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CENTRO DE CONSERVACIÓN DE ENERGÍA Y DEL AMBIENTE CENERGIA CAPÍTULO V: BALANCE HÍDRICO Estudio Evaluaciones Ambientales Complementarias del Proyecto Agroenergético Central Hidroeléctrica Pucará Ministerio de Energía y Minas Página 1 CAPÍTULO V BALANCE HÍDRICO

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CCOONNTTEENNIIDDOO

5. BALANCE HÍDRICO.............................................................................................................. 4

5.1 INTRODUCCIÓN ......................................................................................................... 4 5.2 RECURSO DE AGUA SUPERFICIAL ......................................................................... 6 5.3 RECURSOS DE AGUA SUBTERRÁNEA ................................................................... 7 5.4 DEMANDA HÍDRICA ................................................................................................... 8

5.4.1 Demanda Total Anual .............................................................................................. 8 5.4.2 Demanda Proyectada.............................................................................................. 8

5.5 BALANCE HÍDRICO .................................................................................................... 9 5.5.1 Generalidades ......................................................................................................... 9 5.5.2 Metodología y consideraciones teóricas para el Balance Hídrico......................... 13 5.5.3 Balance Hídrico en los puntos representativos del Proyecto ............................... 24 5.5.4 Balance Hídrico en el río Acco .............................................................................. 29 5.5.5 Balance Hídrico en el río Salcca bajo.................................................................... 33 5.5.6 Balance Hídrico en el río Vilcanota, en el tramo entre la descarga de las aguas turbinadas y la confluencia con el río Salcca (Combapata) .................................. 35 5.5.7 Conclusiones ......................................................................................................... 37

5.6 CAUDAL ECOLÓGICO.............................................................................................. 38 5.6.1 Presentación.......................................................................................................... 38 5.6.2 Situación Actual de la Determinación de Caudal Ecológico ................................. 39 5.6.3 Determinación de las Características del Hábitat ................................................. 41 5.6.4 Selección de la Especie Representativa para la Estimación del Caudal Ecológico ............................................................................................................... 56 5.6.5 Determinación a nivel preliminar del Caudal Ecológico ........................................ 60 5.6.6 Propuesta de Caudal Ecológico ............................................................................ 72 5.6.7 Conclusiones y Recomendaciones ....................................................................... 73

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LLIISSTTAADDOO DDEE CCUUAADDRROOSS:: Cuadro Nº 5-1: Balance Hídrico en la zona del Proyecto Pucará (cuenca del río Salcca)........ 23 Cuadro Nº 5-2: Balance Hídrico mensual con caudal naturalizado del río Salcca en Callanca

(m3/s)................................................................................................................. 26 Cuadro Nº 5-3: Balance Hídrico mensual con caudal naturalizado del Salcca en Santa Barbara

(m3/s)................................................................................................................. 28 Cuadro Nº 5- 4: Balance Hídrico con caudal promedio en el Reservorio Santa Bárbara (m3/s)30 Cuadro Nº 5-5: Balance Hídrico con caudal promedio en el reservorio Patahanza (m3/s)....... 32 Cuadro Nº 5-6: Balance Hídrico Mensual en la bocatoma Plan Meris (m3/s) ............................ 34 Cuadro Nº 5-7: Balance Hídrico mensual en el río Vilcanota en el punto de descarga de las

aguas turbinadas por la C.H. Pucará ................................................................ 36 Cuadro Nº 5-8: Caudal Ecológico ............................................................................................... 73

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55.. BBAALLAANNCCEE HHÍÍDDRRIICCOO

55..11 IINNTTRROODDUUCCCCIIÓÓNN

“Quien fuere capaz de resolver los problemas del agua, será merecedor de dos premios Nóbel, uno por la Paz y otro por la Ciencia”. John F. Kennedy. A través de la historia, se puede comprender como las civilizaciones llegaron al desarrollo de culturas hídricas muy avanzadas, que permitieron establecer conceptos tales como que “el agua es vida”, “el agua es amiga de la comunidad” o, en muchos otros casos, “enemiga de la comunidad”. Estas definiciones muestran que, efectivamente, el acceso al agua se ha convertido desde la más remota antigüedad en una fuente de poder o en la manzana de la discordia que ha originado grandes conflictos. Como puede apreciarse, el agua efectivamente fue, es y seguirá siendo una fuente de poder, así como un elemento susceptible de generar conflictos entre países, departamentos, provincias, ciudades, comunidades, empresas e incluso barrios de la misma población. También es evidente que, gracias al desarrollo del conocimiento en el área de las ciencias del agua, se puede observar con mucha claridad qué regiones o cuencas están más expuestas a posibles conflictos en función de su elevada población o usos comprometidos y su disponibilidad del recurso hídrico. Con los antecedentes indicados, podemos añadir que la gestión de los recursos hídricos debe compatibilizar o articular la oferta de los recursos (correspondiente al área de las ciencias naturales) con la demanda de la población (estudiada por el área de las ciencias sociales), en función de la utilización de la ciencia y la tecnología. Los últimos estudios relativos a la cuantificación de los recursos hídricos nos muestran que la cantidad de agua en el planeta se mantiene constante, pero que sin embargo la calidad se deteriora, dando lugar a una disminución del recurso hídrico en términos de su oferta. A su vez, la demanda del recurso hídrico se incrementa proporcionalmente al crecimiento de la población, lo cual hace suponer que un exceso o déficit de la oferta del recurso hídrico da lugar a un conflicto social. Si aceptamos que la tendencia de la demanda será siempre a aumentar, llegaremos a un momento en el que la demanda será siempre mayor que la oferta, lo cual solo podría generar un conflicto social crónico. Ante esto, la única alternativa sería el desarrollo de técnicas

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eficientes para restaurar el sistema y establecer un equilibrio dinámico entre la oferta y la demanda, dando lugar a una armonía social. Como toda herramienta, la resolución de conflictos se ha convertido en una técnica muy adecuada para el estudio de la gestión de los recursos hídricos. A continuación, presentamos los conceptos claves:

- Los conflictos, como cualquier problema complejo, pueden ser

estructurados como una jerarquía y analizarlos luego en términos de prioridades.

- Aplicando la resolución de conflictos, el proceso de avance involucra la determinación de la selección más apropiada para la situación presente.

- Para solucionar conflictos también se utiliza el enfoque del retroceso, que establece el resultado deseado y luego determina cómo conseguirlo.

- Combinando la solución más deseada y la más probable, se puede encontrar la solución preferida por todas las partes en conflicto. Este proceso por sí mismo puede inducir a la gente a mirar más allá del conflicto existente.

Como se pudo observar en el análisis de los escenarios, el agua es multifacética, y su presencia o ausencia a nivel extremo ha dado lugar a conflictos, los cuales pueden ser resueltos si todas las partes involucradas realizan un esfuerzo. Un primer paso para ello es establecer o evaluar índices que nos permitan analizar la situación específica en cada región, país y comunidad, considerando a la cuenca como la unidad hidrográfica. Algunos índices nos dan la pauta de la situación: - Índice de almacenaje - caudal: es la capacidad de almacenaje respecto a

la dotación anual promedio de agua ofrecida. Este índice nos indica la capacidad de la infraestructura hidráulica para cubrir la fluctuación. Valores altos de este índice nos dicen que la región o cuenca pueden sobrellevar una eventualidad extrema.

- Coeficiente de variación de la precipitación: es la desviación estándar de la precipitación anual respecto al valor medio de la precipitación. Este coeficiente nos indica el grado de variabilidad y sensibilidad; cuanto más alto es el valor, más variable es la precipitación.

- Dependencia de la importación: es el porcentaje de la oferta de agua que escurre de fuentes externas, y nos indica la seguridad geopolítica de la cuenca o región en recursos hídricos. Un porcentaje alto significa gran vulnerabilidad.

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- Índice de uso - recursos hídricos: es la relación entre el total del agua utilizada, respecto a la disponibilidad anual de recursos hídricos. Nos indica la presión que se ejerce sobre los recursos hídricos de una cuenca o región.

- Ingreso promedio: es el PIB per cápita, que nos indica la capacidad de los pobladores de una cuenca o región, para enfrentarse a problemas hídricos y a su incertidumbre.

55..22 RREECCUURRSSOO DDEE AAGGUUAA SSUUPPEERRFFIICCIIAALL

La descripción de la Red Hidrográfica es presentada en el estudio de línea base, siendo los componentes básicos de la zona de interés del proyecto, el río Salcca y su afluente el río Acco, así como el río Vilcanota, hacia donde serian transvasadas y turbinadas las aguas del río Salcca.

Cabe indicar también, que esta red de drenaje es alimentada de tres fuentes principales generadoras de recursos hídricos: en primer lugar las precipitaciones, luego el agua almacenada en los nevados situados en las cabeceras de las cuencas y finalmente las lagunas, de las cuales destaca la laguna Sibinacocha, que ha sido regulada para un volumen de almacenamiento de hasta 100 MMC.

Así mismo, los aspectos climatológicos de los cuales destacan la precipitación y temperatura, estos parámetros han sido desarrollados en el estudio hidrológico que forma parte del estudio de línea base, incluyéndose también el correspondiente estudio de cuantificación de caudales, determinándose los respectivos caudales de máximas avenidas.

Cabe destacar, que el régimen de precipitaciones predominante se circunscribe a la presencia de precipitaciones con mayor intensidad y frecuencia durante los meses de diciembre a abril, periodo en el cual se producen también los eventos de máximas avenidas.

Con respecto a la calidad de agua de las fuentes involucradas con el proyecto, debe indicarse que esta evaluación ha sido incorporada también en el estudio de línea base, habiéndose desarrollado un programa de monitoreo que ha permitido analizar la calidad del agua tanto aguas arriba de la captación del proyecto, como aguas abajo del mismo. Estos análisis demuestran la contaminación por coliformes de las aguas del río Vilcanota, durante el periodo de estiaje, mientras que las aguas del río Salcca presentan mejores condiciones de calidad aunque con altos niveles de algunos metales

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como consecuencia de la mineralización natural existente en la cuenca alta. En esta evaluación se han tenido en cuenta los estándares nacionales de calidad de agua.

55..33 RREECCUURRSSOOSS DDEE AAGGUUAA SSUUBBTTEERRRRÁÁNNEEAA La descripción detallada de los recursos de agua subterránea es presentada en el estudio de línea base, destacándose las condiciones hidrogeológicas del área de influencia, en la cual durante los trabajos de campo se han identificado diversos puntos de afloramientos de agua subterránea, los cuales son signo evidente de la actividad hidrogeológica existente.

En el aérea del proyecto no se han identificado proyectos destinados al aprovechamiento del agua subterránea, no ubicándose pozos, salvo el aprovechamiento para consumo humano de las fuentes emanadas por los manantiales.

Igualmente, se ha desarrollado un modelo conceptual del régimen de agua subterránea en el área de estudio, identificándose que las áreas de recarga son las fuentes de agua, es decir los nevados, lagunas y cursos de agua, siendo la dirección de flujo coincidente con la dirección del flujo de agua superficial es decir desde las zonas altas de la cuenca hacia la zona baja, produciéndose las descargas en la zona baja del río Salcca. Este modelo conceptual puede observarse con mayor detalle en el mapa temático AS- 01: Mapa hidrogeológico y de Afloramientos de Aguas Subterráneas – Anexo N°09, donde además se presentan los puntos de muest reos, afloramientos de aguas termales, fuentes de recarga y direcciones de flujo.

En el mapa FAS-01 – Anexo N°09, puede observarse ta mbién las posibles áreas de abastecimiento de agua para el proyecto, con sus diversos fines. Para fines de almacenamiento de agua evidentemente las fuentes más importantes son los nevados y las lagunas, así como las cuencas receptoras de precipitación. Mientras que para fines de los usos poblacionales especialmente para el uso de los campamentos del proyecto podemos identificar en la zona de las obras hidráulicas (Santa Bárbara) tanto fuentes de agua superficial como subterránea, ya que ambos confluyen hacia esta zona. En el área donde se emplazara la casa de maquinas, existen dos posibilidades básicas: captar de las aguas turbinadas o captar de la quebrada Quehuar. La primera alternativa es la más viable, porque evitará además la generación de conflictos con las Comunidades por el uso del agua.

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55..44 DDEEMMAANNDDAA HHÍÍDDRRIICCAA

55..44..11 DDeemmaannddaa TToottaall AAnnuuaall

De acuerdo a la información proporcionada por las instituciones locales, así como de la información obtenida en el área del proyecto la demanda actual de agua tiene diversos usos y matices en función a la ubicación y zonas de la cuenca. En la cuenca alta y media, los usos actuales son menores, debido a que las actividades económicas que se desarrollan están más dirigidas a la crianza de ganado auquénido y ovinos, los cuales se alimentan de forraje que crece de manera natural al secano. Por tanto, en estas zonas los mayores usos están dirigidos a los usos poblacionales (agua potable y alcantarillado) y en menor escala al riego de áreas de cultivo, en las zonas mas bajas de las cuencas. En la cuenca baja del río Salcca así como en la cuenca del río Vilcanota en las proximidades de Combapata, los usos de los recursos hídricos están más orientados al riego de las zonas de cultivo así como a las demandas poblacionales (agua potable y alcantarillado).

Las demandas de agua actuales en las diversas zonas de la cuenca de interés se resumen a continuación así como en el Mapa temático No 19: Mapa de Disponibilidad y Demanda de Agua, presentándose el mayor detalle en el ítem donde se desarrolla el Análisis del Balance Hídrico:

• Demanda máxima en el Salcca medio: 0,7 m3/s. • Demanda máxima en el río Acco: 1,09 m3/s.

• Demanda máxima en el río Salcca bajo (Plan Meris) y Combapata: 1,4 m3/s.

55..44..22 DDeemmaannddaa PPrrooyyeeccttaaddaa

La proyección de la demanda de agua en la cuenca del río Salcca tiene una relación directa con el desarrollo de actividades productivas y consecuentemente con el crecimiento de los asentamientos humanos y ello dependerá de manera importante de la implementación de la CH Pucará, la misma que incidirá en el mayor dinamismo económico en la cuenca, contribuyendo además a la construcción de servicios básicos e infraestructura vial.

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Por ello, en la proyección de las demandas futuras de agua con un horizonte de 50 años, se consideran los siguientes usos proyectados: • Agua potable: 0,02 m3/s (20 mil personas). • Agua para ganadería: 0,08 m3/s (35 mil animales). • Agua para irrigación en la Cuenca Baja: 1,4 m3/s (1200 ha). • Agua para Caudal Ecológico: 2,6 m3/s. • Agua para irrigación 1,4 m3/s (1200 ha).

55..55 BBAALLAANNCCEE HHÍÍDDRRIICCOO

55..55..11 GGeenneerraall iiddaaddeess

Las aguas dulces superficiales, como componentes principales del medio natural, han desempeñado y desempeñarán un papel de suma importancia para el hombre y la sociedad.

El estudio de las cuencas hidrográficas tiene, consecuentemente, una gran relevancia.

