La oferta hídrica total y disponible, considerando el caudal

7/30/2019 La oferta hdrica total y disponible, considerando el caudal

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Ministerio de Ambiente y Desarrollo SostenibleDireccin Gestin Integral del Recurso HdricoRepblica de Colombia

Calle 37 No. 8 40 Bogot, D. C.

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www.minambiente.gov.co

Mdulo 4 Icono

La oferta hdrica total y disponible, considerando el caudalambiental

Introduccin

La determinacin de la oferta y la demanda hdrica a un nivel de mayor precisin haevolucionado recientemente con la promulgacin de la POLITICA HIDRICA NACIONALpor parte del MADS (2009).

De acuerdo con lo establecido en la Ley 99 de 1993, son las Corporaciones AutnomasRegionales, las de Desarrollo Sostenible, las Autoridades Ambientales Urbanas y laUnidad Administrativa de Parques Nacionales UAEPNN, son las entidades encargadasde administrar, dentro del rea de su jurisdiccin, el medio ambiente y los recursosnaturales renovables y propender por su desarrollo sostenible. Tienen como objeto laejecucin de las polticas, planes, programas y proyectos sobre medio ambiente yrecursos naturales renovables, as como dar cumplida y oportuna aplicacin a lasdisposiciones legales vigentes sobre su disposicin, administracin, manejo yaprovechamiento.

A partir de los estimativos nacionales consignados en el documento del Estudio Nacionaldel Agua ENA (IDEAM, 2010), la gestin del agua se establece como condicin ajustarlas escalas y el nivel de anlisis de tal forma que se demanda informacin a unaresolucin adecuada sobre la dinmica hdrica, la oferta de agua superficial y subterrnea,las presiones por el uso, as como el estado de calidad del recurso. Es muy importante yurgente por dems, contar con unidades de anlisis tanto espaciales como temporalesque permitan la gestin adecuada y pertinente de las cuencas y sistemas acuferos queintegran el rea de jurisdiccin de la AAC.

De acuerdo con el MADS (2011)1, la toma adecuada de decisiones debesoportarse adicionalmente en un sistema de indicadores hdricos coherentes conlos generados a nivel nacional pero pertinentes en el orden regional que permitirn

una evaluacin adecuada del comportamiento del agua, de su estado, y hacerseguimiento de las condiciones actuales y posibles escenarios futuros. Lageneracin y anlisis sistemtico de indicadores hdricos ser un soporteimportante en la toma de decisiones de corto, mediano y largo plazo.

1 PROPUESTA BASE PARA LA CONSTRUCCIN DE ESTUDIOS REGIONALES DEL AGUA. Documentopreliminar, MADS, 2001.


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La idea es que las AAC no sigan trabajando los balances hdricos de manera reactiva y

totalmente desarticulados de las directrices y bases del orden nacional. Para ello, laPoltica Nacional Para la Gestin Integral del Recurso Hdrico PNGIRH ha establecidotrminos y condiciones orientadas a que la regiones cuenten con sus propios estudiosregionales del agua, entendidos estos como verdaderos referentes tcnicos conevaluaciones comprensivas sobre los sistemas hdricos, los cuales estn llamados a serlos soportes para la planificacin y toma de decisiones relacionadas con el cumplimientode la normatividad institucional y tcnica vigente, pero ante todo, con la administracineficaz de la oferta y la demanda hdrica.

Los mdulos 4 y 5 de la gua para la implementacin del PORH se enfocan de maneraparticular en el acopio de metodologas y lineamientos para emprender de maneraexpedita la tarea de estimar la oferta y la demanda del recurso hdrico, en ordenrespectivo y articuladas a las disposiciones recientes no solo de la Poltica hdrica nacionalsino, de las disposiciones y lineamientos MADS y los entes competentes para apoyar losestudios e inventarios hdricos a nivel nacional, regional y local.

El Modulo 4 est comprendido por el enfoque conceptual, el marco normativo y lasrecomendaciones de orden procedimental y metodolgico para que las AAC adelanten elestudio de la oferta hdrica articulado a los requisitos de los Estudios Regionales del Agua.

1. Objetivos de este mdulo

Establecer las bases conceptuales, procedimientos y herramientas para estimar la ofertahdrica en una zona hidrogrfica, como requisito especial del proceso de ordenamiento delrecurso hdrico.

2. Marco normativo

Los aspectos relacionados con la estimacin de la oferta hdrica como componenteesencial del clculo de los ndices de escasez, se desarrollan en la Resolucin 865 de2004 expedida por el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial MAVDT.Por medio de esta norma se adopta la metodologa para el clculo del ndice de escasezpara aguas superficiales a que se refiere el Decreto 155 de 2004 y se adoptan otrasdisposiciones.

L a Poltica nacional para la gestin Integral del recurso Hdrico PNGIRH expedida por elMAVDT, en el ao 2009, establece los lineamientos para el desarrollo de los EstudiosRegionales del Agua ERAS.

