Un Modelo para la Administración de la Demanda del Recurso

Un Modelo para la Administración de la Demanda del Recurso Hídrico Superficial en

la Jurisdicción de Corantioquia. (SGDH – Duberdicus)

Versión 1.0

Subdirección de Recursos Naturales Área de Calidad Ambiental

Corantioquia

Medellín. 2006

2

3

Un Modelo para la Administración de la Demanda del Recurso Hídrico Superficial en

la Jurisdicción de Corantioquia. (SGDH – Duberdicus)

Grupo de trabajo:

Oscar Mejía Rivera Director del Proyecto

Jackeline Correa Giraldo Demanda del Recurso Hídrico

Francisco González Maya Caracterización cualitativa y cuantitativa de la calidad de las corrientes hídricas

superficiales

Diana Montoya Velilla Distribución de la Precipitación promedio multianual en la jurisdicción de

Corantioquia

Subdirección de Recursos Naturales Área de Calidad Ambiental

Corantioquia

Medellín. 2006

4

i

... “Y todo aquello unido era el río, todas las voces, los fines, los anhelos, los sufrimientos, los placeres; el río era la música de la vida. Y cuando Sidharta escuchaba con atención el río, podía oír esa canción de mil voces; y si no escuchaba el dolor ni la risa, si no ataba su alma a una de aquellas voces y no penetraba su yo en ella ni oía todas

las tonalidades, entonces percibía únicamente el total, la unidad”.

Hermann Hesse (en su novela "Sidharta")

Presentación

En el ámbito internacional, el interés por la adecuada gestión del agua comenzó desde los inicios de la década de los 70’s, dentro del contexto de las decisiones adoptadas en la Conferencia de Naciones Unidas realizada en Estocolmo en 1972, en donde se estableció el programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente. Posteriormente, en 1987, se publicó el reporte de la Comisión Mundial de Medio Ambiente y Desarrollo, que contribuyó a incrementar la conciencia del público sobre los nexos existentes entre el desarrollo y el ambiente, en donde el agua cumplía un rol fundamental. La Corporación Autónoma Regional del Centro de Antioquia –CORANTIOQUIA-, en el marco del Programa misional: “Uso sostenible de los Recursos Naturales”, conformó desde la Subdirección de Recursos Naturales, un grupo de trabajo para desarrollar una herramienta de Administración del Recurso Hídrico Superficial y de esta manera contribuir a la conformación de un Sistema Integrado de Información Ambiental que facilite la toma de decisiones para una buena gestión de los Recursos Naturales. En este proyecto se presenta una consolidación de varios procesos de los cuales se desprende lo que hemos denominado: “Un Modelo para la Administración de la Demanda del Recurso Hídrico Superficial en la jurisdicción de Corantioquia”, (SGDH-DUBERDICUS), - El nombre DUBERDICUS corresponde al Dios de las fuentes y el agua en la Mitología Lusitana-, el cual se presenta como un instrumento de apoyo para la administración del agua. Inicialmente se presenta el planteamiento del problema y los alcances esperados en el marco del proyecto. Luego, se muestra la metodología desarrollada en la cual se describen las etapas para la construcción del modelo y por último, se presentan los productos y los resultados obtenidos. Queremos dar un especial agradecimiento a toda la comunidad corporativa que a través de estos años desde sus múltiples regiones y dependencias ha venido reconociendo y construyendo paso a paso los elementos que hoy se tienen para contribuir a la tarea social de promover el desarrollo sostenible.

Oscar Mejia R. Coordinador Área de Calidad ambiental

ii

iii

Índice Temático

Presentación ___________________________________________________________ i

Índice Temático ________________________________________________________ iii

Índice de Tablas ________________________________________________________ iv

Índice de Flujogramas ___________________________________________________ iv

Índice de Figuras _______________________________________________________ iv

Un Modelo para la Administración de la Demanda del Recurso Hídrico Superficial en la Jurisdicción de Corantioquia. ___________________________________________ 1

(SGDH-DUBERDICUS). ___________________________________________________ 1

1. Introducción ______________________________________________________ 1

2. Objetivos __________________________________________________________ 3 2.1. Objetivo General _________________________________________________ 3 2.2. Objetivos Específicos______________________________________________ 3

3. Justificación _______________________________________________________ 4

4. Alcances esperados _______________________________________________ 5

5. Metodología ________________________________________________________ 6

6. Un Marco conceptual General _________________________________________ 7 6.1. Algunos conceptos y definiciones ____________________________________ 7 6.1.1 Precipitación ___________________________________________________ 7 6.1.2 Escorrentía ____________________________________________________ 8 6.1.2.1 Caudal ______________________________________________________ 8 6.1.2.2 Caudal ecológico ______________________________________________ 8 6.1.3 .Evapotranspiración y temperatura __________________________________ 9 6.1.3.1 Evapotranspiración real y potencial ________________________________ 9 6.1.3.2 Temperatura _________________________________________________ 12 6.1.4 Índice de escasez de agua _______________________________________ 12

7. Productos y Resultados _____________________________________________ 18

8. Recomendaciones Finales ___________________________________________ 41

9. Bibliografía _______________________________________________________ 42

Anexos _____________________________________________________________ 43 Anexo 1 ___________________________________________________________ 44 Anexo 2 ___________________________________________________________ 51 Anexo 3 ___________________________________________________________ 53 Anexo 4 ___________________________________________________________ 58 Anexo 5. ___________________________________________________________ 61 Anexo 7 ___________________________________________________________ 71 Anexo 8 ___________________________________________________________ 73

iv

Índice de Tablas

Contenido Página Tabla 1. Etapas del proyecto 11 Tabla 2. Metodologías para el Cálculo de la Evapotranspiración 15 Tabla 3. Interpretación del Índice de Escasez de agua 19 Tabla 4. Interpretación del Índice de Agotamiento de Agua 20 Tabla 5. Interpretación del Índice de Disponibilidad 20 Tabla 6. Interpretación del Índice de Legalidad 21 Tabla 7. Interpretación del Índice de Consumo Real 22

Índice de Flujogramas

Índice de Figuras

Contenido Página

Figura 1. Distribución y tipo de estaciones hidrometeorológicas en el departamento de Antioquia y zonas aledañas 29

Figura 2. Distribución de la Precipitación Promedio Mensual Mínima 30 Figura 3. Modelo Digital de Precipitación Promedio Anual Multianual 31 Figura 4. Distribución del factor de variación de la Precipitación mínima 32 Figura 5. Modelo Digital de Elevación 33 Figura 6. Escorrentía Superficial Directa Promedio 34 Figura 7. Evapotranspiración Potencial Anual método de Thornthwaite 35 Figura 8. Evapotranspiración Real Anual por el método de Cenicafé. (mm/año) 36 Figura 9. Isolíneas de Evapotranspiración Real según Cenicafé (mm/año) 37 Figura 10. Evapotranspiración Real Anual por el método de Turc 38 Figura 11. Modelo Digital de Temperatura 39 Figura 12. Distribución de Isotermas. (°C) 40 Figura 13. Proyecto Cuencas Jurisdicción de Corantioquia 42 Figura 14. Demanda hídrica superficial estimada por municipios 44

Contenido Página Flujograma 1. Procedimiento general de construcción del modelo 27 Flujograma 2. Un Modelo de Gerencia del recurso Hídrico superficial 28 Flujograma 3. Flujograma metododológico para el Calculo de balances Hídricos y estimación de escorrentía superficial directa en la jurisdicción de CORANTIOQUIA

29

Flujograma 4. Caracterización hipsométrica e hidrológica de las cuencas 39 Flujograma 5. Metodologías de estimación de caudales mínimos 39 Flujograma 6. Procedimiento para el cálculo sectorial de la demanda hídrica superficial 41

Un Modelo para la Administración de la Demanda del Recurso Hídrico Superficial en la Jurisdicción de Corantioquia.

(SGDH-DUBERDICUS)

“Ningún viento es bueno para quien no tiene puerto de destino.” Montaigne

1. Introducción

La disponibilidad de los recursos hídricos representa uno de los mayores condicionantes para el desarrollo urbano, puesto que el agua constituye un elemento esencial para la satisfacción de necesidades individuales básicas de la población y un factor clave del desarrollo colectivo, como parte de los procesos productivos y del saneamiento ambiental. En el territorio colombiano, desde hace 28 años (artículos 36 y 37 del Decreto 1541 de 1978), ha sido claramente establecido que: “Toda persona natural o jurídica, pública o privada, requiere concesión para obtener el derecho al aprovechamiento de las aguas (...)” y adicionalmente que: “El suministro de aguas para satisfacer concesiones está sujeto a la disponibilidad del recurso, por tanto, el Estado no es responsable cuando por causas naturales no pueda garantizar el caudal concedido. La precedencia cronológica en las concesiones no otorga prioridad, y en casos de escasez todas serán abastecidas a prorrata o por turnos, conforme al artículo 122 de este Decreto.”. De otra parte, el artículo 41 definió el siguiente orden de prioridad para el otorgamiento de concesiones de agua: Utilización para el consumo humano, colectivo o comunitario, sea urbano o rural; Utilización para necesidades domésticas individuales; Usos agropecuarios comunitarios, comprendidas la acuicultura y la pesca; Usos agropecuarios individuales, comprendidas la acuicultura y la pesca; Generación de energía hidroeléctrica; Usos industriales o manufactureros; Usos mineros; Usos recreativos comunitarios y Usos recreativos individuales. De manera complementaria, el artículo 43 estableció que el uso doméstico tendrá siempre prioridad sobre los demás, los usos colectivos sobre los individuales y los de los habitantes de una región sobre los de fuera de ella. El artículo 42 del citado Decreto establece que la autoridad ambiental competente podrá variar el orden de prelación establecido, atendiendo a las necesidades económico - sociales de la región, y de acuerdo con los siguientes factores: a) El régimen de lluvia, temperatura y evaporación; b) La demanda de agua presente y proyectada en los sectores que conforman la región; c) Los planes de desarrollo económico y social aprobados por la autoridad competente;

2

d) La preservación del ambiente, y e) La necesidad de mantener reservas suficientes del recurso hídrico. Se requiere contar con herramientas adecuadas para la administración del recurso hídrico, bajo criterios ajustados a la ley, a los reglamentos, a los instrumentos de planificación locales y regionales, a las realidades cambiantes de la naturaleza y de la sociedad. Finalmente, una serie de preguntas que se encuentran sin respuesta han sido la principal motivación para desarrollar este trabajo. Interrogantes “simples” como: • ¿Cual es el criterio para definir disponibilidad hídrica en una corriente o en una

cuenca? • ¿Como se estima el caudal ecológico de una corriente? • ¿Cuales son los caudales mínimos que pueden obtenerse para cuencas de la

jurisdicción? • ¿Cuales son las cuencas y corrientes hídricas que requieren prioridad en su

atención por presentar conflictos asociados a la disponibilidad hídrica? • Bajo el supuesto de recursos escasos para el desarrollo y complemento de

sistemas de monitoreo, ¿donde se debe desarrollar instrumentación hidrológica de cuencas y corrientes?

• ¿Cuales son los elementos mínimos para decidir sobre la viabilidad de

implementar un instrumento económico como la Tasa por Uso del Agua? Y por ultimo, • ¿Cuales son los indicadores mínimos que deben desarrollarse para administrar

la demanda hídrica? Este proyecto pretende entre otras cosas, responder a los anteriores interrogantes, pero sobre todo, plantear metodologías que permitan llegar de manera ordenada y coordinada a las respuestas requeridas.

3

2. Objetivos

2.1. Objetivo General Desarrollar una herramienta de apoyo para la administración del recurso hídrico superficial en la jurisdicción de Corantioquia 2.2. Objetivos Específicos 1. Desarrollar estrategias de captura, almacenamiento y procesamiento de

información Hidrometeorológica. 2. Desarrollar estrategias de captura, almacenamiento y procesamiento de

información asociada a la demanda hídrica en la jurisdicción. 3. Diseñar un Modelo de administración de la demanda hídrica. 4. Construir Modelos digitales de elevación, temperatura, precipitación,

evapotranspiración y escorrentía. 5. Desarrollar cultura de la información al interior de la Subdirección de Recursos

Naturales y proponer estrategias de transferencia de información y maneras conjuntas de trabajo a las demás dependencias de la corporación.

