4 ALTERACIÓN DEL RÉGIMEN DE CAUDALES CASO URRA I
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MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ 4 ALTERACIÓN DEL RÉGIMEN DE CAUDALES CASO URRA I Este capítulo busca establecer cómo y en qué medida se ha alterado el régimen natural de caudales del río Sinú a raíz de la operación del proyecto hidroeléctrico Urrá I. En primera instancia se aplicó una metodología usada y consolidada internacionalmente para la evaluación de este tipo de alteraciones causadas por embalses llamada IHA (Índices de Alteración Hidrológica). Posteriormente se aplicó la propuesta metodológica AVFD (Análisis de Variabilidad, Frecuencia y Duración) considerando lineamientos estándar del medio Colombiano, buscando el mismo objetivo, que contempla la operación del proyecto a resolución horaria. 4.1 Generalidades 4.1.1 Localización de la zona de estudio La cuenca del río Sinú está localizada al nordeste de Colombia, en la región del Caribe, con una extensión de 13952 km², de la cual el 93% pertenece al departamento de Córdoba, el 6% a Antioquia y el 1% a Sucre. El río Sinú nace en el nudo del Paramillo, en la cordillera Occidental a 3700 msnm, atraviesa la cuenca de sur a norte en un longitud de 437.9 km y desemboca en el mar Caribe, en el Delta Tinajones (CVS, 2004). En su travesía, el río Sinú, encuentra diferentes ecosistemas producto de las variaciones altitudinales, climáticas, geológicas, edafológicas y antrópicas presentes en la cuenca. Desde el año 2000 sus aguas son captadas por el embalse Urrá I, construido para la generación de energía eléctrica y el control de inundaciones. Aguas arriba del embalse se encuentran los altos andinos; mientras que aguas abajo, el río atraviesa la planicie aluvial y establece complejas interacciones con caños, ciénagas y áreas pantanosas que captan sus excesos de aguas en el período de caudales máximos y los devuelven al río en época de estiaje. Se destacan la ciénaga Betancí, conectada al río por el caño Betancí; las ciénagas de la margen izquierda (Del Sinú, Cambo, Bañó, El Moro, Quemao, El Corralito, Berlín, Turvari, Redonda, El Deseo), los humedales anexos al delta y a la bahía de Cispatá que incluyen zonas de manglares, y el Complejo Cenagoso del Bajo Sinú (CVS, 2004). ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-1 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ El Complejo Cenagoso del Bajo Sinú se encuentra localizado en la parte norte del Departamento de Córdoba, en la margen derecha del río Sinú, formando parte de los territorios de los municipios de Lorica, Purísima, Momil, Chimá, Cotorra, San Pelayo y Ciénaga de Oro. Geográficamente el Complejo Cenagoso se ubica entre las coordenadas 1440000 a 1527000 metros Norte y 800000 a 855000 metros Este, con origen Bogotá (1´000.000 mE, 1´000.000 mN) Geoide WGS 1984. Barrientos (2008). Ver Figura 4.1. Figura 4.1. Localización de la zona de estudio. Cuenca del río Sinú y embalse Urrá I. 4.1.2 Descripción del proyecto Hidroeléctrico URRÁ I Las obras principales del proyecto multipropósito de Urrá I, se encuentran localizadas sobre el río Sinú, 60 km. al sur del municipio de Tierralta, en el departamento de Córdoba. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-2 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ Consta de una presa y un dique auxiliar de 73 y 51 m de altura respectivamente levantados en el sitio Mano Vieja. El embalse tiene un nivel máximo probable de inundación en la cota 132 m.s.n.m, y niveles máximo y mínimo de operación en las cotas 128.5 y 107 m.s.n.m respectivamente. El salto hidráulico neto varía según el nivel del embalse, entre 32.9 y 54.4 metros columna de agua. El sitio seleccionado para la construcción de la presa corresponde a la desembocadura de la quebrada Mano Vieja, localizada en la margen derecha del río, en el extremo inferior del lugar denominado Angostura de Urrá, garganta de aproximadamente 1.5 km., de longitud, que marca el límite entre el alto Sinú y el Valle del río Sinú. La cuenca tributaria del embalse posee una extensión de 4600 km2 y el caudal medio del río en la Angostura de Urrá es de 349 m3/s. La estructura de captación localizada en la margen derecha del río es de tipo superficial y en su casa de maquinas aloja cuatro turbinas Francis acopladas directamente a sus respectivas unidades de generación. Cada una trabaja con un caudal de diseño de 175 m3/s y una potencia nominal de 85 MW. Durante la construcción de la presa, el río fue desviado mediante una ataguía de 39 m de altura y conducido por 2 túneles localizados sobre la margen derecha, capaces de evacuar una creciente máxima de 2900 m3/s, equivalente a un periodo de retorno de 50 años. Uno de los túneles de desviación quedó habilitado para funcionar como descarga de fondo durante la operación del embalse, con capacidad para evacuar un caudal máximo de 322 m3/s. El rebosadero es de tipo canal abierto con estructura a flujo libre, con la capacidad para manejar el caudal de 14900 m3/s, correspondiente a la avenida máxima probable. El área de inundación del embalse es de 74 km2, con un volumen total de 1740 *106 m3 y un volumen útil de 1200 *106 m3. La capacidad instalada es de 340 MW y una energía media estimada en 1421 Gigavatios/hora/año. La energía generada es evacuada por 2 líneas a 230 kv, 84.5 km, de longitud hasta la subestación Cerromatoso, localizada en el municipio de Montelíbano que se encuentra a su vez conectada al sistema nacional de 500kv. Las características técnicas del proyecto multipropósito Urrá I, son las descritas en la Tabla 4.1 a continuación. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-3 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ Tabla 4.1. Datos generales del proyecto multipropósito Urrá I Embalse 7400 Ha Volumen útil 1200 *106 m3. Volumen total 1740 *10 m Energía media 1421 GWH/año 6 Capacidad instalada 3 340 MW. 4 unidades 85 MW c/u Interconexión red nacional Subestación Cerromatoso por línea 230Kv Área de hoya hidrográfica 4600 km2 Caudal de diseño 700 m3/s Precipitación media sitio de la presa 1850 mm Caudal medio del río sitio de la presa 349 m3/s SISTEMA DE DESVIACIÓN Sistema Ataguía y túneles Altura de la ataguía 39 m 0.6 *106 m3 Volumen ataguía Número de túneles 2 Diámetro hidráulica de los túneles 7.0 m Longitud de los túneles 1183 m Descarga por los dos túneles 1108 m3/s Creciente máxima de desviación (pico) 2900 m3/s Frecuencia 50 años PRESA Y DIQUE AUXILIAR Tipo: Núcleo impermeable de gravas arcillosas con protección de enrocado Altura de la presa 73 m Altura del dique 51 m Longitud de la cresta 1300 m REBOSADERO Tipo Flujo libre Caudal máxima de descarga 9800 m3/s ESTRUCTURA DE TOMA Tipo Rejas inclinadas y pozos de compuertas Número de bocatomas 4 175 m3/s Caudal del diseño por bocatoma Número de compuertas de servicio Tipo 4 Planas con ruedas CONDUCCIONES DE CARGA Tipo Número de conductos Diámetro Túneles blindados y tubería superficial 4 6.5 m ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-4 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ Longitud de cada conducto 120 m CASA DE MAQUINAS Tipo Superficial Altura máxima 44 m Longitud 131 m Ancho 22 m Número de puentes grúas 2 Cota de eje de turbinas 68 m.s.n.m DESCARGA DE FONDO Cantidad 1 Control en el túnel # 2 Válvula deslizante TURBINAS Cantidad 4 Tipo Francis Velocidad nominal 120 RPM Potencia de diseño 85 MW 175 m3/s Caudal de diseño GENERADORES Cantidad 4 Tipo Sombrilla Capacidad nominal 92 MVA Tensión 13.8 Kv Factor de potencia 0.9 Frecuencia 60 HZ TRANSFORMADORES TRIFASICOS Tipo ONAF Cantidad 5 Frecuencia 60 HZ Capacidad 105 MVA Número de arrollamientos 2 Voltaje primario 13.8 Kv Voltaje secundario 230 Kv GENERACION Energía firme anual de operación conjunta 1175 GWH Energía secundaria anual 246 GWH Energía promedio anual 1421 GWH ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-5 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ 4.1.3 Problemática asociada El proyecto hidroeléctrico Urrá I fue originado y concebido como Multipropósito, en la década de los 50, como idea del Gobierno Nacional para poder abastecer de energía eléctrica a la Costa Atlántica Colombiana. En la década de los 80 se hizo proyecto de importancia nacional y la firma Gómez Caijiao realizó el diseño técnico de todos sus aspectos. En el año de 1993 se inició su construcción y el llenado del mismo se realizó en 1999, desde finales de este año viene operando ininterrumpidamente. Este proyecto siempre ha tenido contradictores, en la fase de construcción y de otorgamiento de la licencia ambiental de operación, las comunidades indígenas (EmberaKatio) fueron las más fuertes opositoras debido a sus fuertes políticas de reasentamiento y al deterioro de sus actividades productivas, y en la fase de operación las empresas generadoras de energía competidoras han sido las principales contradictoras a sus políticas de operación, estas por considerar que Urra I no puede funcionar bajo restricciones de operación distintas a los otros generadores. Actualmente, el proyecto hidroeléctrico ha sido cuestionado en su función de regulador de crecientes. Durante los años 2006 y 2007, las graves inundaciones en la cuenca del río Sinú cuestionaron la funcionalidad y la política de operación para regular el caudal de río Sinú. 4.1.4 Marco legal de operación El proyecto hidroeléctrico Urrá I tiene propósitos múltiples: el control de inundaciones aguas abajo de la presa y la generación de energía eléctrica. Asociados a estos propósitos se establecen varios tipos de restricciones de tipo económico, social y ambiental. Estas restricciones están expresadas en la licencia ambiental otorgada por la autoridad ambiental pertinente, en este caso, para Urrá I se encuentran en la Resolución 838 de 1999 del Ministerio del Medio Ambiente. Las principales obligaciones a las que hace referencia la Resolución 838 de 1999 se muestran en los siguientes apartes: 1.3.4 Caudal y niveles: Con un monitoreo con frecuencias iguales a las establecidas para el oxígeno disuelto, la Empresa URRA S.A. E.S.P. deberá preparar una curva de oxígeno disuelto contra caudal. Para la estación ubicada en el sitio de descarga al cauce del río Sinú y para las ubicadas en los caños, se debe tener el registro continuo de caudales con los limnígrafos. (…) ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-6 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ 1.6 Seguimiento y monitoreo de la dinámica río - ciénagas y calidad del agua 1.6.1 La Empresa URRA S.A. E.S.P. deberá garantizar el intercambio de agua ríociénagas simulando las curvas históricas de caudales naturales del río. 1.6.2. La Empresa URRÁ S.A. E.S.P. deberá adelantar el siguiente Plan de Seguimiento y Monitoreo, para determinar la calidad del agua en las ciénagas: (…) 1.11. La Empresa URRA S.A. E.S.P. deberá garantizar en todo momento una descarga mínima de 75 metros cúbicos por segundo que permita la descarga por la estructura de carga de las turbinas. Igualmente una vez alcanzada la cota, la Empresa no podrá efectuar descargas por las compuertas de fondo, salvo que debido a condiciones de lluvias extremas y con el objeto de garantizar la capacidad reguladora del embalse, se haga necesario efectuar descargas por dichas compuertas. Lo anterior solo podrá ser realizado previa información a este Ministerio y en todo caso deberá garantizar la calidad del agua en las condiciones señaladas en el punto 1.1. del presente articulo. (…) 2.11. La Empresa URRA S.A, E.S.P. deberá garantizar durante la operación del proyecto, un adecuado manejo hidráulico en la aplicación de las reglas de operación, con el propósito de crear crecientes artificiales para asegurar el estimulo gonadal de las especies ícticas, simulando las curvas de caudales naturales históricos que se han registrado para el río. De esta forma y atendiendo al ciclo hidrológico anual al inicio de la época de lluvias, se deben generar incrementos en los caudales creando picos que no sean inferiores a los 400 m³/seg, para asegurar la entrada de larvas, tanto a la Ciénaga de Betancí como a la Ciénaga de Lorica. (…) En este marco, queda claro que la empresa URRA S.A., E.S.P. tiene