El Estudio Nacional del Agua ENA desarrollado por el MADS y el IDEAM, actualizan losconceptos tcnicos relacionados con la oferta, la demanda, la escasez, la disponibilidad yla aridez, as como los balances hdricos nacionales, regionales y locales.
http://www.laleycolombiana.com/llc_contenido/Normas/2004/decretos/155.htmhttp://www.laleycolombiana.com/llc_contenido/Normas/2004/decretos/155.htmhttp://www.laleycolombiana.com/llc_contenido/Normas/2004/decretos/155.htm


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3. Marco conceptual

3.1. Conceptos tcnicos para la estimacin de la oferta hdrica

3.1.1. Antecedentes

La estimacin de la oferta hdrica adems de permitir calcular la cantidad de agua queofrece naturalmente una zona determinada en tiempos secos, medios y de altatorrencialidad, responde a la necesidad de allegar informacin clave para el clculo de losincides de escasez, recientemente modificado y denominado ndice de Aridez (IDEAM,2010)

3.1.1.1. ndice de escasez

A continuacin se presenta el resumen de los conceptos y lineamiento impartidos desde elIDEAM para el clculo del ndice de escasez (IDEAM, 2004)2.

FORMULA DE CLCULO

El agua constituye un elemento vital para la existencia de los seres humanos y para elbienestar del entorno ambiental en el que estos desarrollan sus actividades sociales yproductivas. El desarrollo de estas actividades influencia, directa o indirectamente, a lasfuentes proveedoras de agua. La explotacin exagerada de una fuente de agua puedetener efectos sobre las caractersticas de la calidad del agua ofrecida y alterar la dinmica

de flujo del agua transportndola desde la fuente abastecedora hasta la fuente receptorade efluentes, finalmente la excesiva presin sobre una fuente de agua puede conducir asu desaparicin. En este sentido es importante para las labores de planificacin sostenibledel recurso conocer la cantidad de agua disponible, ofrecida por la fuente de agua, losniveles de demanda y las condiciones de interaccin hidrulica necesarias para mantenerla salud de la fuente abastecedora de agua. Esto significa que adems de interpretar auna corriente como fuente de agua para el consumo humano y abastecimiento de lasactividades productivas, es necesario tener presente que como mnimo en la fuente debequedar un remanente de agua capaz de garantizar las caractersticas de los caudalesmnimos histricos y de abastecer la proteccin de las fuentes frgiles o vulnerables. Porlo anterior se distinguen dos conceptos de oferta: a) oferta total que refleja toda el aguaque circula por la fuente abastecedora y b) oferta neta que define la cantidad de agua que

ofrece la fuente luego de haber tomado en cuenta la cantidad de agua que debe quedaren ella para efectos de mantener la dinmica de aguas bajas (de estiaje o caudalesmnimos) y para proteger las fuentes frgiles. Tomando en cuenta estas definiciones elndice de escasez se establece como la siguiente relacin:

2 Instituto de Hidrologa, Meteorologa y Estudios Ambientales. Hebert Gonzalo Rivera, Efran DomnguezCalle, Rodrigo Marn Ramrez, Raquel Venegas. Bogot, 2004.


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%100n

eO

DI

(1)

Donde:

:eI ndice de escasez [%];

:D Demanda de agua [m];

:n

O Oferta hdrica superficial neta [m].

A su vez la oferta hdrica superficial neta resulta de la siguiente expresin:

fetn RROO (2)

Donde:

tO : Oferta hdrica superficial total [m];

eR : Factor de reduccin para mantener el rgimen de estiaje;

fR

; Factor de reduccin para proteccin de fuentes frgiles.

El anlisis de las formulas (1) y (2) demuestra que el ndice de escasez requiere de ladefinicin de cuatro elementos conceptuales, tres de ellos relacionados con la categorade oferta hdrica superficial y el restante relacionado a los elementos del agua demandadapor las actividades socioeconmicas. En la realidad es evidente que la oferta hdrica totaltambin se ve afectada por el estado de degradacin de la calidad del agua, sin embargo,debido a la menor densidad de los sistemas de seguimiento de los vectores de calidad delagua y con el fin de garantizar la aplicabilidad del ndice de escasez en escenarios coninsuficiente informacin sobre la calidad del agua, en esta propuesta metodolgica no se

incluyen elementos de reduccin relacionados directamente con la calidad in situ y defacto del recurso.

ESCALA DE VALORACIN DEL NDICE DE ESCASEZ (IDEAM, 2004)

Se registra escasez de agua cuando la cantidad de agua tomada de las fuentes


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existentes es tan grande que se suscitan conflictos entre el abastecimiento de agua para

las necesidades humanas, las ecosistmicas, las de los sistemas de produccin y las delas demandas potenciales.