6. Definir y desarrollar modelos de estimación de la demanda hídrica a diferentes escalas de trabajo y para diversas condiciones sociodemográficas.

7. Definir y desarrollar modelos de estimación de caudales mínimos, caudales promedios, caudales ecológicos, caudales máximos de reparto y caudales de reparto sustentable para las corrientes principales de la jurisdicción.

8. Definir y desarrollar índices que permitan conocer las relaciones existentes entre la oferta hídrica real y la demanda de agua para fuentes hídricas superficiales.

9. Desarrollar los elementos técnicos y económicos básicos para la toma de decisiones en relación con la implementación de la tasa por utilización del agua.

10. Socializar los productos y resultados que se generen con este proyecto.

4

3. Justificación Actualmente la Corporación Autónoma Regional para El Centro de Antioquia

CORANTIOQUIA, carece de una herramienta integral para la administración de la

demanda del recurso hídrico superficial.

En el marco del Sistema Nacional Ambiental (SINA), no se tiene conocimiento de

la existencia de un modelo de administración del agua, que permita controlar los

caudales concesionados sin agotar la base del recurso hídrico. Es por esto que se

ha generado una motivación para construir herramientas que apoyen la toma de

decisiones y la asignación sostenible de caudales a los usuarios del recurso

hídrico.

El agua es un componente esencial en las diferentes facetas de la actividad

humana y por lo tanto fundamental en cualquier plan de Desarrollo Urbano. En el

complejo sistema que conforman los asentamientos humanos, las actividades

domésticas, comerciales e industriales no pueden operar adecuadamente sin una

disponibilidad y un aprovechamiento racional de los Recursos hídricos, que a su

vez se ven condicionados en su calidad y distribución temporal por los cambios de

uso del suelo que la actividad humana provoca.

Desde la perspectiva de una planificación integral del recurso surge la visión del

agua como un elemento de uso múltiple y cuyos requerimientos y usos tienen una

naturaleza dinámica en el tiempo, de aquí la importancia del dominio público del

recurso, dado su papel estratégico como condicionante del proceso de desarrollo y

su indispensable función social actual y futura.

5

4. Alcances esperados

Posicionar el modelo de administración de la demanda hídrica superficial como

una herramienta de trabajo permanente en las diferentes dependencias de la

Corporación y como un apoyo efectivo en la gerencia sustentable del agua.

Lograr que en torno a esta herramienta se genere una cultura de la información

relacionada con el recurso hídrico superficial y maneras conjuntas de trabajo entre

las diferentes dependencias de la Corporación.

Obtener una herramienta de planificación para la administración sustentable del

agua que ayude en la toma de decisiones relativas a la Gestión Ambiental Integral

y que sirva de sustento en la construcción de los Planes de Acción Trienal de

Gestión regional de la Corporación.

Facilitar la integración de la información suministrada por múltiples estancias

corporativas, para el ingreso de datos y el mejoramiento continuo del modelo de

gestión de la demanda hídrica superficial.

6

5. Metodología El proyecto se ha desarrollado en varias etapas que se presentan de manera sintética en la siguiente tabla:

Tabla 1. Etapas del proyecto

Etapa Descripción

1 Desarrollo de estrategias de captura, almacenamiento y procesamiento de información Hidrometeorológica.

2 Desarrollo de estrategias de captura, almacenamiento y procesamiento de información asociada a la demanda hídrica en la jurisdicción.

3 Diseño de un Modelo de administración de la demanda hídrica.

4 Construcción de Modelos digitales de elevación, temperatura, precipitación, evapotranspiración y escorrentía.

5

Desarrollo de una cultura de la información al interior de la Subdirección de Recursos Naturales y proponer estrategias de transferencia de información y maneras conjuntas de trabajo a las demás dependencias de la corporación.

6 Definición y desarrollo de modelos de estimación de la demanda hídrica a diferentes escalas de trabajo y para diversas condiciones sociodemográficas.

7

Definición y desarrollo de modelos de estimación de caudales mínimos, caudales promedios, caudales ecológicos, caudales máximos de reparto y caudales de reparto sustentable para las corrientes principales de la jurisdicción.

8 Definición y desarrollo de índices que permitan conocer las relaciones existentes entre la oferta hídrica real y la demanda de agua para fuentes hídricas superficiales.

9

Análisis, desarrollo e implementación de índices e indicadores sobre la disponibilidad real de agua, así como las acciones ambientales a desarrollar en cada caso, de conformidad con las Políticas Nacionales y con la normatividad ambiental vigente.

10 Desarrollo de los elementos técnicos y económicos básicos para la toma de decisiones en relación con la implementación de la tasa por utilización del agua.

11 Socialización de los productos y resultados obtenidos.

7

6. Un Marco conceptual General “La medición de los componentes del ciclo hidrológico, en cantidad y calidad, y de otras características del medio ambiente que repercuten en el agua, son una base

fundamental para lograr una gestión eficaz de los recursos hídricos”.

La base de conocimientos, -Declaración de Dublín, CIAMA, 1992.

Los sistemas hidrológicos naturales, por su naturaleza misma son complejos, dinámicos y variables. De este modo, los caudales de agua disponibles en las corrientes de agua superficiales, dependen entre otros factores, de la cantidad de agua precipitable (lluvia), de la evapotranspiración, de la infiltración, de los usos del suelo, de los modos de captación y los sistemas de aprovechamiento existentes entre otros aspectos. Cada uno de estos factores varía de mes a mes y de año a año, así como de región a región, generando una diversa variabilidad espacial y temporal de los regimenes hidrológicos. De lo anterior se deduce un hecho que evidencia y confirma la realidad: No es posible garantizar de manera permanente un caudal constante en los sistemas hídricos, como una consecuencia lógica de la naturaleza variable de la lluvia. De manera general, todo proyecto y toda actividad humana requieren del aprovechamiento del recurso hídrico. Tal como se expresó anteriormente, la variabilidad espacial y temporal es una particularidad de los sistemas hidrológicos y en consecuencia de los caudales de escorrentía que llevan los ríos, arroyos, caños, cañadas y quebradas. La hidrología ha desarrollado técnicas que permiten obtener buenas aproximaciones desde el punto de vista físico y estadístico de los diferentes caudales promedio que es necesario considerar en las corrientes para su Gestión integral en diferentes escenarios, de tal suerte que sea posible su operación en un marco de sostenibilidad. 6.1. Algunos conceptos y definiciones 6.1.1 Precipitación Como se expresó anteriormente, los sistemas hidrológicos naturales, por su naturaleza misma son complejos, dinámicos y variables y los caudales de agua disponibles en las corrientes de agua superficiales, dependen de la cantidad y los regimenes de lluvia que caen sobre las cuencas según la naturaleza variable de la lluvia.

8

La precipitación es una variable del mayor interés para muchos propósitos del análisis hidrológico, en tanto interviene de manera directa en los flujos de materia y energía generando procesos físicos fundamentales para entender los demás componentes del ciclo hidrológico, como son la escorrentía, la recarga, la infiltración y la evapotranspiración. Asimismo, el conocimiento de los comportamientos y patrones de la lluvia y sus variaciones espacio temporales, son fundamentales en el proceso de gestión y administración de los recursos hídricos, puesto que permite, entre otras cosas, obtener estimaciones del balance hídrico de una zona de interés en la que se conocen las variables hidrológicas de salida (Evapotranspiración, escorrentía, infiltración, ...). Lo anterior, sumado al proceso de caracterización de una cuenca, permite conocer su importancia estratégica y la disponibilidad real del recurso agua. 6.1.2 Escorrentía

Se define como escorrentía superficial a la lámina de agua que fluye sobre la superficie de una cuenca de drenaje. De manera general y con el propósito de establecer balances anuales en una cuenca, la escorrentía corresponde a la diferencia entre el agua que se precipita en forma de lluvia y la evapotranspiración, considerando la precipitación como la única entrada del sistema –en este caso la cuenca- y como salida la evapotranspiración.

E = PPAM – ETR Donde: E: Escorrentía en mm/año. PPAM: Precipitación promedio anual multianual en mm/año. ETR: Evapotranspiración Real en mm/año. 6.1.2.1 Caudal Es el volumen de agua que cruza una superficie durante una unidad de tiempo. 6.1.2.2 Caudal ecológico Según lo planteado por el IDEAM y lo establecido en la Resolución 0865 de 2004, expedida por el MAVDT; el caudal ecológico es el requerido para el sostenimiento del ecosistema, la flora y la fauna de una corriente de agua. Si bien se plantean algunas metodologías para su establecimiento o cálculo, ante la ausencia de

9

información para proceder en este sentido, el IDEAM propone como caudal mínimo ecológico un valor aproximado del 25% del caudal medio mensual multianual más bajo de la corriente en estudio. 6.1.3 .Evapotranspiración y temperatura

La evapotranspiración es el proceso natural mediante el cual parte de la precipitación que cae sobre la tierra regresa de nuevo al sistema atmosférico, en forma de vapor de agua. En climas tropicales, como el colombiano, las pérdidas por evaporación en embalses, ríos y canales son significativos respecto al agua total disponible. La evapotranspiración se define, pues, como la suma de la evaporación desde la tierra (superficie de agua, suelo o vegetal) y la transpiración de los vegetales y demás seres vivientes. La evaporación se define como la tasa neta de vapor de agua transferido desde la tierra a la atmósfera. Depende de varios factores que son independientes entre si: radiación solar, temperatura del aire y del agua, presión, humedad relativa, viento, calidad de agua de la fuente de evaporación y geometría de la superficie de agua. La transpiración se define como el proceso por el cual el vapor de agua escapa de las plantas y demás seres vivientes, principalmente desde las hojas a la atmósfera. La transpiración es gobernada por las mismas relaciones físicas que rigen la evaporación y es afectada por los mismos factores, además de otros que son característicos del tipo de vegetación. Desde el punto de vista hidrológico, se puede tomar como un proceso similar al de la evaporación, excepto que la fuente no es una superficie continua de agua. 6.1.3.1 Evapotranspiración real y potencial Thornthwaite (1948) denominó Evapotranspiración Potencial (ETP) a la evapotranspiración que se produciría si siempre existiera agua superficial disponible y la cobertura vegetal estuviera conformada por tejidos vegetales vivos. La Evapotranspiración Real (ETR) es la que se produce en las condiciones reales de humedad del suelo y cobertura vegetal existente en cada periodo hidrológico. Es evidente que ETR será menor o a lo sumo igual a ETP. En un lugar desértico por ejemplo, la ETP puede ser de 6 mm/día y la ETR de 0, puesto que no hay agua para evapotranspirar. ETP y ETR serán iguales siempre que la humedad del suelo sea óptima y exista un buen desarrollo vegetal, lo cual puede ocurrir en un campo de cultivo bien regado o en un área con vegetación natural en un periodo de abundantes lluvias.

10

Numerosas fórmulas permiten evaluar la ETP con una aproximación suficiente para muchos estudios hidrológicos. Normalmente con estas fórmulas se calcula la ETP mes a mes para datos medios de una serie de años. Algunas de estas metodologías se presentan en la siguiente tabla:

Tabla 2. Metodologías para el cálculo de la Evapotranspiración

Medidas básicas necesarias Otros datos requeridos

Thornthwaite Temperatura De la latitud por una tabla se obtiene el Nº teórico del horas de sol

Jensen - Haise Temperatura

Altitud Radiación solar

Tablas de Nº teórico de horas de sol. La radiación solar se puede estimar.

