sociales y económicos. ELOHA, al igual que la metodología

desarrollada por IDEAM y el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible en 2017,

permite estimar el QA a nivel de cuenca, considerando no solo un tramo específico de río,

sino la conexión de varios ríos y cuerpos de agua a nivel regional, integrando cada uno de

los elementos anteriormente descritos.

Es importante mencionar que la definición de caudal ambiental que se utiliza en esta

investigación es la que define el QA como “el volumen de agua necesario en términos de

cantidad, temporalidad y calidad, que se requiere para mantener las especies, sus

funciones físicas y biológicas y la resiliencia de los ecosistemas dulceacuícolas y estuarios,

Capítulo 1 7

así como el sustento y bienestar de la vida humana que dependen de estos ecosistemas”,

definido por The Nature Conservancy.

En el presente trabajo, la metodología ELOHA se empleó para evaluar los caudales

ambientales en la cuenca del río Samaná Norte, debido a que la cuenca del Nare se

encuentra intervenida por el denominado sistema Nare – Guatapé, intentando entender

cómo el nuevo megaproyecto de la central hidroeléctrica Porvenir II afectará los mismos,

permitiendo especular acerca de los posibles cambios en el comportamiento de las

especies acuáticas existentes en el área a intervenir. Como resultado de estos análisis, se

generan recomendaciones para tratar de reducir los impactos sobre las especies que

habitan este río. No obstante, es importante resaltar que cualquier tipo de estructura

hidráulica, como una presa, que se ubique sobre el cuerpo lótico afectará de manera

sustancial la ecología del sistema fluvial.

Así mismo, se presenta al final de este documento una comparación entre los resultados

de caudales ambientales obtenidos mediante la aplicación de la metodología de ELOHA y

la del IDEAM y el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible (IDEAM ; MINITERIO DE

AMBIENTE, 2017) en la cuenca del río Samaná Norte.

La pregunta de investigación se enfoca principalmente a conocer ¿Cuáles son los

umbrales de caudal ambiental que deben permanecer sobre el ecosistema, a fin de que se

presenten los mínimos impactos sobre las especies ícticas? Para ello se propuso como

objetivo general implementar la metodología enmarcada en el enfoque ELOHA, a fin de

disponer de una alternativa para la estimación del caudal ambiental para la cuenca del río

Nare. Los objetivos específicos fueron: (1) determinar los límites ecológicos como base

para definir el caudal ambiental dentro de la cuenca del río Nare, sin que se afecten las

condiciones normales del ecosistema fluvial y los factores que inciden en su dinámica, y

(2) simular una regla de operación del proyecto Porvenir II, a fin de identificar su incidencia

sobre el régimen hidrológico de la corriente analizada. El propósito final es permitir la

conservación de las especies, gracias a la identificación de las hipótesis que relacionan el

caudal con la ecología.

2. Marco Conceptual

Dentro de este capítulo de marco conceptual de referencia, se discuten varios temas que,

aunque diversos, pretenden en su conjunto dar un contexto acerca de lo que significa el

término de caudal ambiental a nivel nacional e internacional.

El tema del caudal ambiental (QA), surge como tema de investigación y análisis hacia

mediados de los años cuarenta en los Estados Unidos (Eguía, Gómez, & Saldaña, 2007).

Hasta la década de los setenta no hay en la literatura registros detallados de lo realizado

en términos de investigaciones en caudal ambiental, sin embargo, es hacia la década de

los años setenta donde ocurre un rápido desarrollo de diversas metodologías,

principalmente promovidas por la normatividad en torno a la legislación ambiental y de

agua dulce, especialmente enfocadas a la categoría hidrológica. Posterior a ello, hacia los

años ochenta, se dio la formulación e implementación de algunas aproximaciones

metodológicas adicionales, en países como Australia, Inglaterra, Nueva Zelanda y

Sudáfrica (Tharme, 2003). En estos países, la cuantificación del QA se enfocó en analizar

los cambios en los caudales de importancia comercial y de mantenimiento que pudieran

afectar la integridad de los ecosistemas (Rodriguez, y otros, 2016).

Desde los años ochenta al dos mil siete ha habido una evolución de las metodologías para

valorar los requerimientos de caudal ambiental de los ecosistemas fluviales (Pantoja,

2017). Mediante la declaración de BRISBANE (proclamada durante el 10° Simposio

Internacional de Ríos y Conferencia Internacional de Caudales Ambientales, que tuvo lugar

en Brisbane, Australia, en septiembre de 2007), se estableció que los caudales

ambientales son esenciales para la salud de los ecosistemas y el bienestar humano.

Existen diversas técnicas para la estimación de QA, divididas en general en cuatro grandes

categorías: i) Hidrológicas, ii) Hidráulicas, iii) de Simulación de Hábitat y iv) Holísticas

(Cantera & Castro, 2009), las cuales en su conjunto corresponden a más de doscientos

métodos (Tharme, 2003).




El resumen de la línea del tiempo relacionada con el concepto de caudal ambiental puede

apreciarse de manera esquemática en la Figura 2-1.

Figura 2-1. Línea de tiempo relacionada con el concepto de Caudal Ambiental

Fuente: Adaptado por el Autor, 2018

2.1 Definición de caudal ambiental

En la actualidad existen diversas formas y denominaciones para el término de caudal

ambiental. La mayoría de los conceptos poseen entre sí elementos o componentes

similares, pero el enfoque de cada uno depende del objetivo ambiental que se quiera

perseguir (Cantera & Castro, 2009).

La Tabla 2-1 muestra un resumen de los principales conceptos propuestos por diversos

autores sobre el término, los cuales fueron compilados por (Cantera & Castro, 2009). Hoy

en día, muchos de los métodos consignados en las cuatro categorías (hidrológicas,

hidráulicas, de simulación de hábitat y holísticas) se basan en un caudal mínimo, calculado

2. Marco Conceptual 11

de manera teórica, que permite mantener las condiciones y características de un sistema

fluvial (Parra Rodriguez, 2012).

Tabla 2-1. Resumen de las denominaciones y conceptos del término de Caudal Ambiental, consignados por (Cantera & Castro, 2009)

Denominación Concepto Referencia

Caudal Ecológico Mínimo

Es el caudal que restringe el uso durante las épocas de caudales bajos y que mantiene la vida en el río. No aporta una solución ecológica. Se calcula de forma directa y arbitraria, producto de un pacto, más que de una formulación científica.

(King, Tharme, & Brown , 1999); (Palau,

2003).

Caudal Ecológico

Caudal ecológico mínimo necesario en una fuente o curso fluvial para preservar los ecosistemas fluviales actuales, en atención a los usos del agua comprometidos, y a los requerimientos físicos de la corriente fluvial, para mantener su estabilidad y cumplir sus funciones, tales como dilución de contaminantes, conducción de sólidos, recarga de acuíferos y mantenimiento de las características paisajísticas del medio.

(Ormazábal, 2004); (APROMA, 2000)

Caudal de Mantenimiento

Régimen de caudal que mantiene todas las funciones ecosistémicas del río, incluyendo el reclutamiento continuo y balanceado de las especies acuáticas y ribereñas. El caudal calculado para y dirigido hacia, la conservación de los valores bióticos del ecosistema fluvial.

(King & Louw, 1998); (Palau A. , 1994)

Caudal Ambiental

Régimen que se establece en un río, humedal o zona costera para sustentar los ecosistemas y sus beneficios, donde hay usos del agua que compiten entre sí, los cuales están regulados. El caudal ambiental es usado para valorar cuánta agua puede quitársele al río sin causar un nivel inaceptable de degradación del ecosistema ribereño o, en el caso de ríos gravemente alterados, se considera caudal ambiental a la cantidad de agua necesaria para restablecer el río y rehabilitar el ecosistema hasta un estado o condición requerida.

(Dyson , Bergkamp, & Scanlon, 2003);

(Jimenez, Pizarro, & González, 2005); (King, Tharme, &

Brown , 1999)

Caudal de Acondicionamiento

Se refiere a un caudal que puede establecerse como complemento de caudales mínimos o de mantenimiento, para una finalidad concreta, ajena a la conservación de valores bióticos del ecosistema fluvial y referida a aspectos abióticos (dilución, paisaje, usos recreativos, etc.)

(Palau I. , 2003)

Caudal de Compensación

Caudal mínimo necesario para asegurar la supervivencia de un ecosistema acuático preestablecido.

(Espinoza, Vargas, & Pardo , 1999)

Régimen de Caudal Ambiental

Es aquel que permite cumplir con una condición establecida del ecosistema ribereño. En él se detallan caudales específicos en magnitud, periodicidad, frecuencia y duración, tanto de caudales basales como de avenidas y crecientes en la escala de variabilidad intra e interanual, todo ello diseñado para mantener en funcionamiento todos los componentes del ecosistema para unas condiciones específicas.

(King, Tharme, &

Brown , 1999)

Régimen de Caudal Ecológico

La estimación de caudales ecológicos debe formularse para asegurar la integridad del ecosistema fluvial, tomando conciencia de los usos de los recursos

(Davis & Hirij, 1999)




hídricos, de las necesidades que se satisfacen, para convertirse así en un instrumento para la reflexión y para la conciliación, para la toma de decisiones. La estimación de caudales ecológicos debe concebirse para ser integrada en un “proceso que promueva el desarrollo coordinado y la gestión del agua, la tierra y los recursos relacionados, que permita maximizar el resultado económico y social de una manera equitativa y sin comprometer la sostenibilidad del ecosistema.

Caudales Ambientales

Los caudales ambientales son los flujos del agua, el momento de aplicación y la calidad del agua precisos, para mantener los ecosistemas de agua dulce y de estuarios, así como los medios de subsistencia y bienestar de las personas que dependen de tales ecosistemas.

(Brisbane, 2007)

Fuente: (Cantera & Castro, 2009), pág. 21.

Es importante resaltar que todas las definiciones de la Tabla 2-1 engloban un sentido

único, el cual es el establecimiento de un caudal ambiental adecuado en cuanto a cantidad,

calidad y regularidad, que sustente la salud de los ríos y de los ecosistemas que a ellos se

asocian (Cantera & Castro, 2009).

Finalmente, de acuerdo con los conceptos antes discutidos y teniendo en cuenta la

implementación en el desarrollo de este trabajo investigativo, se usó el término de caudal

ambiental adoptado por The Nature Conservancy. Textualmente, se define como el

“volumen de agua necesario en términos de cantidad, temporalidad y calidad, que se

requieren para mantener las especies, sus funciones físicas y biológicas y la resiliencia de

los ecosistemas dulceacuícolas y estuarios, así como el sustento y bienestar de la vida

humana que depende de los ecosistemas”.

2.2 Marco jurídico en Colombia relacionado con el establecimiento de caudales ambientales

El término de caudales ambientales, ecológicos, mínimos y sus diversas denominaciones

se presentan o han presentado dentro de la legislación Colombiana incluyendo en ellas no

solo sus definiciones sino las metodologías a seguir para su estimación. La Figura 2-2,

muestra de manera esquemática y de forma resumida las principales normas, leyes,

decretos y guías metodológicas que involucran la expresión de QA para el país.


Figura 2-2 Legislación oficial en Colombia que involucra el término de caudal ambiental

Fuente: Autor, 2018

Cada una de las definiciones asociadas al concepto de caudal ambiental, sus técnicas o

metodologías de estimación, se resumen a continuación:

1. Legislación: Política Nacional para la Gestión Integral del Recurso Hídrico, 2010

Definición de Caudal Ambiental: caudales mínimos necesarios para el

mantenimiento de las corrientes superficiales y sus ecosistemas acuáticos

asociados, e implementar medidas para garantizarlos

Metodología: Asume la metodología del decreto 3930 de 2010.

2. Legislación: Decreto 3930 de 2010 (MAVDT)

Definición de Caudal Ambiental: volumen de agua necesario en términos de

calidad, cantidad, duración y estacionalidad para el sostenimiento de los

ecosistemas acuáticos para el desarrollo de las actividades socioeconómicas de

los usuarios aguas debajo de la fuente de la cual dependen tales ecosistemas.

Política Nacional para la Gestión Integral del Recurso Hídrico, 2010

(PNGIRH)

Decreto No. 3930 de 2010 MAVDT

Resolución 0865 del 22 de Julio de 2004 (índice de Escasez)

Decreto 1421 de 1996

Metodología para la Estimación y Evaluación

de QA para proyectos licenciados (2008)

Proyecto Ley No. 2012 “Código de los Recursos Naturales y Ambientales

de Colombia)

Proyecto Ley 365, 2005 Por el cual se establecen

medidas para orientar la planificación y Administración

del Recurso Hídrico en el Territorio Nacional”

POMCA Estudio Nacional del Agua (ENA 2010).

Guía Metodológica para la estimación de

caudal ambiental (MINAMBIENTE e

IDEAM, 2017).




Metodologías: balance hídrico, ciclo hidrológico, rendimiento hídrico o caudal

específico, balance hídrico, oferta hídrica superficial, oferta hídrica superficial

disponible, caudal ambiental.

3. Legislación: Resolución No. 0865 del 22 de Julio de 2004 (índice de Escasez)

Definición de Caudal Ambiental: el caudal mínimo, ecológico o caudal mínimo

remanente requerido para el sostenimiento del ecosistema, la flora y la fauna de

una corriente de agua.

Metodologías. Se centra en cinco técnicas: hidrológicas, hidráulicas, simulación

de hábitat, mínimo histórico, porcentaje de descuento

4. Legislación: Decreto 1421 de 1996

Definición de Caudal Ecológico: es el caudal mínimo requerido para asegurar la

supervivencia y dinámica de las especies permanentes estacionales, que habitan

en condiciones normales sin proyecto, en el cuerpo o cuerpos de agua, que van a

ser afectados por el mismo.

Metodología: No hay información al respecto

5. Legislación: Metodología de Caudales ANLA (2013)

Definición de Caudal Ecológico: mínimo aceptable de cantidad de flujo hídrico

en condiciones de cantidad, calidad, requeridas para la conservación de las

condiciones ecológicas de un río, fuente hídrica, cualquier cuerpo de agua,

humedal y otros ecosistemas que contengan recursos hidrobiológicos faunísticos,

florísticos que los habita, dentro de las zonas continentales de la nación.

Metodologías: se basa en información preliminar, criterios hidrológicos, criterios

hidráulicos y de calidad de agua, criterios ecológicos.

6. Legislación: Proyecto de Ley No. 2012 "Código de los Recursos Naturales y

Ambientales de Colombia"

Definición de Caudal Ambiental: volumen de agua necesario en términos de

calidad, cantidad, duración y estacionalidad para el sostenimiento de los

ecosistemas acuáticos y para el desarrollo de las actividades socioeconómicas de

los usuarios aguas debajo de la fuente de la cual dependen tales ecosistemas


Metodologías: enfoque comunitario y no específico. Utilización de variables que

integren información de una determinada comunidad. Empleo de las propiedades

de sensibilidad o tolerancia de grupos de especies indicadoras. El hábitat como

medio de desarrollo de las comunidades. Utilización de índices de integridad biótica

de comunidades específicas.

7. Legislación: Proyecto Ley No. 365 de 2005 "Por el cual se establecen medidas

para Orientar la Planificación y Administración del Recurso Hídrico en el Territorio

Nacional"

Definición de Caudal Ecológico: caudales mínimos que, de acuerdo con los

regímenes hidrológicos, deberán mantener las corrientes superficiales en sus

diferentes tramos, a fin de garantizar la conservación de los recursos

hidrobiológicos y de los ecosistemas asociados.

Metodologías: El caudal ecológico establecido por las autoridades ambientales

competentes. Lineamientos establecidos por el IDEAM.

8. Legislación: POMCA

Definición de Caudal ecológico: nace referencia al estudio nacional del agua

(2010) en cual asume la definición de caudal del Decreto 3930 de 2010 MAVDT.

Metodologías: descripción y evaluación de la red hidrológica en la cuenca,

incluyendo el análisis de la información generada. Caracterización hidrológica a

nivel de cuenca y subcuenca. Estimación de la oferta hídrica total, mensual y anual

a nivel de cuenca y subcuenca. Estimación de caudales máximos para diferentes

periodos de retorno. Balances hidrológicos a escala 1:25.000. Estimación del índice

de uso del agua superficial (IUA). Índice de retención y regulación hídrica (IRH) e

índice de vulnerabilidad por desabastecimiento hídrico (IVH).

9. Legislación: Estudio Nacional del Agua (ENA -2010)

Definición de Caudal Ecológico: asume la definición del decreto 3930 del 2010

MAVDT

Metodologías: adopta el caudal mínimo a partir de la curva de duración de

caudales. Caudal mínimo que permanece en la corriente durante el 75% del tiempo.

El caudal ecológico corresponde al 25% de los volúmenes anuales.




Haciendo el análisis de cada uno de estas normas, es posible identificar que para algunas

de ellas, como el proyecto de Ley No. 2012 del “Código de los Recursos Naturales y

Ambientales de Colombia”, los POMCAS y el Estudio Nacional del Agua (ENA -2010), la

definición y las metodologías que involucran son las mismas que se encuentran

consignadas en el Decreto 3930 de 2010 (MAVDT).

2.3 Métodos propuestos para la estimación de caudal ambiental

Como se ha podido evidenciar en la normatividad, determinar el caudal ambiental en una

cuenca o río, depende del objetivo que se pretenda alcanzar (Cantera & Castro, 2009), tal

como se evidencia en el numeral 2.1. Por lo anterior, a continuación se presenta una breve

descripción general de los principales métodos disponibles en cada categoría para la

obtención del QA.

2.3.1 Métodos Hidrológicos

En este tipo de métodos el caudal ambiental se calcula a partir de series históricas de

caudal, tratadas de diferentes formas (caudales clasificados, porcentajes, análisis de

series temporales, etc.). La hipótesis de estos métodos es que el régimen hidrológico y el

ecosistema fluvial existentes en una corriente están muy relacionados, dado que las

especies dentro de un río han generado adaptaciones a lo largo de su evolución biológica

a los regímenes naturales de caudales, siendo por tanto en mayor o menor medida

sensibles a la intervención antrópica de los mismos (Cantera & Castro, 2009).

Muchos de estos métodos son versátiles y fáciles de aplicar. Dentro de este enfoque se

encuentran algunas metodologías de estimación como son el porcentaje (%) fijo de caudal

medio interanual, los métodos de Tennant y Hope, los cuales han sido incluidos en la

legislación Suiza (Mayo & Jalón, 2000), los índices que basan el cálculo de QA en

percentiles de la curva de duración de caudales (MADS & ANLA, 2013), el índice del caudal

7Q10 (Cabra & Corradine, 2004), el método de caudal medio base (average base flow

method – ABF) (Rodriguez, y otros, 2016), el rango de variabilidad (range variability

approach – RVA) y el caudal básico de mantenimiento (Cantera & Castro, 2009).


Este tipo de métodos están fuertemente ligados a la disponibilidad de información

hidrológica, de manera que el cálculo del caudal ambiental se ve influenciado por las

características de las series como tipo, calidad y cantidad de dicha información. Si bien

estos métodos de acuerdo con (Rodriguez, y otros, 2016) son rápidos y poco sostosos en

términos de uso de recursos, dejan de lado la incorporación de otros elementos esenciales

para el análisis del ecosistema como un todo, como son los componentes biológicos y

geomorfológicos. Por ello pierden validez ecológica. Su uso puede llevar a proponer unos

caudales ambientales que pueden no ser benéficos para la salud de las áreas naturales.

2.3.2 Métodos Hidráulicos

Los métodos hidráulicos intentan relacionar cambios entre el caudal y las características

hidráulicas del cauce, tales como perímetro mojado, área, profundidad máxima, velocidad,

volumen, etc. La suposición de este tipo de métodos es que la variación del caudal y por

ende de las características hidráulicas del cauce constituye un factor limitante para las

especies piscícolas u otras especies acuáticas (Agualimpia & Castro, 2006). En este tipo

de metodologías se asume que el umbral de caudal permite mantener la integridad del

ecosistema; no obstante, dentro de sus desventajas se menciona que suponen que una

única variable hidráulica o un grupo de ellas pueden representar adecuadamente las

necesidades de caudal de la especie a conservar y algunas de ellas no suelen tener en

cuenta la variabilidad del régimen natural del caudal (Cantera & Castro, 2009).

Dentro de esta categoría, se incluyen el método de perímetro mojado, el método de

transectos múltiples (Multiple Transect Methods) y el método IDAHO (Mayo & Jalón, 2000).

Estos métodos, en comparación con los hidrológicos, expuestos en el numeral 2.3.1,

incluyen actividades de campo, pero no dejan de ser más sencillos en cuanto a su

aplicación. Sin embargo, presentan algunas desventajas al querer representar todo un

ecosistema fluvial a través de una o un conjunto de variables hidráulicas.

2.3.3 Métodos de simulación de hábitat o con enfoque Hidrobiológico

Estas aproximaciones metodológicas buscan incorporar aspectos hidrológicos, hidráulicos

y ecológicos, combinando datos de campo y simulación matemática, con el fin de evaluar

la disponibilidad y calidad de hábitat bajo diferentes condiciones, a través de lo cual buscan




identificar las preferencias de algunas especies en cuanto al hábitat. En este tipo de

metodologías, se inicia con la obtención de información sobre el comportamiento de una

especie o grupo de especies de interés, en relación con su ecología y con las

características del medio que las rodea, mediante la representación de curvas de idoneidad

o de referencia. Estas curvas de preferencia permiten identificar los requerimientos vitales,

en términos de ciertas variables del hábitat físico que pueden modelizarse (Álvarez Doncel

& García de Jalón, 2009). A partir de estas curvas es posible identificar, medir y estudiar

los efectos generados, de alguna variable, importante e indispensable para las especies,

como es el caso del caudal (Cantera & Castro, 2009).

Dentro de estos procedimientos se puede mencionar la metodología incremental para la

asignación de caudales (Instream Flow Incremental Methodology – IFIM), una de las

técnicas más aplicadas (Navarro , McCauley, & Blystra, 1994), desarrollada por el Servicio

de Pesca y Vida Silvestre de los Estados Unidos para ríos fríos, cuyas especies acuáticas

relevantes son los salmónidos. Se ha implementado en muchas otras regiones, para

muchos otros tipos de flujo y especies diferentes (Navarro , McCauley, & Blystra, 1994).

Otro ejemplo en esta categoría, es la metodología de los bloques de construcción (Building

Blocks Methodology – BBM), la cual se desarrolló en Sur África como una técnica para

dirigir los problemas urgentes de caudal ambiental que existían al tiempo de su concepción

(Bahukhandi & Ahuja, 2013). Este tipo de metodologías requieren de información diversa

relacionada con geomorfología, hidráulica, hidrología, biología, ecología, además de

aspectos socio – económicos de la cuenca. No obstante, cabe resaltar que dentro de este

enfoque, el método IFIM – PHABSIM es uno de los más populares en el estudio de

caudales ambientales (Navarro , McCauley, & Blystra, 1994).

2.3.4 Métodos Holísticos

Este tipo de métodos buscan ver al río como un sistema completo, a fin de lograr la

construcción sistemática de un régimen que permite modificaciones del caudal pero que

también tiene en cuenta el establecimiento de las interacciones ecológicas, la calidad del

agua y los aspectos socioeconómicos (Parra Rodriguez, 2012). En este enfoque se

incorporan elementos hidrológicos, hidráulicos, biológicos, de calidad del agua y aspectos

sociales y económicos.


Algunas de estas metodologías están basadas en la opinión de expertos y no utilizan unas

técnicas rígidas con métodos bien definidos, sino que más bien se desarrollan dentro de

un esquema filosófico fuerte, capaz de incorporar un amplio rango de técnicas. Su objetivo

es proponer unos caudales que satisfagan todos los componentes del ecosistema

conformado por el río (acuático y ribereño) (Cantera & Castro, 2009).

La Tabla 2-2 muestra una breve descripción de las fortalezas y debilidades que se

presentan en metodologías para estimación del caudal ambiental para los cuatro grupos

identificados (hidrológicos, hidráulicos, de simulación de hábitat y holísticos).

Tabla 2-2. Algunas fortalezas y debilidades de las metodologías desarrolladas para la estimación de caudal ambiental para los diferentes enfoques (Hidrológico, Hidráulico, de

Simulación de Hábitat y Holísticos) de (Cantera & Castro, 2009).

Fortalezas Debilidades

Enfoque Hidrológico

- Basadas en registros históricos. - Económicas, rápidas y fáciles de aplicar - Su uso está íntimamente ligado al reconocimiento de la variabilidad hidrológica de los recursos hídricos. - Hacen estimativos de caudales preliminares, los cuales sirven para propósitos de planeación. - Algunos de los índices identificados pueden servir de base a otras metodologías.

- Desde el punto de vista ecológico estas metodologías son limitadas, debido a la ausencia de información ecológica. - Los efectos de largo plazo de mantener caudales mínimos (en algunos casos extremos), pueden resultar perjudiciales para el ecosistema acuático, pues este tipo de eventos sólo se presentan en casos instantáneos, que no son permanentes.

Enfoque Hidráulico

- Son métodos en general rápidos y simples. - Valoran los caudales para el mantenimiento de hábitats que propicien la producción de invertebrados, el desove de peces y el tránsito de los mismos. - Son flexibles para ser aplicados en diversas especies acuáticas.

- Parten de la suposición, no siempre cierta, de que una variable o un grupo de variables hidráulicas pueden representar adecuadamente los requerimientos del régimen natural de caudal para una especie en particular. - La escogencia de las secciones transversales y la calidad en la relación determinada entre caudal y los parámetros hidráulicos son la forma fija de obtener los resultados.

Enfoque de Simulación del Hábitat

- Son capaces de valorar el impacto del incremento o disminución del caudal sobre el hábitat físico. - Tienen componentes tanto hidrológicos como hidráulicos. - Pueden usarse para examinar una variedad de escenarios de caudales ambientales para diferentes especies y ciclos de vida. - Pueden incorporarse como herramientas dentro de las metodologías holísticas.

- Se basan en una especie objeto o indicadora; si se trata de mantener la salud de un río, la selección de la especie es un punto crítico. - Utilizan curvas de referencia de especies de las que no se dispone en muchos países. - Requieren una gran cantidad de información hidrológica, hidráulica y biológica. - Debido a que emplean modelos computacionales, son métodos susceptibles a ser mal utilizados sin la experticia adecuada, lo que puede conllevar a resultados equívocos.

Enfoque Holístico

- Pueden usarse para evaluar todos los componentes de los ecosistemas fluviales, con fuertes vínculos con el régimen hidrológico. - Consideran todos los componentes del régimen natural de caudales: magnitud, periodicidad,

- Requieren de un amplio conocimiento de expertos en diferentes áreas (ingeniería, ecología, química, hidráulica, hidrología, etc.). - Como son metodologías nuevas, se han aplicado casi exclusivamente en los lugares donde fueron creadas.




frecuencia, avenidas frecuentes y eventos raros o extremos. - La secuencia en la que se desarrollan estas metodologías, de forma rigurosa, organizada y bien estructurada, garantiza la reproducibilidad de los resultados.

- Se requiere de una gran cantidad de información de todas las áreas para que los expertos en el tema hagan sus recomendaciones.

Fuente: (Cantera & Castro, 2009)

2.3.5 Metodologías propuestas en la Universidad Nacional de Colombia para la estimación de caudal ambiental

Este numeral pretende mostrar el aporte de técnicas desarrolladas en la Universidad

Nacional de Colombia para la estimación del caudal ambiental (QA), relacionadas

principalmente con los enfoques hidrológicos y holístico.

La Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá, en convenio con el entonces Ministerio

de Vivienda y Desarrollo Territorial – MAVDT, generó en 2008 una propuesta inicial de

metodología para la estimación y evaluación del caudal ambiental en proyectos que

requieren licencia ambiental por parte de la Agencia Nacional de Licencias Ambientales –

ANLA. Dicho convenio buscó generar un método que pudiera ser aplicado de forma

objetiva en los nuevos proyectos a licenciar, tanto por parte de la industria, como por parte

de los tomadores de decisiones en el ANLA y el MADS.

La propuesta metodológica incluye criterios asociados a elementos hidrológicos,

hidráulicos y de calidad del agua, seguidos por la determinación de la integridad del hábitat,

en un proceso iterativo que requiere de evaluación para las condiciones antes y después

de la construcción de un proyecto. Se determina así un régimen de caudal ambiental que

preserva la integralidad de las funciones existentes dentro de los ríos a nivel ecológico y

social (Pinilla, Rodriguez, & Camacho, 2014). De acuerdo con lo anterior, esta metodología

hace parte del grupo de enfoques holísticos y su uso ha sido contemplado por parte de

diversos consultores y empresas, para el cálculo de QA en Colombia.

De manera adicional existen algunos trabajos de tesis desarrollados en la Universidad

Nacional de Colombia en las sedes de Bogotá y Medellín, relacionados con la estimación

de caudales ambientales, en los cuales se han seguido diversas metodologías. Una de

ellas, es la desarrollada por (Parra Rodriguez, 2012), la cual consideró el “Modelamiento y

manejo de las interacciones entre la hidrología, la ecología y la economía en una cuenca

hidrográfica para la estimación de caudales ambientales”. En ella se implementó una


técnica bajo el enfoque holístico, tomando en cuenta la hidrología de la cuenca, el hábitat

de idoneidad para la especie en peligro Ichthyoelephas longirostris y la capacidad instalada

de la derivación del río Manso que alimenta el proyecto Miel I, bajo el uso de las

herramientas informáticas del software PHABSIM.

Asimismo, (Redondo, 2011), en su trabajo “Análisis de incertidumbre en metodologías

hidrológicas para estimación de caudales ambientales”, analizó la incertidumbre en las

estimaciones de caudales ambientales debida a la información hidrológica disponible.

Recientemente la Universidad Nacional de Colombia – Sede Medellín asesoró, junto con

la Corporación Autónoma Regional de las cuencas de los ríos Negro y Nare, al Ministerio

de Ambiente y Desarrollo Sostenible y al Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios

Ambientales – IDEAM, para elaborar el documento denominado Guía Metodológica para

la Estimación del Caudal Ambiental. En dicho trabajo se establecen los lineamientos

metodológicos para orientar la estimación del caudal ambiental en el territorio colombiano

mediante un enfoque holístico. Permite involucrar los aspectos hidrológicos,

geomorfológicos, de calidad del agua, ecológicos y de servicios ecosistémicos (MADS &

IDEAM, Guía Metodológica para la Estimación del Caudal Ambiental, 2017)

2.3.6 Metodología de Límites Ecológicos de Alteración Hidrológica (ELOHA)

La metodología denominada Ecological Limits of Hydrologic Alteration (Límites Ecológicos

de Alteración Hidrológica) – ELOHA (Poff, y otros, 2010), permite realizar un acercamiento

holístico a la determinación de caudales ambientales, conocidos en inglés como

“environmental flows - e-flows”. Su estimación se ha integrado dentro del así llamado

paradigma de la UNESCO sobre el uso sustentable de los recursos hídricos bajo el

enfoque denominado ecohidrología (UNESCO, 2007). Esta es una disciplina que se basa

en principios relacionados con la comprensión de las relaciones funcionales entre la

hidrología y la ecología a escala de cuenca hidrográfica, con el objeto de lograr un

desarrollo y una gestión sustentable de los recursos hídricos (Saldaña, 2013).

Así mismo, ELOHA se basa en encontrar las características comunes y generales de un

grupo de ríos y sus relaciones con aspectos ecológicos. Estas relaciones entre las

respuestas ecológicas y las alteraciones de caudal ayudan a establecer los efectos

potenciales que las regulaciones hidrológicas pueden tener sobre la biota de un río. A su




vez, se establecen límites máximos y mínimos de aprovechamiento, sin alterar las

condiciones ecológicas naturales (Salgado J. , 2015).

Esta perspectiva metodológica surgió en Dublín en el año 1992, durante la conferencia

internacional sobre el agua y medio ambiente, en el marco del Programa Hidrológico

Internacional (UNESCO, 2007). La

Figura 2-3 Figura 2-3 muestra de manera esquemática, las relaciones que se presentan

en el marco global de la Gestión Integrada de los Recursos Hídricos – GIRH de acuerdo

con el documento de la UNESCO.

Figura 2-3. Esquema General de las relaciones ecohidrológicas tras el concepto de GIRH o IWRM

Fuente: Adaptada por el Autor, 2018 de (UNESCO, 2007)

El marco metodológico de ELOHA ha sido implementado en Colombia por la organización

no gubernamental The Nature Conservancy – TNC. A través de ella se ha intentado

subsanar la carencia de integralidad de la mayoría de las metodologías propuestas en la

literatura para la determinación del QA, las cuales se enfocan en el desarrollo de un solo

componente, ya sea hidrológico, hidráulico o de simulación de hábitat. Dichos métodos no

permiten integrar componentes sociales, ni evaluar a escala de conjuntos de cuencas, los

tipos de ríos existentes, por lo que no permiten estimar el caudal ambiental para toda una

región (Arthington , Bunn, Poff, & Naiman, 2006).


La metodología ELOHA, que hace parte de los métodos de tipo holístico, integra un

enfoque sistémico como una estrategia de interacción entre los diversos elementos que

permiten la conservación y el uso sostenible del recurso hídrico. Es una herramienta

adaptativa que considera tres tipos de procesos, los cuales se muestran en la Figura 2-4.

Las actividades que se desarrollan en cada uno de los procesos permiten estimar un QA,

esencial para la conservación de las especies en el ecosistema y la salud de los ríos. Cada

uno de los procesos se describe de manera breve a continuación.