La prctica mundial en la gestin del agua ha permitido determinar los umbrales crticosde presin sobre el recurso hdrico [1], segn esta se distinguen cuatro categoras:

Categora

del ndice

de

escasez

Porcentaje

de la

oferta

hdrica

utilizada

Color Explicacin

Alto > 40 % Rojo

Existe fuerte presin sobre el recurso hdrico,

denota una urgencia mxima para el

ordenamiento de la oferta y la demanda. En

estos casos la baja disponibilidad de agua es

un factor limitador del desarrollo econmico.

Medio 20 40% Naranja

Cuando los lmites de presin exigen entre el

20 y el 40% de la oferta hdrica disponible es

necesario el ordenamiento tanto de la oferta

como de la demanda. Es menester asignar

prioridades a los distintos usos y prestar

particular atencin a los ecosistemas acuticos

para garantizar que reciban el aporte hdrico

requerido para su existencia. Se necesitan

inversiones para mejorar la eficiencia en la

utilizacin de los recursos hdricos

Moderado 10 20% Amarillo

Indica que la disponibilidad de agua se est

convirtiendo en un factor limitador del

desarrollo

Bajo


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sobre el recurso hdrico

Fuente: IDEAM, 2004.

DOMINIO ESPACIAL DEL NDICE DE ESCASEZ (IDEAM, 2004)

El ndice de escasez como indicador para la gestin del recurso hdrico puede serimplementado en una diversa gama de dominios espaciales, desde al tramo de un ro, auna cuenca, a una regin hidrolgica e incluso al territorio de una nacin. Este ndice esaplicable a todo aquel territorio en el que se puedan valorar todas las entradas y salidasde aguas superficiales. En casos particulares el ndice de escasez puede ser evaluado ensistemas de abastecimiento en los que sus fuentes abastecedoras pueden ser inconexas

entre s, pero en los cuales los elementos de entrada y salida de agua potencialmenteaprovechable pueden ser cuantificados.

Inicialmente la cuantificacin de la oferta hdrica debe ser realizada para dominiosespaciales netamente hidrolgicos (ros, cuencas, etc.) para despus ser desagregada entrminos de las unidades administrativas que definen las demandas de agua (municipios,departamentos, corredores productivos, regiones productivas, etc.)

AGREGACIN TEMPORAL DEL NDICE DE ESCASEZ (IDEAM, 2004)

El ndice de escasez puede ser evaluado para un marco de referencia multianual otambin estudiarse en dinmicas anuales, estacinales, semestrales e inclusomensuales. La definicin de la agregacin a utilizar depende de los objetivos y horizontestemporales de la planificacin que se desea adelantar, esta agregacin tambin debeestar ligada a la dinmica de la demanda, que en muchos casos puede contener periodoscrticos y periodos de baja demanda. En estudios de alta resolucin el ndice de escasezpuede ser calculado con una agregacin diaria e incluso horaria s esto se requiere por elsistema productivo y s se dispone de la informacin horaria de caudales y del rgimen deproduccin horario.

La agregacin multianual se recomienda para horizontes de planificacin de largo plazo,evaluaciones sobre efectos de cambio climtico y para evaluar el marco de referencia de

escenarios extremos como los producidos por la presencia de los fenmenos fro y clidodel Pacfico. A su vez las agregaciones de mayor resolucin (anuales, estacinales,mensuales, diarias, etc.) cobran una gran importancia en los anlisis de riesgo yvulnerabilidad de los sistemas de abastecimiento.

CALCULO DE LOS COMPONENTES DEL NDICE DE ESCASEZ (IDEAM, 2004)


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3.1.1.2. Oferta hdrica superficial total (IDEAM, 2004)

El primer paso para la evaluacin del ndice de escasez consiste en la definicin de laoferta hdrica superficial total. Por oferta hdrica superficial total se entiende aquellaporcin de agua que despus de haberse precipitado sobre la cuenca y satisfecho lascuotas de evapo transpiracin e infiltracin del sistema suelo cobertura vegetalescurre por los cauces mayores de los ros y dems corrientes superficiales, alimentalagos, lagunas y reservorios, confluye con otras corrientes y llega directa o indirectamenteal mar. Usualmente esta porcin de agua que escurre por los ros es denominada por loshidrlogos como escorrenta superficial y su cuantificacin conforman el elementoprincipal de medicin en las redes de seguimiento hidrolgico existentes en los distintospases. Estas redes mantienen programas de medicin que se ejecutan bajo losestndares internacionales de la Organizacin Meteorolgica Mundial [2]. La densidad deestos sistemas de mediciones vara de pas en pas y est directamente relacionada conlas capacidades presupustales de cada nacin. En Colombia por ejemplo el sistema demediciones hidromtricas cuenta con 800 nodos de observacin y opera desde 1970. Sse dispone de un sistema de seguimiento hidrolgico optimizado en tiempo y en espacio,la definicin de la oferta superficial total no presenta mayores dificultades. Para cada nodode observacin la oferta se define con base en el tratamiento estadstico de los datos decaudales con la agregacin temporal requerida. Es conocido por todos que los sistemasde seguimiento hidrolgico estn conformados por un conjunto discreto (en tiempo yespacio) de observaciones (vase figura 1), por ello para la definicin de la oferta hdricasuperficial total en forma continua en el dominio espacial de aplicacin del ndice deescasez es necesario recurrir a tcnicas de generalizacin de la escorrenta superficial. Elprimer paso para realizar esta generalizacin consiste en convertir los caudales, con elnivel de agregacin temporal necesario, en valores de escorrenta. La escorrenta puedeser expresada en trminos de lmina de agua, en milmetros, lo que permite unacomparacin rpida con la precipitacin y la evapotranspiracin que tradicionalmentetambin se expresan en milmetros. En este caso la escorrenta se calcula como:

