MARCO CONCEPTUAL Y METODOLOGICO PARA LAS EVALUACIONES REGIONALES DEL AGUA

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1 Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Subdirección de Hidrológica MARCO CONCEPTUAL Y METODOLOGICO PARA LAS EVALUACIONES REGIONALES DEL AGUA INFORME FINAL: Contrato IDEAM No 035 de 2011 CONTRATISTA MARTHA GARCÍA HERRÁN Revisión Técnica: OMAR VARGAS MARTÍNEZ Bogotá D.C. Diciembre de 2011

2 INSTITUTO DE HIDROLOGÍA, METEOROLOGÍA Y ESTUDIOS AMBIENTALES SUBDIRECCIÓN DE HIDROLOGÍA Subdirector: Omar Franco Torres AUTORES Martha García Herrán Nelson Omar Vargas Martínez Consuelo Onofre Encinales (Cap 4. Demanda de agua) Silvia Aguirre Giraldo (Cap. 3 y 4. Modelamiento espacial) Félix Darío Sánchez Lancheros (Cap. 4. Oferta hídrica superficial) COLABORADORES Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales - IDEAM. Subdirección de Hidrología: Alexandra Arévalo, Gabriel Saldarriaga, Andrea Piñeros, Liliana Otálvaro, Omar Jaramillo, Nelsy Verdugo, José Ville Triana, Juan Gabriel Osorio. Subdirección de Estudios Ambientales: Claudia Álvarez, Dorotea Cardona. Ministerio del Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial - MAVDT. Grupo de Recurso Hídrico: Leonardo Niño, Jorge Acosta, Ignacio Gaviria; Pedro Nel Gamba Grupo de Análisis Económico: Miguel Mendoza, Marcela García, Janeth Ortega. Autoridades Ambientales Regionales Funcionarios de las Corporaciones Autónomas Regionales, Corporaciones de Desarrollo Sostenible, Autoridades Ambientales Urbanas y de las Territoriales de Parques Nacionales Naturales Consultores Independientes José Agustín Herrera Rafael Colmenares Universidad Central Facultad de Ineniería Ambiental: Rodrigo Marín Programa de Naciones Unidas para el Desarrollo Sostenible PNUD- Proyecto PRICC: Francisco Canal, Diana Rojas Universidad Central. Facultad de Ingeniería Ambiental: Rodrigo Marín. Universidad Santo Tomas. Facultad de Ingeniería Ambiental: Tesistas Jenny Bustos, Carolina Pérez 2

3 INDICE GENERAL INDICE GENERAL... 1 INDICE DE FIGURAS... 8 INDICE DE TABLAS INTRODUCCIÓN CAPITULO 1. MARCO GENERAL DE LAS EVALUACIONES REGIONALES DEL AGUA-ERA Propósito de las Evaluaciones Regionales del Agua Objetivo general Objetivos específicos Justificación de los ERA Marco contextual Estudio Nacional del Agua 2010 como referente de evaluación del agua en Colombia Política Nacional para la Gestión Integral Recurso Hídrico en Colombia y Plan Hídrico Nacional Proceso de planificación, ordenamiento ambiental y del territorio Información y conocimiento a nivel regional para la gestión integral del agua. Sistema de información Ambiental - Componente SIRH Las ERAS en el marco normativo e institucional Alcance y naturaleza de las Evaluaciones Regionales del Agua CAPITULO 2. MARCO CONCEPTUAL DE LAS EVALUACIONES REGIONALES DEL AGUA Premisas conceptuales básicas Marco teórico de respaldo Enfoque conceptual temático Sistema de indicadores hídricos regionales Índice Integral de Uso del Agua IIUA Índice recarga con respecto a extracción total IREAS Índice de Oferta Renovable de Aguas Subterráneas con respecto al número de habitantes IOAS Índice de agua subterránea para abastecimiento público con respecto al número de habitantes IASAP Índices de Vulnerabilidad intrínseca a la contaminación

4 Índice de macroinvertebrados acuáticos Índice de presión demográfica Índice de vulnerabilidad frente a eventos torrenciales en fuentes abastecedoras CAPITULO 3. MARCO METODOLÓGICO DE LOS ERA Procedimiento general para la evaluación del agua en las regiones Instrumentos Instrumentos técnicos: Programa Nacional de Monitoreo del Recurso Hídrico y la estrategia para su implementación Protocolos y estándares de monitoreo y seguimiento del agua Protocolo para el monitoreo de los vertimientos en aguas superficiales, subterráneas Registro de usuarios del recurso hídrico Formulario Único de Inventario de Aguas Subterráneas FUNIAS Guía Técnico Científica para el Ordenación y Manejo de Cuencas Hidrográficas Guía para los planes de ordenación del recurso hídrico-porh Guía Nacional de Modelación del Recurso Hídrico Guía para la elaboración de planes de manejo de acuíferos Normas técnicas Instrumentos de planificación Instrumentos económicos Sistema de Información estadística ambiental Fuentes de información nacional y regional Métodos y técnicas en las ERA Modelamiento espacial Información geográfica Estandares Sistemas de Coordenadas Cartografia Base Escala Gestión Documental

5 Los Diccionarios de Datos El metadato Modelo Digital del Terreno-MDT Modelo Metodológico para el Modelamiento Espacial CAPITULO 4. ELEMENTOS CONCEPTUALES Y METODOLÓGICOS TEMÁTICOS Oferta y disponibilidad de agua superficial Marco conceptual de la oferta hídrica superficial Procesos del Ciclo del Agua Balance hídrico en unidades hidrográficas de análisis regional Conceptos clave en la evaluación de la oferta hídrica superficial Marco metodológico Características morfométricas y fisiográficas de unidades hídricas superficiales de análisis: Características del régimen hidrológico en las cuencas Procedimiento para la evaluación de las características de la oferta hídrica superficial y su disponibilidad Métodos y técnicas para evaluar la oferta hídrica superficial Instrumentos Protocolos de monitoreo Información Modelamiento espacial de la oferta Oferta y características de uso de las aguas subterráneas Marco conceptual Conceptos básicos de aguas subterráneas El aguas subterránea en el marco de la GIRH Marco metodológico para la evaluación de las aguas subterráneas en las ERA Unidades de análisis Procedimientos Instrumentos Métodos y técnicas Fuentes de información

6 Modelamiento espacial Usos y demanda de agua Marco conceptual de la demanda hídrica Conceptos básicos Ciclo del uso y demanda de agua Los sectores usuarios objeto de análisis Marco metodológico para la evaluación de demanda de agua Proceso para la evaluación de la demanda de agua en la región Procedimiento metodológico para el cálculo de la demanda Proceso para la elaboración del componente de demanda en las ERA Información Modelamiento espacial para la demanda Aprestamiento para realizar el análisis de la demanda Reconocer Percepción Institucional Requerimientos técnicos Avanzar en la calidad de las Evaluaciones Regionales de Agua Calidad de agua Marco conceptual de la calidad de agua Conceptos sobre calidad de las aguas Modelo conceptual para la evaluación regional de calidad del agua Los sectores usuarios objeto de análisis para la evaluación regional de calidad del aguas Particularidades de la evaluación de la calidad de las aguas subterráneas Marco metodológico para la evaluación de calidad del agua Proceso para la evaluación de la calidad de agua en la región Métodos, procedimientos y técnicas Modelación de la calidad del agua Programas de evaluación de la calidad del agua y control de la contaminación Amenazas y vulnerabilidad de las fuentes hídrica. Afectaciones al régimen y oferta hídrica por variabilidad y cambio climático Marco conceptual

7 Conceptos básicos Marco normativo de zonificación de amenazas y riesgo Zonificación de amenazas y riesgo en la planificación territorial Marco metodológico para evaluar amenazas hidrológicas y vulnerabilidad por variabilidad y cambio climático Procedimiento metodológico para evaluación y zonificación de amenazas por inundaciones Procedimiento metodológico para evaluar vulnerabilidad de las fuentes hídricas y afectación al régimen hidrológico por variabilidad y cambio climático Instrumentos técnicos Información y monitoreo Síntesis metodológica para construcción de indicadores del sistema de indicadores hídricos regionales Metodología para la construcción de indicadores de régimen natural Índice de retención y regulación hídrica (IRH) Índice de aridez (IA) Metodología para la construcción de indicadores de intervención antrópica Indicadores de agua superficial Indicadores de agua subterránea Índice de presión demográfica sobre el agua (IPD) CAPITULO 5. ESTRATEGIA PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE LAS ERA EN LAS AUTORIDADES AMBIENTALES REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ANEXOS

8 INDICE DE FIGURAS Figura 1. Estructura de Planificación de la PNGIRH (MAVDT, 2010a) Figura 2. Esquema conceptual metodológico de las ERA Figura 3. Ciclo hidrológico (UNESCO, 2006a) Figura 4. Procesos del ciclo hidrológico en paramos (García, 2010) Figura 5. Estructura de las Evaluaciones Regionales del Agua ERA Figura 6. Modelo del Sistema de Indicadores Hídricos Figura 7. Sistema de Indicadores Hídricos Regionales Figura 8. Esquema metodológico para la Evaluación Regional del Agua Figura 9. Esquema general de formulación del PMAA Figura 10. Esquema conceptual para la formulación del Plan de Manejo Ambiental de Acuíferos (Ibíd) Figura 11. Elementos conceptuales del Sistema de Información del Recurso Hídrico-SIRH (IDEAM & MAVDT, 2011 b) Figura 12. Componentes del Sistema de Información del Recurso Hídrico SIRH. (IDEAM & MAVDT, 2011 b) Figura 13. Datos de referencia(igac, 2010a) Figura 14. Modelo Metodológico para el Modelamiento Espacial de las ERA Figura 15. Procedimiento general para la evaluación de la oferta hídrica superficial en las regiones Figura 16. Procedimiento para la determinación del caudal ambiental Figura 17. Relación elevación vs evapotranspiración potencial Figura 18. Área de influencia y número de estaciones Figura 19 Comparación de caudales mensuales históricos con caudales complementados para ENA Figura 20. Caudales estimados vs Caudales observados Figura 21. Códigos dirección del flujo (ESRI) Figura 22. Esquema de circulación permanente de aguas subterráneas (ITGE, 1987) Figura 23. Distribución de agua en el subsuelo (ITGE, 1987) Figura 24. Modificación del flujo de aguas subterráneas por efecto de captaciones (ITGE, 1987).. 98 Figura 25. Relación entre textura y porosidad (Meinzer, 1923) Figura 26. Tipos de manantiales. Custodio, Llamas (ITGE, 1987) Figura 27. Acuiferos libres, confinados y semiconfinados. Bear, En (ITGE, 1987) Figura 28. Esquema del cono de influencia de un pozo de bombeo (ITGE, 1987) Figura 29. Relaciones posibles entre río-acuífero. Custodio, Llamas (ITGE, 1987) Figura 30. Esquema para la gestión de las aguas subterráneas Figura 31. Construcción de un modelo hidrogeológico conceptual de la Sabana de Bogotá a partir de información geográfica, geológica, hidrodinámica e hidrológica Figura 32. Divergencia de límites hidrográficos e hidrogeológicos (Carrillo & otros, 2007)

9 Figura 33. Sistemas de flujo de aguas subterráneas (Tóth, 1995) Figura 34. Procedimiento para la evaluación de Sistemas Acuíferos en las ERA Figura 35. Modelo Hidrogeológico Conceptual Figura 36. Esquema Lógico para la elaboración de mapas hidrogeológicos (Vargas, 2002) Figura 37. Un sistema de clasificación para mapas hidrogeológicos. Adaptado de (STRUCKMEIR & MARAT, 1995) Figura 38. Alcance y finalidad del marco Normativo y de política para la toma de decisiones con relación al uso del agua Figura 39. Conceptos básicos que definen la demanda hídrica a nivel regional Figura 40. Diagrama causal de un sistema de recursos hídricos para una región Figura 41. Ciclo del uso del agua regional Uso efectivo del agua Figura 42. Flujograma para realizar el análisis de demanda en las ERA Figura 43. Requerimientos básicos para analizar series de datos Figura 44. Protocolo para realizar el análisis de la calidad de la información Figura 45. Unidades espaciales de análisis Figura 46. Modelo conceptual para la evaluación de la calidad de agua en las regiones Figura 47. Mapa conceptual de la contaminación Figura 48. Diagrama de Piper-Hill-Langelier y tipos de aguas deducidos a partir del mismo (Modificado de Freeze & Cherry, 1979) Figura 49. Diagrama de Stiff modificado y representación de tipos de agua sulfatada magnésica y sulfatada sódica (Freeze & Cherry, 1979) Figura 50. Usos del suelo que generan contaminación de acuíferos (Foster, GW Mate 2006) Figura 51. Procedimiento general para evaluación de la calidad del agua Figura 52. Generación de un mapa de vulnerabilidad a la contaminación de un acuífero, utilizando la metodología GOD, con base en las características hidrogeológicas de la zona no saturada o de las capas confinantes suprayacentes ((Ibid) Figura 53. Perímetros de protección de pozos (Ibid) Figura 54. Estructura general de los protocolos Figura 55. Pasos a seguir para seleccionar los sitios de muestreo Figura 56. Niveles espaciales y temporales para el monitoreo del recurso hídrico Figura 57. Tipologías de las Inundaciones (IDEAM, Universidad Nacional de Colombia, 2011) Figura 58. Procedimiento para la evaluación regional de amenazas y vulnerabilidad hídrica Figura 59. Solución Pseudo estacionaria FPK (IDEAM & Caicedo F., 2011) Figura 60. Vulnerabilidad para eventos hidrológicos extremos en las fuentes abastecedoras (IDEAM, 2011e) Figura 61. Índices para la evaluación de vulnerabilidad de fuentes abastecedoras de acueductos (IDEAM, 2011e) Figura 62. Metodología para el cálculo de indicadores de vulnerabilidad (IDEAM, 2011e) Figura 63. Parámetros básicos para eventos torrenciales y estiaje (IDEAM, 2011e) Figura 64. Curva de Duración de Caudales Figura 65. Diagrama metodológico para procesamiento de información para el IACAL

10 Figura 66. Imágenes y clave de identificación de macroinvertebrados acuáticos

11 INDICE DE TABLAS Tabla 1. Síntesis del marco normativo nacional de las ERA Tabla 2. Escala mínima de los datos geográficos de las ERA Tabla 3. Coeficiente de retorno de aguas servidas domésticas Tabla 4. Nivel de complejidad por rangos Tabla 5. Densidad mínima de estaciones recomendadas (área en Km 2 por estación) Tabla 6. Área de influencia y número de estaciones Tabla 7. Valores de Porosidad de rocas y sedimentos Tabla 8. Valores de permeabilidad Tabla 9. Valores de transmisividad para diferentes tipos de materiales Tabla 10. Valores de coeficiente de almacenamiento Tabla 11. Valores de rendimiento específico para diferentes materiales de la corteza terrestre. 116 Tabla 12. Mayores problemas de calidad del agua superficial a escala global Tabla 13. Contaminantes y fuentes de contaminación Tabla 14. Definición de términos comunes relacionados con la contaminación del agua subterránea Tabla 15. Escala de vulnerabilidad dado un cambio en la media y el coeficiente de variación de la escorrentía Tabla 16. Matriz de relación para categorizar el Índice de vulnerabilidad al desabastecimiento Tabla 17. Clasificación del índice de vulnerabilidad frente a eventos torrenciales Tabla 18. Categorías del Índice de retención y regulación Hídrica Tabla 19. Categorías para el Índice de Aridez Tabla 20. Rangos y categorías del Índice de uso del agua (IUA) Tabla 21. Categoría y descriptor del IACAL Tabla 22. Presencia de macroinvertebrados y puntuación Tabla 23. Valoración de la calidad del agua por el índice de macroinvertebrados Tabla 24. Categorías del Índice de vulnerabilidad al desabastecimiento (IVH) Tabla 25. Relaciones para categorizar el IFM Tabla 26. Relaciones entre variables para el IFM Tabla 27. Clasificación del índice de variabilidad Tabla 28. Clasificación del índice de vulnerabilidad frente a eventos torrenciales (IVET) Tabla 29. Métodos para calcular el crecimiento poblacional Tabla 30. Pasos para la implementación de las ERA en las autoridades ambientales