Dentro de los métodos útiles para llevar a cabo una evaluación de los recursos de agua de una región se encuentra el del cálculo del balance hídrico. Con ello, se contribuye a conocer mejor el ciclo hidrológico y a predecir cambios en el régimen de los ríos y arroyos. Obviamente ello se debe a que en zonas climáticas determinadas las lluvias modelan el régimen hidrológico de los ríos.

El ciclo hidrológico gobierna caprichosamente la presencia del agua, que es decidida en cada momento por la latitud, altura, vegetación, orografía, temperatura y la influencia de los océanos, así como por el tiempo y las actividades humanas. Pero cuando la disponibilidad del agua es discontinua o intermitente o cuando su exceso es causa de desastres por inundaciones y avenidas, deslizamientos de terreno, huaycos y sequías, entonces es necesario contar con esquemas de evaluación de los recursos hídricos adecuados y fiables para hacer frente a estos desafíos.

Con la finalidad de poder responder a la creciente demanda actual y futura de información sobre el agua y los conocimientos necesarios para el desarrollo sostenible, es indispensable conocer el comportamiento de las diversas variables que intervienen en el ciclo

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hidrológico (Precipitación, Evapotranspiración, Caudal) a través del Balance Hídrico superficial, los que también permitirá efectuar los estudios de Caudal Ecológico.

El Balance Hídrico, es también de gran utilidad en muchos campos de la investigación. Por ejemplo, el conocimiento del déficit de humedad es primordial para comprender la factibilidad de irrigación, ya que provee información sobre el volumen total de agua necesaria en cualquier época del año y entrega un valor importante sobre la sequedad.

La información sobre los excedentes de agua y la cantidad por la cual la precipitación excede las necesidades de humedad cuando el suelo está en su capacidad de campo, es fundamental en todo estudio hidrológico, lo cual nos conduciría a una adecuada planificación y gestión de los recursos hídricos, de tal forma que el desarrollo socioeconómico tenga como base el uso racional y armónico de sus recursos naturales.

El balance hídrico se establece para un lugar y un período dados, por comparación entre los aportes y las pérdidas de agua en ese lugar y para ese período. Se tienen también en cuenta la constitución de reservas y las extracciones ulteriores sobre esas reservas. Las aportaciones de agua se efectúan gracias a las precipitaciones, transformadas en escorrentía y eventualmente también con los aportes de transvases o derivaciones de otras cuencas. Las pérdidas se deben esencialmente a la combinación de la evaporación y la transpiración de las plantas, lo cual se designa bajo el término evapotranspiración, así como también la infiltración del agua en el suelo.

Estas magnitudes se evalúan en cantidad de agua por unidad de superficie, pero se traducen generalmente en alturas de agua; la unidad más utilizada es el milímetro. Al ser estas magnitudes físicamente homogéneas, se las puede comparar calculando, ya sea su diferencia (precipitaciones menos evaporación + infiltración), ya sea su relación (precipitaciones sobre evaporación + infiltración).

El balance es evidentemente positivo cuando la diferencia es positiva o cuando la relación es superior a uno. Se elige una u otra expresión en función de comodidades o de obstáculos diversos. El escurrimiento a partir de una unidad de superficie se contará en las pérdidas. La infiltración se considera también como una puesta en reserva bajo forma de napas subterráneas o de agua capilar en el suelo. Las precipitaciones sólidas constituyen reservas constituidas de inmediato. Éstas tienen una duración variable, interestacional en el caso de las

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coberturas de nieve, interestacional e interanual en el caso de los glaciares, incluso intersecular en el caso de las áreas polares o de las grandes masas de montañas muy altas.

El estudio de los balances hídricos es complejo por el hecho de que las variables consideradas no son independientes. La cantidad evaporada depende evidentemente de la cantidad de agua disponible: cesa cuando el volumen de agua aportada por las precipitaciones está agotado. Esto condujo a introducir la noción de evapotranspiración potencial: la cantidad de agua que puede pasar en la atmósfera únicamente en función del estado de ésta, suponiendo que la cantidad de agua disponible no sea un factor limitante.

Es común en el estudio de los balances hídricos, comparar las precipitaciones P y la evapotranspiración potencial ETP, lo cual permite distinguir situaciones diferentes en función de umbrales que son directamente significativos para un lugar o un período dado: Si P < ETP, la evaporación real será igual a P; habrá deducción sobre las reservas, ausencia de escurrimiento; el período se denominará deficitario. Si P > ETP, la evaporación real será igual al ETP, habrá escurrimiento y constitución de reservas; el período se llamará excedente. Los problemas prácticos relativos a las mediciones, a los órdenes de magnitud considerados, imponen variaciones en los métodos de estudio y de presentación de los balances hídricos. Las precipitaciones son en general medidas por una densa red de estaciones de observación antiguas, bastante confiables y comparables. Las medidas de evapotranspiración potencial son posibles, con aparatos como el evaporímetro de Piche (al abrigo).

Pero la red de observación no incluye los mismos caracteres de densidad, de comparabilidad y de fiabilidad que la de las precipitaciones, tanto que frecuentemente se tiende a proceder, para el cálculo de los balances, a evaluaciones de la evapotranspiración potencial, las cuales se hacen partiendo de factores de esa evapotranspiración potencial relativamente bien conocidos. En primer lugar, la temperatura, pero se intenta igualmente introducir la humedad relativa, la velocidad del viento, la radiación solar, etc.

Estos cálculos han sido objeto de muchas investigaciones, que producen resultados variados, los cuales deben ser siempre utilizados con la precaución de tener presente en la mente la relatividad de su valor. Esto es incluso más válido para índices o umbrales que comparan las precipitaciones no con un valor calculado de la

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evapotranspiración potencial, sino con uno de sus factores cuantificados, muy frecuentemente las temperaturas. Se obtienen entonces índices de umbral o de relaciones que no son susceptibles de una interpretación física directa, sino que toman su significación únicamente a partir de aspectos empíricos. Los geógrafos han utilizado mucho, por ejemplo, los trabajos del biogeógrafo H. Gaussen, quien califica de "mes seco" a un mes para el cual los valores de las precipitaciones expresados en milímetros son inferiores al doble de los valores de las temperaturas expresadas en grados centígrados.

Es necesario comprender bien que se trata en este caso del resultado de una confrontación entre los resultados de las mediciones y de las observaciones, por ejemplo, sobre el estado de la vegetación o de la variación de los escurrimientos y de las reservas. Observaciones a partir de las cuales se efectúa el planteamiento empírico, el cual enuncia simplemente que si P (mm) < 2 T (centígrados), existe una fuerte probabilidad de que la evapotranspiración potencial sea superior a las precipitaciones. A menudo son calculados o evaluados en las estaciones meteorológicas, es decir, espacios puntuales. A partir de esas observaciones puntuales, se busca interpolar para la construcción de cartas más generales; éstas plantean problemas que son los mismos -ni más ni menos graves- que los que los cartógrafos tienen que tratar corrientemente en todos los dominios de la geografía.

Existen también otros métodos de estudio más directos de los balances hídricos. Consisten en comparar la cantidad de agua que sale de una cuenca hidrográfica (calculada a partir de las observaciones del escurrimiento) durante un período dado, y la cantidad de precipitación caída durante ese mismo período sobre la cuenca. Método que implica además interpolaciones, y que no aísla completamente la proporción de la evaporación. El "déficit de escurrimiento" obtenido de este modo nos da sin embargo una idea de esto, como lo muestran sus conexiones con la temperatura. El balance hídrico adquiere toda su significación para períodos correspondientes a los grandes ciclos fundamentales de la climatología, ciclo diurno de 24 horas y ciclo anual de 365 días. Pero, por comodidad, se calcula también para períodos intermedios, entre los cuales el mes goza de gran importancia.

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55..55..22 MMeettooddoollooggííaa yy ccoonnssiiddeerraacciioonneess tteeóórr iiccaass ppaarraa eell BBaallaannccee HHííddrr iiccoo

Para el desarrollo del Balance Hídrico en el ámbito del Proyecto Hidroeléctrico Pucará se ha tenido en cuenta la metodología generalizada, basada en la evaluación y balance de entradas y salidas en cada punto o región determinada.

Para el desarrollo de los Balances se evaluaron los parámetros que se describen a continuación:

a) Precipitación Precipitación es todo tipo de humedad que cae de la atmósfera a la superficie de la tierra, ya sea en forma de lluvia, granizo, pedrisco, nieve, etc. Los factores que determinan el desigual reparto de las precipitaciones son múltiples y complejos, desde los de ámbito general hasta los regionales o locales.

Este parámetro se puede considerar como el más importante que interviene en el balance hídrico y la exactitud en su medición y su evaluación es determinante en el resultado.

Análisis de consistencia de datos: Los datos pluviométricos a nivel mensual, se procesan con el fin de determinar su confiabilidad y consistencia, la que comprende la elaboración de tablas con valores promedios a nivel mensual y anual, la construcción de histogramas, curvas de doble masa y pruebas estadísticas, con el fin de identificar y si es necesario cuantificar inconsistencias, saltos o tendencias de los datos.

Para el estudio se utilizó el método de doble masa.

Completar y/o utilizar información para su extensió n: Comprobada la consistencia del registro, es necesario completar los datos faltantes por medio de métodos estadísticos – matemáticos.

Dentro de los métodos estadísticos utilizados en el presente fueron los modelos de regresión lineal simple y múltiple.

Análisis de regresión lineal simple (RLS) consiste en graficar el diagrama de dispersión, ajustar una recta a ese diagrama de dispersión,

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esta recta es llamada línea de regresión se usa para completar y extender la información faltante.

Determinación del gradiente pluviométrico: Debido a la escasez de estaciones que registren o midan la precipitación en esta región será necesario determinar un gradiente pluviométrico, que es un indicador de gran importancia que permite tener una idea de la variación de la precipitación en relación con la altitud.

Para la obtención del gradiente se toma en consideración los módulos de la precipitación total media, máxima y mínima de las estaciones que se ubican dentro y alrededor de la zona de estudio y su correlación con la posición altitudinal de cada una de ellas.

Estimación de la precipitación a nivel mensual y ar eal: Analizada la información anual de la serie histórica, se procede a completar los valores mensuales faltantes en la serie, los cuales se generaran en base a pesos porcentuales de cada uno de los meses en cada estación.

La precipitación media areal se puede estimar por los métodos: Media aritmética; Polígono de Thiessen y de Isoyetas, en el estudio se utilizará el de Isoyetas.

Obtenidos los valores puntuales de precipitación, se procedió a plotear en un mapa las estaciones y sus cantidades de lluvia, luego se interpola para obtener isolíneas de igual valor pluviométrico.

La precipitación promedio sobre un área determinada se evalúa ponderando la precipitación entre isoyetas sucesivas por el área entre isoyetas, relación que se expresa por la siguiente expresión:

Pm = AP At

Donde:

Pm = Precipitación media de la cuenca. AP = área parcial entre isoyetas. At = área total de la cuenca.

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b) Temperatura

Esta variable se analiza a nivel anual y mensual, considerando los valores mínimos, máximos y medios, para las cuencas de interés.

La información seleccionada, corresponde a las Estaciones Climatológicas Ordinarias ubicadas dentro de la zona de estudio y de estaciones de apoyo ubicadas en cuencas vecinas. Con dicha información, se realiza el análisis regional de esta variable con el fin de conocer el comporta miento y distribución espacial y temporal.

Estimación del gradiente térmico: la temperatura varía en función a la altitud, consideramos conveniente determinar los gradientes térmicos a nivel medio, mínimo y máximo, en la cuenca de estudio, con el fin de conocer el comportamiento y distribución en función de la altitud, y poder estimar valores de temperatura en puntos en la cual no se tiene registro.

Determinación de la temperatura a nivel mensual: Analizada la información a nivel mensual y anual, se completa la serie de datos mensuales, para lo cual se procede de la misma forma que en el análisis de la precipitación, determinándose los diferentes factores de corrección, mediante los cuales se determinan los valores de las temperaturas medias mensuales para cada una de las estaciones.

c) Humedad Relativa, Viento y Horas de Sol

Variables que se analiza a nivel regional, con información de las estaciones que se ubican en las cuencas de los ríos ubicados en la zona de interés. Con información histórica de humedad relativa media a nivel mensual, velocidad media de viento mensual y Horas de sol, de las estaciones seleccionadas, se realizan los análisis estadísticos que permiten conocer las características, distribución y comportamiento de estos parámetros en forma espacial y temporal, así como también la determinación del gradiente respectivo.

d) Evapotranspiración

La determinación de esta variable, puede ser realizada mediante la aplicación de fórmulas empíricas, desarrolladas por diferentes investigadores que han tratado de encontrar la forma práctica de describir conceptualmente cada una de las variables que inciden en

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forma directa en la perdida de agua. En nuestro caso se utilizará el método de Penman – Monteih, el cual está basado en la determinación de los balances de energía y el balance aerodinámico, cuya expresión final es:

Eto = 0.408 x Rn x G x (900/273) x U2 x S x eA 0.34 x U2

Donde:

Eto = Evapotranspiración [mm/días], Rn = Radiación neta en la superficie [MJ/(m²*día)], G = Densidad de flujo de calor del suelo [MJ/(m²*día)], T= Temperatura media del aire a 2 metros del suelo [ºC], U2 = Velocidad de viento a 2 metros sobre el suelo [m/s], Es = Presión de vapor de saturación [kPa], ea = Presión de vapor actual [kPa], es – ea = Déficit de presión de vapor de saturación [kPa], Pendiente de la curva de presión de vapor [kPa / ºC], Constante psicrométrica [kPa / º C].

Para la determinación de la evapotranspiración potencial, se utilizará la expresión siguiente:

ETP= Kc x ETo

Donde:

ETP = Evapotranspiración potencial Kc = Coeficiente de cultivo ETo = Evapotranspiración de referencia

El coeficiente de cultivo, kc, es básicamente la relación de transformación del cultivo ETc a la referencia ETo, y representa una integración de los efectos de cuatro características primarias que distingan el cultivo de la hierba de referencia. Estas características son: Altura del cultivo; Albedo (reflexión), Resistencia del pabellón (dosel); Evaporación del suelo.

Los factores que influyen en la determinación del coeficiente de cultivo (Kc), son el tipo de cultivo, clima, evaporación del suelo, etapas de crecimiento del cultivo (etapa inicial, desarrollo del cultivo, desarrollo completo del cultivo y etapa final. Los valores de Kc aumentan a medida

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que lo hace la superficie foliar, alcanzando los valores máximos cuando la cobertura alcanza el 60-80%. A medida que el cultivo avanza en su ciclo fisiológico y empieza la senescencia foliar, los valores de Kc decrecen hasta alcanzar sus valores mínimos cuando apenas quedan hojas verdes; en función a estos factores, se han seleccionado para los diferentes tipos de cultivos que existen en las cuencas estudiadas.

e) Caudal y determinación de la Escorrentía

Caudal: Para el aprovechamiento del recurso hídrico, es necesario conocer en un punto dado o en la salida de la cuenca, el caudal disponible a partir de las precipitaciones. El problema es aparentemente simple, pero no es así para ello se han ideado una serie de metodologías que van desde las más simples a las más complejas, como: isolineas de escorrentía, caudales específicos, generación por modelos de simulación precipitación – escorrentía, etc.

