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JMDiez Hernández (jmdiez@iaf.uva.es) 22/04/2015
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Prof. Juan Manuel Diez Hernández – PhD Ecohidráulica. Grupo de Hidráulica e Hidrología. Universidad de Valladolid. jmdiez@iaf.uva.es
Universidad del CaucaSeminario Taller Gestión del Riesgo y Restauración de EcoAC
21ABR2015
Prof. J.M. Diez Hernández – IF, MSc, PhD-Ecohidráulica. jmdiez@iaf.uva.esUniversidad de Valladolid – España. www.gef-ecohidrologia.org
www.gef-ecohidrologia.org
Puntos clave
¿Para qué el Caudal Ecológico?
¿Cómo determinar CE en Colombia?
¿Caudal Ecológico o Caudal Ambiental?
Paradigma RNC
0
10
20
30
40
50
1-ene. 1-feb. 1-mar. 1-abr. 1-may. 1-jun. 1-jul. 1-ago. 1-sep. 1-oct. 1-nov. 1-dic.
Cau
dal (
m3 /s
)
DesoveCrecimiento CrecidaLavado
CrecidaFormativa
Incorpora componentes clave para procesos ecológicos (Ritcher et al., 1998)
Año Típico
Organiza y define la biodiversidad, producción, y sostenibilidad (Poff et al., 1997)
Caudal base
TasaIncremento
TasaDecremento
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Alteración Hidrológica Modificar el RNC afecta a la estructura, composición y/o
funcionamiento del ecosistema (Walker et al., 1995).
Efectos concretos dependen del modo de alteración de suscomponentes, y de las dinámicas ecológicas y fluviales.
No existe fórmula general CE
CE e Riqueza Biomasa
CEQ excT
0
5
10
15
20
25
30
Jan- 82 Feb- 82 M
ar-
82 Apr-
82 May
-82 Ju
n- 82 Jul-
82
Aug-
82 Sep- 82 O
ct-
82 Nov
-82 De
c-82
Caud
al d
iari
o (m
3 /s)
Salida(QRCV)
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AguaCOL– usoactivo
Agricultura - 54%
Hidroelectricidad – 20%
%
Agricultura =
Hidroelectricidad ↓
Acuicultura ↑
Demanda
5 componentesfluviales
Calidad agua
Biología
HidrologíaSedimento
Conectividad
3 componentespolíticas
Legal
Institucional
Ecosistema + Ambiente = Unidad Ecológica
2 especies fluviales ponen en riesgo los CE
· Teoricus recalcitrantum
· Tecnicus pasivus
¡ Ayuda ¡
Hidrológicos
MÉTODOS CAUDAL ECOLÓGICO(Tharme, 2002)
Hidráulicos
Simulación Hábitat
Holísticos – Incrementales
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7Q10 (EPA-EEUU, 1980s)
Índice de caudal bajo utilizado por los ingenieros sanitarios
para fijar estándares de dilución en vertimientos.
Caudal mínimo en 7 días durante período de 10 años.
Variable: caudal mínimo diario
M. Hidrológicos
mínimo
máximo
M. Hidrológicos7Q10
1. Media móvil ventana = 7 días
M. Hidrológicos
90
120
P Q7 q = 1 -
7Q10
1. Media móvil 7 días
2. Recurrencia T=10 años
Análisis
Hidrológico
Calidad Agua
Integridad Biológica
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Consistencia Estadística
• Homogeneidad• Estacionaria• Anomalías• Llenado serie
• Homogeneidad• Estacionaria• Anomalías• Llenado serie
Fenómenos Macroclimáticos
• ENSO• Niño / Niña• Seco-normal-húmedo
• ENSO• Niño / Niña• Seco-normal-húmedo
Max (7Q10; Q95%; 0.5QMM)
Qmín post/pre > 0.6 para T=2,5,10, y 25 años
Desagregación mensualDesagregación mensual Desagregación mensualDesagregación mensual
Análisis RVA
Desagregación DIARIADesagregación DIARIA
75
100
125
150
175
200
225
250
1912
1914
1916
1918
1920
1922
1924
1926
1928
1930
1932
1934
1936
1938
1940
1942
1944
1946
1948
1950
1952
Cau
dal anua
l (m
3 /s)
Variabilidad hidrológica INTER
Seco
Húmedo
Medio
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000
Flow
Fecha
Flow
Flow mu1 = 224.892 mu2 = 255.607
200
210
220
230
240
250
260
270
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000
Flow
Fecha
Flow
Flow mu1 = 224.892 mu2 = 255.607
52 65 7497 101
125 13097 101
61 61 53
0255075
100125150175200225
O N D E F M A MY J JL A S
Caud
al (m
cs)
Alteración 7Q10‐Q95‐0.5QMM
Año Seco Año Normal Año Húmedo
CE Colombia Análisis Hidrológico
1. Carencia de validación Umbrales (%, percentiles) no justificados.
7Q10 reprobado científicamente (Instream Flow Council USA, 2004).
Límites Post/Pre > 0.50 // 0.60 sin justificación ecológica.
No demuestra vínculo IHA – Biología.
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
O N D E F M A MY J JL A S
Cau
dal (
m3 /s
)
Natural
AH50%
WU
A (m
2 /m)
Caudal (m3/s)0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Barbus bocagei ADULTO
Q=50%WUA=38%
Alteración Hidrológica – Alteración Hábitat NO es LINEAL
WU
A (m
2 /m)
Caudal (m3/s)0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
Variable en RANGO
Variable en ORGANISMO [juv. - ale.]