1. Proceso Científico: es este el primer paso de la metodología, a través del cual se

recopila y analiza toda la información relacionada con el componente hidrológico

de la zona de estudio. Se clasifican las corrientes involucradas de acuerdo con su

elevación (Gonzales , 2004) en páramo, alta montaña, media montaña,

piedemonte, baja montaña y planicies inundables; se identifican las características

de las alteraciones hidrológicas y se obtienen para cada tipo de río las alteraciones

consolidadas en hipótesis de respuesta ecológica vs. cambios en el

comportamiento hidrológico.

2. Proceso Social: en este paso de la metodología se establecen los límites de

alteración hidrológica, en función de la conservación de los ecosistemas y de su

relación con las variables sociales y económicas. Se evidencia así que para las

comunidades, muchas de las especies de flora y fauna son capaces de generar un

sustento económico y cultural importante.

3. Proceso de Monitoreo y Evaluación: este proceso indica que ELOHA es una

metodología adaptativa que evoluciona en función de las observaciones

posteriores a la implementación del proceso social y permite realizar ajustes y

cambios en los procesos tanto científico como social. Adicionalmente, tiene en

cuenta que el desarrollo y la implementación de objetivos regionales de caudal

ambiental son un proceso continuo e iterativo en el que la recolección de datos, el

monitoreo, la evaluación y los cambiantes valores sociales, constantemente

redefinen los objetivos y las relaciones entre el caudal y la ecología, sobre las

cuales se basan.




Figura 2-4. Procesos integradores de la metodología ELOHA

Fuente: (Poff, y otros, 2010) Asimismo, el monitoreo del caudal ambiental ayuda a discernir los papeles relativos que

desempeñan diferentes tipos de medidas tales como la restauración de canales, la

mitigación de la contaminación y la gestión de la pesca, entre otros, en el logro eficaz de

los resultados ambientales convenidos. Igualmente, la metodología ELOHA cuenta con

cuatro pasos esenciales para la obtención de resultados, las cuales se describen

brevemente a continuación (TNC, Conservation Gateway, 2015).

1. Fundamento Hidrológico: es la base para la generación de hidrogramas fluviales

regionales ya sean a escala diaria o mensual, durante un periodo largo de tiempo.

El análisis de estos hidrogramas representa las condiciones base (antes del

desarrollo) y posteriores al desarrollo para segmentos de un río a lo largo de una

región, durante un periodo suficientemente largo como para que represente la

variabilidad climática. Para ello, es necesario que se ubique la zona de estudio en

donde exista una alta probabilidad de toma de decisiones favoreciendo el

aprovechamiento del recurso hídrico, así como aquella en donde exista una alta

variabilidad de datos biológicos.


2. Clasificación de las corrientes: dado que ELOHA es una metodología que

permite determinar el QA a escala regional y no solo de manera puntual, se hace

necesario agrupar las corrientes de agua mediante la similitud en sus

características geomorfológicas, las cuales son la clave para la determinación de

los rasgos de hábitats físicos.

3. La alteración de caudales: permite identificar las implicaciones que tienen las

alteraciones hidrológicas sobre cada tipo de río, para lo cual es necesario

establecer los impactos que estos generan desde el punto de vista hidrológico, a

fin de poder relacionar el grado de alteración hidrológica con el grado de alteración

ecológica (relaciones caudal – ecología). Para ello, existen diversas herramientas

que permiten evaluar la alteración hidrológica. No obstante, la metodología ELOHA

sugiere utilizar la herramienta informática denominada IHA, Indicators of Hydrologic

Alterations (TNC, Conservación Gateway, 2011), en español, Indicadores de

Alteración Hidrológica. Esta permite evaluar aquellas modificaciones de tipo

hidrológico que se presentan como resultado de la implantación de una obra

hidráulica, en relación con los cinco tipos diferentes de componentes del caudal

ambiental, y que incluyen: caudales bajos, caudales extremadamente bajos, pulsos

de caudal alto, pequeñas inundaciones y grandes inundaciones. Estos se describen

de manera resumida a continuación:

Caudales Bajos / Low flows: indican la condición de caudal dominante en

la mayoría de los ríos. Los caudales bajos en un río que varían

estacionalmente a través del tiempo, imponen una restricción fundamental

a las comunidades acuáticas de una corriente, dado que determinan la

disponibilidad de hábitat acuático durante la mayor parte del año, influyendo

sobre la diversidad y el número de organismos que pueden vivir en el río

(TNC, Conservación Gateway, 2011).

Caudales extremadamente bajos / Extreme low flows: durante los

periodos en los que se generan sequías, el caudal de los ríos alcanza

niveles muy bajos, lo que puede ejercer presión sobre muchos organismos,

hasta derivar en la muerte de muchos de ellos, lo que genera condiciones

apropiadas para otros organismos (TNC, Conservación Gateway, 2011).




Pulsos de caudal alto / High-flow pulses: cuando cae una tormenta

intensa, se superan en una corriente los caudales bajos. Los caudales altos

se asocian a cualquier incremento del nivel del agua que no sobrepase las

riberas del cauce. Asimismo, los pulsos de caudal alto también

proporcionan, a los peces y otros organismos móviles, un mejor acceso a

zonas corriente arriba y abajo (TNC, Conservación Gateway, 2011).

Pequeñas inundaciones / Small floods: durante las inundaciones los

organismos móviles pueden desplazarse corriente arriba, corriente abajo y

hacia las planicies inundables, para entrar a hábitats adicionales, como

cauces secundarios, remansos, ciénagas y áreas inundadas de poca

profundidad, zonas en las cuales se proporcionan los recursos alimenticios

a organismos acuáticos (TNC, Conservación Gateway, 2011).

Grandes inundaciones / Large floods: las inundaciones extremas

generalmente cambian la estructura biológica y física de un río y su planicie

de inundación. Estas inundaciones pueden literalmente arrastrar con el

agua a muchos organismos, y de este modo reducir muchas poblaciones,

creando nuevas ventajas competitivas para alguna especie. Igualmente, las

inundaciones extremas también pueden ser importantes para formar

hábitats clave, tales como meandros abandonados y humedales en

planicies de inundación (TNC, Conservación Gateway, 2011).

La Figura 2-5, muestra un ejemplo del resultado obtenido con el software IHA para

representar los cinco componentes de caudal ambiental relacionados a caudales bajos,


grandes inundaciones.

4. Relaciones caudal – ecología: este paso dentro de la metodología, busca asociar

el componente de caudal y el comportamiento de este sobre la ecología del área,

enfocada principalmente sobre una especie de interés particular para la comunidad.

Estas relaciones se estiman o construyen mediante la formulación de hipótesis que


pueden plantearse a partir de cuatro fuentes principales que varían de acuerdo con

los objetivos y la disponibilidad de información, las cuales corresponden a (Salgado,

2014):

Uso de la literatura: es posible identificar actualmente un incremento en el

número de documentos científicos que discuten y analizan temas

relacionados con las alteraciones hidrológicas y la respuesta ecológica, los

cuales sirven de base para el establecimiento preliminar de hipótesis de

relación.

Conocimiento de Expertos: las hipótesis pueden formularse a través del

trabajo colaborativo, realizado en talleres con expertos.

Conocimiento científico: es similar al uso de conocimiento de expertos el

cual se desarrolla a través de talleres y reuniones con expertos científicos

que poseen experiencia local específica en los temas de hidrología y

ecología en el área o tramo de interés.

Datos ecológicos: éste se refiere a la recolección de información primaria

con el complemento de investigaciones secundarias; de esta forma se

pueden ajustar las hipótesis generadas de manera empírica.

Es importante resaltar que para el establecimiento de dichas hipótesis las variables

ecológicas ideales deben ser consideradas sensibles a las alteraciones de caudal existente

o propuesto, de fácil validación con datos de monitoreo y sobre todo valoradas por la

sociedad generando un valor económico o cultural para la comunidad.

Al generar estas hipótesis es relevante considerar que las relaciones funcionales que se

generan en las respuestas caudal vs. ecología se presentan de diversas formas, lo que

significa que pueden ser de tipo lineal, exponencial, positivo o negativo, entre otras. Así

mismo, se espera que las formas funcionales de relación varíen de acuerdo con las

variables ecológicas seleccionadas, las métricas específicas del flujo y el grado de

alteración que presenta el río (Poff, y otros, 2010).




Figura 2-5. Ejemplo de tipos de flujos generados en el software IHA (Caudales Bajos,


grandes inundaciones

Fuente: (TNC, Conservación Gateway, 2011).

Una vez se establecen las hipótesis generadas para el área de interés, es

indispensable validar dicha información para asegurar la veracidad de las mismas,

lo cual se desarrolla bajo diversos mecanismos los cuales de acuerdo con

(Salgado, 2014) corresponden a:

Análisis estadístico: con base en los datos empíricos obtenidos de

información secundaria de las relaciones entre caudal vs ecología, se pueden

aplicar diversos métodos, dentro de los cuales es posible identificar el análisis

de antes y después de la alteración conocido como BACI (Smith, 2002), el

análisis multivariado de dispersión – NMDS (Ramírez González , 2005) o los

análisis de cambios de composición o diversidad (Ramírez González , 2005)

entre otros.


Revisión Bibliográfica: este proceso se desarrolla mediante la búsqueda,

consulta e investigación de la bibliografía existente, que soporte de manera

causal las hipótesis planteadas y su posterior corroboración de profesionales

expertos en el campo ecológico.

Herramienta EcoEvidence: esta herramienta estadística (Nichols, Webb,

Norris, & Stewardson, 2011) permite establecer a través de software informativo

la verificación de las relaciones (hipótesis) de caudal vs ecología, con base en

la información de la literatura.

Validación en campo: este es el mecanismo más confiable, ya que brinda

información directa sobre el comportamiento de las especies en relación con el

caudal, en el área de estudio.

Una vez se finaliza el proceso de validación por cualquiera de los métodos anteriormente

citados, se hace indispensable determinar los vacíos de información existentes. De esta

manera se retroalimentan o ajustan las hipótesis inicialmente planteadas (Poff, y otros,

2010). Es importante resaltar que de acuerdo con (Salgado, 2014), dentro de los factores

más significativos para el desarrollo de las hipótesis de relación caudal – ecología, es

indispensable conocer la organización jerárquica de los diferentes organismos, ya que

muchas de las respuestas a las alteraciones están determinadas por las escalas

espaciales y temporales, como puede verse en la Figura 2-6.

Un ejemplo de ello es que ciertos microorganismos responden a efectos de alteración de

manera inmediata, ocurriendo en escalas de tiempo de minutos a horas, mientras que otros

seres más grandes, como son las plantas, los macroinvertebrados y los peces, pueden

tardar meses o incluso años en reflejar los cambios. Así mismo, los procesos de tipo

geomorfológico e incluso sedimentológico pueden llegar a tardar centenas o milenas de

años o verse reflejados a nivel regional.




Figura 2-6. Escalas temporales y espaciales de las organizaciones jerárquicas de los

organismos acuáticos

Fuente: Adoptado por el autor de (Salgado, 2014)

De acuerdo con lo anterior, es importante destacar que no todos los aspectos que se

encuentran dentro del componente ecológico a considerar tendrán la misma respuesta

espacial o temporal. Los cambios microscópicos pueden generar cambios inmediatos que

alteren la integridad de las redes tróficas. A su vez, cambios en la estabilidad de los

sedimentos puede generar alteraciones en los procesos ecológicos a nivel regional.

Asociado a lo anterior, las alteraciones en el componente hidrológico son capaces de

modificar los diferentes compartimientos bióticos y físicos de los ecosistemas, no sólo en

sistemas lóticos, sino también en los lénticos. Se perturban la distribución y abundancia de

las especies, las tasas de sedimentación, la geomorfología y los servicios ecosistémicos

que prestan los cuerpos de agua (Poff, y otros, 2010).

De acuerdo con las investigaciones desarrolladas por TNC y Poff bajo la metodología de

ELOHA, se han identificado siete niveles de organización que pueden usarse para la

generación o estimación de hipótesis de relación entre el caudal vs ecología, las cuales se

describen a continuación (Salgado, 2014):


Geomorfología y sedimentología: factores naturales como son el cambio

climático, el desplazamiento de los ríos y las características de drenaje de las

cuencas como son el tamaño, la geología, la geomorfología y la vegetación, pueden

llegar a controlar el transporte normal de los sedimentos. Este proceso se considera

importante debido a que muchos de los ríos y cuencas han evolucionado con el

tiempo y su dinámica ha estado influenciada por las condiciones históricas de la

cuenca. Un ejemplo de ello son las perturbaciones antrópicas, las cuales han

alterado la hidrología y la carga sedimentaria de muchos ríos, lo que ha traído

consigo respuestas por parte de la ecología a cambios de procesos hidrográficos

naturales, destrucción de hábitats, pérdida de biodiversidad y alteración en el

transporte de sedimentos y en la geomorfología de los ríos (Salgado, 2014).

Otro ejemplo de estas transformaciones se puede atribuir a la construcción de

embalses. Al introducir una estructura sobre un sistema lótico libre se genera una

regulación del mismo, lo que interrumpe el flujo del río, reteniendo sedimentos. Esto

disminuye la capacidad de almacenamiento de la represa y la vida útil de la misma,

así como la privación de formación de canales, hábitats acuáticos y transporte de

materia orgánica y nutrientes para las zonas de inundación (Salgado, 2014).

Perifiton: esta comunidad microscópica involucra algas, bacterias, hongos,

animales y detritos orgánicos e inorgánicos, los cuales se adhieren a un sustrato

ya sea orgánico, inorgánico, vivo o muerto (Salgado, 2014). Desde la visión

ecológica, esta comunidad es un componente fundamental de la biótica acuática

dado su rol en los procesos de transferencia de energía, materia e información a

través de las cadenas tróficas. Así mismo, desde el punto de vista ambiental los

cambios en su composición y estructura, han servido como indicadores de la

calidad del agua y de los procesos de modificación ambiental que pueden surgir

(Montoya & Aguirre, 2013).

Macroinvertebrados: son animales capaces de habitar en el sustrato de los lagos,

cursos de agua, estuarios y aguas marinas. Pueden estar dentro o sobre rocas,

residuos orgánicos o sustratos, durante todo su ciclo vital. En este grupo se

incluyen diversos tipos de invertebrados como son los moluscos, anélidos,




platelmintos, crustáceos, ácaros y los estados inmaduros de varios órdenes de

insectos, todos ellos con tamaños mayores a 500 µ (Hanson, Springer, & Ramirez,

2010).

El uso de este grupo de organismos como bioindicadores de cambio ambiental se

fundamenta en cinco factores: (1) son relativamente sedentarios y por lo tanto

representativos del área de colecta, (2) tienen ciclos de vida relativamente cortos y

por lo tanto sus poblaciones y comunidades responden con mayor rapidez a las

alteraciones ambientales, (3) tienen una alta sensibilidad a los factores de

perturbación y responden a las sustancias contaminantes presentes tanto en el

agua como en los sedimentos, (4) son fuente primaria de alimento de organismos

depredadores como peces y aves y (5) participan de manera importante en la

degradación de la materia orgánica y en el ciclo de nutrientes (Salgado, 2014).

Vegetación acuática y riparia: la vegetación riparia o ribereña es aquella que se

encuentra asociada a los linderos de los ecosistemas acuáticos. Se consideran

organismos de gran importancia estructural y ecológica (Giller y Malmqvist 1998).

Este tipo de vegetación promueve la variación en la disponibilidad de nutrientes y

de material orgánico, la heterogeneidad del hábitat y la reducción de la erosión de

suelos, entre otros muchos factores asociados a los sistemas lóticos. (Salgado,

2014). En este grupo se incluyen las macrófitas, las cuales ayudan a regular el flujo,

proveyendo heterogeneidad de hábitats, refugios contra la depredación, sustratos

para la puesta de huevos, alimento, oxígeno y estabilización de sedimentos, entre

muchos otros beneficios (Jeppessen et al., 1998). Su importancia ecológica y su

alta sensibilidad a los cambios ambientales hacen que las macrófitas sean un grupo

comúnmente utilizado a nivel global en monitoreos ambientales como referente de

calidad ecológica (Salgado, 2014).

Peces: actualmente en Colombia se registran alrededor de 1.357 especies de

peces dulceacuícolas. Debido al creciente uso de la tierra para actividades

agrícolas, la deforestación, la polución del agua, el cambio climático y la creación

de embalses, la subsistencia de este grupo se ha visto amenazada, hasta tal punto

de llegar a su extinción (Salgado, 2014).


Los embalses hidroenergéticos en particular alteran las condiciones físicas y

químicas locales e interrumpen la conectividad hidrológica entre gradientes

longitudinales y laterales de los ríos (Jimenez, Maldonado , & Pérez, 2014), zonas

en las que se presentan las tendencias a la concentración de la biodiversidad

biológica. Es así, que en Colombia la gran mayoría de embalses se ha construído

entre los 500 y los 1100 msnm, banda altitudinal donde la diversidad de peces es

mayor y donde muchas especies de planicies inundables migran en respuesta a la

estacionalidad climática (Salgado, 2014).

En el país son diversas las amenazas que se ciernen sobre las poblaciones de

peces y una de las más importantes es el uso de métodos de pesca ilegales, que

no solo perjudican el recurso, sino que traen consigo problemáticas ambientales

asociadas. Estas especies no sólo han sido utilizadas como un importante recurso

para el abastecimiento de consumo para la economía, sino que representan un

elemento de economía, cultura y recreación para el hombre (Mejía & Acero, 2002).

Este tipo de organismos representa el grupo de vertebrados con mayor número de

especies presentando un ciclo de vida que pasa por cuatro etapas denominadas:

huevo, larva, juvenil y adulto. Cuando estos organismos se encuentran en las dos

primeras fases se conocen como estadios tempranos de vida – ETV. En este

momento son pequeños, viven en la columna de agua y pueden ser fácilmente

dispersados por las corrientes, conformando lo que se conoce como ictioplancton

(Vásquez , Leyva, & Valdez , Huevos y Larvas en el ciclo de vida de los peces,

2017). Presentan estrategias de vida adaptativas, relacionadas con lo que se

conoce como movimientos migratorios, los cuales se realizan principalmente por

tres propósitos: alimento, refugio y reproducción. Al tener estos hábitos migratorios,

existe un importante elemento en el ciclo que se conoce como deriva de huevos y

larvas en los ríos, los cuales permiten la abundancia y dispersión de las especies

(Pareja Carmona, Jiménez Segura, & Ochoa, 2014).

Cada etapa del ciclo de vida está relacionada con el nivel del agua de los ríos. Así,

durante los primeros meses del año, cuando se generan disminuciones en el nivel

de los ríos, se presenta lo que se conoce como la migración denominada subienda,

la cual involucra el desplazamiento de las especies en estado adulto desde los




planos de inundación hacia las cabeceras de los ríos. De manera

subsiguientemente, las lluvias incrementan el nivel de las aguas permitiendo el

desove de las especies y la posterior migración río abajo mediante lo que se conoce

como la bajanza. Este ciclo hace parte de la dinámica reproductiva de las especies

migratorias. Es importante resaltar que la reproducción de los peces generalmente

se centra en determinadas épocas y se sincroniza con el incremento en el nivel de

las aguas, el cual responde al régimen hidrológico del río en cuestión (Pareja

Carmona, Jiménez Segura, & Ochoa, 2014).

Aves acuáticas y migratorias: Colombia es un país considerado como mega

diverso en materia de aves. De las casi 1900 especies de aves registradas hasta

la fecha, alrededor de 260 (15%) son acuáticas (aquellas especies que utilizan

ecosistemas dominados por cuerpos de agua, durante buena parte de su ciclo

biológico) y el 32,8% de éstas son migratorias (Salgado, 2014). Debido a las

variaciones ambientales asociadas a la expansión de la frontera agrícola, urbana,

ganadera y energética, que han disminuido el tamaño de sus hábitats y han

desecado los cuerpos de agua, además de la caza indiscriminada, las aves

acuáticas se encuentran crecidamente más amenazadas que otras especies de

aves en el país (Salgado, 2014).

Especies invasoras: igual que en otros países, los ecosistemas acuáticos

colombianos no son ajenos a la introducción e invasión de especies exóticas. En

Colombia actualmente se tiene un panorama relativamente claro sobre lo que ha

ocurrido con muchas de estas especies, en particular con su establecimiento en el

medio natural y con sus usos comerciales (e.g. agricultura, ornamentación o

repoblaciones). No obstante, se carece de conocimiento sobre los impactos

negativos que la mayoría de estos organismos pueden generar sobre las

comunidades naturales y sobre la manera en que las especies invasoras se pueden

estar beneficiando por cambios ambientales y de caudal inducidos por el hombre

(Salgado, 2014).

Para identificar qué tan alterado puede estar un ecosistema fluvial, se hace necesario

analizar dichos ecosistemas conociendo su estructura, funcionamiento y la dinámica de


sus comunidades. Si bien es cierto que aunque existe una limitación en la información en

cuanto a los componentes biológicos existentes en el área, para abordar este tema,

ELOHA permite realiza un acercamiento teórico basado en revisiones literarias y en

particular analizando los conceptos de: (1) continuum fluvial, (2) discontinuidad serial y el

(3) pulsos de inundación (Salgado, 2014).

Cada uno de estos conceptos aborda desde diferentes perspectivas las generalidades de

las funciones ecosistémicas, como son la producción primaria, la conectividad con las

planicies, la relación con la biota asociada y las principales características de los sistemas

lóticos y sus planicies de inundación coligadas. Brindan diversidad de información, esencial

para la caracterización de las relaciones entre caudal vs ecología, de acuerdo con los

gradientes altitudinales de páramos, alta montaña, media montaña, piedemonte y

planicies, de acuerdo a la clasificación de corrientes (Salgado, 2014).

Muchos organismos de los sistemas lóticos como son los ríos, arroyos y manantiales

poseen movimientos unidireccionales. En estos ambientes los seres vivos poseen una

gran capacidad para fijarse al sustrato o para nadar con el fin de evitar ser arrastrados por

las corrientes. Los peces son unos de los principales habitantes de este tipo de

ecosistemas (Moyle & Cech, 2004).

Los ríos han sido importantes en la historia de la humanidad. Sus características cambian

desde la cabecera por cambios en el tamaño y el caudal, lo que permite que se presenten

modificaciones en el metabolismo, la composición y la diversidad de las comunidades

bióticas ícticas presentes (Salgado J. , 2015).

De manera paralela, las planicies inundables son ecosistemas dinámicos de las cuencas

que se conectan a los cauces principales, permitiendo la expansión de los ríos en épocas

de descarga cuando se presentan las lluvias. Allí se retienen sedimentos y se alberga una

gran diversidad de especies de aves, mamíferos, reptiles y peces, los cuales dependen de

estas áreas para realizar sus ciclos de reproducción, crianza y migración (Salgado J. ,

2015).

Estos ecosistemas son estratégicos en la adaptación a la variabilidad y al cambio climático,

ya que amortiguan los impactos causados por las inundaciones y sequias reduciendo la

vulnerabilidad de las poblaciones humanas (Salgado J. , 2014). El transporte normal de los

sedimentos está controlado por factores como el cambio climático, el desplazamiento de




los ríos y las características de las cuencas de drenaje. Estas últimas incluyen el tamaño,

la geología, la morfología y la vegetación.

Es por esto que los ríos y sus cuencas asociadas son sistemas naturales que evolucionan

con el tiempo y que se encuentran influenciadas principalmente por las condiciones

históricas de las cuencas y por las perturbaciones antrópicas (Salgado J. , 2014). De

acuerdo con lo anterior, y de acuerdo con las peculiaridades geográficas del territorio que

permiten determinar e identificar ciertas características asociadas a los sistemas lóticos, la

Figura 2-7 muestra el esquema de la división fluvial asociada a los gradientes altitudinales

y a las características físicas y ambientales existentes en cada zona.

La identificación de éstas zonas altitudinales del río es uno de los pasos más importantes

para la obtención de resultados en la estimación de las relaciones hidrología vs respuestas

hidrológicas, dentro del marco que involucra la metodología de ELOHA. Esto se debe a

que se convierte en una herramienta de identificación de los tipos de ríos existentes, los

cuales, según el tipo de características que posean, pueden arrojar particularidades

propias de un ecosistema especifico (Salgado J. , 2014).

Figura 2-7. Esquema de división fluvial de acuerdo con los gradientes altitudinales y las características físicas y ambientales

Fuente: (Salgado, 2014)


Con lo descrito en el párrafo anterior y de acuerdo con el esquema resumen del proceso

de clasificación de corrientes en función de la altitud Figura 2-7, es que surge la

categorización de ríos propuesta por Infocol y TNC en el 2010 (Gonzales , 2004). Esta se

propone como herramienta para la clasificación de los sistemas lóticos en cuanto la

elevación, la cual, como se describió de manera previa, es un paso fundamental para

conocer los tipos de ríos existentes en el área de estudio. La Figura 2-8 muestra el

resultado o agrupación final relacionada.

Los ríos de páramo comprenden las subfamilias con elevación media por encima de los

3000 msnm. Los ríos de alta montaña son corrientes pequeñas ubicadas entre los 2000 y

los 3000 msnm, con caudales medios no mayores a los 20 m3/s y de alta variabilidad diaria.

Los ríos de media montaña tienen rangos de altitud de 800-2000 msnm y caudal medio

amplio. En los ríos de piedemonte los valores promedio de caudal oscilan entre los 4 y los

60 m3/s y el rango altitudinal se encuentra entre los 500 y 800 msnm. Por último, los ríos

de la baja montaña son corrientes por debajo de los 500 msnm y con caudales medios a

altos (Gonzales , 2004).

Figura 2-8. Clasificación de corrientes, en función de la elevación de acuerdo con

Ingfocol y The Nature Conservancy

Fuente: (Gonzales , 2004)

Teniendo en cuenta los ítems establecidos anteriormente, es importante resaltar que la

metodología ELOHA involucra en su implementación el uso de herramientas alternas con

diversos softwares, dentro de los cuales se cuenta con las plataformas del índice de

Alteración Hidrológica - IHA y el Sistema de Evaluación y Planificación del Agua - WEAP.

No obstante, para el caso particular de este trabajo de investigación se usó de manera

adicional la metodología denominada IGO (Importancia – Gobernabilidad), debido a que la

zona de estudio a manejar comprende una serie de complejos hidroeléctricos sobre los




cuales ya no es posible estimar un caudal ambiental natural sobre las fuentes ya

intervenidas, explotadas y alteradas. A continuación, se realiza una breve descripción de

dichas herramientas.

Software IHA - Indicadores de Alteración Hidrológica: debido a las

modificaciones que se presentan en los ríos, principalmente frente al tema de la

construcción de estructuras hidráulicas sobre los mismos, como es el caso de los

embalses, es necesario evaluar la alteración de los caudales antes y después de

la construcción de dichas estructuras. Esto con el fin de establecer los efectos que

puede llegar a presentar el río sobre los cinco componentes del caudal ambiental

que corresponden a caudales bajos, caudales extremadamente bajos, pulsos de

caudal alto, pequeñas inundaciones y grandes inundaciones (TNC, 2011).

Para ello se hace necesario medir los impactos hidrológicos generados,

determinando el grado de alteración en relación con el componente biótico. Esto se

realiza mediante este software, el cual fue desarrollado por The Nature

Conservancy permitiendo calcular las características de los regímenes hidrológicos

naturales y alterados. Es importante resaltar que para su uso se debe contar con

información de caudales preferiblemente a escala diaria equivalente a 20 años

antes del suceso y 20 años después del mismo, ya que las estadísticas de IHA son

significativas sólo cuando se calculan para registros hidrológicos suficientemente

largos (TNC, 2011).

Herramienta Informática WEAP – Sistema de Evaluación y Planificación del

Agua: el programa Water Evaluation and Planning System – WEAP, en español

Sistema de Evaluación y Planificación del Agua, es una herramienta de modelación

para la planificación y distribución de agua, aplicada a diferentes escalas desde

pequeñas a grandes zonas. WEAP incluye un modelo hidrológico, así como varios

módulos que permiten integrar la información generada con otros programas como

son MODFLOW para aguas subterráneas y QUAL2K para calidad del agua.

Este es un modelo de fácil manipulación debido a su interfaz gráfica que de manera

explícita, incluye demandas de agua con prioridades asociadas y usa escenarios


para evaluar diferentes esquemas de distribución del recurso sobre el área de

interés. Para proceder a su uso, es necesario tener acceso a diversa información

que puede ser específica o variada sobre temas como son: datos climáticos,

suministro, demanda de agua y sistemas hídricos de la zona. De manera paralela,

esta herramienta permite complementar a ELOHA. Sin embargo, no se considera

obligatoria, pues simplemente sirve de apoyo en la planificación de los recursos

hídricos buscando generar un balance entre la oferta y la demanda de agua dentro

de la cuenca.

Para desarrollar la toponimia o modelo de la cuenca hidrográfica de interés, el

software WEAP trae consigo una serie de etapas o procesos los cuales se

describen a continuación (Institute, 2009).

1. La primera etapa consiste en definir el tipo de estudio incluyendo el marco

conceptual, los límites espaciales, los componentes del sistema y la

configuración del problema.

2. Paso seguido se procede a recolectar la información de datos generales y

específicos de acuerdo con el área de estudio y el objetivo de modelación

Tabla 2-3. Elementos base contenidos en el software WEAP, para la generación de interacciones en el sistema

Categoría Símbolo Nombre

Elementos de suministro

Sub-cuenca, o unidad de análisis Hidrológico (Catchment).

Acuífero (Groundwater)

Demand Site: sitio de demanda.

Elementos de demanda

Reservoir: embalse.

Requerimiento de caudal (Flow requirement).

Hidroeléctrica a filo de agua (Run of river hydropower).

River.

Elementos de transmisión

Desviación.

Enlaces de escorrentía o infiltración (Runoff/infiltration Links).




Categoría Símbolo Nombre

Transmission Links.

Return flow links.

Wastewater treatment plants.

Observaciones hidrológicas

Stream flow gauges.

Fuente: Elementos extraídos del software WEAP

3. Se desarrolla el modelo, el cual parte de la construcción de un esquema bajo

los elementos que involucra WEAP y que se visualizan en la Tabla 2-3, cada

uno de ellos permite representar en la cuenca la asociación e interconexión de

diversos objetos asociados simbolizando los diferentes componentes del

sistema. Una vez se cuente con la estructura de representación de la cuenca,

se procede a ingresar diversos datos como son: parámetros climáticos, de

caudal, número de habitantes, entre otros. Esto con el fin de, proceder a realizar

la corrida del mismo, con el fin de observar el comportamiento preliminar y así

estimar errores, eventualidades o anomalías que puedan surgir.

4. Calibrar y caracterizar la oferta, demanda actual del agua, recargas de

contaminantes, recursos y fuentes para el sistema.

5. Condicionar el proyecto, generando los escenarios posibles, con el fin de

identificar los impactos que tendrían una serie de supuestas alternativas y el

clima sobre las políticas futuras y los costos.

Matriz de Importancia – Gobernabilidad (IGO): aunque no es un paso específico

que integre la metodología ELOHA, de acuerdo con expertos de The Nature

Conservancy se procede a su desarrollo e implementación. Esto en relación a que

para la estimación del caudal ambiental se debe partir de una condición de

referencia del perfecto funcionamiento del régimen natural del flujo. Estas

condiciones de referencia se refieren a las condiciones de flujo mínimamente

alteradas (Poff, y otros, 2010).

El uso de esta matriz de importancia vs gobernabilidad permite priorizar de manera

sencilla las variables relacionadas con un evento o estudio específico. Para ello se


necesitan dos variables identificadas como Gobernabilidad e Importancia (Farias,

2014). La primera se refiere a la pertinencia o relación coherente que existe entre

las estrategias y las acciones propuestas. En ella se asigna a cada estrategia un

puntaje entre 1 y 4 el cual permite visualizar la pertinencia del proyecto o estudio a

generar en una escala de menor a mayor grado de la siguiente manera, donde: (1)

No es importante, (2) Poco importante, (3) Importante y (4) Muy importante, como

se puede ver en la Figura 2-9.

Por su parte, la gobernabilidad es la capacidad que se tiene para controlar y

dominar el factor que se está analizando. Este se clasifica teniendo como base

criterios de control sobre la gestión y ejecución de las acciones para realizar las

estrategias, las cuales se dividen en valores de (0) Nulo, (1) Débil, (3) Moderado y

(5) Fuerte. Las secciones de la matriz se dividen en cuatro sectores, como se puede

visualizar en la Figura 2-10, las cuales se refieren y se describen como:

Figura 2-9. Zonas de identificación para el área de importancia

Fuente: (Farias, 2014)

Sector 1: corresponde a aquellas acciones que están en el extremo superior

derecho, en ellas se ubican las que tienen mayor gobernabilidad y mayor

importancia. Adicionalmente, el tomador de decisiones tiene control sobre ellas y

su ejecución tendrá una importante repercusión en el escenario a estudiar por lo

que se consideran como prioritarias.




Sector 2: las acciones se ubican en el extremo superior izquierdo (mayor

importancia, pero menor gobernabilidad). Aquí se ubican todas aquellas

actividades que repercuten sobre el sistema, pero que a su vez no se tiene un

control total sobre ellas. Por lo tanto, el reto es lograr dicho control de ser el caso.

Sector 3: corresponden al extremo inferior izquierdo. Las acciones aquí tienen poca

gobernabilidad y poca importancia, por lo que los aspectos son difíciles de

manipular. Además, no tienen impactos importantes en el escenario o en el área

de estudio.

Sector 4: ésta se ubica en el extremo inferior derecho, donde los eventos tienen

una alta gobernabilidad, pero su ejecución no impactará notoriamente el sistema.

Figura 2-10. Sectores para la identificación de relaciones de importancia vs Gobernabilidad

Fuente: (Farias, 2014)

2.4 La meteorología, el clima y su importancia en la hidrología

La meteorología ha sido considerada como la ciencia que se ha convertido a través del

tiempo en instrumento de análisis de variables meteorológicas como son: la temperatura,

la precipitación, la humedad relativa y los vientos, entre otros factores, los cuales varían


tanto en el espacio como en el tiempo. Estos elementos permiten caracterizar las

condiciones atmosféricas existentes en un área o región específica.