310

A

TQY

(3)

Donde:

:Y Escorrenta superficial expresada en trminos de lmina [mm];

:Q Caudal modal para el periodo de agregacin seleccionado [m3/s];


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:T Cantidad de segundos en el periodo de agregacin [s];

:A rea aferente al nodo de mediciones [km2].

En algunos casos la escorrenta superficial puede ser expresada en trminos derendimiento hdrico y entonces es calculada como:

A

QM

310

(4)

Donde::M Escorrenta superficial expresada en trminos de rendimiento hdrico

[lt/s.km2];

La escorrenta superficial en trminos de lmina refleja la cantidad de aguaescurrida por el nodo de mediciones durante el periodo de agregacin en anlisisdistribuida uniformemente sobre el rea aferente al nodo de mediciones. Paralelamente,La escorrenta superficial expresada en trminos de rendimiento hdrico representa lacantidad de litros de agua escurrida durante un segundo por un kilmetro cuadrado en launidad hidrolgica en anlisis.


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Figura 1. Red de seguimiento hidrolgico operada por el IDEAM en Colombia


A travs del clculo inverso con las formulas (3) y (4) es posible presentar la escorrentasuperficial en trminos de volumen (m3) (km3) que es la forma adecuada de presentarla oferta en la frmula del ndice de escasez (ecuacin 1).

En las ecuaciones (3) y (4) se emplea una variable fundamental que es el valormodal de los caudales para el periodo de agregacin en estudio. En los casos en que la


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conveniente darle preferencia al mtodo de Gandin ya que este hace mayor uso de la

informacin existente en la serie de tiempo. La experiencia demuestra que es ms sencilloencontrar implementaciones informticas del mtodo de Kriging, la generalizacin espacialde los valores puntuales de escorrenta a travs este mtodo se basa en lacaracterizacin del variograma de los datos de escorrenta. El variograma es una funcinque representa la relacin espacial existente entre los datos de escorrenta a interpolar ymuestra los niveles de memoria de la variable a interpolar en relacin con la distanciaentre los puntos de interpolacin. De este modo el primer paso para la generalizacinconsiste en la construccin del variograma emprico, al cual se le debe ajustar unvariograma terico que servir como base para la interpolacin de valores. Existe unagran multitud de modelos tericos de variograma, entre ellos el lineal, esfrico,exponencial, cuadrtico, gaussiano, etc. [6]. De los modelos de variograma disponibles seescoge aquel que reduce el error cuadrtico medio de la interpolacin.

Por muy avanzado que sea el mtodo de interpolacin, los resultados del mismodependen de la calidad y densidad de los valores a interpolar. Es muy importante tener encuenta las caractersticas fsicas de la variable que se generaliza. La escorrentasuperficial es influenciada, adems de por el rgimen climtico, por las caractersticasorogrficas de la regin de estudios, por ello es necesario formar dominios deinterpolacin homogneos desde el punto de vista de esta caracterstica. En calidad deejemplo es posible mencionar que la generalizacin espacial de la escorrenta superficialen Colombia se realiza por regiones hidrolgicas que estn delimitadas principalmente porlas caractersticas orogrficas del pas [7], de este modo la generalizacin espacial de laescorrenta superficial en Colombia consiste en la unin de la generalizacin espacial dela escorrenta en seis zonas con rgimen hidrolgico homogneo.

Para aquellos dominios espaciales en los que la densidad de la red de medicioneshidromtricas no es suficiente para aplicar los mtodos de interpolacin ptima con todasu rigurosidad es posible seleccionar cuencas no instrumentadas como nodos ficticios deobservacin. Para estas cuencas la magnitud de la escorrenta superficial debe definirsepor mtodos indirectos, entre los que se pueden enumerar los siguientes:

Relaciones escorrenta versus parmetros morfomtricos;Balance hdricoModelos lluvia escorrenta

En el caso de aplicar las relaciones escorrenta versus parmetros morfomtricos debenexistir trabajos de regionalizacin hidrolgica. Para las cuencas escogidas como nodosficticios (estaciones virtuales) se puede aplicar el balance hdrico postulando comoincgnita la escorrenta superficial. En esta oportunidad se debe contar con muy buenosregistros de precipitacin, evaporacin de tanque y excelentes descripciones de lacobertura vegetal y de los suelos de la cuenca, de tal modo que sea posible aplicar laecuacin del balance hdrico en la forma:


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dt

dWEYX

(5)

Donde:

X Precipitacin [mm];

Y Escorrenta Superficial [mm];

E Evapotranspiracin Real [mm];

Trmino residual de convergencia [mm];

W Volumen de los almacenamientos durante el periodo de clculo del balance hdrico[mm].