12 INTRODUCCIÓN La Gestión Integral de Recurso Hídrico (GIRH)(MAVDT, 2010a) en las regiones requiere información y conocimiento adecuados sobre el comportamiento y estado del agua (en cantidad y calidad), expresados en la distribución espacial y variación temporal de variables asociadas a la oferta y disponibilidad, calidad, uso y demanda, riesgos hidrológicos asociados a la variabilidad, proyecciones socioeconómicas y posibles escenarios de cambio climático. Lo anterior supone evaluaciones a partir de unidades hídricas de análisis espaciales y temporales de mayor resolución que las utilizadas en los estudios nacionales del agua que se elaboran en el marco de las funciones y competencias del IDEAM (IDEAM, 2010a). Implica igualmente abordar el tema conceptual y metodológico con un alcance apropiado para seguimiento del recurso y toma de decisiones en este nivel, que tengan coherencia con los procesos y desarrollos del nivel nacional y a la vez pertinencia con las especificidades que requiere la gestión del agua en las regiones. El IDEAM elaboró y publicó el Estudio Nacional del Agua 2010 (ENA 2010 en adelante) con el propósito de dar a conocer la situación actual y posibles escenarios futuros del agua en Colombia. Generó información y escenarios que se constituyeron en el insumo técnico para el diagnóstico de la Política Nacional para la Gestión Integrada del Recurso Hídrico (PNGIRH en adelante), expedida en 2010, en relación con los grandes temas de los objetivos específicos de oferta, demanda, calidad de agua y riesgo asociado con la disponibilidad del recurso (MAVDT, 2010a). Los niveles de la información y resultados del ENA 2010 son particularmente representativos para la toma de decisiones en el nivel nacional e importante referente para avanzar en el escalamiento en el orden regional. El estudio utiliza como unidades de análisis básicas la zonificación hidrográfica del país, publicada por IDEAM conjuntamente con el IGAC en el El IDEAM, a través de la Subdirección e Hidrología, en el marco de sus funciones y del Plan Estratégico de Investigación Ambiental-PENIA en su línea de orientar y caracterizar la estructura y dinámica de la base natural del país en sus componentes abióticos, en este caso el agua y sus relaciones con la biota, consideró necesario avanzar en la construcción conceptual y metodológica para la realización de Evaluaciones Regionales del Agua ERA coherentes con los desarrollos y resultados del Estudio Nacional de Agua 2010 y sus actualizaciones y los objetivos de la PNGIRH. 12

13 El desarrollo conceptual y metodológico para las ERA y su aplicación regional permitirán a las autoridades ambientales avanzar en el conocimiento, la disponibilidad y eficiencia en generación de información sobre el comportamiento y estado del agua en Colombia, presiones y escenarios futuros para el mejoramiento de su gestión. La actualización de las ERA se realizará de manera periódica y sistemática y se plasmara en un documento que se denominará Estudio Regional del Agua, el cual a su vez permitirá retroalimentar la actualización periódica del Estudio Nacional del Agua. Los resultados e indicadores hídricos de las ERA y el ENA facilitan el seguimiento del estado del agua en las cuencas del país en sus diferentes niveles a partir del ingreso y disponibilidad de información en el Sistema de Información Ambiental y su correspondiente subsistema de Información del Recurso Hídrico-SIRH. Este documento conceptual y metodológico fue construido con aportes del grupo de trabajo de la Subdirección de Hidrología en el IDEAM, la participación de entidades del SINA y el concurso de expertos en el tema. En particular con diferentes dependencias del Ministerio de Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial (hoy Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible-MADS) y Autoridades Ambientales Regionales (Corporaciones Autónomas Regionales, Autoridades Ambientales Urbanas y Territoriales de la Unidad de Parques Naturales Nacionales). Se constituye en una guía conceptual y metodológica para desarrollar el proceso de evaluación permanente del agua en las regiones con cortes periódicos, documentados en Estudio Regionales del Agua, que dan cuenta del estado y dinámica del agua como insumo técnico para planificación ambiental, territorial y toma de decisiones en la región. La PNGIRH, los desarrollos conceptuales y metodológicos del Estudio Nacional del Agua 2010, la Guía de Ordenamiento de Cuencas, incluyendo avances en el proceso de ajuste de la misma, entre otros, son el marco de referencia básico de la propuesta. El documento se soporta en el marco jurídico institucional vigente, el análisis bibliográfico de estudios regionales de agua o similares desarrollados en otros países y metodologías disponibles para la evaluación de oferta hídrica, disponibilidad, demanda, calidad, riesgos e indicadores regionales asociados. 13

14 El documento consta de 6 capítulos estructurados en los cuales se abordan el contexto general y temático de evaluaciones regionales del agua, el enfoque conceptual, la metodología, los requerimientos y una propuesta estratégica de construcción. En el primer capítulo se presentan el propósito, justificación, alcance y el contexto en el que se genera la propuesta.. El segundo capítulo abarca el marco conceptual de soporte incluyendo el sistema de indicadores hídricos regionales. El tercer capítulo se ocupa del marco metodológico con el procedimiento general para la construcción de las ERA. En el cuarto capítulo se precisa el referente conceptual de los diferentes componentes y se desarrolla la metodología para abordar los temas de oferta y disponibilidad de agua; usos y demanda hídrica; contaminación y condiciones de calidad de agua; la evaluación de amenaza y vulnerabilidad de las fuentes hídricas en relación con la afectación al régimen hidrológico y disponibilidad hídrica y la propuesta de indicadores hídricos regionales. En el capítulo cinco se hace el análisis de requerimientos para la construcción de las ERA y una propuesta base para su implementación. El último capítulo presenta un contenido mínimo para las evaluaciones y los estudios regionales del agua. De esta manera se presenta un documento guía que deberá ser implementado por las autoridades ambientales regionales una vez sea validado y ajustado por el IDEAM a partir de ejercicios pilotos que se tienen previstos para tal fin. 14

15 CAPITULO 1. MARCO BENERAL DE LAS EVALUACIONES REGIONALES DEL AGUA-ERA En este capítulo de presenta el propósito de las Evaluación Regionales del Agua ERA, la justificación, el contexto en el cual se proponen y el alcance incluyendo el ámbito para su aplicación Propósito de las Evaluaciones Regionales del Agua Objetivo general Evaluar el estado, dinámica y tendencias de los sistemas hídricos como resultado de la interacción de procesos naturales y antrópicos para una adecuada administración, uso y manejo sostenible del agua en las regiones de Colombia. Objetivos específicos a. Caracterizar y evaluar el estado, dinámica y tendencia de la oferta de agua superficial, subterránea y su disponibilidad, en unidades hídricas de análisis representativas en las regiones del país. b. Caracterizar y evaluar el estado actual y tendencias de las presiones sobre los sistemas hídricos por uso de agua y carga contaminante proveniente de sectores usuarios del recurso en unidades representativas para las regiones del país. c. Caracterizar y evaluar las condiciones de calidad de agua en las corrientes y cuerpos de agua de las regiones y afectación que ejercen los diferentes sectores usuarios del recurso tanto para condiciones actuales como tendenciales. d. Evaluar escenarios de amenaza y vulnerabilidad asociadas a la afectación del régimen hidrológico por variabilidad climática, fenómenos meteorológicos e hidrológicos extremos, cambio climático y sus efectos en la disponibilidad hídrica en unidades de análisis representativas para las regiones del país. 15

16 e. Realizar análisis integrados de las condiciones actuales y tendenciales del régimen hídrico referidas al estado y disponibilidad a partir de indicadores hídricos e hidrobiológicos Justificación de los ERA La gestión integrada del agua en las regiones requiere información y conocimiento adecuados sobre las características, el comportamiento y el estado del agua (en cantidad y calidad), expresados en la distribución espacial y variación temporal de variables asociadas a la oferta y disponibilidad, calidad, uso y demanda, riesgos hidrológicos asociados a la variabilidad, proyecciones socioeconómicas y posibles escenarios de cambio climático. La información requerida para la gestión del agua debe ser pertinente, suficiente y confiable en unidades hídricas de análisis espaciales y temporales de mayor resolución que las utilizadas en el ámbito nacional como el Estudio Nacional del Agua El documento que se está presentando permite en este sentido, orientar los procesos de evaluación del agua en las regiones para alcanzar los objetivos de la PNGIRH fundamentada en la GIRH. Estas evaluaciones por supuesto requieren una base técnica de información y conocimiento generados con rigor conceptual, obtenidos de forma sistemática aplicando metodologías, protocolos y estándares que sean compartidos entre las autoridades ambientales. El valor agregado de esta información se consolidará en las ERA y debe permitir la comunicación, coordinación y eficiente interacción al interior de las autoridades ambientales, entre autoridades ambientales y con las entidades del SINA del orden nacional e de manera eficiente y eficaz. Las Corporaciones Autónomas Regionales, las Corporaciones de Desarrollo Sostenible, las Autoridades Ambientales Urbanas y la Unidad Administrativa de Parques Nacionales a partir de la ley 99 de 1993 son las entidades encargadas de administrar, dentro del área de su jurisdicción, el medio ambiente y los recursos naturales renovables y propender por su desarrollo sostenible. Tienen como objeto la ejecución de las políticas, planes, programas y proyectos sobre medio ambiente y recursos naturales renovables, así como dar cumplida y oportuna aplicación a las disposiciones legales vigentes sobre su disposición, administración, manejo y aprovechamiento (Ley 99 de 1993). Entre otras funciones se resalta en esta ley: Otorgar concesiones, permisos, autorizaciones y licencias ambientales requeridas por la ley para el uso, aprovechamiento o movilización de los recursos naturales (Ibíd.) Ejercer las funciones de evaluación, control y seguimiento ambiental de los usos del agua,., lo cual comprenderá el vertimiento, emisión o incorporación de sustancias o residuos líquidos, 16

17 sólidos y gaseosos a las aguas en cualquiera de sus formas,., así como los vertimientos o emisiones que puedan causar daño o poner en peligro el normal desarrollo sostenible de los recursos naturales renovables o impedir u obstaculizar su empleo para otros usos. Estas funciones comprenden la expedición de las respectivas licencias ambientales, permisos, concesiones, autorizaciones y salvoconductos;.. (Ibíd.) Promover y ejecutar programas de abastecimiento de agua a las comunidades indígenas y negras tradicionalmente asentadas en el área de su jurisdicción en coordinación con las autoridades competentes (Ibíd.) Ordenar y establecer las normas y directrices para el manejo de las cuencas hidrográficas (Ibíd.) Promover y ejecutar obras de irrigación, avenamiento, defensa contra las inundaciones, regulación de cauces y corrientes de agua, y de recuperación de tierras que sean necesarias para la defensa, protección y adecuado manejo de las cuencas hidrográficas del territorio (Ibíd.) Estas funciones justifican a plenitud la necesidad de contar con ERA que se constituyan en la base técnica para tomar decisiones pertinentes con respecto al recurso hídrico ya que reflejan la situación actual y tendencias en el estado y comportamiento del agua. En su desarrollo se evalúan datos, se genera información, la analiza integralmente y genera el conocimiento necesario para una adecuada GIRH a la vez que evidencia vacíos que deben ser cubiertos con acciones de mejoramiento de la calidad de la información. Adicionalmente, la información sirve de apoyo en la aplicación de instrumentos económicos y en la elaboración y seguimiento de los planes ambientales y de gestión. El sistema de información que se consolide a partir de la información, resultados y análisis de las ERA se convierten en un soporte fundamental del proceso de la gestión integrada del agua GIRH y un insumo para la evaluación nacional, el seguimiento de la PNGIRH y la toma de decisiones en los diferentes niveles Marco contextual El IDEAM con el propósito de lograr coherencia, pertinencia y eficiencia en el proceso de generación y uso de la información que se utiliza en los diferentes niveles de toma de decisiones, reconoce la importancia y necesidad de consolidar un desarrollo conceptual y metodológico para las ERA que permitan superar deficiencias conceptuales y metodológicas e integrar información relevante que se encuentra dispersa. 17

18 En este contexto el IDEAM se alinea con los objetivos de la PNGIRH publicada en el 2010 para desarrollar las ERA con base en su aproximación conceptual y metodológica del ENA 2010 y los determinantes del Plan Nacional de Desarrollo (Ley ) el marco normativo vigente y el proceso de planificación y ordenamiento ambiental del territorio. Así mismo reconoce y avanza con esta iniciativa en la consolidación del Sistema de Información del Recurso Hídrico SIRH integrado al Sistema de Información Ambiental SIAC. A continuación se presentan los principales aspectos de estos referentes en relación con las Evaluaciones Regionales del Agua: Estudio Nacional del Agua 2010 como referente de evaluación del agua en Colombia El Estudio Nacional del Agua 2010 se constituye en un referente nacional puesto que integra los resultados de la evaluación del agua en Colombia en los aspectos relacionados con oferta superficial y subterránea, uso y demanda, condiciones de calidad, y las afectaciones al régimen hidrológico por variabilidad y cambio climático. Es un documento con alto valor agregado, soportado en conceptos y metodologías replicables con bases de datos sistematizadas e integrada al Sistema de Información del Recurso Hídrico (SIRH) que forma parte del Sistema de Información Ambiental (SIAC). Utiliza información oficial de series históricas de 34 años continuos de monitoreo, proveniente de la Red Hidrometeorológica Nacional (423 estaciones hidrológicas, de precipitación y 389 climatológicas de la red del IDEAM y 30 estaciones de otras entidades), así como, series del monitoreo sistemático de variables de calidad que el IDEAM realiza en 154 puntos de muestreo en la red de calidad del agua. La información de sectores usuarios del recurso se obtiene del Sistema Estadístico Nacional del DANE y de estadísticas de los mismos sectores. En términos generales, el ENA 2010 brinda insumos técnicos sobre la distribución y cantidad de agua, las características de las presiones por extracción y contaminación, las condiciones de calidad del agua y afectaciones al recurso hídrico por variabilidad y cambio climático. Evalúa los problemas vinculados al agua en las principales cuencas del país teniendo como unidades de análisis las 5 áreas, 41 zonas y 309 subzonas hidrográficas para condiciones hidrológicas de año medio, año seco y año húmedo. En aguas subterráneas el análisis se realiza sobre 16 provincias hidrogeológicas en que se ha dividido el país. 18

19 El análisis por cuencas hidrográficas se complementa con proyecciones a 2019 sobre la base de indicadores hídricos. Se hace adicionalmente una aproximación a nivel de cuencas abastecedoras de acueductos como indicativo de la vulnerabilidad al desabastecimiento que pueden tener las poblaciones de las cabeceras municipales del país. Considera un sistema de seis indicadores, dos relacionados con el régimen natural y cuatro de la relación con las actividades que reflejan el estado de las situaciones que son determinantes para la toma de decisiones en el marco de la Gestión Integral de Recursos Hídricos (GIRH) adoptado en la Política Nacional para la Gestión Integral del Recurso Hídrico en Colombia (MAVDT, 2010a) Política Nacional para la Gestión Integral Recurso Hídrico en Colombia y Plan Hídrico Nacional La PNGIRH publicada en el 2010, adopta el concepto y alcance del Comité Asesor Técnico del Global Water Parnertship que reconoce la GIRH como un proceso cuyo objetivo es promover el manejo y desarrollo coordinado del agua en interacción con los demás recursos naturales, maximizando el bienestar social y económico resultante, de manera equitativa, sin comprometer la sostenibilidad de los ecosistemas vitales (GWP, 2000). Este concepto demanda considerar el agua en todos sus estados dentro de su ciclo natural y la interdependencia de las aguas superficiales, subterráneas y marinas tal como se ilustra en el Capitulo 2 de este documento. Igualmente define la cuenca hidrográfica como unidad espacial de análisis para los diferentes niveles de planificación y ordenamiento ambiental, teniendo como base la zonificación hidrográfica elaborada por el IDEAM. En la PNGIRH se reconocen seis temas claves que enmarcan los objetivos específicos para la GIRH: 1. Oferta; 2. Demanda; 3. Calidad; 4. Riesgos sobre la oferta; 5. Fortalecimiento institucional y; 6. Gobernabilidad. Las líneas de acción a desarrollar en cada uno de ellos, deberán priorizarse en atención a la severidad e importancia regional de los problemas y conflictos del agua, y de los recursos disponibles para su gestión. La GIRH exige la implementación coordinada de los instrumentos requeridos para su planeación, administración, control y seguimiento; a través de los cuales interactúan los actores clave (usuarios, autoridades ambientales y entes territoriales) que deben garantizar la gobernabilidad de la cuenca 19

20 Proceso de planificación, ordenamiento ambiental y del territorio La PNGIRH determina los niveles para planificación, ordenamiento y manejo del agua en Colombia, para los cuales es determinante contar con el conocimiento e información en la resolución apropiada. Los niveles son los siguientes (Figura 1). Cuencas objeto de planificación estratégica: Corresponden a las cinco grandes áreas hidrográficas del país: Magdalena - Cauca, Caribe, Orinoco, Amazonas y Pacífico. Cuencas objeto de instrumentación y monitoreo a nivel nacional: Corresponde a las 41 zonas hidrográficas definidas por el IDEAM. Cuencas objeto de ordenación y manejo: Corresponde a las cuencas de nivel igual o subsiguiente al de las sub-zonas hidrográficas, en las cuales se formularán e implementarán, de manera priorizada, los planes de manejo y ordenación de cuencas (POMCA). Cuencas y acuíferos objeto de plan de manejo ambiental: Corresponde a las cuencas de orden inferior a las que son objeto de POMCA, así como a los acuíferos prioritarios que serán objeto de planes de manejo específicos. Figura 1. Estructura de Planificación de la PNGIRH (MAVDT, 2010a). 20