Blanney - Criddle Temperatura Tablas de Nº teórico de horas de sol. Coeficiente que depende del cultivo

Turc Temperatura. Horas reales de sol

De las horas de sol se obtiene la radiación global incidente (cal/cm2*día) con una

fórmula

Penman

Temperatura Horas de sol

Velocidad del viento. Humedad relativa

Por tablas se obtienen otros parámetros necesarios

Fuente: Tomado de Sánchez, S.R. en Evapotranspiración. www.usal.es Para este proyecto se efectuó el cálculo de la ETP mediante la fórmula de Thornthwaite, siguiendo el procedimiento que se describe a continuación: 1. Se calcula el “Índice de calor mensual” (i) a partir de la temperatura media

mensual (t) en grados centígrados:

514.1

5

=

ti

2. Se calcula el “Índice de calor anual” (I) asi:

iI Σ=

Se calcula ETP mensual “sin corregir” (ETPsin corr) en mm/mes para meses de 30 días y 12 horas de sol (teóricas) mediante:

11

a

corI

tETP

=

1016

.sin

Donde: a = 675*10-9 * I3 – 771*10-7 * I2 + 1792*10-5 * I + 0.49239 Se calcula la ETP corregida (ETPcorr) mediante el uso de la siguiente corrección para meses que no sean de 30 días y para días que tengan más o menos de doce horas de sol:

30*

12*

.sin

dNETPETP

corr=

N = Número máximo de horas de sol, dependiendo del mes y de la latitud. d = Número de días del mes. El cálculo de la ETR se realizó mediante la ecuación obtenida por el Centro Nacional de Estudios del Café (Cenicafé), mediante regresión a los valores logrados al aplicar la ecuación de Penman a los datos de estaciones climáticas en Colombia (Barco Cuartas, 1998). La expresión es la siguiente:

ETR = 4.658 e -0.0002h

Donde: ETR = Evapotranspiración real en mm/día h = Altura sobre el nivel del mar en metros También se calculó la ETR anual utilizando la fórmula de Turc, que es una fórmula establecida empíricamente comparando las precipitaciones y la temperatura de numerosas cuencas en el mundo.

2

2

9.0L

p

PETR

+

=

Donde: ETR = Evapotranspiración Real en mm/año P = Precipitación en mm/año L = 300 + 25 t + 0.05 t3 t = Temperatura media anual en ºC

12

6.1.3.2 Temperatura

La temperatura es un parámetro físico que caracteriza o describe el calor que posee una porción de materia o un sistema, o la transferencia de energía térmica, entre ese sistema y otros. Desde un punto de vista microscópico, es una medida de la energía cinética asociada al movimiento aleatorio de las partículas que componen el sistema. En Colombia, para el cálculo de la temperatura promedio de la atmósfera, Barco y Cuartas, (1998), hicieron un completo estudio con base en los registros de 41 estaciones climatológicas del IDEAM, hallando la siguiente expresión:

T (°C) = 28.3079 - 0.0056517 * h Donde: T: Temperatura promedio diaria anual en ºC h: Altura sobre el nivel del mar en m. 6.1.4 Índice de escasez de agua

A nivel mundial, se ha definido que la presión de que es objeto el agua en un país, corresponde al volumen estimado de agua que usa anualmente expresado como porcentaje de los recursos hídricos disponibles estimados. La intensidad de la presión sobre el recurso hídrico se ha dividido en cuatro niveles: Bajo, moderado, mediano-alto y alto. Bajo: Los países que según las estimaciones usan menos del 10% de sus recursos hídricos disponibles, en general no sufren presiones sobre ellos. Moderado: Cuando se estima que se usa entre 10 y 20 % de los recursos disponibles, el agua se convierte en un factor que limita el desarrollo. Es necesario hacer esfuerzos para reducir la demanda y efectuar inversiones para aumentar los abastecimientos. Mediano-alto: En este caso el uso del agua representa entre un 20% y un 40% y es preciso gestionarla rigurosamente para que siga siendo sostenible. Habrá que resolver el problema de la competencia entre usuarios diferentes y velar a fin de que los caudales sean suficientes para los ecosistemas acuáticos. Elevado: El uso de más del 40% de los recursos disponibles indica una situación de escasez y a menudo que el ritmo de utilización supera el de la renovación natural. Hay que desarrollar fuentes alternativas, por ejemplo la desalinización en

13

zonas costeras, y prestar una atención urgente a la ordenación intensiva del recurso y a las demandas de que es objeto. Es probable que los actuales mecanismos de uso no sean sostenibles y la escasez de agua se este convirtiendo en un factor limitante del crecimiento económico. El Índice de Escasez a nivel nacional: Actualmente, en Colombia se usa el Índice de Escasez con un propósito doble. En primer lugar, tiene propósitos de carácter nacional como herramienta diagnostica de problemas de abastecimiento en grandes ciudades y en segundo término, constituye uno de los componentes del instrumento económico “Tasa por Uso del Agua” definido en el decreto 155 de 2004. El índice de escasez (IE) según la metodología expedida por el IDEAM, se define como un indicador de estado del recurso hídrico que no solo refleja la magnitud de la oferta disponible en las distintas unidades hidrológicas, sino también la relación de dicha oferta con la demanda de agua requerida en los múltiples sectores socioeconómicos, es decir, el Índice de escasez es el cociente entre la demanda hídrica sectorial y la oferta neta superficial en valor porcentual, tal como lo describe la siguiente fórmula:

100*N

eO

DI =

Donde: Ie: Índice de escasez [%] D: Demanda de agua [m3] ON: Oferta Hídrica Superficial Neta [m3] El cálculo del Índice de escasez es aplicable a dominios espaciales en los cuales se pueda valorar todas las entradas y salidas de aguas superficiales. La agregación temporal del índice depende de los objetivos y horizontes temporales de la planificación que se desee adelantar, además de la información disponible. Los umbrales críticos de presión sobre el recurso hídrico generan cuatro categorías que se muestran en la Tabla3.

14

Tabla 3. Interpretación del Índice de Escasez de Agua

Categoría Índice de Escasez

Porcentaje de Oferta Hídrica

utilizada Color Explicación

Alto > 40% Rojo

Existe fuerte presión sobre el recurso hídrico,

denota una urgencia máxima para el ordenamiento de la oferta y la demanda. En estos casos la baja disponibilidad de agua es un factor limitador del

desarrollo económico.

Medio 20-40% Naranja

Cuando los límites de presión exigen entre el 20 y el 40% de la oferta hídrica disponible es necesario

el ordenamiento tanto de la oferta como de la demanda. Es menester asignar propiedades a los distintos usos y prestar particular atención a los

ecosistemas acuáticos para garantizar que reciban el aporte hídrico requerido para su existencia. Se necesitan inversiones para mejorar la eficacia en

la utilización de los recursos hídricos.

Moderado 10-20% Amarillo

Indica que la disponibilidad de agua se está

convirtiendo en un factor limitador del desarrollo.

Bajo < 10% Verde

No se experimentan presiones importantes sobre

el recurso hídrico.

Fuente: IDEAM. 2004. 6.2. Algunos índices desarrollados en el marco del proyecto 6.2.1. Índice de Agotamiento El Índice de agotamiento se define como la relación entre el caudal otorgado (Demanda legalizada) y el caudal máximo de reparto, mediante la siguiente expresión::

rmáx

o

Q

QIA

,

=

Qo: Caudal otorgado (Demanda legalizada), l/s Q máx,r: Caudal máximo de reparto, l/s

15

A partir de los valores que definen el Índice de Agotamiento, se proponen seis categorías para medir el agotamiento hídrico en la cuenca como se muestra en la tabla 4.

Tabla 4. Interpretación del Índice de Agotamiento de Agua

Categoría del Índice de

Agotamiento

Rangos para estimar Índice de

Agotamiento Explicación

Nulo < 5%

Se presume que la utilización de agua no es

significativa en la cuenca

Bajo 5% - 10%

El consumo de agua es tan bajo que no

representa un riesgo de agotamiento en la cuenca

Moderado 10% - 20%

El consumo de agua en este nivel requiere gestión por parte de la autoridad ambiental

Medio 20% - 40%

En este caso es necesario que la autoridad

ambiental realice un control sobre las concesiones de agua

Alto 40% - 50%

Es necesario que la autoridad ambiental

considere el ordenamiento y manejo de la cuenca

Extremo > 50%

Los consumos pueden alcanzar el caudal

máximo de reparto y hasta sobrepasarlo, lo que necesita una priorización de los usos del

recurso hídrico 6.2.2. Índice de Disponibilidad El Índice de disponibilidad del recurso hídrico superficial mediante el cual se representa el estado cuantitativo de la oferta de agua de una cuenca. Se propone como una herramienta de trabajo para la administración del recurso hídrico en la jurisdicción de Corantioquia, mediante seis categorías para su medición, como se presenta en la tabla 5.

16

Tabla 5. Interpretación del Índice de Disponibilidad

Categoría de Índice de

Disponibilidad


Agotamiento Explicación

Total < 5% El consumo de agua no representa un riesgo

para oferta hídrica de la cuenca

Buena 5% - 10% Los consumos de agua no afectan la oferta de

agua en la cuenca

Aceptable 10% - 20% Los niveles de consumo requieren de atención

por parte de la autoridad ambiental

Cerca nivel crítico 20% - 40% Se deben controlar los consumos de agua

Nivel crítico 40% - 50%

En este nivel se convierte en un limitante para el desarrollo socioeconómico de la cuenca. Por

lo tanto se recomienda controlar las concesiones de agua

No existe > 50% Es importante priorizar los consumos de agua

para garantizar la sostenibilidad ambiental

6.2.3. Índice de Legalidad Se define este índice como la relación entre el caudal otorgado (Demanda legalizada) y la Demanda poblacional total. Para su cálculo se usa la siguiente ecuación:

DPT

Qo

Donde: Qo: Caudal otorgado (Demanda legalizada), m3/año DPT: Demanda Poblacional Total, m3/año La interpretación de este índice se realiza a partir de los valores indicadores de legalidad mediante cuatro categorías, como se muestra en la tabla 6.

17

Tabla 6. Interpretación del Índice de Legalidad

Categoría de Índice de Legalidad

Rangos o atributos para estimar Índice

de Legalidad Explicación

Incierta No se conoce

Esto ocurre si no se tiene información sobre el caudal otorgado y/o la Demanda

poblacional actual. Por lo tanto, la autoridad ambiental debe intervenir la

cuenca

Baja < 60%

Esto significa que la autoridad ambiental debe declarar el ordenamiento y manejo

de la cuenca

Moderada 60% - 85% La autoridad ambiental debe controlar el

uso del recurso hídrico

Alta > 85% La autoridad ambiental debe gestionar y

controlar el uso del recurso hídrico

6.2.4. Índice de Consumo Real Este índice se estima a partir de la relación existente entre la demanda actual medida (DAM) en m3/año y el caudal otorgado (Qo) en m3/año. Las categorías, rangos y la descripción de cada caso se presentan en la tabla 7.

Tabla 7. Interpretación del Índice de Consumo Real

Categoría de Índice de Consumo Real


Consumo Real Explicación

Ilegalidad DAM > Qo

En este caso la autoridad ambiental debe gestionar y controlar el recurso

hídrico con el fin de obtener la legalización de los usuarios

Presunta legalidad DAM ≤ Qo Es necesario mantener los niveles de

legalidad e intervenir para aumentarlos

18

7. Productos y Resultados Con el presente proyecto se han obtenido los siguientes productos y resultados

1. Metodologías de captura, almacenamiento y procesamiento de información Hidrometeorológica.

Se ha concluido con el desarrollo, almacenamiento, consolidación y procesamiento de información hidrometeorológica existente en el Departamento de Antioquia. En la figura 1, se presenta un mapa que contiene la distribución y tipo de estaciones hidrometeorológicas en el departamento de Antioquia y zonas aledañas.

2. Metodologías de captura, almacenamiento, procesamiento de información y

Diseño de un Modelo de administración de la demanda hídrica en la jurisdicción.

Se ha desarrollado un Modelo que permite el almacenamiento, consolidación y procesamiento de información asociada a La Demanda Hídrica a diferentes escalas de trabajo y para diversas condiciones sociodemográficas, que puede variar desde lo local, veredal, municipal y departamental o para unidades de gestión como la microcuenca, la subcuenca o la cuenca hidrográfica. Definición y desarrollo de modelos de estimación de la demanda hídrica. En el flujograma 1, se presenta el procedimiento general de construcción del modelo.