Tomando en cuenta que segn las normas internacionales [8,9] el periodo declculo del balance hdrico debe contener la misma cantidad de periodos de alta y bajahumedad se asume que el trmino de cambio en los almacenamientos tiende a cero (

0dtdW ) lo que permite transformar la ecuacin (5) en la siguiente expresin:

EYX (6)

Dado que el trmino residual de convergencia representa la suma de loserrores en la definicin de las precipitaciones y la evapotranspiracin real, de la ecuacin(6) se desprende que la escorrenta superficial se define como:

EXY (7)

Esto demuestra que la escorrenta superficial definida por el mtodo del balance hdricocontiene una incertidumbre mayor o igual que la suma de los errores con que se definen

las precipitaciones y la evapotranspiracin real en la cuenca. Este hecho exige que paradefinir la escorrenta superficial por este mtodo se utilice la mejor informacin posible encuanto a precipitaciones y evapotranspiracin se refiere. La informacin de precipitacinen la cuenca se obtiene de la red de estaciones meteorolgicas instaladas en la cuenca.La evapotranspiracin real puede ser definida utilizando la evaporacin de tanquemultiplicada por un coeficiente de transicin [10, 11]. Por otra parte la evapotranspiracinpuede ser definida en funcin de la evaporacin potencial en el rea de estudio. Existeuna gran variedad de mtodos para la definicin de la evapotranspiracin potencial y real,


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entre ellos se pueden enumerar los siguientes mtodos: el de Budyko [11, 12], el de

Kristensen y Jensen [13], el de Turc, el de Thornthwaite y Mather, el de Penman [8]. Laanterior es una pequea lista de todos los mtodos existentes. En cada caso se debeescoger el mtodo que mejor represente las condiciones fsicas y geogrficas de la reginen estudio y para el cual exista la informacin requerida.

En algunas oportunidades se puede tener al alcance modelos hidrolgicos previamenteparametrizados y validados con los cuales gilmente se puede determinar la escorrentasuperficial para los nodos ficticios (virtuales) de observacin. La aplicacin de cualquierejercicio de modelacin debe estar regulada por la aplicacin de un protocolo demodelacin que garantice la aplicabilidad de los resultados y que facilite la seleccin deltipo de modelo a utilizar [14]. Existe un buen nmero de modelos que aplicados endiferentes contextos han dado buenos resultados y que podran ser aplicados con fines de

determinacin de la oferta hdrica superficial [15, 16, 17]

DEFINICIN DE LA OFERTA HDRICA SUPERFICIAL CON BASE A LA

GENERALIZACIN ESPACIAL DE LA ESCORRENTA SUPERFICIAL (IDEAM, 2004)

Una vez generalizada en el espacio la escorrenta superficial, la definicin de la ofertahdrica total se resume a la definicin del volumen de agua escurrido por el rea de lacuenca en el intervalo de tiempo del periodo de agregacin del ndice de escasez. Ladefinicin de este volumen se realiza a travs del clculo inverso con las ecuaciones (3) y(4). Si la cobertura de escorrenta se encuentra integrada en un sistema de informacingeogrfica esta operacin no requiere de grandes esfuerzos. Ms importante es lacomprensin del resultado obtenido con el clculo mencionado. En esencia es necesarioque el polgono para el que se define este volumen corresponda al polgono que limita unaentidad de carcter hidrolgico. Para las entidades de carcter administrativo el clculo dela oferta se debe realizar con base en esquemas de ponderacin de los resultados de laoferta para las entidades hidrolgicas relacionadas a la unidad de anlisis administrativo.

En los casos en los que el ndice de escasez es calculado para sistemas deabastecimiento conformados por corrientes superficiales conocidas este se definedirectamente con base en los registros hidromtricos de cada corriente. En el caso de que

alguna de las corrientes que conforman el sistema de abastecimiento no tenga medicioneshidromtricas, el rea aferente de esta corriente debe ser delimitada y con este polgonose debe extraer la oferta a partir de la cobertura de la generalizacin espacial de laescorrenta superficial.

OFERTA HDRICA SUPERFICIAL NETA (IDEAM, 2004)


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La definicin de la oferta hdrica superficial neta incorpora la determinacin del factor de

reduccin para mantener el rgimen de estiaje - eR y el factor de reduccin para

proteccin de fuentes frgiles - fR

.

