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1er CONGRESO IBEROAMERICANO SOBRE SEDIMENTOS Y ECOLOGÍA
QUERÉTARO, QUERÉTARO MÉXICO, 21-24 JULIO 2015
DETERMINACIÓN DE LA ALTERACIÓN DEL RÉGIMEN HIDROLÓGICO NATURAL Y
OBJETIVO AMBIENTAL PARA EL CÁLCULO DEL CAUDAL ECOLÓGICO
Mario Lopez Perez¹, Laureano Mendoza Camacho¹, Aarón Antonio Schroeder Aguirre¹*
(1) Comisión Nacional del Agua (CONAGUA), Av. Insurgentes Sur # 2416, Colonia Copilco el Bajo, Delegación. Coyoacán,
México D.F., C.P. 04340
[email protected], [email protected], [email protected]*
Antecedentes
Desarrollo
Para favorecer el desarrollo sustentable, se debe satisfacer las
necesidades en diferentes usos, sin comprometer la capacidad
de futuras generaciones, elaborando planes de manejo integral
de agua tomando como referencia el uso ambiental o de
conservación ecológica junto con los usos establecidos en la
Ley de Aguas Nacionales (LAN).
Para el proceso de determinación del régimen de caudal
ecológico es necesario identificar en la serie histórica de datos
si se presenta algún grado de alteración con respecto al
régimen hidrológico natural (RHN) y cuantificarlo,
entendiendo que dentro de un régimen de caudal ecológico
existen principios como el paradigma del RHN y el gradiente
de la condición biológica.
El uso ambiental o para conservación ecológica, es definido en
la Ley de Aguas Nacionales artículo 3 Fracción LIV, es el
caudal o volumen mínimo necesario en cuerpos receptores,
incluyendo corrientes de diversa índole o embalses, o el
caudal mínimo de descarga natural de un acuífero, que debe
conservarse para proteger las condiciones ambientales y el
equilibrio ecológico del sistema.
El incremento de los usuarios dentro de las actividades
socioeconómicas presentes en el país, provocan, por una parte,
el cambio de uso del suelo, una reducción significativa de los
caudales y una modificación de los regímenes originales de
flujo en las corrientes superficiales y subterráneas (acuíferos),
en consecuencia resulta en la desaparición parcial o total de
los flujos superficiales o la descarga procedente del subsuelo;
y por otra, la contaminación de las aguas, utilizando las
corrientes y cuerpos de agua como receptores de los residuos
sólidos y líquidos que generan dichas actividades.
Las diversas obras hidráulicas han modificado los
escurrimientos naturales en cantidad, calidad y distribución a
lo largo del año y, en consecuencia, han causado variación en
la morfología del cauce, transporte de sedimentos, materia
orgánica y nutrimentos, temperatura del agua, entre otras
variables, y han impactado a los ecosistemas correspondientes.
La extracción intensiva, propicia la modificación de patrones
de flujo subterráneo seguido de una disminución o
desaparición de la descarga de agua subterránea hacia la
superficie por medio de manantiales, caudal base hacia los
ríos, descarga a lagos, lagunas, humedales y al mar. La
descarga de agua subterránea representa en muchos casos,
especialmente en las regiones áridas y semiáridas del país, la
única fuente permanente de agua hacia los ecosistemas, por lo
que su disminución o desaparición implica cierta afectación.
La metodología es válida, ya que permite la ponderación
ecológica de cada componente dentro de un RHN, además de
genera propuestas para la conservación o restablecimiento de
la zona riparia, desde un punto de vista funcional a mediano y
largo plazo por medio de los objetivos ambientales
contemplados en la NMX-AA-159-SCFI-2012. Asimismo,
reconoce que un ecosistema acuático modifica sus servicios
ambientales en respuesta al aumento o disminución de los
niveles de estrés, desde el punto de vista conceptual, para la
determinación de caudales ecológicos, partiendo de reconocer
las condiciones naturales del régimen hidrológico (RHN)
dentro de una corriente o cuerpo de agua, su estado actual
(RHA), posibilidades de conservación o recuperación de los
componentes del régimen hidrológico para alcanzar o
mantener un estado ecológico deseado (objetivo ambiental).
Determinación de la alteración
Régimen Hidrológico Natural
del
El régimen hidrológico en estado natural y en estado actual
son dos condiciones necesarias para determinar el grado de
alteración del régimen hidrológico por presencia de
infraestructura hidráulica o hidroeléctrica (p.e. grandes presas
o derivadoras) o tomas de agua (p.e. bombeo de pozos, azud)
que afecten al régimen hidrológico de caudales y a los
ecosistemas acuáticos asociados. En todos estos casos es
necesario la identificación del grado de alteración que existe
en el régimen hidrológico actual (RHA) con relación al natural
(RHN).