En la cuenca se tienen estaciones de control que han facilitado la estimación de este parámetro.

Para el análisis y estimación de caudales en las subcuencas se ha tenido en cuenta la ecuación a, la cual se considera como la más adecuada, ya que no solo relaciona área y caudal sino que también relaciona el aporte pluviométrico de las cuencas:

Qx = Ax . Px . Q A . P

Donde:

Qx = Caudal a estimar subcuenca en m3/s. A x = Área de la subcuenca en Km2. P x = Precipitación espacial sobre la subcuenca en mm. Q = Caudal del río (estación de aforo) en m3/s. A = Área de la cuenca. P = Precipitación espacial sobre la cuenca.

Escorrentía: Para el cálculo de la escorrentía anual (mm) se utiliza la expresión matemática que relaciona el caudal y el área de drenaje.

Se obtendrá efectuando la correlación con los datos proporcionados por las estaciones existentes entre caudales y sus respectivas áreas de cuenca.

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f) Balance Hídrico

El Balance Hídrico Superficial relaciona las variables siguientes principales:

P - Precipitación en mm., ET- Evapotranspiración en mm., Esc - Representa la salida superficial de la cuenca o aportaciones de la Red Fluvial, en mm., S - Cambio de almacenamiento en mm.

Cuando el balance hídrico superficial se realiza a nivel mensual multianual, el término correspondiente al cambio de almacenamiento (S) se considera que toma el valor de 0, debido a que la variabilidad del agua almacenada en la cuenca en períodos largos no experimenta cambios significativos.

Finalmente, nuestra expresión algebraica queda expresada por:

Esc = PP x ETc

Para áreas con control hidrométrico, se utiliza la siguiente expresión:

P = E x ETR

Donde:

P = Precipitación media del período y área en mm. E = Escorrentía del período y área en mm. ETR = Evapotranspiración real media del período y área en mm.

En áreas sin control hidrométrico, el Balance hídrico es determinado mediante la siguiente ecuación:

E = P x ETR

g) Balance Hídrico Mensual

Partiendo del conocimiento de las precipitaciones medias mensuales y de la evapotranspiración mensual estimada, podemos estudiar el balance del agua en el suelo a lo largo del año. Conocer el balance de humedad en el suelo es importante para evaluar la disponibilidad de

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agua para los cultivos, estudios hidrológicos, de conservación de suelos, de drenaje, de recuperación de suelos salinos, de repoblación forestal, o el establecimiento del régimen de humedad de los suelos o de criterios de diferenciación climática.

Existen varios modelos para estimar el balance de agua en el suelo; aquí seguiremos el método directo propuesto por Thornthwaite y Matter, según el cual se va perdiendo agua para poder generar la evapotranspiración potencial hasta agotar la reserva.

h) Evolución de la Reserva de Agua en el Suelo

El balance hídrico consiste en definir mes a mes los siguientes parámetros (en mm ó l/m2, ambos valores son iguales):

P: precipitación media mensual. ET: evapotranspiración potencial o de referencia. P-ET: diferencia entre la P y la ET. R: reserva. VR: variación de la reserva. ETR: evapotranspiración real. F: falta. Ex: exceso.

A continuación, analizaremos los diferentes parámetros:

P-ET

Es el balance mensual de entradas y salidas de agua del suelo. La diferencia nos clasifica los meses en secos (P-ET<0) y en húmedos (P-ET>0) según las entradas superen o no a las salidas.

R, reserva del suelo

Cuando en un mes se produzcan más entradas que salidas, (P>ET) el agua sobrante pasará a engrosar las reservas del suelo; por el contrario, cuando las salidas sean mayores que las entradas se reducirá la reserva del suelo.

Sin embargo, el suelo no es un "pozo sin fondo" y cuando se alcance la capacidad de retención del suelo, el agua añadida en "exceso" escurrirá superficialmente o en profundidad. Por tanto, debemos exponer el

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concepto de reserva máxima o cantidad de agua por unidad de superficie (mm) que el suelo es capaz de almacenar en su perfil.

Se toma el valor de 100 mm (100 litros/metro cuadrado) como referencia climática, sirve así el balance hídrico para comparaciones entre distintas zonas (independientemente de suelo y vegetación). Si queremos modelizar la realidad, desde un punto de vista edafológico, podemos calcular para cada horizonte del suelo (y para la suma de todos) la capacidad para retener agua como diferencia entre el contenido de agua a capacidad de campo y en el punto de marchitamiento. Si consideramos también la vegetación, la profundidad del suelo donde tienen lugar las pérdidas por evapotranspiración viene definida por la profundidad del sistema radicular de la vegetación y, por tanto, la reserva máxima será la capacidad del suelo para retener agua hasta esa profundidad.

Pasando al cálculo del balance hídrico, la reserva del mes "i" (en función de la del mes anterior "i-1" ) será:

Ri-1+(Pi-ETi) si 0 < R i-1+(Pi-ETi) <Rmáx

Ri= Rmáx si R i-1+(Pi-ETi) >Rmáx

0 si 0 > R i-1+(Pi-ETi)

Los valores de la reserva se irán acumulando mes a mes en el periodo húmedo, según los incrementos P-ET > 0, y disminuirán al llegar el período seco, decreciendo mes a mes según los valores mensuales P-ET < 0. Como hemos visto, la reserva nunca tendrá como valor uno mayor que la reserva máxima, ni un número negativo.

Como se aprecia en la fórmula, necesitamos la reserva del mes anterior para comenzar el cálculo de la reserva, por ello, asignamos un valor hipotético a un mes y realizamos ciclos anuales de cálculo (aunque el cuadro 5.1 del balance hídrico tenga un mes inicial y otro final) hasta que la hipótesis de que partimos se confirme al final del ciclo. Se suele suponer que después del periodo seco la reserva del suelo es nula, en consecuencia se empieza el cálculo de "R" con el primer mes húmedo y se asigna al mes anterior una reserva nula. Si, después de los cálculos, al final del período seco quedase agua en el suelo, se deberán recalcular las reservas agregando la reserva existente al final del periodo seco a las reservas del periodo húmedo. Si de nuevo se modificase la reserva del último mes seco se recalcularían otra vez. Si

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todos los meses son húmedos podemos utilizar los supuestos anteriores, pero en todo caso llegaremos a que la reserva es igual a la reserva máxima para todos los meses. Si por el contrario, todos los meses fueran secos, la reserva en todos los meses sería nula.

VR: variación de la reserva

Es la diferencia entre la reserva del mes y la del mes anterior: VRi = Ri - Ri-1

ETR: evapotranspiración real

Es el volumen de agua que realmente se evapotranspira en el mes dependiendo de que haya suficiente agua disponible para evaporar y así llegar a la ET potencial o de referencia o no (por tanto, la ETi es siempre mayor o igual a la ETRi). El agua disponible para evaporar será la que cae como precipitación en el mes considerado y la que mantenemos en el suelo.

En el período húmedo, al cubrir la precipitación la demanda potencial la ET real es igual a la potencial; es decir, ETRi = ETi.

En el período seco, el agua que se evapora será el agua de precipitación más la que extraemos del suelo ó variación de la reserva (la reserva que nos queda menos la que teníamos el mes anterior); es decir, ETRi = Pi + |VRi|.

F: falta de agua (Déficit)

Es el volumen de agua que falta para cubrir las necesidades potenciales de agua (para evaporar y transpirar). Por tanto, la falta o déficit de agua es: Fi = ETi - ETRi. Ex: exceso de agua

Es el agua que excede de la reserva máxima y que se habrá perdido por escorrentía superficial o profunda. Por tanto:

Ex i = [P i -ETi-VRi] si (P i -ETi) > 0 Ex i = 0 si (P i -ETi) ≤ 0

Como es lógico, sólo puede haber exceso si la precipitación ha compensado previamente la ET, es decir, en los meses húmedos.

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i) Balance Hídrico General en la Zona del Proyecto C.H.

Pucará

Aplicando la metodología descrita en ítems anteriores se ha realizado el Balance Hídrico General en la zona del Proyecto hidroeléctrico Pucará, el cual se presenta en el cuadro siguiente:

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Cuadro Nº 5-1: Balance Hídrico en la zona del Proy ecto Pucará (cuenca del río Salcca)

PARÁMETROS Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Set. Oct. Nov. Dic. PROM TOTAL

Temperatura Media (ºC) 12.20 12.22 12.23 12.24 11.22 10.22 9.67 10.80 12.26 13.13 13.33 12.24 11.81

Evapotranspiración Potencial (mm.) 115.66 101.01 108.11 97.80 88.98 78.73 82.80 94.80 107.77 124.40 124.67 125.88 104.22 1250.61

Precipitación (mm.) 72.82 71.43 62.02 34.69 14.18 7.99 5.85 6.17 8.06 11.79 20.84 30.84 28.89 346.68

Variación de Reserva Humedad del suelo (mm.)

11.29 16.79 15.08 43.16 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 7.19 86.32

Reserva Útil del Agua (mm.) 11.29 28.08 43.16 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 6.88 82.53

Evapotranspiración Real (mm.) 115.66 101.01 108.11 87.74 8.10 2.30 5.76 11.33 22.83 38.35 62.22 97.46 55.07 660.87

Déficit o Sequia (mm.) 0.00 0.00 0.00 10.06 80.88 76.43 77.04 83.47 84.94 86.05 62.45 28.42 49.15 589.74

Excedente (mm.) 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

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Como puede observarse, la disponibilidad de agua en la cuenca, depende exclusivamente de la ocurrencia de precipitaciones, las cuales constituyen la fuente proveedora de este recurso.

Por tanto, según la evaluación efectuada, puede verificarse que se presentarán excedentes de agua durante los periodos de lluvias, que ocurren entre los meses de diciembre a abril; mientras que se evidenciaran déficits de agua, en el periodo denominado de sequía, que se presenta entre los meses de mayo a noviembre. En el periodo de lluvias se produce también el almacenamiento de agua en el suelo que contribuye a la disponibilidad de agua en la cuenca especialmente durante el periodo de estiaje.

55..55..33 BBaallaannccee HHííddrr iiccoo eenn llooss ppuunnttooss rreepprreesseennttaatt iivvooss ddeell PPrrooyyeeccttoo

Con la finalidad de complementar las evaluaciones efectuadas anteriormente, en el presente Estudio se han realizado los Balances Hídricos a escala mensual en cada punto de captación ubicados en los ríos Salcca y Acco, los cuales fueron evaluados y aprobados anteriormente mediante la Resolución Directoral N° 0020-2009-ANA-DARH. También se ha efectuado esta evaluación en otros puntos característicos del área de influencia del proyecto, como es el Salcca bajo, antes de su desembocadura en el río Vilcanota.

Aplicando la metodología descrita en el ítem anterior, se ha efectuado el Balance Hídrico, en los puntos siguientes:

55..55..33..11 BBaallaannccee HHííddrr iiccoo eenn llaa CCuueennccaa MMeeddiiaa ddeell rr ííoo SSaallccccaa

Según el esquema hidráulico del proyecto, en el río Salcca se ha previsto la construcción de dos estructuras de captación de agua, para su conducción y derivación al río Acco. Estas bocatomas son: Callanca y Santa Bárbara. 55..55..33..22 BBaallaannccee HHííddrr iiccoo eenn llaa BBooccaattoommaa CCaall llaannccaa Teniendo en cuenta la metodología descrita en el ítem anterior, se ha efectuado la evaluación del Balance Hídrico en este punto, caracterizado por ser la zona de mayor altitud en la cual se emplazará una obra hidráulica del proyecto.

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La altitud de esta bocatoma es de: 4040 msnm.

Cabe indicar también, que en esta zona los usos del agua están referidos mayormente al consumo por la población así como por la fauna, siendo los auquénidos y ganado ovino las especies predominantes.

La mayor propiedad del río en este tramo, es conducir los caudales hacia la cuenca baja, que es donde se presentan los mayores usos poblacionales y productivos.

A partir de la información obtenida en el estudio Hidrometeorológico, así como de los registros de mediciones existentes, se ha desarrollado la siguiente evaluación, en la cual además se ha aplicado como Caudal Ecológico = 2.0 m3/seg:

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Cuadro Nº 5-2: Balance Hídrico mensual con caudal n aturalizado del río Salcca en Callanca (m 3/s)

Balance Hídrico mensual con caudal naturalizado del río Salca en Callanca (m3/s)

Ene. Feb Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Set. Oct. Nov. Dic. PROM Disponibilidad de agua del río Salcca en Callanca

44.49 46.43 41.87 24.39 9.34 5.50 4.06 4.47 5.52 7.48 12.08 19.24 18.74

Caudal Ecológico 0.60 0.60 0.60 0.60 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 0.60 1.42

Disponibilidad Efectiva 43.89 45.83 41.27 23.79 7.34 3.50 2.06 2.47 3.52 5.48 10.08 18.64 17.32 Caudal promedio mensual derivación del río Salcca en

Callanca 30.00 30.00 30.00 23.79 7.34 3.50 2.06 2.47 3.52 5.48 10.08 18.64 13.91

Discurre por el río Salcca 14.49 16.43 11.87 0.60 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 0.60 4.83 Demanda agrícola Aguas debajo de la bocatoma Callanca

0.01 0.01 0.01 0.06 0.20 0.70 0.70 0.70 0.70 0.20 0.06 0.01 0.28

Comunidad Callanca 0.00 0.00 0.00 0.01 0.02 0.07 0.07 0.07 0.07 0.02 0.01 0.00 0.03

Comunidad Lahua Lahua 0.00 0.00 0.00 0.02 0.08 0.28 0.28 0.28 0.28 0.08 0.02 0.00 0.11 Comunidad Santa Bárbara (2/3 Parte)

0.01 0.01 0.01 0.03 0.10 0.35 0.35 0.35 0.35 0.10 0.03 0.01 0.14

Balance Hídrico en Bocatoma Callanca

14.48 16.42 11.86 0.54 1.80 1.30 1.30 1.30 1.30 1.80 1.94 0.59 4.55

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El balance hídrico efectuado a nivel mensual en el río Salcca, bocatoma Callanca, muestra que la disponibilidad del recurso hídrico satisface las demandas de agua para riego, caudal ecológico y el requerimiento de agua del proyecto en el punto de captación, existiendo mayor superávit en los meses de enero a marzo. 5.5.3.3 Balance en la Bocatoma Santa Bárbara Esta Bocatoma se emplazará en el río Salcca, en la cota: 3 929 msnm, físicamente aguas abajo de la Bocatoma Callanca.

Para el análisis de balance hídrico en este punto, se ha considerado la disponibilidad de agua sobrante de la bocatoma Callanca, el cual ya considera el caudal ecológico estimado, además del aporte hídrico del río Irubamba, que descarga sus aguas al río Salcca en el tramo comprendido entre las bocatomas Callanca y Santa Bárbara.