Así mismo, surge el concepto de climatología el cual es considerado como el estudio de

los climas, es decir, del conjunto de condiciones atmosféricas propias de una región. El

principal agente causante de los cambios atmosféricos y por ende del clima, es el agua en

sus diferentes fases, de ahí que la hidrología esté enlazada troncalmente con la

meteorología y la climatología. Es así que el estudio de los procesos hidrológicos de las

aguas superficiales, marítimas o subterráneas, debe tener en cuenta la física de la

precipitación y la evaporación, así como las condiciones climáticas que permiten una mejor

gestión tanto a corto como a largo plazo (Llasat Botija, 2008). Se destacan los elementos

de predicción, previsión y actuación frente a fenómenos naturales extremos como

huracanes, inundaciones, sequias, etc. (Pulido Mosquera, 1991), los cuales afectan a una

determinada región, pero que a su vez pueden estar modificados por las condiciones

geográficas de la misma.

Por lo anterior, es que se define al clima como el conjunto de características atmosféricas

medias que se dan en un territorio. Una primera aproximación se basa en las principales

determinantes, que incluyen la lluvia o precipitación, la temperatura y la humedad. La

importancia de las características climáticas en un área determinada, radica en que son

factores de gran incidencia en los procesos morfodinámicos y por consiguiente en la

evolución del paisaje. Es posible determinar el tipo de clima aplicando metodologías de

análisis de clasificación climática, como la propuesta por Caldas – Lang (Muñoz, 2002).

De manera adicional, se hace importante resaltar que los caudales dentro de una cuenca

dependen del régimen de precipitaciones, que a su vez se encuentra ligado o condicionado

por los factores climatológicos. Para efectos de esta investigación se analizaron algunos

componentes meteorológicos y climatológicos característicos para la cuenca del río Nare,

para conocer su influencia sobre los caudales y su relación con la especie de interés.

2.4.1 Zonificación climática de Caldas – Lang

La clasificación establecida por Francisco José de Caldas, en conjunto con el investigador

Alexander Von Humboldt, tuvo sus inicios en 1802. Estos naturalistas disponían de

información relativa a las alturas sobre el nivel del mar y su influencia en la variación de

las temperaturas. Esto les permitió determinar los pisos térmicos para la región Andina




Tropical, denominados cálido, templado, frío, páramo bajo y páramo alto (Castañeda Tiria,

2013).

Para el año de 1915 surge y se establece la clasificación climática de Richard Lang. En

este método se utiliza la relación entre la precipitación anual en (mm) y la temperatura

media anual en (°C). Estos dos parámetros se relacionan mediante el cociente de la

precipitación (P) y la temperatura (T), llamado factor de Lang y del cual se obtienen seis

clases de clima identificados como desértico, árido, semiárido, semihúmedo, húmedo y

superhúmedo (Castañeda Tiria, 2013).

Ninguno de los dos sistemas mencionados tiene suficiente aplicabilidad o funcionalidad de

manera separada, por lo que en 1962 Schaufelberguer propuso unir las dos clasificaciones

en un sistema, denominado clasificación climática de Caldas – Lang. Se obtienen

veinticinco tipos de climas que tienen en cuenta la elevación del lugar, la temperatura

media anual y la precipitación total media anual (Castañeda Tiria, 2013).

2.4.2 Red Hidrometereológica

El término de red Hidrometereológica se refiere al conjunto de estaciones estratégicamente

distribuidas en las que se registran datos de mediciones de diversas variables, entre ellas

temperatura, precipitación, humedad relativa y brillo solar, entre otras. La red de estaciones

es la base para el análisis de fenómenos y elementos atmosféricos necesarios para

conocer y determinar el estado del tiempo o clima en una zona en particular con el fin de

obtener información que permita una posterior aplicación para diversos fines y objetivos

(OMM, 2011).

En Colombia dichas estaciones se han dividido en diversas categorías, dentro de las

cuales se encuentran las siguientes: Pluviográficas (PG), Pluviométricas (PM),

Climatologica Ordinaria (CO), Climatologica Principal (CP),Sinóptica Secundaria (SS),

Agrometereológica (AM), Meteorológica Especial (ME), Limnimétrica (LM) y Limnigráfica

(LG). Estas categorías son asignadas por el Instituto de Hidrología, Meteorología y

Estudios Ambientales – IDEAM.

Cada una de estas estaciones puede suministrar datos homogéneos a largo plazo con el

objeto de determinar las condiciones climáticas de una zona de interés (OMM, 2011). Una


vez identificados los tipos de estaciones, se procede a verificar los datos requeridos para

el análisis, se determina qué estaciones se encuentran en el área de estudio y se establece

cuáles son las más indicadas para obtener la información necesaria para alcanzar los

objetivos propuestos.

2.4.3 Metodologías estadísticas para el tratamiento de datos climáticos

El objetivo fundamental de la gestión de los datos consiste en conservar, captar y

proporcionar datos para que las instancias planificadoras y decisorias, así como los

investigadores, los utilicen. El uso de los datos es más útil cuando se han editado o

sometido a un control de calidad (OMM, 2011). Los análisis climáticos son fiables cuando

se utilizan conjuntos de datos homogenizados. La mayoría de los métodos estadísticos

parten de la hipótesis de que los datos que se están examinando están lo más extensos

posibles de errores debido a los instrumentos, la codificación y el proceso, entre otros

(OMM, 2011).

Existen diversos métodos para el procedimiento estadístico de datos. Sin embargo, de

acuerdo con los principios de Hidrometeorología, la elección de la más conveniente se

basa principalmente en que sea un método de fácil aplicación. Para el ejercicio de este

documento se utilizó el siguiente procedimiento:

(1) Razón de los valores normales, (2) método de las proporciones, (3) inverso a la

distancia al cuadrado y (4) regresión lineal con estaciones vecinas. El uso de este tipo de

metodologías permite completar la información faltante de las estaciones analizadas, la

cual corresponde a la obtenida del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios

Ambientales – IDEAM. Es importante resaltar que cada uno de estos métodos debe

aplicarse de acuerdo con las variables disponibles y la información con la que se cuenta,

por lo que es indispensable tener claridad sobre las características básicas que permitirán

utilizar el método más conveniente:

1. Distancia entre la estación completa y la estación incompleta.

2. Disponibilidad de información de estaciones cercanas.

3. Correlación de los datos con estaciones cercanas.

4. Cantidad de datos de las diferentes estaciones a lo largo de una serie temporal.




A continuación se realiza una breve descripción a manera de resumen de las metodologías

consideradas.

1. Razón de los valores normales: consiste en la complementación de datos,

teniendo en cuenta las estaciones meteorológicas vecinas, las cuales, de acuerdo

con sus características fisiográficas y climáticas pueden llegar a ser representativas

de la estación que se desea complementar. Para ello, su principal particularidad es

que se puedan obtener los valores promedios de la estación, para desarrollar el

análisis. El dato a estimar viene dado por la expresión representada en la Ecuación

1.

𝑃𝑋 = (1

𝑛) ∗ [(

𝑁𝑋

𝑁𝐴∗ 𝑃𝐴) + (

𝑁𝑋

𝑁𝐵∗ 𝑃𝐵) + (

𝑁𝑋

𝑁𝐶∗ 𝑃𝐶)] (Ecuación 1)

Dónde:

- PX = dato del mes o del año faltante.

- Nx = media multianual de la estación con información faltante.

- NA, NB, NC = media multianual de las estaciones de referencia o de apoyo.

- PA, PB, PC = dato puntual de las estaciones de referencia ya sea del mes o del año.

2. Método del cociente normal: esta metodología es útil cuando se cuenta con tres

estaciones adicionales a la que se desea completar. Para ello es necesario contar

con la información relacionada del valor anual a completar de la estación de

referencia; para estimar el valor faltante se usa la Ecuación 2.

3

CjbAj

j

PcPPaD

(Ecuación 2)

Dónde:

- PA = valor a completar anual estación faltante / valor a completar anual estación de

referencia A.

- PB = valor a completar anual estación faltante / valor a completar anual estación de

referencia B.

- PC = valor a completar anual estación faltante / valor a completar anual estación de

referencia C.


- Dj = valor estimado para el día j.

- aj, bj, cj = valores registrados en las tres estaciones de referencia en el día j.

3. Valor de las proporciones: una razón es una comparación entre dos o más

cantidades. Este método es uno de los más utilizados en aquellos casos en que no

se cuenta con datos de comparación, y por lo tanto la serie tiene que servir de

referencia para el relleno de datos faltantes de sí misma (Montealegre, Ortiz, &

Ramirez, 1990). La Ecuación 3, describe los parámetros a tener en cuenta para el

cálculo de los datos complementarios.

)/1.../1/1/()/...//( 22

2

2

1

22

22

2

11 nnnf ddddpdpdpM (Ecuación 3)

Dónde:

- Mf = Valor a complementar.

- n= Total de estaciones de referencia.

- p1 = Valor registrado de la estación 1.

- d1= Distancia desde la estación 1 a la estación incompleta.

4. Regresión lineal con estaciones vecinas: esta metodología consiste en tomar un

grupo de estaciones capaces de ser representativas de una región en particular en

cuanto a fisiografía y climatología. La base es una estación patrón, a partir de la

cual se obtienen los datos incompletos de las estaciones que intervienen en el

complemento. El proceso que se sigue en esta técnica se describe a continuación:

- Se obtienen los datos mensuales de la estación patrón, así como el promedio de

las otras estaciones.

- Se calcula el valor acumulado del valor a estimar (ejemplo: precipitación) de todas

las estaciones.

- Se grafica el valor (ejemplo: precipitación acumulada) de cada una de las

estaciones contra el acumulado de la estación patrón y se obtienen las ecuaciones

de regresión lineal correspondientes.




Mediante las ecuaciones de regresión se obtienen los datos mensuales faltantes.

2.5 Los embalses y sus efectos ambientales

Desde la antigüedad y a lo largo de la historia el hombre ha construido embalses sobre los

sistemas loticos, no obstante, debido al crecimiento de la población y al incremento de la

demanda de agua y energía, la construcción de este tipo de estructuras hidráulicas es más

frecuente hoy en día. De acuerdo con (Jimenez Segura, y otros, 2014), desde el siglo XIX

específicamente hacia 1880, se descubrió cómo usar la potencia del agua para generar

energía eléctrica y así se inició el diseño de las estructuras hidráulicas denominadas

embalses. Estos se implantan sobre el lecho de los ríos o arroyos. Dichas estructuras,

además de generar energía, son capaces de acumular el volumen de agua que el río

aporta, almacenándolo de manera parcial o total. De acuerdo a la información obtenida de

Empresas Públicas de Medellín – EPM, los embalses se han construido con diversos

objetivos, dentro de los cuales se pueden nombrar, entre otros:

1. Regulación de los caudales de un río o arroyo, almacenando el agua de los

periodos húmedos con el fin de utilizarlos en las temporadas de sequía.

2. Generación hidroeléctrica.

3. Riego de cultivos.

4. Abastecimiento de agua potable para consumo humano.

5. Uso industrial.

6. Actividades de navegación y recreación.

Así mismo, los embalses pueden dividirse en dos clases dependiendo de las funciones a

cumplir. Algunos son unipropósito (cuando cumplen una función particular) y otros son

multipropósito (cuando tienen más de un fin). La mayoría de los embalses del sector

hidroeléctrico colombiano son embalses unipropósito, pues su función es únicamente la

generación de energía eléctrica. No obstante, la existencia y la operación de embalses por

sí misma ayuda a regular las crecientes que se pueden llegar a presentar en el río (EMP,

2016).

La ley 135 de 2003 establece las normas de seguridad en la operación de embalses para

el país. En ella se identifican las disposiciones generales, los responsables de la operación


y se establecen los criterios para los manuales de operación. Sin embargo, aunque estas

estructuras permiten almacenar diversos volúmenes de agua para suplir ciertas

necesidades humanas, traen consigo daños ecológicos, ambientales y sociales

irreversibles en áreas geográficas extensas.

Desde los años ochenta se han construido decenas de presas en ríos neotropicales y

cientos más están en proceso de consideración en etapas avanzadas de planificación o

bajo construcción (Anderson, 2013). Cada uno de los ríos en que se construye una

estructura como esta ve limitada la preservación de una gran diversidad de organismos o

especies que dependen del régimen fluvial natural para subsistir. Por lo tanto, muchos

individuos migran hacia otros ecosistemas o áreas, como es el caso de las comunidades

ícticas, dejando a su paso problemáticas no solo ambientales sino también sociales

(Anderson, 2013).

No obstante, la construcción de embalses para la producción de energía mediante

hidroeléctricas hace parte del desarrollo económico y social que permite mejorar la calidad

de vida de los habitantes de las áreas cercanas o alejadas. Sin embargo, durante la

construcción de estos proyectos y tras su operación, ocurren cambios ambientales

irreversibles en los ecosistemas donde se desarrollan, lo que ocasiona tensiones en suelo,

la vegetación, la fauna, la pesca, el clima e incluso sobre el ser humano (Viviescas

Santana, 2014).

Cada uno de estos efectos se traduce principalmente en el deterioro y en la disminución o

pérdida de bienes y servicios ambientales, que no son fáciles de recuperar y que provocan

el desmejoramiento de la calidad de vida de las comunidades humanas, contrario a lo que

se supone busca la construcción de los embalses (Viviescas Santana, 2014).

Es posible identificar o agrupar algunos de los impactos ambientales generados tras la

construcción de estas estructuras, de la siguiente manera:

1. Afectaciones al medio biótico: en esta categoría se encuentra principalmente la

remoción de grandes áreas de cobertura vegetal, que a su vez trae consigo

afectación a la fauna terrestre a causa de la intervención en sus hábitats y a la

fragmentación de los ecosistemas. Lo anterior altera las comunidades

hidrobiológicas, en especial de peces, en términos de pérdida de zonas de desove,




por la modificación de las dinámicas reproductivas de algunas especies (Viviescas

Santana, 2014).

2. Afectaciones al medio abiótico: los impactos más importantes en este ítem

corresponden a los cambios morfológicos del cauce y a la degradación de los

lechos de los ríos, debido a la construcción directa de estructuras hidráulicas sobre

el cauce de los cuerpos de agua. El paisaje de manera paralela sufre

modificaciones debido a que estos cuerpos son ajenos a los sistemas naturales,

eliminan cobertura boscosa y convierten un cuerpo de agua natural lótico en uno

artificial léntico, lo que al final influye en la calidad de vida y en el bienestar de la

sociedad (Viviescas Santana, 2014).

3. Afectaciones al medio socioeconómico: la construcción de estos elementos

estructurales se traduce principalmente en los impactos sobre las actividades

productivas, ya sean pesqueras, agropecuarias o mineras. Se generan dinámicas

en la población, tales como presión migratoria, desplazamientos, reasentamientos

y reducción de área de predios, lo que ocasiona un traumatismo a la comunidad

humana existente en el área (Viviescas Santana, 2014).

Es importante resaltar que dentro de las afectaciones que se dan a los servicios

ecosistémicos que poseen los ríos, este tipo de estructuras modifican la capacidad de los

sistemas fluviales para depurar de forma natural las aguas servidas, controlar la erosión,

proveer recursos pesqueros, amortiguar las inundaciones, regular los caudales, conservar

la vida silvestre y permitir actividades de recreación y cultura (Walschburger, Angarita, &

Delgado, 2015).

Es por ello que las alteraciones de los regímenes de los ríos se han considerado una de

las amenazas más graves y continuas para la sostenibilidad ecológica de estos

ecosistemas fluviales y de sus llanuras de inundación. Si bien son evidentes y ahora

conocidos los efectos irreversibles que traen consigo la construcción de embalses, de

manera paralela se ha generado conciencia sobre el papel fundamental que el régimen

hidrológico tiene para las poblaciones ecológicas, siendo su principal motor de

funcionamiento y de desarrollo respecto a sus actividades (Bunn & Arthington, 2002).


Por ello, se han planteado cuatro principios rectores que explican las influencias de los

regímenes hidrológicos sobre la biodiversidad acuática (Bunn & Arthington, 2002):

1. El caudal es un determinante importante del hábitat físico, en donde los eventos de

flujos altos y bajos presentan un papel importante al limitar la disponibilidad general

del hábitat, pues muchas características del régimen de flujo influyen en los

patrones del ciclo de vida, especialmente en la estacionalidad y previsibilidad del

patrón general.

2. Muchas de las características del régimen de caudales influyen en los patrones del

ciclo de vida. Las especies acuáticas han desarrollado adaptaciones a las

variaciones de estacionalidad y previsibilidad del patrón general de caudal.

3. Algunos eventos desencadenan la dispersión de organismos acuáticos migratorios

y otros permiten el acceso a hábitats de llanuras aluviales que se encuentran

desconectadas.

4. La biota nativa ha evolucionado en respuesta al régimen general de caudales. Así

mismo, el uso de la tierra y el desarrollo asociado al recurso hídrico conducen de

manera inevitable al cambio en uno o más aspectos del régimen de flujo, lo que

resulta en disminuciones de la biodiversidad acuática. Esto genera la invasión y

éxito de las especies exóticas e introducidas asociadas a las variaciones

hidrológicas de caudal.

En la Figura 2-11, es posible identificar los cuatro principios mencionados y la relación

entre la biodiversidad con la naturaleza física del hábitat acuático y el régimen hidrológico.

Dicha relación está impulsada principalmente por los eventos de caudal que influyen en la

forma del canal, determinando así los patrones de comportamiento de las especies

acuáticas.




Figura 2-11. Relación de la biodiversidad acuática y el régimen e flujo.

Fuente: (Bunn & Arthington, 2002)

2.5.1 Proyecto Hidroeléctrico Porvenir II

Se ha visto que las hidroeléctricas, a pesar de sus objetivos de generación energética que

benefician las actividades productivas humanas, pueden disminuir el bienestar de las

poblaciones, no solo de seres humanos que se encuentran en las zonas de su

construcción, sino de las comunidades bióticas y de los ecosistemas que albergan variadas

especies de flora y fauna. Una de las primeras actividades previas a la construcción de

este tipo de estructuras es la desviación de los ríos, lo que genera la muerte de los

organismos existentes en ese tramo, especialmente los pertenecientes a la comunidad

íctica que se pueden encontrar en la zona o que en ocasiones realizan algunas de sus

funciones del ciclo vital en las aguas del área de interés (Rodriguez M. , 2015).

El oriente Antioqueño posee 700 mil ha de tierra, de las cuales 60 mil ha están involucradas

en el proceso de concesión de aguas y otras 80 mil ha están destinadas para la

construcción de centrales hidroeléctricas. Estos proyectos hidroeléctricos tienden a ver los


ríos como fuentes de agua, pero no como un recurso del cual dependen otras actividades

económicas y muchos servicios ecosistémicos importantes para el bienestar del ser

humano. La salud del río depende de un caudal ambiental. Es importante aclarar, que en

ninguno de los planes de manejo de las hidroeléctricas, se adopta una visión de cuenca,

ni se incluye el análisis de efectos acumulativos o la intensificación de los eventos

climáticos extremos (Rodriguez M. , 2015).

No lejos de esta situación se encuentra el proyecto para la construcción de la hidroeléctrica

llamada PORVENIR II, en el cual se inundarán tierras agrícolas de los municipios de San

Luis, San Carlos y Puerto Nare. Gran parte de la población humana de estos espacios, en

especial de San Carlos, se ha visto agobiada por la construcción de estas mega estructuras

a lo largo de los años, siendo desplazadas no sólo por estas actividades sino presas del

conflicto armado, convirtiéndolas en comunidades vulnerables.

Este megaproyecto, se localiza hacia el oriente del Departamento de Antioquia, en la parte

baja de la cuenca del río Samaná Norte, en jurisdicción de los municipios de San Carlos,

San Luis y Puerto Nare (Figura 2-12). El área del proyecto se encuentra cerca de la

desembocadura del río Samaná Norte sobre el río Nare, entre los 185 y los 330 msnm

(INTEGRAL & PROE SAS E.S.P, 2012).

La hidroeléctrica a construir en la zona de estudio pretende: (1) utilizar los caudales del río

Samaná Norte para generar energía eléctrica, (2) extender la producción de energía a nivel

local, regional e incluso nacional y (3) transmitir la energía que se generará hasta el sistema

de interconexión eléctrico nacional. La central hidroeléctrica se ubicará específicamente

sobre el municipio de San Luis. Según los diseños, ésta tendrá una capacidad de

generación de aproximadamente 325 megavatios. De acuerdo a la revisión literaria, se

esperaba que entrara en operación a inicios de 2018, pero esta fecha fue pospuesta para

el año 2020. Es importante resaltar que el proyecto fue declarado por la Autoridad Nacional

de Licencias Ambientales – ANLA como de interés nacional estratégico.




Figura 2-12. Localización del proyecto hidroeléctrico PORVENIR II

Fuente: (INTEGRAL & PROE SAS E.S.P, 2012)

Porvenir II comprende una presa de arco – gravedad en concreto compactado con rodillo,

cuya base se ubica en la cota 190 msnm, con su eje localizado aproximadamente a 1,5 km

aguas arriba de la desembocadura del río Guatapé sobre el río Samaná Norte. La presa

cuenta con una descarga de fondo que permitirá proveer el caudal ambiental de garantía

durante todo el llenado del embalse y una descarga intermedia que asegure el caudal

ambiental en caso de producirse un paro en la central. Adicionalmente, está diseñado el

complemento de un vertedero en canal abierto para la evacuación de crecientes

(INTEGRAL & PROE SAS E.S.P, 2012).

Sobre la margen izquierda del río se realizarán las obras de captación y de aducción frontal

conectadas a la conducción a presión, las cuales serán la base de alimentación de las

turbinas que se encontrarán en la casa de máquinas, en donde se dispondrán los

transformadores. El agua ya turbinada se conducirá mediante túneles, que la llevarán hacia


una chimenea ubicada aguas abajo de la casa de máquinas. Adicionalmente, a esta

conducción se unirá el túnel de descarga de la central mediante el cual el caudal retornará

al río Samaná Norte, aguas abajo de la pata de la presa. La imagen de los diseños puede

verse en la Figura 2-13. (INTEGRAL & PROE SAS E.S.P, 2012).

Figura 2-13. Diseño de proyectos Porvenir II


La represa contará con un área de embalse de 1.022 ha, una longitud de 27.159 m, un

volumen útil de 204,1 Hm3, un volumen muerto de 259,1 Hm3 y un volumen total estimado

de 463,2 Hm3 (INTEGRAL & PROE SAS E.S.P, 2012). De acuerdo con el estudio de

Impacto Ambiental del proyecto, las características generales del mismo se describen en

la Tabla 2-4.

Tabla 2-4. Características generales previstas para el proyecto PORVENIR II

DATOS DEL EMBALSE ESTUDIADO

NOMBRE PORVENIR II

Río Samaná Norte

Uso Hidroenergía

Potencia instalada (MW) 352




Caudal máximo turbinable (m3/s)

297.0

Altura del dique (m) 140.0

Cota máxima m.s.n.m. 330.0

Cota máxima NORMAL de operación (m.s.n.m.)

325.0

Volumen operativo (Mm³ = Hm³)

204.1

Cota mínima operativa o técnico (m.s.n.m.)

300.0

Cota mínima física (m.s.n.m.)

300.0

Volumen muerto (Mm³ = Hm³)

35.0

Cota de máquinas (m.s.n.m.)

181.0

Cota de entrega (m.s.n.m.)

185.0

Cabeza neta (m) respecto a máxima

operativa -185.0


2.5.2 Regla de operación de embalses

Dentro de la operación de embalses, existen unas reglas denominadas de operación, que

son herramientas indispensables para la planificación y administración de los recursos

hidráulicos, especialmente donde las principales fuentes del recurso a utilizar pertenecen

a fuentes superficiales.

La política correcta de estas pautas generalmente está encaminada a la explotación

sostenible del recurso hídrico, estableciendo un control estricto sobre el volumen efluente

para garantizar en lo posible las demandas planteadas previamente (Recio Villa, Ortega

Peña, & Martínez Rodriguez, 2016). Existen en la literatura trabajos orientados al diseño y

operación de embalses destinados a medir con precisión el abastecimiento de agua, los

escurrimientos, las entregas, los almacenamientos, los vertimientos, las pérdidas y los

niveles en los embalses, así como a determinar la distribución espacial y temporal del

agua. Estos aspectos se definen en las estrategias y reglas de operación, las cuales


buscan satisfacer las demandas de los usuarios (Recio Villa, Ortega Peña, & Martínez

Rodriguez, 2016).

Las reglas de operación se materializan en gráficos que sirven como mecanismo para

controlar los volúmenes y entregas de agua a realizar por el embalse. En estas

ilustraciones, las líneas o curvas guía que involucran las herramientas de regla de

operación, indican, en función del embalse lleno, las zonas factibles donde se puede

satisfacer las entregas a plenitud o parcialmente. Todas las centrales hidroeléctricas

cuentan con las denominadas reglas de operación, las cuales son las encargadas de

definir, por ejemplo, los pasos a seguir en el momento en que se lleguen a presentar

incrementos en los niveles de un embalse. Al seguir estas reglas se disminuyen los riesgos

de inundación o desbordamiento (Recio Villa, Ortega Peña, & Martínez Rodriguez, 2016).

2.5.3 Economía y sus efectos sobre los caudales ambientales

El desarrollo de las actividades económicas que despliega la sociedad, tiene diversos

efectos. Entre ellos los más importantes están relacionados con la satisfacción de

necesidades básicas como alimentación, vivienda, salud y educación, entre otras. Sin

embargo, a través del tiempo el desarrollo de estas acciones de manera gradual o

constante ha transformado el entorno (los ecosistemas), debido al intercambio de bienes,

servicios, insumos y productos, lo que a su vez impacta a la naturaleza en menor o mayor

proporción. En consecuencia, se presenta una sobre explotación de los ecosistemas

naturales y en la mayoría de los casos se llega al punto de generar un deterioro irreversible.

Es por ello que la identificación de los patrones económicos generados al interior de una

cuenca o región, permiten verificar las necesidades y actividades que se han venido

conformando internamente. Para esto se deben identificar las principales costumbres,

actividades y desarrollos económicos que se ligan y articulan con los servicios

ecosistémicos de la zona que presenta un grupo de organismos específicos.

Dentro de la metodología de ELOHA, el tema económico – social es uno de los aspectos

con igual o mayor importancia al de las características físicas y biológicas en la estimación

de caudales ambientales. Éste permite identificar cuál es la especie que representa un

valor económico, social e incluso sentimental hacia la comunidad, vinculando de esta

manera la importancia de los regímenes hídricos vs el comportamiento de las especies.

Se presupone que al alterar los caudales de los ríos no solo se generan traumatismos para




la especie, sino para la población que se abastece de ella, lo que provoca conflictos

sociales y económicos sobre la cuenca.

2.6 Aspectos relevantes dentro de la cuenca

2.6.1 Aspectos geomorfológicos

La cuenca del río Samaná Norte tributa al río Magdalena. Éste se localiza hacia el oriente

del departamento de Antioquia. Se ha considerado como un sistema de alta montaña que

posee una superficie de 2.100 km2 y una longitud de cauce principal de 107 km (INTEGRAL

& PROE SAS E.S.P, 2012).

Geomorfológicamente, el río Samaná Norte es encañonado, en forma de “V” abierta, con

vertientes en roca, rectas, localmente cóncavas y de pendientes escarpadas (INTEGRAL

& PROE SAS E.S.P, 2012). Esta zona se caracteriza por la presencia de abundantes

cuerpos de agua (arroyos y quebradas) que desembocan al río Samaná Norte y que se

consideran como cristalinos, como se ve en la Figura 2-14.

Figura 2-14. Izquierda: cañones en el río Samaná Norte. Derecha: afloramiento de agua en cavernas de Puerto Garza.

Fuente: Tele Antioquia 2017, Comunidad de Puerto Garza


Dentro de la zona de estudio es posible identificar la existencia de cinco unidades

geomorfológicas asociadas, a saber: (1) Uc – Cañones, (2) Ucm – Unidades de colinas

medias, (3) Upd – Unidades de planicie de depositación, (4) Uvbi – Unidades de vertientes

de baja incisión y (5) Uvm – Unidades de vertientes moderadas.

Es importante resaltar que la mayor parte del ecosistema estudiado, especialmente la zona

en donde se encuentra el río Samaná Norte, se encuentra en un cañón en forma de V, lo

que permite corrientes de agua más fuertes y pulsos de inundación que suben el nivel del

agua. Estas variaciones facilitan el desarrollo de diferentes etapas de los ciclos de vida de

diversos organismos, especialmente las asociadas con la fauna íctica. Aunque las

variaciones del caudal son un componente esencial en el desarrollo de mantenimiento de

las hábitats para las especies, se ha evidenciado que las actividades antrópicas

desarrolladas a lo largo de la cuenca se han convertido en un factor que ha alterado no

solo las condiciones naturales del régimen de caudal en las cuencas, sino que han

modificado las características geomorfológicas que constituyen el hábitat para las especies

acuáticas.

El modificar la geomorfología puede repercutir en la distribución y en el volumen de agua

del río, tanto a nivel superficial como subterráneo, debido a que la estabilidad del sustrato

de la cuenca está determinada por la interacción entre el régimen de caudales, la

geomorfología (el relieve) y la geología local.

2.6.2 Economía del Área

Las actividades económicas predominantes en el área de estudio son generalmente de

tipo primario y terciario, correspondientes a los sectores agrícolas y de servicios. Las

actividades agrícolas y de jornaleo son las de mayor importancia por su ejercicio

generalizado y ocupan la mayor parte del tiempo de los productores. Las actividades

económicas en su gran mayoría se complementan con actividades mineras, de pesca y de

cría de especies menores.

De acuerdo con diversos estudios sobre el área de interés, la economía de la zona se

reestructuró debido a la transformación de la región por la construcción y puesta en

marcha, desde décadas atrás (mediados de los ochenta), del complejo hidroeléctrico Nare-

Guatapé, que llegó a producir aproximadamente el 60% de la energía eléctrica del país.




Existen cuatro tipos de pescadores identificados en la zona, los cuales se categorizan

como (1) permanentes, (2) ocasionales, (3) deportivos y (4) visitantes. Para describir las

características de cada uno de ellos, se entiende que los integrantes del grupo (1) se

dedican netamente a esta actividad y de ella obtienen sus recursos económicos, los del

grupo (2) son aquellos que pescan principalmente cuando hay momentos de subienda o

bajanza, el grupo (3) es netamente recreativo y el grupo (4) se relaciona generalmente con

personas que pescan ocasionalmente y que no pertenecen a la región.

Especialmente para la población ubicada en el sector denominado Puerto Garza – Narices,

la época de subienda que se presenta entre diciembre y marzo representa una importante

dinámica comercial, en la que el pescado se canjea y se vende en otras poblaciones como

San Carlos y Puerto Nare. Por ello, la pesca es la actividad económica más importante

desarrollada en ese sector, fundamentalmente de especies migratorias como son el

bocachico, el bagre rayado, el pataló, y la dorada, entre otras, las cuales al remontar el río

y movilizarse entre éste y las ciénagas producen los fenómenos ya mencionados e

importantes para la pesca, denominados subienda, bajanza y mitaca. La subienda o época

de migración de los peces para su reproducción, ocurre en diciembre y enero; los animales

se desplazan por el río en contracorriente, durante la temporada de aguas bajas. En este

periodo alcanzan su maduración sexual. Mitaca es una subienda de menor magnitud que

ocurre a mediados del año. La bajanza es el regreso de los peces aguas abajo (dirección

río-ciénaga), durante la temporada de lluvias. Los peces retornan a las ciénagas con las

gónadas maduras, efectuando en estos meses (marzo-abril) el proceso de desove. La

bajanza de mitaca ocurre entre septiembre y noviembre (Arias Arias, 1989).

2.6.3 Especies de interés identificadas

En cuanto a la identificación de especies para generar las hipótesis de caudal vs. ecología,

se encontró que los taxones más representativos pertenecen a los grupos de ficoperifiton,

macroinvertebrados y peces. Dentro de la comunidad de ficoperifitón se halló evidencia de

la presencia de cinco divisiones taxonómicas correspondientes a Cyanophytas,

Chlorophytas, Chrysophytas, Euglenophytas y Pirrophytas (Figura 2-15).


Figura 2-15. Ejemplos de algunas divisiones taxonómicas de las algas del Perifiton en el área de estudio


Para la fauna íctica se reportaron algunas especies de importancia comercial como son

Prochilodus magdalenae, Ichthyolephas longirostris, Creagrutus magdalenae, Geophagus

steindacheri, Hemibrycon sp. y Brycon henni (Figura 2-16) (INTEGRAL & PROE SAS

E.S.P, 2012). Estos peces son importantes, pues de acuerdo con los datos disponibles,

hacen parte de la pesca local, la cual es una de las actividades primordiales de

subsistencia de las poblaciones humanas residentes. Estas especies se convierten en

indicadores de distribución, reproducción, comportamiento y transformaciones de la

cuenca.

El criterio principal para la selección de los grupos taxonómicos existentes dentro de la

cuenca del río Nare, y más específicamente para el área donde se ejecutará el proyecto

hidroeléctrico PORVENIR II, se basó en el principio de Limites Ecológicos de Alteración

Hidrológica, identificando así aquellos organismos que tuvieran no solo una importancia

ecológica y ambiental, sino que a su vez generarán algún interés específico para las

comunidades humanas existentes en el área.




Figura 2-16. Algunas especies ícticas identificadas en el área del proyecto Porvenir II

Fuente: (INTEGRAL & PROE SAS E.S.P, 2012).