restricciones de operación las cuales debe cumplir. Estas restricciones, incluyen planes de monitoreo y control aguas abajo del embalse para garantizar la calidad del agua y minimizar los impactos ambientales generados. Aunque la Resolución 838 contiene restricciones ambientales para los caudales mínimos de descarga y además restringe la operación a la utilización de reglas que simulen las curvas de caudales históricos naturales, no es específica en cuanto a la operación a escalas de tiempo menores que las diarias. Como ya se conoce, una de las funciones principales de los embalses es garantizar un caudal regulado de descargas, que mantenga el embalse en el nivel suficiente para garantizar el cumplimiento de las demandas; sin embargo es necesario que la operación del mismo permita minimizar los efectos ambientales negativos. Esto requiere conservar no solo eventos máximos en el río y unas descargas mínimas que garanticen el ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-7 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ sostenimiento del ecosistema, también mantener con ciertos márgenes de variabilidad el comportamiento de la serie natural de caudales y niveles a las distintas escalas de tiempo (mensual, semanal, diaria y horaria), especialmente en una cuenca que tiene ecosistemas acuáticos tan diversos e importantes como lo es el Complejo Cenagosos del Bajo Sinú y donde su dinámica hídrica depende en un alto porcentaje de los intercambios con el río Sinú. Durante el año 2006 y 2007 los entes generadores, en especial EPM, interpusieron un reclamo ante la CREG en cuanto a los lineamientos que rigen la operación de Urrá I y por consiguiente el calculo de la capacidad remunerable teórica (CRT) para los años 2002, 2003, 2004 y 2005, además de cuestionar los criterios utilizados por el ingeniero Hernando Durán para el cálculo de las curvas guía de operación del embalse Urrá I. A continuación se extraen unos trozos de la resolución de la CREG al respecto: “La curva y las restricciones ambientales Se cuestiona la curva guía mínima reportada por Urrá porque presuntamente no obedece a criterios ambientales. No obstante, de las pruebas practicadas no surge tal conclusión. Los términos de referencia elaborados por Urrá para el estudio que sirvió de soporte a la elaboración de las curvas guías de manera expresa señalan, dentro del alcance del trabajo, lo siguiente (Fol. 827): Mantener como descarga mínima durante el periodo de verano el equivalente a una unidad 70% de la disponibilidad declarada (...) Tener en cuenta los resultados del estudio de Control de Inundaciones (Documento GC-280532-146), realizado por Gómez Cajiao. (...) Minimizar las descargas por el rebosadero. Para la elaboración de las curvas guías se debe tener en cuenta lo indicado en el Acuerdo CNO No. 153 de julio 27 de 2001. Tener en cuenta las restricciones ambientales contempladas en la Licencia Ambiental’.” Estas restricciones ambientales, según los referidos términos de referencia (Fol. 826), se resumen así: CAUDALES MÍNIMOS: (...) ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-8 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ INTERCAMBIO DE AGUAS CON LAS CIÉNAGAS: (...) CRECIENTES ARTIFICIALES: (...) MANEJO HIDRÁULICO DE LOS CAÑOS BUGRE Y AGUAS PRIETAS: (...) En el Informe Final de octubre de 2003 del estudio que sirvió para el diseño de las curvas guía de Urrá elaborado por el Ingeniero Hernando Durán, se reconocen como propósitos de la central Urrá I (Fol. 375), los siguientes: Control de caudal máximo descargado al río en condiciones de creciente para evitar inundaciones aguas abajo. Control de caudal mínimo descargado al río para mantener condiciones ecológicas y de calidad del agua aguas abajo. Utilización de los aportes hidrológicos en el año para generación de energía eléctrica. (...)” En el mismo estudio (Fol. 372) se reconocen como restricciones ambientales sobre la operación de la central: Caudal mínimo en la estación de verano. Caudales mínimos para mantener el ecosistema río-ciénagas Crecientes artificiales para estimular la reproducción de las especies ícticas y reofílicas Utilización de las compuertas de fondo únicamente en condiciones de creciente más críticas que las históricas. Estas razones llevaron al perito a dictaminar que “… en la elaboración de las Curvas se consideraron las condiciones asociadas con el uso del agua para propósitos diferentes al de generación de energía eléctrica, específicamente las indicadas en el acápite B de este PUNTO 1.1.”. En el mismo sentido el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, por las consideraciones que aparecen en los tres (3) conceptos rendidos dentro de la presente actuación administrativa, conceptuó que “… Urrá S.A E.S.P., ha cumplido satisfactoriamente con los requerimientos establecidos en la licencia ambiental referentes a las garantías de calidad del agua en el río Sinú, de garantizar el caudal mínimo ecológico a dejar aguas abajo del sitio de presa, correspondiente a 75 m3/s y con el requerimiento de operar de manera que se asegure la entrada de huevos, larvas y alevinos a la ciénaga Grande de Lorica.” Aun cuando podría pensarse que el cumplimiento de las restricciones ambientales a que está sujeto el embalse de Urrá no es garantía de que la curva guía mínima declarada para el cálculo de la CRT del Cargo por Capacidad incorpore tales restricciones, la circunstancia de que la operación del embalse haya respetado dicha curva si es indicativa de tal circunstancia. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-9 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ En suma, no existen razones, indicios o pruebas que le permitan a la CREG concluir que la curva guía mínima reportada por Urrá para el cálculo de la CRT del cargo por capacidad de los periodos 2003-2004 y 2004-2005 no corresponde a criterios ambientales o de restricciones del agua para propósitos diferentes al de generación de energía. Todo lo contrario, las pruebas allegadas indican que en ella están incorporadas tales restricciones. Ahora bien, que la curva guía mínima incorpore además de las restricciones ambientales otros criterios, es asunto diferente que se analizará en el título siguiente. Maximización de la energía con la curva guía mínima Los agentes generadores que dieron lugar a esta actuación administrativa han informado que la curva guía mínima reportada por Urrá obedece al propósito exclusivo de maximizar la energía que aporta la central durante la estación de verano sin que medie consideración o restricción alguna en el uso del agua para propósitos diferentes al de la generación de energía. Dicen que la curva guía reportada tiene propósitos comerciales y no ambientales. En el título anterior se pudo establecer que no hay razones para concluir que la curva guía mínima reportada por Urrá no incorpore las restricciones ambientales a que está sujeto el embalse. Las pruebas recaudadas indican que sí las incorpora. Resta por determinar si, además, incorpora el criterio de maximización de la energía aportada en la estación de verano y si dicho criterio riñe con la definición de curva guía mínima contemplada en la Resolución CREG 074 de 2002. De las pruebas recaudadas se deduce claramente que en la elaboración de la curva guía mínima de Urrá se incorporó como objetivo, la maximización de la generación de energía en la estación de verano. Así lo revelan los términos de referencia que precedieron la contratación del estudio para el diseño de las curvas guía de Urrá: “Para la elaboración de las curvas guías el Contratista debe lograr maximizar el recurso hídrico para la generación de energía eléctrica y optimizar las curvas con el fin de lograr la mejor Capacidad Remunerable Teórica para el Cargo por capacidad de la central.” Más adelante, en la definición del alcance de los trabajos a contratar, se señala: Maximizar la generación de energía durante el año. Maximización de la Capacidad remunerable Teórica para la central de Urrá..” En el Informe Final del estudio para el diseño de las curvas guía elaborado por el Ingeniero Hernando Durán, se señala como uno de los propósitos del estudio, lo siguiente: “Utilización de toda la capacidad de almacenamiento del embalse para la generación de energía en la estación de verano en condiciones de hidrología crítica y así lograr el máximo aporte de la central a la confiabilidad de suministro de energía eléctrica en del país.” No cabe duda de que la curva guía mínima declarada por Urrá tenía como uno de sus propósitos, aunque no el único, maximizar el aporte de energía de la central durante la estación ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-10 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ de verano. La pregunta es sí este propósito cabe dentro de la definición de curva guía contemplada en la resolución CREG – 074 de 2002: ”Define los niveles mínimos ó máximos mensuales que hay que mantener en el embalse para la operación sin ningún tipo de restricciones, considerando condiciones asociadas con el uso del agua para propósitos diferentes al de generación de energía eléctrica, tal como: caudal mínimo garantizado aguas abajo del embalse, requerimiento de reservas de agua para consumo humano, riego, navegación, u otros. Aquellos embalses con asignación de Mínimos Operativos no reportaran Curvas Guías.” La respuesta del perito, conforme se vio en líneas anteriores, es afirmativa y la comparte la CREG, por las siguientes razones. Conforme se puedo establecer atrás, ni la regulación de la CREG ni los acuerdos del C.N.O definen una prueba, metodología o fórmula conforme a la cual se determinen los valores de las curvas guías. Por esta razón, la adopción de la metodología es del arbitrio del agente, siempre que se observen la regulación y los acuerdos del C.N.O y se acoja una que sea aceptada por la ciencia o por la técnica. En este caso, según lo refiere el perito, se utilizó una metodología de simulación de uso frecuente que puede considerarse estándar en el estudio de los embalses hidroeléctricos y normal en el análisis de sistemas que utilizan el recurso hídrico . La definición de curva guía mínima contenida en la Resolución CREG – 074 de 2002 exige expresamente que en ella se definan los niveles mínimos que hay que mantener en el embalse para operar sin ningún tipo de restricciones, considerando condiciones asociadas con el uso del agua para propósitos diferentes al de generación de energía eléctrica, vale decir, que en el diseño de la curva guía mínima sólo se pueden tener en cuenta restricciones originadas en el uso del agua para propósitos diferentes al de generación de energía eléctrica. Sin embargo, el aporte de energía, la generación de energía en el verano y el consecuente aumento de la CRT no es propiamente una restricción sino el objeto restringido y por ello sería imposible pensar que la curva guía que incorpora restricciones, en este caso ambientales, se diseñe al margen del objeto restringido; esto es, que se pueda diseñar al margen de aquello que restringe. En cualquier metodología de las múltiples posibles para la determinación de curvas guía, la generación de energía se restringe, más o menos, de acuerdo con la curva definida, lo cual es inevitable porque el objeto que restringe es inseparable del restringido. Ante esta multiplicidad de posibles curvas guía mínimas, una de ellas es aquella en la cual el agente, incorporando las restricciones ambientales del embalse, incluidas condiciones hídricas críticas, maximiza su generación de energía durante la estación de verano. Es que ante la ausencia de una metodología específica para la determinación de las curvas guía, así como no está establecido que el agente deba utilizar o adoptar las curvas guía que maximizan su generación de energía durante la estación de verano, tampoco está establecido que debe adoptar aquellas que la minimizan. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-11 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ En este caso, el acervo probatorio indica que la curva guía mínima reportada por Urrá, no solo incorpora las restricciones ambientales a que está sometido el embalse sino que, de manera especial, el objetivo maximizar la generación de energía durante la estación de verano es consecuente con el cumplimiento de las restricciones ambientales relativas a la preservación de la calidad del agua, como lo alegó la defensa de Urrá, lo declaró su Gerente Comercial y lo confirmó el perito y, por contera, aporta firmeza al Sistema bajo condiciones de hidrología crítica, como efectivamente se ha verificado con la observancia por parte de Urrá de la curva guía mínima a partir de su declaración, lo cual no contradice el objetivo del Cargo por Capacidad. Es cierto que la definición de curva guía mínima contenida en la resolución CREG – 074 de 2002 exige que la curva que se defina refleje los niveles mínimos que hay que mantener en el embalse para la operación sin ningún tipo de restricciones, vale decir, que sea la mínima, pero, no necesariamente esta minimización conduce a la minimización del aporte energético, por el contrario, dicha minimización tiene vocación de aumentarlo porque el mismo estaría sometido a una menor restricción. En otros términos, la maximización de la energía es la que garantiza que la curva guía diseñada sea la mínima. Lo que maximiza el aporte energético en la estación de verano es la distribución en las curvas guías de los niveles del embalse a lo largo del tiempo, la cual, siempre que se incorporen las restricciones por usos diferentes al de generación de energía, es de elección del agente, por cuanto que, ante la ausencia de una metodología específica, tampoco está previsto que se utilice un procedimiento estocástico respecto de esta variable inescindible de la definición de la curva guía mínima. Finalmente, es cierto que el embalse de Urrá en su calidad de multipropósito reconocida por la Resolución CREG –066 de 1999, no tiene una utilización prioritariamente energética; sin embargo, esto no quiere decir que no tenga propósitos energéticos. De hecho la condición multipropósito incluye el propósito de generar energía, como lo reconoce la citada resolución. Por esta circunstancia, la incorporación del propósito energético en el estudio soporte de las curvas guía de Urrá no desvirtúa tal estudio. En suma, no existen motivos para modificar el parámetro de curvas de operación del embalse Urrá I de la empresa URRA S.A E.S.P y ordenar una nueva corrida del modelo de largo plazo que sirvió para el cálculo de la Capacidad Remunerable Teórica del Cargo por Capacidad en el Mercado Mayorista de Electricidad correspondiente a los periodos 2003 – 2004 y 2004-2005.” Así, la CREG autoriza mediante la resolución CREG 073-2006 la operación de Urrá I siguiendo parámetros energéticos y no ambientales. 4.1.5 Mercado energético El mercado energético Colombiano se rige por las Leyes 142 y 143 del año 1994. En este marco, el mercado es cambiante y depende de la relación oferta demanda. Así, Urrá I opera siguiendo lineamientos económicos, respetando los límites técnicos y las restricciones impuestas en la licencia ambiental. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-12 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ La oferta energética horaria de los diferentes entes generadores se realiza con un día de anticipación y, según la demanda, son despachados a generar. El despacho horario provoca cambios súbitos pasando de generación mínima a máxima en cuestión de minutos. Este fenómeno es una grave alteración al régimen de caudales y se puede apreciar en la Figura 4.36. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-13 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ 4.2 Metodología (IHA) Índices de Alteración Hidrológica La aplicación de esta metodología, propuesta por Richter B. D. (1996), se realizó con la finalidad de encontrar las variaciones que ha tenido el régimen hidrológico del río Sinú a raíz de la operación del proyecto hidroeléctrico multipropósito Urrá I. Cumpliendo con los estándares propuestos en la metodología se preparó la serie de registros históricos de caudal en la estación Angostura de Urrá y la serie de descargas registrada en el sitio de la presa, que corresponden en localización geográfica. Esta serie sirvió como información de entrada al programa desarrollado en el lenguaje Fortran por Nature Conservancy llamado “IHA”, el cual es de libre distribución y se encuentra disponible en la dirección electrónica: http://www.nature.org/initiatives/freshwater/conservationtools/art17004.html La base metodológica se encuentra descrita con detalle en Richter et al. (1996, 1997, 1998) también disponible en la misma página web. Adicional a los indicadores resultantes de la aplicación de esta metodología se obtienen, de una manera complementaria, valores para establecer un rango aceptable de alteración llamado “RVA” basado en criterios de tendencias estadísticas históricas y la determinación de las componentes de los caudales ambientales “EFC”, como se anotó anteriormente en el Marco Teórico de este trabajo. El periodo de registros analizado está comprendido entre los años 1969 y 1995 para la serie histórica y entre los años 2000 y 2005 para la serie de descargas de Urrá I. Esto nos permite comparar un periodo de 27 años de régimen natural contra 6 años de descargas diarias registrados en el plan de monitoreo de Urrá I. Como ha sido anotado con anterioridad, esta metodología presenta unas limitaciones de escala temporal frente a la problemática ambiental asociada a la operación de la central hidroeléctrica Urrá I. Esta limitación radica principalmente en la imposibilidad de realizar el análisis a resoluciones diferentes a las diarias. Aun así, como veremos mas adelante, los efectos de la operación en pulsos horarios son tan evidentes que se manifiestan a escala diaria. 4.2.1 Grupo 1: Magnitud y condiciones de descarga mensual Siguiendo detalladamente la metodología IHA, se empieza por el primer grupo el cual consta de los índices de caudales mensuales. Estas figuras contienen el valor medio de los caudales registrados para cada mes en cada año, además de la tendencia media del régimen para cada mes y el rango de variación estándar (RVA) presentado en el régimen ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-14 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ natural. Adicionalmente estas gráficas muestran los resultados de los IHA (índices de alteración) que serán útiles posteriormente. Los rangos de variación naturales, calculados con parámetros estadísticos, son una muestra de la variabilidad natural de la serie y sirven, más adelante, como punto de partida para establecer las políticas de manejo de la operación del proyecto hidroeléctrico. Figura 4.2. Grupo 1. Caudales mensuales Enero. Si observamos la Figura 4.2 podemos apreciar como para el mes de enero a partir del año 1999, se tiene un leve incremento de 40.9 m3/s en los caudales medios del periodo pos embalse, y aunque los valores de las descargas para este mes siempre fueron mayores a la media natural, fluctuaron dentro el rango RVA establecido por esta metodología. Figura 4.3. Grupo 1. Caudales mensuales Febrero. Durante el mes de febrero, ver Figura 4.3, se tiene un incremento para los valores medios de 74 m3/s que es mayor que los valores máximos permitidos en esta metodología ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-15 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ establecido en 170.2 m3/s para este mes. Como hecho extraordinario se tiene un valor medio de descargas para el mes de febrero del año 2005 superior a los 300 m3/s que históricamente es un evento atípico o poco frecuente. Figura 4.4. Grupo 1. Caudales mensuales Marzo. Para el mes de marzo, ver Figura 4.4, se tiene que los valores medios de las descargas presentan comportamientos similares a los presentados para el mes de febrero. Como en el mes de febrero, los valores de cuadales medios multianuales son mayores que el límite máximo establecido 199.3 m3/s, excepto para el año 2002 donde el valor medio se encuentra en el rango de variación establecido por la metodología para este mes. Figura 4.5. Grupo 1. Caudales mensuales Abril. El mes de abril, Figura 4.5, presenta en términos generales pocas variaciones a las presentadas naturalmente, se conserva la media mensual en el rango RVA y el incremento promedio es de 46.3 m3/s entre el periodo pre y pos embalse. Bajo esta ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-16 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ metodología el mes de abril respeta los valores técnicos RVA y conserva las tendencias naturales. Figura 4.6. Grupo 1. Caudales mensuales Mayo. Para el mes de mayo, Figura 4.6, se presenta un aumento en los caudales medios históricos del rio Sinú pasando de tener un caudal medio de 203.4 m3/s en el mes de abril a 398.4 m3/s iniciando así el periodo de aguas altas del río. La serie de descargas de Urrá I presenta un incremento de 116 m3/s respecto al mes inmediatamente anterior pero se encuentra por debajo de la media natural de descargas. Para este mes se conserva la tendencia natural y los valores de caudales medios se encuentran en el rango RVA establecido por la metodología. Figura 4.7. Grupo 1. Caudales mensuales Junio. Durante el mes de junio, ver Figura 4.7, la tendencia natural muestra aumento en los caudales medios históricos respecto al presentado en el mes de mayo aunque a una ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-17 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ menor tasa y este valor medio llega a los 452.1 m3/s. La serie de descarga de Urrá I conserva la tendencia media mensual natural y respeta los limites RVA de la metodología. Figura 4.8. Grupo 1. Caudales mensuales Julio. Para el mes de julio, Figura 4.8, se aprecia como se mantienen las tendencias naturales y se acentúa la temporada de aguas altas del río, manteniéndose la media mensual natural y respetándose los limites RVA en la serie de descargas de Urrá I. Figura 4.9. Grupo 1. Caudales mensuales Agosto. Durante el mes de agosto, Figura 4.9, se mantienen los valores en el rango RVA pero se registra una disminución en los valores de caudal medio de 60.2 m3/s entre el periodo pre y pos embalse debido a que algunos valores pasan el límite mínimo RVA haciendo descender el valor de la media mensual pero en términos generales se conservan las tendencias históricas mostradas naturalmente. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-18 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ Figura 4.10. Grupo 1. Caudales mensuales Septiembre. Para el mes de septiembre, Figura 4.10, se aprecia como la tendencia de los caudales medios del periodo pre embalse sobre pasa los valores de caudales medios del periodo pos embalse en 59.3 m3/s, marcando así un mes de almacenamiento en el embalse que se empieza a notar en los valores de los valores medios mostrados en los gráficos. Para este mes se conservan los valores medios en los limites RVA pero muy cerca del límite mínimo siendo sobrepasado en dos ocasiones en los años 2001 y 2004. Figura 4.11. Grupo 1. Caudales mensuales Octubre. En el mes de octubre, Figura 4.11, se aprecia como en la serie histórica la media mensual natural asciende a un valor de 464.9 m3/s, la más alta del ciclo de caudales naturales. La serie de descargas del embalse Urrá I muestra un valor medio de 365.4 m3/s, 99.5 m3/s por debajo de la media natural para este mes y se sobrepasa el límite mínimo RVA establecido por la metodología para este mes. El efecto de almacenamiento en el mes de octubre es bastante notorio y se aprecia como esta media descendió a 250 m3/s en el año 2004. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-19 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ Figura 4.12. Grupo 1. Caudales mensuales Noviembre. Para el mes de noviembre, Figura 4.12, se tiene que las tendencias presentadas para el mes anterior se conservan y las tasas de descargas medias de Urrá I se mantienen en 361 m3/s marcándose el final del periodo natural de aguas altas del río. Durante este mes se mantienen los valores medios de las descargas de Urrá I menores a los valores naturales como se marcó en el mes de octubre pero no se sobrepasa el límite RVA mínimo establecido por la metodología. Figura 4.13. Grupo 1. Caudales mensuales Diciembre. En el mes de diciembre, Figura 4.13, se tiene que se empieza la temporada de aguas bajas del río y los valores medios mensuales naturales descienden de 420 m3/s a 280 m3/s de noviembre a diciembre. Para este mes las descargas de Urrá I vuelven a estar por encima de la media natural y las tendencias medias mensuales se mantienen respetándose los limites RVA establecidos por la metodología. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-20 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ Tabla 4.2. 3 Resultados del análisis mensual con límite de RVA. Datos en m /s. Pre-impact period: 1969-1995 Post-impact period: 2000-2005 RVA Boundaries Coeff. of Coeff. of Means Variation Minimum Maximum Means Variation Minimum Maximum Low High Parameter Group #1 January February March April May June July August September October November December 155.9 118.3 117.7 203.4 398.4 452.1 467.7 444.3 421.7 464.9 419.8 280.7 0.4801 0.4384 0.6935 0.5028 0.2953 0.2107 0.1544 0.2167 0.1661 0.1454 0.216 0.2842 66.65 49.64 42.19 68.13 170.9 301.9 349.1 212.8 275.8 349.8 303.7 148.9 384.5 252.6 399.3 453.3 562.5 631.5 613.4 736.2 555.6 616 676.6 501.9 196.8 192.3 235.1 249.9 367.9 450.6 462 384.1 363.4 365.4 361 300.5 0.2131 0.3523 0.1688 0.1484 0.1886 0.104 0.1254 0.2272 0.1676 0.2069 0.2289 0.2269 127 126.6 158.2 193.7 280.7 417.8 411.6 285.2 259 237.6 267.8 219.8 240.1 314.7 267.2 293.8 434 543.2 567.9 493.9 423.6 461.9 493.8 387.8 81.04 66.45 71.81 101.1 280.8 356.9 395.5 348 351.7 397.3 329.1 201 230.7 170.2 199.3 305.7 516.1 547.4 539.9 540.5 491.8 532.5 510.4 360.5 Figura 4.14. Alteración de los caudales medios mensuales multianuales encontrados en la metodología IHA. En el ciclo anual, Figura 4.14 y la Tabla 4.2, podemos ver claramente el periodo de aguas altas entre los meses de junio y octubre y el periodo de aguas bajas entre enero y marzo. Entre estos periodos, existen meses de transición como son noviembre y diciembre, en el paso de aguas altas a bajas, y los meses de abril y mayo, en el cambio de aguas bajas a altas. Estos meses de transición presentan valores RVA mas separados entre si, o presentan un rango más amplio para la variabilidad de los caudales medios históricos, siendo estos donde mayores cambios de caudales existen. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-21 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ En esta figura además se puede apreciar de forma general como se ha alterado el régimen de caudales del río Sinú, de este se destaca: El régimen de descargas de Urrá I (color rojo) es un flujo regulado donde su ciclo de caudales, mes a mes, presenta cambios suaves de menor escala que los presentados naturalmente por el río (color verde). El rango de variación RVA se sobrepasa en los meses de febrero y marzo para el periodo de aguas bajas y en el mes de octubre para su mínimo en el periodo de aguas altas. La operación de Urrá I ha causado que los caudales medios del río Sinú sean mayores en el periodo de aguas bajas (diciembre, enero, febrero, marzo y abril) y sean más bajos para los meses de aguas altas (mayo, junio, julio, agosto, septiembre, octubre y noviembre). Además, el mes de máximas aguas altas pasó de ser octubre en condiciones naturales a ser julio después de la operación de Urrá I. Caso similar se presenta para los caudales de aguas bajas pasando a ser el mes más seco febrero, después de la entrada en operación de Urrá I, donde naturalmente era marzo en la serie natural. Es evidente como el efecto de almacenamiento del embalse se acentúa y se tiene como periodo de almacenamiento el final de la temporada de aguas altas (agosto, septiembre, octubre y noviembre) y como periodo de descarga de ese volumen almacenado el periodo de aguas bajas (diciembre, enero, febrero, marzo y abril). 4.2.2 Grupo 2: Magnitud y duración de condiciones extremas En este grupo se incluyen las condiciones mínimas y máximas de caudales antes y después de la entrada en operación del embalse Urrá I. Este análisis busca evaluar el comportamiento en cuanto a frecuencia y duración de este tipo de eventos extremos. Para esto la metodología IHA se basa en los registros diarios de caudales antes y después de la operación del embalse y se registran de forma grafica los resultados de caudales máximos y mínimos para periodos de: 1 día de duración. 3 días de duración. 7 días de duración. 30 días de duración. 90 días de duración. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-22 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ Igual que en el grupo anterior, se calculan los límites RVA en cada caso y de forma grafica se analizan los resultados obtenidos para el río Sinú, sin y con la operación del embalse Urrá I. Caudal mínimo de 1 día de duración Figura 4.15. Caudales mínimos de 1 día de duración La Figura 4.15 muestra los registros de caudales mínimos de un día de duración y en esta se aprecia que: La tendencia natural de la serie presenta un caudal mínimo diario de 66 m3/s. El rango de variación permitido por la metodología se encuentra entre los 45 m3/s y los 90 m3/s. Con la operación de Urrá I esta tendencia se encuentra alrededor de los 82 m3/s presentando un incremento de 16 m3/s y nunca ha sido menor a 75 m3/s, con lo que se garantiza el cumplimiento de las restricciones, en cuanto a caudales mínimos, impuestas por el Ministerio en la Licencia Ambiental de operación otorgada a Urrá I. Caudal mínimo de 3 días de duración Para los caudales mínimos de 3 días de duración, Figura 4.16, se tiene que: La tendencia natural es a registrar menores caudales, del orden de 69 m3/s en promedio. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-23 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ Figura 4.16. Caudales mínimos de 3 días de duración Con la operación de Urrá I se registra un promedio de 88 m3/s para esta duración. Los datos registrados para Urrá I se empiezan a acercar al límite máximo permitido por la metodología RVA. Caudal mínimo de 7 días de duración Figura 4.17. Caudales mínimos de 7 días de duración En relación con los caudales mínimos de 7 días de duración, Figura 4.17, se tiene: La tendencia natural está cercana a los 70 m3/s en promedio. Con la operación de Urrá I se tiene un promedio de 95 m3/s. Con la operación del embalse se supera el limite máximo RVA en los años 2000 y 2001, y el promedio está muy cercano al valor límite RVA. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-24 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ Caudal mínimo de 30 días de duración Figura 4.18. Caudales mínimos de 30 días de duración Para caudales mínimos de 30 días de duración, Figura 4.18, se tiene: Con la operación de Urrá I se tiene un promedio de 140 m3/s y la tendencia natural marcaba 85 m3/s. Los valores registrados con la operación del embalse superan el valor máximo RVA casi todos los años. Caudal mínimo de 90 días de duración Figura 4.19. Caudales mínimos de 90 días de duración Para los caudales mínimos de 90 días de duración, Figura 4.19, se tiene: La tendencia natural registra un caudal promedio de 120 m3/s en cada trimestre seco. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-25 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ Con la operación de Urrá I se tiene una tendencia de 210 m3/s, 90 m3/s mayor que la registrada naturalmente. Igual que para los mínimos de 30 días de duración se sobrepasa en su totalidad el rango permitido por la metodología IHA. Para esta duración se registran caudales 90 m3/s mayores. En términos generales los caudales mínimos en las escalas temporales evaluadas siempre estuvieron por encima de los 75 m3/s con la operación de Urrá I, respetando los límites impuestos por la Licencia Ambiental. Se presenta una alta alteración hidrológica para los eventos de más de un día de duración, llegando a ser la más alta para 30 días de duración, es decir, con la operación de Urrá I se registran caudales mínimos notoriamente mayores, para las mismas duraciones. Con esto se hace evidente que la variabilidad de la serie de descargas en las temporadas secas, es mucho mayor con la operación de Urrá I. Caudal máximo de 1 día de duración Figura 4.20. Caudales máximos de 1 día de duración Respecto a los caudales máximos de un día de duración, Figura 4.20, se tiene: La tendencia natural registra un valor promedio de 1150 m3/s. Con la operación de Urrá se tiene un valor promedio de 700 m3/s, 450 m3/s menor que la tendencia natural. Se sobrepasa el valor mínimo para el rango RVA establecido por la metodología. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-26 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ Se presenta una incapacidad técnica del embalse para poder descargar valores mayores a los 700 m3/s. Solo se puede superar este valor mediante la apertura de la descarga de fondo. Caudal máximo de 3 días de duración Figura 4.21. Caudales máximos de 3 días de duración Para los caudales máximos de tres días de duración, Figura 4.21, se tiene que: La tendencia natural es a registrar valores cercanos a los 910 m3/s. Con la operación de Urrá I se registran valores promedios de 650 m3/s. Con la operación de Urrá I no se respetan los limites RVA de la metodología. Caudal máximo de 7 días de duración Figura 4.22. Caudales máximos de 7 días de duración ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-27 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ Para los caudales máximos de siete días de duración, Figura 4.22, se tiene: La tendencia natural registra valores cercanos a los 780 m3/s. Con la operación de Urrá I se tienen valores promedios de 610 m3/s. Con la operación de Urrá I no se conservan los valores límite RVA y se mantiene la tendencia cercana al límite inferior del rango permitido. Caudal máximo de 30 días de duración Figura 4.23. Caudales máximos de 30 días de duración Para caudales máximos de treinta días de duración, Figura 4.23, se tiene que: La tendencia natural es a registrar caudales de 590 m3/s. Con la operación de Urrá I se registra en promedio caudales de 520 m3/s. Este valor se encuentra en el rango RVA aunque la mitad de los registros fueron menores que el límite permitido. Caudal máximo de 90 días de duración Para los caudales máximos de noventa días de duración, Figura 4.24, se tiene que: La tendencia natural es a registrar valores cercanos a los 501.3 m3/s. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-28 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ Figura 4.24. Caudales máximos de 90 días de duración Con la operación de Urrá I se tienen registros promedios de 460 m3/s. Con este valor se respeta el rango RVA aunque existan registros por debajo del límite. En términos generales, existe una restricción técnica para descargar caudales mayores de 700 m3/s, se debe tener en cuenta que en términos ambientales no es conveniente realizar aperturas de la descarga de fondo para realizar descargas más altas. De ahí que exista una diferencia tan marcada en los caudales máximos diarios, de tres días y de siete días de duración. Para los caudales máximos de treinta y de noventa días de duración no existe una diferencia tan grande ya que la restricción técnica (700 m3/s) es cercana a los valores de las tendencias promedias de la temporada de invierno histórica o de aguas altas del río. Se presenta una alta alteración hidrológica en eventos menores a siete días de duración dada por las condiciones anteriormente expuestas. En este grupo se encuentra también el conteo de días en ausencia de caudal para corrientes que se secan parte del año y un índice relativo al flujo base de la corriente el cual muestra alteración en el flujo base, indicando un aumento en la magnitud del flujo base del río Sinú. Ver Figura 4.25. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-29 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ Figura 4.25. días de ausencia de caudal y comportamiento del Flujo Base. 4.2.3 Grupo 3: Cronología de condiciones extremas de descarga En este grupo se busca analizar los cambios hidrológicos extremos del régimen, se evalúa el ciclo de máximos y mínimos anuales y las fechas en que se presentan los máximos y mínimos caudales. Figura 4.26. Fecha de caudal máximo Si vemos la Figura 4.26, apreciamos como los caudales históricos marcaban la presencia de los caudales máximos entre el día 150 y 275, es decir, entre mayo y septiembre. Ahora con la operación de Urrá I se tiene una alta variabilidad en la cronología de los eventos máximos, en promedio se presentan alrededor del día 330 del año, en el mes de diciembre y en ocasiones se presentan durante los primeros días del año cuando lo regular es esperar caudales bajos típicos de la temporada de verano o de aguas bajas. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-30 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ Figura 4.27. Fecha de caudal mínimo Si vemos los días en que se presentan los caudales mínimos, Figura 4.27, podemos apreciar una tendencia natural a presentar estos caudales entre el día 50 y el día 100. Con la operación de Urrá I estos registros presentan mayor variabilidad con los datos más dispersos, registrando datos entre el día 30 y el día 220, con una media alrededor del día 100. Esto, probablemente, sea debido a periodos de almacenamiento del embalse. 4.2.4 Grupo 4: Frecuencia y duración de los pulsos La metodología IHA plantea el análisis de los cambios de las descargas en el tiempo, además de la magnitud, también se tiene en cuenta la duración y la frecuencia. Primero se seleccionan los eventos llamados pulsos altos y bajos y después se realiza un conteo y se cuantifica su duración. Figura 4.28. Conteo de pulsos altos ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-31 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ En el caso de los pulsos altos, Figura 4.28, se tiene que se ha aumentado la presencia de pulsos altos con la operación de Urrá I, pasando de 21 a 30 eventos por año. Se sobrepasa el límite alto (High HA) y la tendencia es a que cada vez sea mayor el conteo de estos eventos con la operación de Urrá I. Figura 4.29. duración de los pulsos altos En el caso de su duración, Figura 4.29, se tiene que su comportamiento es similar en promedio, pero es claro que su variabilidad es mayor presentando registros mas dispersos que los presentados en la serie histórica. Figura 4.30. Conteo de pulsos bajos Los pulsos bajos son característicos de la temporada de aguas bajas y en este caso, Figura 4.30, la serie histórica presenta una tendencia estable en el número de estos pulsos, en promedio se cuentan 6 eventos por año con unos límites RVA muy cercanos al valor medio, lo que indica poca variabilidad histórica para estos pulsos. Con la operación de Urrá I se tiene que la frecuencia de estos eventos aumentó considerablemente ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-32 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ alcanzando un valor promedio de 22 y la tendencia, igual que los pulsos altos, es a aumentar con el tiempo. Se presenta alta alteración hidrológica en el aumento de estos eventos. Figura 4.31. Duración de pulsos bajos En cuanto a la duración de los pulsos bajos, Figura 4.31, se tiene que también se presenta alta alteración debida a la disminución en la duración de estos eventos pasando de 17 días en promedio, a tener solo 4 días de duración con la operación de Urrá I. 4.2.5 Grupo 5: Tasa y frecuencia de los cambios hidrológicos En este grupo se analizan tres variables y se pretende cuantificar la tasa diaria de aumento o cambios positivos, cambios negativos y la frecuencia de cambios de positivo a negativo y viceversa. Figura 4.32. Tasa de caídas ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-33 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ Si vemos la Figura 4.32, se aprecia que con la operación de Urrá I se ha aumentado esta tasa de descensos a valores cercanos a 88 m3/s por día cuando la serie histórica marcaba cambios negativos cercanos a los 50 m3/s por día. Esto según la metodología IHA es una alteración significativa al régimen hídrico. Figura 4.33. Tasa de ascensos La tasa de ascensos (Rise Rate), Figura 4.33, muestra una serie histórica estable con un promedio cercano a los 80 m3/s por día, mientras que con la operación de Urrá I se tiene una media cercana a los 87 m3/s por día. Figura 4.34. Frecuencia de cambio de tendencia En cuanto al número de veces en el año en que se ha pasado de tasas de ascenso a descenso y viceversa (Reversals), Figura 4.34, se tiene que no ha tenido una variación significativa con la operación de Urrá I. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-34 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ 4.3 Metodología AVFD. Análisis de la Alteración del Régimen de Caudales y su Impacto en el río Sinú. Es evidente y, de alguna manera, obvio que la implantación de una barrera antrópica como es una presa, la captación de volúmenes de agua y su posterior descarga implican cambios sustanciales sobre las dinámicas hídricas. En este caso el tema de Urrá I como ente regulador de caudal es analizado con la finalidad de encontrar, de manera cualitativa y cuantitativa, sus impactos sobre el régimen de caudales y sus respectivas consecuencias. La metodología AVFD hace uso de la información existente, en este caso, las series de caudales diarios PRE y POS embalse en 4 estaciones de caudal ubicadas aguas abajo del embalse. Esta información es la base del análisis general de alteración del régimen del río Sinú. El río Sinú históricamente ha presentado un régimen de carácter bimodal con dos picos de caudales máximos en los meses de junio-julio y otro en el mes de octubre. Entre ellos se encuentra un verano corto que localmente se conoce como veranillo de San Juan, desarrollándose entre los meses de agosto y septiembre. El verano es esperado para los meses de diciembre, enero, febrero, marzo y abril. Los caudales máximos del régimen natural se presentaban con más frecuencia en la época de invierno y presentaban caudales hasta de 1600 m3/s que provocaban grandes inundaciones en toda la planicie de inundación y se encargaban de alimentar el ciclo hídrico anual de los humedales y ciénagas de la zona baja de la cuenca. Hablando de caudales mínimos se tiene que los caudales típicos de la estación Angostura de Urrá alcanzaban los 50 m3/s provocando las sequías en la cuenca baja. El caudal medio es del orden de los 347 m3/s en la estación Angostura de Urrá que es donde se localiza actualmente la presa. En la Figura 4.35 se aprecia la serie diaria de registros históricos. Con la entrada en operación del proyecto hidroeléctrico, se alteró inmediatamente el régimen de caudales. Las restricciones de tipo técnico, máxima descarga 700 m3/s, como capacidad de diseño y la restricción ambiental, descarga mínima de 75 m3/s, enmarcan notablemente la serie de descargas y la acotan a variar solo entre estos valores. La variación del régimen de caudales se hace evidente, Ver Figura 4.36, y se pierde de manera total la estacionalidad de la serie. Esto trae consigo cambios de dinámicas al tener un “río mermado” en tiempo de invierno. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-35 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ 1800 1600 Caudal [m³/s] 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 06/1968 03/1971 12/1973 08/1976 05/1979 02/1982 11/1984 08/1987 05/1990 01/1993 10/1995 Figura 4.35. Serie de registros de caudal diario en la estación Angostura de Urrá. (IDEAM). Este tema fue ampliamente tratado y estudiado por la Corporación Autónoma Regional CVS y por la Universidad Nacional de Colombia en el año 2005. En la Figura 4.36 se aprecia como cambió el régimen de caudales, pasando de tener una tendencia bimodal marcada a tener caudales cambiantes que van del límite mínimo de operación al máximo operable, que obedecen a políticas de tipo económicas que pretenden maximizar el beneficio económico y marginar los criterios ambientales. En la Figura 4.36 se puede apreciar cómo evoluciona la alteración del régimen en la serie de descargas diarias de Urrá I. Terminando el año 1999 y empezando el año 2000 el embalse se encontraba en su fase de llenado y no era rentable turbinar a caudal máximo. Durante esta época la temporada estacional de verano fue notoria, sin embargo, en los años siguientes desapareció paulatinamente esta fase del ciclo anual. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-36 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ Figura 4.36. Serie histórica de caudales diarios. Angostura de Urrá vs. Serie de caudales descargados. Urrá I. Buscando tener un panorama global de la alteración se podría observar como se distancian las tendencias históricas y las actuales. Ver Figura 4.36. Es notable la ausencia de caudales máximos similares a los históricos, así mismo se aprecian caudales mínimos más bajos para la época de invierno y caudales más altos para la época de verano. Este hecho, por sí mismo, constituye una grave alteración del régimen natural del río. Pero todas estas alteraciones, que a simple vista se hacen notar, ahora se analizan con más detalle. Para esto se estudian la alteración hidrológica en las curvas naturales del río Sinú. 4.3.1 Análisis de las características generales de las curvas naturales de caudales y niveles a través del ciclo anual En el sitio de ubicación de la presa y aguas abajo se encuentran ubicadas las estaciones hidrológicas Angostura de Urrá, Montería, Sabana Nueva y Cotoca Abajo, ver Figura 4.37 ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-37 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ Estas proporcionan información referente al régimen de caudal de río Sinú en condiciones naturales y permiten realizar una caracterización del mismo en distintos sitios del cauce. Se debe tener en cuenta que después de la estación Montería el río Sinú presenta un efluente, llamado Caño Bugre, que alimenta el principal sistema de humedales de la cuenca del río Sinú y que devuelve sus aguas al río antes de la estación Cotoca Abajo a través del caño Aguas Prietas. El régimen hidrológico del río Sinú es bimodal, con un periodo húmedo o de aguas altas con dos picos, que se inicia en abril y se prolonga hasta noviembre y una época seca o de aguas bajas entre diciembre y marzo. El caudal promedio característico desde aguas arriba hacia aguas abajo, es en la estación de Angostura de Urrá de 349 m³/s, en Montería de 374 m³/s, en Sabana Nueva de 350 m³/s y en Cotoca Abajo de 397 m³/s. La diferencia entre Sabana Nueva y Montería es el resultado de los caudales derivados por el Caño Bugre hacia el Complejo Cenagoso, que en promedio son el 6% del caudal del río Sinú en Montería. Por otra parte, aunque el caudal medio en Cotoca Abajo luego de la confluencia del Caño Aguas Prietas en el río Sinú, es muy similar al de Montería, es claro que en Cotoca Abajo se marca el efecto amortiguador del Complejo Cenagoso. En la estación Angostura de Urrá (Figura 4.38a) se observa una diferencia para condiciones de eventos extremos de 1578 m³/s entre el mes más húmedo y el más seco. En el periodo comprendido entre los meses de diciembre y marzo se presentan bajos caudales con una media aproximada de 120 m³/s y el periodo entre junio y octubre registró altos caudales con una media aproximada de 460 m³/s. