Caudal Ecológico

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL[pic 1]

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL

CARRERA EN INGENIERÍA AMBIENTAL

 OCTUBRE 2018

ADMINISTRACIÓN AMBIENTAL

 “DEBER 4”

FECHA DE ENTREGA: NOVIEMBRE DE 2018

1. Metodologías que existen para cálculo de caudal ecológico

Caudal Ecológico: Flujo de agua requerido para mantener las necesidades mínimas de los ecosistemas acuáticos existentes en un área de influencia antrópica que modificaría los caudales naturales de un río o quebrada. Los caudales ecológicos son escurrimientos que se dejan fluir por el río para preservar la integridad ecológica sin menoscabo del desarrollo de los habitantes.

Métodos cuantitativos

Uno de los métodos se basa en las series hidrológicas históricas del río y se conoce como Método Hidrológico. El segundo método se fundamenta en la simulación hidráulica del río y se conoce como Método Hidráulico. El tercer método se basa en criterios exclusivamente biológicos y es llamado de Simulación de Hábitat y por último el método holístico tiene una visión global del río.

Método hidrológico: Los métodos hidrológicos o de los caudales históricos se basan en el análisis de las características del régimen hidrológico natural como factor clave en la organización del ecosistema fluvial. La mayoría se basa en el cálculo de un caudal míınimo teóricamente suficiente para mantener las características del sistema fluvial, para lo cual se analizan los registros históricos de caudal. Los criterios o variaciones del método hidrológico consultados son los siguientes, para definir el caudal ecológico:

1. El caudal ecológico corresponde al 10 % del valor del caudal medio mensual multianual del río

2. A partir de curvas de duración de caudales medios diarios, propone como caudal mínimo ecológico el caudal promedio multianual de mínimo 5 máximo 10 años que permanece el 97.5 % del tiempo y cuyo periodo de recurrencia es de 2.33 años

3. Se considerará como caudal ecológico el caudal de permanencia en la fuente durante el 90 % del tiempo

4. El caudal ecológico corresponde al 25 % de los volúmenes anuales en condiciones de oferta media. IDEAM (2000)4.

5. El caudal ecológico se considera el caudal mínimo histórico de la serie hidrológica

6. El caudal ecológico es el 50 % del caudal mínimo del estiaje del año 95 %.

7. El caudal ecológico es la media de los caudales mínimos mensuales registrados durante una serie de años.

• Método de Tennant o Montana
• Range of Variability Approach el caudal ecológico se establece a partir del resultado de algún parámetro estadístico supuestamente representativo. El método se basa en datos de largos registros hidrológicos diarios, donde se describe la variabilidad hidrológica en régimen actual (sin el proyecto) y después de instalada la central hidroeléctrica.
• Método del Caudal Básico de Mantenimiento (QBM) es otro Método Hidrológico que considera la variabilidad natural del régimen, el cual consiste en establecer un régimen de caudales a partir de un caudal llamado básico que se obtiene a partir de series de caudales medios diarios tratados con medias móviles de intervalos crecientes.

Métodos hidráulicos:

También denominados de segunda generación, incluyen información hidrológica relativa a la morfología fluvial y al estudio de variables hidráulicas simples como la velocidad, la profundidad y la superficie cubierta por la lámina de agua y su relación con las variaciones de caudal. Otros métodos se basan en transectos múltiples.

• Perímetro Mojado (línea de contacto entre el agua y el lecho) este método relaciona el caudal con el perímetro mojado, planteando que el punto de inflexión de la relación perímetro mojado-caudal es el punto donde se maximiza el hábitat usable por las especies.
• Métodos de transectos múltiples evalúan varias secciones transversales. En cada una de ellas se miden, bajo diferentes caudales, la velocidad, el nivel, el sustrato y la cobertura. Estos datos se someten a modelación para determinar los cambios en las variables hidráulicas, lo cual da una idea de la “habitabilidad” del río sometido a variaciones de caudal.
• Método del Water Resources Research Institute “WRRI Cover” miden variables como cobertura vegetal, caudales medios anuales, longitud y área de la sección
• Método de Washington determina velocidad de la corriente, profundidad de flujo y necesidades de hábitat para el ciclo biológico de algunas especies ícticas.
• Método de California o de Waters determina velocidad, profundidad de flujo, área de la subsección y tipos de sustrato.
• Método de Oregon se mide velocidad, profundidad de flujo y caudal.