El factor de reduccin para mantener el rgimen de estiaje se establece con base en lascaractersticas del rgimen de estiaje de la fuente abastecedora. Para ello se establece elvalor modal de los caudales durante el periodo de estiaje o de aguas bajas (vase figura2). Inicialmente se construye la curva de duracin de caudales de cada ao, de la cual seextrae el caudal promedio del periodo de aguas bajas. Este caudal se calcula como elpromedio aritmtico de los caudales que son superados el 75% del tiempo durante el ao.Con los caudales promedios extrados de los periodos de estiaje de cada ao se conformael conjunto estadstico que caracteriza al rgimen de estiaje de la fuente abastecedora.

Este conjunto estadstico se caracteriza por su funcin de distribucin emprica, la cual seobtiene, al ordenar los caudales mnimos promedios de mayor a menor, y aplicando la

siguiente frmula para calcular la probabilidad de excedencia P :

1001

n

mP

(8)

Donde:

m Nmero de orden del caudal en la serie ordenada;n Longitud de la serie de caudales mnimos.

A la funcin de distribucin emprica se le debe ajustar una funcin de distribucin tericaque cumpla por lo menos con dos de los criterios de bondad de ajuste anunciados acontinuacin:

a) Criterio de Kolmogorov ;

b) Criterio de Smirnov2 ;

c) Criterio de Pearson2

.


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Figura 2. Determinacin de los periodos de estiaje o de aguas bajas


La hiptesis nula sobre la concordancia de las funciones de distribucin emprica y tericase debe aprobar como mnimo con niveles de significancia del 5 y 10% [18, 19].De la funcin de distribucin terica se extrae el caudal con probabilidad de excedencia

del 97.5%. Utilizando este caudal %5.97Q se determina la reduccin para mantener elrgimen de estiaje de la fuente abastecedora de agua mediante la aplicacin de lasiguiente ecuacin (vase figura 3):

Q

QRe

%5,97100[%]

(9)

Le definicin del factor de reduccin para proteccin de fuentes frgiles es una funcin de

las magnitudes del valor modal de la escorrenta (Q ), su coeficiente de variacin ( VC

), su

coeficiente de asimetra ( SC ) y de la persistencia (D ) de los caudales diarios expresada atravs de la memoria de la funcin de autocorrelacin de los caudales diarios de la fuenteabastecedora. De este modo la mayor reduccin para proteccin de fuentes frgiles la

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00

105

155

205

255

305

355

405

455

00/01/00 19/02/00 09/04/00 29/05/00 18/07/00 06/09/00 26/10/00 15/12/00

Q

[m

3/s]

Aguas Bajas

Curva de duracin

Caudal Promedio

de Aguas Bajas


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obtendrn aquellas corrientes en las que el valor modal Q tiende a ser el menor de todos

los valores modales observados en el dominio de aplicacin del ndice de escasez, deigual modo ser en aquellas corrientes donde se cuente con grandes coeficientes de

variacin ( VC ), asimetra negativa 0SC y larga persistencia en los caudales diarios

(para aquellos casos en que 0Q ). Para tener una idea de la forma analtica o tabulada

de la funcin ),,,(DCCQfR SVe es necesario evaluar todos los parmetros

independientes en todos los puntos de evaluacin del ndice de escasez con el fin de

realizar una clasificacin de todas las combinaciones posibles deDCCQ SV ,,, que

permita distribuir entre ellos valores de reduccin desde el 0 hasta el 50%.

Figura 3. Clculo de la reduccin para mantener el rgimen de estiaje


3.1.2. La oferta hdrica en el contexto del Estudio Nacional del Agua - ENA

Como se ha indicado anteriormente, la ltima versin del Estudio Nacional el Agua

20

40

60

80

100

120

140

160

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

p(Qmin >=Qi)

Q

[m3/s]

Caudal

1 88

2 67

3 107

4 95

5 107

6 68

7 67

8 57

9 77

10 63

11 107

12 107

13 109

14 75

15 98

16 96

17 80

18 111

19 114

20 72

21 78

22 78

23 97

24 75

25 88

26 81

27 60

Serie de

Caudales Medios

de Aguas Bajas

Q97,5% = 50 m3/s

Caracterizacin probabilstica de los

caudales promedios de estiaje (aguas bajas)

;100[%]%5,97

Q

QRe

%23220

50100[%] eR


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(IDEAM,2010), actualiza algunos de los conceptos definidos en el Resolucin 865 de

2004 y modifica algunos aspectos de orden metodolgico relacionados con el clculo de laoferta neta de agua en una cuenca o zona hidrogrfica determinada.