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-38 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ Figura 4.37. Localización de estaciones de Caudal ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-39 1800 1800 1500 1500 Cuadal m³/s Cuadal m³/s MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ 1200 900 600 300 1200 900 600 300 0 0 E F M A M Q. medio s J J A S Q. máximo s O N D E Q. mínimo s a F M A M Q. medio s J J A S Q. máximo s O N D Q. mínimo s 1800 1800 1500 1500 Cuadal m³/s Caudal m³/s b 1200 900 600 900 600 300 300 0 0 E c 1200 F M A Q. medio s M J J A Q. máximo s S O N E D Q. mínimo s F M Q. medio s A M J J A Q. máximo s S O N D Q. mínimo s d Figura 4.38. Ciclos anuales de caudales históricos en el río Sinú. a) Estación Angostura de Urrá. b) Estación Montería. c) Estación Sabana Nueva. d) Estación Cotoca Abajo. En la estación Montería los caudales medios conservan la tendencia de la estación anterior pero con una disminución en la magnitud en casi todos los meses (Figura 4.38b). La curva de caudales máximos se suaviza conservando su media, igualmente ocurre con la curva de caudales mínimos. La cuenca comprendida entre Urrá I y Montería actúa como reguladora de caudales en condiciones naturales, atenuando el efecto de las avenidas (crecientes) sin ocurrir lo mismo para periodos o meses secos, fenómeno atribuible a La Ciénaga de Betancí. Esta ciénaga realiza sus aportes al caudal del Río Sinú en los periodos húmedos y se convierte en un efluente, para el mismo, en los meses secos (febrero, marzo y abril). La cuenca comprendida en el tramo entre Angostura de Urrá y Montería, en condiciones naturales amortigua hasta en un 40% las crecientes registradas en Angostura de Urrá (CVS y UNALMED; 2005). El comportamiento de los caudales en Sabana Nueva (Figura 4.38c) es similar a los de Montería (Figura 4.38b), tanto para los medios como para los mínimos; la diferencias se ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-40 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ presentan entre los caudales máximos, ya que es precisamente durante estos eventos que el río deriva agua hacia el Caño Bugre, reduciendo el caudal en el cauce principal. Los ciclos anuales de caudales de las estaciones Montería (Figura 4.38b) y Cotoca Abajo (Figura 4.38d), localizadas respectivamente antes y después del Complejo Cenagoso, son muy parecidos no solo en forma sino también en magnitudes; los caudales medios de Cotoca Abajo solo exceden a los de Montería en la mitad del año (junio a enero). Por otra parte los caudales máximos mensuales son más altos en Montería, mientras que los mínimos presentan un comportamiento similar a los caudales medios. Tales características son producto del efecto amortiguador del complejo de humedales, que está en la capacidad de atenuar parte de las crecientes del río Sinú y de regular los aportes de su propia cuenca. Revisando el comportamiento del Complejo Cenagoso del Bajo Sinú se tiene que el ciclo anual de niveles responde a las condiciones climáticas locales y a la hidrología del río Sinú, su principal aportante. El nivel de inundación del Complejo Cenagoso presenta un ciclo anual unimodal (Figura 4.39). Con un periodo de aguas bajas entre febrero y abril, y un periodo de aguas altas entre agosto y octubre; las transiciones de aguas altas a bajas y viceversa, ocurren respectivamente de noviembre a enero y de mayo a julio. M OM IL CICLO ANUAL 1800 8 1500 7 Nivel [m] m³/s 1200 900 600 6 5 4 3 300 2 0 E F M A M J J A S O N D Caudales M edios 1969-1995 Caudales M edios 2000-2004 Caudales M aximos 1969-1995 Caudales M aximos 2000-2004 Caudales M inimos 1969-1995 Caudales M inimos 2000-2004 E F M A M J J A S O N D Niveles M edios 1969-1991 Niveles M edios 2000-2004 Niveles M áximos 1969-1991 Niveles M áximos 2000-2004 Niveles M í nimos 1969-1991 Niveles M ínimos 2000-2004 Figura 4.39. Ciclo anual. Izquierda: Río Sinú, Estación Angostura de Urrá. Derecha: Complejo Cenagoso del Bajo Sinú, Estación Momil. Comparando los ciclos anuales de las estaciones Momil y Angostura de Urrá, antes y después de la puesta en marcha del proyecto hidroeléctrico (Figura 4.39). Se observa claramente, que en el caso del río Sinú, el régimen actual en este sitio, conserva las características generales en cuanto a caudales promedios multianuales, además, posee un notable efecto regulador de caudales máximos y mínimos. En el caso del Complejo Cenagoso del Bajo Sinú, se aprecia como los niveles medios mensuales actuales superan los niveles históricos, los niveles mínimos son más altos y los niveles máximos se regulan producto de la operación del embalse. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-41 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ 4.3.2 Cambios en la recesión de los caudales y acción pulsátil de la operación de embalse Teniendo como base la información de caudales diarios descargados por Urrá I y la serie de caudales diarios históricos de la estación Angostura de Urrá se realizan las curvas de duración desagregadas por meses. Esta desagregación permite ver, de manera gráfica, la magnitud de la alteración de las curvas naturales en la época de recesión y también en aguas altas. En la Figura 4.40 se muestran las curvas de duración obtenidas para la estación Angostura de Urrá. Se observa que los meses de estiaje (enero – abril), inician con una mayor ocurrencia de caudales superiores a los 200 m³/s. En los meses de mayo a septiembre hay una “transición”, este cambio se produce entre los 500 y 600 m³/s, es decir, para estos caudales la probabilidad de excedencia es mayor después de la puesta en marcha del proyecto hidroeléctrico; mientras que para los mayores la probabilidad de excedencia es menor. Octubre y noviembre corresponden a meses de invierno y donde el Complejo Cenagoso alcanza su máximo nivel de inundación, para estos meses la probabilidad de excedencia es menor en todos los caudales. Se observa que actualmente se alcanza como máximo caudales de 800 m³/s, mientras que antes de la operación del embalse los caudales superaban los 1300 m³/s. En las curvas de duración ya se hace evidente un cambio importante en la curva de recesión de los caudales. Esta situación se confirma realizando un análisis a una escala temporal más detallada. Para esto se analiza una serie de caudales descargados horarios (verano e invierno) con una serie de caudales históricos horarios desagregada temporalmente de la serie diaria correspondiente. En la Figura 4.41 se compara la serie Angostura de Urrá con los caudales obtenidos en el sitio de descargas, a nivel horario en un verano (gráfica superior) y un invierno (gráfica inferior), con el objetivo de identificar los pulsos en la operación del embalse y las variaciones en la recesión. En los recuadros se visualiza en mayor detalle la semana del verano comprendida entre el 7 y el 15 de febrero del año 2004 y la semana del invierno comprendida entre el día 1 y el 8 del mes de octubre del mismo año para ambos estados. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-42 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ Febrero Marzo 1600 1200 1200 1200 800 Q m3/s 1600 Q m3/s Q m3/s Enero 1600 800 400 400 400 0 0 0 0 0 25 50 75 25 0 100 1200 1200 1200 400 Q m3/s 1600 800 800 400 0 25 50 75 25 50 75 100 0 Agosto Julio 1200 1200 Q m 3/s 1200 Q m3/s 1600 800 400 50 75 25 50 75 100 0 % de excedencia % de excedencia 1200 1200 1200 Q m3/s 1600 Q m3/s 1600 800 0 25 50 75 % de excedencia 100 800 0 0 0 100 400 400 400 50 Diciembre Noviem bre Octubre 25 % de excedencia 1600 800 75 0 0 100 800 400 0 25 100 50 Septiem bre 1600 0 25 % de excedencia 1600 0 75 800 % de excedencia 400 100 0 0 % de excedencia 800 75 400 0 100 50 Junio Mayo 1600 0 25 % de excedencia 1600 Q m3/s Q m3/s 75 % de excedencia Abril Q m3/s 50 100 % de excedencia Q m3/s 800 0 25 50 75 100 0 % de excedencia 25 50 75 100 % de excedencia Figura 4.40. Curvas de duración diarias a nivel mensual ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-43 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ Figura 4.41. Comparación de caudales en un periodo de invierno y otro de verano típicos. Estación Angostura de Urrá. Se observa claramente que en verano se altera el patrón natural de la recesión. En condiciones naturales, durante este periodo se presentaban caudales menores a los actuales y con variaciones mínimas; mientras que, con la operación de embalse se producen caudales de altas magnitudes, característicos de la época de invierno. Por otro lado, en invierno se hace evidente el efecto atenuador de picos asociados a los eventos máximos naturales. A nivel horario ya es clara la acción pulsátil del embalse, en los recuadros se evidencia como los caudales varían de una hora a otra en 350 m³/s. Analizando primero el invierno se identifica como en el día 1 se están descargando 100 m³/s durante casi todo el día y en la hora 16 del mismo día se pasa a descargar 450 m³/s, luego en la hora 21 se descarga nuevamente 100 m³/s, esto significa que la operación se realiza con menos de una turbina casi todo el día y después con más de dos, posteriormente pasan a operar con menos de una turbina nuevamente; lo mismo ocurre en el día 2 y el día 5; el día 6 y 7 los pulsos son un poco menores, pero en general esta acción pulsátil es común todo el tiempo. Por otra parte no se encontraron muchas diferencias entre los veranos y los inviernos desde que opera el embalse, sin embargo para la semana que se está analizando en el verano, las variaciones son mayores, estas alcanzan a ser hasta de 550 m³/s de una hora a otra, y los caudales máximos descargados en ocasiones son mayores que los descargados en invierno. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-44 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ 4.3.3 Estimación cambios la variabilidad de las magnitudes de los caudales Contando con la información histórica de caudales en el río Sinú y niveles en el complejo lagunar y con la información reciente de descargas y niveles diarios, se realizó un análisis de variabilidad sobre las series de registros. Éste consistió en el cálculo de la diferencia algebraica entre un registro y el inmediatamente anterior. En la Figura 4.42 se muestran las series de variación de caudales diarios antes y después de la construcción y operación del embalse, para la estación Angostura de Urrá y las descargas de Urrá I. Se observa que antes existían variaciones muy altas en los caudales en el inverno y mínimas en el verano, además se presentaban con una periodicidad bastante notoria. Actualmente, como consecuencia del efecto regulador que tiene el embalse sobre los caudales, esta periodicidad se perdió y se presenta una alta variación durante todo el año sin tener una diferencia clara del invierno y el verano. Para los años 2000 y 2001 todavía se aprecia como son más estables los caudales en la época de verano, sin embargo, estos periodos de estabilidad veraniega desaparecen para los siguientes años. El rango de variación de esta serie está claramente marcado entre 75 m³/s, caudal mínimo según la Resolución 838 de 1999 del Ministerio de Medio Ambiente, y 700 m³/s máximo caudal por restricción técnica máxima de operación. En términos generales, se encontró un aumento evidente en la tasa media de variación de caudales a nivel diario, pasando de 59.9 m³/s a 78.8 m³/s con la operación de Urrá I y además existe una disminución en la tasa máxima de variación pasando de 1033 m³/s a 582 m³/s. 1200 1000 800 Caudal (m3/s) 600 400 200 0 -200 -400 -600 -800 -1000 1969 1971 1973 1975 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 Periodo (1968-1995) Periodo (1999-2005) Figura 4.42. Variación diaria de la serie de caudal en la estación Angostura de Urrá (1968-1995) y el sitio de descarga (1999-2005). ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-45 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ 4.3.4 Estimación de los cambios en las frecuencias y duraciones de los eventos La Figura 4.43 muestra la distribución de los eventos antes y después del embalse. En esta se observa que en las descargas diarias de Urrá I los caudales de 150 a 550 m³/s, un intervalo bastante amplio, presentan una frecuencia relativa entre 4% y 6%, mientras que en la serie de caudales históricos esta frecuencia se alcanza en caudales entre 350 y 550 m³/s, un intervalo mucho menor. Por otro lado en la serie de caudales históricos, la frecuencia relativa se comporta como una distribución normal, mientras que en la serie de descargas crece súbitamente de 100 a 150 m³/s alcanzando un valor de 4 y en adelante crece lentamente hasta alcanzar los 500 m³/s, a partir de este valor decrece rápidamente hasta alcanzar los 700 m³/s. También se observa que la frecuencia en la serie de Urrá I empieza a decrecer conforme se llega al punto de potencia óptima de las máquinas generadoras de Urrá I. Frecuencia Relativa (%) 7 6 5 4 3 2 1 1550 1475 1400 1325 1250 1175 1100 1025 950 875 800 725 650 575 500 425 350 275 200 125 50 0 m3/s Angostura de Urrá 1969-1995 URRA I 1999-2005 Figura 4.43. Porcentaje de eventos que exceden un determinado caudal diario en la serie histórica y en la serie de descargas de Urrá I. Analizando la duración de estos eventos, Figura 4.44, se aprecia que para caudales comprendidos entre 100 m³/s y 400 m³/s la duración máxima de los eventos disminuye considerablemente con la operación de Urrá I, pasando de duraciones de 300 días a tener duraciones entre 50 y 100 días como máximo. La duración media de estos eventos, muestra como para la operación de Urrá I se ha disminuido la duración de los eventos que exceden umbrales de caudal entre 100 y 400 m³/s, además se observa un cambio abrupto a los 150 m³/s aproximadamente. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-46 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ Duración media de los eventos por encima del caudal 200 1800 1600 180 160 Duración (días) Duración (días) Duración máxima de los eventos por encima del caudal 2000 1400 1200 1000 800 600 400 200 140 120 100 80 60 40 20 0 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Caudal (m3/s) Caudal (m3/s) Angostura de Urrá (1968-1995) Urrá I (1999-2005) Angostura de Urrá (1968-1995) Urrá I (1999-2005) Figura 4.44. Gráficos comparativos de duración máxima y media de los eventos de excedencia. Aplicando el mismo proceso de selección de eventos para identificar la frecuencia relativa de caudales y la duración de eventos en las series horarias, Figura 4.45, se vuelve a evidenciar la presencia recurrente de eventos alrededor del óptimo operativo de potencia de Urrá I. En el verano, la serie histórica tiene frecuencias más altas entre los 75 y los 250 m³/s, concentrándose alrededor de los 125 m³/s y de los 150 m³/s, mientras que el verano reciente tiene sus frecuencias más altas entre los 375 y 600 m³/s. Además para todos los caudales menores de 300 m³/s, las frecuencias son menores después de la operación de Urrá y por encima de este valor son mayores pasando de tener una frecuencia de 1% históricamente, a más de 6% actualmente. En el invierno las series actuales presentan un comportamiento similar al presentado históricamente, en cuento a la distribución de la frecuencia de los eventos. 12 Frecuencia(%) 10 8 6 4 725 700 675 650 625 600 575 550 525 500 475 450 425 400 375 350 325 300 275 250 225 200 175 150 125 100 75 50 0 25 2 925 875 825 775 725 675 625 575 525 475 425 375 325 275 225 175 125 75 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 25 Frecuencia (%) m ³/s Verano histórico 1979-1980 Verano reciente 2003-2004 m ³/s Invierno histórico 1980 Invierno reciente 2004 Figura 4.45. Distribución de frecuencia de eventos que exceden un determinado caudal diario en un evento de verano (arriba) y de invierno típicos (abajo). ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-47 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ Si se analizan las curvas de frecuencia absolutas encontradas para cada periodo estacional, Figura 4.46, se hace evidente el aumento de estos eventos en altas proporciones, las frecuencias encontradas son mucho mayores con la operación de Urrá I. Se puede apreciar como en el verano histórico no se presentaron eventos mayores a los 350 m3/s y para el verano reciente se presentaron 458 eventos que sobrepasaron este caudal umbral. 70 Número de eventos 60 Verano histórico 1979-1980 50 Verano reciente 2003-2004 40 30 20 10 725 700 675 650 625 600 575 550 525 500 475 450 425 400 375 350 325 300 275 250 225 200 175 150 125 100 75 50 25 0 m 3/s 200 Número de eventos 180 160 Invierno histórico 1980 140 Invierno reciente 2004 120 100 80 60 40 20 925 875 825 775 725 675 625 575 525 475 425 375 325 275 225 175 125 75 25 0 m 3/s Figura 4.46. Histogramas de frecuencia absoluta de verano (arriba) y de invierno (abajo) Para la estación de invierno o de aguas altas, se encontró que el número de evento es mucho mayor con la operación de Urrá I para todos los valores de caudal menores a los 700 m3/s, limite técnico de operación. El aumento de la frecuencia de estos eventos es dramático, pasando de tener hasta 180 eventos donde lo natural es solo 20 eventos. En cuanto a la duración de los eventos, se tiene que en general los eventos de excedencia de caudales presentan una menor duración para todo el rango de caudales en el verano reciente (Figura 4.47). La duración de los eventos máximos es de gran importancia, ya que alteran notablemente los ciclos ambientales aguas abajo de la presa. El régimen de caudales horarios se ha alterado en su duración máxima y media. En la ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-48 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ misma Figura se aprecia como los eventos que, en verano, excedían naturalmente caudales de 150 m³/s tenían una duración máxima por encima de las 600 horas, en el régimen de Urrá I para este mismo caudal, solo se registra un valor menor a 200 horas. Caso contrario ocurre con caudales superiores a 300 m³/s donde la duración máxima actual de estos eventos duplica la duración máxima natural del los mismos. Si se observa el periodo de lluvias o invierno, se aprecia como las descargas de caudal horario para el invierno del año 2004, se mueven básicamente entre los límites técnicos superior e inferior de operación, pasando súbitamente de valores cercanos de 100 m³/s a valores superiores a 500 m³/s. Estos cambios súbitos de caudal son imperceptibles a otro tipo de resoluciones temporales, como las diarias, semanales o mensuales. Duración máxima de los eventos por encima del caudal Duración media de los eventos por encima del caudal 200 Horas 1000 0 100 m³/s Verano histórico 1979-1980 800 700 600 500 400 300 200 0 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 100 Horas 2000 m³/s Verano reciente 2003-2004 Verano histórico 1979-1980 Verano reciente 2003-2004 Figura 4.47. Gráficos comparativos de duración máxima (Izquierda) y media (Derecha) de los eventos de excedencia en el verano histórico y reciente. En cuanto a la duración de los eventos de invierno se tiene que son menores las duraciones del invierno reciente para todo el rango de caudales, como se aprecia en la Figura 4.48. En este caso la duración media de los eventos pasó de tener valores históricos cercanos a las 2000 horas a tener valores menores a las 100 horas para el mismo caudal umbral. En general los eventos presentan una duración media menor a las 100 horas para todos los caudales después de la operación de Urrá I. Duración máxima de los eventos por encima del caudal Duración media de los eventos por encima del caudal 5000 5000 Invierno histórico 1980 Invierno histórico 1980 4000 800 700 600 500 400 300 200 800 700 600 500 0 400 1000 0 300 1000 200 2000 100 2000 m 3/s Invierno reciente 2004 3000 100 Horas 3000 0 Invierno reciente 2004 0 Horas 4000 m 3/s Figura 4.48. Duración máxima (Izquierda) y media (Derecha) de los eventos de excedencia en el invierno histórico y reciente. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-49 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ 4.3.5 Análisis de la variabilidad diaria histórica vs variabilidad horaria Con la finalidad de obtener las diferencias entre el régimen natural y el régimen de caudales alterado, se procedió según la metodología propuesta y se calcularon las tasas de ascenso y descenso históricas a resolución diaria y las mismas tasas a resolución horaria después de la operación de Urrá I. La Tabla 4.3, la Figura 4.49 y Figura 4.50 muestran los resultados obtenidos para la serie histórica diaria, las tasas presentadas a nivel horario con la operación de Urrá I, las tasas horarias ideales basadas en las tasas diarias históricas y las proporciones entre las dos últimas. Tabla 4.3. Mes Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Variabilidad histórica diaria vs variabilidad horaria. Datos en m³/s Diaria Histórica T asc T desc 45.59 -17.38 32.35 -12.39 35.61 -16.61 60.79 -46.80 98.77 -80.75 114.74 -86.71 107.70 -79.12 97.10 -74.23 92.24 -69.32 102.96 -75.19 84.37 -58.03 65.68 -32.08 Horaria Urrá I T asc T desc 19.62 -18.97 15.03 -15.17 15.04 -14.50 12.58 -12.65 16.36 -16.27 18.28 -17.74 27.81 -27.07 17.95 -18.30 17.90 -19.60 26.87 -25.88 25.49 -24.55 23.23 -22.75 Ideal (diaria histórica/24) T asc T desc 1.90 -0.72 1.35 -0.52 1.48 -0.69 2.53 -1.95 4.12 -3.36 4.78 -3.61 4.49 -3.30 4.05 -3.09 3.84 -2.89 4.29 -3.13 3.52 -2.42 2.74 -1.34 Proporción Horaria vs Diaria histórica T asc T desc 1033% 2620% 1115% 2938% 1014% 2095% 497% 649% 398% 484% 382% 491% 620% 821% 444% 592% 466% 679% 626% 826% 725% 1015% 849% 1702% 30 25 m3/s 20 Horaria Urrá I Ideal (diaria histórica/24) 15 10 5 0 Enero Febrero M arzo A bril M ayo Junio Julio A go sto Septiembre Octubre No viembre Diciembre Figura 4.49. Tasa de ascenso horaria histórica vs horaria Urrá I ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-50 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ 0 -5 m3/s -10 Horaria Urrá I -15 Ideal (diaria histórica/24) -20 -25 -30 Enero Febrero M arzo A bril M ayo Junio Julio A go sto Septiembre Octubre No viembre Diciembre Figura 4.50. Tasa de descenso horaria histórica vs horaria Urrá I Después de analizar las tasas de ascenso y descenso se tiene que las tasas han aumentado significativamente, algunas de ellas alcanzando hasta 29 veces la tendencia histórica. Se aprecia como las tasas históricas presentan, para todos los meses, tasas de ascenso mayores que las de descenso. Estas guardan cierta similitud con las tasas de ascenso y descenso presentes en las hidrógrafas de crecientes. Con la operación de Urrá I estas tasas son de magnitudes similares entre si, lo que es indicativo de la existencia de pulsos horarios. Las tasas presentes con la operación de Urrá I a lo largo del año no presentan cambios significativos y guardan cierta tendencia lineal hacia un valor fijo, es decir, estas series no son características de un ciclo hidrológico natural. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 4-51 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ 5 RESULTADOS Y CONCLUSIONES 5.1 Resultados En el desarrollo de este trabajo se revisaron los lineamientos, parámetros utilizados por cada metodología, ventajas y desventajas de cada una de ellas, lo que permitió aplicarlas al caso de Urrá I. A continuación se presentan los resultados técnicos encontrados para el caso de aplicación Urrá I. 5.1.1 Metodología IHA Caso Urrá I Después de aplicar la metodología IHA se obtienen los siguientes resultados: En términos generales se puede afirmar que, según la metodología IHA, Urrá I cumple con las curva naturales de caudales mensuales. Se respeta la variación natural mes a mes, excepto en los meses de febrero, marzo y octubre donde los valores promedios de las descargas de Urrá I no respetan los límites RVA de la metodología. Se aprecia la tendencia del embalse a almacenar agua en los meses de aguas altas y realizar mayores descargas en la temporada de aguas bajas con la finalidad de la generación de energía. Como hecho mas relevante se tiene el cambio de condiciones de altas descargas de caudal en temporada de aguas bajas y viceversa. Los cambios anteriores causan cambios ambientales que se manifiestan en la disminución de la disponibilidad de habitad para animales acuáticos, disminuyen la disponibilidad de la cubierta vegetal, disminuye la disponibilidad de agua para animales terrestre en algunos periodos del año, disminuye la disponibilidad de alimento para animales en crecimiento, limita el acceso a zonas de predacion y caza y cambia las condiciones físico químicas del agua como son la temperatura y el oxigeno disuelto. Mediante la aplicación de esta metodología se encontró que los caudales mínimos, para todas las duraciones, presentan un aumento en el caudal, es decir, los eventos mínimos se presentan con una menor duración y hacen inestable la temporada de aguas bajas. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 5-1 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ Para los caudales máximos se encontró que con la operación de Urrá I se registran descargas no mayores a los 700 m3/s por restricción técnica. Para ninguna duración se presentan caudales máximos naturales. También es importante anotar que la metodología indica una alta alteración hidrológica para los eventos máximos de duración menor a 7 días correspondientes a los eventos de crecientes instantáneas, los máximos estacionales presentan una alteración menor. Las alteraciones en los máximos y mínimos, anteriormente expuestas, alteran el balance competitivo, disminuyen la tolerancia al estrés de los microorganismos, no favorecen los procesos de colonización de las plantas, se dañan las estructuras de los ecosistemas acuáticos, causan cambios en la morfología del canal y sus condiciones de habitad, deshidratación de animales y estrés anaerobio de las plantas, disminuye el intercambio de nutrientes entre el río y los sistemas de ciénagas, aumenta las condiciones de transporte para ciertos materiales del lecho y disminuye las concentraciones de oxigeno disuelto. En el análisis del (timing) o tiempos en que se registran los eventos máximos, la operación de Urrá I pasó a registrar eventos máximos en temporadas de aguas bajas y los eventos mínimos se distribuyen a lo largo de la primera mitad del año. Si bien en el caso de los eventos mínimos el promedio se conserva en el rango RVA, los datos se encuentran muy dispersos. Las alteraciones hidrológicas encontradas en el timing se manifiestan en la incompatibilidad de los ciclos de vida y en estrés de los microorganismos, en el acceso a habitad de reproducción y de predación, modifica las señales migratorias de algunas especies de peces de la zona y altera los procesos de adaptación y de ciclos de vida de la fauna y flora. En cuanto a la frecuencia y duración de los pulsos se encontró una tendencia creciente en la frecuencia de los pulsos altos y bajos, además se encontró una tendencia decreciente en la duración para ambos casos. Estas alteraciones desfavorecen, principalmente los ciclos de vida de las plantas, los intercambios de nutrientes entre el río y su planicie de inundación, los ciclos reproductivos de las aves menores, disminuye la disponibilidad de suelo mineral y afecta el transporte de sedimentos en los pulsos altos. Se encontró un aumento ostensible en las tasas de ascenso y descenso con la operación de Urrá I, aunque la frecuencia permaneció estable, el aumento en estas tasas repercute en gran medida en la disponibilidad de alimento para la Fauna y la Flora aguas abajo del embalse, aumenta el estrés y se traduce en la desecación de zonas, disminuyendo la movilidad de algunas especies y altera las dinámicas de sedimentos y de nutrientes. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 5-2 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ 5.1.2 Propuesta Metodológica AVFD Caso Urrá I Este trabajo presenta una metodología sencilla orientada a la evaluación de índices de alteraciones hidrológicas, generadas por la operación de embalses en cuencas hidrográficas, a distintas escalas de tiempo. Esta metodología puede utilizarse como un punto de partida para establecer rangos permisibles en las descargas de caudal del embalse. Este trabajo realizó un análisis comparativo en las estaciones localizadas en el río Sinú antes y después de la puesta en marcha del proyecto y se mostró que, aunque se cumplen algunas de las restricciones establecidas en la licencia ambiental, particularmente las relacionadas con los caudales de descarga mínimos y máximos, no se cumple con lo relacionado a la simulación de la curvas de caudales históricos naturales, por el contrario, se está sometiendo el sistema a una operación pulsátil a nivel horario que se traduce en cambios drásticos en la dinámica hídrica tanto del río Sinú como en los ecosistemas ubicados aguas abajo del embalse. Se encontraron alteraciones importantes en las curvas naturales de caudales que están relacionadas principalmente con la frecuencia y duración de los eventos. El ciclo anual de caudales del río Sinú, en Angostura de Urrá mantiene los caudales medios multianuales, pero existe un efecto regulador sobre los caudales máximos y mínimos. En las ciénagas se presenta un aumento en los niveles medios y mínimos, y disminución en los máximos. Se presenta una alteración en el patrón natural de la curva de recesión de caudales mínimos. Durante el verano en condiciones naturales se presentaban caudales menores a los actuales y con variaciones mínimas, mientras que después de la entrada en operación del embalse, se producen caudales de altas magnitudes y variaciones, característicos de la época de invierno. Esto induce a que no existan grandes diferencias entre los caudales de invierno y verano presentados actualmente. Existen cambios considerables en la variabilidad de las magnitudes de los caudales y niveles. Se encontró un aumento en la tasa media de variación de caudales diarios, pasando de 59.9 a 78 m³/s, además existe una disminución de la tasas máxima de variación, pasando de 1033 a 582 m³/s. La operación pulsátil del embalse, es más evidente en la escala horaria, donde se identificaron variaciones de caudales hasta de 350 m³/s, de una hora a otra. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 5-3 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ En la estación Angostura de Urrá, existe un aumento en la frecuencia relativa para los caudales entre 150 a 400 m³/s, y una disminución en los caudales superiores a 550 m³/s. Se encontró una disminución en la duración máxima y media de los eventos para caudales entre 100 y 400 m³/s, pasando de tener duraciones de 300 días a 100 días como máximo. La duración de los eventos. Las tasas de ascenso y descenso presentan aumentos significativos que responden a una operación pulsátil, en donde se aumentan la frecuencia absoluta de eventos y se disminuye su duración. 5.2 Conclusiones La propuesta metodológica AVFD (Análisis de Variabilidad, Frecuencia y Duración), analiza la alteración del régimen de caudales desde un punto de vista Integral, incluyendo las características, dinámicas de la corriente intervenida y los factores que inciden en ella. Además, incorpora al análisis eventos de ocurrencia horaria, los cuales responden a fenómenos del mercado energético colombiano. Esta metodología utiliza la mayor cantidad de información y de registros hidrológicos; especifica los rangos de caudal más alterados y caracteriza, de forma detallada, el régimen de caudal natural y la operación del embalse evaluado. Al analizar las series horarias en el caso de Urrá I, mediante la metodología AVFD, se encontró relevante la escala temporal a la cual se realizan los análisis hidrológicos y ambientales asociados. Mediante la aplicación de esta metodología se encontraron alteraciones notables en las frecuencias y duraciones horarias de los eventos propios de las series naturales causadas por las políticas de operación de Urrá I que no fueron evidentes en el análisis a la escala diaria. Así, la metodología AVFD presentó un mejor desempeño al involucrar la escala horaria a la evaluación de las alteraciones hidrológicas en caso de aplicación. La metodología AVFD es un primer paso, que puede ser la base en el desarrollo de una herramienta de planeación y manejo de los recursos naturales. Sin embargo, esta debe ser complementada con censos, mediciones y monitoreos sobre las variables ecosistémicas que son afectadas por la alteración hidrológica causada por el embalse analizado. Estas mediciones retroalimentan la metodología y deben ser realizadas periódicamente para fortalecer los criterios de evaluación hidrológica. Al caracterizar el régimen natural y cuantificar la alteración hidrológica causada, la metodología AVFD es una herramienta fundamental para preparar y procesar los insumos ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 5-4 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ necesarios en la aplicación metodologías de evaluación del impacto ambiental en casos de embalses con operación sujeta a variabilidad en el corto plazo. Por otra parte, la metodología IHA presenta 33 índices que son útiles para determinar las alteraciones hidrológicas de corrientes intervenidas, agrupadas en 5 grupos en donde se evalúan características importantes del régimen de caudales, basados en las series hidrológicas diarias PRE y POS operación del embalse. Esta presenta serias limitaciones de escala temporal lo que confiere limitaciones importantes en cuanto a la variabilidad presente a la escala horaria. La metodología IHA, mediante sus índices, determina los efectos nocivos sobre los ecosistemas. Aunque la determinación de los verdaderos efectos de la alteración hidrológica no son objeto de este trabajo, estos deben ser valorados in situ mediante un estudio de impacto ambiental de los recursos naturales, y se deben establecer estrategias de manejo que permitan la viabilidad de los sistemas ecológicos y energéticos. El sistema de despacho energético en Colombia condiciona las políticas de funcionamiento de los generadores de energía. Comúnmente, estos condicionamientos se traducen en alteraciones en la variabilidad de los regimenes de caudales, velocidades y niveles aguas abajo de los embalses, cambiando además las dinámicas de transporte de sedimentos, la interacción con los cuerpos de agua, la oferta de servicios ambientales, la economía de la zona y las dinámicas de los ecosistemas que dependen fundamentalmente del régimen hídrico natural. Para establecer eficazmente las restricciones a los generadores de energía se hace necesario entender claramente la variabilidad espacio temporal de los procesos ambientales y su relación con la variación de caudales y niveles de los ríos y ciénagas. Esta propuesta aporta en este proceso y proporciona herramientas para la determinación de las características de la elasticidad y resiliencia de los ecosistemas rio-ciénaga que dependen de la variabilidad espacio-temporal de los caudales y niveles. Es importante reconocer los tiempos en los procesos ambientales para tener bases claras al momento de establecer las restricciones de operación impuestas a los generadores de energía. Procesos como la adecuación de tierras para pastoreo y uso agrícola, cambios en la disponibilidad de agua para procesos fotosintéticos de las plantas, el desarrollo de especies de la zona y la germinación de semillas son algunos de los procesos que han sido descritos por otros investigadores y por la comunidad, que se están perjudicando con las políticas de operación de Urrá I. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 5-5 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ Este trabajo realiza un aporte importante en la identificación de los fenómenos que ocurren a diferentes escalas de tiempo. La identificación temprana de alteraciones ayuda a reducir los procesos de degradación ambiental y a la pronta implementación de los planes de mitigación. Después de haber revisado estos temas de la alteración hidrológica causada por la operación de Urrá I, se generan varios interrogantes que cobran importancia con el tiempo. ¿Será que la sociedad se encuentra preparada para asumir los costos ambientales de la operación de este tipo de proyectos?, ¿El estado colombiano estará en la capacidad de cambiar las políticas y estrategias de manejo de los recursos naturales? Determinar la relación de la variación de niveles y caudales y los efectos de las alteraciones a los ecosistemas es un tema que debería de ser abordado por equipos interdisciplinarios que consideren los factores relevantes en este problema. Para proponer estrategias de operación, basados en los resultados obtenidos, se deben fortalecer los datos de entrada al análisis. Estudios de hábitat de especies aguas abajo del embalse, ciclos económicos que dependan del régimen hídrico, dinámicas agrícolas de la zona, planes de manejo de sistemas de conservación y en general datos de dinámicas en función del tiempo (timing) serían ideales en este caso. ___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS 5-6 MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________ Bibliografía BARRIENTOS, Adriana Elizabeth. 2008. Tesis de maestría. Universidad Nacional de Colombia. Medellín. CORPORACIÓN AUTÓNOMA REGIONAL DE LOS VALLES DEL SINÚ Y DEL SAN JORGE – CVS, 2004. Diagnóstico Ambiental de la Cuenca Hidrográfica del Río Sinú. Montería. CORPORACIÓN AUTÓNOMA REGIONAL DE LOS VALLES DEL SINÚ Y DEL SAN JORGE – CVS, 2005. 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