Barbus bocagei - (<7cm) ALEVINBarbus bocagei - (7-25cm) JUVENILBarbus bocagei - (>25cm) ADULTO
Análisis Hidrológico
1. Carencia de validación Umbrales (%, percentiles) no justificados.
7Q10 reprobado científicamente (Instream Flow Council USA, 2004).
Límites Post/Pre > 0.50 // 0.60 sin justificación ecológica.
No demuestra vínculo IHA – Biología.
2. Baja flexibilidad Subordinada a serie hidrológica detallada (diario, >20años)
Límites de alteración hidrológica indefinidos.
¿Incertidumbre con caudal medio en lugar de mínimo diario?
Análisis Hidrológico
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7Q10 (EPA-EEUU, 1980s)
Índice de caudal bajo utilizado por los ingenieros sanitarios
para fijar estándares de dilución en vertimientos.
Caudal mínimo en 7 días durante período de 10 años.
Variable: caudal mínimo diario
mínimo
medio
máximo
Análisis Hidrológico
3. Limitaciones Operativas Inaplicable si no se dispone de caudales Naturales.
Inaplicable si no se dispone de caudales Diarios.
Inaplicable si no se dispone de serie > 20 años.
Carencia de límites concretos de variabilidad hidrológica.
Análisis Hidrológico
4. Implementación CA años Niño/Niña ¿ Elementos para variar el CA en función del tipo de año?
¿Cómo identificar el tipo de año hidrológico (“tiempo real”)?
Análisis Hidrológico
Parámetros fisico-químicos
Calidad Agua
¿Temperatura ?
Desarrollo macrófitas y perifiton
alimento para peces/invertebrados Si > umbral homogeneiza hábitat,
O.D, pH y toxicidad NH4+.
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Índice Integridad Biótica Compuesto (IIBC)
“Asignación inicial a=b=c=d=1. Valores 1 deberán justificarse adecuadamente”
Componente Biológico
IIBa IIB b IIB c IIB d IIB
a b c d
Componente Biológico
Índice Integridad Biótica: IIBMacroin
- Tipificación según: tolerancia - grupos funcionales tróficos – hábitat
- Puntajes y ponderación de estudios en ríos de EEUU, Europa, y Australia
Índice Integridad Biótica Compuesto (IIBC)
“Asignación inicial a=b=c=d=1. Valores 1 deberán justificarse adecuadamente”
Componente Biológico
IIBa IIB b IIB c IIB d IIB
a b c d
¿Puntajes/ponderaciones para ríos de EEUU, UE, AUS transferibles a COL?
Ponderaciones IIBCompuesto alternativas producen recomendaciones dispares.
¿Existe relación Q-IIB operativa para poder cuantificar efectos del proyecto?
Índice de Integridad Biótica (IIB)- IIB = f (IIBVegRip)
IIB de la Vegetación Riparia: IBBVegRip
Componente Biológico
¿Ripario (riparian) o Ribereño?
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Propuesta CA-Colombia
1. Criterios Generales (p.35) Objetiva:
Flexible:
Adaptable:
Costo-efectividad
Ecosistémica-Integral: • Hidrología, Hidráulica, calidad agua, biótico, socioeconómico, etc.
Parte integral normativa y gestión ambiental
Fundamentada en criterios científicos sólidos
1. Criterios Generales (p.35) Objetiva: ¿umbrales validados?
Flexible: ¿y si la línea base no es la ideal?
Adaptable.
Costo-efectividad
Ecosistémica-Integral: ¿hábitat?• Hidrología, Hidráulica, calidad agua, biótico, socioeconómico, etc.
Parte integral normativa y gestión ambiental.
Fundamentada en criterios científicos sólidos: ?
CE España
CE R. Palacé (COL)
Popayán
Río Cauca Río Palacé
Cauca
Popayán
Río Cauca Río Palacé
Cauca
Río Palacé (Cauca, COL)
Popayán
Piendamó
Totoró
Q =500 l/s
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PHABSIM 1D - RP (COL) Caracterización 1D - RP (COL)
CONVERSIÓN DATOS HIDRÁULICA
PREFERENCIA HÁBITAT REPORTES
SERIE Temporal
Reporte Series
PHABSIM 1D - RP (COL)
SECC 1
SECC 2S. Libre 2
Modelación Hidráulica
CELDILLA 7
Anchura ponderada
útil
APU
Preferencia Biológica
Velocidad
Cv
Profundidad
Cp
(b)
C i
Sustrato
Cs
(c)
Levantamiento HidrotopográficoSimulación Hábitat
ÍndiceHábitat
WUA
Caudal
WUA = Ci · Ai
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CONVERSIÓN DATOS HIDRÁULICA
PREFERENCIA HÁBITAT REPORTES
SERIE Temporal
Reporte Series
0
2000
4000
6000
8000
10000
1 3 5 7 9 11 13 15
IHT
(m2 /k
m)
Caudal (m3/s)
MacroinvertebradosReproducciónCrecimientoAdulto
PHABSIM 1D - RP (COL)
CONVERSIÓN DATOS HIDRÁULICA
PREFERENCIA HÁBITAT REPORTES
SERIE Temporal
Reporte Series
IFIM - RP (COL)
w.nature.org; w.eflownet.org
Declaración de Brisbane (Australia 3-6 Sept. 2007)
10th International River Symposium & Int. Environmental Flows Conference750 expertos de > 50 países
¿Caudal Ambiental o Ecológico?
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w.nature.org
¿RCE o RCA?
w.icid.org
¿RCE o RCA?
Ambiental
¿RCE o RCA?
Ecológico
Comprensibilidad amplia
Ajustado a la semántica (ciencia: ecosistema + ambiente).
Estándar Iberoamérica
¿RCE o RCA?