Los siguientes son algunos de los conceptos mas importantes que aparecen o seredefinen en la reciente edicin el ENA, pero adems, se destacan con resultadosconcretos de los balances nacionales, regionales y locales adelantados por el IDEAM:

ndice de Retencin y Regulacin Hdrica IRH. mide la capacidad de retencin dehumedad de las cuencas. En las reas del Pacfico, Amazona y Bajo Cauca, se presentaalta capacidad para retener humedad y mantener condiciones de regulacin, mientras queson evidentes las condiciones de baja regulacin en sectores de las reas del Magdalena-Cauca, Orinoco y Caribe. Las condiciones de ms baja regulacin se presentan en eldepartamento de La Guajira. En condiciones secas las restricciones son mayores enalgunas zonas del pas.

ndice de Uso del Agua - IUA. Cantidad de agua utilizada por los diferentes sectoresusuarios, en un perodo determinado (anual, mensual) y unidad espacial de anlisis (rea,zona, subzona, etc.) en relacin con la oferta hdrica superficial disponible para lasmismas unidades de tiempo y espaciales.

Los resultados muestran cmo las subzonas de reas hidrogrficas del Magdalena-Cauca y del Caribe son las que tienen mayores presiones por el uso de agua. La cantidadde subzonas hidrogrficas sometidas a altas presiones se incrementa o pasa a categorasms crticas cuando hay condiciones hidrolgicas de ao seco o extremas, como enfenmeno de El Nio.

Se presenta el mapa con los resultados indicativos del IUA para las unidades hdricas queabastecen los acueductos municipales. Es importante anotar que, debido a que la mayorade estas fuentes corresponden con unidades muy pequeas, no es posible espacializar ala escala que se presenta el mapa nacional, y a manera de seal se presenta en el mapamunicipal. Las categoras media, alta y muy alta del ndice del uso del agua para lacondicin climtica de ao medio muestran 157 municipios, con una poblacin involucradade 12552.470, la cual representa el 35% de la poblacin urbana del pas.

El ndice de Vulnerabilidad por Desabastecimiento Hdrico. Permite identificar el gradode fragilidad del sistema hdrico para mantener una oferta para el abastecimiento de agua,que ante amenazas como periodos largos de estiaje o eventos como el Fenmeno clidodel Pacfico (El Nio) podra generar riesgos de desabastecimiento. El nmero demunicipios que estaran dentro de las categoras media, alta y muy alta del ndice devulnerabilidad por desabastecimiento hdrico para un ao medio sera de 483, con unapoblacin asociada cercana a doce millones de habitantes, concordante con el ndice deuso para estas mismas condiciones hidrolgicas medias.

Para un ao seco, la vulnerabilidad por desabastecimiento hdrico asciende a 495


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municipios, para una poblacin que supera los diecisis millones de habitantes. Sin

embargo, nueve de estos municipios son de alta vulnerabilidad, e incluyen alrededor de350.000 habitantes. Este ndice se aplico al igual que el IUA a las fuentes abastecedorasde acueductos de cabeceras municipales.

Para determinar las afectaciones al recurso hdrico por calidad se utiliza el ndice deCalidad del Agua ICA. Para el ENA, se considera la aplicacin de cinco variables y seanalizan las condiciones de calidad a travs del ICA en los 154 puntos de referencia, yaque un anlisis regional requiere considerar la dinmica y la capacidad de asimilacin delas corrientes y cuerpos de agua a partir de modelacin.

Indicador de alteracin potencial de la calidad de agua(IACAL) como referente de lapresin sobre las condiciones de calidad de agua en los sistemas hdricos superficialesdel pas. Se evala a partir del promedio de las jerarquas asignadas a las cargascontaminantes de materia orgnica, slidos suspendidos y nutrientes ejercidas por elsector domstico para 1099 municipios y el industrial (a 4 dgitos CIIU23) para 186municipios y agrcola (caf y cultivo de coca).

A partir de la agregacin espacial, despus de contrastar la carga contaminante estimadacon la oferta total en millones de metros cbicos, se infiere que, en ao medio, el IACALestimado present probabilidad muy alta de contaminacin en diecisis subzonashidrogrficas a saber:

1. ro Cerrito y otros directos al Cauca,2. directos al ro Cauca,3. Alto ro Cauca,4. ro Fortalecillas y otros,5. ro Juanamb,6. ro Totar,7. ro Amaime,8. ro Chinchin,9. ro Tulu,10. ro Pamplonita,11. ro La Vieja,12. ro Pance,13. directos al Bajo Magdalena,14. ro Porce,15. arroyos directos al Caribe,16. ro Bogot.

A las diecisis subzonas hidrogrficas afectadas en condiciones hidrolgicas de aomedio, se suman las siguientes para condiciones de un ao seco:

1. directos Caribe,2. arroyo Sharimahana,


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3. Alta Guajira;

4. el ro Paila;5. el Bajo Saldaa;6. el ro Carraipa,7. Paraguachn,8. directos al Golfo de Maracaibo;9. el Bajo Magdalena,10. Canal del Dique;11. ro Sumapaz;12. ro Ranchera;13. ro Luisa y otros directos al Magdalena;14. ro Fraile y otros directos al Cauca;15. Medio Cesar;16. ro Otn;17. ro Guachaca,18. ro Piedras,19. ro Manzanares;20. Bajo Sin;21. ro Guatiqua;22. ro Chicamocha y23. ro Lebrija.