Los peces juegan un papel importante en el ecosistema como parte de la red trófica, el

flujo de energía y producción de la biomasa. Estos animales utilizan muchos de los

recursos disponibles en los ambientes acuáticos, desde el alimento en el fondo (diatomeas,

materia orgánica) y los recursos en la columna de agua (fito y zooplancton), hasta aquellos

que se asocian a los macrófitas flotantes y la vegetación ribereña (semillas, insectos

terrestres, fitoperifiton, ticoplancton) (Mojica, Saulo, Álvarez, & Lasso, 2012).

Entre los macroinvertebrados identificados en el área del proyecto PORVENIR II, están los

taxones Anacroneuria, Leptonema, Macrelmis, Chironomidae, Leptophyphes y Heterelmis

(Figura 2-17) (INTEGRAL & PROE SAS E.S.P, 2012).

Figura 2-17.Ejemplos de macroinvertebrados identificados en el área de intervención del Proyecto PORVENIR II

Fuente: (INTEGRAL & PROE SAS E.S.P, 2012).


La revisión no solo de información secundaria sino de datos de primera mano recogidos

en las poblaciones del corregimiento del Prodigio y más específicamente de Puerto Garza,

permitió concluir que la comunidad íctica (peces), es el grupo más significativo para las

comunidades humanas aledañas a la zona de estudio. Esto obedece a que la pesca es

una de las actividades económicas más importantes allí, lo cual se refleja en sus ingresos

económicos. Además, los peces son esenciales para la subsistencia de estas poblaciones

humanas, ya que los utilizan como fuente alimenticia básica.

Por lo anterior, las especies elegidas tienen valor comercial y pesquero y hacen parte de

la comunidad íctica. Corresponden a Prochilodus magdalenae - Bocachico, Ichthyoelephas

longirostris - Pataló y Brycon moorei – Dorada (Figura 2-18). Cada una de ellas se ha

considerado de importancia ecológica y social, dados sus procesos migratorios y su

participación en las pesquerías locales.

Figura 2-18. Especies de peces elegidos: (1) Brycon moorei, (2) Prochilodus magdalenae e (3) Ichthyoelephas longirostris

Fuente: Blog Espacio de Pesca y Laboratorio de Recursos Hidrobiológicos, 2016, tomado de http://www.espaciodepesca.com/2015/10/pesca-de-cachama-tilapia-dorada-y.html

1. Prochilodus magdalenae: especie conocida comúnmente como bocachico,

pertenece a la familia Prochilodontidae, del orden Characiformes. Es una especie

migratoria cuyo ciclo de vida está relacionado con los patrones hidrológicos de

inundación y estiaje. Abandona las ciénagas en aguas bajas y remonta los ríos en

busca de los tributarios laterales, en una migración masiva que se conoce como “la

subienda” (Arias Gallo, Jiménez Segura, & Dorado, 2010). Desova en el canal

principal de los ríos con el comienzo de las crecientes (Pareja Carmona, Jimenéz

Segura, & Ochoa Orrego, 2014) y luego, durante las crecientes máximas, retorna

a las ciénagas junto con su prole en una nueva migración llamada “la bajanza”

(Mojica et al., 2002). La postura aproximada de las hembras está entre los 10.000

http://www.espaciodepesca.com/2015/10/pesca-de-cachama-tilapia-dorada-y.html

http://www.espaciodepesca.com/2015/10/pesca-de-cachama-tilapia-dorada-y.html




y los 80.000 huevos, dependiendo de la talla. Sus desoves son totales, la

fecundidad es externa y no cuidan de sus huevos (Arias Gallo, Jiménez Segura, &

Dorado, 2010).

2. Ichthyoelephas longirostris: es una especie similar al bocachico (familia

Prochilodontidae, orden Characiformes), pero se diferencia de este en que su boca

es más sobresaliente, con el labio superior más grueso y los ojos más pequeños.

Su nombre significa “pez elefante de rostro largo”, y hace referencia a su boca

grande en forma de embudo o trompa. Se conoce vulgarmente como pataló. Su

alimentación se basa en algas adheridas a piedras y empalizadas, cuyo desarrollo

se favorece en los ríos con aguas claras y velocidades altas (Arias Gallo, Jiménez

Segura, & Dorado, 2010). Se conoce poco sobre su ecología y reproducción.

3. Brycon moorei: pertenece a la familia Characidae del orden Characiformes. Es

una especie omnívora que consume principalmente frutos, flores, hojas y peces,

además de insectos que caen al agua desde la vegetación marginal (Arias Gallo,

Jiménez Segura, & Dorado, 2010). Esta especie, denominada dorada, prefiere las

aguas quietas en cuyas riberas hay abundante vegetación. Al parecer, no penetra

activamente en los sistemas torrenciales (Dahl , 1971). Es otra especie de la que

se tienen pocos datos ecológicos y biológicos.

2.6.4 Artes de Pesca

Las artes de la pesca generalmente se dividen en las categorías activas y pasivas. Esta

clasificación se basa en el comportamiento relativo de la especie objeto de la pesca y en

la forma de utilización del arte de pesca. Las artes de pesca pasivas son métodos muy

antiguos y representativos en la pesquería artesanal. La captura por lo general se da

debido al movimiento que realiza el pez objetivo. Por su parte, los métodos activos se

basan en la persecución dirigida de la especie objeto de la pesca (Salazar Ross, 2014).

Dentro de los métodos de pesca utilizados en la zona, se resaltan principalmente la

atarraya (método activo) y el trasmallo y el anzuelo (métodos pasivos). Un ejemplo de la

técnica de la atarraya se puede evidenciar en la Figura 2-19.


Figura 2-19. Método de pesca de atarraya sobre el río Samaná en Puerto Garza

Fuente: Población de Puerto Garza, 2017

A través de las entrevistas realizadas a la comunidad en diversos espacios y

especialmente en el encuentro denominado el “Samaná Fest”, se pudo establecer que no

solo las especies denominadas como bocachico (Prochilodus magdalenae), pataló

(Ichthyoelephas longirostris) y dorada (Brycon moorei) migran por el río Samaná Norte,

sino que hay otras especies con este mismo comportamiento como son, la picuda

(Salminus affinis), los bagres (Pseudoplatytoma spp.), el comelón (Leporinus muyscorum),

las sardinas (Astyanax spp.) y los mazorcos (Parodon spp.).

Es importante resaltar que de acuerdo con el estudio realizado por la Fundación

Humedales, sobre el río Samaná Norte en sus sectores bajo, medio y alto, está confirmada

la presencia de las especies seleccionadas para el presente trabajo, las cuales

corresponden al bocachico, el pataló y la dorada, como se ven en las Figura 2-20 a Figura

2-22.




Figura 2-20. Composición de la captura en el sector alto del río Samaná Norte

Fuente: (Humedales, 2014)

Figura 2-21.Composición de la captura en el sector medio del río Samaná Norte


Figura 2-22. Composición de la captura en el sector bajo del río Samaná Norte



De acuerdo con la comunidad de Puerto Garza, los valores comerciales por libra de las

especies de interés equivalen a: bocachico $8.000, pataló $5.000 y dorada $ 6.000. Con

base en el informe realizado por la Fundación Humedales para el año 2014, la producción

pesquera sobre el río Samaná Norte durante el periodo de abril 2013 a febrero de 2014 se

muestra en la Tabla 2-5.

Tabla 2-5. Producción pesquera (tonelada/mes) en Puerto Garza (PG) entre abril de 2013 y febrero de 2014

SECTOR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ENE FEB TOTAL

PG 0.7 0.4 0.3 1.7 1.0 0.3 0.3 0.1 0.1 0.3 11.8 17.1


La mayoría del producto obtenido (pescado) se destina a la venta. Así, la Tabla 2-6

muestra los valores totales de la pesca, de abril a febrero, para cada una de las especies

objeto de captura del estudio y que atañen a las de interés en este estudio.

Tabla 2-6. Valor total de la pesca para las especies bocachico, pataló y dorada entre abril de 2013 y febrero de 2014 en el sector de Puerto Garza

ESPECIE TOTAL ($)

Bocachico 188.177.142

Dorada 24.287.108

Pataló 6.211.369

Fuente: Adaptado por el autor, tomado de (INTEGRAL & PROE SAS E.S.P, 2012).

Si se mantiene la dinámica hidrológica de los últimos años, se esperaría que las capturas

se comporten de manera similar a las del río Magdalena, especialmente para el río Samaná

Norte, aumentando hasta 8 veces las pesquería en el periodo de subienda (febrero y marzo

generalmente). En consecuencia, se incrementaría el valor de la pesca (Humedales, 2014)

(Figura 2-23).




Figura 2-23.Especies ícticas de sustento para la comunidad.

Fuente: Comunidad de Puerto Garza, 2017

La comercialización del producto pesquero se basa en las especies migratorias, debido a

la demanda sobre ellas. Se destaca por tanto la importancia de este grupo de especies,

las cuales se verán afectadas e impactadas si se modifican sus patrones en el

comportamiento hidrológico, principalmente en las épocas de mayor abundancia

(subienda), cuando su comercialización podría verse afectada y por ende la comunidad

que depende de dicha actividad.

2.6.5 Situación Social

De acuerdo con las entrevistas desarrolladas por la autora con la comunidad,

especialmente la que se encuentra asentada en el punto denominado Puerto Garza en el

corregimiento El Prodigio, ubicación donde se desarrollará el proyecto hidroeléctrico

PORVENIR II, esta población se considera vulnerable, marcada por la violencia ejercida

por los actores armados que han provocado los desplazamientos forzados y asesinatos de

sus habitantes.


Hacia el año 2004 muchas familias quisieron retornar al territorio, pero no contaron con

que en el lugar seguían existiendo grupos armados, por lo que los habitantes tuvieron que

migrar de nuevo hacia las periferias. Poco después, hacia mediados de ese mismo año,

gracias al apoyo de ganaderos y de PRODEPAZ, comenzó el retorno de miles de familias

de nuevo a sus hogares en Narices – Puerto Garza.

Actualmente dicha comunidad de pescadores y mineros artesanales dependen del río

Samaná Norte como su principal proveedor de sustento alimenticio y económico, además

de ser un referente o insignia, de la cual muchos de ellos están orgullosos y por lo cual

existen espacios lúdicos y simbólicos mediante festividades en torno al mismo río.

Es por ello que, tras conocer la noticia de la construcción de PORVENIR II, los líderes

comunitarios, en conjunto con organizaciones sociales y con el respaldando a la

comunidad, han realizado protestas pacíficas de inconformidad y en defensa del río

Samaná Norte. Las comunidades piden que se les escuche y que no se invada el único río

libre de represas en la gran cadena Nare – Guatapé.

Las siguientes fotografías (Figura 2-24) muestran algunas de las manifestaciones

realizadas por la comunidad como protesta a la construcción de este proyecto.

Figura 2-24. Manifestaciones por parte de la población aledaña al punto de construcción

de PORVENIR II

Fuente: Población aledaña al río Samaná Norte, 2017

Las implicaciones que tiene la construcción de un embalse, además del tema social,

corresponden a los impactos ambientales que se generan sobre la comunidad ictica y los

cuales se describen a continuación (López Casas, Jiménez Segura, & Pérez Gallego,

2014):




1. Se interrumpen las rutas de migración que reconocen los peces para el desarrollo

de actividades en su ciclo de vida.

2. Hay cambios sobre todo en las actividades pesqueras.

3. Se incrementan las especies exóticas y se extinguen las nativas que se encuentran

actualmente en el río.

4. Se generan paisajes nuevos, transformando los ecosistemas existentes. Sus

efectos son tanto positivos (aprovechamiento del recurso para la generación

hidroeléctrica), como negativos. El principal problema, de magnitud severa y

carácter irreversible, es el cambio de los patrones naturales del flujo del río (el

sistema lótico se convierte en léntico) y del régimen de sedimentación.

Esto hace que se fragmenten los ecosistemas existentes en la región,

principalmente los asociados al río. Las comunidades bióticas se aíslan, se

interrumpen sus ciclos de vida (en especial de los organismos que migran) y se

pierden las actividades pesqueras fluviales y agrícolas de la cuenca, lo que genera

desplazamiento de las comunidades humanas.

5. Porvenir II entrará a hacer parte de la gran cadena de embalses Nare – Guatapé,

la cual involucra diversas hidroeléctricas ya existentes como Punchiná, Peñol–

Guatapé y Playas, entre otras. Todas ellas afectan las funciones ecológicas de

diversas especies al fragmentar sus hábitats y causar la pérdida de la vegetación,

lo que a su vez trae consigo el incremento en la sedimentación al no haber un

movimiento libre de estos sedimentos a través de los ríos.

6. Los estudios básicos sobre el proyecto Porvenir II se desarrollaron en 2008

(diagnóstico ambiental de alternativas, estudios de impacto ambiental) y

permitieron que la ANLA otorgara la licencia ambiental (resolución 0168 del 13 de

febrero de 2015) para la construcción, operación y abandono del proyecto. Sin

embargo, las entrevistas con la comunidad señalan que estas obras se realizarán

en áreas que siguen afectadas por conflicto sociales y en las cuales las poblaciones

humanas aún se están reasentando.


Por lo tanto, la construcción de Porvenir II traerá consigo nuevos problemas de

desplazamiento forzado y violencia. Desde que la comunidad se enteró de este

proyecto sobre el río Samaná Norte, los habitantes se han movilizado y unido con

el fin de proteger su territorio (Figura 2-25).

Figura 2-25.Mural en la zona urbana de San Carlos

Fuente: (Orozco, 2017)

3. Metodología

Aunque los pasos metodológicos de ELOHA se evidencian en el capítulo 2.3.6 y la Figura

2-4. La Figura 3-1 se construyó con base en los objetivos propuestos para el desarrollo

del presente trabajo de investigación.

Figura 3-1. Esquema de la metodología general desarrollada

Fuente: Autor, 2017




3.1.1 Identificación, consulta y recopilación de información

La identificación, consulta y recopilación de información existente para el desarrollo de

cada una de las actividades propuestas en el trabajo de investigación, se obtuvo de

instituciones encargadas de acopiar dicha información, como son el Instituto de Hidrología,

Meteorología y Estudios Ambientales – IDEAM, el Portal de Información Inteligente XM, el

Sistema de Información Ambiental de Colombia – SIAC, el Instituto Geográfico Agustín

Codazzi – IGAC, el Servicio Geológico de los Estados Unidos - USGS para la descarga de

información satelital, HIDROSIG y The Nature Conservancy – TNC.

En ellos, por nombrar algunos, se obtuvo información de series de datos

hidroclimatológicos, modelo de elevación digital de terreno, información de coberturas y

volúmenes que ingresan a cada una de las hidroeléctricas presentes en la región, entre

otra documentación relevante para el desarrollo de este trabajo de tesis.

3.2 Análisis de aspectos generales

Dentro de los análisis de aspectos generales que permiten caracterizar de manera física

la cuenca, se procede a evaluar las particularidades de identificación de la misma,

mediante los elementos de: delimitación del área, análisis morfométrico e identificación de

información Hidrometeorológica. Para ello, se utilizaron las herramientas que ofrece el

software ArcGIS para la determinación de los parámetros asociados a (área, perímetro,

tamaño, patrón de drenaje, entre otros).

Así mismo, se evaluó la identificación de las estaciones mediante ubicación y verificación

de los rangos de información, para lo cual se realizó el llenado de datos correspondiente.

Al no contar con información de caudales a la entrada del embalse, se procedió a

transportar los caudales hasta el punto de interés y allí, con la información obtenida, se

generaron de manera sintética dichos caudales mediante el modelo de Thomas & Fiering.

La información de PORTAL XM permitió representar los caudales de salida del proyecto

hidroeléctrico PORVENIR II, los cuales se extendieron mediante la metodología de

tendencias hasta el año 2041.

La Figura 3-2, muestra de manera esquemática cada uno de los pasos desarrollados para

el capítulo 3.2, los cuales serán descritos de manera breve y detallada.

3. Metodología 75

Figura 3-2. Identificación de aspectos generales

Fuente: Autor, 2018

3.2.1 Delimitación del área de interés

Con el modelo digital de elevaciones conocido como DEM, la información suministrada en

el paquete de HIDROSIG y el uso de la herramienta Hydrology del software ArcGIS, se

delimitó la cuenca de interés junto con sus drenajes.

Dentro de la zona seleccionada, para el desarrollo de esta tesis, existe un complejo de

sistemas hídricos presentes en la cuenca, conocidos como el río Nare, el río Samaná

Norte, el río Guatapé y los embalses de San Lorenzo, Punchiná, Playas, El Peñol, entre

otros. Algunos de estos sistemas lóticos han sido alterados, por lo que estimar su caudal

ambiental tendría una utilidad limitada a su posible restauración.

Debido a ello y teniendo en cuenta el nuevo proyecto de desarrollo hidroeléctrico sobre el

río Samaná Norte, única fuente principal sin estructuras hidráulicas dentro de la zona, se

seleccionó este curso de agua, lo cual se sustentó en el empleo de la matriz de importancia

y gobernabilidad denominada IGO.

Previo a la estimación y análisis de algunos parámetros morfométricos, los cuales son de

gran importancia para comprender e interpretar su comportamiento morfodinámico e




hidrológico, así como para inferir indirectamente la velocidad con la que van a circular las

aguas sobre la superficie y, por lo tanto, la rapidez de respuesta de la cuenca ante las

precipitaciones (Esper, Espejo, Lara , Perucca, & Rothis, 2016) , se delimitó inicialmente

la cuenca de estudio. Para ello el modelo de elevación digital (DEM) se obtuvo de la página

de Aster Gdem con una resolución de 30 metros. Con esta información básica, así como

con los “shape files” de departamentos de Colombia y municipios de Antioquia, que se

encuentran en la página de HidroSIG de la Universidad Nacional de Medellín, se generó

el clip que se trabajó mediante la extensión Extrac by mask del software ArcGIS a fin de

trabajar a escalas más pequeñas. Esto permitió delimitar la cuenca. La imagen resultante

del DEM se trató mediante diversos pasos, que se describen a continuación:

1. Fill Sinks: consiste en el relleno de cada una de las imperfecciones y/o

sumideros que están dentro del DEM, cuya existencia afecta la determinación

de la dirección del flujo.

2. Flow Direction: en este paso se define la dirección de flujo buscando el camino

descendente de una celda a otra, existente dentro del DEM.

3. Flow Acumulation: el software genera el “raster” de acumulación de flujo de

cada una de las celdas, identificando el número de celdas aguas arriba que

vierten sobre cada una de las celdas inmediatamente aguas abajo.

4. Watershed Delineation: esta herramienta delimita la cuenca para cada uno de

los segmentos de cauce definidos, obteniéndose así la delimitación del área de

interés.

3.2.2 Análisis morfométrico de la cuenca

Se determinaron los siguientes parámetros morfológicos de la cuenca: área, perímetro,

forma, patrón de drenaje y clasificación de Horton, mediante el uso del software ArcGis. La

forma es un parámetro que se encuentra asociado a lo que se conoce como el coeficiente

de compacidad de Gravelius (Kc), el cual se estimó de acuerdo con la Ecuación 4. Para

esto se relaciona el perímetro de la cuenca con el área de un círculo de igual área a la

cuenca de drenaje (círculo equivalente). Su estimación se considera significativa, ya que

indica la tendencia que tiene la cuenca para concentrar fuertes volúmenes de agua de

escurrimiento, siendo más acentuado cuanto más cercano sea a uno, en cuyo caso puede

generar mayor concentración de agua (Rojo, 2016).

3. Metodología 77

𝐾𝑐 = 0.28 ∗ [𝑃

𝐴0.5] (Ecuación 4)

3.2.3 Identificación de información Hidrometeorológica

La determinación de la climatología local se basó en la información obtenida del Instituto

de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales – IDEAM. Se consideraron los

parámetros de temperatura, brillo solar, precipitación, evaporación, humedad relativa y

nubosidad. Cada uno de ellos se evaluó a nivel mensual, para lo cual se consultaron series

de información estadísticas de valores mensuales de estaciones hidrometeorológicas y

climatológicas en el área de interés.

Para la selección de las estaciones se identificaron todas aquellas que pudieran ofrecer

información del área de estudio y que adicionalmente fueran cercanas. Los datos se

trataron estadísticamente para completar la información y lograr la homogeneidad de las

series mediante la técnica de razón de los valores normales. La elección de las estaciones

tuvo en cuenta las recomendaciones de la Organización Meteorológica Mundial, en cuanto

a la suficiente confiabilidad en la toma de datos y en su continuidad.

De manera paralela, se realizó una selección y análisis de las estaciones limnigráficas.

Como ninguna de las estaciones identificadas de este tipo, se encuentran sobre la zona

específica de interés, se procedió a realizar el denominado traslado de caudales hasta la

zona del embalse mediante la herramienta de delimitación de cuencas Watershed

Processing que se encuentra en el ArcHydro Tools. El cálculo se puede hacer de manera

paralela mediante la expresión:

QSP = QEH * (ASP / AEH) ^0.5 (Ecuación 5)

(INVIAS, 2009)

Dónde:

- QSP= Caudal en el sitio de proyecto, en metros cúbicos por segundo (m3/s).

- QEH= Caudal en la estación hidrométrica, en metros cúbicos por segundo (m3/s).

- ASP= Área hoya hidrográfica hasta el sitio del proyecto, en kilómetros cuadrados

(km2).

- AEH=Área hoya hidrográfica hasta la estación hidrométrica, en kilómetros

cuadrados (km2).




- X= El exponente x es un factor que fluctúa usualmente entre 0.5 y 0.75. A falta de

datos de investigación se acostumbra tomar un valor igual a 0.5, de acuerdo a lo

expuesto en la metodología de (INVIAS, 2009).

3.2.4 Tratamiento de datos hidrométricos

Para el análisis del caudal, se contó con registros de información diaria de caudales de11

estaciones identificadas, como se describe en la Tabla 3-1. Para analizar y validar cada

uno de los registros, se tomó como referencia la estación No. 23087190, perteneciente a

La Garrucha, con el fin de realizar un análisis de homogeneidad, validez y consistencia de

las series de datos, minimizando de esta manera los errores que pudieran haberse

presentado en las mediciones, ya sea en la toma de los datos, en la calibración o

descalibración de los equipos. Con ello, se generó una homogenización y confiabilidad a

la hora de usar los datos, mediante la técnica estadística de razón de los valores normales.

(Notas de clase del autor, 2016).

Tabla 3-1. Estaciones limnigráficas existentes en la cuenca del río Nare

NOMBRE DE LA

ESTACIÓN

CÓDIGO DE LA

ESTACIÓN

TIPO DE

ESTACIÓN

TIPO

MUNICIPIO

PTE LA FERIA 23087660 LIMNIGRÁFICA CONVENCIONAL

MARINILLA

PTO BELO 23087230 LIMNIMÉTRICA CONVENCIONAL

PUERTO NARE

PTE REAL 23087150 LIMNIGRÁFICA AUTOMÁTICA RIO NEGRO

CARAMANTA 23087160 LIMNIGRÁFICA AUTOMÁTICA YOLOMBÓ

LOS SIRPES 23087180 LIMNIGRÁFICA AUTOMÁTICA CONCEPCIÓN

LA GARRUCHA 23087190 LIMNIMÉTRICA CONVENCIONAL

SAN LUIS

PAILANIA 23087200 LIMNIGRÁFICA CONVENCIONAL

COCORNÁ

COLTENPUNTO RNS 19

23087260 LIMNIGRÁFICA CONVENCIONAL

RIO NEGRO

RIOTEX 23087670 LIMNIGRÁFICA AUTOMÁTICA RIO NEGRO

LA FRESERA 23087830 LIMNIGRÁFICA AUTOMÁTICA RIO NEGRO

CASAMIA 23087300 LIMNIMÉTRICA CONVENCIONAL

RIO NEGRO

Fuente: Autor e información base del IDEAM, 2017

3. Metodología 79

Para lo cual fueron completados mediante la técnica de regresiones, no obstante

considerando la relación de la precipitación sobre el caudal, los valores faltantes en las

series de precipitaciones se utilizaron mediante la ecuación que se cita a continuación:

𝑃𝑋 = (1

𝑛) ∗ [(

𝑁𝑋

𝑁𝐴∗ 𝑃𝐴) + (

𝑁𝑋

𝑁𝐵∗ 𝑃𝐵) + (

𝑁𝑋

𝑁𝐶∗ 𝑃𝐶)] (Ecuación 6)

Donde

- Px = Datos faltantes

- Nx = Promedio de los valores totales anuales de todas las estaciones

- n = Total de las estaciones de referencia

- N = Valor medio anual de cada estación

3.2.5 Análisis de parámetros climáticos y Clasificación climática de Caldas – Lang

De manera adicional a los datos de las series hidrométricas, se ajustaron las series

meteorológicas mediante la misma metodología de valor de las razones normales. Para

ello se identificaron cada una de las estaciones de la región y sus parámetros disponibles

(Ver Anexo A). Con la información climática obtenida del IDEAM se procedió a realizar el

análisis de los parámetros de precipitación (generando isoyetas), temperatura (isotermas),

evaporación, humedad relativa, brillo solar y nubosidad.

De manera paralela, se utilizó la información de las mismas estaciones que se emplearon

para la representación espacial de la precipitación (isoyetas) y la temperatura (isotermas),

generando un shape file con esta información. Con el software ArcGis, mediante la

herramienta Raster Calculator, se estimó de manera inicial el cociente entre los valores de

precipitación y temperatura, el cual genera un ráster que posteriormente se convierte a

polígonos y que arroja la clasificación de Lang. Para la clasificación de Caldas se tuvieron

en cuenta únicamente las isotermas generadas para la clasificación de Lang. Con la

información producida a partir de la conversión de ráster a polígonos, se introdujo en el

software la información del piso térmico establecido en la teoría de la clasificación de

Caldas, con la que se determina una temperatura según la variación de la altitud.

Ya establecidas las categorizaciones de Lang y Caldas, se expresó el índice de Caldas –

Lang por medio de la herramienta Unión proporcionada por el mismo software ArcGIS. Al




resultado de esta unión se le incluyó la información de la tipificación establecida por

Schaufelberguer, en la que se estipulan las características de las zonas, obtenidas

mediante dicha unión, dando como resultado la clasificación climática Caldas – Lang.

3.2.6 Modelación Hidrológica

Los registros históricos de precipitaciones y caudales en un sitio en particular, son una

secuencia de observaciones a las que se les denomina o se les considera series de tiempo.

Con el fin de obtener una serie de datos suficientemente larga, se procedió a generar de

manera sintética los caudales para el punto de interés. Para ello se usó el método

estocástico (Moreno Cadavid & Salazar, 2008) de modelación hidrológica denominado

Thomas& Fiering (Moreno Cadavid & Salazar, 2008).

Con él, se generaron las series sintéticas de caudales mediante una proyección de la serie

histórica existente (Ver Figura 3-3), para la estación de La Garrucha. Este modelo se basó

en la utilización de las cadenas de Markov, las cuales, de acuerdo con lo registrado en la

teoría (Moreno Cadavid & Salazar, 2008), son una herramienta que se utiliza para analizar

el comportamiento y el gobierno de determinados tipos de procesos estocásticos, referidos

a procesos que evolucionan de forma no determinística a lo largo del tiempo en torno a un

conjunto de estados.

Figura 3-3. Generación sintética de caudales

Fuente: Adoptada por el Autor, 2017. Tomada de (Moreno Cadavid & Salazar, 2008)

3. Metodología 81

Las variables aleatorias utilizadas están definidas por la función de densidad de

probabilidades (fdp). Dada fdp, f(x), la probabilidad de que la variable aleatoria x tome un

valor entre X1 y Y2, está dada por la Ecuación 7.

𝑃 [𝑋1 < 𝑋 < 𝑋2] = ∫ 𝑓 (𝑥) 𝑑𝑥𝑋2

𝑋1 (Ecuación 7)

En forma similar, la función de densidad acumulada (fda) se define por:

𝑃 [´𝑋 ≤ 𝑋1] = 𝐹 (𝑋1) = ∫ 𝑓 (𝑥)𝑑𝑥𝑋1

−∞ (Ecuación 8)

Dado que la fda es una variable aleatoria, su distribución correcta puede obtenerse

resolviendo la Ecuación 8:

𝑥 = 𝐹−1 (𝑃) (Ecuación 9)

Donde P es un número uniforme distribuido entre (0 y 1) que corresponde a la probabilidad

de no exceder x. La Ecuación 9 es la base de las simulaciones de tipo Monte Carlo de

variables aleatorias independientes. Por lo anterior, en cualquier instante t1, el proceso

estocástico toma un valor de x(t1) que es una variable aleatoria. En las funciones de

densidad de probabilidades de orden dos, que son las que se manejan en las cadenas de

Markov, el proceso se representa a través de la distribución conjunta de las variables

aleatorias:

x(t1) y x(t2): f(x(t1), x(t2)) (Ecuación 10)

El equivalente matemático de la expresión representada en la Ecuación 10que permite la

generación de un proceso aleatorio estacionario, es la ecuación estocástica que resuelve

x(t), de la siguiente manera:

𝑝 = 𝐹 (𝑥 (𝑡𝑛

𝑥 (𝑡𝑛−1), 𝑥 (𝑡𝑛−2) … ) (Ecuación 11)

Donde p es un número uniformemente distribuido y que representa la probabilidad entre 0

y 1. (𝑥 (𝑡𝑛

𝑥 (𝑡𝑛−1), 𝑥 (𝑡𝑛−2) … ), es la distribución condicional de la variable de interés en el

tiempo tn, x (tn), dados los valores pasados de la variable aleatoria. Se supone, por

simplicidad de notación, un comportamiento Markoviano estacionario.

Esta generación sintética de caudales mediante el (modelo auto regresivo Thomas &

Fiering), permite al final obtener una proyección de las series históricas. Para ello se




estimaron de manera principal la serie de datos de la estación La Garrucha que se

encuentra sobre el río Samaná Norte.

5.02

11 )1(***)( jjijijji rtrQQQQ (Ecuación 12)

Donde:

- Subíndice i = caudales generados

- Subíndice j = caudales históricos

- Qi +1 = caudales generados del periodo i+1

- Qj+1 = caudales históricos del periodo i +1

- rj = coeficiente de correlación entre Qj y Qj +1

- ti = Número aleatorio, con distribución N (0 a 1)

- σj = Desviación de Qj = Qj+1

Se tomaron los valores desde 1995 hasta 2015, pero se descartaron los primeros cinco

años ya que de acuerdo a la teoría, se podría incurrir en un error al tomar estos valores,

dado que el modelo no se ha “calentado”, es decir no existe consecuencia del valor anterior

con el actual. Al final se obtuvo una serie de 20 años, la cual se ingresó posteriormente al

software IHA.

Los resultados de los aportes consignados en el portal XM con referencia a los ríos San

Carlos y Guatapé y su vertimiento en el embalse de Punchiná, se tomaron como caudales

de salida del embalse de interés PORVENIR II. Para ello se realizó un balance de masa

de los datos originales que se simularon mediante la metodología de tendencias,

obteniendo una serie de 20 años.

3.3 Clasificación de los tipos de ríos

De acuerdo con la metodología propuesta por Ingfocol, The Nature Conservancy, y

considerando el modelo digital de elevaciones (DEM) extraído y las curvas de nivel

generadas a partir de este insumo mediante el uso del software ArcGIS, se procedió a

realizar la clasificación de los ríos para la cuenca del río Nare.

3. Metodología 83

Esto permite englobar las características a nivel regional de acuerdo a la clasificación

previa de TNC e Ingfocol, elemento primordial e insumo principal en la estimación de

hipótesis de relación en cuanto al comportamiento de caudal vs ecología. La Figura 3-4,

muestra los resultados a los que se llegaron mediante esta clasificación.

Figura 3-4. Clasificación de los tipos de ríos.

Fuente: Autor, 2018

3.4 Desarrollo de la matriz de Importancia – Gobernabilidad (IGO)

Se evaluó el complejo hidroeléctrico Nare – Guatapé, en el que gran parte de los sistemas

lóticos de esta cuenca presentan estructuras hidráulicas, lo que ha alterado su régimen

natural. La metodología IGO (Matriz de Importancia – Gobernabilidad) permitió priorizar

cada uno de los ríos de la cuenca, lo que llevó a la identificación del mejor conservado y

mínimamente alterado. Sobre dicho río se determinó el caudal ambiental.

La Figura 3-5 muestra los pasos a tener en cuenta en el desarrollo de la matriz IGO, con

el fin de identificar las fuentes para las cuales es factible calcular su QA. Para ello, se

estimaron ciertas características físicas, de manejo y de intervención sobre los ríos que

permitieron dar una valoración a cada sistema e identificar el área más pertinente para el

estudio.




Figura 3-5. Pasos para el desarrollo de la matriz IGO

Fuente: Autor, 2018

3.5 Selección de las especies de interés

Con el fin de estimar las hipótesis de relación entre la ecología de las especies vs el caudal,

se procedió a identificar, mediante la revisión de información secundaria, los organismos

de interés que tuvieran un alto grado de importancia para la comunidad. Para ello, se

realizaron una serie de pasos que se encuentran detallados en la Figura 3-6 y que se

describen a continuación.

3. Metodología 85

Figura 3-6. Proceso para la selección de especies de interés para la generación de hipótesis de relación caudal vs ecología

Fuente: Autor, 2018

3.5.1 Revisión de información y selección de especies de interés

De acuerdo con la gaceta de especies de análisis que involucra ELOHA, se procedió a

analizar la información secundaria basada en investigaciones científicas, Planes de

Ordenamiento Territorial, Esquemas de Ordenamiento Territorial, Estudios de Impacto

Ambiental, Diagnósticos Ambientales de Alternativas, entre otros documentos

relacionados con las especies de interés elegidas. De manera adicional se realizó

investigación primaria con la comunidad del área de estudio, mediante entrevistas. Con

base en la recolección de la información se estableció e identificó el grupo biológico y las

especies empleadas en la metodología de Límites Ecológicos de Alteración Hidrológica,

considerando su interés ambiental y socioeconómico para la comunidad.