21 El MAVDT, asimismo, subdivide las áreas hidrográficas en 17 subáreas que tienen una finalidad administrativa para coordinación y priorización de cuencas objeto de ordenación de cuencas con base en criterios definidos con soporte en los objetivos y líneas de acción anteriormente descritas. Las prioridades que plantea la política indican que la ordenación de cuencas está en función de las condiciones ecológicas, económicas y sociales que requieran este proceso, de acuerdo con los criterios que define el IDEAM. Cuando no se amerita POMCA la prioridad se da a los ecosistemas clave para el recurso hídrico que requieran de plan de manejo. Considera que para la administración del agua se debe partir de la ordenación del recurso para determinar sus usos e identificar los conflictos existentes o potenciales. Con base en los resultados de esta evaluación se opta por reglamentar la corriente hídrica distribuyendo y asignando el caudal disponible y regulando los vertimientos correspondiente o se administra a través de concesiones de agua y permisos de vertimientos individuales Información y conocimiento a nivel regional para la gestión integral del agua. Sistema de información Ambiental - Componente SIRH Se requiere contar con conocimiento básico e información obtenida sistémicamente sobre el agua y el recurso hídrico, que se oriente a lograr una gestión integrada del agua en el área de jurisdicción de las autoridades ambientales. Esta información debe enmarcarse dentro de los objetivos y estrategias de la política para facilitar el cumplimiento de la normatividad y sobretodo lograr avances en la sostenibilidad del uso y la protección de los ecosistemas que soportan el abastecimiento de actividades sociales y productivas en las regiones. La PNGIRH, formuló y actualmente desarrolla instrumentos de información y conocimiento del recurso hídrico, como el Programa Nacional de Monitoreo del Recurso Hídrico, y Sistema de Información del Recurso Hídrico. El esquema del modelo conceptual (MADS; IDEAM. 2011) sobre el cual se desarrolla el subsistema de información del recurso hídrico SIRH, como parte del Sistema de Información Ambiental para Colombia SIAC, se presenta en el Capítulo 3 de este documento. La toma adecuada de decisiones debe soportarse adicionalmente en un sistema de indicadores hídricos coherentes con los generados a nivel nacional pero pertinentes en el orden regional que 21

22 permitirán una evaluación adecuada del comportamiento del agua, de su estado adecuada para hacer seguimiento de las condiciones actuales y posibles escenarios futuros. La generación y análisis sistemático de indicadores hídricos será un soporte importante en la toma de decisiones de corto, mediano y largo plazo Las ERAS en el marco normativo e institucional Los estudios regionales del agua como evaluaciones comprehensivas sobre los sistemas hídricos, serán un insumo importante para el cumplimiento de la normatividad vigente. Esta normatividad corresponde a decretos, resoluciones nacionales y regionales y acuerdos regionales que obedecen a convenios internacionales multilaterales y bilaterales aprobados y ratificados por Colombia, políticas ambientales, Constitución Política Nacional de 1991, ley 99 de 1993 y disposiciones reglamentarias, Código Nacional de los Recursos Naturales Renovables y del Medio Ambiente (Código 2811 de 1974) y Código Sanitario Nacional (Ley 9 de 1979). En la Tabla 1 se sintetiza el marco normativo nacional de las ERA. Tabla 1. Síntesis del marco normativo nacional de las ERA. NORMA ENTIDAD QUE EXIPIDE OBJETO Ministerio de Medio Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial Octubre 25 de 2011 DECRETO 3930 DE 2010 DECRETO 4748 DE 2010 DECRETO 1323 DE 2007 DECRETO N DE 2005 DECRETO 1729 DE 2002 Ministerio de Medio Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial Diciembre 23 de 2010 Ministerio de Medio Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial Abril 19 de 2007 Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial Diciembre 30 de Ministerio del Medio Ambiente Agosto 06 de 2002 Por el cual se reglamenta parcialmente el título I de la Ley 9 de 1979, así como el capítulo II del Título IV -Parte III-Libro II del Decreto - Ley 2811 de 1974, en cuanto a usos del agua y residuos Líquidos y se dictan otras disposiciones "Por el cual se modifica parcialmente el Decreto 3930 de 2010" Por el cual se crea el Sistema de Información del Recurso Hídrico -SIRH Por el cual se modifica el artículo 12 del Decreto 155 de 2004 mediante el cual se reglamenta el artículo 43 de la Ley 99 de 1993 sobre tasas por utilización de aguas Por el cual se reglamenta la Parte XIII, Título 2, Capítulo III del Decreto-ley 2811 de 1974 sobre cuencas hidrográficas, 22

23 DECRETO 1324 DE 2007 DECRETO 3100 MODIFICADO POR DECRETO DECRETO Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial Abril 19 de 2007 Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial Octubre 30 de 2003 DECRETO 3440 Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial Octubre 21 de 2004 DECRETO 1900 DE 2006 Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial Junio 12 de 2006 DECRETO Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial Enero 22 de 2004 DECRETO 2570 DE 2006 RESOLUCION 0872 DE 2006 Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial Agosto 01 de 2006 Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial Mayo 18 de 2006 RESOLUCION 0196 Ministerio de Medio de 2006 Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial Febrero 01 de 2006 RESOLUCION 0866 Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial Julio 22 de 2004 RESOLUCION 0865 Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial Julio 22 de 2004 parcialmente el numeral 12 del artículo 5 de la Ley 99 de 1993 y Se dictan otras disposiciones. Por el cual se crea el Registro de Usuarios del Recurso Hídrico y se dictan otras disposiciones Por medio del cual se reglamentan las tasas retributivas por la utilización directa del agua como receptor de los vertimientos puntuales y se toman otras Determinaciones. Por el cual se modifica el Decreto 3100 de 2003 y se adoptan otras disposiciones, reglamenta las tasas retributivas por la utilización directa del agua como receptor de vertimientos Puntuales. Por el cual se reglamenta el parágrafo del artículo 43 de la Ley 99 de 1993 y se dictan otras disposiciones Por el cual se reglamenta el Artículo 43 de la Ley 99 de 1993 sobre tasas por utilización de aguas y se adoptan otras disposiciones Por el cual se adiciona el Decreto 1600 de 1994 y se dictan otras disposiciones Por la cual se establece la metodología para el cálculo del índice de escasez para aguas subterráneas a que se refiere el Decreto 155 de 2004 y se adoptan otras disposiciones Por la cual se adopta la guía técnica para la formulación de planes de manejo para humedales en Colombia Por el cual se adopta el formulario de información relacionada con el cobro de las tasas por utilización de aguas y el estado de los recursos hídricos a que se refiere el Decreto 155 del 2004 y se Adoptan otras disposiciones. Por el cual se adopta la metodología para el cálculo del índice de escasez para aguas superficiales a que se refiere el Decreto 155 de 2004 y se adoptan Otras 23

24 RESOLUCION 0240 Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial Marzo 08 de 2004 RESOLUCION 865 de 2004 Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial Julio 22 de 2004 RESOLUCION 157 Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial Febrero 12 de 2004 Prospección Exploración Subterráneas y Aguas Concesión de Aguas Subterráneas Formulario R Solicitud Concesión de Aguas Superficiales Formulario R Solicitud de Permiso de Vertimientos Formulario R Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial Diciembre 29 de 2005 Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial Diciembre 29 de 2005 Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial Diciembre 29 de 2005 Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial Diciembre 29 de 2005 disposiciones. Por la cual se definen las bases para el cálculo de la depreciación y se establece la tarifa mínima de la tasa por utilización de aguas Por la cual se adopta la metodología para el cálculo del índice de escasez para aguas superficiales a que se refiere el Decreto 155 de 2004 y se adoptan otras disposiciones Por la cual se reglamentan el uso sostenible, conservación y manejo de los humedales, y se desarrollan aspectos referidos a los mismos en aplicación de la Convención Ramsar Formulario Único Nacional de solicitud de prospección y exploración de aguas Subterráneas. Base legal: ley 99 de 1993, decreto 1541 de Formulario único nacional de solicitud de concesión de aguas subterráneas. Base legal: ley 99 de 1993, decreto1541 de Solicitud Concesión de Aguas Superficiales Formulario único nacional de solicitud de permiso de vertimientos. base legal: ley 99 de 1993, decreto 1541 de 1978,decreto 1594 de 1984 En particular se espera sean útiles, entre otros, para: Cumplimiento de las funciones de las autoridades ambientales relacionadas con el agua. Consolidación del Sistema de Información Ambiental para Colombia-SIAC, Subsistema de Información del Recurso Hídrico y subsistemas de información regional para la gestión. Aplicación de normas técnicas para administrar, controlar y hacer seguimiento de la hidrología y recurso hídrico en las unidades hídricas que integran la jurisdicción de la autoridad ambiental. Ordenación de Cuencas (Planes estratégicos de Macrocuencas, POMCAS). La planificación y ordenamiento del uso del recurso (reglamentación de corrientes; concesiones y permisos de vertimiento) así como en instrumentos asociados al ordenamiento 24

25 forestal, manejo de páramos, humedales, áreas protegidas, zonas secas, manglares, sistemas acuíferos, aguas marinas y costeras. Aplicación de instrumentos económicos como tasas por uso y tasas retributivas Alcance y naturaleza de las Evaluaciones Regionales del Agua La Evaluación Regional del Agua permite la actualización permanente de información y conocimiento sobre el estado (en cantidad y calidad) y dinámica del agua en sus componentes de oferta y disponibilidad; uso y demanda; contaminación y condiciones de calidad; amenaza y vulnerabilidad. En este sentido, las ERA integran los componentes temáticos definidos en la PNGIRH atendiendo los requerimientos de la normatividad vigente y las necesidades técnicas que permiten el ejercicio de la autoridad ambiental (Figura 2). Los desarrollos temáticos y resultados se construyen sobre bases conceptuales y metodológicas que permiten la transferencia e integración de información y conocimiento. Asimismo, estas evaluaciones deben promover el escalamiento de un sistema de indicadores regionales del agua que permitan reconocer el estado, las presiones y afectaciones del agua por actividades antrópicas o factores climáticos. Figura 2. Esquema conceptual metodológico de las ERA. 25

26 Las Evaluaciones Regionales del Agua en términos generales: Evalúan en forma comprehensiva los sistemas hídricos, su dinámica e interacciones Se constituyen un insumo técnico para la planificación, priorización de acciones y toma de decisiones en área de jurisdicción de las autoridades ambientales y en las unidades de análisis hidrográfico que la integran. Generan información en forma sistemática que facilita la articulación de los Sistemas de Información al interior de las autoridades ambientales, entre ellas y con las entidades nacionales. El ámbito de aplicación es la jurisdicción de la Corporación Autónoma Regional o de la Autoridad Ambiental Urbana de las grandes ciudades con la participación de la Unidades de Parques Nacionales (Nacional y Territoriales). Las unidades básicas de análisis son la cuenca hidrográfica y los sistemas acuíferos que integran las diferentes regiones del país y que la autoridad ambiental delimita para la gestión del agua en armonía con los niveles de planificación definidos en la PNGIRH. La unidad hidrográfica mínima de análisis para las ERA son las subzonas hidrográficas y las cuencas subsiguientes definidas en la zonificación del IDEAM y adoptadas en la PNGIRH. El nivel subsiguiente corresponde a las cuencas que se definan de acuerdo con los criterios que se precisen en la normatividad que expida el MADS. La unidad de análisis para las aguas subterráneas serán los sistemas acuíferos en el marco de las 16 Provincias Hidrogeológicas identificadas en la zonificación nacional, los criterios de delimitación de sistemas acuíferos serán, los que defina el MADS en la normatividad. La ERA es un instrumento articulador que integra metodologías, protocolos, etc., y que se orienta a generar información en forma sistemática para apoyar la planificación, gestión y aplicación de lo demás instrumentos. Es importante resaltar que la información de oferta, demanda, calidad y riesgo son componentes básicos de la gestión de las autoridades ambientales, y que es necesario que esta información esté disponible y forme parte de los sistemas de información y de divulgación. 26

27 CAPITULO 2. MARCO CONCEPTUAL DE LAS EVALUACIONES REGIONALES DEL AGUA En este capítulo se presentan los elementos conceptuales básicos que orientan la evaluación de las características e interacciones de la oferta y la demanda para diferentes usos, las condiciones de calidad y de disponibilidad del recurso, y los riesgos asociados a la dinámica del agua en las unidades hidrográficas que conforman las jurisdicciones de las autoridades ambientales en las regiones de Colombia. Se expone el enfoque conceptual general de soporte para la construcción de las Evaluaciones Regionales del Agua, y el conjunto de indicadores hídricos que apoyan el análisis integral de la situación actual y de las tendencias Premisas conceptuales básicas Marco teórico de respaldo. El modelo básico para entender el funcionamiento de los sistemas hídricos es el ciclo hidrológico (Figura 3) y su balance de agua. La compleja interacción entre la atmósfera y los procesos superficiales y subsuperficiales afecta el régimen, la cantidad, la distribución y la calidad del agua en las diferentes unidades hidrográficas. Por ello, los componentes del ciclo hidrológico difieren en sus características químicas, bioquímicas, variabilidad espacial y temporal, resiliencia, vulnerabilidad a la presión (incluidos usos de la tierra y cambio climático), susceptibilidad a la contaminación y capacidad de proveer servicios ambientales apropiados para ser utilizados en forma sostenible (Ideam, 2010) El ciclo hidrológico de la Tierra es el mecanismo global que hace posible la transferencia de agua desde los océanos a la superficie y desde la superficie, o subsuperficie, y las plantas a la atmósfera que envuelve nuestro planeta; Las principales variables naturales de los procesos del ciclo hidrológico son: precipitación, infiltración, escorrentía, evaporación y transpiración. Las actividades humanas (asentamientos, industria y desarrollos agrícolas) pueden alterar los componentes del ciclo natural mediante afectaciones del uso del suelo y a través de la utilización, reutilización y vertido de residuos en los recorridos naturales de los recursos hídricos superficiales y subterráneos (UNESCO, 2006a). 27

28 Figura 3. Ciclo hidrológico (UNESCO, 2006a). El análisis de los aspectos cuantitativos y cualitativos de los componentes del ciclo hidrológico en su expresión regional presupone un conocimiento e información sobre las fuertes variaciones que existen en las regiones del país, incluyendo precipitación, escurrimiento superficial, recarga de acuíferos y la calidad de los cuerpos de agua. Estas variaciones pueden describirse en la evaluación nacional basada en grandes cuencas hidrográficas o hidrogeológicas a gran escala teniendo en cuenta que tiene directa relación con la distribución temporal, la distribución espacial y las áreas de análisis utilizadas pero deben ser analizadas con mayor resolución, ya que la problemática del agua es predominantemente de tipo local. Esto es válido también para el conjunto de indicadores calculados a gran escala. Aun cuando los procesos del Ciclo Hidrológico obedecen a relaciones complejas entre los componentes del ecosistema que deben ser entendidas para la toma de decisiones, en la práctica se integran para expresarlas de manera cuantitativa y de esta manera derivar balances hídricos que representan la realidad de los flujos dominantes. 28

29 LITÓSFERA INFILTRACIÓN Descarga a flujos regionales ATMÓSFERA Vapor de agua en circulación atmosférica BIÓSFERA P (vert+hor) ETP P (vert+hor) ETP P (vert+hor) EV P (vert+hor) ETP Intercepción VEGETACIÓN ESD APORTE DE ZONAS NIVALES EV Infiltracion (Recarga local e intermedia) Flujo ascendente local e intermedio ESS SUELO (Humedad del suelo) Percolación Infiltracion (Recarga local) ESD+ESS Flujo Base CANALES Aporte local a acuiferos someros Intercepción Manantiales, humedales y cuerpos lénticos ESD Flujos locales ascendentes y descendentes ACUIFEROS SOMEROS Flujo ascend/descende SUBSUELO (Recarga y descarga de acuiferos profundos) Flujo subterraneo regional ETP Evapotranspiración O.Vargas, M. García EV Evaporación ESD Escorrentia superficial directa ESS Escorrentia subsuperficial P (vert+hor) Precipitación vertical y horizontal Figura 4. Procesos del ciclo hidrológico en paramos (García, 2010). En concordancia con el marco conceptual del Estudio Nacional del Agua 2010, las Evaluaciones Regionales del Agua-ERA se abordan desde el concepto de integralidad y enfoque sistémico de los ciclos y procesos de la naturaleza, y reconoce al agua como elemento estructurante del medio natural y decisivo en la dinámica de los procesos sociales y productivos. En este contexto se integran la oferta con los usos y aprovechamientos en unidades hidrográficas que definen los sistemas hídricos a escalas de mayor resolución que las requeridas en la evaluación nacional correspondientes a áreas, zonas y subzonas hidrográficas o provincias hidrogeológicas que se consideraron en el ENA En este enfoque holístico de la GIRH es relevante en la evaluación regional enfatizar en la relación del agua con los ecosistemas y la sociedad. La Global Water Parnership en sus publicaciones hace énfasis en la necesidad de reconocer y generar conocimiento sobre la dependencia del agua que se comparte entre la humanidad y los ecosistemas (Falkenmark, 2003). El agua a través de sus muchas funciones juega múltiples roles en la dinámica de los ecosistemas y en la dinámica de los sistemas sociales. Es esencial como soporte de vida en el planeta, determinante en el 29