El procedimiento para determinar el grado de alteración a
partir del régimen hidrológico natural se basa en volúmenes
mensuales y anuales medidos y contempla los puntos
siguientes:
1.
Identificar corrientes donde se realizará el estudio de los
caudales ecológicos (Figura 1).
La información hidrométrica a escala diaria o mensual con al
menos 20 años de registros.
2.
Determinar el régimen de caudales ordinarios (máximos
y mínimos) según el procedimiento que se detalla a
continuación:
• Ordenar a partir de la información hidrológica de la
serie diaria, los caudales medios mensuales, separando
las series en régimen hidrológico natural (RHN) y en
régimen hidrológico actual (RHA), que se muestran en
las Figuras 2 y 3 respectivamente.
• Organizar los caudales mensuales en años naturales
para ambas series.
• Calcular para cada mes del año en la serie de RHN
los percentiles 90 y 10, tanto mensuales como anuales
(Tabla 1).
• Calcular para cada año de la serie de RHA los la
suma de los promedios mensuales y 90 y 10 (Tabla 2).
A partir del régimen hidrológico natural (RHN) se calcula el
percentil 10 y 90 de cada uno de los meses. El cálculo del
percentil 50 se toma como una referencia de la media del
RHN.
3.
Verificar si los caudales actuales (RHA) a manera
mensual y anual se encuentran contenidos en el régimen de
caudal ordinario máximo (P90) y mínimo (P10) sugeridos por
el RHN (Figura 4 y Figura 5), en donde:
• Si el régimen hidrológico actual (RHA) cumple en
magnitud mensual y anual > 50 % con relación al RHN,
se considerará hidrológicamente no alterado.
• Si el cumplimiento del régimen hidrológico actual
(RHA) es < 50 % en su magnitud mensual y anual con
relación al RHN, se considerará alterado.
Ilustración 1. Régimen Hidrológico (1946-2002)
Ilustración 2. Régimen Hidrológico Natural (1946-1965)
Ilustración 3. Régimen Hidrológico Actual (1983-2002)
Tabla 1. Valores Mensuales de Percentiles (10, 50 y 90), Régimen Hidrológico Natural (1946-1965)
Percentil 10 Percentil 50 Percentil 90
Qm actual
Mes
m³/s
m³/s
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
2.54
1.68
1.39
1.27
1.09
2.04
34.39
66.46
66.37
14.03
3.34
2.68
3.94
3.05
2.37
1.77
1.60
12.35
72.18
109.24
128.92
37.46
5.54
4.52
21.36
14.28
4.60
2.78
2.15
31.65
152.01
180.70
243.68
120.66
14.83
12.89
45.67
14.60
4.85
5.65
1.86
12.88
88.05
123.70
145.94
61.11
20.33
10.92
Aportación Media (Σ)
Caudal Medio Anual (Promedio)
197.26
16.44
382.94
31.91
801.59
66.80
535.56
44.63
Tabla 2. Valores Anuales de Percentiles (10, 50 y 90), Régimen Hidrológico Actual (1983-2002)
Percentil 10 Percentil 90
RHA
Año
m³/s
m³/s
197.26
801.59
489.41
1983
197.26
801.59
561.00
1984
197.26
801.59
837.76
1985
197.26
801.59
494.06
1986
197.26
801.59
288.45
1987
197.26
801.59
630.61
1988
197.26
801.59
339.22
1989
197.26
801.59
879.85
1990
197.26
801.59
509.46
1991
197.26
801.59
1,075.84
1992
197.26
801.59
947.32
1993
197.26
801.59
323.50
1994
197.26
801.59
492.86
1995
197.26
801.59
351.12
1996
197.26
801.59
333.86
1997
197.26
801.59
435.40
1998
197.26
801.59
634.16
1999
197.26
801.59
420.21
2000
197.26
801.59
333.62
2001
197.26
801.59
333.45
2002
Ilustración 4. Índice de Alteración Mensual, Régimen Hidrológico (1946-2002)
Ilustración 5. Índice de Alteración Anual, Régimen Hidrológico (1946-2002)
Determinación de objetivos ambientales
para las cuencas hidrológicas
El procedimiento para determinar el objetivo ambiental debe
ser consistente con el estado de conservación deseado
partiendo de las bases mínimas a considerar a escala nacional,
para la determinación de objetivos ambientales como un
instrumento para la planificación o gestión hídrica.