Para definir las cuencas hidrográficas de la jurisdicción de Corantioquia a las cuales se le aplicara el Modelo, se partió de un trabajo previo de la Corporación titulado “Planificación, Gestión Social, Estudio y Manejo Integral del Agua y de las Cuencas Hidrográficas en la Jurisdicción de Corantioquia“, que contenía 227 cuencas digitalizadas. Siguiendo el procedimiento de digitalización se delimitaron 326 cuencas nuevas que se adicionaron a la plantilla. Además, se hicieron importantes correcciones a las divisorias contenidas en la plantilla, tales como el Río Grande, el Río Chico, el Río Cauca, el Río Magdalena, el Río San Juan, el Río Porce y el Río Nechí. En la figura 10, se presenta el mapa que contiene las cuencas hidrográficas como unidades de gestión en la jurisdicción de Corantioquia.

En este proceso se ha densificado particularmente la delimitación de cuencas en la territorial Hevéxicos, y se han incluido otras cuencas distribuidas en el dominio de la jurisdicción de Corantioquia y para las

19

cuales se han desarrollado estudios de Caracterización de la calidad del agua por parte de esta Subdirección. En el anexo 7, se presenta una hoja de cálculo en Excel que contiene la Calidad físico-química de las cuencas caracterizadas.

3. Modelos digitales de elevación, temperatura, precipitación,

evapotranspiración y escorrentía.

A partir de la recopilación, almacenamiento y procesamiento de la información existente (Cartográfica, Hidrometereológica, otras), se obtuvo un conjunto de modelos digitales de terreno (DTM´s) básicos para las variables elevación, temperatura, precipitación, evapotranspiración y escorrentía superficial directa. Dichos modelos fueron obtenidos a partir del uso de técnicas geoestadísticas y de ecuaciones de correlación con la altura, la temperatura y la precipitación; mediante el uso de las herramientas que ofrecen los software de SIG. En el flujograma 3, se presenta la metodología para el Cálculo de balances Hídricos y estimación de escorrentía superficial directa en la jurisdicción de CORANTIOQUIA. En las figuras 2 a la 9, se presentan los Modelos Digitales de las variables mencionadas en el párrafo anterior.

4. Desarrollo de una cultura de la información al interior de la Subdirección de

Recursos Naturales y proponer estrategias de transferencia de información y maneras conjuntas de trabajo a las demás dependencias de la corporación.

Dado que un Sistema es un conjunto interconectado de elementos, cada uno de ellos con una función especifica, para lograr un fin común; se ha logrado con este proyecto articular el trabajo de varias dependencias corporativas, reconocer el valor de la información y las posibilidades de transformación y generación de nuevo conocimiento, así como la definición de objetivos comunes y la atención a problemáticas específicas.

5. Definición y desarrollo de modelos de estimación de caudales mínimos, caudales promedios, caudales ecológicos, caudales máximos de reparto y caudales de reparto sustentable para las corrientes principales de la jurisdicción.

A partir del uso de los modelos digitales definidos anteriormente, y de los desarrollos hidrológicos descritos en la literatura local e internacional, se obtuvieron estimaciones de los diferentes caudales relacionados con la administración de la demanda hídrica sostenible.

20

Se ha definido por economía de los recursos hídricos aquella que conduzca a la gestión y administración eficiente de los recursos escasos. El espíritu del trabajo aquí desarrollado consiste en prever los escenarios de disponibilidad hídrica crítica bien sea por disminuciones en la oferta o por niveles excesivos en la demanda del recurso. En el flujograma 5, se presentan las metodologías de estimación de caudales mínimos.

6. Definición y desarrollo de índices que permitan conocer las relaciones

existentes entre la oferta hídrica real y la demanda de agua para fuentes hídricas superficiales.

Se han desarrollado una serie de índices con sus respectivos indicadores para definir los diferentes estados relativos a la demanda hídrica superficial para un conjunto de 553 cuencas que cubren a diferentes escalas el territorio de la jurisdicción de Corantioquia como son: El índice de disponibilidad hídrica, el índice de Agotamiento, el índice de legalidad y el índice de escasez. Los primeros tres índices fueron desarrollados al interior de este proyecto, y el último corresponde al definido por el MAVDT en la resolución 0865 de 2004.

7. Modelo de administración de la demanda hídrica superficial.

Con el fin de que la herramienta aquí desarrollada sea de uso frecuente, masivo y no requiera de software especializado para ser usada, se ha implementado un aplicativo en un libro de cálculo (Excel) que contiene dos hojas, una con los datos de entrada o requisitos del modelo y otra que contiene los datos de salida, es decir, los resultados obtenidos para cada una de las 553 cuencas que fueron analizadas. El flujograma 2, presenta un esquema para la construcción de un Modelo de Gerencia del recurso Hídrico superficial. El flujograma 6, presenta el procedimiento para el cálculo sectorial de la demanda hídrica superficial, y en la figura 11, se observa la demanda hídrica superficial estimada por municipios.

Para el caso de nuevas cuencas, aquellas que no estén en el aplicativo, se ha definido un procedimiento estándar para el ingreso y captura de información relativa a esa cuenca y la manera de incluirla como un nuevo registro en el citado modelo. El anexo 5 presenta un procedimiento para la delimitación de las nuevas cuencas que sean de interés para la aplicación del modelo, el anexo 6, presenta un ejemplo ilustrativo con el Río Grande, y en el flujograma 4 se presenta la Caracterización hipsométrica e hidrológica de las cuencas.

21

8. Desarrollo de los elementos técnicos y económicos básicos para la toma de decisiones en relación con la implementación de la Tasa por Utilización del Agua.

Como un producto adicional se ha generado un aplicativo que permite a nivel de cuenca, calcular los diferentes parámetros requeridos para el cálculo del factor regional para la Tasa por Utilización del Agua. Dichos parámetros son: El coeficiente de escasez, el índice de escasez, el coeficiente de condiciones socioeconómicas, el coeficiente de inversión, el factor de costo de oportunidad, la tasa por utilización, los valores máximo y mínimo a pagar en cada caso, los caudales mínimos para garantizar eficiencia tributaria en la implementación, y finalmente la viabilidad de implementar o no dicho instrumento económico.

9. Herramienta de apoyo en la construcción del Plan de Acción Trienal (PAT) y del Plan de Gestión Ambiental Regional (PGAR), en virtud de su potencial de identificación y priorización de problemáticas asociadas a la disponibilidad hídrica.

El modelo de administración de demanda hídrica (DUBERDICUS), pretende ser una herramienta de apoyo en la construcción del PAT y del PGAR, en tanto permite identificar problemáticas asociadas a la demanda y uso del agua, sugerir acciones de gestión ambiental que deben emprenderse para remediar dichas problemáticas y adicionalmente permite identificar vacíos o necesidades de inversión y de conocimiento de los sistemas hídricos superficiales.

10. Socialización y presentación de los productos y resultados generados con

este proyecto. El presente documento registra y documenta los productos y resultados obtenidos en este proyecto, como una estrategia básica y preliminar para desarrollar los procesos de transferencia de información y conocimiento a los diferentes usuarios potenciales de este modelo en la Corporación. Se tiene proyectado construir un conjunto de talleres en las oficinas territoriales y realizar una presentación y socialización en los espacios de la sede central. Se busca obtener una retroalimentación para que en un marco de mejoramiento continuo este modelo pueda crecer, trascender y convertirse en parte integral de la gestión cotidiana de la Corporación. Es necesario para los propósitos de este proyecto, definir el conjunto de variables que fueron tenidas en consideración para lograr el objetivo general propuesto. El Anexo 1 de este documento presenta el listado de variables utilizadas, las

22

unidades de medida y una descripción de cada una de ellas. De manera complementaria; el Anexo 2 presenta el listado de parámetros auxiliares y constantes que fueron empleados en las ecuaciones generales desarrolladas; el Anexo 3 presenta las fuentes de información revisadas y consultadas para la documentación del proceso, así como la clasificación de variables en dos tipos: de entrada y de salida; y el anexo 4 presenta las ecuaciones y relaciones que han sido usadas par obtener los resultados propuestos. A continuación se presenta un Flujograma metodológico que ilustra el proceso de construcción del modelo de administración de la demanda hídrica que aquí se presenta.

IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA O

NECESIDAD

Revisión y consulta de información

Diseño del Modelo Conceptual

Alimentación del modelo

Socialización

Primera corrida del modelo

Calibración

Análisis de sensibilidad

Validación

Flujograma 1. Procedimiento general de construcción del modelo

23

Fuente: Adaptado por Mejía de: Corantioquia BSC consultores. Plan de Ordenación y Manejo de la Cuenca Hidrográfica La Sopetrana. 2006.

Flujograma 2. Un Modelo de Gerencia del recurso Hídrico superficial

PORH Tasa

Retributiva Reglamentación de

corrientes Censo Usuarios

Tasa por uso del agua

Oferta hídrica

Balance hídrico

Utilización Contaminación

Dec-Ley 2811 Decreto 1594

Decretos: 901 3100, 3440 Dec-Ley 2811 Decreto 1541

Decreto 0155 Res. 0865

Demanda hídrica

AAddmmiinniissttrraacciióónn ddeell RREECCUURRSSOO HHÍÍDDRRIICCOO

Mecanismo de Coordinación Mecanismo Financiero Sistema Información

Sistema Regulatorio y Políticas Instrumentos de apoyo Sistemas de Monitoreo

Modelación

24

Flujograma 3. SGDH. Flujograma metododológico para el Cálculo de balances Hídricos y estimación de escorrentía superficial directa en la jurisdicción de CORANTIOQUIA

1DTM: Modelo Digital de Terreno 2PMMM: Precipitación Mensual Multianual Mínima. 3PPAM: Precipitación Promedio Anual Multianual. 4Fmin: Factor de variación de la precipitación mínima. 5ETR: Evapotranspiración Real 6ETP: Evapotranspiración Potencial

RECOPILACIÓN, ALMACENAMIENTO Y PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN EXISTENTE

(Cartográfica, Hidrometereológica, otra)

Modelos Digitales Básicos

DTM de Temperatura

Modelo Digital de 6ETP según Thornthwaite

Modelo Digital de ETR´ según

Turc

Balance Hídrico (PPAM-ETR)

Modelo Digital de 5ETR según

Cenicafe

Modelo Digital de PPAM

DTM de Elevación

Definición Cuencas

Cartografía Digital Básica

DTM de 3PPAM

1DTM de 2PMMM

4Fmin

MODELO DIGITAL DE ESCORRENTÍA PROMEDIO ANUAL

25

Figura 1. Distribución y tipo de estaciones hidrometeorológicas en el departamento de Antioquia y

zonas aledañas

26

Figura 2. Distribución de la Precipitación Promedio Mensual Mínima

27

Figura 3. Modelo Digital de Precipitación Promedio Anual Multianual

28

Figura 4. Distribución del factor de variación de la Precipitación mínima

29

Figura 5. Modelo Digital de Elevación

30

Figura 6. Escorrentía Superficial Directa Promedio (m/año)

31

Figura 7. Evapotranspiración Potencial Anual método de Thornthwaite (mm/año).

32

Figura 8. Evapotranspiración Real Anual por el método de Cenicafé. (mm/año)

33

Figura 9. Isolíneas de Evapotranspiración Real según Cenicafé (mm/año)

34

Figura 10. Evapotranspiración Real Anual por el método de Turc. (mm/año)

35

Figura 11. Modelo Digital de Temperatura. (°C)

36

Figura 12. Distribución de Isotermas. (°C)

37

CARTOGRAFÍA BÁSICA

CORANTIOQUIA (SUBDIRECCIÓN DE PLANEACION)

Definición de la unidad hidrológica

Modelos Digitales de Terreno para Temperatura,

Altura, Precipitación y Evapotranspiración

(SUBDIRECCIÓN DE RECURSOS NATURALES)

Estadística Zonal (ArcGIS 9.1)

Información por cuenca de valores máximos, medios y mínimos para las variables: Temperatura,

Altura, Precipitación y Evapotranspiración

CARTOGRAFÍA TEMÁTICA: PROYECTO CALIDAD AMBIENTAL

(SUBDIRECCIÓN DE RECURSOS NATURALES)

Flujograma 4. Caracterización hipsométrica e hidrológica de las cuencas.

Flujograma 5. Metodologías de estimación de caudales mínimos

TÉCNICAS DE

REGIONALIZACIÓN FACTOR HIDROLÓGICO

DE EXTREMOS MÍNIMOS

Caudales Mínimos (Qmin)

Parámetros Morfometricos

Pptn promedio anual

Pptn promedio anual

Pptn mínima mensual

38

Figura 13. Cuencas consideradas en este proyecto.