30 funcionamiento de los ecosistemas terrestres como medio de transporte de nutrientes y de hábitat de ecosistemas acuáticos. En los sistemas sociales tiene funciones fundamentales para el soporte de la población, producción de alimentos y de energía, medio de transporte, moderador del microclima, entre otros. La base para la evaluación es la información y conocimiento sobre la interacción entre los diferentes componentes del ciclo del agua, teniendo en cuenta los procesos naturales y los procesos inducidos. Cualquier modificación de los procesos naturales, la mayoría directamente relacionados agua, tiene efectos e impactos sobre ecosistemas fundamentales en la conservación de la dinámica de procesos naturales en el ciclo hidrológico y su balance de agua en una región. En este contexto la relación e interacción del agua superficial, agua subterránea y marina es determinante en la evaluación del agua en las regiones. A su vez la afectación de ecosistemas de páramo, bosque alto andino, humedales continentales y marinos y ecosistemas acuáticos altera la preservación de la dinámica de procesos naturales que intervienen en el ciclo del agua. Los ecosistemas cumplen un papel determinante en la regulación del flujo y almacenamiento de agua a la vez que favorecen los procesos de recarga de acuíferos e la interacción entre los sistemas hídricos subterráneos y superficiales. En este marco conceptual la estructura básica para las evaluaciones regionales del agua y los estudios periódicos propuestos se presenta en la Figura 5. La evaluación regional se soporta en el marco conceptual y el análisis integral de la situación actual y tendencias del comportamiento de las asociadas a la oferta hídrica, demanda de agua, calidad de agua, amenaza y vulnerabilidad de las fuentes hídricas. Esta dinámica debe ser expresada con un sistema de indicadores hídricos regionales coherente con la funcionalidad del sistema, asequible y pertinente para la toma de decisiones. 30

31 INFORMACIÓN DISPONIBLE (hidrológica, meteorológica, socio económica CARACTERIZACION ESPACIO TEMPORAL Situación de Referencia de oferta, uso y demanda, calidad, amenaza y vulnerabilidad hídrica ENFOQUES CONCEPTUALES Y METODOLÓGICOS Variables, presiones, tendencias e indicadores hídricos del estado y dinámica del agua en la región. Unidades de análisis Métodos y protocolos EVALUACIÓN REGIONAL DEL AGUA Jurisdicción de Autoridades Ambientales VARIABILIDAD Y CAMBIO CLIMÁTICO Afectación al régimen hídrico por eventos extremos, variabilidad y cambio climático SISTEMA DE INDICADORES HIDRICOS REGIONALES PROYECCIONES Escenarios tendenciales GENERACIÓN DE PRODUCTOS (Alfanuméricos, gráficos y espaciales) ANALISIS INTEGRADO DE RESULTADOS EN DIFERENTES UNIDADES DE ANALISIS ESTUDIO REGIONAL DEL AGUA Figura 5. Estructura de las Evaluaciones Regionales del Agua ERA. La línea de referencia de las ERA soporta el análisis del comportamiento y estado del agua en el medio natural, para evaluar las presiones sobre la cantidad y calidad, producto de las acciones antrópicas y de los posibles efectos e impactos de eventos climáticos extremos o procesos globales, como el cambio climático. Se precisa una actualización periódica de las variables que debe ser publicada en Estudios Regionales del Agua y en los ambientes web de las autoridades ambientales para los diferentes usuarios que requieran de esta información para la oportuna toma de decisiones. 31

32 Enfoque conceptual temático Los componentes de la ERA deben construirse sobre conceptos y metodologías acordadas en el nivel nacional para garantizar su replicabilidad y utilidad en el flujo de información. En este sentido, se han dispuesto en este documento unos marcos conceptuales para cada componente que se presentan en el Capitulo 4. Esta integración de concepto y metodologías fortalece los escenarios de gobernanza del agua y la base técnica del SINA permitiendo diálogos regionales y nacionales para la toma de decisiones a diferentes niveles Sistema de indicadores hídricos regionales La caracterización de variables de oferta, demanda y calidad, y las correspondientes a alteraciones del régimen natural, permiten construir un sistema de indicadores hídricos que reflejan el estado de las situaciones que, en un enfoque sistémico con visión integral, son determinantes para la toma de decisiones en el marco de la Gestión Integral de Recursos Hídricos (GIRH)1 adoptado en la Política Nacional para la Gestión Integral del Recurso Hídrico en Colombia (MAVDT, 2010a). La conceptualización de este sistema de indicadores se ilustra en la Figura 6. Tal como lo ilustra la figura se parte de unas condiciones de referencia que son afectados por la intervención antrópicas y procesos de transformación. Este cambio de condiciones determina las acciones que se deben tomar para garantizar la sostenibilidad del agua. Los indicadores regionales del agua deben satisfacer un dominio de variables suficientes para la toma de decisiones. Por ello, los indicadores propuestos en su conjunto e interacción responden, en gran medida, de manera sistémica e integral a lo que se requiere conocer del agua en las regiones. Esto implica que son indicadores replicables y sostenibles pero a su vez representativos del nivel de aplicación y consistentes en su estructura conceptual y metodológica. A nivel nacional se definió un sistema de indicadores hídricos, en el ENA 2010, con seis Índices. Dos de ellos son de régimen natural: Índice de Aridez (IA) e Índice de Regulación Hídrica (IRH). Los 1 La evaluación de los recursos hídricos es un prerrequisito para todos los aspectos relacionados con la planificación, desarrollo y gestión integrada del agua, y un elemento fundamental para la toma de decisiones. Constituye, a su vez, un factor coadyuvante en la gestión para la preservación del medio ambiente como parte del desarrollo sustentable (WMO, UNESCO, 1991). 32

33 otros cuatro son de intervención antrópicas: Índice de Uso del Agua (IUA), Índice de Afectación Potencial a la Calidad del Agua (IACAL), Índice de Vulnerabilidad Hídrica al desabastecimiento (IVH) y el Índice de Calidad del Agua (ICA). Estos índices definidos en el orden nacional se conservan a nivel regional con los ajustes metodológicos para llevarlos a la resolución pertinente y escalas mayores (IDEAM, 2010a). Figura 6. Modelo del Sistema de Indicadores Hídricos El sistema de indicadores regionales está integrado por los seis índices definidos en el ENA 2010 mencionados y nueve índices que complementan la evaluación en los temas de agua subterránea, condiciones de calidad, presión demográfica y evaluación de amenaza y vulnerabilidad de las fuentes hídricas por variabilidad climática (Figura 7). Este conjunto de indicadores hídricos dan cuenta del estado y dinámica del agua, las presiones, efectos en la disponibilidad de la variabilidad hidrológica y deben aplicarse a cada unidad de análisis definida por la corporación. Los indicadores hídricos propuestos para el nivel regional son los siguientes: 33

34 Índice Integral de Uso del Agua IIUA Este índice permite determinar la presión por uso en relación con la oferta disponible de aguas superficiales y la oferta renovable de aguas subterráneas (Ecuación 1) D IIUA O r O g d Ecuación 1 Donde: D: Demanda total sectorial O rg = Oferta renovable de aguas subterráneas (recarga) O d = Oferta agua superficial disponible Índice recarga con respecto a extracción total IREAS Este indicador permite reconocer a nivel anual la intensidad de uso que se hace de la oferta renovable de aguas subterráneas (recarga) (UNESCO et al., 2007). (Ecuación 2) IREAS Rec arg a Extracción total Ecuación Índice de Oferta Renovable de Aguas Subterráneas con respecto al número de habitantes IOAS Este índice brinda información sobre la disponibilidad de la oferta renovable de agua subterránea per capita en una unidad de análisis (UNESCO et al., 2007) (Ecuación 3) IOAS Rec arg a Nohabi tan tes Ecuación 3 34

35 Indicadores de Régimen Natural Índice de Retención y regulación hídrica IRH Índice de Aridez Ia Índice de Uso del Agua IUA Índice de afectación potencial a la calidad del agua IACAL Indicadores de agua superficial Indicadores calidad del agua de Índice de macroinvertebrados acuaticos Índice de calidad del agua ICA Indicadores de amenaza y vulnerabilidad Índice de Vulnerabilidad por desabastecimiento hídrico IVH Índice de vulnerabilidad frente a eventos torrenciales Indicadores de Intervención antrópica Indicadores de Aguas subterráneas Índice de extracción de agua subterránea Índice de recarga con respecto a la extracción total Índice de recarga con respecto al números de habitantes Índice de agua subterránea para abastecimiento público con respecto al número de habitantes Índice de presión demográfica Índice de vulnerabilidad intrínseca a la contaminación de aguas subterráneas Índice Integral de Uso del Agua Figura 7. Sistema de Indicadores Hídricos Regionales 35

36 Índice de agua subterránea para abastecimiento público con respecto al número de habitantes IASAP El indicador permite reconocer el uso que se hace del agua subterránea para abastecimiento público per capita (UNESCO et al., 2007) (Ecuación 4) IASAP Aguasubterraneaparaabastecimientopublico Nohabi tan tes Ecuación Índices de Vulnerabilidad intrínseca a la contaminación Este indicador permite medir la susceptibilidad de un acuífero o sistema acuífero a ser contaminado en función de sus características intrínsecas (Foster & Hirata, 1987; UNESCO et al., 2007). De acuerdo con las características regionales se debe utilizar el método apropiado (GOD, DRASTIC, etc.) Índice de macroinvertebrados acuáticos Los macroinvertebrados acuáticos son uno de los grupo biológicos más ampliamente utilizados como indicadores de calidad de agua debido a sus peculiares características: gran diversidad de especies con diferente tolerancia a los niveles de contaminación; escasa movilidad, no huyen ante eventos de contaminación; su muestreo e identificación es relativamente fácil Índice de presión demográfica. Se propone para evaluación un índice que mide la relación agua población. El Índice de Presión Demográfica (presión demográfica) integra cinco indicadores: Indicador de distribución de la población, Indicador de la población habitante en zonas secas, Indicador de consumo doméstico (de consumo en actividades antrópicas), Indicador de crecimiento de la población, Índice de presión o estrés hídrico (CRI-UAEMéx, 2007). 36

37 Índice de vulnerabilidad frente a eventos torrenciales en fuentes abastecedoras. El índice de vulnerabilidad frente a eventos torrenciales, indica la relación existente entre las características de la forma de una cuenca que son indicativos de la torrencialidad en la misma, en relación con las condiciones hidrológicas en dicha cuenca. Esto es, la vulnerabilidad se expresa en relación con los índices morfométrico de torrencialidad y de variabilidad, los cuales se relacionan entre sí, para estimar una sola vulnerabilidad frente a eventos torrenciales, teniendo en cuenta los rangos y las clasificaciones de cada uno de ellos (IDEAM, 2011e). El Índice Morfométrico de Torrencialidad es la relación entre las variables morfométricas como el coeficiente de compacidad o de forma, la pendiente media de la cuenca y la densidad de drenaje, los cuales son indicativos de la forma como se concentra la escorrentía, la oportunidad de infiltración, la velocidad y capacidad de arrastre de sedimentos en una cuenca, la eficiencia o rapidez de la escorrentía y de los sedimentos para salir de la cuenca luego de un evento de precipitación y con ello inferir cual podría ser el nivel de susceptibilidad a procesos torrenciales (Rivas y Soto, 2009). Las diferentes categorías o rangos indican la mayor o menor tendencia para que en la cuenca se presenten procesos torrenciales, es decir el grado de vulnerabilidad a este tipo de procesos. Una condición muy alta para el índice morfométrico, corresponde a áreas que se caracterizan por ser inestables y potencialmente inestables que responden rápida y violentamente a lluvias de alta intensidad y corta duración, generando avenidas torrenciales de forma frecuente. El Índice de Variabilidad muestra el comportamiento de los caudales en una determinada cuenca definiendo una cuenca torrencial como aquella que presenta una mayor variabilidad, es decir, donde existen diferencias grandes entre los caudales mínimos que se presentan, y los valores máximos. Cuencas con variabilidades pequeñas muestran que los caudales tienden a mantenerse y los cauces por los que existe flujo, generalmente tienen la capacidad para transportar estos caudales. El comportamiento con variabilidad pequeña es típico de cauces de llanura, los cuales generalmente no presentan procesos torrenciales. Cuencas de área pequeñas con pendientes altas, por lo general presentan caudales de creciente que se presentan con poca frecuencia, alternado de caudales medios y bajos con magnitudes muy inferiores a las de los caudales máximos, que hacen que la curva de duración de caudales muestre una gran variabilidad. El sistema de indicadores regionales y sus resultados periódicos deben ser reportados y divulgados para facilitar la toma de decisiones en relación con la administración y el manejo del agua en el área de jurisdicción de una autoridad ambiental. Sintetiza el estado y dinámica del recurso a la vez 37

38 que muestra el grado de afectación por actividades antrópicas. En el capítulo 4 se detallaran los indicadores propuestos para las ERA. 38

39 CAPITULO 3. MARCO METODOLÓGICO DE LOS ERA Los elementos metodológicos de los estudios regionales del agua deben responder a dos tipos de requerimientos: en primer lugar aquellos que están definidos en la normatividad vigente y en segundo lugar a requerimientos que aun cuando no se han contemplado en las normas son necesarios para la evaluación integral del agua como base de la gestión del recurso. De estos últimos, algunos vienen revisándose para su posterior reglamentación. Los requerimientos normativos deben ser satisfechos mediante herramientas técnicas orientadas a la evaluación, administración, uso o manejo sostenible del recurso hídrico. El desarrollo y aplicación de evaluaciones regionales del agua permitirá por lo tanto reconocer vacíos en la normatividad jurídica y en la normalización técnica que podrán ser cubiertas mediante acciones nacionales o regionales según sea el caso. En este capítulo se hace referencia a elementos metodológicos transversales que incluyen el procedimiento general, instrumentos y sistemas de información y estadísticos de soporte. Los elementos propios de cada componente se abordan en el capítulo 4 de este documento Procedimiento general para la evaluación del agua en las regiones Para lograr la evaluación del estado, dinámica y tendencias de los sistemas hídricos en las regiones como insumo técnico para la planificación, gestión y toma de decisiones sobre el agua, se propone el esquema metodológico básico que se presenta en la Figura 8. Los resultados del proceso de evaluación regional del agua se agrupan en tres grandes áreas: El enfoque conceptual y metodológico general, referente de los componentes temáticos relacionados con los objetivos específicos de la PNGIR. La caracterización y el análisis de cada componente basado en conceptos y métodos propios de la temática y sus especificidades regionales, en los temas de oferta hídrica superficial y subterránea; el uso y demanda de agua, las condiciones de calidad, las amenazas y vulnerabilidad de los sistemas hídricos a variabilidad y cambio climático, así como a proceso de contaminación. 39

40 PROPOSITO RESULTADOS COMPONENTES TEMATICOS PRODUCTOS ENFOQUE CONCEPTUAL Documentos de enfoque conceptual y metodológico Y METODOLÓGICO Evaluar el estado, dinámica y tendencias de los sistemas hídricos como resultado de la interacción de procesos naturales y antrópicos para una adecuada administración, uso y manejo sostenible del agua en las regiones de Colombia. CARACTERIZACIÓN Y ANÁLISIS TEMÁTICO Revisión de conceptos, métodos, estado de la información Oferta (superficial y subterránea) Demanda hídrica Calidad Amenaza y vulnerabilidad hídrica Mapas isolíneas precipitación, ETR, escorrentía y rendimiento hídrico. Balance hídrico. Oferta hídrica por hidrográficas o subsiguientes (Condiciones de año medio-secohúmedo) Oferta y usos de agua subterránea Estadísticas de uso y demanda hídrica Contaminación y Condiciones de calidad del agua (mapas de isovalores) Análisis y zonificación de amenaza y vulnerabilidad hídrica Bases de datos espaciales y alfanuméricas para el Sistema Regional de Información del Recurso Hídrico articulado al SIRH Indicadores hídricos regionales ANÁLISIS SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS DEL ESTADO Y DINÁMICA DEL AGUA EN LAS REGIONES Análisis integrado a partir de Indicadores Hídricos Análisis integrado por unidades hidrográficas e hidrogeológicas Figura 8. Esquema metodológico para la Evaluación Regional del Agua. El análisis del estado del agua, situación de referencia y tendencias, en cantidad y calidad a partir del conjunto de indicadores hídricos y de los diferentes productos generados en el proceso de evaluación. Teniendo como unidades básicas de análisis las cuencas, los sistemas acuíferos y ecosistemas que conforman las regiones que administran las autoridades ambientales Instrumentos Las ERA están mediatizados por instrumentos algunos de los cuales nutren sus resultados y otros que aplicarán los mismos. En términos generales estos instrumentos obedecen a dos situaciones diferentes: Instrumentos contemplados en la normatividad vigente Instrumentos no contemplados aún en la normatividad vigente, algunos en proceso de reglamentación de las normas vigentes y otros en revisión o desarrollo para luego ser incorporado. Estos instrumentos en términos generales pueden ser técnicos, de planificación, y económicos. 40

41 Instrumentos técnicos: Los instrumentos técnicos permiten materializar la conceptualización técnica de la evaluación regional del agua y su implementación a través de programas, guías metodológicas, protocolos, herramientas de captura de información, normas técnicas, documentos de apoyo, entre otros. Entre los instrumentos identificados de utilidad particular en el proceso permanente de construcción de las ERA se encuentran: Programa Nacional de Monitoreo del Recurso Hídrico y la estrategia para su implementación. El Programa Nacional de Monitoreo (PNMRH) se constituye en la principal herramienta para las evaluaciones regionales del agua ya que busca la integralidad y complementariedad en el monitoreo de las principales variables de seguimiento del estado en cantidad y calidad el agua. Considera el monitoreo en los diversos estados dentro del ciclo hidrológico; aguas meteóricas (precipitación, evaporación); Aguas superficiales (ríos, lagos, mares); Aguas subterráneas (acuíferos). La PNGIRH pretende entre otras cosas homologar el proceso de obtención de datos en cada uno de los diferentes niveles (nacional, regional o local) para que tengan igual significado. Asimismo, se vislumbra la necesidad de homologar métodos y procedimientos de muestreo, medición, procesamiento, validación, almacenamiento y difusión de los datos a nivel regional y nacional, entre las distintas entidades que realizan actividades de monitoreo. En el marco de la PNGIRH (MAVDT, 2010b), y en particular con las estrategias para el logro de los objetivos 1 y 3 2 se precisa el objetivo general para el Programa Nacional de Monitoreo del Recurso 2 Objetivo 1. OFERTA: Conservar los ecosistemas y los procesos hidrológicos de los que depende la oferta de agua para el país. Objetivo 3. CALIDAD: Mejorar la calidad y minimizar la contaminación del recurso hídrico. 41