Para determinar el objetivo ambiental se debe incorporar la
importancia ecológica y la presión de uso por el agua presente
en cada cuenca como criterios fundamentales.
Importancia ecológica
En la valoración de la importancia ecológica se consideran
aspectos bióticos y abióticos de los ecosistemas. Entre los
aspectos bióticos se encuentran la diversidad de especies, su
rareza, presencia de aquéllas en peligro de extinción o
amenazadas, endemismos e intolerantes a las alteraciones del
régimen hidrológico. Por lo que respecta a las condiciones
abióticas, éstas son las relativas a la diversidad de hábitats, en
el cauce y en las zonas riparias, su funcionamiento como
refugio, corredores biológicos para rutas migratorias, su
sensibilidad geomorfológica, la calidad del agua y a las
alteraciones del régimen hidrológico.
Presión de uso
Las ecuaciones que se utilizan para la obtención de la presión
de uso deben integrar concesiones y asignaciones de agua en
la cuenca. Para el cálculo de la presión de uso se utilizan las
expresiones tanto de para agua superficial como en
subterránea:
Tabla 6. Matriz de objetivos ambientales
Importancia
Ecológica
Para determinar si una cuenca presenta presión por el uso del
agua se debe evaluar el volumen ejercida por los usuarios
dentro de la cuenca sobre la disponibilidad de agua superficial
y subterránea.
Muy alta
A
A
B
C
Alta
A
B
C
D
Media
B
C
C
D
Baja
B
Baja
C
D
Media
Alta
Presión de Uso
D
Muy Alta
Ecuación 1. Agua superficial
Presión de uso 
UC  Ex  Ev  V
 100
D
(1)
Donde:
UC = Volumen anual de extracción de agua superficial
Ex = Volumen anual de exportaciones
D = Disponibilidad media anual de agua superficial en la
cuenca hidrológica
EV = Volumen anual de evaporación en embalses
ΔV = Volumen anual de variación de almacenamiento en
embalses
Ilustración 6. Condición biológica con respecto al gradiente del
factor de estrés
Ecuación 2. Agua subterránea
Presión de uso 
VEXTEXT
100
DAS
(2)
Resultados
VEXTET = Volumen de extracción de agua subterránea
consignado en estudios técnicos
DAS = Disponibilidad media anual de agua subterránea
Se determina la presión de uso como la relación en porcentaje
del volumen asignado más el concesionado entre la
disponibilidad media anual por cuenca o acuífero.
Obtenidos los valores de la presión de uso para agua
superficial y subterránea, se clasifica la presión de uso
conforme a los valores de la Tabla 5:
Tabla 5. Criterios con base en porcentajes para identificar
distintos niveles de presión de uso
Muy Alta
Alta
Media
Baja
Presión de
Uso
≥ 80 %
≥ 40 %
≥ 11 %
≤ 10 %
Estado de conservación deseado y objetivos ambientales
El estado de conservación deseado (muy bueno, bueno,
moderado o deficiente) mostrado en la Figura 6 y el objetivo
ambiental (A, B, C o D) se asigna conforme a las reglas de
decisión mostradas en la Tabla 6, el cual representa e objetivo
asignado para la cuenca.
Aplicando los criterios se determinó que el régimen
hidrológico actual no presenta alteración por la incorporación
de infraestructura hidráulica, la asignación del objetivo
ambiental “A” para un año húmedo se fundamenta con base en
que la cuenca del río Acaponeta pertenece a una de las 18
cuencas con prioridad de conservación extrema y además de
que es una reserva de agua con potencial ambiental y presenta
una categoría alta, además en la evaluación de los dos tramos
utilizados para determinar la presión de uso en el río
Acaponeta se determinó que esta presenta un índice menor al
2 % por lo que se considera una categoría baja en cuanto a la
presión de uso.
Conclusiones y Recomendaciones
La metodología para la evaluación del grado de alteración de
un régimen hidrológico indica que el régimen hidrológico
actual no está alterado, además la asignación de un objetivo
ambiental “A” corresponde a un sitio que por sus
características eco-hidrológicas debe ser conservado, ya sea
para la conservación del medio ambiente en una zona
prioritaria como Marismas Nacionales o incorporarlo a una
reserva de agua por medio de la integración de un régimen de
caudal ecológico considerando dicho volumen como parte del
balance de la cuenca, todo esto es con la finalidad de asegurar
la conservación de los principales ecosistemas en el país y de
conservación sustentable de los ecosistemas riparios.
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