En el cuadro siguiente, se presenta la evaluación del balance hídrico para este punto del proyecto:

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Cuadro Nº 5-3: Balance Hídrico mensual con caudal n aturalizado del Salcca en Santa Bárbara (m3/s)

Balance Hídrico mensual con caudal naturalizado del Salca en Santa Bárbara (m3/s)

Ene. Feb Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Set. Oct. No v. Dic. PROM

Caudal Promedio Mensual en bocatoma Callanca 44.49 46.43 41.87 24.39 9.34 5.50 4.06 4.47 5.52 7.48 12.08 19.24 18.74

Caudal promedio mensual Santa Bárbara 53.03 55.35 49.92 29.08 11.13 6.56 4.84 5.32 6.59 8.91 14.4 22.94 22.34 Caudal de aporte de cuenca intermedia (Callanca - Santa Bárbara ) 8.54 8.92 8.05 4.69 1.79 1.06 0.78 0.85 1.07 1.43 2.32 3.70 3.60

Caudal promedio mensual naturalizado del río Salcca en Santa Bárbara (Descontando la derivación del agua en Callanca ) Caudal de aporte de cuenca intermedia (Callanca - Santa Bárbara ) 8.54 8.92 8.05 4.69 1.79 1.06 0.78 0.85 1.07 1.43 2.32 3.70 3.60

Caudal que discurre por el río Salcca 14.48 16.42 11.86 0.54 1.8 1.3 1.3 1.3 1.3 1.8 1.94 0.59 4.55

Disponibilidad Efectiva en Santa Bárbara 23.02 25.34 19.91 5.23 3.59 2.36 2.08 2.15 2.37 3.23 4.26 4.29 8.15

Caudal Ecológico 0.6 0.6 0.6 0.6 2 2 2 2 2 2 2 0.6 Caudal promedio mensual derivación del río Salcca en Santa Bárbara 22.42 24.74 19.31 4.63 1.59 0.36 0.08 0.15 0.37 1.23 2.26 3.69 6.74

Discurre por el río Salcca aguas abajo de Santa Bárbara

0.6 0.6 0.6 0.6 2 2 2 2 2 2 2 0.6 1.42

Demanda agrícola aguas debajo de la boca toma Santa Bárbara

0.29 0.29 0.29 0.42 0.52 0.65 0.55 0.56 0.74 0.52 0.42 0.29

Comunidad Santa Bárbara (1/3 Parte ) 0.00 0.00 0.00 0.01 0.05 0.18 0.18 0.18 0.18 0.05 0.01 0.00 0.07

Comunidad Hualantaite Callana 0.09 0.09 0.09 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.09 0.08

Comunidad Hualantaite 0.06 0.06 0.06 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.06 0.05

Comunidad Combapata Cuenca baja 0.14 0.14 0.14 0.28 0.34 0.34 0.24 0.25 0.43 0.34 0.28 0.14 0.26

Balance Hídrico del río Salca en Santa Bárbara 0.31 0.31 0.31 0.18 1.48 1.35 1.45 1.44 1.26 1.48 1.58 0.31 0.96

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Como se puede observar, el caudal ecologico asignado permitira cubrir con las demandas existentes, resultando positivo el balance hídrico.

55..55..44 BBaallaannccee HHííddrr iiccoo eenn eell rr ííoo AAccccoo

En la cuenca del río Acco se emplazarán dos reservorios de diversa dimensión y características: el reservorio Santa Bárbara, de mayor dimensión y aguas abajo de este el reservorio Patahanza. 5.5.4.1 Balance Hídrico en el Reservorio Santa Bárbara Este Reservorio, con una capacidad de regulación de: 210 MM3 de agua, se emplazará en la cota: 3930 m.s.n.m. y almacenará los recursos hídricos provenientes de la derivación del río Salcca, por medio de la bocatoma Callanca y que principalmente operará en los meses de avenidas, así como los recursos hídricos de su propia cuenca. Esta constituye una de las estructuras más importantes del proyecto hidroeléctrico, ya que en ella se almacenarán las aguas excedentes de avenidas, para ser utilizadas en la generación de energía en el periodo de estiaje.

Las aguas almacenadas serán descargadas de acuerdo a las necesidades de generación hidroeléctrica del proyecto, así como para atender la demanda agrícola, los otros usos comprometidos y el caudal ecológico, que para el caso de esta cuenca, seria de: 0,6 m3/s.

En el cuadro siguiente, puede observarse los resultados de la evaluación efectuada:

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Cuadro Nº 5- 4: Balance Hídrico con caudal promedio en el Reservorio Santa Bárbara (m 3/s)

Balance Hídrico con caudal promedio en el reservori o Santa Bárbara (m 3/s)

Ene. Feb Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Set. Oct. No v. Dic. PROM

Disponibilidad de agua en el río Acco Acco reservorio Santa Bárbara (m3/s)

Caudal promedio mensual natural del río Acco 16.24 16.95 15.28 8.90 3.41 2.01 1.48 1.63 2.02 2.73 4.41 7.02 6.84

Caudal de derivación del río Salcca 30 30 30 23.79 7.34 3.5 2.06 2.47 3.52 5.48 10.08 18.64 13.91 Caudal total que ingresa al reservorio Santa Bárbara 46.24 46.95 45.28 32.69 10.75 5.51 3.54 4.10 5.54 8.21 14.49 25.66 20.75

Caudal que sale del Embalse Santa Bárbara 7.66 14.38 21.87 25.39 21.08 19.59 19.46 19.00 18.83 18.17 20.99 26.72 19.43

Caudal Ecológico Embalse Santa Bárbara y reservorio Patahanza

0.20 0.20 0.20 0.20 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.20 0.43

Caudal de descarga del Reservorio para la Central Hidroeléctrica y riego de áreas de Cultivo ubicados entre los reservorios Santa Bárbara y Patahanza

7.46 14.18 21.67 25.19 20.48 18.99 18.86 18.40 18.23 17.57 20.39 26.52 19.00

Demanda agrícola aguas abajo del embalse Santa Bárbara y del reservorio Patahanza

0.03 0.03 0.03 0.70 0.80 1.09 1.09 1.09 1.09 1.09 0.80 0.62 0.71

Comunidad de Patahuanza 0.01 0.01 0.01 0.02 0.08 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.01 0.03

Comunidad de Ccancsahua 0.02 0.02 0.02 0.09 0.09 0.09 0.09 0.09 0.09 0.09 0.09 0.02 0.07

Comunidad de Livincaya 0.00 0.00 0.00 0.59 0.68 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 0.68 0.59 0.62

Balance Hídrico en el embalse Santa Bárbara 7.43 14.15 21.64 24.49 19.68 17.90 17.77 17.31 17.14 16.48 19.59 25.90 18.29

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Como se puede observar, aguas abajo del embalse se mantendrá un caudal ecológico de 0,6 m3/s, el mismo que permitirá atender las demandas existentes así como las funciones ambientales del río Acco.

El balance hídrico final es positivo. 5.5.4.2 Balance Hídrico en el Reservorio Patahanza El balance hídrico efectuado en el reservorio Patahanza, el cual tendrá un volumen de almacenamiento de: 5 MM3 de agua.

En este punto se registrará el caudal descargado del reservorio Santa Bárbara, considerándose también los caudales derivados del río Salcca (bocatoma Santa Bárbara).

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Cuadro Nº 5-5: Balance Hídrico con caudal promedio en el reservorio Patahanza (m 3/s)

Balance Hídrico con caudal promedio en el reservori o Patahanza (m 3/s)

Ene. Feb Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Set. Oct. No v. Dic. PROM Disponibilidad de agua en el río Acco Acco reservorio Patahanza (m3/s)

Caudal promedio mensual de descarga del Embalse Santa Bárbara 7.43 14.15 21.64 24.49 19.68 17.90 17.77 17.31 17.14 16.48 19.59 25.90 18.29

Caudal de derivación del río Salcca al Reservorio Patahanza 25.7 24.62 17.43 5.57 1.53 0.28 0.02 0.06 0.29 1.24 2.49 5.16 7.03 Caudal total que ingresa al reservorio Patahanza 33.13 38.77 39.07 30.06 21.21 18.18 17.79 17.37 17.43 17.72 22.08 31.06 25.32

Caudal Ecológico del río Acco aguas abajo del Reservorio Patahanza 0.2 0.2 0.2 0.2 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.2 0.43

Disponibilidad efectiva del río Acco Acco en Reservorio Patahanza (m3/seg)

32.93 38.57 38.87 29.86 20.61 17.58 17.19 16.77 16.83 17.12 21.48 30.86 24.89

Demanda agrícola aguas abajo del reservorio Patahanza

0.11 0.11 0.11 0.15 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.15 0.11 0.19

Comunidad de Papahanza 0.06 0.06 0.06 0.10 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.10 0.06 0.11

Comunidad de Livancaya 0.05 0.05 0.05 0.05 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.05 0.05 0.08

Derivación agua del río Acco Acco por la Bocatoma Pitumi para la Central Hidroeléctrica 32.82 38.46 38.76 29.71 20.36 17.33 16.94 16.52 16.58 16.87 21.33 30.75 24.70

Balance Hídrico en el Embalse Patahanza 0.09 0.09 0.09 0.05 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.45 0.09 0.25

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Como puede apreciarse el balance hídrico es positivo, considerando que aguas abajo del embalse debe reservarse el respectivo caudal ecológico, que seria a razón de 0.2 m3/s en los meses húmedos y de 0.6 m3/s en los meses de estiaje. El caudal ecológico a reservar en los meses húmedos es menor al valor del estiaje debido a que en este periodo se presentan precipitaciones y existen drenajes y aportes de las cuencas intermedias que contribuyen a alcanzar los valores mínimos requeridos.

55..55..55 BBaallaannccee HHííddrr iiccoo eenn eell rr ííoo SSaallccccaa bbaajjoo

5.5.5.1 Balance en Hídrico del río Salcca - Bocatoma Plan M eris

El recurso hídrico, considerado en el periodo más crítico de estiaje, provendrá de la descarga del caudal ecológico de la bocatoma Santa Bárbara, el caudal ecológico del reservorio Patahanza, así como el caudal aportado por las diferentes quebradas afluentes del río Salcca y al cual desembocan en el tramo comprendido entre la bocatoma Santa Bárbara y la bocatoma Plan Meris. Como se puede apreciar se considera un Caudal Ecológico total en el periodo de estiaje de 2,6 m3/s, los cuales corresponden en 2,0 m3/s de la subcuenca Salcca alto y 0,6 m3/s de la subcuenca Acco. También se sumará a este balance, el caudal que la Central Hidroeléctrica Pucará dejará de captar en los meses de junio a setiembre a fin de cubrir al 100% la demanda de agua para la Comunidad Combapata y el Plan Meris.

En el cuadro siguiente, puede observarse los resultados de la evaluación efectuada:

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Cuadro Nº 5-6: Balance Hídrico Mensual en la bocato ma Plan Meris (m 3/s)

Balance Hídrico Mensual en la bocatoma Plan Meris ( m3/s)

Ene. Feb Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Set. Oct. No v. Dic. PROM Caudal Ecológico proveniente de la Bocatoma Santa Santa Bárbara

0.60 0.60 0.60 0.60 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 0.60 1.42

Caudal Ecológico proveniente del rerservorio Patahanza Santa Bárbara

0.20 0.20 0.20 0.20 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.20 0.43

Caudal cuenca alta (Salca + Acco )

69.28 72.3 65.2 37.98 14.54 8.56 6.32 6.95 8.6 11.64 18.81 29.86 29.17

Caudal en el Salca hasta la Bocatoma Plan Meris

70.87 73.96 66.70 38.85 14.87 8.76 6.47 7.11 8.80 11.91 19.25 30.65 29.85

Caudal de ingreso cuenca intermedia entre la Bocatoma Santa Bárbara y la Bocatoma Plan Meris

1.59 1.66 1.50 0.87 0.33 0.20 0.15 0.16 0.20 0.27 0.44 0.79 0.68

Caudal total 72.46 75.62 68.20 39.72 15.20 8.96 6.62 7.27 9.00 12.18 19.69 31.44 30.53

Caudal Ecológico 0.7 0.7 0.7 0.7 2 2 2 2 2 2 2 0.7 1.46

Disponibilidad efectiva 71.76 74.92 67.50 39.02 13.20 6.96 4.62 5.27 7.00 10.18 17.69 30.74 29.07

Demanda agrícola

Combapata + Plan Meris 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40

Balance Hídrico en Bocatoma Plan Meris

70.36 73.52 66.10 37.62 11.80 5.56 3.22 3.87 5.60 8.78 16.29 29.34 27.67

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Como resultado de la evaluacion puede observarse que el balance es positivo en el periodo mas crítico, es decir el periodo de estiaje.

55..55..66 BBaallaannccee HHííddrr iiccoo eenn eell rr ííoo VVii llccaannoottaa,, eenn eell tt rraammoo eennttrree llaa ddeessccaarrggaa ddee llaass aagguuaass ttuurrbbiinnaaddaass yy llaa ccoonnff lluueenncciiaa ccoonn eell rr ííoo SSaallccccaa ((CCoommbbaappaattaa))

Esta evaluación se ha realizado en el río Vilcanota, aguas abajo del punto de descarga de las aguas turbinadas por la Central Hidroeléctrica Pucará.

Este análisis reviste particular importancia considerando los excesos de agua que se presentarían en el río Vilcanota, como consecuencia de las descargas de las aguas turbinadas.

En el estiaje, los aportes de las aguas turbinadas contribuirán a mantener el balance hídrico y las demandas de agua en el Valle del Vilcanota, especialmente en el tramo de Sicuani hasta Combapata. Cabe indicar también que el río Vilcanota, en sus nacientes en el afluente Hercca cuenta con la laguna Langui Layo que le sirve como un sistema de regulación natural, así como de atenuación frente a los eventos extremos que se presentan en las avenidas.

En el cuadro siguiente, se presenta el balance hídrico general indicado:

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Cuadro Nº 5-7: Balance Hídrico mensual en el río Vilcanota en el p unto de descarga de las aguas turbinadas por la C.H . Pucará

Balance Hídrico mensual en el río Vilcanota en el p unto de descarga de las aguas turbinadas por la CH Pucará

Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Set. Oct. N ov. Dic. PROM

Disponibilidad de agua en el río Vilcanota 42.24 44.08 39.75 23.16 8.86 5.22 3.85 4.24 5.24 7.1 11.47 18.27 17.79

Aporte de caudales turbinados por la CH Pucará 32.82 38.46 38.76 29.71 20.36 17.33 16.94 16.52 16.58 16.87 21.33 30.75 24.70

Disponibilidad Efectiva 75.06 82.54 78.51 52.87 29.22 22.55 20.79 20.76 21.82 23.97 32.80 49.02 42.49

Caudal Ecológico 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 Demanda agrícola Aguas abajo de la descarga (Tramo: Sicuani - Combapata) 0.13 0.02 0.02 0.02 2.00 3.00 3.00 3.00 2.50 2.00 1.00 0.15

Balance Hídrico en el Vilcanota aguas abajo de la descarga de la central 73.23 82.53 78.49 52.85 27.22 19.55 17.79 17.76 19.32 21.97 31.80 48.87 40.95

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Como puede apreciarse el balance es positivo, logrando atenderse todas las demandas que se presenten en este tramo. Resulta un aspecto positivo desde el punto de vista de la disponibilidad de recursos hídricos, el hecho de que con las aguas turbinadas prácticamente se duplicara el caudal disponible en el río Vilcanota, facilitando la atención de las demandas.