42 Hídrico: formular y ejecutar un plan integrado de monitoreo del recurso hídrico que permita conocer la cantidad y calidad del mismo a nivel nacional, regional y local, con la participación y responsabilidad de las autoridades ambientales de estos niveles, con protocolos compartidos y bajo la coordinación de la autoridad nacional, con el fin de garantizar la calidad de la información generada (IDEAM & MAVDT, 2010b) El IDEAM y el MADS fijaran en el corto plazo los referentes del Programa Nacional de Monitoreo a partir de un ejercicio desarrollado por la firma EPAM con el propósito de Ajustar el Programa Nacional de Monitoreo del Recurso Hídrico y la determinación de la estrategia de su implementación, respondiendo a los indicadores ambientales de seguimiento del recurso hídrico y un estudio de reingeniería de la red el cual se debe definir la red básica nacional para el monitoreo del recurso y las necesidades de infraestructura para llevar a cabo su implementación (IDEAM & MAVDT, 2010b) El Estudio tiene como referente básico los avances del IDEAM en materia de diseño y optimización de la red básica y los protocolos para el seguimiento y monitoreo del agua consolidados y complementados por el IDEAM en el 2006 (IDEAM, 2006) en la Guía y protocolos del monitoreo y seguimiento del agua 3. En el Informe final del Estudio EPAM se presenta el marco general de la propuesta de ajuste del Programa Nacional de Monitoreo del Recurso Hídrico (PNMRH) incluyendo la estrategia para la implementación del programa, los protocolos de monitoreo, el diagnóstico y la propuesta de reingeniería de la red. Se definen como objetivos específicos del PNMRH los siguientes (IDEAM & MAVDT, 2010b): Formular y mantener actualizado el Programa Nacional de Monitoreo del Recurso Hídrico. Actualizar, complementar, operar y mantener la red de monitoreo de la cantidad y calidad del agua a nivel nacional, tomando como referencia las 41 zonas hidrográficas definidas por el IDEAM, así como de las aguas marinas con base en la Red de Aguas Marinas y Costeras (REDCAM). Incrementar y/o mejorar los sistemas de monitoreo, seguimiento y evaluación de los aprovechamientos y vertimientos de los cursos y cuerpos de agua utilizados o receptores, a nivel 3 Contrato de servicios de Consultoría C , Sánchez F, Bogotá D.C

43 de cuencas hidrográficas, con el fin de conocer el estado de los éstas, de acuerdo con prioridades fijadas en el Plan Hídrico Nacional. Integrar en un sistema jerarquizado las redes y programas de monitoreo regional y local del recurso hídrico superficial, subterráneo y marino costero, y establecer protocolos comunes de instalación, operación, procesamiento y control de calidad. Continuar con el programa de acreditación y certificación de los laboratorios ambientales que desarrolla el IDEAM. El PNMRH se encuentra en proceso de revisión y ajuste por parte del Ministerio e IDEAM para ser reglamentado y entregado para su implementación Protocolos y estándares de monitoreo y seguimiento del agua Como se mencionó en el ítem anterior el IDEAM cuenta con protocolos para el monitoreo y seguimiento del agua a través de diferentes redes de observación y medición que son utilizados por las diferentes entidades. Estos protocolos en proceso de revisión y consolidación final serán reglamentados mediante acto administrativo y se constituyen en la herramienta básica de estandarización de procedimientos y métodos para generar datos e información sobre el agua en los niveles nacional, regional y local. Esta estandarización abarca las diferentes fases del flujo de la información, desde el diseño de la red de observación y medición hasta la divulgación, incluyendo el procesamiento, validación, almacenamiento y difusión de los datos a nivel nacional y entre las distintas entidades que realizan actividades de monitoreo. Los protocolos consolidados abordan el monitoreo de las variables de los componentes de oferta de agua superficial (precipitación, temperatura, evaporación, niveles y caudales), calidad (sedimentos y variables físico química), aguas subterráneas y agua marino-costeras Protocolo para el monitoreo de los vertimientos en aguas superficiales, subterráneas La Guía expedida por el IDEAM como soporte para el establecimiento y realización de programas de monitoreo de calidad del agua, cubre los principales aspectos contenidos en el Decreto

44 de Octubre de 2003 Por medio del cual se reglamenta las tasas retributivas por la utilización directa del agua como receptor de los vertimientos puntuales, en lo que tiene que ver con las actividades de muestreo, análisis de muestras y programas de monitoreo de fuentes hídricas. El Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, de acuerdo con el artículo 34 del Decreto 3930 de 2010 expedirá el Protocolo para el Monitoreo de los Vertimientos en Aguas Superficiales, Subterráneas. En el mismo decreto se establece que mientras se expiden los protocolos se seguirán los procedimientos establecidos en la Guía del IDEAM Registro de usuarios del recurso hídrico El registro de usuarios es un instrumento diseñado para consolidar la información de concesiones de agua y permisos de vertimiento, estandarizando la información básica requerida para el otorgamiento de los mismos en las autoridades ambientales, en el marco de los decretos 1324 de 2007 y 3930 de 2010, ofreciendo la información que soporta la asignación de los mismos y que cumpla con algunas de las premisas de un registro administrativo (IDEAM & MAVDT, 2011 a). La información que se recopilará en el mismo se caracteriza en 8 módulos, el primero relacionado con el usuario y el predio, los cuatro siguientes relacionados con la concesión, y los últimos tres con el vertimiento (IDEAM & MAVDT, 2011 a): Identificación del usuario y el predio Información de la fuente de abastecimiento Información de la captación en la fuente Información del uso / aprovechamiento del recurso hídrico Información legal de la concesión Información de la fuente receptora del vertimiento Información del vertimiento Información legal de las autorizaciones de vertimientos El instrumento ya está diseñado y se desarrolló la aplicación informática para los ocho módulos. En la actualidad se encuentra en proceso de implementación por parte de las autoridades ambientales. 44

45 La información objeto de recolección a través de este instrumento, en la medida que disminuya el subregistro y se encuentre disponible la información en el sistema de información ambiental y regional, se constituye en soporte fundamental para la evaluación permanente del agua en las regiones en relación con los componentes de demanda, calidad e indicadores hídricos, puesto que permite agregar información desde el usuario relacionada con localización de sitios de captación y usos del agua Formulario Único de Inventario de Aguas Subterráneas FUNIAS El Ideam en coordinación con el MAVDT y el Ingeominas diseño y concertó con las autoridades ambientales un Formulario Único para Inventario de Aguas Subterráneas FUNIAS, el cual se acompaña de un instructivo para su diligenciamiento. A su vez, se desarrollo un aplicativo para que las autoridades ambientales almacenen, precesen y transfieran la información a los usuarios y al Ideam como líder del SIRH. De esta manera, se espera contar con un sistema de administración de datos e información de aguas subterráneas provenientes de inventarios de puntos de agua, definir estándares y mecanismos de intercambio de información y priorizar atributos de información de aguas subterráneas que permitan construir indicadores nacionales y regionales, reportes y alertas. El formulario recaba información de los puntos de agua (entendidos estos como lugares u obras civiles que permiten el acceso directo o indirecto a un acuífero determinado) relacionados con localización, usos, características de diseño y construcción, volúmenes de extracción, calidad del agua y fuentes de contaminación entre otras. Las herramientas de captura de información (FUNIAS) y el aplicativo desarrollado se han entregado a las autoridades ambientales para que se adelantes las campañas de inventarios de puntos de aguas subterráneas y se incorpore la información al SIRH de los sistemas acuíferos correspondientes. 45

46 Guía Técnico Científica para el Ordenación y Manejo de Cuencas Hidrográficas El IDEAM elaboró y publicó conjuntamente con Corpocaldas la Guía Técnico Científica para la Ordenación de Cuencas Hidrográfica en cumplimiento del Articulo 25 del decreto 1729 de Esta guía se presentó como marco de referencia ambiental e instrumento para orientar la ordenación de cuencas entendida esta como la planificación del uso y manejo sostenible de los recursos naturales renovables, de manera que se consiga mantener o restablecer un adecuado equilibrio entre el aprovechamiento social y económico de tales recursos y la conservación de la estructura físico-biótica de la cuenca y particularmente de sus recursos hídricos (IDEAM & CORPOCALDAS, 2004). El documento aborda un análisis de contexto con base en principios orientadores del proceso de ordenación de cuencas, un marco metodológico y procedimientos para formular proyectos y programas para solucionar los problemas regionales o locales en unidades de análisis pertinentes para la ordenación de cuencas. Hace énfasis en la fase de aprestamiento que se considera necesaria para construir la plataforma técnica y participativa sobre la cual se formulará y desarrollarán los Planes de Ordenación y Manejo de Cuencas Hidrográficas (IDEAM & CORPOCALDAS, 2004). En los anexos incluye una caja de herramientas de soporte para el desarrollo operativo de la ordenación de cuencas. Se adelantó por parte del IDEAM y en coordinación con el MAVDT una segunda versión de la guía que procura ajustar los elementos estructurales del documento a partir del conocimiento adquirido y lecciones aprendidas en los ejercicios regionales y de proyectos piloto de ordenación de cuencas realizadas en el marco del cumplimiento del Decreto 1729 de Guía para los planes de ordenación del recurso hídrico-porh En el marco de la PNGIRH el MADS se adelanta el desarrollo de guías para el proceso de Ordenamiento del Recurso Hídrico y la Reglamentación de Usos del Agua con base en la reglamentación vigente. Estas guías contienen cajas de herramientas para facilitar y unificar la 4 La elaboración del documento Guía para la ordenación y manejo de cuencas hidrográficas en Colombia. Segunda versión fue coordinado por la Subdirección de Estudios Ambientales y se encuentra en proceso de revisión por parte del MADS. 46

47 implementación de normas clave para el ordenamiento y administración del recurso hídrico y la legalización de sus usuarios (MADS, 2011). La Guía de Ordenación del Recurso Hídrico, en proceso de revisión y consolidación, desagregada en módulos temáticos, se diseña y se propone como respuesta a los requisitos establecidos en el parágrafo 2 de Artículo 8 del Decreto 3930 de Integra elementos conceptuales y lineamientos relacionados con el Plan de Ordenamiento del Recurso Hídrico (PORH). Cada módulo ha sido titulado de acuerdo con el objeto técnico y alcance específico, buscando correspondencia técnica y secuencial con cada aspecto o necesidad establecida en el Decreto 3930 de 2010 para enfrentar el PORH (Ibid) Guía Nacional de Modelación del Recurso Hídrico. El IDEAM en coordinación con el MADS, en el marco de la normatividad vigente y en particular el Decreto 3930 de 2010, elaboró como insumo técnico los Lineamientos técnicos para la Guía Nacional de Modelación del Recurso Hídrico - componente agua superficial continental (IDEAM, 2011a). Este decreto tiene como objetivo establecer las disposiciones relacionadas con los usos del recurso hídrico, el Ordenamiento del Recurso Hídrico y los vertimientos al recurso hídrico, al suelo y a los alcantarillados ("DECRETO 3930 ", 2010). El decreto aplica a las autoridades ambientales competentes, referidas en el artículo 3, los generadores de vertimientos y los prestadores del servicio público domiciliario de alcantarillado. Igualmente reitera lo que se plantea en la normatividad ambiental desde el Código Nacional de los Recursos Naturales Renovables en relación con la obligación de las autoridades ambientales a realizar el Ordenamiento del Recurso Hídrico con el fin de clasificar las aguas superficiales, subterráneas y marinas, fijar en forma genérica su destinación y prioridad para diferentes usos, así como posibilidades de aprovechamiento y necesidad de definir objetivos de calidad. El Decreto 3930 de 2010, en el parágrafo 1 del Artículo 4, considera para el ordenamiento del recurso hídrico los cuerpos de agua y los acuíferos como ecosistemas ("DECRETO 3930 ", 2010). La Guía de modelación, de acuerdo con las disposiciones del decreto, se orienta básicamente a la modelación de la calidad del agua como una herramienta que permite evaluar el impacto de los vertimientos en los cuerpos de agua y cuantificar la capacidad asimilativa de sustancias 47

48 biodegradables y la capacidad de dilución de sustancias no biodegradables. Además requiere la aplicación de modelos de flujo para aguas subterráneas. El documento de lineamiento elaborado desde el IDEAM se encuentra en el MADS como soporte técnico para la expedición de la Guía Nacional de Modelación y la norma correspondiente. Una vez se reglamente este instrumento será de particular importancia para la evaluación regional del agua en su componente de condiciones de calidad y amenaza por contaminación Guía para la elaboración de planes de manejo de acuíferos La guía aún sin publicar por parte del MADS plantea el desarrollo de los planes de manejo ambiental de acuíferos, considerando las fases de diagnóstico, a partir del cual se identifican las problemáticas de cada uno de los componentes del sistema hidrogeológico y la etapa de formulación, en la cual se plantean programas y proyectos de manejo, recuperación, conservación y gestión de los recursos que harán que el escenario deseado se cumpla en el periodo de planificación proyectado (Figura 9) (MAVDT, 2011). 1 HOY Formulación Plazo de Planificación 2 3 Diagnóstico Escenario deseable 1. Diagnostico = Modelo hidrogeológico conceptual -Situación actual 2. Escenario deseable = Situación futura deseable 3. Formulación = Proyectos para llegar a situación deseable 4 Ejecución 5 Seguimiento y control Figura 9. Esquema general de formulación del PMAA. 48

49 Posterior a esto se define un cronograma de ejecución de los proyectos del plan, que además de una planificación temporal, debe estar acompañado de un plan operativo y finalmente durante este periodo será necesario realizar el seguimiento y evaluación del cumplimiento del cronograma del plan operativo y de los impactos del PMAA en cada uno de sus componentes, mediante indicadores que permitan verificar si se ha dado solución a las problemáticas diagnosticadas (Figura 10). Figura 10. Esquema conceptual para la formulación del Plan de Manejo Ambiental de Acuíferos (Ibíd). 49

50 El esquema conceptual para la elaboración de esta guía, presentado en la Figura 10, considera cuatro (4) fases del PMAA definidas en la modificación del Decreto 1729 (en trámite). El avance y los resultados obtenidos en cada una de estas fases dependerá de la información disponible y su confiabilidad en el tiempo y en el espacio, que a su vez dependerá de los programes y planes nacionales y regionales que se emprendan para recolectarla Normas técnicas Los instrumentos y normas técnicas para la GIRH soportan la regulación, el control ambiental y la administración del agua. En la Tabla 1, se relacionan las normas más relevantes. También son instrumentos técnicos las resoluciones regionales que expiden las Autoridades Ambientales con soporte base en la normatividad nacional y que contienen metodologías específicas, límites permisibles de variables ambientales, entre otros Instrumentos de planificación Las ERA deben enmarcarse y a la vez constituirse en insumos técnicos para los diferentes modelos, referentes, orientaciones y acciones de planificación que se han definido desde el Plan Nacional de Desarrollo 5 y la PNGIRH En este sentido, la PNGIRH reconoce un nivel de Planificación Estratégica de las cinco grandes áreas hidrográficas (macrocuencas); los Planes de Ordenación y Manejo de Cuencas-POMCA para subzonas hidrográficas o subsiguientes, planes de manejo ambiental para cuencas de orden inferior a subzonas hidrográficas o subsiguiente y Planes de Manejo Ambiental de Acuíferos A su vez, deben referenciar los planes de acción de las Autoridades Ambientales, tales como: Plan de Gestión Ambiental Regional (PGAR), Plan de Acción Trienal- PAT y Plan Operativo Anual POA. Así mismo, los planes de las entidades territoriales en los que tienen injerencia las autoridades ambientales como los Ordenamiento Territorial ("Ley 388 ", 1997), saneamiento y manejo de vertimientos municipales-psmv ("Decreto 3100," 2003; "Resolución 1433," 2004), ahorro y uso eficiente del agua ("Ley 373," 1997), entre otros. 5 Ley 1450 de 2011 para el PND