Con dicha información, se exploraron las historias de vida de las especies y se estimaron

las relaciones de la misma en relación con los pulsos de caudal, datos que posteriormente

entraron a etapa de validación de expertos, para así afirmar la veracidad en el

establecimiento de las hipótesis de relación caudal vs ecología.




3.5.2 Análisis de las alteraciones del régimen hidrológico

Este proceso se realizó mediante el software IHA. Aquí se analizan las series de datos

antes de proyecto, que corresponden a los datos de la estación La Garrucha junto con el

ajuste del modelo hidrológico de Thomas & Fiering desde el año 2000. Así mismo, para

simular el periodo post intervención se utilizaron los datos obtenidos del análisis de

tendencias y el balance de masa de los caudales obtenidos a la salida del embalse de

Punchiná. Con estas series de datos, se identificaron y analizaron las alteraciones del

régimen hidrológico que se generarían una vez se desarrolle la construcción del embalse

en la zona denominado Porvenir II.

A su vez, el programa permite obtener los isopercentiles que representan el

comportamiento de los caudales determinantes en el ciclo de vida de las especies. Aunque

el IHA genera y analiza 33 parámetros hidrológicos, algunas investigaciones desarrolladas

por la misma The Nature Conservancy, en su estudio “Ecosystem Flow Recomendations

for the Upper Ohio River Basin in Western Pensylvania” y otros trabajos (Vogel &

Fennessey, 1995), han mostrado que estos parámetros pueden asociarse principalmente

a los componentes de déficit y superávit, los cuales permiten abordar plenamente las

necesidades de caudal ambiental basados en los cambios hidrológicos futuros.

De acuerdo con las recomendaciones del programa IHA, cuando no se cuenta con la

información detallada de series de caudal, se puede ingresar la información generada a

partir de un modelo de simulación hidrológica, creando una serie de caudales provenientes

de una cuenca de referencia que se encuentre bajo las mismas condiciones climáticas,

geológicas, topográficas y de perturbaciones antrópicas.

Por lo anterior y con el fin de encontrar estas relaciones, se usó de manera paralela la

calculadora diseñada por The Nature Conservancy en formato Excel, la cual permite,

mediante la programación de macros, identificar en los resultados arrojados del software

IHA las características por defecto y exceso.

3.5.3 Generación de hipótesis de caudal vs ecología

Una vez escogidas las especies y establecidas las características asociadas a los límites

de alteración hidrológica y la clasificación de los ríos, se generaron las hipótesis que

3. Metodología 87

relacionan la biota con los caudales. Para el establecimiento de dichas hipótesis se tuvo

en cuenta la información disponible en la literatura, los resultados de las encuestas a la

comunidad y la información base generada por The Nature Conservancy a través de sus

estudios sobre el comportamiento de las especies (ver Figura 3-7).

Figura 3-7. Base hidrológica de las relaciones caudal vs ecología

Días

Fuente: The Nature Conservancy, 2017

Teniendo las bases de referencia, se calcularon las interrelaciones, proceso que consiste

en la identificación de los ciclos de vida de los organismos de interés elegidos, que en este

caso se refieren a tres especies de la comunidad íctica. Se generaron descripciones de su

comportamiento en relación con los pulsos de agua de referencia identificados, tales como

caudales bajos, caudales extremadamente bajos, pulsos de caudal alto, pequeñas

inundaciones y grandes inundaciones. El conjunto de estos distintos flujos componen el

caudal ambiental.

3.5.4 Validación de la información relacionada a las especies de interés

Para la validación de los datos recolectados de la información secundaria y primaria y de

la construcción de las relaciones, se acudió a especialistas ictiólogos, expertos en el

conocimiento del comportamiento de especies ícticas. A estos científicos se les solicitó el

desarrollo de una encuesta que permitió la confirmación de la información. De esta manera




se aclararon los aspectos de comportamiento de las especies de peces ante los diferentes

caudales, los cuales se habían identificado de manera previa.

3.5.5 Curva de Duración de Caudales – CDC

La curva de duración de caudales es uno de los principales resultados generados a partir

de la alteración del régimen. Ésta permite de manera gráfica, analizar la frecuencia

acumulada en el tiempo en el que un caudal ocurre en un determinado periodo, o en el que

puede ser igualado o excedido. Para efectos de esta tesis, esta curva se calculó a partir

de información de caudales diarios obtenidos de la estación La Garrucha, así como las

generadas por el software IHA.

3.5.6 Regla de operación de embalses

La regla de operación que se generó en este documento pretende asemejar los pulsos de

caudales no alterados a nivel mensual. Esto se desarrolló a través del uso de las

herramientas del software de Excel.

Para ello, es indispensable interpretar el modelo de balance hídrico en la cuenca, como se

ve en la Figura 3-8, en donde se identifican como entradas el caudal de entrada, junto con

la precipitación, y las salidas se refieren al caudal vertido y a las diferencias de volumen al

interior del embalse.

El asumir la regla de operación como un balance hídrico permite obtener un modelo

representativo de la relación del movimiento del agua en sus diversas fases, ya que se

basa de manera primaria en la ley de conservación de masas. Esto permite estimar de

manera cuantitativa la cantidad y variación del recurso hídrico en la zona (IDEAM, El medio

ambiente en Colombia, 1998).

3. Metodología 89

Figura 3-8. Esquema de regla de operación como balance hídrico

Fuente: Autor, 2018

En primera instancia, se identificaron las estaciones que presentaran los valores de

precipitación total mensual y de caudal, que para el caso están dentro de la jurisdicción del

IDEAM. Como se estableció trabajar la regla de operación como un balance hídrico, para

completar la serie de datos de caudales a trabajar se usó el coeficiente de correlación de

la precipitación vs los valores de caudal de la estación de referencia (La Garrucha). Se

tomaron entonces para (Xi) 16 estaciones de precipitación (bajo los códigos 23080820,

23080750, 23080390, 23080920, 23080940, 23080760, 23080740, 23080650, 23080720,

23085030, 23085140, 23085110, 23085160, 23085200, 23085200, 23085080), con lo cual

se encontraron aquellas estaciones compatibles con La Garrucha a fin de promediar el

valor a utilizar.

Una vez obtenidos los valores homogenizados de la estación La Garrucha, se procedió a

trasladar o realizar la denominada transposición de los caudales mediante la metodología

propuesta por la Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca – CAR y el Instituto

Nacional de Vías – INVIAS, usando la ecuación:

𝑄𝑆𝑃 = 𝑄𝐸𝐻 ∗ (𝐴𝑆𝑃

𝐴𝐸𝐻)

𝑋 (Ecuación 13)

(CAR, 2012).

Dónde:

- QSP corresponde al caudal en el sitio del proyecto, en metros cúbicos por segundo

(m3/s).

- QEH es el caudal en la estación hidrométrica, en metros cúbicos por segundo (m3/s).




- ASP es el área de la hoya hidrográfica hasta el sitio del proyecto, en kilómetros

cuadrados (km2).

- AEH es el área de la hoya hidrográfica hasta la estación hidrométrica, en kilómetros

cuadrados (km2).

- El exponente x es un factor que fluctúa usualmente ente 0,5 y 0,75. A falta de

investigaciones sobre los ríos de la zona se usó el valor 0,5, el cual se utiliza de

manera estándar

La estimación de las áreas de AEH y ASP se hizo mediante la extensión Hec-GeoHMS de

ArcGIS, obteniéndose los valores en kilómetros cuadrados (km2).

Una vez se contó con los valores de caudales trasladados hasta el punto de la presa

Porvenir II, se utilizó el modelo lluvia-escorrentía propuesto por (Domínguez & Rivera,

2010), como se ve en la (Ecuación 14). De esta manera, se simuló el caudal teniendo en

cuenta la inclusión de las precipitaciones, las cuales afectan el régimen hidrológico del río.

No obstante, es necesario conocer elementos adicionales como el tipo de cobertura

vegetal y el tiempo de concentración, denominado (Tc), que para este caso se estimó

mediante la ecuación de Témez (Ecuación 15):

𝑄𝑖 = 𝑘 ∗ (𝑋𝑖 − 𝜑 ∗ (𝑄𝑖

𝑋𝑖− 𝑄𝑖−1)) (Ecuación 14)

Donde:

- Qi = caudal simulado en el tiempo (i)

- Q i-1 = caudal de afluencias con el factor de traslado, para el tiempo referido

como (i-1)

- Xi = precipitación en el tiempo (i)

- 𝝋= tiempo de concentración/incremento finito del tiempo de primer orden;

debido a que se tomaron series para el análisis a nivel mensual, este valor

corresponde a 1.

𝑇𝑐 = 0.30 ∗ (𝐿

𝑆0.25)0.76

(Ecuación 15)

3. Metodología 91

Donde:

- Tc = tiempo de concentración, en horas (h)

- L = longitud del cauce principal en kilómetros (Km)

- S = pendiente total del cauce principal, en porcentaje (%).

Con el fin de verificar los resultados obtenidos y definir su confiabilidad, se realizó una

calibración de los mismos. Con este proceso se identificaron los valores de los parámetros

del modelo para los cuales la serie de los datos simulados se ajustó de manera óptima a

la serie de los datos observados. Para evaluar la bondad de ajuste del modelo se utilizó

una función objetivo (Cabrera, 2016), que para el caso de esta investigación correspondió

a la fórmula de eficiencia de Nash – Sutcliffe, la cual se define como:

𝐸 = 1 − ∑ (𝑄𝑠𝑖𝑚 𝑖− 𝑄𝑖)2𝑛

𝑖=1

∑ (𝑄𝑖− �̅�)2𝑛𝑖=1

(Ecuación 16)

Esta ecuación mide cuánto de la variabilidad de las observaciones es explicada por las

simulaciones. Si la simulación es perfecta, E=1; si se intentase ajustar las observaciones

con el valor promedio, entonces E = 0. Algunos de los valores sugeridos para la toma de

decisiones se resumen en la Tabla 3-2 (Cabrera, 2016).

Tabla 3-2. Valores de referencia del criterio de Nash – Sutcliffe

E Ajuste

< 0,2 Insuficiente

0,2 – 0,4 Satisfactorio

0,4 – 0,6 Bueno

0,6 – 0,8 Muy Bueno

> 0,8 Excelente

Fuente: (Cabrera, 2016)

El indicador de Nash – Sutcliffe puede usarse en cualquier escala de tiempo. No obstante,

cuando los valores de la variable suministrada son demasiado grandes, se suele utilizar la

ecuación “de eficiencia logarítmica de Nash – Sutcliffe”:

𝐸𝑙𝑜𝑔 = 1 − ∑ (𝐿𝑜𝑔 (𝑄𝑠𝑖𝑚 𝑖)−log(𝑄𝑖))2𝑛

𝑖=1

∑ (𝐿𝑜𝑔 (𝑄𝑖)− 𝐿𝑜𝑔 𝑄𝑖̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅))2𝑛𝑖=1

(Ecuación 17)

Es importante resaltar que para la regla de operación se tuvo en cuenta el tipo de turbinas

que se manejará en el proyecto, teniendo en cuenta la metodología desarrollada por (Barón

Ruiz, Dominguez Calle, & Maldonado Ocampo, 2015). En ella la operación se representa

por el balance hídrico reflejado mediante la (Ecuación 18).




𝑊𝑖 = (𝑄𝑎𝑓𝑖 − 𝑄𝑠𝑖) ∗ ∆𝑡 + 𝑊𝑖−1 (Ecuación 18)

Fuente: (Barón Ruiz, Dominguez Calle, & Maldonado Ocampo, 2015)

Donde:

- WI = volumen en el punto de presa en el tiempo (i)

- Qafi = caudal de afluencias generado a partir del modelo de lluvia escorrentía (i).

- Qsi = caudal que es descargado en la parte aguas abajo del embalse en el tiempo

(i)

- Wi-1 = volumen en el punto de presa en el tiempo (i-1)

- Δt = incremento finito en el tiempo de primer orden, para tener coherencia en

unidades; este se toma como el valor en segundos de un mes, que es equivalente

a Δt = 86400 s/día * 30 días = 2.592.000 segundos.

Para ello, es indispensable tener en cuenta los distintos tipos de volumen de agua que se

presentan en un embalse típico, como se muestra en la Figura 3-9.

Figura 3-9. Niveles y volúmenes en un embalse

Fuente: (EMP, 2016).

Con la (Ecuación 18) de (Barón Ruiz, Dominguez Calle, & Maldonado Ocampo, 2015) se

identificó el comportamiento en el cambio de volumen, de acuerdo a las magnitudes

3. Metodología 93

turbinadas, el cual se encuentra influenciado por el caudal simulado. Se generó así un

caudal de descarga o salida que es igual a (QT + QV).

Con este dato se determinó si los caudales simulados son los requeridos para la

preservación de los ciclos de vida de las especies de peces seleccionadas. La regla de

operación se estimó con la condición de a capacidad máxima generada, obteniéndose así

el cambio de volumen que se presenta en el embalse y que está explícito en los caudales

simulados mediante el método de lluvia – escorrentía. El caudal de salida así determinado

corresponde a la suma del caudal vertido más el caudal turbinado. Como se describió

anteriormente, este proceso se generó en Excel mediante el uso de factores condicionales.

3.6 Uso del software WEAP

El software Water Evaluation and Planning System permite modelar el balance hídrico y el

comportamiento del recurso hídrico en la cuenca. Para ello fue primordial delimitar cada

una de las subcuencas que hacen parte de la cuenca de estudio del río Nare mediante un

ejercicio de codificación de las mismas. Estas actividades se desarrollaron con ayuda del

software ArcGIS y sus extensiones de hidrología, más información suministrada

relacionada principalmente con las características de los embalses de la zona y que

pertenecen a la cadena Nare – Guatapé, suministrada por TNC. La Figura 3-10, muestra

en resumen el desarrollo metodológico implementado con el WEAP.

Figura 3-10. Esquema metodológico del uso del WEAP

Fuente: Autor, 2018




3.6.1 Codificación de las cuencas en WEAP

Una vez delimitadas las subcuencas pertenecientes a la cuenca del río Nare mediante el

uso del software ArcGIS, se identificaron las unidades hidrográficas. Se establecieron los

códigos de representación con base en la guía de zonificación y codificación de cuencas

hidrográficas del año 2013 del Instituto de Hidrología Meteorología y Estudios Ambientales

– IDEAM ( (IDEAM, Zonificación y codificación de unidades hidrográficas e hidrogeológicas

de Colombia, 2013). Los códigos de representación tuvieron como referencia los códigos

de las estaciones hidrológicas o meteorológicas que las caracterizan. El sistema de

codificación de unidades hidrológicas involucra principalmente el área hidrográfica, la zona

hidrográfica y la subzona hidrográfica, como se ve en la Figura 3-11.

Figura 3-11. Ejemplo de codificación de cuencas

Fuente: (IDEAM, Zonificación y codificación de unidades hidrográficas e hidrogeológicas

de Colombia, 2013)

Dónde cada color presenta la siguiente característica:

Área hidrográfica

Zona hidrográfica

Subzona hidrográfica

Los primeros cuatro dígitos corresponde a la zonificación hidrográfica nacional, la cual está

codificada de acuerdo a la Tabla 3-3 que se muestra a continuación.

Tabla 3-3. Código de las áreas hidrográficas para Colombia

ID ÁREA HIDROGRÁFICA

1 Caribe

2 Magdalena – Cauca

3 Orinoco

4 Amazonas

5 Pacífico

Fuente: (IDEAM, Zonificación y codificación de unidades hidrográficas e hidrogeológicas

de Colombia, 2013)

3. Metodología 95

Obtenida esta información, fue posible montar el esquema del área de estudio, que junto

a la información identificada de caudales y parámetros climatológicos, se emplea para

alimentar el software WEAP.

4. Resultados y Discusión

Los resultados y su discusión de lo obtenido en el desarrollo del documento de tesis, se

describen paso a paso en el siguiente aparte.

4.1 Delimitación y morfometría de la cuenca

La Figura 4-1 muestra el resultado obtenido del proceso de delimitación de la cuenca del

río Nare con el uso del software ArcGIS. Allí, es posible identificar las fuentes hídricas

existentes y la ubicación de los embalses que hacen parte de la cadena denominada Nare

– Guatapé. Los principales resultados obtenidos de área y perímetro corresponden a

(5.600 km2) y perímetro (329,3766 km).

La descripción de los parámetros morfométricos de la cuenca delimitada permite identificar

el comportamiento hidrológico de la cuenca de interés, especialmente en las respuestas

que se generan y que están asociadas con la climatología, la geomorfología y la hidrología

vs la ecología.




Figura 4-1. Delimitación obtenida de la cuenca del río Nare

Fuente: Mapa Base obtenido de Google Earth, DEM, adaptado por el autor 2017

4.1.1 Tamaño de la cuenca

El área de la cuenca es una característica geomorfológica importante, pues dependiendo

de su tamaño se presenta un determinado sistema de escorrentía que va dirigido directa o

indirectamente hacia el cauce natural principal existente. El tamaño de la cuenca, calculado

mediante la herramienta del software ArcGis, arrojó un valor de 5600 km2. Con este dato

y de acuerdo con la Tabla 4-1, se puede decir que la cuenca de interés se considera como

“muy grande”, mostrando así la importancia para los procesos que ocurren en ella.

4. Resultados y Discusión 99

Tabla 4-1. Clasificación de tamaño de cuenca

TAMAÑO DE LA

CUENCA EN KM2

DESCRIPCIÓN

< 25 Muy pequeña

25 a 250 Pequeña

250 a 500 Intermedia – Pequeña

500 a 2.500 Intermedia – Grande

2.500 a 5.000 Grande

> 5000 Muy Grande

Fuente: (Chapingo, 2016)

4.1.2 Perímetro de la cuenca

El perímetro de la cuenca está relacionado con su forma, por lo que perímetros de mayor

valor corresponden a cuencas alargadas, mientras que los de menor magnitud pertenecen

a cuencas redondeadas. Las unidades de dicha variable se asocian con lo que se conoce

como longitud y debido a las dimensiones de la cuenca, por lo general se emplea la unidad

de kilómetros (km). De acuerdo con los resultados arrojados por el software utilizado

(ArcGIS), el valor de este parámetro corresponde a 329 km, que para el área señalada

arriba, demuestra una cuenca que tiende a ser semicircular.

4.1.3 Forma de la cuenca

De acuerdo a los datos de perímetro y área obtenidos mediante ArcGis, el valor del

coeficiente de compacidad de Gravellius para la cuenca del río Nare es igual a 1,71

(unidades adimensionales). De acuerdo con la (Tabla 4-2), esta cuenca tiene una forma

de oval oblonga a rectangular oblonga y su tendencia a la ocurrencia de crecidas es baja.

Tabla 4-2. Forma de la cuenca y tendencia a las crecidas

Kc FORMA DE LA CUENCA TENDENCIA A CRECIDAS

1,00 a 1,25 De casi redonda a oval redonda Alta

1,25 a 1,50 De oval redonda a oval oblonga Media

1,50 a 1,75 De oval oblonga a rectangular oblonga Baja

Fuente: (Oñate Valdivieso, 2006)




4.1.4 Patrón de drenaje de la cuenca

Esta característica permite identificar cómo es la dinámica de los drenajes, los cuales

recogen las aguas de la cuenca y las vierten en un único río que se halla en la

desembocadura de la misma; el clima y la geomorfología influyen de manera indispensable

en esta particularidad. De manera gráfica, la Figura 4-2. Identificación de la red de drenaje

para la cuenca el río Nare, evidencia que la cuenca del río Nare presenta un patrón de

drenaje dendrítico, en el que la corriente principal está formada por numerosos afluentes

primarios y secundarios que son capaces de transportar agua y sedimentos de toda la

cuenca hacia el cuerpo de agua principal.

Figura 4-2. Identificación de la red de drenaje para la cuenca el río Nare

Fuente: Autor, 2017. Con base en información del DEM

4.1.5 Clasificación del número de orden de la cuenca

El número de Horton permite expresar la manera como se ramifica una red de corrientes

en la cuenca. Con base en las herramientas de hidrología, los condicionales del software

ArcGis, más los insumos inicialmente obtenidos de direcciones de flujo y acumulación, el


resultado del mapa de número de Horton se visualiza en la Figura 4-3. En él, es posible

identificar que para la cuenca del río Nare se alcanza un número de orden que corresponde

a 4 (color fucsia). Las otras ramificaciones correspondientes a los números 1, 2 y 3 se unen

a las corrientes de este orden mayor (4). La cantidad de tramos identificados permite

estimar una relación directa del tiempo de viaje del agua dentro de la cuenca.

Figura 4-3. Clasificación de número de Horton para la cuenca del río Nare

Fuente: Autor, 2017. Con base en información del DEM.

4.2 Análisis climatológico de la cuenca

El clima en el departamento de Antioquia y especialmente en el sitio de interés, ubicado

entre los municipios de San Carlos, San Luis y Puerto Nare, está influenciado por la zona

de convergencia intertropical – ZCIT. La ubicación en la región tropical permite la llegada

de grandes cantidades de energía solar. Así mismo, los vientos alisios del noreste y del

sureste interactúan en el comportamiento de condensación y desarrollo de las nubes.




Estos vientos por lo general varían localmente de dirección, debido a la influencia de la

topografía y al rozamiento con los accidentes geográficos existentes en el lugar. Cuando

estos vientos confluyen en la ZCIT, se debilitan aumentando la cantidad de nubes.

Ascienden hasta grandes altitudes, lo que hace que las precipitaciones y la nubosidad que

se presentan en el lugar, se vuelvan más fuertes y frecuentes.

La Figura 4-4, muestra la identificación de las estaciones que hacen parte de la red de

monitoreo del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales – IDEAM. De

ellas se identificaron 16 estaciones de precipitación en el área, de las cuales diez (10)

miden los parámetros de temperatura, humedad relativa, evaporación, nubosidad, viento y

brillo solar y 11 son de tipo limnimétrico.

Las estaciones seleccionadas cuentan con información que supera los 20 años, lo que

permitió realizar un análisis relativamente confiable. No obstante, como los datos contenían

algunos vacíos de información, que pueden afectar el análisis, se ajustaron las series

mediante el método de razón de los valores normales, descrito en el capítulo metodológico.

Cabe resaltar que la estación más representativa para el análisis climatológico cercana al

área de estudio y que contiene la mayor cantidad de información relacionada con los

parámetros de evaluación climática, corresponde a la estación denominada San Francisco.

A continuación, se describen las características y comportamientos de las variables

climatológicas (precipitación, temperatura, humedad relativa, evaporación, nubosidad,

vientos y brillo solar) de la cuenca del río Nare.


Figura 4-4. Red de estaciones climáticas seleccionadas operadas por el IDEAM


4.2.1 Precipitación

En el comportamiento de la precipitación influyen otros factores climáticos, como son el

viento local, la temperatura y la presión atmosférica. La distribución de este parámetro a lo

largo del año depende de los movimientos que se presentan en esta zona, ya que cuando

ocurren corrientes de aire cálido y húmedo aparecen grandes masas nubosas que

provocan abundantes precipitaciones.

De acuerdo con la Figura 4-5, es posible identificar que el régimen de precipitación en el

área de estudio es bimodal, lo que genera la distribución de las lluvias en dos periodos

húmedos (abril a mayo y octubre a noviembre) y dos periodos secos (diciembre a marzo y

junio a septiembre).




Figura 4-5.Histograma de precipitación total mensual multianual

Fuente: Autor e información base del IDEAM - estación San Francisco, 2017.

Así mismo, la Figura 4-6, permite visualizar los valores obtenidos de este parámetro

mediante su representación espacial a través de isoyetas, para lo cual se interpoló la

información de las estaciones existentes que miden este parámetro en el área de estudio,

utilizando el software ArcGIS.

De acuerdo con los resultados obtenidos, en la zona se alcanzan valores de precipitación

anual entre los 2100 y 4500 mm. La alta pluviosidad en la región se ve reflejada en los

caudalosos ríos que tiene la zona, y que por tanto son utilizados para la explotación y

producción hidroeléctrica.

0

200

400

600

800

1000

1200

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

Pre

cip

itac

ión

to

tal a

nu

al (

mm

)

Meses

MEDIOS

MAXIMOS

MINIMOS


Figura 4-6. Espacialización de la precipitación promedio multianual en la cuenca del río Nare,


4.2.2 Temperatura

Este parámetro puede variar de acuerdo con la distribución de los diferentes tipos de

superficie o en función de la altitud. A lo largo de la cuenca del río Nare, se analizó que la

temperatura está determinada por la relación existente entre la elevación y otras variables

como la variación diurna, la distribución latitudinal, la variación estacional y los tipos de

superficie terrestre, entre otras.

Para la región de estudio, este parámetro alcanza valores que oscilan entre 18 y 22°C, los

cuales se pueden observar gráficamente en la Figura 4-7, representación de los isotermas.




Figura 4-7.Temperatura media anual para la cuenca del río Nare, mediante la

representación de isotermas.


Los parámetros de evaporación, humedad relativa, nubosidad, brillo solar y velocidad del

viento se evaluaron a nivel mensual. Los registros corresponden a los de la estación más

cercana al área de estudio, denominada San Francisco.

4.2.3 Evaporación

En el campo de la hidrología, esta es una de las variables más importantes al momento de

establecer el balance hídrico de una determinada cuenca hidrográfica o parte de esta. De

acuerdo con (IDEAM, Atlás Climatológico de Colombia, 2005), la transferencia de agua

desde la superficie terrestre a la atmósfera, se efectúa principalmente mediante tres


procesos: por evaporación del agua líquida, por sublimación del hielo y por la transpiración

de las plantas.

El balance hídrico permite determinar la cantidad de agua disponible, la cual puede ser

utilizada por el hombre en las ciudades y en el campo. Además, permite estimar el agua

que es empleada de forma natural en el desarrollo de la vida vegetal y animal. La Figura

4-8, muestra los registros mensuales multianuales de evaporación; julio y agosto tienden

a ser los meses de mayor evaporación, posiblemente por una alta irradiación solar. Los

valores medios, máximos y mínimos mensuales corresponden a 114,4, 171,2 y 76 mm,

respectivamente. El total anual de este parámetro se encuentra entre 1000 y 3000 mm y

está por debajo de la precipitación total anual.

4.2.4 Humedad Relativa

Este parámetro permite identificar el vapor de agua que se encuentra suspendido en la

atmósfera con respecto al máximo que podría sostener dicha atmósfera, de acuerdo con

lo estipulado por el IDEAM. En su desarrollo intervienen los procesos de

evapotranspiración, que proceden de la transpiración de las plantas y los animales y de la

evaporación del suelo y otras superficies (IDEAM, Atlás Climatológico de Colombia, 2005).

La relación entre la Humedad Relativa y la temperatura es determinante para que se

produzcan en la zona cantidades importantes de vapor atmosférico y precipitación. Los

promedios mensuales anuales máximos, medios y mínimos de este parámetro para la zona

de estudio corresponden a 96%, 88% y 83%, respectivamente. Los cambios mensuales se

pueden observar en la Figura 4-9. Como se ve, la zona mantiene todo el año una elevada

HR, lo que asegura importantes cantidades de precipitación.




Figura 4-8. Valores máximos, medios y mínimos de Evaporación (mm)


Figura 4-9.Valores máximos, medios y mínimos de humedad relativa (%)


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180


Evap

ora

ció

n (

mm

s)

Meses

MEDIOS

MAXIMO

MINIMO

0

20

40

60

80

100

120

ENR FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

Hu

med

ad R

elat

iva

(%)

Meses

MEDIOS

MAXIMO

MINIMO


4.2.5 Brillo Solar

Este parámetro representa el tiempo que incide de forma directa la luz solar, el cual es un

factor predominante para la determinación del clima. Su influencia está relacionada con la

nubosidad, ya que ella permite o no la disponibilidad de luz directa del sol.

Cuando se presentan valores altos de precipitación el brillo solar disminuye, asociado de

manera paralela con el aumento de la nubosidad, como se ve en la Figura 4-10.

Adicionalmente, y de acuerdo con los resultados de precipitación obtenidos, se evidencia

que julio y agosto son los meses en donde se presentan unos valores altos de brillo solar,

coincidiendo con los periodos secos del año.

Figura 4-10. Valores de Brillo Solar anual mensual en horas

Fuente: Autor e información base del IDEAM - estación San Francisco, 2017

4.2.6 Nubosidad

Como se mencionó anteriormente, la variación del brillo solar está directamente

relacionada con la nubosidad y ésta corresponde al conjunto de nubes que en un momento

o instante determinado se concentra o congrega en el cielo. La Tabla 4-3, muestra las

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180


Bri

llo S

ola

r (H

ora

s)

Meses

MEDIOS

MAXIMO

MINIMO




equivalencias entre cero y ocho octas, las cuales permiten determinar el grado de

nubosidad existente en el cielo o en palabras más simples, la extensión existente de cielo

cubierto.

Tabla 4-3. Equivalencias de las medidas de nubosidad en octas

EXTENSIÓN CIELO CUBIERTO

0/8 Despejado

1/8 Poco nuboso

2/8 Poco nuboso

3/8 Poco nuboso

4/8 Nuboso

5/8 Nuboso

6/8 Muy Nuboso

7/8 Muy Nuboso

8/8 Cubierto

Fuente: (IDEAM, Atlás Climatológico de Colombia, 2005)

De acuerdo con los registros obtenidos de la estación de análisis, se evidencia que en la

zona se presentan extensiones de cielo cubierto entre 6/8 y 7/8, como se ve en la (Figura

4-11). Estos valores corresponden a sitios muy nubosos. Los meses de mayor presencia

de nubes son abril, mayo – agosto y septiembre. Estas épocas de alta nubosidad coinciden

con los periodos de mayor pluviosidad del área.

Figura 4-11.Valores de nubosidad para los meses de enero a diciembre de 1983 a 2016


0

1

2

3

4

5

6

7

8


Nu

bo

sid

ad (

Oct

as)

Meses

MEDIOS

MAXIMOS

MINIMOS


4.2.7 Clasificación climática de Caldas – Lang

En el análisis de esta clasificación se tuvo en cuenta las variables de precipitación,

elevación y temperatura, obtenidas de los registros del IDEAM y del Modelo Digital de

Elevación. Para la zona de interés, es posible identificar que se cuenta con tres categoría,

las cuales involucran el sistema de húmedo, superhúmedo y semihúmedo (Figura 4-12).

El sector más húmedo se encuentra hacia el centro de la cuenca, mientras que el área

nororiental tiende a ser menos húmeda. Aunque esta zona nororiental es cálida, a la vez

mantienen importantes cantidades de precipitación.

Figura 4-12. Clasificación climática Caldas - Lang para la cuenca del río Nare


El clima de la región está determinado principalmente por los accidentes orográficos y por

fenómenos convectivos que, por efectos de la penetración de las masas de aire caliente

ascendentes desde la planicie del río Magdalena, transitan por los cañones de los ríos

Nare, Samaná Norte, Guatapé y San Carlos. Estas masas finalmente confluyen en una




altiplanicie, que da origen a abundantes precipitaciones y forman el corredor óptimo pluvial

del Oriente Antioqueño (CORNARE, 2016).

Conocer la climatología de la zona permite ver su influencia sobre las características

físicas, químicas y biológicas del recurso hídrico y específicamente sobre los caudales

ambientales. El clima es determinante en los eventos ecológicos y en la dinámica de los

procesos productivos, que se manifiestan en las cadenas tróficas de los ríos.

Así mismo, el clima afecta el ciclo hidrológico, trayendo consecuencias en la cantidad y

calidad del agua que circula en los ríos, lo que provoca cambios en el patrón de los

caudales y por ende en el caudal ambiental. Adicionalmente, los cambios en la

temperatura, pueden afectar la mayoría de las etapas de la vida de diversos organismos,

especialmente los pertenecientes a las comunidades ícticas (peces), en sus procesos de

reproducción desde huevos hasta juveniles, de desarrollo, de crecimiento, de tamaño

alcanzado por los adultos y de fecundidad. Estos aspectos están condicionados en buena

parte por las variaciones de temperatura del agua.

4.3 Resultados de la matriz de Importancia – Gobernabilidad (IGO)

De acuerdo con el shape file de municipios y la información obtenida, la zona general de

estudio comprende las subcuencas de los ríos Negro, Nare, Samaná Norte y Nus y la

cuenca del río Negro en su parte alta (CORNARE, 2016). Sus aguas discurren por

territorios de los municipios de San Vicente, El Carmen del Viboral, El Retiro, El Santuario,

Guarne, Marinilla, Río Negro, Santo Domingo, Concepción, Alejandría, San Roque, San

Rafael, Guatapé, San Carlos y El Peñol (CORNARE, 2016).

Como fue posible evidenciar y se señaló con anterioridad, la cuenca de estudio alberga en

su interior la cadena de embalses Nare – Guatapé, dentro de los cuales los más

representativos son Guatapé, San Lorenzo, Playas y Punchiná (San Carlos). Estos

embalses han intervenido los principales ríos que hacen parte de esta cuenca. Como se

ha descrito en diversos apartes de este documento, se recalca que se consideró importante

centrar los análisis en el río Samaná Norte, debido a que la estimación de caudal ambiental

obedece a un sistema mejor conservado con un flujo mínimamente alterado y que en este


momento se encuentralibre de estructuras hidráulicas. Este río está conformado por la

unión de los ríos que nacen hacia el páramo de Sonsón, tales como Verde, Melcocho,

Santo Domingo y Dormilón.