55..55..77 CCoonncclluussiioonneess

Luego de la Evaluación de Balance Hídrico efectuado en la zona del Proyecto de la CH Pucará, se formulan las siguientes conclusiones principales:

• El Balance Hídrico General de la cuenca del Proyecto (Río Salcca), indica que la disponibilidad de agua depende directamente de las precipitaciones, las cuales ocurren estacionalmente en el periodo de Noviembre a Abril, en el cual se presentan excedentes, mientras que en el estiaje (mayo-noviembre) se presentan déficits.

• La regulación y derivación de las aguas del río Salcca hacia el río Vilcanota, influirá en el uso y disponibilidad del agua tanto en el río Salcca como en el río Vilcanota, beneficiando directa y efectivamente a todos los usuarios de dichas aguas.

• Según el Balance Hídrico especifico efectuado en los diversos puntos de captación y/o derivación de las aguas, se ha determinado que con la asignación de los respectivos caudales ecológicos, se logrará asegurar la atención de los usos comprometidos así como de las exigencias ambientales de la cuenca. Por ello, de acuerdo a las evaluaciones efectuadas, se ha determinado el mantenimiento de un Caudal Ecológico Total en el río Salcca del orden de 2.6 m3/s, los cuales serian distribuidos a razón de 2.0 m3/s provenientes del río Salcca Alto y 0.6 m3/s provenientes de la subcuenca del río Acco.

• Debe destacarse que en caso de presentarse excepcionalmente algunos meses en los cuales se presenten déficits o excedentes de avenidas, estos eventos pueden ser resueltos gracias a las obras de regulación existentes, las cuales permitirán descargar los caudales necesarios en estos periodos o limitar la operación y turbinado de las aguas hacia el río Vilcanota.

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55..66 CCAAUUDDAALL EECCOOLLÓÓGGIICCOO

55..66..11 PPrreesseennttaacciióónn

En el presente informe se detalla las actividades y evaluaciones desarrolladas por CENERGIA, con respecto al Estudio de Determinación de Caudal Ecológico para el Proyecto Central Hidroeléctrica Pucará.

El caudal ecológico es un concepto y a la vez una exigencia, para el desarrollo de actividades extractivas, de producción, transformación y servicios, que tienen relación con los recursos hídricos, con la finalidad de contribuir a la protección y conservación ambiental y consecuentemente a la sostenibilidad de las actividades.

El caudal ecológico es el caudal mínimo que se requiere para conservar la biodiversidad y los servicios ecológicos de los ríos, el cual debe permitir a los organismos desarrollarse y mantener su población en un buen estado. Esto implica que según la nueva ley general de recurso hídrico después de los usos de agua para: Uso Primario, Uso Poblacional, Uso Productivo.

El presente informe muestra el resultado del monitoreo y la evaluación respectiva, con una información preliminar el cual ha permitido determinar el caudal ecológico por reservarse en la época de estiaje en la zona de interés. En tal sentido de los resultados de la aplicación del modelo Rhabsim para la determinación de los parámetros hidráulicos y las evaluaciones de las especies hidrobiológicas presentes en el río Salcca se ha establecido el caudal mínimo que debe circular como también qué característica a de tener el régimen del mismo para la subsistencia del hábitat.

Se ha estimado los requerimientos de caudales para usos actuales y futuros, el cual consiste en integrar una serie de caudales con fines agrícolas y de otros usos así como para el sostenimiento del hábitat acuático.

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55..66..22 SSii ttuuaacciióónn AAccttuuaall ddee llaa ddeetteerrmmiinnaacciióónn ddee CCaauuddaall EEccoollóóggiiccoo

5.6.2.1 Metodologías Existentes

En los últimos años se han venido desarrollando enfoques que permiten determinar un caudal ecológico que garantice la conservación del ecosistema fluvial, los enfoques que se encuentran son:

5.5.2.1.1 Enfoque Empírico o Proporcional

Es un método empírico, pero tiene en consideración varios parámetros morfológicos del cauce y la biota, este método consiste en analizar una serie de secciones o transectos con distintas anchuras y regímenes de corriente (distintas velocidades). Se establecen distintas hipótesis de reducción del caudal y utilizando tablas empíricas se obtienen las nuevas condiciones de velocidad, profundidad, anchura, etc. Como caudal mínimo se toma aquel que permite un reparto adecuado entre las distintas zonas de remansos y de rápidos.

El caudal mínimo a obtener está íntimamente correlacionado con la especie piscícola en cuestión. Según las experiencias de este autor, el caudal mínimo suele ser un 30% del caudal de estiaje y del 7 al 9% del caudal medio anual, según se trate de un periodo normal o deficitario respectivamente. Hay que tener en cuenta, que está desarrollado para los ríos franceses en los que existe una marcada componente, que hace que el estiaje no sea tan marcado como en los ríos de la Península Ibérica, con un coeficiente de irregularidad muchísimo menor que el de la mayoría de nuestros ríos. Ya se han comentado los efectos de un estiaje permanente en los cauces, no es necesario comentar los efectos que supondría la aplicación de un 30% de ese caudal, ya de por sí limitante.

5.5.2.1.2 Enfoque Semiempírico o Heurístico

Este enfoque metodológico es también conocido como enfoque heurístico (García de Jalón 2003). Considera los requerimientos de componentes biológicos específicos del ecosistema, por lo que su aplicabilidad y utilización es menor que los métodos derivados del enfoque empírico. Entre los métodos semi-empíricos destaca la metodología incremental de caudales sustentables (en inglés, Instream Flow Incremental Methodology, IFIM).

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El método IFIM está basado en las relaciones cuantitativas entre los caudales circulantes y los parámetros físicos e hidráulicos que determinan el hábitat biológico de los componentes de interés. El método IFIM fue desarrollado en 1982 por el US Fish and Wildlife Service, según mandato de la National Environmental Policy Act, para un manejo integral de los ríos estadounidenses. Se diseñó específicamente para orientar las negociaciones y la toma de decisiones con respecto al manejo del recurso hídrico en su relación con la potencialidad piscícola del sistema acuático. El método IFIM es utilizado por diversos países.

5.5.2.1.3 Enfoque Integral u Holístico

Las metodologías holísticas son en realidad marcos que incorporan modelos de simulación hidrológica, hidráulica y de hábitat. Son las únicas metodologías que explícitamente adoptan un enfoque holístico basado en los ecosistemas para la determinación de caudales ambientales.

La Metodología Incremental para la Asignación de Caudales (IFIM), desarrollada en los Estados Unidos, es la metodología holística más común y mejor documentada, en tanto que la Metodología de Respuesta Aguas Abajo a la Transformación Impuesta de Caudales, es uno de los métodos más nuevos, promisorios e innovadores en términos interactivas.

El principio del método holístico es similar al de los métodos hidrológicos secuenciales (basado en el paradigma de los caudales naturales y la integridad de los ecosistemas acuáticos), pero más que un método, es un procedimiento con el que el caudal de mantenimiento se deduce buscando una solución consensuada o a partir de un análisis independiente de la magnitud y distribución de caudal que se necesita en los componentes del ecosistema fluvial objetivo, sean aspectos abióticos, ecológicos, perceptuales, socioeconómicos o todos en conjunto. Sigue un modelo participativo de consenso, basado en un panel de expertos, por lo que es de aplicación local

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5.5.2.1.4 Enfoque Hidrobiológico

El caudal se deduce a partir de una cuantificación previa del hábitat físico de una especie de referencia (normalmente peces) y del análisis de su relación con el caudal mediante simulación hidráulica.

Gráfico Nº 5. 1: Los Métodos Hidrobiológicos

APU: área potencialmente útil.

55..66..33 DDeetteerrmmiinnaacciióónn ddee llaass CCaarraacctteerríísstt iiccaass ddeell HHáábbii ttaatt

Para el establecimiento de los puntos de evaluación se procedió a elegir conjuntamente con la evaluación hidráulica, áreas de mayor relevancia, teniendo en cuenta criterios que van desde los trabajos de campo como, facilidad para la toma de datos, extracciones de muestras, transporte y análisis que conllevan a resultados confiables. A continuación, se realiza una descripción de las principales características del tramo en estudio.

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55..66..33..11 AAnnááll iissiiss ddee llaa CCuueennccaa HHiiddrrooggrrááff iiccaa

El área del proyecto de la Central Hidroeléctrica de Pucará forma parte de la Vertiente Oriental de la Cordillera Andina, por lo tanto tiene características propias a las de la sierra del Perú; se extiende hacia el lado norte del río Vilcanota y por su margen derecha. La casa de máquinas se encuentra aproximadamente a 6 km de Sicuani y la bocatoma más elevada del canal de alimentación se localiza cerca al valle de Callanca.

a) Río Salcca La compleja función hidrológica de una cuenca depende de sus características físicas y climáticas que ejercen efectos determinantes en su comportamiento, por consiguiente a continuación se describen las características de los principales parámetros hidrofisiográficos, indicando su influencia en el régimen hidrológico.

Área de Cuenca

La cuenca del río Vilcanota hasta la zona de confluencia con el río Salcca presenta un área de 3 928,85 Km². Esta área se extiende desde la cota más baja de 3450 m.s.n.m. hasta la cota más alta de 5900 m.s.n.m ubicada en la subcuenca del río Salcca.

Cuadro N° 5-1 : Áreas (km2)

Cuencas y Subcuencas Áreas (km²) Cuenca Vilcanota hasta la confluencia con el río Salcca

1 610,73

Subcuenca Salcca 1 904,93 Descarga de la Casa de Máquinas en el río Vilcanota

1 230,49

El área de cuenca, es el parámetro hidrofisiográfico más directamente relacionado con el comportamiento hidrológico de la cuenca, ya que constituye la superficie que recibirá la precipitación y a través de la cual se generará el drenaje que dará lugar posteriormente a los caudales. Este parámetro ha servido para efectuar las correlaciones con los datos de caudales, proporcionados por las estaciones de los ríos vecinos y

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así determinar los caudales medios anuales en cualquier punto de interés de la cuenca estudiada.

Perímetro (P)

El perímetro de la cuenca, está definido por la longitud de la línea de división de aguas y que se conoce como “Divortium Aquarium”.

Cuadro N° 5-2 : Perímetro (P)

Cuencas y Subcuencas Perímetro (km) Cuenca Vilcanota hasta la confluencia con el río Salcca

191,15

Subcuenca Salcca 252,07

Longitud mayor (L) y Longitud total (Lt)

Se denomina Longitud Mayor, al cauce longitudinal de mayor extensión que tiene una cuenca determinada, desde la cabecera de la cuenca, siguiendo todos los cambios de dirección o sinuosidades hasta un punto fijo, que puede ser una estación de aforo o desembocadura.

La longitud total de cauces es la sumatoria de todas las quebradas y el río principal (Lt).

Cuadro N° 5-3 : Longitud Mayor y Longitud Total

Cuencas y Subcuencas L (km) Lt (km) Cuenca Vilcanota hasta la confluencia con el río Salcca

85,33 947,16

Subcuenca Salcca 106,81 1281,29

Sistema de drenaje: Densidad de Drenaje

El sistema de drenaje en una cuenca lo constituye el curso principal y sus tributarios y esta característica es expresada por la Densidad de Drenaje (Dd) de la cuenca, está definida por la longitud total de los cauces de la cuenca, dividida entre el Área total de drenaje. Este factor define la longitud de los cauces por unidad de área, por consiguiente nos muestra la capacidad de la red de drenaje con que cuenta la cuenca para drenar las aguas de escorrentía.

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Esta relación tiende a cero en regiones desérticas y de topografía plana y tiende a valores altos en regiones húmedas montañosas y de suelos impermeables.

Lt Dd = ----------------

Ac

Lt =longitud total de los cursos de agua (km). Ac =área de la cuenca (km2).

Cuadro N° 5-4 : Densidad de Drenaje

Cuencas y Subcuencas

Lt (km) Áreas (Km²)

Dd

Cuenca Vilcanota hasta la confluencia con el río Salcca

943.158 1,610.73 0.59

Subcuenca Salcca 1,281.29 1,904.93 0.67

Según los resultados obtenidos en la zona de estudio como se puede apreciar en el cuadro, la subcuenca del Salcca tiene una red de drenaje con mayor capacidad para drenar las aguas de precipitación. Sin embargo, se debe anotar que este índice cuando se acerca a la unidad, refleja mayor capacidad de respuesta de la cuenca a las precipitaciones.

Forma de la cuenca

La forma de una cuenca, determina la distribución de las descargas de agua a lo largo del curso principal o cursos principales, y es en gran parte responsable de las características de las crecientes que se presentan en la cuenca.

Ancho promedio (Ap)

El Ancho Promedio, es la relación entre el área de la cuenca y la longitud mayor del curso del río, y tiene la siguiente expresión.

Ap = A / L

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Donde: Ap = Ancho promedio de la cuenca, en km A = Área de la cuenca, en km2; L = Longitud mayor del río, en km.

Cuadro N° 5-5 : Ancho Promedio

Cuencas y Subcuencas L (km) Áreas (km²) Ap Cuenca Vilcanota hasta la confluencia con el río Salcca

85.33 1,610.73 18.88

Subcuenca Salcca 106.81 1,904.93 17.83

Coeficiente de Compacidad (Kc)

El Coeficiente de Compacidad o índice de Gravelius, constituye la relación entre el perímetro de la cuenca y el perímetro de una circunferencia cuya área (igual a la de un círculo) es equivalente al área de la cuenca en estudio:

Kc = P / (2 (π * A)½) Kc = 0.28 * (P / A½) Siendo: Kc = Coeficiente de Compacidad. P = Perímetro de la cuenca, en km. A = Área de la cuenca, en km2.

Cuadro N° 5-6 : Coeficiente de Compacidad

Cuencas y Subcuencas P (km) Áreas (km²) Kc Cuenca Vilcanota hasta la confluencia con el río Salcca

191.15 1,610.73 1.33

Subcuenca Salcca 252.07 1,904.93 1.62

Una cuenca se aproximará a una forma circular cuando el valor Kc se acerque a la unidad; cuando se aleja de la unidad, presente una forma más irregular en relación al círculo.

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Si Kc fuera igual a la unidad, significa que habrán mayores oportunidades de crecientes debido a que los Tiempos de Concentración, Tc (duración necesaria para que una gota de agua que cae en el punto más alejado de aquella, llegue a la salida o desembocadura), de los diferentes puntos de la cuenca serían iguales.

De igual modo, cuanto mayor sea el valor de Kc, será mayor el tiempo de concentración de las aguas, por tanto, estará menos propensa a una inundación. Para cuencas alargadas Kc > 1; es decir, que las cuencas alargadas reducen las probabilidades de que sean cubiertas en su totalidad por una tormenta. Generalmente en cuencas muy alargadas el valor de Kc, es mayor que 2.