51 3.2.3 Instrumentos económicos Los instrumentos económicos de mayor significancia para las Evaluaciones Regionales del Agua por que apuntan a apoyar la regulación del uso y condiciones de calidad del agua son la tasa retributiva y la tasa por utilización de agua, consignadas en a Ley 99 de 1993, artículos 43 y 42 respectivamente. Estos dos temas han tenido un proceso de reglamentación y evaluación de la misma por parte del Ministerio con desarrollos y soportes técnicos de respaldo. La Ley 99 en su artículo 42, define las tasas retributivas que deben pagar los usuarios por el efecto nocivo causado sobre los recursos naturales, cuando son usados para la disposición de residuos. En el mismo artículo se definen los factores a tener en cuenta para el cálculo de la tasa. Este artículo 42, fue reglamentado por el Decreto 901 de 1997 en cuanto a las tasas retributivas por vertimientos puntuales y la definición del procedimiento de cálculo de sus tarifas. En el mismo año, mediante la Resolución 273, el MAVDT determinó que los parámetros básicos para iniciar el cobro de la tasa retributiva serían la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) y los sólidos suspendidos totales (SST) y definió la tarifa mínima a cobrar por estos parámetros (IDEAM, 2011a). El MAVDT (ahora MADS) realizó una Evaluación Nacional al Programa de Tasas Retributivas por Vertimientos Puntuales (MAVDT, 2002) y con base en sus análisis y resultados expide el Decreto 3100 de 2003, que reemplaza el Decreto 901 de 1997, con modificación posterior de algunos artículos con el Decreto 3440 de En el documento de lineamientos para la Guía de Modelación (IDEAM, 2011a) en su análisis de las normas identifica que en el Decreto 3100 de 2003 se puntualiza que las autoridades ambientales competentes cobrarán la tasa retributiva por vertimientos puntuales en aquellas cuencas que se identifiquen como prioritarias por sus condiciones de calidad de acuerdo a los planes de ordenamiento del recurso hídrico establecidos en el Decreto 1594 de 1984 o en aquellas normas que lo modifiquen o sustituyan. Este Decreto además define como responsabilidades de las autoridades ambientales competentes, la caracterización y el monitoreo de la calidad del agua de las fuentes hídricas, la caracterización de los vertimientos en cuanto a su caudal y concentraciones de los parámetros que son objeto del cobro de la tasa, la definición de los objetivos de calidad de los cuerpos de agua y la definición de las metas de reducción de carga contaminante. Igualmente este decreto 3100 posibilita las transacciones entre las cargas asignadas a los diferentes usuarios, mientras no se sobrepasen las cargas totales permitidas en un tramo o cuerpo de agua, y reafirma la responsabilidad de los usuarios que vierten a los sistemas de alcantarillado de cumplir con las normas de vertimiento, aun cuando no requieran permisos de vertimiento individuales. 51

52 En relación con el uso, el artículo 43 de la Ley 99 de 1993, reglamentado por el Decreto Nacional 155 de 2004, faculta al gobierno nacional para establecer el cobro de una Tasa por la Utilización del Agua, cuyos recursos se destinan al pago de los gastos de protección y renovación de los recursos hídricos.. El artículo 216 de la ley 1450 de 2011 del Plan Nacional de Desarrollo Prosperidad para todos especifica la destinación de los recursos recaudados a través de la Tasa por Uso del Agua (TUA) Sistema de Información estadística ambiental Desde el Decreto Ley 2811 de 1974, se plantea la organización de un sistema de información ambiental que incluya además de la información de recursos naturales renovables y del ambiente, la información legal como concesiones, autorizaciones y permisos para uso de recursos naturales de domino público y menciona el registro y los censos. Además de la Ley 99 de 1993, los Planes de Desarrollo y las normas que respaldan las funciones del IDEAM, en relación con el Sistema de Información Ambiental (SIA), en el Decreto 1323 de 2007 ( Articulo 7) se señala que el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM) tiene por competencia coordinar el Sistema de Información del Recurso Hídrico SIRH, definir la estrategia de implementación y fijar los mecanismos de transferencia de información, así como el de compilar la información a nivel nacional, la operación de la red básica nacional de monitoreo y la gestión y procesamiento de datos. El Sistema de Información del Recurso Hídrico-SIRH es el conjunto que integra y estandariza el acopio, registro, manejo y consulta de datos, bases de datos, estadísticas, sistemas, modelos, información documental y bibliográfica, reglamentos y protocolos que facilita la gestión integral del recurso hídrico (SIAC). En el marco del convenio 006 de 2010 MAVDT e IDEAM se avanza en el desarrollo de este Sistema de Información del Recurso Hídrico SIRH. Los objetivos del SIRH de acuerdo con el artículo 4 del decreto 1323 de 2007 son: Proporcionar la información hidrológica para orientar la toma de decisiones en materia de políticas, regulación, gestión, planificación e investigación. 52

53 Consolidar un inventario y caracterización del estado y comportamiento del recurso hídrico en términos de calidad y cantidad. Constituir la base de seguimiento de los resultados de las acciones de control de la contaminación y asignación de concesiones, con base en reportes de las autoridades ambientales. Contar con información para evaluar la disponibilidad del recurso hídrico. Promover estudios hidrológicos, hidrogeológicos en las cuencas hidrográficas, acuíferos y zonas costeras insulares y marinas. Facilitar los procesos de planificación y ordenación del recurso hídrico. Constituir la base para el monitoreo y seguimiento a la gestión integral del recurso hídrico. Aportar información que permita el análisis y la gestión de los riesgos asociados al recurso hídrico. El SIRH se desarrolla con base en los elementos conceptuales que se muestran en la Figura 11 En el producto del Convenio Documento Sistema de información del Recurso Hídrico se precisa que el SIRH cuenta con aplicativos en tres instancias de gestión de información, los aplicativos internos al IDEAM que hacen parte de los procesos de generación y almacenamiento de información, los aplicativos destinados a la interacción y consolidación de la información regional, donde juegan un papel imprescindible las autoridades ambientales del país y donde a la vez se podrán retroalimentar de información relevante para la implementación de la gestión integral del recurso hídrico, los aplicativos y contenidos temáticos a disposición del público en general, que se encuentran disponibles tanto en el SIAC, donde se despliegan los contenidos temáticos del SIRH como en el portal del IDEAM ubicado en la página de la Subdirección de Hidrología (Ibíd). 53

54 Figura 11. Elementos conceptuales del Sistema de Información del Recurso Hídrico-SIRH (IDEAM & MAVDT, 2011 b) 54

55 El sistema de Información del Recurso Hídrico está conformado por elementos que se presentan en las tres instancias de interacción de los diferentes componentes como se ilustra en la Figura 12 y que hace parte del documento (Ibid). Elaboró F. Bernal Figura 12. Componentes del Sistema de Información del Recurso Hídrico SIRH. (IDEAM & MAVDT, 2011 b) En la medida que se consolide este sistema de información, las evaluaciones regionales del agua ERAs, tendrán un soporte permanente y actualizado para los temas básicos de la gestión integral: caracterización y análisis de la oferta hídrica, la demanda de agua como indicativo de la presión por el uso, la calidad del agua y la afectación por variabilidad y efectos del cambio climático. El estado del recurso hídrico sintetizado a través de un conjunto de indicadores hídricos Fuentes de información nacional y regional-. La principal fuente de información de las ERA son las series históricas de las principales variables hidrológicas, meteorológicas y de calidad de agua monitoreadas en las redes nacional, regional y local de observación y medición. Las bases de datos y el sistema de información ambiental que 55

56 coordina el IDEAM son el referente nacional. Es necesario complementar y consolidar las bases regionales que soporten la toma de decisiones sobre el agua. El IDEAM para el desarrollo de estudios específicos enmarcados dentro de los propósitos del SIRH, emplea información básica e información secundaria de fuentes externas de información entre las que se destacan: DANE, MINAGRICULTURA, UPME, Superintendencia de Servicios Públicos, INGEOMINAS, Agencia Nacional de Hidrocarburos, Corporaciones Autónomas Regionales, entre otras. A nivel regional estas fuentes son de índole diversa para los componentes de demanda y calidad pero ellas deben ser validadas atendiendo criterios técnicos que garanticen la confiabilidad de la información. Estos criterios tienen que dar cuenta de la Relevancia, Alcance, Autoridad - Credibilidad, Actualidad, Objetividad y Exactitud. 3.5 Métodos y técnicas en las ERA Los métodos y técnicas para la caracterización y evaluación espacio temporal y cuantificación de la oferta hídrica superficial-subterránea; uso y demanda de agua; calidad del agua, amenaza y vulnerabilidad se presentan en el capítulo 4. En cada uno de los temas se presenta el marco metodológico que incluye flujogramas de procedimiento, técnicas para generar resultados de situación actual y tendencias y análisis integrado del estado a partir del sistema de indicadores hídricos. 3.6 Modelamiento espacial La información espacial y alfanumérica organizada es una herramienta para la toma de decisiones oportunas, especialmente en lo relacionado con la asignación del agua. Las dificultades actuales para la consecución, ordenación, manipulación y distribución de la información, muestra la necesidad de implementar sistemas que permitan manipular los datos hidrológicos, de usuarios, de localización de captaciones y sitios de retorno y demás información necesaria para optimizar la gestión del recurso hídrico. Estos a su vez en el tiempo, van a optimizar los recursos físicos y de personal, que a la fecha son limitados, en las Autoridades Ambientales porque permiten el intercambio interinstitucional de los datos fundamentales, compartir costos y evitar la duplicación de esfuerzos de captura. 56

57 3.6.1 Información geográfica Definida como el conjunto de datos que posee un componente geométrico o espacial, que describe la localización de los objetos en el espacio y las relaciones espaciales entre ellos. También se entiende como IG al producto de la georreferenciación de bases de datos temáticas que posean atributos geográficos, tales como las imágenes de sensores remotos satelitales y aerotransportados, la cartografía marítima y aeronáutica, entre otros (DNP, 2009). La información geográfica procesada por las AA para las Evaluaciones Regionales del Agua debe garantizar la compatibilidad de los productos generados. Esta compatibilidad, en el contexto del ERA se refiere a que los archivos entregados puedan ser leídos y manipulados sobre software especializado de SIG, sin requerir pre-procesamiento que actúe en detrimento del producto original, así mismo que al incorporar la información de las diferentes autoridades ambientales se obtengan las mismas variables con sus correspondientes atributos, no se presenten traslapes y diferencias en los sistemas de coordenadas, entre otros Estándares En una Infraestructura de Datos Espaciales IDE los estándares representan los lineamientos básicos para desarrollar datos geográficos documentados con calidad y dispuestos al intercambio fácil y eficaz (IGAC, 2010a). Los estándares son necesarios porque: Ayudan a crear datos útiles al incrementar su consistencia y mejorar su validez Facilitan el uso de los datos y permiten que sean compartidos Promueven un lenguaje común Facilitan la comunicación entre entidades del gobierno Mejoran las decisiones de gestión al simplificar la tarea de integración de datos de diferentes fuentes. Permiten la interoperabilidad entre sistemas Facilitan el desarrollo de bases de datos, al tiempo que maximizan sus aplicaciones y utilización Sistemas de Coordenadas Los Sistemas de Coordenadas son el conjunto de parámetros de posición y proyección, a partir de los cuales son localizados y cartografiados los elementos que representan objetos del mundo real (SDA, 2009). 57

58 El propósito de adoptar un estándar, es precisar los parámetros de los sistemas de coordenadas que serán manejados por los ERA en concordancia con los requerimientos del Sistema de Información del Recurso Hídrico. De esta forma, los productos cartográficos generados por las Autoridades Ambientales garantizan precisión, evitan traslapes y que las diferentes capas no se encuentren ubicadas en el mismo lugar. La IG generada o adquirida por las entidades del Estado, deberá utilizar el Sistema de Referencia MAGNA-SIRGAS, como sistema de georeferenciación adoptado por Colombia (IGAC, 2005), en ese sentido es necesario que la información temática generada en la AA sea compatible, migrando al sistema de referencia MAGNA-SIRGAS Cartografía Base La cartografía base para las ERA son los datos de referencia (IGAC, 2010a), estos son los que representan la información de temas considerados como básicos para el desarrollo de múltiples aplicaciones y son los de mayor consumo por parte de las instituciones pues proporcionan la base sobre la que los usuarios complementan información temática que satisface necesidades específicas de un sector. En La ICDE se han identificado oficialmente ocho capas como fundamentales: control geodésico, ortoimágenes digitales, elevación, transporte, hidrografía, limites político administrativo, catastro, nombres geográficos (Figura 13) Escala La escala es la relación existente entre la dimensión real de un objeto y la dimensión de su representación en un mapa (SDA, 2009). Las escalas serán definidas de acuerdo al área de estudio y características de los objetos representados en el mapa, en cada uno de los temas manejados por los ERA. En la tabla 2 se señalan cual será la mínima escala a la que se deben encontrar los datos geográficos: 58

59 Figura 13. Datos de referencia(igac, 2010a). Tabla 2. Escala mínima de los datos geográficos de las ERA. COMPONENTE COBERTURA ESCALA MINIMA Red hidrográfica 1: Cuerpos de agua 1: Modelo digital del terreno 30METROS Cartografía Base División Política - administrativa 1: Sistema vial 1: Zonificación hidrológica nacional 1: Limite predial 1: Cuencas, subcuencas y microcuencas 1: Oferta Ubicación estaciones hidrometeorológicas 1: Unidades hidrogeológicas 1:

60 Cobertura y Uso Actual de la Tierra 1: Tamaño y Distribución de la población 1: Sistemas Productivos 1: Demanda Infraestructura Física de Producción y Mercadeo (distritos de riego) 1: Localización de bocatomas. 1: Localización de concesiones. 1: Amenazas vulnerabilidad y Zonificación de las amenazas 1: Calidad Localización de vertimientos 1: Gestión Documental Se pretende que la información temática generada en el desarrollo de los ERA, se documente correctamente, para que pueda ser usada en diversos procesos de planeación y ordenamiento territorial de la región. Esta documentación la conforman memorias explicativas, diccionarios de datos, plantillas de metadatos y documentos en general relacionados con el proyecto cartográfico y la generación de datos espaciales derivados Los Diccionarios de Datos Son el compendio de las características esenciales de cada una de las capas, como (SDA, 2009): Objeto/Capa: Numero identificador de la capa. Objeto o Entidad : Tema representado por la capa. Nombre del archivo digital: Nombre del archivo digital que contiene la capa. Geometría: Tipo de geometría propia de la capa. Tamaño: Tamaño del conjunto de archivos digitales que conforman la capa. Número de elementos: Número de elementos que forman parte de la capa. Leyenda: Nombre del archivo(s) que contiene la clasificación temática y simbolización de la capa. Fuente: Descripción del tipo, nombre, autor, escala, fecha de elaboración, nivel de actualización de la información de la información cartográfica fuente utilizada para la 60

61 elaboración del proyecto. Atributos: Características específicas de los atributos que describen la capa. PK: Especifica si el campo es el identificador o llave primaria de la tabla. Nombre del Campo: Nombre del atributo Descripción: Descripción del contenido del campo Longitud del campo: Longitud del campo, de acuerdo al tipo de dato. Tipo de Dato: Tipo de dato numérico, cadena de caracteres, etc. Dominio: Conjunto de valores posibles aceptados por el campo. Muestra Gráfica: Vista gráfica de la capa El metadato Es un conjunto de atributos organizados en un Modelo de Datos, que describe el contenido, calidad, estado y otras características de los datos. Los metadatos geográficos son útiles para proveer información sobre los productos que dispone la organización a sus usuarios, para optimizar el manejo y administración de datos geográficos y para conocer la información descriptiva de los datos de otras instituciones (IGAC, 2010b). El Modelo de Metadato Mínimo de Información Geográfica se solicita con el fin de identificar y catalogar los datos o conjuntos de datos geográficos con que cuenta la AA, para evitar la duplicación de esfuerzos en cuanto a la producción de información y promover la divulgación e intercambio de la misma, entre las diferentes AA y el Sistema Nacional Ambiental Modelo Digital del Terreno-MDT El MDT la representación tridimensional de un área, mostrando la conformación del terreno modelado a escala horizontal para ilustrar con toda realidad las características artificiales y físicas naturales. La escala vertical normalmente se exagera para resaltar el aspecto del relieve. El modelo digital del terreno es un archivo de datos con la representación tridimensional de las características del terreno; se utiliza en la ortorrectificación de imágenes, en estudios de perfiles, generación de curvas de nivel, etc (IGAC, 2011). 61

62 3.7. Modelo Metodológico para el Modelamiento Espacial En la Figura 14 se presenta el modelo metodológico para el modelamiento espacial de los referentes y variables de las ERA. Figura 14. Modelo Metodológico para el Modelamiento Espacial de las ERA Actualmente, el 75% de las corporaciones autónomas disponen de cartografía básica oficial a escala 1:25000 y mayores; en cuanto, a la cartografía temática la mayor disponibilidad se presenta para el componente de amenazas y vulnerabilidad y posteriormente para la oferta superficial; contrario al componente de demanda y calidad donde la información espacializada o susceptible de georeferenciación es mínima (IDEAM, 2011b, 2011c, 2011d). Adicionalmente, a pesar de que las Autoridades Ambientales cuentan con herramientas para la sistematización de la información, siguen teniendo una limitada capacidad técnica y tecnológica, lo 62