Métodos simulación de hábitat: Este método, también llamado de tercera generación, agrupa series históricas de caudal, parámetros morfo hidráulicos de diferentes secciones, procesos fisicoquímicos, tróficos y se extrapola hasta su relación con algunas variables biológicas poblacionales (biomasa, densidad, etc.) de especies piscícolas determinadas (específicamente para salmónidos).

• Método basado en la geomorfología propuesto en Australia por Thoms y Sheldom.
• IFIM (Instream Flow Incremental Methodology) está basado en las relaciones cuantitativas obtenidas por simulación hidráulica, entre los caudales circulantes y los parámetros físicos e hidráulicos que determinan el hábitat biológico por medio de métodos computacionales. Plantea los siguientes pasos para el establecimiento de caudales ecológicos.

1. Determinación de la naturaleza física (hábitat) del sistema.

2. Determinación de los caudales asociados con los principales hábitats físicos y las funciones ecológicas.

3. Identificación de conductores hidrológicos claves del sistema ribereño y determinación de las implicaciones del uso de los recursos hídricos.

4. Establecimiento de opciones de manejo del caudal teniendo en cuenta las caracter´ısticas hidrográficas del río para determinar sus opciones de extracción.

• El Método del hábitat Potencial Útil (HPU), es una variante del IFIM y busca establecer una combinación de condiciones hidráulicas (velocidad – profundidad), características del cauce (sustrato y cobertura) y características del agua (temperatura), óptimas para cada especie y estado de vida a lo largo del ciclo hidrológico anual.

Métodos Holísticos: Constituyen una aproximación a una visión global del rio, basada en la Teoría de Ecosistemas Fluviales, en la que los caudales son el soporte básico para el ecosistema fluvial. Es la metodología que más volumen de información requiere y la más compleja y detallada

• Building Block Methodology (BBM) este método requiere de trabajo interdisciplinario, los expertos se encargan de recopilar  y analizar la información del río en estudio, para mantener la biota, el funcionamiento del sistema. El primer bloque de esta metodología consiste en identificar todos los usos que se le dan al río, cultural, social, económico y ecológico. En el segundo bloque se procede a analizar la información para establecer la relación entre los caudales y las características hidráulicas, la morfología del canal y los biotopos, para generar propuestas de un caudal ambiental que garantice el ciclo de vida de la fauna acuática.
• Downstream Response to Imposed Flow Transformation (DRIFT)
• Metodología desarrollada "RANA" es holístico en su carácter e implica el análisis de la información hidrológica, hidráulica, biológica y socio-económica. Ofrece la posibilidad de analizar el impacto de las diferentes alternativas de regulación de las condiciones biológicas y socioeconómicas en cualquier sector del río estudiado o en el río como un todo durante los diferentes meses del período de menor caudal (diciembre-abril).

Modelos

Utilizan modelos computacionales como:

• PHABSIM el cual realiza la simulación del hábitat fíısico
• RHABSIM simulación de hábitat fluvial.

• IBER es un modelo matemático bidimensional desarrollado por el grupo de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente y el Instituto Flumen, consta de un módulo hidrodinámico que permite la simulación bidimensional de cauces, un módulo de turbulencia y un módulo de transporte sólido por arrastre de fondo y en suspensión para la cuantificación de procesos de erosión y sedimentación. A través de IBER, también se pueden realizar modelos de Idoneidad del Hábitat Físico (IHF) y de calidad del agua.

Tabla 1. Modelos

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Figura 1. Modelo hidrodinámico fluvial + Modelo de hábitat

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Acuerdo ministerial 155

Los modelos y programas a ser utilizados para el cálculo del caudal ecológico tendrán como requerimiento mínimo el “considerar variables de importancia para la integridad biológica de los ecosistemas del río”. El modelo escogido deberá ser sustentado ante la entidad ambiental

Es necesario determinar las características Fisico - Quimicas del agua  (Acuerdo ministerial 155; 2007)

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