Según los datos obtenidos en el cuadro respectivo, la subcuenca del Salcca es la que tiene menos probabilidad de inundación y corresponde a un área relativamente alargada; sin embargo, la cuenca del Vilcanota está más propensa a las inundaciones.

Factor de forma (Ff)

El factor de forma, es otro índice numérico con el que se puede expresar la forma y la mayor o menor tendencia a crecientes de una cuenca, en tanto la forma de la cuenca hidrográfica afecta los hidrogramas de escorrentía y las tasas de flujo máximo.

El factor de forma, se define como la relación entre el ancho promedio de la cuenca (Ap) y la longitud del curso de agua más largo o mayor (L).

El factor de forma tiene la siguiente expresión:

Ff = Ap / L También: Ff = A / L2 Donde: Ff = Factor de Forma, adimensional Ap = Ancho promedio de la cuenca, en km A = Área de la cuenca, en km2 L = Longitud del curso más largo; en km

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Cuadro N° 5-7 : Factor de Forma

Cuencas y Subcuencas L (km) Ap Ff Cuenca Vilcanota hasta la confluencia con el río Salcca

85,33 18,88 0,22

Subcuenca Salcca 106,81 17,83 0,17

Una cuenca con factor de forma bajo, está sujeta a menos crecientes que otra del mismo tamaño pero con un factor de forma mayor.

En el caso de la subcuenca del río Salcca este factor es bastante bajo lo cual nos indica que la respuesta es atenuada por la forma alargada de la cuenca.

Es un parámetro que resulta de mucha utilidad para interpretar el comportamiento hidrológico a partir de la forma de la cuenca. Es decir las cuencas alargadas tendrán un factor de forma menor y por lo tanto su respuesta frente a los eventos extremos será menos dañina; sin embargo, las cuencas circulares o redondeadas, tendrán una respuesta más inmediata ante los eventos extremos, incrementándose los caudales especialmente de avenidas.

Altitud

La altitud, se ha utilizado para correlacionarla con la precipitación y así poder conocer el comportamiento de este importante parámetro.

La Altitud media de una cuenca es importante por la influencia que ejerce sobre la precipitación, sobre las pérdidas de agua por evaporación y transpiración y, consecuentemente sobre el caudal medio. Se calcula midiendo el área entre los contornos de las diferentes altitudes características consecutivas de la cuenca; en la altitud media, el 50% del área está por encima de ella y el otro 50% por debajo de ella.

Altitud Media = ΣΣΣΣ (hi * Si) / A

Donde: hi = Altitud media “i”, en m. Si = Área parcial en “i”; en km2. A = Área total de la cuenca.

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Cuadro N° 5-8 : Altitud media de la cuenca Vilcano ta

Cota más baja (msnm)

Cota más alta (msnm)

Área parcial (Si) (ha)

Altitud media (hi) (msnm)

Producto (Si x hi)

3450 3500 4551 3475 15814725

3500 4000 45455 3750 170456250

4000 4500 74061 4250 314759250

4500 5000 34154 4750 162231500

5000 5350 2852 5175 14759100

161073 678020825 Altitud Media = 4209 msnm

Cuadro N° 5-9 : Altitud media de la subcuenca Salc ca

Cota más baja (msnm)

Cota más alta (msnm)

Área parcial (Si) (ha)

Altitud media (hi) (msnm)

Producto (Si x hi)

3450 3500 492 3475 1709700

3500 4000 6417 3750 24063750

4000 4500 33319 4250 141605750

4500 5000 119185 4750 566128750

5000 5900 31080 5450 169386000

190493 902893950 Altitud Media = 4739 msnm.

La altitud media de la subcuenca baja del Salcca, la zona del valle es aproximadamente 3,730 msnm, el área del proyecto considerando la subcuenca media es de 4,169 msnm.

Pendiente media (Ic)

La Pendiente Media del río (Ic), es un parámetro empleado para determinar la declividad de un curso de agua entre dos puntos, y se determina – para tramos cortos - mediante la siguiente relación entre el desnivel que hay entre estos dos puntos extremos y la proyección de su longitud:

Ic = (HM - Hm) / (1000 * L)

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Donde: Ic = Pendiente media del río; L = Longitud del río, en km; HM, Hm = Altitud máxima y mínima del lecho del río, referidas al nivel medio de las aguas del mar (m).

Cuadro N° 5-10 : Pendiente media

Cuencas y Subcuencas

L (km) Cota mayor (msnm)

Cota menor (msnm)

Pendiente del río (Ic)

Cuenca Vilcanota hasta la confluencia con el río Salcca

85.33 4450 3450 0.012

Subcuenca Salcca 106.81 5200 3400 0.017

En el cuadro anterior, se aprecia el cálculo de la pendiente con las cotas extremas, por consiguiente el valor solamente es referencial y muy general.

5.6.3.2 Determinación de las Condiciones Hidráulicas

Los caudales que se reporta a continuación son caudales puntuales y medidos en los ríos en secciones próximas a las estructuras del proyecto, Así mismo la medición se efectuaron en las quebradas que son afluentes al curso principal en el tramo crítico afectado por la reducción del caudal.

� A-1 : río Acco, aguas abajo de la presa Santa Bárba ra y aguas

arriba del puente carrozable Acco

Provincia : Canchis Distrito : San Pablo Comunidad : Guayllabamba

Latitud longitud Fecha Altitud 0260333 8431804 17-Nov-09 3929

El caudal aforado en este sector fue de 1.53 m3/s.

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� A-2 : río Salcca, aguas abajo de la bocatoma Santa Bárbara

Provincia : Canchis Distrito : San Pablo Comunidad : Huayllabamba

Latitud longitud Fecha Altitud 0260389 8431926 17-nov-09 3927

El caudal que se midió arrojó un valor estimado de 18.42 m3/s.

� A-3 : luego de la confluencia del río Salcca y Acco

Provincia : Canchis Distrito : San Pablo Comunidad : Huayllabamba

Latitud longitud Fecha Altitud 0260253 8431908 17-nov-09 3925

El caudal aforado en el río Salcca fué de 18.53 m3/s.

� A-4 : río Salcca, antes de descargar sus aguas al r ío Vilcanota

Provincia : Canchis Distrito : Combapata Comunidad : Urinsaya

Latitud longitud Fecha Altitud 0236809 8440574 16-nov-09 3464

El caudal medido en este sector fue de 20.75 m3/s.

� A-5 : río Vilcanota, luego de la unión con el río Salcca

Provincia : Acomayo Distrito : Acopia Comunidad :Tactabamba

Latitud longitud Fecha Altitud 0236809 8440574 16-Nov-09 3456

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El aforo se realizó en el río Vilcanota, aguas abajo de la confluencia con el río Salcca, el caudal medido fue de 33.09 m3/s.

� A-6 : río Vilcanota, luego de la descarga de la ca sa de

máquinas Provincia : Canchis Distrito : Sicuani Comunidad :Sicuani

Latitud longitud Fecha Altitud 0253358 8425804 21-Oct-09 3514

En esta visita realizada a la zona del proyecto en el mes de Octubre las lluvias no se daban en forma permanente, por este motivo el valor del caudal aforado es bajo a comparación de los siguientes meses, el caudal medido fué de 2.19 m3/s.

� A-7 : río Salcca (cuenca baja), aguas abajo de puen te y

Quebrada Qullcuhuiri Provincia : Canchis Distrito : Combapata Comunidad : Kauja

Latitud Longitud Fecha Altitud 0245648 8442170 18-nov-09 3549

El caudal aforado en este sector fue de 24.27 m3/s, dicha información se deberá tomar con cautela, ya que en la noche anterior se produjeron precipitaciones intensas, por consiguiente el río transportaba abundante agua y como el tramo del río era relativamente estrecho, los tirantes de agua fueron elevados igualmente las velocidades que en algunas repeticiones de mediciones la velocidad máxima del equipo sobrepasó.

� A-8 : río Salcca (cuenca baja), aguas arriba del pu ente Circuito

Valle Salcca Provincia : Canchis Distrito : San Pablo Comunidad : Cullcuiri

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En esta estación de medición de caudales, el caudal estimado fue de 17.78 m3/s.

En el recorrido que se realizó en el valle del Salcca, entre la descarga del río Salcca al río Vilcanota y el puente Circuito Valle Salcca, zona que corresponde al valle agrícola, se pudo apreciar que existen quebradas que aportan agua en época de estiaje ubicada principalmente en la margen derecha, estas son la Quebrada de Salloja – A9 (709 l/s) y la Quebrada de Moccomayo – A10 (70 l/s) (ambas quebradas tienen dos canales en ambas márgenes)

En la margen izquierda, se encuentran pequeñas quebradas secas. En el mes de diciembre en esta margen se evaluó una quebrada ubicada en la Comunidad de Jayubamba, su contribución al cauce es mínimo (20 l/s). Así mismo aguas arriba del puente Circuito Valle Salcca existe otra pequeña quebrada con un aporte de 30 l/s.

En términos generales la mayoría de quebradas aportantes son pequeñas y conducen agua solamente en épocas de lluvia, excluyendo la Quebrada Salloja y la Quebrada Moccomayo.

55..66..33..33 CCaarraacctteerr iizzaacciióónn BBiioollóóggiiccaa

a) Zonificación Ecológica Los ríos altoandinos, presentan dos zonas ecológicas características denominadas como ritrón y potamón. La cuenca alta el río Salcca pose tiene características de río de tipo ritrón la cual se caracteriza por:

− Alta pendiente

− Altas velocidades de corriente

− Sustratos de bolones − Temperaturas bajas y estables

− Alta concentración de O2

− Biota típica

Latitud Longitud Fecha Altitud 0248728 8440394 18-nov-09 3572

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Todo ello, va a originar una variada y rica flora y fauna silvestre al favorecer la ocurrencia de especies tanto de la Puna (zona alta de la cuenca) como de Valle Interandino (zona media y baja de la cuenca).

b) Características Hidrológicas Gradiente Fluvial

En relación al gradiente fluvial el río Salcca presenta una disminución en su gradiente aguas abajo, lo que permite una variación en el ancho, profundidad y velocidad de la corriente.

Esta gradiente permite que a menudo se observe una alternancia entre áreas poco profundas con una elevada velocidad de la corriente y substratos gruesos (rápidos o riffles), y aguas profundas de baja velocidad de la corriente y substratos finos (remansos o pools)

Figura Nº 4.3.2-1

Perfil Longitudinal de una sección típica de la cue nca del río Apurímac

Generalmente, esta alternancia de rápidos y pozones permite la generación de variados hábitats, estando presente en ellos especies características de aguas turbulentas y de aguas de remanso respectivamente. El sustrato característico de los rápidos esta dado por bolones y cantos rodados, mientras que el sustrato en los pozones esta dado por partículas finas como arenas y gravas.

Velocidad de la Corriente y Morfología Fluvial

La velocidad de la corriente moldea el carácter y la estructura de un río.

POZA

TORRENTEPOZA

TORRENTEPOZA

BARRERA

BARRERA

BARRERA

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Esta velocidad se ve afectada, por un lado, por la forma, la pendiente, la anchura, la profundidad y la rugosidad del lecho y, por otro, por la intensidad de las precipitaciones y para el caso de la cuenca del río Salcca se tiene además el ritmo de aporte del acuífero.

La velocidad de la corriente (m/s) varía de acuerdo a:

− Sección del río.

− Sinuosidad.

− Obstrucciones.

Las mayores velocidades se encuentran en sitios donde la fricción en menor (como por ejemplo cerca de la superficie del agua). La velocidad decrece como una función logarítmica de la profundidad, aproximándose a cero cerca de la superficie del fondo.

Velocidad de la Corriente y tipo del Sustrato

Fotografía Nº 5.1

Rápidos, velocidad de corriente de aguas Generalmente igual o mayores a 50 cm/s.

Fotografía Nº 5.2

Pozones, aguas con velocidad de

Corriente menores a 10 cm/s

V < 10 cm/s

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c) Trabajos de Campo y Gabinete Los análisis hidrobiológicos se realizaron en dos campañas Los procedimientos para la toma de muestras y de los análisis de laboratorio son presentados. Línea de Base Ambiental, ítem Evaluación Hidrobiológica.

Los puntos donde se realizaron los monitoreos son:

Cuadro N° 5-1 : Estaciones de Muestreo

Código Punto de muestreo para análisis de plancton y

bentos Ubicación geográfica

M – 1 Río Acco altura de la confluencia con el río Salcca Este Norte

M – 2 Río Salcca altura del poblado Santa Bárbara 0262853 8432834

M – 3 Río Salcca altura del puente Cullcuhuiri 0248708 8440384

M – 4 Río Salcca altura del puente Sifón – Chiara 0243848 8441910

M – 5 Río Salcca altura del Sector Huantura 0238198 8441024

M – 6 Río Vilcanota altura del poblado San Pablo 0253556 8426178

M – 7 Río Vilcanota aguas abajo de la confluencia con el río Salcca

0236322 8440918

d) Resultados El muestreo fue llevado a cabo en lugares que ofrecían seguridad al personal debido al peligro de caídas al cauce del río. Los peces colectados fueron identificados in situ. Las muestras de macrobentos fueron fijadas para luego ser enviadas a laboratorios especializados para su identificación.

En el Cuadro Nº 4.3.4-1 (Capítulo IV) se presenta el listado de peces identificados en la parte alta de la cuenca del río salcca como en la cuenca baja con su respectiva posición taxonómica.

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Cuadro N° 5-2 : Ubicación taxonómica de peces repo rtados en el Río

Apurímac

Orden Familia Especie Nombre común

Salmoniformes Salmonidae Oncorhynchus mykiss Trucha arco iris

Fuente: CENERGIA

55..66..44 SSeelleecccciióónn ddee llaa EEssppeecciiee RReepprreesseennttaatt iivvaa ppaarraa llaa EEsstt iimmaacciióónn ddeell CCaauuddaall EEccoollóóggiiccoo

55..66..44..11 CCrr ii tteerr iiooss ddee SSeelleecccciióónn ddee llaass EEssppeecciieess RReepprreesseennttaatt iivvaass

Son diversos los criterios de selección de especies representativas, en los cuales predominan el criterio biológico y el socioeconómico. El criterio desde el punto de vista biológico es que las especies sean naturales y que tengan un rol importante en la cadena alimenticia del tramo; desde el punto de vista socioeconómico que ellas tengan uno o varios usos relevantes (que sea parte de la dieta alimenticia o como fuente de ingreso económico). Para ello se requiere información de curvas de idoneidad de hábitat en términos hidráulicos, para lo cual se ha procedido a la realización de trabajos de campo así como la revisión de información disponible.

55..66..44..22 EEssppeecciieess yy GGrruuppoo TTaaxxoonnóómmiiccoo IIddeenntt ii ff iiccaaddooss eenn eell TTrraammoo

eenn EEssttuuddiioo

En el tramo de estudio, área de emplazamiento de la proyectada Central Hidroeléctrica Pucará y la confluencia del río Vilcanota se ha identificado que la especie característica en este sector del río Salcca es Oncorhynchus mykiss. Se ha obtenido registros en todas las estaciones de monitoreo en sus estados adultos juveniles y alevinos.