63 cual, sumado a que no se ha generado una cultura en el uso de la información espacial en el desarrollo de sus funciones, conlleva a que no se implementen actividades de consolidación, actualización y depuración de la información geográfica. En este sentido, se hace necesario un proceso de mejoramiento de los sistemas de información geográfica regionales (Figura 14), que incorpore actividades orientadas a la gestión y uso de la información geográfica. Este proceso inicia con la identificación de requerimientos de información sobre el recurso hídrico de las AA y el establecimiento de las prioridades para la generación y actualización de la información geográfica. Posteriormente, después de recopilar la información priorizada se deben aplicar protocolos de estandarización a los datos en cuanto a: formatos (.shp,.dxf, etc), sistemas de coordenadas, escala y unidades espaciales, en el marco de lo definido por la ICDE y el SIRH, que permitan la integración y comparación de los ERA al interior de la jurisdicción de la AA, y que sean compatibles con la información geográfica de las demás AA y con el nivel nacional. Así mismo, se deben evaluar, validar y depurar los datos, lo que se relaciona con las fuentes de información, es decir, se refiere al uso de información oficial para la generación de la información secundaria necesaria para el desarrollo de los ERA. Por un lado se puede contar con la información existente en la entidad, la que debe incluir un metadato mínimo, o por otro lado, si existe desactualización, carencia de datos, insuficiencia de escala, la AA deberá garantizar la calidad y suficiencia de los datos usados de otras entidades, de acuerdo a las necesidades de las ERA. Las actividades anteriores, van a permitir que la AA consolide la información del RH en bases de datos espaciales y alfanuméricas, multipropósito, que podrá usar en las ERA para la toma de decisiones sobre el uso, aprovechamiento y manejo del recurso hídrico de su jurisdicción. Adicionalmente, la documentación podrá ser usada por las demás entidades públicas, buscando un uso eficiente y coordinado de los recursos físicos, humanos y financieros. Se debe tener en cuenta, que las unidades delimitadas para cada componente deben ser factibles de agregación, para que sea posible la homogenización de unidades para el cálculo de indicadores. Ya contando con las unidades de análisis y las bases de datos estructuradas, es posible procesar y analizar la información para cada uno de los componentes de las ERA y construir los indicadores de referencia regional los cuales finalmente se espacializaran por unidad de análisis, con las variables principales de cada componente. 63

64 CAPITULO 4. ELEMENTOS CONCEPTUALES Y METODOLÓGICOS TEMÁTICOS El Estudio Nacional del Agua 2010 permitió conocer el panorama nacional sobre la oferta hídrica superficial y su disponibilidad en las 309 subzonas hidrográficas, a la vez que presenta realizar estimaciones generales de las reservas de agua subterránea en las 16 provincias hidrogeológicas A nivel regional se requiere evaluar con mayor precisión la cantidad y distribución del agua disponible con una resolución que permita planificar, gestionar y administrar el agua en unidades de análisis tanto hidrográficas como hidrogeológicas de menor resolución. Este capítulo se ocupará precisamente de integrar los elementos conceptuales y metodológicos para las ERA teniendo como referente básico los del Estudio Nacional del Agua 2010, para dar respuesta a las necesidades de información y conocimiento en el ámbito regional sobre la oferta y disponibilidad de agua superficial y subterránea; usos, demanda y calidad de agua; amenazas y vulnerabilidad de las fuentes hídricas. Así mismo, sienta las bases para el desarrollo de un análisis integral a partir de la construcción de indicadores del estado y dinámica del agua. 4.1 Oferta y disponibilidad de agua superficial La normatividad vigente determina en gran medida lo que se debe conocer para conservar las características del régimen hídrico y administrar la oferta de agua en las diferentes regiones en términos de cantidad, dinámica y distribución, su relación con otros elementos del medio natural y los efectos por actividades antrópicas. En este contexto para la evaluación a nivel regional se requiere conocer el comportamiento del agua superficial y estimar tanto la oferta como la disponibilidad de agua en cuencas de jerarquía menor a las subzonas hidrográficas. De igual manera se requiere reconocer el comportamiento del agua subterránea en los sistemas acuíferos que integran las regiones, su oferta hídrica aprovechable y la compleja interacción entre el agua superficial y subterránea. 64

65 La implementación de modelos dinámicos permitirá mejorar la interpretación de procesos que se dan en el ciclo hidrológico y apoyar las estimaciones de los componentes del balance hídrico en unidades hídricas adecuadas para la administración del agua por parte de las Corporaciones Autónomas Regionales, Autoridades Ambientales Urbanas y Parques Nacionales Naturales En este aparte del capítulo 4 se presentan los elementos conceptuales y metodológicos para la evaluación de la oferta hídrica superficial en las ERA, con el propósito de determinar las características del sistema con base en la cuantificación y distribución a nivel regional, para condiciones hidroclimáticas anuales y mensuales de año medio, año seco y año húmedo, dentro de las limitaciones que aún existen en el país en materia de información Marco conceptual de la oferta hídrica superficial Los procesos que se dan en la dinámica del Ciclo Hidrológico y su Balance Hídrico son el modelo básico para entender las características de la oferta hídrica superficial y disponibilidad en unidades hidrográficas de análisis a nivel regional. La variación espacial y temporal de las variables básicas que representan las fases del ciclo dan cuenta de la interacción del agua con los otros elementos del medio natural y de los efectos de acciones antrópicas que intervienen directamente en el agua y en otros elementos naturales como el suelo y la cobertura vegetal y los diferentes ecosistemas Procesos del Ciclo del Agua El ciclo de agua representa el proceso permanente de movimiento o transferencia de masas de agua entre sus diferentes estados (líquido, gaseoso y sólido). Este sucede bajo la influencia de la radiación solar, de la acción de la gravedad y la dinámica de la atmósfera, litósfera, y biósfera. Las diferentes fases del ciclo son el marco de referencia para el estudio del estado y del comportamiento del agua. El ciclo hidrológico esta gobernado por procesos naturales continuos pero irregulares en el espacio y en el tiempo. Una gota de lluvia puede recorrer todo el ciclo o una parte de él. Los principales procesos de este ciclo se observan y representan en la Figura 3 y en la Figura 4. La parte del agua 65

66 precipitada que escurre a lo largo de las laderas puede ser interceptada por las depresiones naturales del terreno, donde se evapora o infiltra, o, se mueve a través de los drenajes naturales de la cuenca y forma el flujo superficial. Los flujos, superficial, subsuperficial y subterráneo, conforman la escorrentía que integra los caudales de los cauces de las corrientes, alimenta los diferentes almacenamientos y drena finalmente al mar. Una fase fundamental del ciclo es la evaporación, que no sólo transfiere vapor de agua desde la superficie de la Tierra a la atmósfera sino que colabora a mantener la superficie de la Tierra más fría y la atmósfera más caliente. La acción del hombre altera estos procesos naturales su dinámica y la distribución espacial y temporal de la cantidad de agua superficial, en consecuencia el balance hídrico natural en las unidades hidrográficas que integran una región Balance hídrico en unidades hidrográficas de análisis regional El conocimiento, interpretación y análisis de los procesos hidrológicos y componentes del balance hídrico, permiten caracterizar las condiciones del recurso agua en los diferentes sistemas hidrológicos del país. Mediante la comprensión de los flujos, almacenamientos y balances que hacen parte del ciclo hidrológico, se consigue determinar el régimen hidrológico, estimar y cuantificar la oferta hídrica en unidades de análisis representativas en la evaluación regional del agua, ERA. Para abordar el análisis de los procesos hidrológicos que fortalezcan el conocimiento de la oferta hídrica superficial y la oferta hídrica disponible se plantea como base la metodología aplicada en el Estudio Nacional del Agua 2010, donde se integran factores hidrológicos, climatológicos y físicos, que a su vez permiten generar indicadores para caracterizar los sistemas hidroclimáticos de las diferentes regiones del país. El balance hídrico es la base para cuantificar la oferta hídrica en una unidad hídrica de análisis, a partir del cálculo de entradas y salidas de flujo. Este balance natural, sin mayores alteraciones o intervención antrópica está representado en la Ecuación 5, para una zona, sub-zona o unidad hidrográfica de drenaje específica. P - Esc (total) - ETR S er = 0 Ecuación 5 66

67 Donde: P: Precipitación (mm) Esc: ETR: S: er: Escorrentía total (mm) (flujo superficial + flujo subterráneo) Evapotranspiración real (mm) (evaporación + transpiración) Almacenamiento Término residual de discrepancia Sin embargo cuando las unidades hidrográficas de análisis corresponden con áreas hidrográficas reguladas o muy intervenidas para uso y aprovechamiento por parte de los diferentes sectores usuarios del recurso, la ecuación general para una unidad de tiempo determinada (anual o mensual) de balance hídrico estaría representada por la Ecuación 6: Donde: P: Precipitación (mm) P -- ETR Ex + Rt Tr S er = Esc (medida) Ex: Sumatoria del volumen extraído expresado en mm (demanda) 6 Tr: Sumatoria de volumen de transvase (mm) hacia (+) o desde la cuenca (-) Ecuación 6 S: Cambio de almacenamiento (mm) Rt: Sumatoria del volumen de agua que retorna a la cuenca asociada a diferentes actividades, en el período considerado (mm) Esc (medida): Escorrentía promedio a partir del caudal medido en la estación hidrométrica 7 6 La demanda de agua corresponde con la sumatoria en un año específico 7 Se obtiene del caudal promedio medido en la estación hidrométrica de referencia y para el período considerado para el análisis 67

68 En este contexto es necesario interpretar el comportamiento de las diferentes variables que integran los balances hídricos para caracterizar la oferta hídrica y su disponibilidad en las diferentes regiones como resultado de la interrelación de los parámetros hidrológicos, meteorológicos (precipitación, evapotranspiración potencial, evapotranspiración real y escorrentía) y los que corresponden a volúmenes de alteración por actividades antrópicas. Las variables más representativas del balance hídrico son la precipitación como variable de entrada y la escorrentía como variable síntesis de salida, razón por la cual son fundamentales en el programa de monitoreo continuo en las redes hidrológicas y meteorológicas. La evapotranspiración corresponde al componente natural de pérdida por evaporación directa y por transpiración Precipitación La precipitación es el volumen de agua que cae por acción de la gravedad sobre la superficie terrestre en forma de lluvia, llovizna o granizo procedentes de la condensación del vapor de agua (IDEAM, 2010a). Depende de tres factores: la presión atmosférica, la temperatura y, especialmente, la humedad atmosférica. La distribución de la precipitación en Colombia está determinada por las variaciones espacio temporales de la Zona de Confluencia Intertropical, por la influencia de los sistemas de circulación general de la atmósfera de la zona tropical y subtropical y por la interacción de estos factores con las características fisiográficas del país. Estas condiciones son las que generan la diversidad climática de Colombia, que se manifiesta en una distribución heterogénea de las lluvias. Como resultado en el país se presentan regímenes de lluvia característicos bien diferenciados por zonas ya sea bimodal o monomodal. También estos regímenes se presentan en forma diferenciada entre regiones, con desfase en los meses en que se presentan los periodos de máximos y de mínimos. Escorrentía La escorrentía hídrica superficial es la lámina de agua que circula sobre la superficie en una cuenca de drenaje, es decir la altura en milímetros del agua de lluvia escurrida y extendida. Este flujo superficial corresponde al componente de la ecuación del balance hídrico, definido como parte de la precipitación que por ni infiltrarse o evaporarse fluye por la superficie del suelo y se concentra en los cauces y cuerpos del agua. La escorrentía se expresa en milímetros de lámina mensual o anual. Se expresa, mediante un proceso de conversión en rendimiento hídrico o caudales. El Rendimiento hídrico es una manera de expresar la escorrentía por unidad de área, teniendo en 68

69 cuenta el área aferente al sitio de observación. El rendimiento hídrico o caudal específico se define como la cantidad de agua superficial por unidad de superficie de una cuenca, en un intervalo de tiempo dado ( l/s-km 2 ) En concordancia con la variabilidad de la precipitación, la escorrentía media anual en Colombia y su distribución a través del año es muy heterogénea lo cual determina la variabilidad y cuantificación de la oferta hídrica superficial y disponible en las diferentes regiones del país. Evapotranspiración real ETR Se define la evapotranspiración como la pérdida de humedad de una superficie por evaporación directa junto con la pérdida de agua por transpiración de la vegetación. Se expresa en mm por unidad de tiempo. La evapotranspiración real, actual o efectiva ocurre en la situación real en que se encuentra el cultivo en el campo, difiere de los límites máximos o potenciales establecidos. En la ETR además de las condiciones atmosféricas interviene la magnitud de las reservas de humedad del suelo y los requerimientos de lo cobertura vegetal. Para referirse a la cantidad de agua que efectivamente es utilizada por la evapotranspiración se debe utilizar el concepto de evapotranspiración actual o efectiva, o, el de evapotranspiración real. La Evapotranspiración real ETR es uno de los componentes básicos de la ecuación del balance hídrico. Esta se obtiene aplicando fórmulas de diferentes autores donde se interrelacionan variables como la Precipitación, Temperatura y Evapotranspiración Potencial (ETP). Almacenamiento Las características del régimen hídrico y la oferta de agua se complementan con los almacenamientos superficiales, representados por los cuerpos de agua lénticos, ecosistemas de humedales lagos, lagunas, ciénagas y pantanos y la oferta regulada con reservorios y embalses. Estos cuerpos de agua y sus áreas de influencia son de gran importancia hidrológica y ecológica, con una influencia directa en las condiciones del régimen hídrico natural e influido. Están relacionadas con la capacidad de retener y regular caudales en la cuenca. Un componente importante del balance hídrico es el cambio en el volumen almacenado, durante el periodo de tiempo considerado. 69

70 Los ecosistemas de humedales son zonas de amortiguación de niveles de agua altas, lugares de refugio ecológico transitorio de especies migratorias y de alta productividad biológica por disposición de nutrientes durante la época de niveles altos (IDEAM, 2010a). Las ciénagas son consideradas el mecanismo básico constituyente del plano inundable, razón por la cual sus formas y tamaños, considerados en un año hidrológico, están en función del nivel del agua en el sistema. Dichos planos inundables son los receptores globales de las masas de agua provenientes de las lluvias a lo largo de las cuencas y las ciénagas así constituidas mantienen conexiones con los ríos principales por medio de canales de características meandriformes. Un importante componente de los cuerpos de agua corresponde a los ambientes pantanosos caracterizados por su permanente saturación de humedad y casi nula fluidez en la superficie del suelo. Los ecosistemas de páramo son de reconocida importancia por su función reguladora de los flujos superficiales y subterráneos. Se caracterizan por mantener altas retenciones de agua, rendimientos hídricos y capacidades de almacenamiento asociadas con las condiciones de infiltración y el sostenimiento del flujo base de las corrientes que nacen y descienden de estos ecosistemas. Igualmente, se le reconoce excelente calidad de agua y la presencia de complejos de humedales, formación de niebla y capacidad de retención de las plantas, entre otros. La extrema capacidad de regulación hídrica de los páramos es descrita por muchos autores como Luteyn, 1992; Hofstede, 1995c; Sarmiento, 2000; Mena and Medina, 2001; Podwojewskiet al., 2002; Poulenard et al., 2003 (García, 2010). Estos ecosistemas poseen características que les confieren una importante función hídrica en zonas de clima frio, lo cual significa una evapotranspiración y evaporación menores. Se encuentran igualmente, zonas de condensación cerca al limite altitudinal del bosque donde el fenómeno de la niebla es frecuente. Es decir la niebla y el rocío desempeñan en esta zona un papel definitivo como generadores de importantes volúmenes de agua horizontal, los cuales contribuyen hasta en un 80% de la escorrentía de los ríos de alta montaña (IDEAM, 2002a). Sin embargo, el conocimiento sobre el ciclo del agua en los diferentes tipos de páramo no ha tenido un esfuerzo de investigación importante que aporte en diferenciar el comportamiento hídrico y cuantificar la capacidad de regulación de estos ecosistemas de Páramo en el país (García, 2010). 70

71 Conceptos clave en la evaluación de la oferta hídrica superficial La oferta hídrica superficial no está disponible para ser aprovechada en su totalidad para satisfacer las necesidades de la sociedad. Por esta razón es necesario definir conceptos que permitan garantizar el sostenimiento de los ecosistemas y la sostenibilidad del uso, considerando la distribución espacial y temporal de las variables asociadas a la oferta. A continuación se precisan estos conceptos que serán de utilidad en los capítulos siguientes. Oferta hídrica total superficial: El volumen de agua que escurre por la superficie e integra los sistemas de drenaje superficial. Es el agua que fluye por la superficie de suelo, que no se infiltra o se evapora y se concentra en los cauces de los ríos y/o en los cuerpos de agua lénticos. Oferta hídrica superficial natural disponible (IDEAM, 2010a): El volumen de agua promedio que resulta de sustraer a la oferta hídrica total superficial el volumen de agua que garantizaría el uso para el funcionamiento de los ecosistema, de los sistemas fluviales y en alguna medida- un caudal mínimo para usuarios que dependen de las fuentes hídricas asociadas a estos ecosistemas. Oferta hídrica regional disponible: Es el volumen de agua promedio medido en la estación hidrométrica de referencia, representativa del área de drenaje de la cuenca considerada, que sintetiza el balance hídrico (entradas menos salidas) incluyendo las extracciones y retornos de los diferentes usos, regulaciones y trasvases. Oferta hídrica regional aprovechable: Es el volumen de agua que resulta de sustraer a la oferta hídrica regional disponible el volumen de agua correspondiente al caudal ambiental. Año hidrológico medio. Está definido por los caudales medios mensuales multianuales de la serie histórica de caudales (Ibid) Año hidrológico húmedo. Está definido por los caudales máximos medios mensuales multianuales de la serie de caudales medios mensuales (Ibid) 71