La afectacin potencial de las subzonas identificadas anteriormente tiene una relacincoherente con el anlisis de presin por cargas municipales. En esta agregacin seincluyen en categora muy alta los nueve nodos de reas metropolitanas del pas: Bogot,Cartagena, Barranquilla, Bucaramanga, Cali, Medelln, Pereira y Ccuta, adems dequince de los municipios anexos a dichas reas y, adems, tres capitales dedepartamento en la Costa Atlntica: Riohacha, Valledupar y Sincelejo.

La estimacin de la oferta hdrica requiere entonces de la participacin y acompaamientode personal con formacin especial en hidrologa. Adicionalmente, los avances en losmtodos, tecnologa, procedimientos estadsticos, etc., hacen de este un tema en continuaevolucin y por tanto, lo ms recomendable es que las AAC se acojan los manuales yrecomendaciones especializadas, las cuales se disean y publican en los textos queoficialmente y peridicamente divulga el IDEAM como entidad competente.

4. Marco metodolgico: Pasos y procedimientos para la implementacin


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La metodologa, recomendaciones y aportes para el clculo de la oferta hdrica, han sidodesarrollados y actualizados en la ltima publicacin del Estudio Nacional del Agua ENA.

Prximamente el MADS y el IDEAM, disearn y dejarn a disposicin de las AAC la guanacional para el desarrollo de los Estudios Regionales del Agua ERAS. Esto estudiospermitirn las AAC mantener actualizados los estimativos regionales de la oferta hdricadiscriminada por cuencas, subcuencas, microcuencas, zonas hidrogrficas ymunicipalidades de tal forma, que se conviertan en un insumo peormente para la gestinintegral del RH.

5. Lineamientos estratgicosEn la estimacin de la oferta hdrica a nivel regional y local, resulta fundamental el criteriocon el cual se estiman las restricciones y reducciones de la oferta bruta los siguientesconceptos:

Reducciones por calidad. Castigando la oferta bruta con base en los perfiles de calidadlevantados para cada cuerpo de agua o rea hidrogrfica en estudio.

Reducciones o reservas de caudal ambiental. Las AAC deben respetar un caudalmnimo requerido para las actividades naturales de sobrevivencia ecolgica de la fuentede agua.

El MAVDT est construyendo la gua con los lineamientos y recomendaciones paraestimar y calcular estas dos restricciones que afectan el clculo de la oferta hdrica neta.

6. Caja de herramientas

Los siguientes trabajos y documentos resultan claves en el proceso de estimacin yclculo de la oferta hdrica:

Experiencia o documento Elementos a resaltar

Programa nacional de monitoreo (Enrevisin)

Soporte especial para el trabajorelacionado con la calidad de cuerpos deagua

Protocolos y estndares de monitoreo yseguimiento del agua (diferentes fases delflujo de informacin) (En revisin)


Protocolo para el monitoreo de losvertimientos en aguas superficiales,subterrneas. (Debe ser objeto de



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revisin)

Formatos de Inventario de aguassubterrneas (en implementacin)Formato de registro de usuarios delrecurso hdrico (en desarrollo)

Formatos de apoyo para inventarios de laoferta

Gua Nacional de Modelacin del RecursoHdrico (en elaboracin)Normas (parmetros, lmites, etc.) (endesarrollo)


Gua para la elaboracin de Planes de

Manejo de Acuferos (En desarrollo)Gua para la ordenacin y manejo decuencas hidrogrficos

Soporte especial para el trabajorelacionado con la calidad de cuerpos deagua subterrneas

Sistema de informacin (SIRH-SIR-SIG)(En desarrollo)

Soportes para la captura,almacenamiento, procesamiento y reportede informacin relacionada con los usosdela gua

7. Bibliografa

Instituto de Hidrologa, Meteorologa y Estudios Ambientales IDEAM. EstudioNacional del Agua. Relaciones de oferta, demanda e indicadores de sostenibilidadpara el ao 2016. Primera versin, Santa fe de Bogot, 1998.

Instituto de Hidrologa, Meteorologa y Estudios Ambientales IDEAM. EstudioNacional del Agua. Gua para el clculo del ndice de escasez. , Santa fe deBogot, 2004.

Instituto de Hidrologa, Meteorologa y Estudios Ambientales IDEAM. EstudioNacional del Agua. Relaciones de oferta, demanda e indicadores de sostenibilidadpara el ao 2016. Ultima versin, Santa fe de Bogot, 2009.

Documents

La oferta hídrica total y disponible, considerando el caudal