Los resultados del desarrollo de la matriz de importancia – gobernabilidad (IGO) se detallan

en el Anexo B. En él se describen las variables identificadas con información secundaria

y primaria (entrevistas con la comunidad) para todo el sistema integrado existente en la

cuenca, así como la valoración de importancia vs gobernabilidad de los distintos factores

considerados. Con esta valoración se obtuvo que es importante analizar y valorar esta

zona e identificar las acciones inmediatas a desarrollar para la protección de las especies

existentes y del ecosistema asociado.

La Figura 4-13, muestra el resultado obtenido de la valoración, en el que se evidencia que

al momento en que se desarrolló esta tesis, se tenía control sobre el sistema, debido a que

aún no se ha construido el embalse Porvenir II. Este resultado tendrá una importante

repercusión en el escenario a estudiar, pues se considera la zona de estudio como

prioritaria para la conservación. Cada uno de los puntos que se representan en dicha matriz

son las variables identificadas mediante actividades de búsqueda de información

secundaria y primaria.

Si bien es cierto que el río Samaná Norte tiene una menor intervención por no presentar

estructuras hidráulicas, es importante mencionar que desde la década de los 80 este

sistema ha venido sufriendo modificaciones en su régimen natural, producidas

principalmente por la operación de la llamada cadena de embalses Nare – Guatapé. Se

destacan los trasvases de los ríos Tafetanes y Calderas hacia la cuenca del río San Carlos

y la descarga de los caudales turbinados por la central del mismo nombre y del embalse

de Punchiná sobre la margen izquierda del Samaná Norte, lo que ha generado cambios

abruptos en la dinámica de la corriente y a futuro la probabilidad de procesos acumulativos.

Al parecer, el ecosistema ha podido resistir estas modificaciones, lo cual se refleja en la

presencia diversas especies de flora y fauna, como se ve en la Figura 4-14.




Figura 4-13. Resultado de matriz IGO. Obsérvese que los puntos se ubican en el sector

1, donde se consideran muy importantes y de atención inmediata

Fuente: Autor, 2017

Figura 4-14. Panorámica del río Samaná Norte en su cuenca alta

Fuente: Movimiento salvemos al río Samaná Norte, 2017

-6

-4.5

-3

-1.5

0

1.5

3

4.5

6

-4.5 -3 -1.5 0 1.5 3 4.5

IMP

OR

TA

NC

IA

GOBERNABILIDAD

MATRIZ DE IMPORANCIA - GOBERNABILIDAD (IGO)


De acuerdo a lo documentado por la comunidad y los analizado de la información

secundaria obtenida, éste sistema lótico permite una alta movilidad del agua pero también

la generación de barras de sustrato sedimentado, producto de los aportes del mismo río,

lo cual crea barras de confluencia que favorecen el desarrollo de flujos tanto rápidos como

lentos. Dichas barras se producen por los procesos de erosión y sedimentación que se dan

a lo largo del cauce y de su ribera, proporcionando un espacio propicio para la proliferación

del desarrollo de los organismos acuáticos.

4.4 Régimen de caudales mediante análisis del registro histórico

Con la información de caudales de los años 2000 a 2014 obtenidos de la estación La

Garrucha, operada por el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales –

IDEAM, sobre el río Samaná Norte, se analizó de manera gráfica el comportamiento del

caudal o régimen hidrológico mensual. Como se observa en la ¡Error! No se encuentra

el origen de la referencia., es evidente una oscilación notable a lo largo de los años y

durante los doce meses, presentando un comportamiento bimodal ligado al componente

de las precipitaciones en la zona.

En la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. es posible identificar la

tendencia al aumento de los caudales en los periodos lluviosos de abril, mayo octubre y

noviembre, determinando la característica bimodal natural del río manteniéndose, debido

a que sobre este río no hay presencia de ninguna estructura hidráulica que regule el flujo

natural del río.

4.4.1 Factor de traslado de caudales

Aunque si bien se dispone de información de tipo limnigráfica sobre el río Samaná Norte,

registro que mide la estación de La Garrucha en el punto exacto donde se pretende

construir el proyecto hidroeléctrico Porvenir II, no hay ningún tipo de medición, por lo cual

para obtener valores de series en este punto específico se utilizó la metodología

denominada traslado de caudales, que se describe en el apartado 3.2.3.




Con ayuda de las herramientas del ArcGIS y los elementos que integra el ArcHydro, en la

extensión de (Watershed), el cálculo obtenido de los valores relacionados a ASP – área

hasta el sitio de interés que para este caso es la ubicación del proyecto Porvenir II fue de

1,32 km2. El AEH - área de la cuenca hasta la estación, registró un valor de 2.61 km2. Los

resultados se muestran en la Figura 4-15. Los valores determinados se utilizaron en la

modelación como caudales de entrada a todo el sistema.

Figura 4-15. Puntos de delimitación (Estaciones La Garrucha y Porvenir II)

Fuente: Autor, 2017

4.4.2 Balance de masas

En vista de que en el momento no se encuentra construido el proyecto Porvenir II y no se

cuenta con datos de caudales vertidos o de salida del mismo, se optó por utilizar la

información registrada en el portal de información inteligente denominada XM

http://www.xm.com.co/Paginas/Home.aspx) sobre el balance de masas y de los aportes de

agua del embalse que salen del embalse Puchiná presente en el sistema de la cadena


Nare – Guatapé. Como se puede ver en la Figura 4-16, este sistema tiene valores de

aporte de caudal y volumen, que junto con el balance de masas, permitió obtener el Δ de

volumen y el caudal de salida, denominado como Outflow en m3/s. Dicho valor se tomó

como caudal turbinado en el punto de salida del proyecto Porvenir II.

Figura 4-16. Ejemplo de algunos valores registrados en eXM y ajuste mediante balance de masas.

Fuente: Portal XM y Autor, 2017

Figura 4-17. Punto de descarga de las aguas turbinadas del Embalse Punchiná – San

Carlos

Fuente: Autor, 2017. Bajo información de The Nature Conservancy y Base Map.

La Figura 4-17 muestra el punto exacto en donde se encuentran el embalse Punchiná y el

nuevo megaproyecto Porvenir II. Con los datos obtenidos del portal XM se procedió a




generar la serie futura de caudales turbinados De esta manera, dichos caudales se

tomaron como los supuestos flujos de salida una vez turbinados en Porvenir II, si dicho

embalse estuviera en operación. Estos se denominaron caudales post proyecto.

Estos caudales, junto con los obtenidos de la modelación de Thomas & Fiering, fueron la

base para el ingreso de información en el software IHA (Índices de Alteración Hidrológica).

Cabe resaltar que en vista de que el portal XM sólo posee datos desde el 2000 hasta la

actualidad, los registros tomados de La Garrucha y regionalizados hasta este punto

corresponden a la misma serie.

4.4.3 Generación de caudales sintéticos mediante el modelo Thomas &Fiering.

De acuerdo con lo descrito en la metodología (capítulo 3.2.6), los caudales después del

año 2014 se obtuvieron a partir de la modelación hidrológica de las cadenas de Markov,

mediante el método de Thomas & Fiering. Para ello, se partió de la serie diaria de datos

de la estación de La Garrucha desde 2000 a 2014 proyectándolo 20 años hasta el 2034,

con el fin de obtener las series pre proyecto.

Al correlacionar los caudales mediante la hoja de cálculo Excel se obtuvo que el valor

relacionado a rj (coeficiente de correlación entre los caudales históricos y los generados)

fue de 0,57, al hacer los cálculos Las series simuladas se muestran en la Figura 4-18. En

ellas se observa el comportamiento a futuro de las series de caudal en el tiempo,

calculadas para el año 2016 a 2040, lo que representan 20 años hacia el futuro.

Es importante resaltar que este modelo involucra una serie de ventajas y desventajas las

cuales se describen a continuación:

VENTAJAS

- Reproduce las características especiales como la periodicidad y los efectos

de correlación lineal.

- Usa la media, varianza y coeficiente de correlación pues considera que los

registros históricos de procesos hidrológicos presentan fenómenos de

persistencias observables.

- Sirve para hacer grandes series de muestreo.


- Facilidad de uso.

- Proceso automático de análisis.

DESVENTAJAS

- Posee incertidumbre.

- Modelo de caja negra que no permite detallar el proceso de operación que

realiza.

- Quita tiempo de procesamiento en el computador.

- Imposibilidad de extrapolar el modelo a otras condiciones distintas.

Es importante aclarar que la necesidad de proyectar las series, obedece a tener una serie

suficientemente larga, que de acuerdo a los requerimientos del software IHA puedan ser

usados.

Figura 4-18. Generación Sintética de caudales diarios.

Fuente: Autor, 2017.

0.000

50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

300.000

350.000

400.000

450.000

500.000

-35 15 65 115 165 215 265 315 365

Q (

m3

/s)

Dia

Caudales Sintéticos

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

2023

2024

2025

2026

2027

2028

2029

2030

2031

2032

2033

2034

2035

2040




4.4.4 Clasificación de los tipos de ríos

Como se describió en la metodología, este es uno de los pasos dentro del esquema

metodológico de ELOHA, ya que con este se busca encontrar las características comunes

y generales de un grupo de ríos y sus relaciones con los aspectos ecológicos de los

mismos (Poff, y otros, 2010).

El resultado obtenido de la clasificación de los ríos efectuada, teniendo en cuenta la

propuesta desarrollada por The Nature Conservancy e Ingfocol, en la que la formación de

las familias o grupos de ríos se desarrolla con base en los rangos de altitud y en el DEM

(Modelo Digital de Elevación de Terreno), arrojó que la cuenca alberga zonas de alta

montaña, baja montaña, media montaña y piedemonte, como se ve en la Figura 4-19.

Figura 4-19. Clasificación de las familias de ríos de la cuenca del río Nare de acuerdo a

la altura

Fuente: Autor 2017, con base en información de TNC e Ingfocol

En la matriz IGO se resalta la importancia del río Samaná Norte. Se confirma la estimación

de caudal ambiental sobre este sistema, debido a su influencia o repercusión ambiental

que pudiera tener tras la construcción del proyecto hidroeléctrico Porvenir II. Por su parte,


la clasificación de familias o tipos de ríos en este sector corresponde a los grupos de baja

montaña y piedemonte. Este tipo de familias y su relación con las especies acuáticas se

basa en la dependencia de la precipitación, lo cual hace de estos ríos sistemas sensibles

a dicho parámetro, generando superávits y déficits. Debido a esta importancia, las hipótesis

de relación o hipótesis biota-caudal, se generaron sobre estas familias de ríos.

Es importante resaltar que la dinámica de los ríos para esta clasificación está influenciada

por la geomorfología, por lo cual se presenta gran diversidad de hábitats en esta zona que

favorece a una variada proliferación de especies de flora y fauna, lo que incrementa la

riqueza de la comunidad íctica.

Así mismo, el régimen hidrológico del río permite la migración de los peces, lo que da inicio

a la reproducción de las especies y por ende asegura su conservación y el sustento

económico y alimenticio de las comunidades humanas que utilizan el recurso pesquero en

la zona.

4.4.5 Resultados del software IHA

La información de las series pre-proyecto correspondieron a la estación La Garrucha,

mientras que la información pos-proyecto se basó en las series de datos obtenidas del

portal XM, como se explicó anteriormente. Con ello se obtuvo el posible comportamiento

antes y después de la construcción del embalse Porvenir II.

El IHA caracterizó las particularidades asociadas al caudal ambiental, mediante los

aspectos de magnitud, duración, momento, frecuencia y tasas de cambio dentro del

hidrograma. Los valores arrojados por el programa se exportaron en formato texto de dos

columnas, en la cual se consignan los valores de fecha y caudal. Con el fin de minimizar

errores de datos faltantes, el software permite un ajuste adicional en el caso de no existir

datos, el cual corresponde a ubicar el valor numérico de 999999, siendo un valor por

defecto. Aunque la información ingresada no tuvo datos faltantes debido a que se realizó

el llenado de los mismos con anterioridad, el programa exige como requisito el ajuste

mencionado.

El resultado obtenido con el IHA, como se ve en la Figura 4-20, muestra la alteración

hidrológica de la corriente del río Samaná Norte, una vez esté operando el embalse

hidroeléctrico Porvenir II. Este gráfico permite evaluar si los indicadores del IHA están




proporcionando una distinción adecuada entre caudales altos y caudales bajos, el periodo

de inundaciones deseado u otras características del caudal deseado.

Figura 4-20. Comportamiento del régimen hidrológico, pre y post proyecto

Fuente: Autor, 2017. Basado en los resultados del software IHA.

Con el análisis de rango de variabilidad (RVA), generado de manera adicional con el

software IHA, es posible cuantificar la variabilidad de este parámetro entre los dos periodos

por medio de una comparación de la frecuencia de los valores del parámetro en el periodo

posterior al impacto.

El valor negativo de la HA (Alteración Hidrológica), significa que la frecuencia de los valores

han disminuido en el periodo pos-impacto, mientras que los valores positivos de HA indican

que la frecuencia de los valores en una determinada categoría han aumentado en el

periodo posterior al impacto. Un HA positivo indica que hubo un incremento en la

producción de agua. Al contrario, un factor HA negativo significa que hubo un

decrecimiento, lo que implica que hubo disminución del caudal o regularización del mismo

al poner una estructura hidráulica.

De acuerdo con la organización Humedales (Humedales, 2014), para la cuenca del

Magdalena el régimen hidrológico condiciona la estacionalidad en la producción pesquera,

la cual se encuentra definida por la interacción entre la pluviosidad y la alteración de los

niveles de los ríos. Estos regímenes hidrológicos están relacionados directamente con los


ciclos reproductivos de las especies reofílicas o migratorias, es decir, en los procesos de

subienda y bajanza, que influyen directamente en los volúmenes de producción pesquera.

Por lo tanto, la dinámica natural del río se convierte en el principal elemento regulador de

esa actividad pesquera.

Los resultados obtenidos para el río Samaná Norte con el análisis de rango de variabilidad

- RVA de cada uno de los meses se detallan en el Anexo F. El análisis comparativo de los

estados pre y post proyecto del valor medio de los caudales para enero se muestra en la

Figura 4-21, en la que es posible apreciar que ocurren cambios bruscos en el régimen de

caudales, que pasan de 100 m3/s a 70 m3/s aproximadamente. Todos los meses muestran

un comportamiento igual de disminución en los caudales

Figura 4-21.RVA mes de Enero


La Figura 4-22, muestra el resultado arrojado por el IHA en cuanto a los periodos de aguas

altas para los meses de abril – mayo y septiembre a noviembre. La línea roja indica

claramente la afectación de los régimenes de caudales a los que estaría expuesto el río

Samaná Norte de construirse el embalse, mostrando así un flujo regulado, en comparación

al natural (color verde).




Figura 4-22.Alteración de caudales mensuales multianuales generados con IHA


El IHA permite evaluar la magnitud y duración de las condiciones extremas mínimas y

máximas en los caudales antes y después del proyecto. Se registran así los resultados de

caudales máximos y mínimos para los periodos de 1, 3, 7, 30 y 90 días de duración.

Caudales mínimos 1 día

En la Figura 4-23 es posible apreciar que el caudal natural mínimo diario (línea verde)

tiene un valor promedio de 45 m3/s. Con la futura operación del embalse Porvenir II, este

caudal alcanzaría incluso valores tan bajos como 0,5 m3/s (línea roja).

Caudales mínimos de 3,7,30 y 90 días

Las Figura 4-24 a Figura 4-27 señalan que la tendencia de la serie natural del río oscila

entre los 45 m3/s y los 112 m3/s. Por el contrario, los caudales que podrían generarse tras

la construcción del embalse, no superan los 50 m3/s. Es claro, que ocurre una alteración

del régimen, lo que dificulta el desarrollo de las especies acuáticas, las cuales necesitan

de las fluctuaciones en los caudales para el desarrollo de sus ciclos de vida.


Figura 4-23. Caudales obtenidos mínimos de 1 día de duración


Figura 4-24. Caudales obtenidos mínimos de 3 días de duración

Fuente: Autor, 2017. Basado en los resultados el software IHA.




Caudales máximos asociados a 1, 3, 7, 30 y 90 días de duración

En la Figura 4-28, el caudal máximo para periodos de un día corresponde en promedio a

350 m3/s en condiciones naturales. Con la puesta en marcha del embalse el valor de caudal

se reduciría, alcanzando valores de 200 m3/s. Esto muestra que la descarga de los

caudales no podrá ser superada y que el régimen de caudales no será el mismo.

De manera semejante, las Figura 4-29 a Figura 4-31 muestran el comportamiento de los

caudales máximos generados, tanto naturales como modificados, que se resumen así:

Máximo 3 y 7 días: natural (300 m3/s) – posterior (150 m3/s)

Máximo 30 días: natural (200 m3/s) – posterior (80 m3/s)

Máximo 90 días: natural (170 m3/s) – posterior (70 m3/s)




Figura 4-28.Caudales obtenidos máximos de 1 día de duración


Figura 4-29. Caudales obtenidos máximos de 3 y 7 días de duración



Figura 4-30. Caudales obtenidos máximos de 30 días de duración


Figura 4-31.Caudales obtenidos máximos de 90 días de duración


El RVA es un método que intenta simular, graficar y mostrar la variabilidad del régimen

hidrológico que se presenta en una fuente hídrica. Para obtener un resultado confiable es

necesario, como se indicó anteriormente, contar con una serie larga de datos que permita

representar o describir la variabilidad hidrológica que se presenta en el momento actual,




catalogado como “sin proyecto”, y en el futuro (“con proyecto”), una vez se instala la

estructura hidráulica. La descripción de este resultado se detalla en la generación de los

33 variables de alteración hidrológica que suministra el software.

El principal concepto de este modelo es que el aprovechamiento del recurso hídrico debe

permitir que el río mantenga un caudal que esté dentro del rango de variación natural de

los parámetros. El rango aceptable viene dado por las medidas de dispersión adoptadas,

denominadas +1 y +2, cosa que no pasa cuando los valores son -1, lo que indica un rango

alto de variación. Los resultados muestran que si entrara en operación el embalse Porvenir

II, no se podrán generar o descargar caudales iguales a los naturales, lo que tendría a su

vez efectos en la ecología del río y en las comunidades humanas que utilizan sus recursos

pesqueros.

De manera paralela, la Figura 4-32 muestra la alteración hidrológica para cada uno de los

tres factores de alteración hidrológica: bajo, medio y alto de los 33 parámetros que mide el

IHA aguas abajo del embalse, los cuales se reúnen en cinco grupos. La identificación de

estas variables es clave para la caracterización del hidrograma y su relación con el

funcionamiento del ecosistema, lo que permite evidenciar un máximo nivel de variación de

estos parámetros bajo las dos situaciones a analizar (PRE y POST).

Como ya se ha dicho, la determinación del régimen de flujo es un determinante importante

para la composición de la biota, puesto que influye en la distribución y abundancia de los

organismos acuáticos. Por lo general y debido a las diversas situaciones de alteración, las

especies han desarrollado estrategias de vida asociadas principalmente a la respuesta

ante el régimen de flujo natural, logradas a través de miles de años de evolución. Estos

patrones tienen una influencia fundamental en el establecimiento de los patrones del ciclo

vital. Por ello, al haber una alteración en dicho régimen de caudales es común que ocurra

una pérdida en la biodiversidad de las especies nativas (López Casas, Jiménez Segura, &

Pérez Gallego, 2014).


Figura 4-32.Alteración de los 33 parámetros que mide el IHA

Fuente: Autor, 2017. Basado en información del IDEAM y en el software IHA

De manera detallada se muestran los parámetros consignados en la Figura 4-32, en las

Figura 4-33 a Figura 4-35.

Los cambios en los caudales post proyecto pueden generar una pérdida de la conectividad,

no solo del comportamiento de las especies acuáticas con el río, sino de la conectividad

que se genera entre el río Samaná Norte y el río Magdalena, lo que generaría un

aislamiento de las especies y la no migración de las mismas. Esto traería consigo

problemas sociales para las comunidades humanas que dependen de estos organismos

para su subsistencia física y económica.




Figura 4-33. Alteración de los 33 parámetros en el IHA – Resultados Parte I.



Figura 4-34. Alteración de los 33 parámetros en el IHA – Resultados Parte II.





Figura 4-35. Alteración de los 33 parámetros en el IHA – Resultados Parte III.


4.4.6 Curva de duración de caudales – CDC

Teniendo en cuenta la información de los caudales pre proyecto (naturales) y post proyecto

generado tras la construcción del proyecto Porvenir II, el IHA permite generar las curvas

de duración de caudales general y mensual. Estos resultados se muestran en las Figura


4-36 y Figura 4-37. En esta última, se detallan los resultados mes a mes de la CDC

obtenida.

En todos los resultados obtenidos es posible identificar el cambio de ocurrencia y las

probabilidades de excedencia, e indicar la frecuencia acumulada de los eventos

producidos obteniendo la organización de los caudales de mayor a menor valor.

Figura 4-36. Curva de duración de caudales pre y post proyecto general.

Fuente: Autor, 2017. Con base en información del IDEAM, caudales sintéticos e IHA.

Figura 4-37.Curvas mensuales de duración de caudales pre (línea verde) y post proyecto

(línea roja) del río Samaná Norte.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Cau

lda

(m3

/s)

% de Excedencia PRE PROYECTO

POST PROYECTO




ENERO FEBRERO

MARZO ABRIL

MAYO JUNIO

JULIO AGOSTO


SEPTIEMBRE OCTUBRE

NOVIEMBRE DICIEMBRE

Fuente: Autor, 2017. Con base en información del IDEAM, caudales sintéticos e IHA.

La curva de duración de caudales se convierte también en una guía para la identificación

de los años muy húmedos, húmedos, normales o medios, secos y muy secos. Se pueden

entonces clasificar los años hidrológicos, los cuales se tienen en cuenta a la hora de ubicar

los parámetros de análisis en el IHA, de acuerdo con los caudales naturales (línea azul)

de la Figura 4-38.

Como se ha evidenciado, el régimen hidrológico es sin duda la variable más importante a

la hora de definir el estado de salud de un río. Las curvas de duración de caudales

modeladas con el programa IHA indican claramente que la construcción del embalse

Porvenir II cambiará notablemente el régimen hidrológico sobre el río Samaná Norte.

Estas modificaciones en los caudales, tanto a escala anual como mensual, incidirán en el

comportamiento de la biota acuática del río. En todos los casos se observa una variación

de los caudales en las corrientes, lo que disminuirá la profundidad del cauce y

probablemente reducirá la velocidad de la corriente, dificultando entonces el tránsito de los

peces a lo largo del corredor fluvial aguas abajo del embalse. De manera similar, la

reducción de los caudales posiblemente provocará menos procesos de inundación, con lo

cual la conectividad lateral del río disminuirá, afectando los ciclos de vida de las plantas

que se encuentran en la ribera y que son la base o soporte de la disponibilidad de hábitat

para las comunidades acuáticas.




Figura 4-38. Identificación de años hidrológicos de acuerdo con el porcentaje de

excedencia

Fuente: Autor, 2017. Bajo información del IDEAM, Caudales sintéticos e IHA.

4.4.7 Identificación de caudales por defectos y excesos

De acuerdo con la probabilidad de excedencia generada en el software IHA, los valores

resultantes obtenidos del software para los periodos PRE y POST proyecto, se ingresaron

en la calculadora de Excel desarrollada por The Nature Conservancy. Con ella se

identificaron los valores que se presentan por defecto y exceso. La Figura 4-39 muestra

la distribución por colores asignada al porcentaje de cambio desde la condición inalterada.

Figura 4-39. Distribución por colores asignada a la probabilidad de excedencia

Fuente: Plantilla de The Nature Conservancy


La Tabla 4-4 muestra entonces los resultados generados por la calculadora, ubicando en

cada mes, y de acuerdo a la probabilidad de excedencia, el valor por defecto y por exceso

que se presentaría.

Tabla 4-4. Alteración del régimen hidrológico aguas abajo del proyecto.

Nota. Ver el significado de los puntos de colores en la Figura 4-39.

Fuente: Adoptado por el Autor, 2017. Con base en información de TNC y del software IHA

Una vez obtenidos estos valores con la calculadora se seleccionaron aquellos

considerados como clave, y que son básicamente los meses en los que se produce el

comportamiento de los ciclos vitales de los peces (subienda, fecundación, desove y

bajanza). La selección se basó en las interacciones previstas y en la información de los

expertos sobre las relaciones de caudal vs ecología. Como resultado se obtuvo la Tabla

4-4, en la que se ubican en cada mes los valores obtenidos de la Tabla 4-5. La metodología

para el uso de esta calculadora indica que se deben sumar los valores de la Tabla 4-4.

Tabla 4-5. Alteración hidrológica clave basada en las relaciones hidrología vs ecología.

Nota. Ver el significado de los puntos de colores en la Figura 4-39.

Fuente: Adoptado por el Autor, 2017. Con base en información de TNC y del software IHA

La Tabla 4-5 muestra que esta probabilidad ratifica que el déficit de magnitud de los flujos

altos puede llegar a generar una pérdida de eventos de inundación asociados a la puesta


EcoDef 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

EcoSur 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

EcoDef 0.32 0.40 0.40 0.48 0.49 0.38 0.41 0.46 0.51 0.34 0.30 0.34

EcoSur 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

EcoDef 0.33 0.46 0.44 0.45 0.48 0.36 0.42 0.48 0.51 0.33 0.33 0.32

EcoSur 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

EcoDef 0.00 0.00 0.00 0.45 0.00 0.39 0.00 0.00 0.50 0.00 0.33 0.00

EcoSur 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Low flows

Q75:Q95

Minimum

flows

Q95:Q99

High flow

events

Q5:Q10

Seasonal

flows

Q10:Q75

ALTERACIÓN


EcoDef

EcoSur

EcoDef 0.32 0.40 0.41 0.46 0.34

EcoSur 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

EcoDef 0.33 0.46 0.42 0.48 0.32

EcoSur 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

EcoDef 0.00 0.45 0.50 0.00 0.33

EcoSur 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Minimum

flows

Q95:Q99

High flow

events

Q5:Q10

Seasonal

flows

Q10:Q75

Low flows

Q75:Q95

ALTERACIÓN




de huevos de los peces y que la reducción de la magnitud de los caudales estacionales y

altos alteran la migración de estos organismos.

Dentro de la salida de identificación al área de estudio Puerto Garza – Narices , en el

corregimiento del Prodigio, en el municipio de San Luis, como se ve en la Figura 4-40, es

posible evidenciar que para el punto donde se pretende quedaría construido el embalse

PORVENIR II, se ve la evidencia del proceso denominado como subienda de estas

especies

Figura 4-40.Subienda en Puerto Garza sobre el río Samaná Norte

Fuente: Población de Puerto Garza, 2017

El creciente uso de la tierra, la deforestación, el cambio climático y la creación de embalses

están amenazando la subsistencia de los peces. Estructuras como las presas alteran las

condiciones físicas y químicas locales e interrumpe la conectividad hidrológica entre

gradientes latitudinales y longitudinales.

De acuerdo con la información de la comunidad, esta zona es una importante área de

productividad pesquera, donde no solo se registran las especies de peces elegidas, sino

que a su vez se cuenta con registros del bagre rayado (Pseudoplatystoma magdaleniatum),


el blanquillo (Sorubim cuspicaudus), el comelón (Leporinus muyscorum), la vizcaína

(Curimata mivartii), la arenca (Triportheus magdalenae), el barbudo y el capaz (Pimelodus

blochii y Pimelodus grosskopfii). Todas estas especies se presentan principalmente en los

meses de noviembre a enero y en la época de aguas en ascenso, correspondiente a los

meses de marzo y abril.

4.4.8 Historia de vida y ciclo de vida de las especies elegidas

El ciclo de vida de estas especies pasa principalmente por cuatro etapas: huevo, larva,

juvenil y adulto. Cuando estos organismos se encuentran en el desarrollo de las dos

primeras fases se les conoce como ETV, lo que traduce “estadios tempranos de vida”. En

estas condiciones los peces tienen un tamaño tan pequeño que viven errantes en la

columna de agua y se dispersan por las corrientes (Vásquez, Leyva, & Valdez, Huevos y

larvas en el ciclo de los peces, 2017). La mayoría de los peces son ovíparos con

reproducción sexual externa, lo que significa que la hembra desova sus huevos en el agua,

mientras el macho los fecunda externamente (Vásquez, Leyva, & Valdez, Huevos y larvas

en el ciclo de los peces, 2017).

El orden taxonómico de las especies elegidas corresponde a grupos de peces bastante

diversos en morfología, tamaño, formas e historias de vida. En general, las lluvias

ocasionan las variaciones de caudal que generan el estímulo final necesario para que se

produzca su apareamiento y reproducción. Los peces reofílicos (“amantes de la corriente”)

migran hacia las cabeceras de los ríos donde ocurren los desoves, se da la fertilización y

posteriormente se inicia la deriva de los huevos fertilizados, cuya eclosión y desarrollo

ocurre en el recorrido hacia las planicies de inundación. Allí encuentran gran cantidad de

alimento y refugio y aumentan su tamaño.

De acuerdo con la información secundaria disponible, más los datos consultados con los

habitantes del sector, mediante entrevistas realizadas por el autor a la comunidad de

pescadores, se pudo identificar que la zona de Puerto Garza – Narices, es una planicie en

donde los peces llegan de manera fácil, remontando el río durante su migración

reproductiva. Esto ocurre debido a que el río no presenta alteración por estructuras

hidráulicas y los afluentes que llegan a este sistema lótico se convierten en ambientes

apropiados para la reproducción de los peces.




Se hace importante resaltar que estas especies se encuentran en categoría de

vulnerabilidad y amenaza (Mojica, Saulo, Álvarez, & Lasso, 2012), por lo cual se requieren

estrategias para su preservación y mantenimiento (Tabla 4-6).

Tabla 4-6. Categorías de amenaza de las especies de interés

Especie Nombre Común Categoría de Amenaza

Ichthyoelephas longirostris Pataló En peligro crítico

Prochilodus magdalenae Bocachico En peligro crítico

Brycon moorei Dorada En peligro

Fuente: (Mojica, Saulo, Álvarez, & Lasso, 2012)

Cada una de estas especies se caracteriza por habitar aguas limpias con altos niveles de

oxígeno, con corrientes fuertes. Además, de ser especies sensibles a agentes

contaminantes, lo que resalta la importancia de su elección. Se ha evidenciado que el

régimen natural del flujo del río es el principal componente de preservación de la biota

acuática.

Las tres especies seleccionadas corresponden al orden de los Characiformes, el cual

incluye a un grupo de peces de tamaños, formas y estrategias muy diversas.

Morfológicamente se caracterizan por tener el cuerpo cubierto de escamas bien

desarrolladas (Jimenez Segura, y otros, 2014). El ciclo reproductivo o dinámica

reproductiva de las tres especies ocurre dos veces al año, en concordancia al régimen

hidroclimático bimodal que se presenta en la cuenca.

Con la información obtenida de diversas fuentes se determinó el comportamiento de cada

especie, el cual se tuvo en cuenta en la estimación de las hipótesis de relación. Los Anexo

D y E muestran un resumen de las características identificadas sobre los ciclos biológicos

de los taxones de interés.

Las hipótesis que se generaron obedecen a la relación de las especies con el caudal,

involucran aspectos de varios tipos, los cuales se describen a continuación:

1. Comportamiento individual de cada una de las especies, identificando el patrón

general o sus pautas.


2. Cambio de velocidad de los organismos, definido como negativo o positivo con

respecto a la corriente. Ejemplo de ello es que diversos estudios técnicos y

científicos han demostrado que, en ocasiones, al disminuir la velocidad los peces

tienden a cambiar su patrón de desplazamiento y por ende pueden verse o no

favorecidos en sus procesos alimenticios y de reproducción.

3. Los rasgos de vida, que involucran aspectos de forma de vivir, longitud máxima,

edad de maduración sexual, longevidad, estrategia de desove, épocas y duración

del desove, número de huevos desovados por hembra (fecundidad), condición de

univoltinismo (una sola reproducción) o multivoltinismo (reproducciones múltiples)

y presencia o ausencia de comportamientos de cuidado parental, entre otros

aspectos.

4. Dieta y hábitos de alimentación, identificando si son nectónicas (se alimentan en la

columna de agua), nectobentónicas (se alimentan tanto en la columna de agua

como en el fondo del río) o bentónicas (se alimentan en el fondo del río).

4.5 Hipótesis generadas

El resultado obtenido de las hipótesis generadas entre caudal vs ecología, con el aporte

de la información de IHA, secundaria, primaria y expertos, se describen a continuación:

Caudales bajos

Este tipo de caudal es percibido por los peces para comenzar su proceso de migración

desde el río Magdalena hacia el río Samaná Norte, en el proceso que se identifica como

subienda.

Caudales altos

Es en este instante en que el régimen de flujo permite la reproducción de los peces

mediante el desarrollo de la fecundación y el desove, lo cual faculta la proliferación de

alevinos que se transformarán en adultos, así como el incremento en diversidad biológica

de la cuenca.




Caudales altos e incluso grandes inundaciones

Estos son también señales que reciben los peces para que, una vez terminada su

reproducción, comiencen su proceso de migración de regreso río abajo, en lo que se

conoce como bajanza.

Estas relaciones se describe en la Figura 4-41. En ella se muestra el resultado de las

relaciones generadas en cuanto al ciclo de vida y el comportamiento de los pulsos de

caudal que maneja el IHA. Los umbrales o líneas de referencia se obtuvieron como

resultado de las de las probabilidades de excedencia generadas por el software IHA, para

el año 2017. Es posible identificar en las series azul y roja (respectivamente

correspondientes a los caudales naturales y a los caudales intervenidos una vez se genere

la construcción del proyecto hidroeléctrico Porvenir II), que se presenta una reducción

notable del régimen hidrológico con respecto a las condiciones naturales del río.