232 Cuencas digitalizadas y delimitadas (2003)

552 Cuencas digitalizadas y delimitadas (2006)

39

Flujograma 6. Procedimiento para el cálculo sectorial de la demanda hídrica superficial.

Demanda Per -capita

Número habitantes

Población

Demanda Domestica

Factor de Consumo

Volumen producción

Industrial

Demanda Industrial

Factor de Consumo

Número de establecimientos

Servicios

Demanda sector servicios

Factor de consumo

Volumen de Material extraído

Minero

Demanda Minera

Factor de consumo

Número animales

Animales con importancia comercial

Demanda Pecuaria

PPAM ETP

Volúmenes de agua provistos por sistemas

de riego

Demanda Agrícola

Kc: coeficiente de uso del agua del cultivo

Número de

hectáreas cultivadas

UNIDAD DE GESTIÓN DE LA DEMANDA HÍDRICA SUPERFICIAL: (MUNICIPIO, VEREDA, CUENCA)

DEMANDA TOTAL

40

Figura 14. Demanda hídrica superficial estimada por municipios. (m3/año)

41

8. Recomendaciones Finales

La cuenca hidrográfica es el escenario fundamental para alcanzar la sostenibilidad de los recursos naturales y medio ambiente, a través del conocimiento, la conservación y la utilización de estos recursos, que conlleve a una distribución justa y equitativa de los beneficios derivados de ellos. Para poder conocer de manera confiable la oferta hídrica en las cuencas compartidas, es necesario realizar análisis cartográficos que trasciendan las fronteras de la jurisdicción. Los límites administrativos no son ni pueden asimilarse como limites hidrológicos. Por lo anterior, para poder realizar Balances hídricos coherentes y para poder conocer las demandas reales del agua, se requiere que las cuencas que no están completamente contenidas en la jurisdicción de Corantioquia, sean tratadas y estudiadas de manera conjunta con las corporaciones vecinas y disponer de cartografía que permita conocer los limites necesarios para su delimitación. Los planes, programas, procesos y proyectos que se ejecuten en las cuencas hidrográficas tienen como ejes la educación ambiental, la participación y la comunicación, construidos estos ejes con y desde los actores comprometidos. En este orden de ideas se debe trabajar en la formulación de una Política que incorpore como mínimo los siguientes tres aspectos de administración de cuencas hidrográficas: Política Ambiental para la Administración, Política Organizacional para la Administración y una Política Básica o Instrumental. Adicionalmente, es necesario entender y reconocer los diferentes componentes de la Gestión cotidiana, que por su mismo carácter debe ser ordenada, sistémica y permanentemente documentada. Entre las principales acciones permanentes en el manejo de Cuencas que se realiza en la corporación se tienen: La captación de agua y regulación de descargas, la protección de recursos Naturales y control de fenómenos extremos, la conservación y recuperación de recursos Naturales, el aprovechamiento de recursos Naturales, la habilitación de Infraestructura para la captación y el saneamiento básico, el desarrollo de instrumentación económica vía tasas; todo esto apuntando al mejoramiento de la calidad de vida de la población. El modelo que aquí se presenta es solo el inicio de un proceso que requiere de mejoras continuas y de la definición de procesos y responsabilidades por parte de los diferentes actores corporativos, que permitan su permanente alimentación, actualización, consulta y análisis de la información relacionada con la administración del recurso hídrico.

42

9. Bibliografía Chow, V. T. (1994): Hidrología Aplicada. Santafe de Bogotá, Colombia. McGraw Hill. Código Nacional de Recursos Naturales Renovables y de Protección al Medio Ambiente. Decreto Ley 2811 de 1974. Republica de Colombia. Ministerio de Agricultura. Imprenta Nacional. Decreto Reglamentario 1541 de 1978. Republica de Colombia. Ministerio de Agricultura. Imprenta Nacional. IDEAM. 2006. Base de datos de precipitación media mensual multianual para las estaciones hidrometeorológicas del Departamento de Antioquia. ESRI. Manuales de ArcGIS. www.esri.com. 2005. Mejia, O. Inédito. “Planificación, gestión social, estudio y manejo integral del agua y de las cuencas hidrográficas en la jurisdicción de CORANTIOQUIA“. 2005. Visión Colombia 2019. II Centenario. Propuesta para Discusión. Presidencia de la Republica, DNP. Segunda Edición. 2005 Resolución 0865 de julio 22 de 2004. Metodología para el cálculo del índice de escasez para aguas superficiales según Decreto 155 de 2004. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial. Rivera H.G., Domínguez E., Marín R., Vanegas R. (2004): Metodología para el cálculo del Índice de Escasez de agua superficial. Bogotá. D.C., Colombia. Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales, IDEAM. pp: 1 – 30 Smith, R.A., Vélez M.V. (1997): Hidrología de Antioquia. Medellín, Colombia. Secretaría de Obras Públicas de Antioquia. Sánchez SR, Francisco Javier (2005): Evapotranspiración. España. Universidad de Salamanca, Departamento de Geología. pp: 1 - 7 TRAGSATEC. Restauración Hidrológico forestal de cuencas y control de la erosión. Ediciones Mundiprensa. Madrid. 1994.

43

Anexos

44

Anexo 1

Listado de variables usadas en el Modelo “Aguas” Sistema de Administración de la Demanda Hídrica

Variables Símbolo Unidades Descripción

Código Código adimensional Número único asignado a cada una de las corrientes en el marco de este proyecto.

Id_Cuenca Id_Cuenca adimensional

Sistema de codificación de la cuenca, según su posición hidrológica frente a los sistemas tributarios y aferentes. Se basa

en metodología IDEAM con ajustes de CORANTIOQUIA.

Id_1 Id_1 adimensional Mar u océano que recibe las aguas continentales.

Id_2 Id_2 adimensional Corrientes que tributan sus aguas directamente al mar.

Id_3 Id_3 adimensional Corrientes que tributan sus aguas a una corriente de orden 2.

Id_4 Id_4 adimensional Corrientes que tributan sus aguas a una

corriente de orden 3 y cuya área es superior a los 450 Km2.










corriente de orden 8 y cuya área es inferior a los 40 Km2.

Tipo_Corriente Tipo_Corriente adimensional La corriente puede ser Cañada, Caño, Quebrada, Río o Zanjón.

Nombre Nombre adimensional Nombre de la corriente superficial. Perímetro P m Longitud total de la cuenca

Area A Km2 Extensión total de la cuenca

T_PROM T °C Temperatura promedio de la cuenca

calculada por la expresión propuesta por Cenicafé.

ALT_Min Hmin m.s.n.m Es la cota de la desembocadura de la corriente principal de la cuenca.

45


ALT_Max Hmáx m.s.n.m Es la máxima altura alcanzada por la divisoria de agua superficial.

ALT_Nacimiento Hnac m.s.n.m Altura de nacimiento de la corriente principal de la cuenca

ALT_Prom H � m.s.n.m Es la altura de la cuenca que divide el área total en dos áreas iguales.

LONG_CAUCE Lc km Longitud del Cauce Principal de la corriente medido directamente de la red de drenaje

PPAM_Min PPAMmin mm/año Precipitación Promedio Anual Multianual Mínima para la cuenca

PPAM_Max) PPAMmáx mm/año Precipitación Promedio Anual Multianual Máxima para la cuenca

PPAM PPAM mm/año Precipitación Promedio Anual Multianual para la cuenca

PPAM_Total_Cuenca PPAMtotal m3/año

Es el volumen total de agua precipitada en la cuenca durante un año. Se obtiene como el producto entre la PPAM Prom y el Área

Total de la cuenca.

ETP_Prom ETP mm/año Evapotranspiración Potencial Promedio, obtenida según Thornthwaite.

ETP_Suma ETPsuma m3/año La suma de la Evapotranspiración Potencial para cada cuenca.

ETR_Prom ETR mm/año Evapotranspiración Real Promedio, según Cenicafé.

ETR_Total_Cuenca ETRtotal m3/año

Es el volumen total de agua evapotranspirada de la cuenca durante un año. Se obtiene como el producto entre ETR Prom y el Área Total de la cuenca.

Zona Hidrológica Antioquia ZHA adimensional

Clasificación establecida según, BOLAÑOS 1995. Mediante técnicas de Regionalización

de caudales mínimos en el departamento de Antioquia.

Periodo de Retorno PR años

Periodo de ciclicidad hidrológica mínima, considerado para la estimación de caudales mínimos. Tiempo promedio que transcurre entre dos eventos de la misma magnitud.

Coeficiente de Periodo de Retorno Kt adimensional

Corresponde al valor utilizado para calcular el periodo de retorno deducido de una serie

de excedencia anual Coeficiente de

Retorno KTr adimensional Corresponde al valor normalizado de la variable aleatoria caudales mínimos.

µmin µmin adimensional Caudal mínimo medio anual estimado

σmin σmin adimensional Desviación estándar del Caudal mínimo medio anual estimado

Coeficiente de variación para Qmin

Cv adimensional Coeficiente de variación del Caudal mínimo medio anual estimado

46


ßeta ß adimensional Coeficiente de ajuste de la distribución. Caudal minimo para

KTr Q (KTr) l/s Caudal mínimo de la cuenca estimado mediante técnicas de regionalización

ETR / P ETR / P adimensional Relación entre Evapotranspiración Real Promedio y Precipitación Promedio.

(P - ETR) (P - ETR) mm/año

Lamina de Escorrentía promedio anual calculada como la diferencia entre la

Precipitación promedio y la Evapotranspiración real promedio.

(P - ETR) / P (P - ETR) / P adimensional Relación entre la Escorrentía promedio anual y la Precipitación Promedio.anual

Coef. de Variación para escorrentía Cve adimensional Coeficiente obtenido a través de la relación

(P - ETR) / P Número de usuarios

concesionados UC # Es el número de usuarios legalizados mediante una concesión de aguas.

Caudal medido verano Qv l/s Valor medido en campo para época de

verano. Caudal medido

invierno Qi l/s Valor medido en campo para época de invierno.

Régimen Hidrológico de la corriente RHC adimensional

Condición que define el estado de la corriente según el flujo de agua, para la

situación más crítica (Qmin). Caudal promedio anual estimado

cuenca ( E ) Q l/s Caudal promedio anual estimado de la

cuenca, a partir de balance hídrico.

Factor para caudal mínimo Fmin adimensional

Es el factor de reducción de caudales promedios para la estimación del caudal

mínimo.

Caudal mínimo estimado Fmin

Qmin,Fmin l/s Caudal mínimo estimado como el producto del Caudal promedio anual estimado de la

cuenca y el Factor para caudal mínimo. Caudal mínimo

estimado cuenca Qmin,KTr l/s Es el Caudal mínimo estimado a partir de técnicas de regionalización.

Caudal ecológico promedio anual EC

Q l/s

Es el caudal mínimo que permite la supervivencia de los organismos que habitan en condiciones normales el

ecosistema hídrico. Se calcula como el 25% del Caudal mínimo estimado de la

cuenca.

Oxigeno Disuelto OD mg/l Es la concentración de oxigeno disuelto en un liquido

Factor de reducción por calidad FRC adimensional

Según la Resolución 0865 de 2004, expedida por el MAVDT, es un factor de

reducción que se aplica a la estimación de la oferta hídrica disponible por calidad.

Caudal máximo de reparto Qmax,r l/s Es el caudal máximo que puede ser

otorgado, garantizando la sostenibilidad

47


ambiental de la cuenca. Se calcula como tres veces el Caudal ecológico promedio anual. Para corrientes estacionales se

define como 0.01

Índice de Agotamiento IA adimensional

Es la relación entre el caudal otorgado (Demanda legalizada) y el caudal máximo

de reparto. Caudal Remanente

de Reparto QRP l/s Es el caudal remanente de agua que es viable otorgar.

Disponibilidad Hídrica DH adimensional Es un indicador de la cantidad de agua disponible en la cuenca

Agotamiento Hídrico AH adimensional Es un indicador de la cantidad de agua disponible en la cuenca

Estado de Legalidad EL adimensional Es la acción ambiental a emprender en la

cuenca de acuerdo con el nivel de reservas hídricas existentes.

