Seminario Taller Gestión del Riesgo y Restauración de · PDF fileJMDiez Hernández ([email protected]) 22/04/2015 1 Prof. Juan Manuel Diez Hernández –PhD Ecohidráulica. Grupo

JMDiez Hernández ([email protected]) 22/04/2015

www.gef-ecohidrologia.org 1

Prof. Juan Manuel Diez Hernández – PhD Ecohidráulica. Grupo de Hidráulica e Hidrología. Universidad de Valladolid. [email protected]

Universidad del CaucaSeminario Taller Gestión del Riesgo y Restauración de EcoAC

21ABR2015

Prof. J.M. Diez Hernández – IF, MSc, PhD-Ecohidráulica. [email protected] 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



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)



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



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



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?




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


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.


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”)?


Parámetros fisico-químicos

Calidad Agua

¿Temperatura ?

Desarrollo macrófitas y perifiton

alimento para peces/invertebrados Si > umbral homogeneiza hábitat,

O.D, pH y toxicidad NH4+.



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


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”


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


¿Ripario (riparian) o Ribereño?



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



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





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)



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?



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?

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