Figura 4-41.Relación de pulsos vs ciclo de vida de la especies (comunidad íctica)

Fuente: Autor, 2017. Con base en información de TNC y del software IHA

4.5.1 Validación con expertos de la información generada

Una vez generadas las hipótesis de relación entre el caudal y la ecología de las especies

de interés elegidas, se validaron mediante consulta a expertos en el área de la ictiología.


Para ello se diseñó y desarrolló una encuesta de respuesta en línea. En este punto se

consultaron 31 especialistas de diversas entidades y universidades, de los cuales un

porcentaje reducido dio sus aportes. Muchos aseguraron no tener experiencia relacionada

con estas especies.

Los resultados obtenidos de cada una de las preguntas para validación, se describen en

el Anexo E. La Tabla 4-7 y la Tabla 4-8 sintetizan las respuestas de los expertos ictiólogos

sobre cómo se esperaría que respondan las especies de peces elegidas, ante las

variaciones de caudal asociadas a sus ciclos de vida.

Tabla 4-7. Aspectos indagados entre los expertos para relacionar los pulsos de caudal con los ciclos de vida de las especies de interés.

Prochilodus magdalenae, Ichthyolephas longirostris y Brycon moorei

CICLOS DE VIDA PULSOS DE CAUDAL

SUBIENDA

Caudales bajos

Pulsos altos

FECUNDACIÓN Y DESOVE

Pulsos de caudal alto

Pequeñas Inundaciones

ALIMENTACIÓN

Caudales bajos

Grandes inundaciones

Pulsos de caudal alto

BAJANZA

Pulso de caudal alto

Grandes inundaciones

Pequeñas inundaciones

Fuente: Autor, 2017. Información suministrada por parte de expertos ictiólogos

Tabla 4-8. Meses de desarrollo del ciclo de vida de las especies de interés

Prochilodus magdalenae, Ichthyolephas longirostris y Brycon moorei

CICLO DE VIDA MESES DE DESARROLLO


SUBIENDA

FECUNDACIÓN Y DESOVE

ALIMENTACIÓN

BAJANZA

Fuente: Autor, 2017. Información suministrada por parte de expertos ictiólogos




Se pudo identificar que las tres especies de peces (Prochilodus magdalenae,

Ichthyolephas longirostris y Brycon moorei) tienen cierta preferencia por las velocidades

medias a altas de la corriente. Por lo tanto, si se disminuye la velocidad por una reducción

en los caudales de este sistema hídrico, se generaría un estrés no solo para estas especies

sino para las comunidades biológicas en general.

Estas especies prefieren las aguas claras y sustratos rocosos, limosos y arcillosos debido

a sus hábitos detrítivoros y raspadores. Las rocas son importantes para el desarrollo del

biofilm y el perifiton, estos sustratos se encuentran en el sector de Puerto Garza – Punto

Narices, donde se construirá Porvenir II (Figura 4-42).

Figura 4-42.Aguas claras y entorno rocoso del ecosistema existente en Puerto Garza, punto donde se construiría el proyecto hidroeléctrico Porvenir II.

Fuente: Carlos Olaya, 2017 – Líder de movimiento ambiental en el sector.

El mantenimiento de los patrones de la conectividad en el río se considera uno de los

principales factores que mantiene la variabilidad de las especies. Muchas de ellas,

principalmente las pertenecientes a la comunidad íctica, dependen de la capacidad de

moverse libremente a través del río, por lo que la construcción de una estructura como la

que se prevé en el proyecto hidroeléctrico Porvenir II, puede provocar el aislamiento de los


individuos, lo que afectaría el desarrollo de sus ciclos de vida. A largo plazo podría ocurrir

la extinción local de estos peces en la región.

Adicionalmente, alterar el régimen de caudales evitaría que se dé el intercambio de

sedimentos y de nutrientes esenciales para el desarrollo satisfactorio de los organismos

acuáticos y ribereños, afectando las actividades de alimentación y crianza.

Podría decirse, sin embargo, que el río late de manera diferente a como lo hace al corazón

humano, siendo mucho más irregular y con mayor o menor intensidad según las épocas

del año. El hidrograma es propio y esencial de cada rio y cambiarlo significa modificar la

personalidad del río y por tanto su flora y fauna asociadas. Es entonces que las relaciones

caudal-biota se generan, de acuerdo a la metodología ELOHA, estableciendo

dependencias entre la hidrología y los procesos ecológicos. Los resultados de las

encuestas realizadas con expertos ictiólogos plantean que el ciclo de vida es un indicador

del comportamiento de las especies, en relación con los componentes de los pulsos de

caudal estimados.

4.6 Análisis de la regla de operación del proyecto PORVENIR II

En el proyecto PORVENIR II, como en los demás proyector hidroeléctricos, el regular el

caudal implica cambiar el valor y la secuencia cronológica entre el agua que ingresa y la

que sale (UNLP, 2014). Esta regulación por lo general se hace mediante un reservorio que

permite disponer de un volumen suficiente de agua para realizar el cambio de los valores

de caudal y la secuencia de los mismos obteniendo una serie tratada, como la que se ve

en la Figura 4-43.

Figura 4-43.Ejemplo de regulación de series de caudal.

Fuente: (UNLP, 2014)




Para plantear la regla de operación del futuro embalse PORVENIR II, se estudió su

comportamiento frente a la capacidad máxima a turbinar. Mediante la hoja de cálculo Excel

de Office y con la metodología de Balance hídrico, que se refiere a un equilibrio entre lo

que entra y lo que sale, se hizo una aproximación a la regla de operación, a fin de asemejar

los caudales obtenidos a los pulsos naturales que presenta el río Samaná Norte. Para ello,

se planteó en primera instancia realizar dicha simulación con un valor turbinado de

297m3/s. Se evaluaron las entradas y salidas del megaproyecto, como se ve en la Figura

3-8.

Como es posible evidenciar, la entrada principal del sistema corresponde al parámetro de

la precipitación que escurre a lo largo de la cuenca y que se une al caudal de entrada que,

para este caso, corresponde al caudal que transporta el río Samaná Norte. Estos valores

entran al embalse alimentándolo y poco después el agua es descargada aguas abajo de

la represa Porvenir II, sobre el mismo río Samaná Norte.

La Figura 4-44, muestra el comportamiento de la relación entre los caudales y la

precipitación en la zona.

Figura 4-44. Relación de comportamiento de Caudal vs Precipitación


Para evaluar la regla de operación, se tomaron como referencia los estudios desarrollados

por (Dominguez Calle & Rivera, 2010) y ( (Barón Ruiz, Dominguez Calle, & Maldonado

Ocampo, 2015), en los que el caudal se relaciona con los aspectos de vegetación y tiempo

de concentración de la cuenca mediante un modelo lluvia-escorrentía. Para el presente

caso de definición de la regla de operación, se optó por utilizar la información a nivel

mensual.


Al hacer uso del modelo lluvia escorrentía, es indispensable identificar los tipos de

coberturas y sus áreas. El resultado obtenido se extrajo del shape de información

suministrado por el IDEAM, mediante la plataforma del Sistema de Información Ambiental

de Colombia – SIAC. Se obtuvieron para la cuenca las coberturas mostradas en la Figura

4-45. Con esta información se obtuvieron los resultados que se consignan en la Tabla 4-9.

Los valores de referencia de los coeficientes de escorrentía (C) se multiplicaron por el área

de cada cobertura, obteniendo un valor de C ponderado que corresponde a 0,47

(adimensional).

Figura 4-45. Coberturas y usos para la cuenca del río Nare

Fuente: Autor, 2017. Con base en información del SIAC

Al realizar las correlaciones entre la precipitación de varias estaciones y la precipitación

de la estación de La Garrucha, se encontró que las que sobrepasan los valores de

correlación por encima del 0,6, corresponde a las estaciones número 23080750

(correlación 0,71) y la estación 23085140 (correlación 0,68). Una vez obtenidas estas

estaciones se calculó un valor promedio y con esto se obtuvo la series de precipitación

para el modelo de lluvia - escorrentía y con ellas se trabajó el parámetro Xi (precipitación

en el tiempo (i)).




Tabla 4-9. Parámetros calculados en la cuenca del río Nare para la obtención de un valor

de escorrentía ponderado. C= Coeficiente de Escorrentía, A= Área

Cobertura Área (m) (A) Longitud (m) Cota Max Cota Min Pendiente C C*A

Aguas continentales artificiales

3227795768 8562549 2191 742 0,000169225 0,6 1936677461

Arbustales 454869 3484 3275 1718 0,446893521 0,5 227434,6994

áreas agrícolas heterogéneas

139232663 520039 3275 38 0,006224535 0,5 69616331,52

áreas mayormente alteradas

1754811 9840 2191 1718 0,048071162 0,5 877405,381

Áreas urbanas 500031888 1566685 3275 1718 0,000993818 0,6 300019132,8

Bosques naturales 3508852466 9297235 3275 38 0,000348168 0,3 1052655740

Bosques plantados 3223363498 8656780 3275 38 0,000373927 0,3 967009049,4

Cultivos anuales o transitorios

3324662175 8899975 3275 38 0,000363709 0,5 1662331088

Pastos 3590495800 9492828 3275 38 0,000340994 0,3 1077148740

Vegetación secundaria

5592006716 11868973 3275 38 0,000272728 0,15 838801007,3

Fuente: Autor, 2017

La calibración de este modelo mediante la función Nash Sutcliffe (E) expresada

logarítmicamente, arrojó un valor de 0,8. De acuerdo a la Tabla 3-2, esta es una relación

“Excelente”. Al estimar la regla de operación a capacidad máxima de generación instalada

del embalse Porvenir II (Figura 4-46), el resultado fue de 297 m3/s como caudal de salida.

Lo anterior significa que todo el exceso que supere la capacidad de la turbina generada

como Q vertido, es decir, la sumatoria de Qv + QT, generaría el Q de salida.

Los resultados de los caudales de entrada y de salida se indican en la Figura 4-47 Allí se

evidencia que con los caudales turbinados no se mantendrán los pulsos naturales del río

Samaná Norte. Al contrario, se cambiará todo el régimen hidrológico de salida, lo que

seguramente afectará a la comunidad íctica, grupo de interés en el presente trabajo.


Figura 4-46. Esquema en Excel de la generación de regla de operación

Fuente: Autor, 2017

Figura 4-47.Capacidad máxima a turbinar


Al relacionar la regla de operación generada con las hipótesis ecológicas desarrolladas

para los peces, es posible identificar mediante la Figura 4-48, que las especies ícticas se

verán afectadas en sus etapas de bajanza y reproducción, generando una disminución en

su proliferación.




Figura 4-48. Resultados de un año de operación vs las hipótesis generadas


Para intentar simular los pulsos de caudales naturales con los caudales turbinados, se

turbinó el doble del caudal de la primera simulación (Figura 4-49). Sin embargo, esta

condición no es posible, principalmente porque el embalse disminuye los caudales

máximos, regularizando a su vez los mínimos. De esta manera, ante precipitaciones bajas

en la cuenca los caudales mínimos podrían provocar que el río se seque, situación similar

a la que se presenta en el río Nare, de acuerdo con las entrevistas a la comunidad. Como

dice el profesor Nancis Prat de la Universidad de Barcelona: “un río con pulso fijo y que no

llegue al mar es un río en coma profundo, donde su corazón ya casi no late”.


Figura 4-49. Turbinar a capacidad doble


La fase de operación de los embalses trae consigo consecuencias ambientales adicionales

relacionadas con la pérdida de suelos, la contaminación del aire por el tráfico inducido y la

eutroficación (asociada con la deficiencia en la cantidad de oxígeno disuelto). La reducción

en la calidad de agua por fenómenos de estratificación térmica y química en el embalse

puede afectar las especies que se encuentran aguas abajo de la presa.

La estabilidad de los caudales que salen del embalse reduce o elimina las descargas altas

y bajas sobre el río. Esta homogeneidad en los caudales puede inducir a la pérdida de

especies sensibles que requieren cambios en el flujo, como son los peces. Muchas

especies de este grupo de animales necesitan las variaciones estacionales del caudal

como señal para iniciar sus procesos biológicos, de los cuales uno de los más importantes

es la reproducción.

La construcción de un embalse en un río reduce sustancialmente el caudal de la fuente

natural. Ejemplo de ello es la hidroeléctrica mostrada en la Figura 4-50 (caso tomado del

Consejo Nacional de Operaciones), en donde se ve claramente que de un volumen

almacenado de 687 Mm3, solo salen 115 m3/s.

La dinámica que impone la construcción de este tipo de barreras se considera como una

discontinuidad serial. No obstante, para ello existen patrones de recuperación de la

ictiofauna gracias al aporte de ríos aledaños tributarios. Sin embargo, para el caso del río

Samaná Norte, en el punto de ubicación de la presa solo se encuentra otro río regulado

cuyas aguas provienen de las descargadas del embalse de Punchiná. La situación se




puede tornar incluso más complicada si se tiene en cuenta que hay otro proyecto propuesto

sobre el mismo río, aguas abajo, denominado Palagua. Esta obra generaría 98 MW

mediante un esquema de pie de presa a filo de agua, lo que implicaría otra estructura que

dificultaría la recuperación de los ecosistemas asociados a este río.

Es importante evaluar la ubicación de estas estructuras, considerando factores y

características que amortigüen los efectos sobre las comunidades ícticas. Los pulsos de

caudales deben mantener el comportamiento natural de la cuenca y deben permitir la

recarga de sedimentos.

Figura 4-50. Ejemplo de disminución de caudales en presas

Fuente: Presentación ppt. CON – Comisión Nacional de Operación – Operación de

Embalses.

4.7 Determinación de umbrales de caudales ambientales ELOHA sobre el río Samaná Norte en la cuenca del río Nare

Con la clasificación de la familia fluvial, definida para el río Samaná Norte como de media

montaña, y con los resultados obtenidos por medio del programa IHA, se proponen los

siguientes valores como caudales ambientales para la cuenca (en inglés Enviromental

Flow Component – EFC), los cuales mantienen la integridad ecológica de los procesos

vitales de las tres especies de peces seleccionadas. Con el software IHA se identificó que


los umbrales de caudales bajos, extremadamente bajos, altos, de pequeñas inundaciones

y de grandes inundaciones para los periodos analizados, corresponden a:

EFC umbral de caudal bajo: 105,3 m3/s

EFC umbral de caudal alto: 181,3 m3/s

EFC umbral de caudal extremo bajo: 75,6 m3/s

EFC pico mínimo pequeñas inundaciones: 351,3 m3/s

EFC pico mínimo grandes inundaciones: 436,7 m3/s

Para las especies escogidas es muy importante mantener los umbrales de caudales bajos,

ya que son estos básicamente los que predominan en el río. También se les llama flujos

de base y se caracterizan por determinar la cantidad del hábitat acuático disponible durante

la mayor parte del año y por influir sobre la diversidad de los organismos. Así mismo, los

pulsos de caudales altos y de pequeñas inundaciones son clave para el ciclo de vida de

los peces, no solo porque permite la migración, el desove y la fecundación, sino porque

proveen a estas especies de material orgánico nutritivo o de otros alimentos que fluyen a

través de la red alimentaria acuática (Conservancy, Manual del usuario de Indicadores de

alteración hidrológica, versión 7.1, 2011).

La Tabla 4-10 permite identificar otros resultados del análisis de alteración hidrológica en

cuanto los componentes de magnitud, duración, temporada y frecuencia, para los

componentes pre y post proyecto. Se evidencia que al ubicar una estructura hidráulica

sobre el río se afectará el flujo y con él los pulsos de caudal, especialmente aquellos bajos

y altos, que son los que permiten que las especies ícticas desarrollen sus actividades. Se

evidencia por tanto una reducción de los componentes que caracterizan el régimen

hidrológico de caudales ambientales.

Tabla 4-10. Análisis de alteración Hidrológica para el proyecto Porvenir II, antes y después de la operación del embalse en la estación La Garrucha

GRUPO INDICADOR UNIDAD INDICE DE

ALTERACION - PRE

INDICE DE ALTERACION -

POST

Estadísticas Generales

Q medio diario m3/s 43.58 0.97

Coeficiente de dispersión

─ 0.6448 1.07

Coeficiente de desviación

─ 0.9777 0.6338




Q medio anual m3/s 146.4 62.36

Índice de Q base ─ 0.374 0.366

Flujos Extremadamente

Bajos

Magnitud m3/s 64.2 26.37

Duración día 1 2

Temporada día 190 107

Frecuencia Flujos

extremadamente bajos/año 13 68

Flujos Altos

Magnitud m3/s 221.6 204

Duración día 1 1

Temporada día 111 354

Frecuencia Flujos altos/año 48 3

Flujos de Pequeñas

Inundaciones


Duración día 4 0

Temporada día 262.5 0

Frecuencia Flujos de pequeñas

inundaciones/año 1 0

Flujos de Grandes

Inundaciones


Duración día 5.5 0

Temporada día 215.5 0

Frecuencia Flujos grandes

inundaciones/año 0 0 Fuente: Autor, 2017. Resultados obtenidos con el programa IHA

En la actualidad, para los sitios aguas abajo de la futura presa las capturas pesqueras se

mantienen relativamente constantes entre caudales menores a 200 m3/s y hasta de 500

m3/s. Esta situación no se podría mantener una vez exista la presa, pues el embalse

probablemente eliminará los picos de crecidas.

Los valores esperados del régimen hidrológico en relación con los límites de los diferentes

componentes del caudal (flujos bajos, altos, de pequeñas inundaciones y de grandes

inundaciones) se muestran en la Figura 4-51. Régimen hidrológico con el proyecto vs

componentes del caudal natural del río Samaná Norte en la estación La Garrucha, último

año monitoreado. Se evidencia que el comportamiento de régimen natural del río alberga

principalmente flujos bajos, flujos medios, flujos altos e incluso pequeñas inundaciones.

Estos patrones permiten el desarrollo de los ciclo sde vida de las especies elegidas. Al

afectar estos pulso con la construcción de una presa, se generará una problemática

ambiental, no sólo para los peces, sino para las comunidad humanas a su alrededor.


Figura 4-51. Régimen hidrológico con el proyecto vs componentes del caudal natural del

río Samaná Norte en la estación La Garrucha, último año monitoreado

Fuente: Autor, 2017. Resultados obtenidos mediante el IHA

4.7.1 Comparación de los resultados obtenidos con la metodología de 2017 del Ministerio de Ambiente

La metodología propuesta por el Ministerio de Ambiente, en colaboración con el Instituto

de Hidrología Meteorología y Estudios Ambientales IDEA – 2017, denominada “Guía

metodológica para la estimación de caudal ambiental”, involucra un aspecto holístico como

lo es ELOHA y por lo tanto, comparten ciertas similitudes. Aunque no se maneja la misma

terminología, se asociaron los conceptos de esa metodología con los de ELOHA,

obteniendo así la comparación de resultados o umbrales de caudal ambiental mediante los

dos métodos sobre el río Samaná Norte, como se ve en la Tabla 4-11.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

4501

12

23

34

45

56

67

78

89

10

0

11

1

12

2

13

3

14

4

15

5

16

6

17

7

18

8

19

9

21

0

22

1

23

2

24

3

25

4

26

5

27

6

28

7

29

8

30

9

32

0

33

1

34

2

35

3

36

4

Cau

dal

(m

3/s

)

Flujos Bajos Q medio

Flujos Altos Flujos Pequeñas Inundaciones

Flujos Grandes Inundaciones




Tabla 4-11.Comparación resultados ELOHA y Guía del MADS


En los resultados puede evidenciarse que la metodología del MADS es un poco menos

restrictiva en sus rangos en comparación con la metodología de ELOHA.

4.8 Información generada del WEAP

Los resultados obtenidos con el WEAP permite aplicar un modelo de balance hídrico y

lluvia – escorrentía por el método de la humedad del suelo (Soil Moisture Model). Para ello

fue necesario obtener información de clima, incluyendo los parámetros de precipitación,

temperatura, humedad relativa y evaporación, así como la información de caudales de las

estaciones de tipo limnigráfico que se encuentran en la zona. Los códigos de las estaciones

utilizadas son 2308715, 2308718,2308719, 2308720, 2308726. Se tomaron los registros

desde 1970 a 2014. Previamente se delimitó la zona con ArcGIS y se asignó la respectiva

codificación de las subcuencas, de acuerdo a la metodología del IDEAM. Dentro de la

cuenca del río Nare se obtuvieron once unidades hidrológicas, como se ven en la Figura

4-52.

El programa WEAP permite representar topológicamente la constitución de los elementos

que integran la cuenca, tales como municipios o centro poblados, ríos, embalses y

estaciones de tipo limnigráfico. Al modelo se ingresan datos de clima y de caudal de las

estaciones. Para los centros poblados (municipios de Narices, Rio Negro, Marinilla,

Granada, Carmen de Viboral, San Carlos, San Luis, San Vicente, San Francisco y El

Jordán) se estimó el consumo de agua por persona y su porcentaje de uso al año, teniendo

en cuenta las ecuaciones expuestas en el RAS – 2000, relacionadas con la dotación bruta1,

1 Dotación Bruta: de acuerdo con la resolución 2320 de 2009 expedida por el Ministerio de vivienda ciudad y

territorio (antes Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial), la dotación bruta es la cantidad máxima de agua requerida para satisfacer las necesidades básicas de un habitante.

CONCEPTO MADS - IDEAM (2017) CONCEPTO ELOHA

Caudales extremos Bajos 75.6 m3/s

Caudales Bajos 105.3 m3/s

Qbanca 244.551 m3/s Pequeñas inundaciones 351.3 m3/s

QTR 15 572.396 m3/s Pulso máximas inundaciones 436.7 m3/s

QTr10 39.755 m/s Caudal Alto 181.3 m3/s

Qtq 21.361 m3/s


el caudal medio diario2 y el caudal máximo diario3, para obtener los valores de consumo

en m3/s y el porcentaje de uso de agua por cada municipio.

Figura 4-52. Modelo topológico de la cuenca en WEAP

Fuente: Autor 2017. Con base en información del IDEAM y la implementación del software

WEAP.

Los resultado se consignan en la Tabla 4-12. La información del número de habitantes se

obtuvo de los Planes de Ordenamiento Territorial, los Esquemas de Ordenamiento

Territorial, el DANE y el Anuario Estadístico de Antioquia 20144. Algunos datos adicionales

de los embalses, como capacidad de almacenamiento, almacenamiento inicial, curva de

elevación y evaporación neta, entre otros, fueron suministrados por The Nature

Conservancy. Para el proyecto Porvenir II se tomaron datos de TNC y del Estudio de

Impacto Ambiental desarrollado por Integral SA.

2 Caudal Medio Diario: dl caudal medio diario corresponde al promedio de los consumos diarios en un periodo

de un año. 3 Caudal Máximo Diario: este caudal corresponde al caudal máximo registrado durante 24 horas en un periodo

de un año. 4Anuario Estadístico de Antioquía 2014, http://antioquia.gov.co/planeacion/ANUARIO%202014/es-CO/capitulos/ambiente/impacto/agua/cp-2-3-2-1.html




Tabla 4-12. Valores de consumo de agua por cantidad de habitantes al año y porcentaje

de consumo

Municipio Consumo m3/s Consumo (%)

Narices 0.011 1.1

Rio Negro 0.18 18

Marinilla 0.117 11.7

Granada 0.024 2.4

Carmen Viboral 0.10 10

San Carlos 0.037 3.7

San Luis 0.027 2.7

San Vicente 0.044 4.4

Jordán 0.00545 0.5

San Francisco 0.01314 13.14

Fuente: Autor 2017. Con base en información del IDEAM, cálculos del RAS – 2000 y la

implementación del software WEAP y ArcGIS

De acuerdo a la Figura 4-53 y según los resultados preliminares del WEAP, es posible

identificar el nivel de agua anual impulsada por la demanda para fines domésticos o para

la producción industria. Se identificó que el municipio que tiene consumo de agua más

elevado es Río Negro, lo cual se debe a que es el municipio que tiene una mayor población.

El modelo WEAP, a diferencia de otros, busca caracterizar los atributos de amplio rango y

de largo plazo que hacen parte de la dinámica hidrológica de los elementos que constituyen

el sistema (TNC, 2014).

Figura 4-53.Consumo de agua anual en los distintos municipios de la cuenca

Fuente: Autor 2017, con base en información del IDEAM y la implementación del

software IHA WEAP.


Los resultados obtenidos con el software WEAP permiten decir que los municipios se

ordenan de mayor a menor en consumo de la siguiente manera: Río Negro, Marinilla,

Carmen de Viboral, San Vicente, San Carlos, San Luis, Granada, San Francisco, Narices

y Jordán, como se ven en la Figura 4-54. La Figura 4-55 muestra los resultados del WEAP

para el suministro anual de agua a los municipios en un periodo que va de 1980 a 2030.

Se observa claramente que el municipio de Rio Negro es el que consume y probablemente

consumirá en el futuro más agua.

Figura 4-54.Resultados de WEAP para la demanda de recurso hídrico por municipio y

por mes

Fuente: Autor 2017, con base en información del IDEAM y la implementación del software

WEAP.




Figura 4-55.Resultados del WEAP que muestra el suministro anual de agua a los

municipios entre 1980 y 2030.


WEAP.

El software WEAP también permite identificar el comportamiento mensual de caudal de los

ríos de la cuenca, así como los caudales de salida tomados del portal de XM. Es notable

en la Figura 4-56 que los ríos que se encuentran regularizados tienen caudales menores

y variaciones mensuales mínimas. Por su parte, el río Samaná Norte conduce mayores

volúmenes de agua y mantiene su comportamiento bimodal asociado a la marcha de las

lluvias. La cantidad de nodos y tramos son el resultado de la manera como se dibujó la

topología de la cuenca.

Por otra parte, el programa identificó que el mayor afluente en la cuenca es el río Samaná

Norte, dado que las demás corrientes vierten sus aguas a este sistema. De esta forma,

este río se convirtió en el receptor del recurso hídrico aguas arriba. El software permite

identificar así, de manera esquemática, el comportamiento del recurso hídrico dentro de la

cuenca.


Figura 4-56.Comportamiento mensual de caudal (después del nodo o tramo señalado).

Las curvas superiores corresponden al río Samaná Norte


WEAP.

Figura 4-57. Caudales afluentes al área de interés


WEAP

5. Conclusiones y recomendaciones

5.1 Conclusiones

1. Aunque ELOHA se empleó como un método holístico, la elevada intervención que

sufre la cuenca del río Nare no permitió aplicarlo a toda la zona sino a una

subcuenca en particular que corresponde al río Samaná Norte, criterio sustentado

mediante la herramienta de IGO.

2. Aunque la modelación hidrológica realizada con la técnica de Thomas y Fiering

permite simular series de caudal, este es un proceso metodológico de caja negra

que no permite evaluar de manera clara los fenómenos que suceden en su interior.

3. Los valores de caudal ambiental obtenidos mediante la aplicación de ELOHA de

acuerdo con los cinco componentes que debe involucrar el caudal ambiental

obedecen a: umbral de caudal bajo: 105,3 m3/s, umbral de caudal alto: 181,3 m3/s,

umbral de caudal extremo bajo: 75,6 m3/s, pico mínimo pequeñas inundaciones:

351,3 m3/s, pico mínimo grandes inundaciones: 436,7 m3/s que, comparados con

los estimados con el método del MADS, estos últimos son menos restrictivos.

4. Se confirma que especies de interés (Bocachico, Pataló y Dorada) presentan sus

principales ciclos de vida en flujos bajos (SUBIENDA) y en flujos altos y grandes

inundaciones (REPRODUCCIÓN Y BAJANZA). Estos últimos se reducirán como

se evidenció con el cambio de régimen generado con la regla de operación, si se

construye el proyecto hidroeléctrico denominado PORVENIR II.

5. La clasificación de los ríos dio como resultado una agrupación de familias

involucradas entre páramo, piedemonte, media montaña, baja montaña y alta

montaña. Sin embargo, de acuerdo con lo generado con la matriz IGO, las




relaciones se enfocaron principalmente al tipo de río de media montaña por

presentarse sobre la zona y donde las especies de peces realizan sus principales

fases de sus ciclos de vida.

6. La regla de operación hipotética propuesta no permitió generar los menores

impactos mínimos, especialmente sobre los ciclos de reproducción, los cuales

permiten la preservación de las especies. De esta manera, se afectarán los peces

migratorios, como es el caso de las tres especies consideradas.

7. Aunque en este punto sobre el río Samaná Norte la cuenca alberga diversas

especies de peces, en la actualidad su conservación se puede tornar muy

complicada si se tiene en cuenta que hay otro proyecto hidrológico propuesto sobre

el mismo río aguas abajo, denominado Palagua, lo que dificultaría la recuperación

de los ecosistemas y comunidades bióticas asociadas a este río.

5.2 Recomendaciones

1. Se hacen necesarios más talleres de expertos y muestreos en campo para evaluar

y soportar con más detalle el comportamiento de las especies y sus relaciones con

el caudal.

2. Se deben complementar las hipótesis generadas mediante otros instrumentos de

validación, como lo es la herramienta “Eco Evidence”, con el fin de ampliar la

información obtenida de las consultas a los expertos.

3. Los resultados obtenidos sobre una posible regla de operación que se asemeje a

los isopercentiles del río Samaná Norte, constituyen un ejercicio hipotético

preliminar que necesita más estudios. Para ello se requiere una investigación

profunda sobre el desarrollo de reglas de operación que reduzca los efectos

negativos sobre los ecosistemas fluviales.

Conclusiones 167

4. Es importante evaluar un modelo hidrológico de caja blanca para crear los caudales

proyectados que necesita el software IHA. Esto se podría lograr ampliando el uso

del WEAP para la generación de dichos caudales.

A. Anexo: Características de las estaciones climatológicas cercanas al área de estudio

NOMBRE DE LA

ESTACIÓN CÓDIGO TIPO

COORDENADAS PARÁMETROS MEDIDOS

N W m.s.n.m

Alejandría 23085020 CO 75.143 6.37 1660

Máximos de temperatura (°C)

Mínimos de temperatura (°C)

Medios de temperatura (°C)

Medios de humedad relativa (%)

Totales de evaporación (mms)

Totales de brillo solar (horas)

Medios de nubosidad (octas)

Medios de punto de rocío (°C)

Totales de precipitación (mm)

No. día de precipitación (mm)

Máximos de precipitación 24 horas (mm)

El Peñol 23085110 CO 75.241 6.21 1956










San Francisco

23085140 CO 75.100 5.963 1306













Corrientes 23085160 CO 75.253 6.311 1950












Apto JM Córdova

23085200 SP 75.425 6.168 2073








Medios de velocidad del viento (m/s)

Máximos de velocidad del viento (m/s)





San Carlos 23085220 CP 75.038 6.174 1113












El Progreso 27015150 CO 75.396 6.413 1500




Anexo A. Nombrar el anexo A de acuerdo con su contenido 171



NUS GJA 23085080 CP 74.836 6.485 835












Guayabito 27015190 CO 75.146 6.540 1700












La Aldea 26205080 ME 75.700 6.341 1638





B. Anexo: Matriz de importancia – gobernabilidad (IGO)

MATRIZ IGO (IMPORTANCIA - GOBERNABILIDAD)

ID VARIABLE IMPORTANCIA GOBERNABILIDAD

NI (1)

PI (2)

I (3)

MI (4)

Nula (0)

Débil (1)

Mod (3)

Fuerte (5)

1 Fundamentos Hidrológicos (Playas) 4 1

2 Clasificación de los Ríos (Playas) 3 0

3 Análisis y Alteración de Caudales (Playas) 3 1

4 Existencia actual de evidencia de especies ecológicas (Playas) 2 0

5 Identificación de Necesidades Sociales (Playas) 2 0

6 Posibilidad de Implementación de ELOHA (Playas) 1 1

7 Cambio en la dinámica de la Corriente (Playas) 4 0

8 Cambio en el ecosistema (Playas) 4 0

9 Mejoramiento de la calidad de vida (Playas) 3 0

10 Aumento de Nivel del Agua (Playas) 3 0

11 Aportes a tener en cuenta para la mantención de un nivel de agua óptimo para la preservación de especies (Playas)

3 0

12 Cambio en el ecosistema de Lótico a Léntico (Playas) 3 0

13 Intervención estructural sobre el Río de interés (Playas) 3 0

14 Identificación de los componentes del Flujo de Caudal (Bajos, Típicos y Máximos)

14 Fundamentos Hidrológicos (San Lorenzo) 3 1

15 Clasificación de los Ríos (San Lorenzo) 3 1

16 Análisis y Alteración de Caudales (San Lorenzo) 3 0

17 Existencia actual de evidencia de especies ecológicas (San Lorenzo) 3 0

18 Identificación de Necesidades Sociales (San Lorenzo) 3 0

19 Posibilidad de Implementación de ELOHA (San Lorenzo) 3 0

20 Cambio en la dinámica de la Corriente (San Lorenzo) 3 0

21 Cambio en el ecosistema (San Lorenzo) 3 0

22 Mejoramiento de la calidad de vida (San Lorenzo) 3 0




23 Aumento de Nivel del Agua (San Lorenzo) 3 0

24 Aportes a tener en cuenta para la mantención de un nivel de agua óptimo para la preservación de especies (San Lorenzo)

3 0

25 Cambio en el ecosistema de Lótico a Léntico (San Lorenzo) 3 0

26 Intervención estructural sobre el Río de interés (San Lorenzo) 3 0

27 Fundamentos Hidrológicos (Punchiná) 3 1

28 Clasificación de los Ríos (Punchiná) 3 1

29 Análisis y Alteración de Caudales (Punchiná) 3 0

30

Existencia actual de evidencia de especies ecológicas (Punchiná) 3 0

31 Identificación de Necesidades Sociales (Punchiná) 3 0

32 Posibilidad de Implementación de ELOHA (Punchiná) 3 0

33 Cambio en la dinámica de la Corriente (Punchiná) 3 0

34 Cambio en el ecosistema (Punchiná) 3 0

35 Mejoramiento de la calidad de vida (Punchiná) 3 0

36 Aumento de Nivel del Agua (Punchiná) 3 0

37 Aportes a tener en cuenta para la mantención de un nivel de agua óptimo para la preservación de especies (Punchiná)

3 0

38 Cambio en el ecosistema de Lótico a Léntico (Punchiná) 3 0

39 Intervención estructural sobre el Río de interés (Punchiná) 3 0

40 Fundamentos Hidrológicos (Peñol) 3 1

41 Clasificación de los Ríos (Peñol) 3 1

42 Análisis y Alteración de Caudales (Peñol) 3 0

43

Existencia actual de evidencia de especies ecológicas (Peñol) 3 0

44 Identificación de Necesidades Sociales (Peñol) 3 0

45 Posibilidad de Implementación de ELOHA (Peñol) 3 0

46 Cambio en la dinámica de la Corriente (Peñol) 3 0

47 Cambio en el ecosistema (Peñol) 3 0

48 Mejoramiento de la calidad de vida (Peñol) 3 0

49 Aumento de Nivel del Agua (Peñol) 3 0

50 Aportes a tener en cuenta para la mantención de un nivel de agua óptimo para la preservación de especies (Peñol)

3 0

Anexo C. Nombrar el anexo B de acuerdo con su contenido 175

51 Cambio en el ecosistema de Lótico a Léntico (Peñol) 3 0

52 Intervención estructural sobre el Río de interés (Peñol) 3 0

53 Fundamentos Hidrológicos (Porvenir II) 4 3

54 Clasificación de los Ríos (Porvenir II) 4 3

55 Análisis y Alteración de Caudales (Porvenir II) 4 5

56

Existencia actual de evidencia de especies ecológicas (Porvenir II) 4 3

57 Identificación de Necesidades Sociales (Porvenir II) 4 1

58 Posibilidad de Implementación de ELOHA (Porvenir II) 4 5

59 Cambio en la dinámica de la Corriente (Porvenir II) 4 5

60 Cambio en el ecosistema (Porvenir II) 4 5

61 Mejoramiento de la calidad de vida (Porvenir II) 4 3

62 Aumento de Nivel del Agua (Porvenir II) 4 0

63

Aportes a tener en cuenta para la mantención de un nivel de agua óptimo para la preservación de especies - Recomendaciones (Porvenir II) 4 5

64 Cambio en el ecosistema de Lótico a Léntico (Porvenir II) 4 0

65 Intervención estructural sobre el Río de interés (Porvenir II) 4 0




C. Anexo: Características de las especies elegidas

Este anexo muestra los resultados de algunas de las características identificadas en la

literatura sobre las especies Prochilodus Magdalenae, Ichthyoelephas Longirostris y

Brycon Moorei

Especie Prochilodus magdalenae Ichthyoelephas longirostris Brycon moorei

Nombre Común Bocachico Pataló - Jetudo Dorada - Sardinata

Orden Characiformes Characiformes Characiformes

Familia Prochilodontidae Prochilodontidae Characidae

Imagen

CA

RA

CT

ER

ÍST

ICA

S P

AR

A I

DE

NT

IFIC

AC

IÓN

DE

HIP

ÓT

ES

IS

Principal especie pesquera en Colombia, no obstante en los últimos 25 años ha sufrido disminución del 90%, por lo que ha sido declarada como una especie que enfrenta un riesgo de extinción en el futuro a causa del deterioro de hábitat por: (1) Contaminación orgánica e inorgánica, (2) Desecación de Ciénagas, (3) Construcción de Hidroeléctricas y (4) Sobrepesca.