Acciones a emprender AE adimensional Es un indicador asociado a los valores

hallados para el índice de escasez

Acciones realizadas AR adimensional Es un indicador del estado del consumo de agua.

Oferta promedio anual para Índice de

escasez IEO l/s

Es la oferta hídrica disponible, obtenida como la oferta total menos el caudal ecológico y la reducción por calidad.

Caudal de reparto sustentable Qrs l/s

Es el máximo caudal que puede ser otorgado de la corriente principal de la

cuenca sin comprometer su sostenibilidad ambiental.

Caudal otorgado (Demanda legalizada) Qo l/s Es el caudal total otorgado mediante

concesiones de agua.

Demanda Actual Medida DAM m3/año

Es el caudal total demandado de agua obtenido a partir de micromedidores,

macromedidores o cualquier otro dispositivo de control.

Índice de Legalización IL adimensional

Es la relación entre el caudal otorgado (Demanda legalizada) y la demanda

poblacional total Índice de Consumo

Real ICR adimensional Es la relación existente entre la demanda actual medida y el caudal otorgado.

Demanda actual estimada como

porcentaje del caudal medio

DAE l/s Es la demanda de agua estimada como una

fracción del caudal promedio para la cuenca.

Demanda para Índice de escasez (Legalidad)

DIE m3/año Es el valor de la demanda hídrica

legalizada, obtenida mediante medición o estimación.

48


Demanda corregida para Índice de

escasez (ilegalidad) DCIE m3/año

Es la demanda hídrica total (legalizada y no legalizada) que se usa para calcular el

Índice de Escasez.

Valor mínimo a cobrar vmc $/año

Es el recaudo teórico mínimo que puede obtenerse con la implementación del

instrumento económico (Tasa por Uso del Agua)

Valor máximo a cobrar VMC $/año

Es el recaudo teórico máximo que puede obtenerse con la implementación del

instrumento económico (Tasa por Uso del Agua)

Índice de Escasez IE adimensional Es la relación aritmética existente entre la demanda hídrica total y la oferta hídrica

disponible.

Coeficiente de Escasez CE adimensional

Es un parámetro que se obtiene a partir del Índice de Escasez según lo establecido en

la Resolución 155 de 2004. Costos totales del

Plan de Ordenación y Manejo de la Cuenca

en el año anterior

COPMC $/año Valor de las inversiones totales del plan de ordenación y manejo de la cuenca en el año

anterior

Facturación Anual estimada de la Tasa

por Utilización de Agua aplicando la tarifa mínima a los

usuarios de la cuenca.

FA $/año

Recaudo anual estimado con la implementación de la tasa por utilización de

agua aplicando la tarifa mínima a los usuarios de la cuenca.

Coeficiente de inversión Ck adimensional Fracción de los costos totales del plan de

ordenación y manejo de la cuenca. Índice de

Necesidades básicas Insatisfechas

NBI adimensional Es un índice macroeconómico que indica el

porcentaje de servicios básicos con que cuenta una población.

Coeficiente de condiciones

Socioeconómicas Cs adimensional

Parámetro socioeconómico que da cuenta de la capacidad de pago de un usuario en

función de las necesidades básicas insatisfechas

Factor Regional FR adimensional

Factor que integra los factores de disponibilidad (CE) necesidades de

inversión en recuperación de la cuenca hidrográfica y condiciones socioeconómicas de la población (Cs), mediante las variables

cuantitativas de índice de escasez (IE), costos de inversión(Ck) y el índice de

necesidades básicas insatisfechas (NBI).

49


Volumen de Agua Concesionado o

Captado Vc m3

Es el volumen de agua demandado, y que es utilizado bien sea mediante concesiones o de manera ilegal, durante el periodo de

cobro.

Volumen de Agua Vertido Vv m3

Es el volumen de agua que luego de su utilización es devuelto a la corriente hídrica

en iguales o mejores condiciones de calidad, durante el periodo de cobro.

Tasa por Uso TU $/m3 Es la tarifa unitaria de la tasa por utilización del agua

Factor de Costo de oportunidad FCO adimensional

Es un factor que toma en cuenta si el usuario del agua se encuentra haciendo un uso consuntivo o no consuntivo generando

costos de oportunidad para los usuarios ubicados aguas abajo del vertimiento.

Valor anual a recaudar VR $/año

Es el recaudo teórico que se obtendría a partir de la implementación de la Tasa por

Utilización del Agua sobre la totalidad de los usuarios con el factor regional calculado

para la cuenca.

Población Actual PA personas Cantidad de personas que habitan actualmente la cuenca

Demanda Poblacional Total DPT m3/año

Es la cantidad requerida de agua por el total de la población que habita la cuenca o de usuarios de cuencas aledañas mediante

trasvases, para la totalidad de los usos del agua.

Población equivalente abastecida con el caudal promedio

QP personas

Es la cantidad de personas que podrían ser abastecidas con el agua utilizada

considerando sólo el uso doméstico.

Población equivalente abastecida con el

caudal mínimo minQ

P personas

Es la cantidad de personas que podrían ser abastecidas con el caudal mínimo de la

cuenca, considerando sólo el uso doméstico.

Caudal mínimo para implementación Qmin,i l/s

Es el caudal mínimo concesionado a un usuario para que pueda ser implementado el instrumento económico, de acuerdo con

los principios de eficiencia tributaria.

Costo estimado de la Implementación CI $

Es el costo estimado requerido para implementar el instrumento, considerando

estudios, inventarios, administración, facturación, notificación, etc.

Decisión de la implementación DI adimensional

Es la recomendación que se desprende con la aplicación de este modelo frente a la

viabilidad de implementar o no el instrumento económico.

Diagnóstico D adimensional Síntesis del estado actual de la cuenca y las acciones a emprender.

50


Municipio (s) Corantioquia M adimensional Son los municipios sobre los que se asienta

la cuenca de estudio.

Recaudo per cápita RPC $/año La cantidad anual de dinero recaudado por

habitante de la cuenca con la implementación de la Tasa.

51

Anexo 2

Listado de parámetros usados en el Modelo

Parámetros auxiliares Símbolo

Valor del parámetro

auxiliar Descripción

Coef. De caudal promedio mínimo Q

C 0.1

Para evitar errores numéricos en el Modelo, se ha asumido que el caudal

promedio mínimo que puede tener una corriente, incluso las estacionales, es 0.1 l/s

Factor de conversión de l/s a m3/año FC1 31536 Factor para convertir caudales de l/s

a m3/año.

Factor de conversión de mm*km2/año a l/s FC2 0.03170979

Factor para convertir de mm*km2/año a l/s.

Útil cuando se requiere encontrar caudales a partir de Balance hídrico

y del Área de la Cuenca.

Porc. del caudal medio mensual multianual mas bajo %q 0.25

Según la Resolución 0865 del MAVDT, ante la ausencia de

información y estudios específicos para determinar el caudal ecológico, este puede estimarse como el 25%

del caudal medio mensual multianual más bajo de la corriente en estudio.

Valor mínimo de caudal máximo de reparto VQmax,r 0.01

Es el menor valor del caudal máximo de reparto que podrá otorgarse de

una corriente. Aplica solo para corrientes estacionarias.

Nivel critico de sostenibilidad NCS 0.5

Es el valor de la relación de caudal otorgado vs. caudal de reparto que genera condiciones de riesgo bajo

frente a la disponibilidad del recurso

Factor de conversión de l/s a m3/año FC3 31536 Factor de conversión de unidades

52

Parámetros auxiliares Símbolo

Valor del parámetro

auxiliar Descripción

Porcentaje otorgado respecto al caudal promedio

% q 0.1 Coeficiente de demanda hídrica

superficial respecto al caudal promedio de la corriente

Factor de ilegalidad en el uso del agua FI 1.5

Porcentaje de usuarios del recurso hídrico superficial que no poseen una

concesión de aguas.

Tasa por uso mínima TUmin 0.05

Es el producto de la tarifa mínima (actualmente 0.5$/m3) y el Factor

regional mínimo para aguas superficiales (uno (1) en este caso).

Tasa por uso máxima TUmax 3.5

Es el producto de la tarifa mínima (actualmente 0.5$/m3) y el Factor

regional máximo para aguas superficiales (siete (7) en este caso).

Tarifa mínima Tm 0.5 Es el mínimo valor a pagar por el uso de un metro cúbico de agua.

Consumo per capita de agua (l/hab-dia) CPCA 345

Es un modulo de consumo per cápita de agua. Considera el consumo real

total de agua de cada habitante asumiendo que comparte

proporcionalmente las demandas de los demás sectores de la sociedad.

Factor de conversión de (l/(hab-dia)) a (m3/(hab-año)) FC4 125.925 Factor de conversión de unidades de

consumo per capita

Factor de conversion de (l/(hab-dia)) a (l/(hab-s)) FC5 0.00399306 Factor de conversión de unidades de

consumo per capita

Costo unitario promedio de facturación (factura,

notificación) CU 50000

Es el valor estimado por usuario, requerido para implementar el

instrumento económico, considerando estudios, inventarios,

administración, facturación, notificación, etc.

53

Anexo 3

Fuente de la información

Variables Fuente de información Tipo de

dato Código Sistema de Información Geográfica. (ArcGIS) Entrada

Id_Cuenca

CORANTIOQUIA. 2003. Clasificación de cuencas de la jurisdicción de Corantioquia a escala

1:100.000.

Entrada Id_1 Entrada Id_2 Entrada Id_3 Entrada Id_4 Entrada Id_5 Entrada Id_6 Entrada Id_7 Entrada Id_8 Entrada Id_9 Entrada

Tipo_Corriente Cartografía oficial digitalizada y estudios previos realizados por la corporación.

Entrada

Nombre Cartografía oficial digitalizada y estudios previos realizados por la corporación.

Entrada

Perimetro_m Sistema de Información Geográfica. (ArcGIS) Entrada Area Sistema de Información Geográfica. (ArcGIS) Entrada

T_PROM Cenicafe. Estudio de la temperatura en Colombia. Entrada ALT_Min Cartografía IGAC, 1:100000. Modelo de elevación

digital

Entrada

ALT_Max Entrada

ALT_Nacimiento Cartografía IGAC, 1:100000. Modelo de elevación

digital

Entrada

ALT_Prom Cartografía IGAC, 1:100000. Modelo de elevación

digital

Entrada

LONG_CAUCE Cartografía IGAC, 1:100000. Modelo de elevación

digital

Entrada

PPAM_Min IDEAM – CORANTIOQUIA. Modelo digital de

precipitación mínima promedio mensual multianual

Entrada

PPAM_Max IDEAM – CORANTIOQUIA. Modelo digital de

precipitación máxima promedio mensual multianual

Entrada

PPAM IDEAM – CORANTIOQUIA. Modelo digital de precipitación promedio anual multianual

Entrada

PPAM_Total_Cuenca CORANTIOQUIA. Grupo de Gestión de la Demanda Hídrica.

Entrada

54


dato

ETP_Prom Modelo digital de evapotranspiración potencial según la Ecuación de Thornwaite.

Entrada

ETP_Suma Modelo digital de evapotranspiración potencial según la Ecuación de Thornwaite. Estadística

Zonal con ArcGIS 9.1

Entrada

ETR_Prom Modelo digital de evapotranspiración real según la Ecuación de Cenicafe

Entrada

ETR_Total_Cuenca CORANTIOQUIA. Grupo de Gestión de la Demanda Hídrica.

Entrada

Zona Hidrológica Antioquia

Bolaños. Arias, Hernán Darío. Regionalización de caudales mínimos en el departamento de

Antioquia. Universidad Nacional de Colombia. Medellín. 1995.

Entrada

Periodo de Retorno Usuario del sistema Entrada Coeficiente de Periodo de

Retorno Ven Te Chow. 1997. Hidrología aplicada Salida

Coef. De retorno Ven Te Chow. 1997. Hidrología aplicada Salida

µmin Ven Te Chow. 1997. Hidrología aplicada Salida

σmin Ven Te Chow. 1997. Hidrología aplicada Salida

Coeficiente de variación para Qmin

Ven Te Chow. 1997. Hidrología aplicada Salida

ßeta Ven Te Chow. 1997. Hidrología aplicada Salida

Caudal minimo para KTr



Salida

ETR / P

Índice Climático de Holdridge. Modelos Digitales de evapotranspiración real y precipitación

promedio anual multianual. Obtenido mediante calculadora raster ArcGIS 9.1. SGDH.