Macrobentos

De igual manera se han identificado un grupo poblacional agrupado en su forma de vida denominados como macroinvertebrados bentónicos, los cuales cumplen la función importantísima como parte de la cadena alimenticia y ser un indicador de la calidad ambiental de los ecosistemas acuáticos.

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Taxón Especie M-1 M-2 M-3 M-4 M-5 M-6 M-7 Insecta Díptera-

Ceratopogonidae X

Insecta Copépoda-Harpaticoida

X

Crustácea Amphípoda-Hyalella sp.

X X X X

Insecta Coleóptera-Larva X X X X X X X

Insecta Díptera-Larva X X X X X X

Nematodo Enoplino-Larva X X X

Insecta Megalóptero-Larva X

Insecta Odonato-Larva X X

Insecta Simulido-Larva X

Insecta Tricóptero-Larva X X X

Acaro Acarina-Neohygrobates puberulus

X X X X

Insecta Zygóptero-Ninfa X X X X X

Anelida Olygochaeta X X X X

Insecta Díptero-Pupa X X X

Anélido Olygochaeto-hyacodrilus sp.

X X X

Anélido Hirudinea X

55..66..44..33 VVaalloorreess ddee RReepprreesseennttaatt iivviiddaadd ddee llaa EEssppeecciiee SSeelleecccciioonnaaddaa rreepprreesseennttaatt iivviiddaadd ddee llaa EEssppeecciiee ddeessddee eell ppuunnttoo ddee vviissttaa BBiioollóóggiiccoo

a) Macroinvertebrados Bentónicos

Los invertebrados bentónicos (y especialmente los macroinvertebrados) son uno de los grupos biológicos más ampliamente usados como indicadores de calidad del agua. Esto se debe a que integran muchas de las cualidades que se esperan de un indicador. Entre éstas, destaca su elevada diversidad y que estén representados diferentes taxones, con requerimientos ecológicos diferentes relacionados con las características hidromorfológicas (velocidad del agua, sustrato), fisicoquímicas y biológicas del medio acuático. En el ámbito de la aplicación. Los invertebrados bentónicos se consideran útiles para la detección y seguimiento de los siguientes tipos de presiones:

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Presiones fisicoquímicas:

- Contaminación térmica - Cambios en la mineralización del agua - Contaminación orgánica - Eutrofización - Contaminación por metales u otros contaminantes

Presiones hidromorfológicas relacionadas con:

- Alteración del régimen de caudal / tasa de renovación - Alteración de la morfología del lecho fluvial

Una ventaja de los macroinvertebrados es que su muestreo es relativamente sencillo al igual que su identificación (sólo se requiere identificar a nivel de familia para algunas métricas). En el caso de los macroinvertebrados bentónicos la identificación requiere un mayor esfuerzo (en general hay que determinar las especies).

Los invertebrados bentónicos indican alteraciones a medio y largo plazo, ya que sus especies poseen ciclos de vida entre menos de un mes hasta más de un año. Su valor indicador abarca un ámbito temporal intermedio que complementa el de otros elementos biológicos con tiempos de respuesta más cortos, como el fitobentos, o más largos, como los peces.

b) Representatividad del pez

La trucha arco iris (Oncorhynchus mykiss) es oriunda de América del Norte, y ha sido introducida a la cuenca alta del río Salcca con la finalidad de contar con un nuevo recurso y fuente de alimento para la población local, así como el de fomentar la pesca deportiva, debido a que las especies nativas son de tamaño pequeño y la abundancia es baja.

Justamente, esta baja diversidad de especies, sumada a las bajas temperaturas de las aguas, a la alta concentración de oxígeno disuelto y a la disponibilidad de alimento, favorece el establecimiento y la invasión de la trucha arco iris. Esta especie, por haber sido introducida tanto para el consumo como para las actividades de pesca deportiva son de mayor porte que las especies nativas (gran tamaño), para tener mayor atractivo. Sin embargo, dado su comportamiento y tipo de alimentación, se han transformado en grandes depredadores de las especies autóctonas.

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Por ello, desde el punto de vista de conservación del hábitat acuático, Oncorhynchus mykiss es una especie invasora que modifica la composición de la cadena alimenticia, al impactar sobre las poblaciones de animales invertebrados, las cuales le sirven de alimento como los representantes del zooplancton (microcrustáceos: ciclopoideos, calanoideos, cladóceros, ostrácodos, etc.), perifiton (anfípodos: gammarus y hyalella y larvas de insectos de las órdenes diptera, plecoptera, odonata, etc.) y bentos (anélidos, platelmintos, etc.). Es muy posible que las poblaciones de todos estos organismos se vean disminuidas por efecto de la depredación ejercida por la trucha introducida.

De manera general, los salmónidos, son predadores visuales y se guían por la abundancia, el tamaño y el color de sus presas. Sin embargo, cuando sus presas preferidas escasean, pueden alimentarse de otras especies.

La trucha arco iris se alimenta principalmente de insectos acuáticos y terrestres, crustáceos y peces.

Existe literatura especializada en lo referente al impacto por la introducción de la trucha arco iris a los ríos y cuerpos de agua altoandinos. Entre los impactos que produce se pueden mencionar:

� La trucha arco iris depreda a las especies nativas como Orestias sp.

y Trichomycterus sp. provocado una reducción drástica en su población. Esta disminución se da, por la escasez de alimento y porque los salmónidos exóticos depredan a los peces autóctonos (especialmente a juveniles y larvas), ya que son más grandes que ellos.

� En algunos lugares se ha registrado una disminución en las poblaciones de renacuajos de ranas endémicas, de organismos bentónicos y de crustáceos.

La evaluación de vertebrados acuáticos como peces fue realizado en el río Vilcanota a la altura de los poblados de San Pedro, San Pablo y Combapata, así como en la cuenca baja y alta del río Salcca. A la altura del poblado San Pedro en el río Vilcanota se registró la captura de un individuo adulto de Oncorhynchus mykiss “trucha” así como de un ejemplar juvenil de Trichomycterus sp. “bagre” por parte de los pobladores de la zona. La cuenca alta del río Salcca con dirección a Sibinacocha en la laguna Yanacocha (UTM 0277856 – 8454490) que

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vierte agua a la cuenca del Salcca, se registró la presencia de alevinos de “trucha” y a la altura de la comunidad de Huacahuata, en el río Cullunuma (UTM 0279875 – 8457684) se capturó con red un juvenil de “trucha” de aproximadamente 15 cm de largo el que luego fue liberado. Así también en río Acco cercano a su confluencia con el Salcca se capturó con red un juvenil de “trucha” de 20 cm, el que fue registrado y liberado. En el río Salcca a la altura del poblado de santa Barbará se registro la pesca de habitantes de la zona mediante anzuelo y la captura de un juvenil de “trucha” de 22 cm de largo. En el momento de la visita no se capturó “trucha” en la cuenca baja del río Salcca; sin embargo, su presencia es referida por parte de los pobladores.

55..66..55 DDeetteerrmmiinnaacciióónn aa nniivveell pprreell iimmiinnaarr ddeell CCaauuddaall EEccoollóóggiiccoo

55..66..55..11 OObbjjeett iivvooss

Los objetivos del estudio a nivel preliminar del caudal ecológico son los siguientes:

1. El principal objetivo es proponer un régimen de caudales ecológicos

en el tramo comprendido entre el área de emplazamiento de la proyectada Toma Salcca y la confluencia del río Vilcanota. Para conseguir este objetivo principal, se han realizado varios análisis, especificados como objetivos.

2. Analizar la distribución y disponibilidad del hábitat y su calidad en función del caudal. Para ello se ha considerado un (01) escenarios basados en los requerimientos para la conservación del hábitat acuático, en el cual se aplica el promedio de los métodos. Se ha considerado el hábitat mínimo para el sostenimiento de macroinvertebrados bentónicos, así como para la especie referencial (Oncorhynchus mykiss), para la fase adulta por ser el estadio con mayor requerimiento hidráulico. El escenario planteado contemplan el aseguramiento del caudal requerido por la central hidroeléctrica Pucará.

3. Por último, se analiza la conectividad longitudinal del hábitat y su

distribución espacial, mediante el uso de un simulador hidráulico (RHABSIM).

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Para nuestro caso el caudal a ecológico a determinar es un caudal ecológico referencial por lo cual se procede a promediar los caudales con los métodos estadísticos.

55..66..55..22 EEsstt iimmaacciióónn ddee llaa CCeellddaa RReepprreesseennttaatt iivvaa eenn FFuunncciióónn ddee uunn

ÍÍnnddiiccee BBiioollóóggiiccoo

a) Metodología y Modelo (Rhabsim)

Los métodos de cálculo de caudales ecológicos, tienen por objeto determinar la cantidad de agua que debe preservarse en un río, cuyo caudal está alterado por la presencia de obras hidráulicas, con el fin de mantener un hábitat apropiado para las especies presentes en el tramo afectado. El concepto de caudal ecológico es bien simple: es aquel caudal por abajo del cual la disponibilidad del hábitat (o habitabilidad) en un tramo de río concreto, pasa a ser limitante para el desarrollo de los organismos acuáticos. Como ya se ha expuesto, las opciones de cálculo son, por el contrario diversas y dispersas (métodos hidrológicos, hidráulicos,...), lo que constituye la mejor evidencia de que ninguno de los métodos actuales puede considerarse la panacea y que la opción más razonable de cálculo es proceder a desarrollar una estrategia propia para cada zona de estudio, de acuerdo con los objetivos y las herramientas (métodos) aplicables. Por otro lado, debe destacarse, que muchas de estas metodologías corresponden a investigaciones realizadas en condiciones muy particulares y no son extrapolables geográficamente.

Bajo este enfoque, se presenta a continuación la estrategia de trabajo, de elaboración propia, propuesta para el cálculo del caudal mínimo ecológico en el río Salcca, en el tramo de estudio.

Tras la recogida de información de distinta naturaleza (hidrológica, hidrobiológica, biológica, hidráulica) ya expuesta líneas arriba, se procederá a una caracterización fisiográfica precisa del tramo de río estudiado con el objetivo de permitir diferenciar los diferentes tipos de ambientes acuáticos existentes, así como el grado de representatividad de cada uno de ellos, dentro del tramo considerado. Los principales parámetros a considerar en la caracterización fisiográfica indicada, son los siguientes:

- Granulometría dominante.

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- Tipo de flujo. - Grado de encajonamiento. - Perfil. - Cobertura de ribera. - Velocidad

El siguiente paso es el análisis del régimen hidrológico actual del tramo de estudio, en condiciones de aprovechamiento. Para este análisis, los datos de referencia son los siguientes:

- Caudal al inicio del tramo (pie de represa). - Caudal del río Salcca antes de la confluencia con el río

Vilcanota.

Figura Nº 01

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Estas relaciones serán determinadas para cada una de las secciones consideradas en el tramo de interés y el caudal mínimo ecológico apto para cada una de ellas, será aquel que mejor cumpla como criterio de habitabilidad.

La curva de preferencia seleccionada para nuestro caso es para la trucha arco iris debido a que este se encuentra lo largo del río Salcca.

El modelo en cuestión será el RHABSIM, de amplia utilización, este modelo RHABSIM, suponiendo que no existan otros factores limitantes, como podría ser la disponibilidad de alimento, permite interpretar cualquier caudal en términos de hábitat físico disponible

b) Parámetros y Escenarios de Simulación

Los parámetros que se tomaron en la evaluación para determinar el caudal ecológico fueron:

- Para la curva de preferencia de la trucha arco iris. - Para 6 secciones de monitoreo.

55..66..55..33 DDeessaarrrrooll lloo yy AAppll iiccaacciióónn ddeell MMooddeelloo RRhhaabbssiimm

a) Información Hidráulica

Secciones Transversales

Se dispone de seis (6), secciones transversales al río, en las cuales se tomaron datos del fondo del cauce, En cada una de ellas se resalta la ubicación de los límites de la zona de vegetación, entre otros.

El levantamiento de las secciones tiene como objetivo resaltar, identificar y demarcar las secciones de control, las cuales están dividiendo en tramos de observación (subtramos) el río, Cabe indicar que dichos trabajos no se pudieron realizar. Pero estas en su reemplazo se desarrollaron con las secciones de aforo.

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Gráfico Nº 5. 2: Caracterización Hidráulica del Tra mo de río a Estudiar

(secciones transversales y distancias, representatividad, precisión y equipos)

b) Información Hidrobiológica - Curvas de Preferenc ia de Hábitat

• Funciones de idoneidad del Hábitat

Para la caracterización y simulación de los factores abióticos que controlan el hábitat, es necesario que la adquisición de datos se realice de manera directa, con medidas de campo; pero en algunos casos como en el presente estudio, esto no es factible y entonces resulta necesario utilizar modelos de simulación. De hecho, lo más empleado suele ser una combinación de datos de campo y resultados de la simulación. Por ejemplo, una simulación hidrodinámica requiere ciertas medidas de campo como la composición del sustrato (rugosidad), valores de caudal, relación altura-caudal y la topografía; todas ellas son necesarias para utilizar el modelo.

Desde el punto de vista biológico, si la data de campo es insuficiente para la caracterización estacional de las o especie de referencia, los requerimientos de datos necesarios son suplidos al utilizar generalmente antecedentes de investigaciones realizadas con áreas geográficas afines, lo cual será ajustado en posteriores monitoreos una vez establecido el caudal de referencia.

Truchas

Secciones transversales

Rápidos

Tramo de río

Separación

Pozas

Caracterización hidráulica

Tablas

Medición de descriptores

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• Preferencia de Hábitat: Oncorhynchus mykiss Preferencia de Hábitat: García de Jalón 1999.

Gráfico Nº 5. 3

Gráfico Nº 5. 4

Del estudio de García de Jalón (1999) se presentan las siguientes: Profundidad: Preferencia en valores comprendidos entre 0,3 a

0,8m. Velocidad: Preferencia en valores de 0,0 m/s a 0,3 m/s

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Sin embargo, cabe señalar que las curvas presentadas por García de Jalón corresponde a especímenes de América del Norte o Europa, donde se tiene tallas de Oncorhynchus mykiss para el estadio adulto de 70 cm, mientras que los especímenes del río Salcca, así como los de los ríos altoandinos, los adultos alcanzan tallas generalmente de 30 cm, por lo que se ha optado corresponder la curva de preferencia del estadio juvenil de García de Jalón para el estadio adulto del río Salcca.

c) Aplicación del Modelamiento Con la información de las secciones de monitoreo, con la información hidráulica de cada sección y la información hidrobiológica en la cual el grupo taxonómico para el sostenimiento mínimo de hábitat (macroinvertebrados bentónicos) y para el sostenimiento de la especie referencial desde el punto de vista social (Oncorhynchus mykiss) se procede al ingreso de la información al programa Rhabsim:

De acuerdo a la información ingresada de secciones en el río, caudales y curvas de preferencia de hábitat, el modelo simula y da el área útil ponderada (APU), para las condiciones presentes en el río el cual se presenta en los siguientes cuadros:

d) Salidas del programa Rhabsim

• Caudal mínimo ecológico con Proyecto Hidroeléctrico

Pucará para el sostenimiento de la especie referenc ial (Oncorhynchus mykiss )

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e) Resumen de la información de las corridas del Rh absim: El tramo de interés se ha dividido en seis secciones la primera desde pie de represa y la última sección la confluencia del río Salcca con el río Vilcanota. Como se observa en los gráficos anteriores el método Rhabsim determina que para la trucha arco iris tenga una subsistencia con el fin de mantener la habitabilidad en el tramo de estudio se necesita un caudal de 3.5 m3/s.

f) Aplicando Fórmulas Empíricas La simulación hidráulica para la determinación de caudales ecológicos, puede definirse como la descripción de los cambios que se producen en la distribución de profundidades y velocidades en la sección transversal, en función del caudal circulante. Por lo cual se trata de describir las características físicas del cauce en términos matemáticos.