De acuerdo al libro Rojo se encuentra en estado de Peligro.

De acuerdo al libro rojo, se encuentra en estado vulnerable

Especie migratoria o potradoma

Similar al bocachico, aunque tiene boca más prominente, labio superior más grueso, ojos pequeños, ausencia de espina dorsal y dientes en forma de cerdas.

Cuerpo de color dorado brillante en el dorso con visos rojos, amarillos y azules

Ciclo de vida relacionados con los patrones hidrológicos de inundación y estiaje

Medidas de conservación para esta especie: NO EXISTEN

Aletas visualmente amarillas y rojizas


Abandona las ciénagas AGUAS BAJAS y remonta los ríos en busca de tributarios laterales (Migración masiva conocida como SUBIENDA)

Especie emblemática del País que requiere medidas de protección y manejo

Habita preferiblemente los cursos medios de los ríos, en aguas torrentosas, transparentes, con fondos de grandes rocas y cantos rodados.

Desova en el canal principal del río con el comienzo de las crecientes

Prefiere aguas rápidas y claras

Reproducción Febrero a Marzo

Durante las crecientes máximas retorna a las ciénagas junto con su prole en una nueva migración llamada la BAJANZA

No participa de la subienda pero efectúa desplazamientos cortos durante los meses de verano

Se alimenta de otros peces, insectos, frutos y semillas que caen al agua

Postura de la hembra 80.000 y 100.000 huevos

Baja a los ríos grandes cuando las aguas son menos turbias.

Su talla promedio oscila entre los 40 y 70 cm.

Fecundación externa y no cuidan a la prole

Se alimenta de algas adheridas a rocas

Es una especie omnívora, que consume principalmente frutos, flores, hojas y peces; además de alimentarse de insectos que caen al agua desde la vegetación marginal

Los embalses constituyen obstáculos que interrumpen y alteran profundamente las rutas de migración

Tiene mayor capacidad que el Bocachico para remontar a zona torrenciales y una capacidad reproductiva más alta

Su reproducción está sincronizada con la temporada de lluvias

Se alimenta de algas que están adheridas a rocas y troncos sumergidos

Fuerte presión pesquera y comercial

En las épocas de mayor pluviosidad del año, entre los meses de Mayo y Junio, migra hacia las pequeñas quebradas y riachuelos de aguas claras y torrenciales, con el fin de reproducirse

En los meses de Diciembre - Enero con aguas bajas, la especie abandona las ciénagas y remonta a los ríos en busca de tributarios laterales

Pez de agua dulce y tropical

Los dientes son triangulares en la parte anterior de la mandíbula. En la parte posterior hay dos dientes cónicos. Por su colación en el cuerpo se le ha dado la denominación del pez de los siete colores

Alcanza los 50 cm de longitud Se encuentra en Sudamérica: Cuenca de los ríos Cauca y Magdalena

Alcanza un peso de 5 a 6 Kg

Se reconoce fácilmente por su pequeña boca carnosa y prominente provista de diminutos dientes. Ciclo de vida de cuatro años. Durante las aguas altas permanece en las ciénagas alimentándose y aumentando considerablemente de tamaño.

.




D. Anexo: Identificación del ciclo de vida de las especies elegidas

CARACTERÍSTICAS MESES DONDE SE PRESENTA

LA RELACIÓN

GRUPO ESPECIE FUNCIÓN FASE

DE VIDA

EXCESO/ DÉFICIT

E F M A M J J A S O N D

PE

CE

S

P

roch

ilodu

s

ma

gda

len

ae

Subienda Jóvenes DÉFICIT

Desove Jóvenes /Adultos

EXCESO

Alimentación Jóvenes /Adultos

EXCESO

Bajanza Adultos DÉFICIT

Ichth

yoele

ohas

longirostr

is

Subienda Jóvenes DÉFICIT


EXCESO


EXCESO


Bry

con m

oore

i Subienda Jóvenes DÉFICIT


EXCESO


EXCESO



E. Anexo: Resultados de las encuestas realizadas para validación de hipótesis

Se grafican las respuestas obtenidas de las encuestas online para cada una de las

tres especies identificadas.

¿Cuáles de las siguientes especies cree usted existen actualmente en el río Samaná

Norte?, Por favor, complemente su respuesta con otras especies presentes en el río,

si las hay.

¿Cree usted que las especies conocidas como Prochilodus magdalenae,

Ichthyoelephas longirostris y Brycon moorei puedan realizar hoy en día alguna fase de

su ciclo de vida en el río Samaná Norte? Por favor, complemente su respuesta con las

probables razones en uno u otro sentido.




Si su respuesta a la anterior pregunta fue negativa, ¿Por qué cree usted que los

habitantes, especialmente del punto conocido como Puerto Garza, en donde se

construirá el embalse PORVENIR II, aseguran haber pescado en el pasado y a hoy

éstas tres especies para su sustento económico? ¿Es posible que estas especies

logren desplazarse hasta este lugar?

Respuesta:

En este momento los habitantes de Puerto Garza deben aún estar pescando las tres

especies porque tienen el río Samaná Norte para desarrollar su ciclo de vida, incluso

deben encontrarse la mayoría de las especies típicas de este tipo de cuencas en el

Magdalena medio, sin embargo si se construye el embalse aquí donde se propone

Porvenir II, se cortaría el flujo y la posibilidad de migrar de las tres especies y todas

las demás, actividad esencial para desarrollar su ciclo reproductivo y la interacción

interespecífica.

¿En qué condiciones de pulsos se desarrolla la SUBIENDA de la especie Prochilodus

magdalenae? Por favor indique el componente de caudal correspondiente.


En qué condiciones de pulsos se desarrolla la SUBIENDA de la especie Ichthyolephas

longirostris? Por favor indique el componente de caudal correspondiente.

¿En qué condiciones de pulsos se desarrolla la SUBIENDA de la especie Brycon moorei?

Por favor indique el componente de caudal correspondiente.

¿En qué condiciones de pulsos se desarrolla la FECUNDACIÓN y el DESOVE de la

especie Prochilodus magdalenae? Por favor indique el componente de caudal

correspondiente.





especie Ichthyolephas longirostris? Por favor indique el componente de caudal

correspondiente.


especie Brycon moorei? Por favor indique el componente de caudal correspondiente.

¿En qué condiciones de pulsos se desarrolla la ALIMENTACIÓN de la especie Prochilodus



¿En qué condiciones de pulsos se desarrolla la ALIMENTACIÓN de la especie

Ichthyolephas longirostris? Por favor indique el componente de caudal correspondiente.

¿En qué condiciones de pulsos se desarrolla la ALIMENTACIÓN de la especie Brycon

moorei? Por favor indique el componente de caudal correspondiente.

¿En qué condiciones de pulsos se desarrolla la BAJANZA de la especie Prochilodus





¿En qué condiciones de pulsos se desarrolla la BAJANZA de la especie Ichthyolephas

longirostris? Por favor indique el componente de caudal correspondiente

¿En qué condiciones de pulsos se desarrolla la BAJANZA de la especie Brycon moorei?

Por favor indique el componente de caudal correspondiente.


Marque con una (x), donde considera que la especie desarrolla sus ciclos de vida.

ESPECIE SUBIENDA

Prochilodus magdalenae


x x x x x

x x x x x x

x x x x x

ESPECIE DESOVE Y FECUNDACIÓN



x x x x

x x x

x x x x

ESPECIE ALIMENTACIÓN



x x x x x x x x x x x x



ESPECIE BAJANZA



x x

x x

x x x x x

ESPECIE SUBIENDA

Ichthyolephas longirostris


x x

x x x x x

ESPECIE DESOVE Y FECUNDACIÓN



x x

x x x x

x x x x










ESPECIE BAJANZA



x x x x x

Nota: Dos de los expertos dice que no hace bajanza (No migra).

ESPECIE SUBIENDA

Brycon Moorei


x x x x x

x x x x x x

ESPECIE DESOVE Y FECUNDACION

Brycon Moorei


x x x x

x x x


Brycon Moorei





ESPECIE BAJANZA

Brycon Moorei


x x

x x

Nota: Uno de los expertos no contesto ninguna de las preguntas relacionadas a la

especie Brycon moorei.

Respuesta a la pregunta: ¿Considera usted que algunas medidas de mitigación (p.e.

rampas de piedras, canales laterales o ríos artificiales, conectores fluviales, escalas de

peces, pasos de ralentizados y ascensores de peces) puedan ser útiles para el proyecto

PORVENIR II al permitir la conectividad fluvial en el río, para garantizar la persistencia

de las especies en el ecosistema? Por favor, complemente su respuesta.

Por qué:

1. Esas estrategias no han funcionado en el trópico y su objetivo final, que es cumplir

con el ciclo de migración para reproducción e incubación, no se cumple.

2. Todos estos accesorios han sido usados en otros países para mitigar la

fragmentación de hábitat, pero hasta el momento ninguno ha servido, todos traen

problemas de cuello de botella, incluso de variabilidad genética de las poblaciones,

especialmente las que quedan aisladas río arriba.

3. Si el embalse es muy grande, una vez los peces suban y pasen la presa por

cualquier medio, se encontrarán en un ambiente léntico, en el que el principal

estímulo a la migración (el flujo), estará ausente, por lo que los animales




generalmente "se pierden" o sufren atresia folicular (reabsorción de los elementos

constitutivos del folículo ovárico).

Respuesta a la pregunta: ¿Cuáles considera que serían las mejores reglas de operación

del Embalse PORVENIR II, a fin de mantener la integridad del ecosistema fluvial del río

Samaná Norte?

1. No regular el caudal natural. en las temporadas de desove, generar crecientes

pulsantes y ascendentes.

2. La mejor regla es que no se construya, para evitar la pérdida de la conectividad

del hábitat acuático que ya está bastante fragmentado con las otras represas.

3. Debería operar de modo que se garantizaran pulsos altos y pequeñas

inundaciones en los meses del año asociados a los desoves y fecundación.

Respuesta a la pregunta: ¿Cuáles son las velocidades de preferencia (alta, media,

baja) para las especies Prochilodus magdalenae, Ichthyolephas longirostris y Brycon

moorei en sus ciclos de vida?

CICLO DE VIDA SUBIENDA DESOVE Y

FECUNDACIÓN ALIMENTACIÓN BAJANZA

ESPECIE PREFERENCIA EN LA VELOCIDAD DEL RÍO

Prochilodus magdalenae A M B A M B A M B A M B

x x x x x x

CICLO DE VIDA SUBIENDA DESOVE Y FECUNDACIÓN ALIMENTACIÓN BAJANZA


Ichthyolephas longirostris A M B A M B A M B A M B

x x x x x x

CICLO DE VIDA SUBIENDA DESOVE Y FECUNDACIÓN ALIMENTACIÓN BAJANZA


Brycon Moorei

A M B A M B A M B A M B

x x x x x x x


Respuesta a la pregunta: ¿Cuál es la preferencia de sustrato (Limo, Arena, Grava Fina,

Grava, Empedrado, Cantos Rodados, Cantos Grandes, Rocas de Fondo, de las especies

Prochilodus magdalenae, Ichthyolephas longirostris y Brycon moorei? Marque y describa

por qué es útil en su ciclo de vida.

ESPECIE SUBIENDA DESOVE Y



SUBEN POR LOS RIOS HASTA LOS

1200 M. Y HAY UNA AMPLIA

VARIEDAD DE SUSTRATOS EN

ELLO

DESOVAN EN LOS

RIOS Y HAY UNA AMPLIA VARIEDAD DE SUSTRATOS EN

ELLOS

LIMO Y ARCILLA

DERIVAN POR LOS RIOS Y HAY

UNA AMPLIA VARIEDAD DE SUSTRATOS EN

ELLOS

No importa el sustrato


Esta especie es raspadora y detritívora

por lo que busca sustratos lodosos y o

superficies duras con desarrollo de biofilm.





RIOS DE SUSTRATO ROCOSO Y

AGUAS CLARAS

NO SE RIOS DE SUSTRATO ROCOSO NO SE



Esta especie es raspadora y detritívora por lo que busca

sustratos lodosos y o superficies duras con

desarrollo de biofilm.




Brycon moorei

NO SE

RIOS DE AGUAS

CLARAS Y SUSTRATO ROCOSO

RIOS DE AGUAS CLARAS Y

SUSTRATO ROCOSO Y, LIMO-ARCILLA

DERIVA POR RIOS Y HAY DE

DIFERENTES SUSTRATOS



Esta especie es omnívora, no tengo seguridad pero

creo que no importa el sustrato.





F. Anexo: Resultados mensuales del RVA mediante el software IHA

Bibliografía

Agualimpia, Y., & Castro, C. (2006). Metodologías para la determinación de los caudales

ecológicos en el manejo de los recursos hídricos. Tecnogestión .

Álvarez Doncel, C., & García de Jalón, D. (Marzo de 2009). INYPSA Unidad de Consultoría

Ambiental y Geología. Obtenido de

http://www2.montes.upm.es/Dptos/dsrn/Hidrobiologia/INFORMES/CurvasPreferen

cia_ot.pdf

Anderson, E. (2013). Desarrollo Hidroeléctrico y Servicios Ecosistémicos en

Centroamérica. Central América: Banco Interamericano de Desarrollo.

APROMA. (2000). Asociación Profesionales del Medio Ambiente. In proceedings: 1°

Congreso sobre Caudales Ecológicos. Ponencias y conclusiones . Barcelona .

Arthington , A., Bunn, S., Poff, L., & Naiman, R. (2006). The challenge . of providing

environmental flow rules to sustain river ecosystems, 1311 - 1318.

Bahukhandi, K., & Ahuja, N. (2013). Building Block Methodology Assisted Knowledge -

Based System for Environmental Flow Assessment of Suswa River of Dehradum

Dist., India: A Reminiscent Framework. International Research Journal of

Environmental Sciences, 74-80.

Barón Ruiz, O., Dominguez Calle, E., & Maldonado Ocampo, J. (2015). Modelación

Matemática de tres posibles escenarios de operación de un embalse y su efecto en

la dinámica hídrica aguas abajo: Caso Hidrosogamoso y la comunidad de peces de

la ciénaga el llanito (Barrancabermeja, Colombia). Bogotá: Universidad Javeriana.

Brisbane, D. d. (2007).

Bunn, S., & Arthington, A. (2002). Basic Principles and Ecological Consequences of Altered

Flow Regimes for Aquatic Biodiversity. Environmental Management, Vol 30, 492 -

507.

Cabra, A., & Corradine, M. (2004). Estimación del caudal ecológico por los métodos 7Q10,

Q95% y los factores de reducción del 25% en el río Ocoa, a partir de la generación

de caudales diarios utilizando el modelo agregado de tanques. Bogotá: Universidad

Católica de Colombia.




Cabrera, J. (18 de Diciembre de 2016). Universidad Nacional de Ingenieria . Obtenido de

Facultad de Ingenieria Civil :

http://www.imefen.uni.edu.pe/Temas_interes/modhidro_2.pdf

Cantera, R., & Castro, L. M. (2009). Caudal ambiental conceptos, experiencias y desafios.

Cali: Universidad del Valle.

CAR. (2012). Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca. Obtenido de

https://rhes.ruralhorizon.org/uploads/documents/guia_metodologica_para_la_deli

mitacion_de_zonas_de_ronda_car.pdf

Castañeda Tiria, P. M. (2013). Zonificación climatológica según el modelo Caldas - Lang

de la cuenca del río Negro mediante el uso del sistema de información Geográfica

SIG. Bogotá: Universidad Militar.

Chapingo. (14 de Abril de 2016). Caracterización de las cuencas . Obtenido de

http://irrigacion.chapingo.mx/planest/documentos/apuntes/hidrologia_sup/CUENC

AS.pdf

Conservancy, T. N. (2011). Manual del usuario de Indicadores de alteración hidrológica,

versión 7.1. The Nature Conservancy .

CORNARE. (15 de Junio de 2016). Corporación Autónoma Regional de las cuencas de los

ríos Negro y Nare . Obtenido de http://www.cornare.gov.co/corporacion/division-

socio-ambiental/cuencas

Davis, R., & Hirij, R. (1999). Environmental Flows: Concepts and Methods. Water

Reosurces and Environmental Technical Note C.1.

Domínguez , E., & Rivera, H. (2010). A Fokker - Planck - Kolmogorov equation approach

for the montly affluence forecast of Betania Hydropower reservoir. Journal of

Hydroinformatics, 486 - 501.

Dyson , M., Bergkamp, G., & Scanlon, J. (2003). Caudal. Elementos esenciales de los

caudales ambientales . Tr. José Maria Blanch. San José, Costa Rica : UICN -

ORMA .

Eguía, P., Gómez, A., & Saldaña, P. (2007). Requerimientos para implementar el caudal

ambiental en México. México : Semarnat.

EMP. (2016). Como funcionan los Embalses. Medellín: EPM.

Esper, M., Espejo, K., Lara , G., Perucca, L., & Rothis, M. (2016). Morfometría de cuencas

como base en la evaluación de la susceptibilidad/Peligrosidad por aluviones, caso

Bibliografía 197

de estudio: Cuenca del río del Agua, San Juan, Argentina. Revista de la asociación

geológica Argentina, 513-519.

Espinoza, C., Vargas, X., & Pardo , M. (1999). Metodología incremental para la asignación

de caudales mínimos. . Chile: In proceedings: VI Jornadas del CONAPHI.

(2012). Estudio de Impacto Ambiental - Aprovechamiento Hidroeléctrico del río Samaná

Norte Porvenir II. Medellín: Integral Ingenieros Consultores.

Farias, R. (2014). Confines. Obtenido de La prospectiva y sus métodos procedimentales

para la anticipación del futuro:

http://confines.mty.itesm.mx/articulos22/r2_prospectiva.pdf

Gonzales , F. (2004). Agrupación ecohidrológica de corrientes en la cuenca Magdalena

Cauca dentro del marco de referencia ELOHA, empleando mapas autorganizados

de Kohonen. Bogotá: Pontificia Universidad Javeriana.

Hanson, P., Springer, M., & Ramirez, A. (2010). Introducción a los grupos de

macroinvertebrados acuácticos. Revista de Biología Tropical.

Humedales, F. (2014). Componente Pesca, Proyecto Hidroeléctrico PORVENIR II.

Antioquia: Fundación Humedales.

IDEAM ; MINITERIO DE AMBIENTE. (2017). Guía metodológica para la estimación de

caudal ambiental. Bogotá.

IDEAM. (1998). El medio ambiente en Colombia. Bogotá: Leyva Ed. First Edition.

IDEAM. (2005). Atlás Climatológico de Colombia. Bogotá: IDEAM.

IDEAM. (2013). Zonificación y codificación de unidades hidrográficas e hidrogeológicas de

Colombia. Bogotá: Instituto de Hidrología, Metereología y Estudios Ambientales _

IDEAM.

IDEAM, & AMBIENTE, M. D. (2015). Estudio Nacional del Agua 2014. Bogotá: IDEAM.

Institute, S. E. (2009). Guía Metodológica - Modelación Hidrológica y de Recursos Hidricos

con el modelo WEAP. TNC .

INTEGRAL, & PROE SAS E.S.P. (2012). Aprovechamiento Hidroeléctrico del río Samaná

Norte proyecto PORVENIR II. Medellín.

INVIAS. (2009). Manual de drenaje para carreteras. Bogotá: INVIAS.

Izquierdo , M., & Madroñero, S. (7 de Febrero de 2014). Ciencia e ingeniería neogranadina.

Obtenido de http://www.scielo.org.co/pdf/cein/v23n2/v23n2a05.pdf




Jimenez Segura, L., Ochoa, L., Aguirre, K., Álvarez, J., Loaiza, A., Londoño, J., . . .

Jaramillo , Ú. (2014). Guía ilustrada de peces cañon del río Porce, Antioquia.

Medellin, Antioquía: Universidad de Antioquia, Herbarío Universidad de Antioquia,

EPM.

Jimenez, J., Pizarro, F., & González, E. (2005). Conceptualización del caudal ambiental en

Costa Rica: Determinación inicial para el río Tempisque. Organización para

Estudios Tropicales. . San José, Costa Rica: UICN, Área temática de Humedales,

Agua y Zonas costeras, p. 40.

Jimenez, L., Maldonado , J., & Pérez, C. (2014). Gradiente de recuperación longitudinal en

la estructura de la ictiofauna en un río andino regulado. Bogotá: Biota Colombiana.

King, J., & Louw, M. (1998). Instream flow assesments for regulated rivers in South Africa

using the Building Block Methodology. Aquatic Ecosytem Health and Management.

King, J., Tharme, R., & Brown , C. (1999). Definition and Implantation of Instream Flows.

Reporte final para World Comission of Dam. University of Cape Town. Sur Africa.

LEY 4471 de 1965. Brasilia .

Llasat Botija, M. (2008). Metereología e Hidrología. EOI - Escuela de Negocios.

MADS, & ANLA. (2013). Metodología para la estimación y evaluación de caudal ambiental

en proyectos que requieren licencia. Bogotá.

MADS, & IDEAM. (2017). Guía Metodológica para la Estimación del Caudal Ambiental.

MAVDT. (2004). Resolución 865 de 2004. Obtenido de

https://www.cvc.gov.co/cvc/RecursoHidrico/aplicativos/ie_mejorado/documentos/R

esolucion865-04.pdf

Mayo, M., & Jalón, D. (2000). Determinación de régimenes de caudales ecológicos

mínimos . España: Escuela técnica superior de Ingenieros de Montes.

Mejía , L., & Acero, A. (2002). Libro rojo de especies marinas en Colombia . Bogotá:

INVEMAR, Instituto de ciencias naturales - Universidad Nacional de Colombia,

Ministerio del Medio Ambiente.

Montealegre, J., Ortiz, G., & Ramirez, P. (1990). Impacto ambiental del fenómeno El Niño

en Colombia. Memorias del IV Congreso Inter-Americano y II Colombiano de

Metereología, 169-173.

Montoya, Y., & Aguirre, N. (2013). Dinámica del ensamblaje algal epifítico en el sistema de

planos inundables de ayapel a través del pulso de inundación . U.D.C.A , 491 - 500.

Bibliografía 199

Moreno Cadavid, J., & Salazar, J. (2008). Modelo Autorregresivo multivariado basado en

régimenes para la generación de series hidrológicas . Bogotá: Universidad Nacional

de Colombia - DYNA.

Moyle, P., & Cech, J. (2004). Fishes: An Introduction to Ichthyology. New York: Fifth Edition.

Prentice Hall.

Muñoz, L. E. (2002). Estudio climático, hidrológico, caracterización de aguas superficiales

y evaluación de la calidad físico - química del agua. Ibagué: Alcaldía Municipal de

Ataco.

Navarro , J., McCauley, D., & Blystra, A. (1994). Instream Flow Incremental Methodology

(IFIM) for Modelling Fish Habitat . Journal of Water Management Modeling.

Nelson , P. (1984). Curves for use in the stream flow incremental methodology: a handy

pcket guide. Working Paper, Instream Flow And Acuatric System Group, Western

Energy and Land Use Team. CO: U.S. Fish and Wildlife Service, For Collins.

Nichols, S., Webb, A., Norris, R., & Stewardson, M. (2011). Eco Evidence Analysis Method

Manual A Systematic approeach to evaluate casuality in environmental science.

Australia: eWater Cooperative.

OMM. (2011). Guía de Prácticas Metereológicas. Suiza: OMM-No. 100.

Oñate Valdivieso, F. (2006). Hidrología - Apuntes de Clase. Ecuador: UTPL.

Ormazábal, C. (2004). El caso del proyecto RALCO. In proceddings: Seminario "Caudal

ecológico:metodologías y casos aplicados". Santiago de Chile .

Orozco, J. (2017). La construcción de un espacio fronterizo. Vivir y producir en el

corregimiento de Samaná Norte Antioquia, Colombia, 1950 - 2015. Michoacán.

Palau, A. (1994). Los mal llamados caudales "ecológicos". Bases para una propuesta de

cálculo. Revista del colegio de Ingenieros de Caminos, Canales, y Puertos 28, 84 -

95. OP (Obras Públicas).

Palau, I. (2003). Régimen Ambiental de caudales. estado del arte. In Proceedings:

Regimen ambiental de caudales. España: Universidad Politécnica de Madrid .

Pantoja, N. (2017). Estimación de caudales ecológicos mediante métodos hidrológicos,

hidráulicos y ecológicos en la quebrada El Conejo (Mocoa - Putumayo). Bogotá:

Javeriana.

Pareja Carmona, M., Jiménez Segura, L. F., & Ochoa, L. E. (2014). Variación espacio -

temporal de las larvas de tres especies de peces migratorios en el cauce del río




Magdalena (Colombia), durante el ciclo hidrológico 2006 - 2007. Actualidades

Biológicas, 33 - 38.

Parra Rodriguez, E. (2012). Modelamiento y manejo de las interacciones entre la

hidrología, la ecología y la economía en una cuenca hidrográfica para la estimación

de caudales ambientales . Medellín : Universidad Nacional de Colombia .

Pinilla, E., Rodriguez, E., & Camacho, L. (2014). Propuesta metodológica preliminar para

la estimación del caudal ambiental en proyectos licenciados por Ministerio de

Ambiente y Desarrollo Sostenible (MADS). Bogotá: Colombia. Acta Biol Colomb 17

(1):43-60.

Poff, L., Richter, B., Arthington, A., Bunn, S., Naiman, R., Kendy, E., . . . Apse, C. (2010).

The ecological limits of hydrologic alteration (ELOHA): a new framework for

developing regional environmental flow standards. Freshwater Biology , 147 - 170.

Power, E., & Mills, L. (1995). The kesytone cops meet in Hilo. Trends in Ecology and

Evolution. Elservier Science Lt, 182 -184.

Pulido Mosquera, G. (1991). La información Metereológica en Colombi. Bogotá: HIMAT.

Ramírez González , A. (2005). Ecología Aplicada, Diseño y Análisis Estadístico . Bogotá:

Universidad Jorge Tadeo Lozano .

Recio Villa, I., Ortega Peña, N., & Martínez Rodriguez, J. (2016). Sistema para operación

de embalses simple implementando en el asistente matemático MATLAB. Scielo,

28-42.

Redondo, S. (2011). Análisis de incertidumbre en metodologías hidrológicas para

estimación de caudales ambientales. Bogotá: Universidad Nacional de Colombia.

Resh, V., Norris, R., & Barbour, M. (1995). Desing and implementation of rapid assessment

approaches for water resources monitoring using benthic macroinvertebrates.

Austral Ecology, 108-121.

Rodriguez, L., Chreties , C., Crisci, M., Fernandéz, M., Colombo, N., Lanzilotta, B., . . .

Conde, D. (14 de Diciembre de 2016). Qué son los caudales ambientales y cuál es

la perspectiva de su aplicación en Uruguay. Uruguay: VIDA SILVESTRE

URUGUAY. Obtenido de http://vidasilvestre.org.uy/wp-

content/uploads/2011/12/Informe-caudales-ambientales.pdf

Rojo, J. (14 de Abril de 2016). Weebly. Obtenido de

http://julianrojo.weebly.com/uploads/1/2/0/0/12008328/morfometria.pdf

Bibliografía 201

Saldaña, M. (22 de Octubre de 2013). Ecohidrología Fluvial - IV Seminario Internacional

de Potamología. Obtenido de

https://imta.gob.mx/potamologia/images/conferencistas4seminario/presentaciones

-curso-

2013/Dra.%20Mar%C3%ADa%20del%20Pilar%20Salda%C3%B1a%20Fabela.%

20IMTA.pdf

Salgado, J. (2014). Desarrollo de la aplicación del método de límites ecológicos de

alteración hidrológica (ELOHA) para la cuenca Magalena - Cauca. Bogotá: The

Nature Conservancy & USAID from the American People.

Salgado, J. (2015). Límites Ecológicos de Alteración Hidrológica (ELOHA) para la cuenca

Magdalena - Cauca, considerando variabilidad y cambio climático. Bogotá: The

Nature Conservancy.

SEI. (12 de Enero de 2017). Stocklom Environment Institute. Obtenido de https://www.sei-

international.org/

Smith, E. (2002). BACI Desing. Encyclopedia of Environmetrics , 141-148.

Tharme, R. (2003). A global perspective on environmental flow assessment: Emerging

trends in the development and application of environmental flow methodologies for

rivers. River Research and Applications, 19: 397 - 441.

TNC. (Junio de 2011). Conservación Gateway. Obtenido de

https://www.conservationgateway.org/ConservationPractices/Freshwater/Environ

mentalFlows/MethodsandTools/IndicatorsofHydrologicAlteration/Documents/IHAV

7-1%20manual%20Spanish.pdf

TNC. (2011). Conservation gateway. Obtenido de

https://www.conservationgateway.org/Documents/IHAV7-

1%20manual%20Spanish_0.pdf

TNC. (2015). Conservation Gateway. Obtenido de

https://www.conservationgateway.org/Documents/brochure-spanish(1).pdf

UNESCO. (2007). Ecohydrology An Interdisciplinary approach for the sustainable

management of water resources. Obtenido de

http://unesdoc.unesco.org/images/0015/001529/152987e.pdf

Vásquez , L., Leyva, E., & Valdez , M. (2017). Huevos y Larvas en el ciclo de vida de los

peces. Ecofronteras, Vol 21, num 57, 17 - 18.

Viviescas Santana, M. (12 de Marzo de 2014). Universidad Militar Nueva Granada.

Obtenido de




http://repository.unimilitar.edu.co/bitstream/10654/12036/1/Art%C3%ADculo%20Al

ejandra%20Viviescas.pdf

Vogel, R., & Fennessey, N. (1995). Flow Duration curves II: A review of Applications in

water resources Planning. Water Resources Bulletin - American Water Resources

Association , 1029 - 1039.

Walschburger, T., Angarita, H., & Delgado, J. (2015). Hacia una gestión integral de las

planicies inundables en la cuenca Magdalena - Cauca. Obtenido de

http://library.fes.de/pdf-files/bueros/kolumbien/11636.pdf