Salida

(P - ETR) Modelo Digital de escorrentía según Balance Hídrico. SGDH.

Salida

(P - ETR) / P

Índice Climático de Holdridge. Modelos Digitales de evapotranspiración real y precipitación

promedio anual multianual. Obtenido mediante calculadora raster ArcGIS 9.1. SGDH.

Salida

Coef. de Variación para escorrentía

Ayala-Carcedo. Francisco J. Impactos del cambio climático sobre los recursos hídricos en España y

viabilidad del plan hidrológico nacional 2000

Salida

Numero de usuarios concesionados

Sistema de Información de Recursos Naturales (SIRENA)

Entrada

Caudal medido verano Registro de estaciones limnimetricas y Entrada

55


dato

Caudal medido invierno

limnigraficas de IDEAM, EE.PP.M. Corantioquia. Caracterización cualitativa y cuantitativa del

recurso hídrico superficial. Grupo Aguas Superficiales SDRN. Oficinas territoriales.

Entrada

Régimen Hidrológico de la corriente SGDH

Salida

Caudal promedio anual estimado cuenca ( E )

Modelo Digital de escorrentía según Balance Hídrico. SGDH.

Salida

Factor para caudal minimo Modelo Digital de precipitación promedio anual

multianual y Modelo Digital de Factores mínimos. SGDH.

Entrada

Caudal mínimo estimado Fmin Modelo Digital de escorrentía promedio anual

multianual y Modelo Digital de Factores mínimos. SGDH.

Salida

Caudal mínimo estimado cuenca



Salida

Caudal ecológico promedio anual

Resolución 0865 de 2004. MAVDT. Modelo Digital de escorrentía según Balance Hídrico. SGDH.

Salida

Oxigeno disuelto Monitoreo sistemático de la calidad fisicoquímica

de las corrientes hídricas superficiales. Corantioquia. RAS 2000

Entrada

Factor de reducción por calidad Decreto 0155 de 2004. Resolución 0865 de 2004, MAVDT.

Salida

Caudal máximo de reparto SGDH Salida

Índice de Agotamiento SGDH Salida

Caudal Remanente de Reparto SGDH Salida

Disponibilidad Hídrica SGDH Salida

Agotamiento Hídrico SGDH Salida

Estado de Legalidad Decreto Ley 2811 de 1974. Decreto 1541 de 1978. Decreto 1729 de 2000. SGDH

Salida

Acciones a emprender SGDH Salida

Acciones realizadas SGDH Salida

Oferta promedio anual para Índice de escasez

Decreto 155 de 2004. MAVDT. IDEAM. Metodología para el Cálculo del Índice de

Escasez de aguas superficiales. 2004.

Salida

56


dato

Caudal de reparto sustentable Metodología para el Cálculo del Índice de Escasez de aguas superficiales. 2004. SGDH

Salida

Caudal otorgado (Demanda legalizada)

Sistema de Información de Recursos Naturales (SIRENA)

Salida

Demanda Actual Medida Oficinas Territoriales Entrada

Índice de Legalización SGDH Salida

Índice de Consumo Real SGDH Salida

Demanda actual estimada como porcentaje del caudal

medio SGDH

Salida

Demanda para Índice de escasez (Legalidad)

Metodología para el Cálculo del Índice de Escasez de aguas superficiales. 2004. SGDH

Salida

Demanda corregida para Índice de escasez (ilegalidad)

Metodología para el Cálculo del Índice de Escasez de aguas superficiales. 2004.

Corantioquia – UPB. 2003. Demanda del Agua en Corantioquia.

SGDH.

Salida

Valor mínimo a cobrar Decreto 155 de 2004. MAVDT. SGDH

Salida

Valor máximo a cobrar Decreto 155 de 2004. MAVDT. SGDH

Salida

Índice de escasez Decreto 155 de 2004. MAVDT. SGDH

Salida

Coeficiente de Escasez Decreto 155 de 2004. MAVDT. SGDH

Salida

Costos totales del Plan de Ordenación y Manejo de la Cuenca en el año anterior

Subdirección Administrativa y Financiera. Subdirección Territorial.

Entrada

Facturación Anual estimada de la Tasa por Utilización de Agua aplicando la tarifa mínima a los

usuarios de la cuenca.

Subdirección Administrativa y Financiera. Oficinas Territoriales

Salida

Coeficiente de inversión Decreto 155 de 2004. MAVDT. SGDH

Salida

Índice de Necesidades básicas Insatisfechas DNP. Departamento Nacional de Planeación

Entrada

Coeficiente de condiciones Socioeconómicas

Decreto 155 de 2004. MAVDT. SGDH

Salida

Factor Regional Decreto 155 de 2004. MAVDT. SGDH

Salida

Volumen de agua Concesionado o Captado

Concesiones de Agua. Oficinas Territoriales y Sistema de Información de Recursos Naturales

(SIRENA)

Salida

Volumen de agua vertido Permisos de Vertimiento. Oficinas Territoriales y Sistema de Información de Recursos Naturales

Salida

57


dato (SIRENA)

Tasa por Uso Decreto 155 de 2004. MAVDT. SGDH

Salida

Factor de Costo de oportunidad Decreto 155 de 2004. MAVDT. SGDH

Salida

Valor anual a recaudar Decreto 155 de 2004. MAVDT. SGDH

Salida

Población actual

Planes de Ordenación y Manejo de cuencas y microcuencas (SD Territorial). Caracterización

hídrica superficial de corrientes (SDRN). POT´s, EOT´s, PBOT´s, PGIRS, PSMV, SGDH.

Entrada

Demanda Poblacional Total

Planes de Ordenación y Manejo de cuencas y microcuencas (SD Territorial). Caracterización

hídrica superficial de corrientes (SDRN). POT´s, EOT´s, PBOT´s, PGIRS, PSMV. , SGDH.

Salida

Población equivalente abastecida con el caudal

promedio SGDH

Salida

Población equivalente abastecida con el caudal

mínimo SGDH

Salida

Caudal mínimo para implementación SGDH Salida

Costo estimado de la Implementación

Subdirección Administrativa y Financiera. Grupo de implementación de tasas.

Salida

Decisión de la implementación SGDH Salida Diagnóstico

Municipio (s) Corantioquia Cartografia IGAC 1:100000. SGDH Entrada

Recaudo per cápita SGDH Salida

58

Anexo 4

Ecuaciones y relaciones utilizadas en este modelo

Variables Ecuación o relación

Tipo de dato

T_PROM 28.3079-0.0056517* ALT_Prom Salida

Coeficiente de retorno (KTr)

( ) ( )[ ]12/4897.1ln3578.0 21 −−−− ββTeCv

Salida

µmin Si ZHA=3, entonces µmin = 883.096.0752.410 PPAMA−

Si ZHA=5, entonces µmin = 44.0964.0040.1409.410 −− LcPPAMA Salida

σmin Si ZHA=3, entonces σmin = ( 052.1509.210 A−

Si ZHA=5, entonces σmin = 408.1766.0566.610 PPAMA− Salida

Cv minmin/ µσ Salida

ß ( )21ln Cv+ Salida

Q (KTr) ( )1000*minmin

σµ KTr+ Salida

ETR / P PPAMETR / Salida

(P - ETR) ETRPPAM − Salida

(P - ETR) / P PPAMETRPPAM /)( − Salida

(Cve) Si PPAMETRPPAM /)( − >0, entonces Cve

= 39.0)/)(( −− PPAMETRPPAM Salida

Régimen Hidrológico de la corriente

Si Qmin,Fmin >Q

C , se considera de régimen

"Permanente", en caso contrario la fuente se considera "Estacionaria"

Salida

Caudal promedio anual estimado

cuenca ( E )

Si ( ETRPPAM − >0), entonces Q = ( )ETRPPAMAFC −**2 ;

de lo contrario Q = Q

C Salida

Caudal mínimo estimado Fmin

Si ( Q ="Estacional"),entonces Qmin,Fmin = 0; de los contrario Qmin,Fmin = QF *min

Salida

Caudal mínimo estimado cuenca

Q (KTr) Salida

Caudal ecológico promedio anual

Si (Qmin,Fmin> Qmin,KTr), entonces EC

Q = %q * Qmin,Fmin,

de lo contrario EC

Q = %q * Qmin,KTr Salida

Caudal máximo de reparto

Si ( Q <EC

Q ),Qmax,r = VQmax,r; de lo contrario Qmax,r = ( 1/

VQmax,r -1)* EC

Q ) Salida

Oferta promedio anual para Índice de

escasez

Si ( Q <EC

Q ), entonces IEO = Q

C ; de lo contrario IEO =

( ) ( )FRCQQ EC −− 1* Salida

59

Variables Ecuación o relación Tipo de

dato


Caudal de reparto sustentable

NCS* Qmax,r Salida

Demanda actual estimada como

porcentaje del caudal medio

% q *Q Salida

Demanda para Índice de escasez

Si (DAM >0), entonces DIE = DAM. Si (DAM=0, DPT >0), entonces DIE = DPT, de lo

contrario DIE= DAE. Salida

Demanda corregida para Índice de

escasez (ilegalidad) FI* DIE Salida

Valor mínimo a cobrar TUmin*DIE Salida

Valor máximo a cobrar

TUmax* DIE Salida

Índice de escasez Si ( Q =

QC ), entonces IE = 1, de lo contrario IE = DCIE /(

FC3* IEO )

Salida

Coeficiente de Escasez

Si (IE >0 y IE <0.1),entonces CE = 0. Si (IE>=0.1 y IE<0.5),entonces CE = 5/(6-10*IE).

Si (IE>0.5), entonces CE = 5. Salida

Facturación Anual estimada de la Tasa por

Utilización de Agua aplicando la tarifa

mínima a los usuarios de la cuenca.

Tm*FR*Fop*V Salida

Coeficiente de inversión

Si (CPMC>0 y FA>0) entonces Ck = 1-(vmc/CPMC). En caso contrario, Ck = 0 Salida

Coeficiente de condiciones

Socioeconómicas (100-NBI)/100 Salida

Factor Regional 1+( CE+ Ck)* Cs Salida

Volumen de Agua Concesionado o

Captado DIE Salida

Volumen de Agua Vertido ¿%?DIE Salida

Tasa por Uso FR*Tmin Salida Factor de Costo de 1-( Vv / Vc) Salida

60

Variables Ecuación o relación Tipo de

dato


oportunidad Valor anual a

recaudar Vc * Tmin * FCO Salida

Demanda Poblacional Total

PA*CPCA*0.365 Salida

Población equivalente abastecida con el caudal promedio

Si ( Q ="Estacional"), entonces Q

P = "Estacional"; de lo

contrario Q

P = Q / FC4) Salida

Población equivalente abastecida con el

caudal mínimo

Si ( Q ="Estacional"), entonces minQ

P = "Estacional"; de lo

contrario minQ

P = Qrs / FC5 Salida

Caudal mínimo para implementación

Qmin,i *1000/(365*86400) Salida

Costo estimado de la Implementación

CU *UC Salida

Decisión de la implementación de la tasa por uso del agua

Si (VR < CI), entonces DI = "No implementar", de lo contrario DI = "Implementar" Salida

Recaudo per cápita ¿? Salida

61

Anexo 5.

Delimitación de una cuenca hidrográfica Para obtener la delimitación de una cuenca de interés en formato digital usando el ArcGIS, se debe llevar a cabo el siguiente procedimiento:

1. En ArcMap cargar el raster con el nombre FlowAcc_dtm_fill que se encuentra en la ruta I:Calidad\SUBSISTEMA DE INFORMACIÓN RRNN ALEPH\SSI_ALEPH.mdb\FlowAcc_dtm_fill

2. Se crea un shape con el punto de interés, bien sea en la desembocadura de la corriente principal de la cuenca o en un punto intermedio en el que se desee conocer el área aferente o de captación. 3. Se despliega la función Hidrology del Spatial Analyst tools que se encuentra en el ArcToolBox y mediante la función watershed se delimita el área deseada.