A continuación, describimos las metodologías seleccionadas en el ítem anterior en la evaluación de las siguientes centrales:

• Método Suizo

La legislación suiza se basa en un método que utiliza unas fórmulas empíricas para la cuantificación del caudal mínimo, pero con unas premisas de carácter cualitativo, a saber:

• El caudal mínimo debe permitir el mantenimiento de la calidad de las aguas superficiales, contando con los vertidos de aguas utilizadas y los existentes en los planes futuros.

• Se deben mantener los niveles de los acuíferos subterráneos, de manera que no se vean perjudicados ni la vegetación ni los usos de agua potable actuales y previstos en el futuro.

• Se deben conservar los biotopos y biocenosis raros y los lugares de esparcimiento particularmente bellos, cuyo aspecto y estética ambiental dependan de la cantidad de agua circulante. Para no entorpecer el movimiento de los peces migratorios y si el caudal es superior a 50 l/s, es obligatorio mantener una profundidad de al menos 20 cm en el cauce.

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Para el establecimiento del caudal mínimo se hace una distinción entre aguas piscícolas y no piscícolas (o bien aguas sin interés piscícola aunque tengan peces, por las escasas dimensiones de los cauces). Así tendríamos:

Aguas no piscícolas: un mínimo de 50 lt/s o el 35% del caudal que es superado 347 días al año (Q347) siempre que sea menor o igual a 1 m3/s. Aguas piscícolas: Se hacen distinciones en función de Q347

Para Q347>60 l/s el caudal mínimo sería 50 l/s, añadiéndose 8 l/s por cada 10 l/s adicionales. Para Q347>160 l/s el caudal mínimo sería 130 l/s, añadiéndose 4,4 l/s por cada 10 l/s adicionales. Para Q347> 560 l/s el caudal mínimo sería 280 l/s, añadiéndose 31 l/s por cada 100 l/s adicionales. Para Q347> 2500 l/s el caudal mínimo sería 900 l/s, añadiéndose 21,3 l/s por cada 100 l/s adicionales. Para Q347> 10000 l/s el caudal mínimo sería 2500 l/s, añadiéndose 150 l/s por cada 1000 l/s adicionales. Para Q347>60000 l/s el caudal mínimo sería de 10000 l/s. Para calcular el valor de Q347 se propone la siguiente ecuación:

Q347 = (axQa)/10 …………………(4)

Siendo “Qa” el caudal medio anual y “a” un coeficiente que toma los valores de 0,5; 1; 1,5 y 1,8.

Puede observarse, que para los casos de turbinación a pie de presa, los caudales mínimos obtenidos son suficientes para dimensionar un dispositivo de fianqueo eficaz, pero claramente insuficientes para mantener un tramo de río en condiciones habitables.

La base de aplicación de estos métodos y fórmulas consiste en que si no se sobrepasan (por debajo) los mínimos alcanzados naturalmente en el estiaje, la biocenosis original puede mantenerse.

Sin embargo, hay que tener en cuenta que esto no es del todo cierto. Las distintas poblaciones estarán adaptadas para tolerar unas condiciones de sequía durante un cierto tiempo, pero no de forma

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continuada. La exposición momentánea de un individuo a condiciones desfavorables no tiene graves consecuencias, pero la exposición prolongada a las mismas condiciones tiene efectos muy diferentes. Un estiaje estacional y temporal se traduce en unas condiciones de profundidad, velocidad y temperatura de las aguas más o menos desfavorables para algunas especies. Se producirán unos reajustes en el ecosistema, que durarán tanto como dure el estiaje. Si el estiaje es mantenido de forma artificial, y es permanente, los reajustes seguirán hasta que se alcance un nuevo equilibrio, con el resultado final de un ecosistema totalmente diferente al de partida. Teniendo el caudal medio de la serie de los caudales naturalizados el cual como resultado es de 29.95 m3/s.

Q347 = Qmed*ao/10 ao = 1.8 Q347 = 5.39 m3/s

Aplicando las formulas ya descritas se obtienen:

Qmin = 1.5 m 3/s

• Método Asturiano

La normativa asturiana establece tres niveles de protección de los cauces, basando el cálculo del caudal mínimo en el método suizo. El caudal mínimo se calcula a partir del Q347, obtenido mediante la fórmula aceptada por la legislación suiza antes mencionada.

Para el nivel de protección base L el caudal mínimo será el mayor de los valores obtenidos de las siguientes fórmulas:

Qmin = 50 l/s ........................................................(5)

Qmínimo = 0,35xQ347 .......................................(6) Qmínimo = (15xQ347)/(LnQ347) ...................... (7) Qmínimo= 0,25xQ347 + 75 l/s .............................. (8)

Los valores han de introducirse en litros por segundo; los resultados obtenidos por aplicación de las fórmulas 7 y 8 son incongruentes si se introducen los valores de caudal en metros cúbicos por segundo.

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Para el nivel de protección medio en el caudal correspondiente al nivel de base I se incrementará en 2 l/s/km2 de cuenca aprovechada. En el nivel de protección máximo III el caudal correspondiente al nivel de base I se incrementa en 4 l/s/km2 de cuenca aprovechada. Este método es utilizado también por la Confederación Hidrográfica del Norte de España (CHNE). En este caso para un Q347 de 5.39 m3/s teniendo la siguiente fórmula:

Qmin = 1.86 m 3/s

• MétodoTenant

Este método, desarrollado y puesto a punto por hidrobiólogos del estado de Montana partiendo de datos de once ríos (Elser, 1972; Tennant, 1974, 1976) con poblaciones de salmónidos y de ciprínidos, se basa en la hipótesis de que '''las condiciones de hábitat para la vida piscícola son cualitativamente muy parecidas en una corriente de agua o en atrapar a un mismo porcentaje del caudal medio anual.

Para su aplicación se estudian tres variables, consideradas fundamentales en la capacidad de acogida del medio para las especies piscícolas; éstas son: el porcentaje de perímetro mojado con respecto a la anchura del lecho, la profundidad y la velocidad media.

La evolución de los valores de estas tres variables en función del caudal, expresado en porcentaje del caudal medio anual, según los autores, justifica los intervalos elegidos. El 10% del caudal medio es un mínimo a respetar imperativamente, para evitar una fuerte degradación del medio. El caudal se obtiene utilizando los criterios expuestos en la siguiente tabla.

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En la actualidad, el método de Montana se aplica de una forma más sencilla (Bozeman, 1976), considerando sólo tres caudales obtenidos del módulo interanual (Qm), a saber:

• Caudal mínimo: 0,1*Qan, considerado como un mínimo absoluto. • Caudal bueno: 0,3*Qan, considerado como el caudal que

proporciona hábitat suficiente para la mayoría de las especies acuáticas presentes en el tramo.

• Caudal excelente: 0,6*Qa, considerado como el caudal que proporciona hábitat suficiente y satisface además otros usos recreativos del cauce.

El método de Tessman es una modificación del método de Montana (Bozeman, 1976), y así es conocido (Método de Tennant modificado). Determina los caudales mínimos comparando un porcentaje determinado del caudal medio interanual (Qan) con el caudal medio mensual (Qmes).

Pueden utilizarse caudales diarios o mensuales, en este último caso los valores finales obtenidos son algo más altos. Presenta una mejora con respecto al método de Tennant, al calcular caudales mínimos para cada mes del año. El caudal mínimo del mes es aquel que satisface alguna de las siguientes condiciones:

• Si 0,4*Qan>Qmes el caudal mínimo recomendado es Qmes. • Si 0,4*Qan<0,4-Qmes el caudal mínimo recomendado es 0,4

Qmes- -de no cumplirse ninguna de las desigualdades anteriores el caudal mínimo recomendado es 0,4*Qan.

• El método de Arkansas (1987) deriva del método de Tennant, divide el año en tres épocas diferentes:

• Época de aguas bajas: que comprende los meses de julio a octubre.

• Época de aguas altas: comprendiendo los meses de noviembre a marzo.

• Época de desove: meses de abril a junio, según el lugar de aplicación y las especies existentes está época debe de ser modificada.

La determinación de caudales mínimos se basa en los caudales medios mensuales, de tal forma que, para la época de aguas bajas el caudal mínimo será el 50% del caudal medio mensual; para la época de aguas altas será el 60% y para la época de freza el 70%.

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De esta forma se determina un régimen de caudales con carácter mensual. El método de Texas (Trans-Texas Method, 1974), desarrollado por el Servicio de Vida Salvaje y Parques de Texas, es una modificación del método de Arkansas para adecuarlo a las condiciones climatológicas de ese estado. Divide el año en sólo dos épocas:

• Época húmeda: comprende los meses de noviembre a febrero;

el caudal mínimo es el 40% del caudal medio mensual. • Época seca: desde marzo hasta octubre; el caudal mínimo es el

60% del caudal medio mensual.

Como puede verse, la adecuación de estos métodos es sencilla al lugar de aplicación, considerando su particular climatología. Los porcentajes aplicados para la obtención de caudales mínimos son similares en cada caso, y es de destacar que, al menos, se obtiene un régimen con carácter mensual.

En este caso se tiene que el caudal ecológico es:

Qmin = 3.19 m 3/s

• Método Ecuatoriano

Este método consiste en determinar el caudal medio de la cuenca y sacar el 10% de dicho caudal el cual vendría hacer:

Qmin=2.95 m 3/s

55..66..66 PPrrooppuueessttaa ddee CCaauuddaall EEccoollóóggiiccoo

Debido al alcance del estudio que constituye una primera aproximación de caudal ecológico, para la asunción de los Caudales Ecológicos se recomienda adoptar el promedio entre el valor del caudal ecológico obtenido por el método de formulas empíricas y el modelo Raphsim.

Para complementar esta evaluación se recomienda desarrollar programas de monitoreo que permitan completar por lo menos los ciclos hidrológicos característicos (transición, seco y húmedo).

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El Caudal Ecológico a asumir es de 2.6 m3/s. como se observa el siguiente cuadro:

Cuadro Nº 5-8: Caudal Ecológico

55..66..77 CCoonncclluussiioonneess yy RReeccoommeennddaacciioonneess

55..66..77..11 CCoonncclluussiioonneess

• El caudal Ecológico en el Tramo es de 2,6 m3/s, con este caudal se mantiene la habilitabilidad para Oncorhynchus mykiss.

• Desde el punto de vista legal aun en el Perú no existe una norma específica relacionada con el mantenimiento de caudales ecológicos; sin embargo, considerando las cada vez más exigentes normas de gestión ambiental, resulta coherente implementar estos instrumentos que contribuirán a mejorar el comportamiento ambiental de los cursos de agua. Cabe indicar que en el año 2004 se presentó en el Congreso de la República un Proyecto de Ley para instituir la preservación de los Caudales Ecológicos. Este proyecto fue acumulado a la ley de Desarrollo Acuícola. Sin embargo, cabe indicar también que el ente regulador (OSINERGMIN) viene solicitando a las empresas eléctricas la implementación del caudal ecológico en los cursos de agua que aprovechan, estando en elaboración la normativa pertinente.

• Existen diversas metodologías para la estimación del Caudal Ecológico, desde formulas empíricas hasta modelos físicos y matemáticos, los cuales han sido desarrollados y aplicados en diversos países, algunos de ellos con características similares a los del Perú.

Método Caudal (m 3/s)

Suizo 1.50

Asturiano 1.86

Tenant 3.19

Ecuatoriano 2.95

Rhapsim 3.50

Promedio 2.60

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• Donde se han desarrollado el estudio de Caudal Ecológico,

están emplazadas en la región andina y por lo tanto sus fuentes de agua, tienen flujos a lo largo del año, con variaciones importantes entre el estiaje y avenida. Casi todas ellas cuentan con sistemas de afianzamiento hídrico, ubicados mayormente en las cabeceras de las cuencas.

• Luego del reconocimiento de campo a la zona del Proyecto se

han efectuado los trabajos de medición y monitoreo de acuerdo a la programación establecida en los siguientes rubros:

- Topografía: Identificación de los cauces y secciones. - Hidrología: Se han efectuado aforos en 6 secciones de

interés. - Biología: Se han tomado muestras de los elementos de flora

y fauna en las secciones de interés, especialmente aguas arriba de las captaciones y aguas abajo de las derivaciones.

- Calidad de Agua: Especialmente y aguas abajo de las toma de derivación.

- Usos existentes: Especialmente en el tramo crítico (entre las captaciones y el encuentro con el río Vilcanota).

- Aportes en los tramos de interés: Ingreso de quebradas u otras fuentes de agua.

• En la aplicación de esta metodología se trata de describir la estructura real del cauce del río, de forma que se pueda calcular el caudal que lo atraviesa. Conocido éste, puede hacerse un estudio de simulación hidráulica para analizar cómo se modifican las variables de la corriente (profundidad, velocidad, anchura del lecho, pendiente longitudinal, rugosidad), y su relación con la disponibilidad de hábitat para las poblaciones acuáticas con el caudal circulante. La mayor ventaja de esta metodología estriba en la simulación; de modo que con costes y plazos de ejecución razonables, se puede obtener gran información sobre el funcionamiento hidráulico de los cauces y de la habitabilidad resultante, analizando su evolución o pudiendo realizar predicciones bajo diferentes supuestos.

• Para la determinación el Caudal Ecológico se han seleccionado cinco métodos a ser aplicados: a) Formula Empírica (Método Asturiano) b) Formula Empírica (Método Suizo), c) Formula

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Empírica (Método Tenant), d) Formula Empírica (Método Ecuatoriano) y e) Modelo (RHABSIM).

55..66..77..22 RReeccoommeennddaacciioonneess

• El caudal ecológico determinado constituye un dato referencial, por las características de la Central Hidroeléctrica se requerirán mayores monitoreos, de tal manera que en el mediano plazo se vayan adecuando a los niveles recomendados.

• La adecuación del Caudal Ecológico propuesto, debe realizarse de manera paulatina en el mediano plazo, siendo recomendable también optimizar el uso y regulación de los recursos hídricos y potenciar la búsqueda y desarrollo de proyectos de afianzamiento hídrico.