62

Anexo 6.

Un ejemplo de aplicación paso a paso Consideraremos para efectos ilustrativos y demostrativos el desarrollo de un ejemplo de aplicación en el que, para una cuenca especifica, se tiene interés en conocer: 1. El área y perímetro de la cuenca 2. Las alturas máxima, mínima y promedio de la cuenca 3. la temperatura promedio anual 4. La precipitación promedio anual multianual 5. La evapotranspiración real anual 6. El caudal promedio de la corriente principal a la salida de la cuenca 7. Definición del régimen hidrológico de la corriente 8. Un estimativo del caudal mínimo probable de la corriente principal 9. Un estimativo del caudal ecológico de la corriente principal 10. El caudal máximo de reparto 11. El Índice de agotamiento del recurso hídrico en la cuenca 12. El caudal remanente de agua para abastecer la demanda 13. La necesidad de emprender acciones de ordenamiento o reglamentación de

corrientes 14. El estado de la demanda del recurso hídrico 15. La viabilidad de implementar el instrumento económico conocido como Tasa

por utilización del agua. Para desarrollar este ejemplo, tomaremos la Cuenca del Río Grande e iniciaremos a responder las preguntas planteadas en su orden. En primer lugar se debe verificar si la cuenca de interés se encuentra almacenada en Proyecto_Cuenca, en caso afirmativo, sólo se requiere efectuar la consulta deseada en la hoja de cálculo, en caso contrario se requiere que la cuenca de interés esté en un formato digital. En el anexo 5 se presentó un método para la delimitación de una cuenca hidrográfica en ArcGIS. Para el caso de Río Grande, esta cuenca ya ha sido previamente digitalizada y la información correspondiente puede ser consultada directamente en el aplicativo Excel de Duberdicus.

63

El área y perímetro de la cuenca Para conocer el área y el perímetro de la cuenca se procede de la siguiente manera: Si la cuenca de interés se encuentra digitalizada en formato *.shp, se puede calcular el área y el perímetro haciendo uso del X Tools Pro en el ArcGIS.

Estos valores podrán visualizarse dentro de la tabla de atributos del shape, como se muestra en la siguiente figura:

1. La altura máxima, mínima y promedio de la cuenca El cálculo de las alturas se realiza en el ArcGIS, con el raster dtm_fill y el shape Proyecto_Cuenca, empleando de la herramienta Spatial Analyst, la opción Zonal statistics (Estadística Zonal), para obtener las alturas máxima, promedio y mínima

64

para cada cuenca. Estos valores se pueden observar en la tabla que resulta de la estadística zonal y luego ingresarlos a la hoja de cálculo como se visualiza a continuación:

65

2. La temperatura promedio anual El cálculo de la temperatura se obtiene utilizando la expresión propuesta según Cenicafé.

T_PROM = 28.3079-0.0056517* ALT_Prom Para la cuenca del Río Grande ALT_Prom = 2494, por lo tanto aplicando la ecuación anterior tenemos que T_PROM = 14.2 3. La precipitación promedio anual multianual, PPAM La PPAM se obtiene a partir de la estadística zonal, como se indicó en el numeral 2, adicionando al ArcMap el raster PPAM y el shape Proyecto_Cuenca, como se muestra en la siguiente figura:

Luego, el valor resultante se ingresa a la hoja de cálculo.

66

4. La evapotranspiración real anual, ETR La ETR se obtiene a partir de la estadística zonal entre el raster etr_cen_anual, según Cenicafé, y el shape Proyecto_Cuenca, como se muestra en la siguiente figura:

Luego, el valor resultante se ingresa a la hoja de cálculo. 5. El caudal promedio de la corriente principal a la salida de la cuenca El caudal promedio de la corriente principal se halla a partir de la siguiente expresión:

Q = ( )ETRPPAMAFC −**2 ver anexo 4 Para el caso del Río Grande:

Q =0.03170979*1278.51*1129.10 ≈ 45775.3 l/s

67

6. Definición del régimen hidrológico de la corriente Se estableció un valor mínimo de 0.1 l/s para el caudal promedio estimado de la cuenca, para el caso en que PPAM-ETR ≤ 0. Por lo tanto, valores inferiores a este corresponden a un régimen hidrológico estacional. Si ocurre lo contrario, el régimen hidrológico se define como permanente. De acuerdo con lo anterior, al Río Grande le corresponde un régimen hidrológico permanente. 7. Un estimativo del caudal mínimo probable de la corriente principal El caudal mínimo se calcula por dos métodos, el primero llamado Técnicas de Regionalización en el cual el caudal mínimo depende de las variables µmin, σmin y KTr como se muestra a continuación (ver anexo 4).

El segundo método consiste en el cálculo del caudal mínimo a partir del factor mínimo, que es el factor de reducción de caudales promedios para la estimación del caudal mínimo. Por medio de las herramientas de ArcGIS (estadística zonal) y empleando el raster de f_min y el shape Proyecto_Cuenca, se estimaron los caudales para cada una de las cuencas. El cálculo para el Río Grande se puede observar en las siguientes figuras:

68

8. Un estimativo del caudal ecológico de la corriente principal Este es el caudal mínimo que permite la supervivencia de los organismos que habitan en condiciones normales el ecosistema hídrico. Se calcula como el 25% del Caudal mínimo estimado de la cuenca. Para el Río Grande, tenemos:

ECQ = 0.25*15105.84

ECQ = 3776.46 l/s

9. El caudal máximo de reparto Es el caudal máximo que puede ser otorgado, garantizando la sostenibilidad ambiental de la cuenca. Se calcula como tres veces el caudal ecológico promedio anual. Para corrientes estacionales se define como 0.01 (ver expresión de cálculo en anexo 4). Para el Río Grande, tenemos que:

10. El Índice de agotamiento del recurso hídrico en la cuenca Es la relación entre el caudal otorgado (Demanda legalizada) y el caudal máximo de reparto (ver expresión de cálculo en anexo 4).

69

11. El caudal remanente de agua para abastecer la demanda Este caudal se calcula como la diferencia entre el caudal máximo de reparto y el caudal otorgado (demanda legalizada). En caso que el caudal máximo de reparto sea menor al caudal otorgado se toma un valor de cero, haciendo referencia a la ausencia de un caudal remanente de agua que sería viable otorgar (ver expresión de cálculo en anexo 4). 12. La necesidad de emprender acciones de ordenamiento o reglamentación

de corrientes Es un indicador asociado a los valores hallados para el índice de agotamiento. Para el Río Grande, tenemos que:

13. El estado de la demanda del recurso hídrico Para conocer el estado de la demanda del Río Grande se debe conocer la demanda actual medida, la demanda actual estimada como porcentaje del caudal medio o la demanda poblacional actual, siendo estos parámetros de entrada para determinar los índices legalización, de consumo real, la demanda para el índice de escasez y la demanda corregida para el índice de escasez.

14. La viabilidad de implementar el instrumento económico conocido como

Tasa por utilización del agua. De acuerdo con lo establecido en el decreto 155 de 2004, se calcula la Tasa por Utilización del Agua. Con base en los resultados que se obtienen del valor anual a recaudar y el costo estimado de la implementación. En este ejercicio, teniendo en cuenta los valores que se presentan en la figura, se propone la implementación de

70

la Tasa por Utilización en la cuenca del Río Grande puesto que el valor anual a recaudar es mayor que el costo estimado de la implementación.

71

Anexo 7

Caracterización Cuencas

Fuente Año Municipios Habitantes Área (Km2) Puntos de la Red de Monitoreo

Citará Río San Juan 2002 Jardin, Andes,

Betania, Hispania, Ciudad Bolivar y

Salgar

119277 1572.98

28

Río San Juan 2004 29

Quebradas San Mateo y Quebradona 2003

Betulia 10099 181.4 7

Quebradas San Mateo y Quebradona 2004 10

Quebrada Comiá 2003 Concordia 8082 84.9

10 Quebrada Comiá 2004 13

Quebrada Magallo 2003 Concordia 14472 95.99

11 Quebrada Magallo 2004 15 Quebrada Purco 2004 Betulia 3391 27.1 9

Quebrada La Guasquian 2005 Hispania 20 0.16 3 Total 155341 1962.53 135

Total Oficina Territorial 161256 1960.99 Hevéxicos

Río Aurra 2003 San Jeronimo y Sopetran 5555 251.29 13

Río Tonusco 2005 Santa Fé de Antioquia

y Giraldo 21896 264.5 16

La Sopetrana 2005 Sopetrán 11217 158.3 12 Total 38668 674.09 41

Total Oficina Territorial 107721 2495.83 Aburrá Sur

La Doctora 2005 Sabaneta 8481 15.77 14 La Guaca o Sabaletas 2005 Heliconia 7480 131.43 9

Río Amagá 2004 Amaga, Titiribi, Armenia y Angelopolis 51721 248 26

Quebrada La Miel 2005 Caldas 2481 1.73 12 Quebrada La Ospina 2005 La Estrella 552 5.4 6

Río Sinifaná 2004 Caldas, Titiribí, Amagá

7571 200 15

Quebrada Doña María 2005 Itagüi y Medellín 49375 50.49 20 Total 127661 652.82 102

Total Oficina Territorial 694457 811.8 Aburrá Norte

Quebrada El Limonar 2003 Copacabana y Girardota 5000 11.89 9

Quebrada Altavista 2003 Medellín 8020 14.89

13 Quebrada Altavista 2005 9

Quebrada La Picacha 2003 Medellín 3500 7.23 6 Quebrada Rodas 2004 Capacabana y Bello 820 5.81 3

72

Fuente Año Municipios Habitantes Área (Km2) Puntos de la Red de Monitoreo

Quebrada Piedras Blancas 2003 Copacabana 2932 13.51 9 Quebrada La Gabriela 2004 Bello 562 1.16 3

Quebrada El Hato 2003 Bello 3362 16.92 7 Quebrada La García 2004 Bello 177994 81.24 17

Quebrada La Mata de los Ortega 2003 Bello 1594 5.25 4

Quebrada El Chocho 2004 Girardota 1025 4.11 5 Quebrada Ana Díaz 2005 Medellín 12970 12.8 14

Total 217779 174.81 99 Total Oficina Territorial 2630569 837.7

Cartama Río Poblanco 2003 Fredonia, Santa

Bárbara y La Pintada 58823 179.95 11

Río Poblanco 2004 15 Quebrada Ardita 2004 Fredonia 2642 17.28 9

Quebrada Combia 2004 Fredonia 755 54.8 9 Quebrada Sabaletas

Trinidad 2005 Montebello y Santa

Bárbara 5988 69.27 17

Río Mulatos 2005 Pueblo Rico y Tarso 12212 100.76 15 Quebrada La Tuntuna 2005 Fredonia 1459 7.65 5

Río Piedras 2005 Jericó 10923 110.14 12 Quebrada La Sucia 2005 Fredonia 768 16.49 9 Quebrada El Balso 2005 Santa Bárbara 863 2.86 5

San Antonio 2005 Támesis 9920 20.54 4 Total 104353 579.74 111

Total Oficina Territorial 151104 1588.29 Panzenú

Caño El Silencio 2003 Caucasia 25600 3.5 8 Quebrada Juan Vara 2003

Zaragoza 1350 24 8

Quebrada Juan Vara 2004 14 Caño Atascoso 2003 Caucasia 24361 1.98 5

Total 51311 29.48 35 Total Oficina Territorial 222623 9276.45

Tahamíes

Río Grande 2004 San Pedro, Santa

Rosa, Entrerrios, Don Mátias y Belmira

55665 1294 20

Total 55665 1294 20 Total Oficina Territorial 248867 8273.5

Zenufaná Quebrada La Cianurada 2003

Segovia Remedios 37093 14 8

Quebrada La Cianurada 2004 16 Total 37093 14 24

Total Oficina Territorial 207429 10806.43 Total Caracterización 787871 5381.47 567

Total Jurisdicción 1484463 36059 Indicadores (%) 53.07 14.92

73

Anexo 8

Algunos ejemplos de Metadatos

74

75

76

Documents

Un Modelo para la Administración de la Demanda del Recurso