72 Año hidrológico seco. A partir de los valores característicos mínimos de las series de caudales mensuales multianuales; los cuales se identifican con el año típico seco. (Ibid) Caudal de retorno: El porcentaje del caudal extraído por los diferentes sectores usuarios que es devuelto a los cauces o cuerpo de agua en el período de tiempo considerado. Caudal ambiental: En el Decreto 3930 del 25 de octubre del 2010 se define como: el volumen de agua necesario en términos de calidad, cantidad, duración y estacionalidad para el sostenimiento de los ecosistemas acuáticos y para el desarrollo de las actividades socioeconómicas de los usuarios aguas abajo de la fuente de la cual dependen tales ecosistemas ("DECRETO 3930 ", 2010) Marco metodológico Los elementos metodológicos para la caracterización y el análisis del componente de oferta hídrica superficial están basados en los conceptos mencionados en el item anterior con el fin de desarrollar las ERAs en su componente de oferta hídrica superficial y satisfacer los requerimientos normativos y los correspondientes objetivos de la PNGIRH. En este punto se hace referencia al procedimiento metodológico para evaluar la oferta hídrica superficial, métodos e instrumentos técnicos, protocolos de monitoreo, información y fuentes de información, unidades de análisis y proceso de modelamiento espacial para la generación de información agregada en las unidades respectivas. El cálculo de la oferta hídrica superficial abarca los aspectos relacionados con la oferta hídrica total, la oferta hídrica natural disponible (IDEAM, 2010a), la oferta hídrica regional disponible y la oferta hídrica regional aprovechable. El abordaje de la caracterización hidrológica de las cuencas debe iniciar con un reconocimiento de sus aspectos fisiográficos y morfométricos que den cuenta de su geometría, geología, geomorfología hidrografía y fisiografía. 72

73 Características morfométricas y fisiográficas de unidades hídricas superficiales de análisis: Estas características juegan un papel importante para el entendimiento de los procesos hidrológicos y sus variaciones en tiempo y espacio. Se consideran de particular utilidad los factores que sirven para el cálculo de datos hidrológicos en sitios donde no se dispone de observaciones hidrométricas directas y para aplicaciones donde es necesario determinar las características propias del régimen hidrológico de las corrientes. Los factores fisiográficos genéticos del régimen hidrológico más relevantes son los siguientes: La red hidrográfica, indicada en los mapas topográficos y en lo posible representada en esquemas claros que permitan a los tomadores de decisiones reconocer el orden y la relación entre las corrientes superficiales y los cuerpos de agua. Las características geomorfológicas, especialmente las morfométricas, las cuales se pueden analizar y determinar directamente a partir de los mapas topográficos Características del régimen climático, representadas por isoyetas e isotermas, que se presentan en mapas climáticos y meteorológicos especiales. etc. Características fisiográficas generales como la litología, los suelos, la cobertura vegetal, Los factores morfométricos y fisiográficos que presentan mayor interés en el proceso de generalización, determinación y cálculo indirecto de parámetros hidrológicos son los siguientes: Morfométricos: área de la cuenca, perímetro, longitud de la corriente, forma, sinusoidad, densidad y patrón de drenaje, elevación media de la cuenca, forma de la cuenca, pendiente media de la corriente, pendiente media de la cuenca, tiempo de concentración. Fisiográficos: relieve, tipos de drenaje, tipos de suelo, erosión, coberturas forestal y vegetal, geología. (Stanescu, 1969) La metodología para la determinación de las características morfométricas de las cuencas se encuentra ampliamente documentada en la literatura y en manuales de hidrología y recursos hidráulicos (Aparicio, 1992; Heras, 1976; Monsalve, 2009; WMO, 2008). 73

74 Características del régimen hidrológico en las cuencas El régimen hidrológico del agua superficial es el modelo predominante del flujo de aguas en un periodo de tiempo. Más específicamente hace referencia a la duración de las épocas de inundaciones como resultado de la cantidad de agua que hay en superficie, las precipitaciones y el flujo de las aguas subterráneas (GreenFacts, 2011). Las características del régimen hidrológico se determinan a partir de: análisis de la curva de duración de caudales, del índice de regulación hídrica y de la curva de diferencias integrales. La curva de duración de caudales resulta del análisis de frecuencias de la serie histórica de caudales medios diarios y es representativa del régimen de caudales medios de la corriente. Cuando no se cuenta con estas series representativas se genera a partir de modelos lluvia escorrentía. Las unidades hídricas espaciales de análisis se caracterizan individualmente a través de curvas típicas de duración de caudales medios diarios donde el eje de las ordenadas representa el módulo de normalización (Caudal Qi, sobre el Caudal Promedio de la serie (Q i /Q promedio ) ó solamente el caudal promedio (Q promedio ) y en las abscisas el porcentaje (%) de tiempo (año, mes ó día) que es igualado o excedido en un periodo de tiempo. Con estas curvas se analizan las condiciones de disponibilidad y variabilidad del recurso agua en la cuenca de estudio. La tendencia de la curva refleja las condiciones de regulación natural y el régimen de la corriente para el período estudiado, considerándose como una "curva típica" de frecuencias acumuladas. La pendiente de la curva es indicativa de la capacidad de regulación de la cuenca, que depende de la cobertura vegetal, de la pendiente del terreno y del tipo de suelo entre otros factores, e identifica también la torrencialidad de la corriente (ríos de montaña). El Índice de Regulación hídrica (IRH) permite evaluar la capacidad de la cuenca para mantener un régimen de caudales producto de la interacción del sistema suelo vegetación con las condiciones climáticas y con las características físicas y morfométricas de la cuenca (IDEAM, 2010). Las características de regulación en las cuencas se aborda con la obtención de este índice y se basa fundamentalmente en la curva de duración de caudales. El IRH se calcula con la relación del área parcial bajo la curva, por debajo de la línea del caudal promedio de la serie de caudales, dividida por el área total bajo la misma curva de frecuencias acumulada de caudales. 74

75 Las curvas de diferencias integrales representan un balance de masa en el tiempo que permite analizar el régimen hidrológico e identificar el cambio de régimen a partir de las series de caudal. Este balance muestra la dinámica de rachas de incrementos positivos o negativos cuya secuencialidad conforma los ciclos de humedad que caracterizan el régimen hidrológico de cada cuenca. Estas curvas muestran la persistencia de los incrementos de caudales en las series registradas en las estaciones hidrológicas (IDEAM, 2011a) Procedimiento para la evaluación de las características de la oferta hídrica superficial y su disponibilidad. El procedimiento metodológico general para la determinación de las características de la oferta en las regiones se presenta en el flujograma de la Figura 15 en la cual se Figura 15. Procedimiento general para la evaluación de la oferta hídrica superficial en las regiones. ilustran los pasos a seguir para determinar la oferta hídrica superfical para cuencas intervenidas y no intervenidas. 75

76 En esta grafica se reconocen los tipos de oferta para la evaluación regional. En términos generales se distinguen la Oferta Hídrica Superficial Total (OHT), La Oferta Hídrica Natural Disponible (OHD y la Oferta Hídrica Regional Disponible (OHRD). La oferta hídrica superficial total (OHT) se determina con la variable escorrentía que se calcula a partir de la serie histórica de caudales medidos seleccionando estaciones hidrológicas representativas de cuencas con régimen poco intervenido o a partir de modelos lluvia escorrentía donde no hay estaciones hidrológicas representativas. El balance hídrico permite verificar los estimativos de escorrentía y evaluar los componentes de precipitación y de evapotranspiración del ciclo hidrológico. La oferta hídrica natural disponible (OHD) representa el caudal disponible después de sustraer el caudal ambiental en cuencas poco intervenidas. La oferta hídrica regional disponible (OHRD) o caudal disponible regional (Qdr) se determina partiendo de la oferta hídrica superficial total (Qt) y sustrayendo la sumatoria de las extracciones (demanda), mas la sumatoria de los caudales de retorno de las diferentes actividades usuarias del agua (Qr) y sumando o restando los caudales de transvase si existen ya sea hacia la cuenca o desde la cuenca respectivamente. Los caudales medidos en estaciones localizadas en cuencas intervenidas representan este caudal disponible regional (Qdr) que en términos generales corresponde a la expresión de la Ecuación 7. Qdr = Qt Qdm + Qr +/- Qtr Ecuación 7 Donde: Qt: Qdm: Qr: Qtr: Caudal total Caudal extraido (demanda) Caudal de retorno Caudal de trasvase (positivo si entra a la cuenca, negativo si sale de la cuenca 76

77 En esta ecuación los diferentes caudales corresponden a las definiciones siguientes: Caudal extraído: calculado con la sumatoria de las demandas para los diferentes usos. Las premisas y procedimientos metodológicos para el cálculo o estimación de estas extracciones para los diferentes sectores usuarios se desarrollan en el punto 4. 3 de este documento. Caudal de retorno: Las diferentes actividades usuarias del agua dependiendo de sus procesos retornan a las corrientes y cuerpos de agua, de manera diferenciada, una cantidad del agua extraída de las fuentes hídricas que los abastecen. Los tiempos, cantidad y lugar del retorno son diferenciado según la actividad y la región. De acuerdo con las especificaciones del Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico RAS (MAVDT, 2000) el agua para uso doméstico tiene coeficientes de retorno que pueden variar en promedio entre 0.75 y 0.85, según el nivel de complejidad del sistema. Este caudal de retorno debe ser medido en campo y considerando aspectos importantes existentes del sistema de alcantarillado, tales como los pozos sépticos (cuando estos existen no se realizan vertimientos a las fuentes) ó los puntos de vertimientos del sistema (que si obedecen a un programa de manejo, disposición y recolección de vertimientos). El coeficiente de retorno es la fracción del agua de uso doméstico servida (dotación neta), entregada como agua negra al sistema de recolección y evacuación de aguas residuales. Su estimación debe provenir del análisis de la información existente de la localidad y/o de mediciones de campo. Cuando esta información resulte inexistente o muy pobre, pueden utilizarse como guía los rangos de valores de retorno descritos en la Tabla 3, justificando apropiadamente el valor finalmente adoptado. Tabla 3. Coeficiente de retorno de aguas servidas domésticas Nivel de complejidad del sistema Coeficiente de retorno Bajo y Medio Medio alto y Alto* 0.85 Fuente:(MAVDT, 2000) 77

78 El nivel de complejidad del sistema está en función de: Tamaño de la población; capacidad económica de los habitantes; grado de exigencia técnica que se requiera para adelantar el proyecto. En la Tabla 4, se presentan discriminados los rangos de complejidad: Tabla 4. Nivel de complejidad por rangos Nivel de complejidad Población en la zona urbana Capacidad económica de los usuarios Alto Alta Medio alto Media Medio Baja Bajo < Baja* Fuente: (MAVDT, 2000) Se debe tener en cuenta que la capacidad económica sesga el nivel de complejidad, por ejemplo una comunidad menor de habitantes con una capacidad económica alta, determina en este caso un nivel de complejidad Alto. Cada uno de los sectores productivos en función de los procesos específicos, la tecnología, grado de reutilización del agua generan retornos diferenciados. Es necesario avanzar en la investigación y medición de caudales de retorno, en particular para el sector agrícola e industrial. Caudal de trasvase: El trasvase se define como la cantidad de agua que se desvía de una corriente de agua propia de una cuenca hacia otra cuenca para cumplir un fin específico. El caudal de trasvase puede ser positivo o negativo si el caudal entra a la cuenca o si sale de ella. Por su parte, la oferta hídrica regional aprovechable (OHRA), es el volumen de agua que resulta de sustraer a la oferta hídrica regional disponible el volumen de agua correspondiente al caudal ambiental. En términos de caudales esta oferta se calcula con la siguiente Ecuación 8. 78

79 Qadr = Qdr Qamb Ecuación 8 Donde: Qadr: Qdr: Caudal aprovechable disponible regional caudal disponible regional Qamb: Caudal ambiental Caudal ambiental: al igual que en el Estudio Nacional del Agua 2010 (IDEAM, 2010a), el caudal ambiental se estima a partir de las características del régimen hidrológico representadas en la curva de frecuencias de caudales diarios (curva de duración de caudales), la cual sintetiza las características del régimen en un punto específico de la unidad hídrica de análisis. No existe un método ideal para determinar el caudal ambiental apropiado para cada caso específico; pero si existen una serie de métodos para determinar el caudal ambiental de acuerdo con criterios y objetivos, entre los cuales se pueden agrupar una serie de métodos: Hidrológicos: Se basan en conocimiento del régimen hídrico a partir de información de las series históricas de caudales en sitios de interés Hidráulicas: Se considera la conservación del comportamiento y dinámica del ecosistema fluvial a lo largo de la distribución longitudinal del rio. Biológico: correspondencia del hábitat (fauna y flora) considerando los caudales necesarios para la supervivencia de las especies en desarrollo. Aspectos integrales: identificación de caudales requeridos para las necesidades humanas (calidad del recurso, usos socioeconómicos, investigación, bienes y servicios, etc.) Como una aproximación inicial se considera la estimación del caudal ambiental a partir de las características del régimen hidrológico. Es un estimativo general que no reemplaza la evaluación que debe hacerse a nivel regional o local. En este sentido el MADS y el IDEAM definirán los conceptos y metodologías para el cálculo del caudal ambiental, en cumplimiento del Decreto 3930 de

80 El procedimiento general para el cálculo del caudal ambiental a partir de las características del régimen hidrológico se presenta en el esquema de la Figura 16. Figura 16. Procedimiento para la determinación del caudal ambiental El flujograma ilustra el procedimiento para determinar el caudal de sustracción (Q ambiental) a partir de la curva de duración de caudales diarios medidos en las estaciones y la curva de duración de caudales mensuales generados como resultado de los modelos lluvia caudal. Incluye el procedimiento para el cálculo de un factor de ajuste para ajustar el caudal ambiental obtenido a partir de la curva mensual a uno representativo a nivel diario basado en datos de estaciones con series históricas Métodos y técnicas para evaluar la oferta hídrica superficial La determinación de la escorrentía se realiza a partir de series históricas de caudales, valores generados por modelación o por balance hídrico: 80

81 a) Cálculo de oferta a partir de series de caudales diarios medidos Dado que la información disponible de caudales, asociados a la red de estaciones del IDEAM, autoridades ambientales u otras entidades corresponden a mediciones puntuales, se deben utilizar métodos de interpolación para convertir los caudales en información distribuida. De esta manera es posible determinar la oferta en las unidades hídricas de análisis a partir de isolíneas de escorrentía que cubren el área. Los métodos utilizados para la interpolación se describen en el apartado b) Cálculo de la oferta a partir de modelo lluvia caudal En el evento de que no existan los caudales, estos deberán generarse con base en las lluvias, usos del suelo actual y potencial, tipo de coberturas forestal y vegetal y en las características morfométricas y fisiográficas de las cuencas hidrográficas. Para confirmación se deberán realizar aforos en las fuentes de estudio, en especial al final del período de estiaje para estimar el caudal mensual base. En los sitios de interés de una cuenca hidrográfica donde no existen estaciones hidrológicas, los caudales se generaran indirectamente por medio de modelos hidrológicos lluvia escorrentía que utilizan métodos para estimar caudales partiendo de los datos de lluvias diarias en la cuenca. Todos los métodos tratan de descontar de la lluvia caída en la cuenca, aquellas pérdidas debidas a factores tales como infiltración, evapotranspiración, intercepción y almacenamiento superficial, para obtener la escorrentía directa. El procedimiento más generalizado y podrá decirse que el más flexible y fácil de adaptar a cualquier región, es el método de la CURVA NUMERO (CN) del Servicio de Conservación de Suelos de los Estados Unidos (SCS) (Chow, Maidment, & Mays, 1994). Luego del análisis de gran número de datos en cuencas experimentales la SCS, estableció la relación de la escorrentía superficial producida por tormentas y el volumen total precipitado, basada en el complejo suelo cobertura y humedad antecedente. La Ecuación 9 representa la relación encontrada: P Q S Q P 1 Ecuación 9 Donde: 81

82 P = Precipitación diaria Q = Escorrentía directa S = Máxima retención en la cuenca El término de la izquierda muestra la relación que existe entre la retención de la cuenca para una determinada tormenta y la máxima retención y Q/P es la relación entre la escorrentía que se presenta en la cuenca y la máxima que se puede presentar. Resolviendo para Q, se tiene la Ecuación 10. Q P 2 P S Ecuación 10 Si se consideran las abstracciones iniciales (Ia) (intercepción, infiltración, evaporación y almacenamiento superficial), se tiene la Ecuación 11. Q P I a 2 P I a S Ecuación 11 Con el fin de cuantificar el valor de Ia, se establecieron correlaciones entre lluvia y caudal en pequeñas cuencas y se obtuvo que Ia = 0.2 * S, o sea que, el 20% de la retención máxima, son pérdidas iniciales. Reemplazando en la Ecuación 12, se tiene: Q 2 P 0.2 S P 0.8 S Ecuación 12 La principal limitación del planteamiento, la constituye la estimación de S, pero en general permite una buena aproximación de Q para cuencas sin datos. El valor de S, depende de factores edáficos, condiciones de la superficie y humedad antecedente. Numéricamente, el valor de S es igual a la capacidad útil de almacenamiento del suelo. El SCS., luego de analizar gran cantidad de hidrogramas, definió un procedimiento para estimar S en función de la Curva Número (CN), mediante la siguiente Ecuación

83 S = (1.000/CN) 10, donde S está dado en pulgadas Ecuación 13 S = (2540/CN) 25.4 * 10 S está dado en mm. c) Cálculo de la oferta a partir del balance hídrico La determinación de los componentes de la ecuación del balance (Ecuación 1): precipitación; evapotranspiración real; escorrentía total; cambio de almacenamiento y término residual de discrepancia se plantea a partir de diferentes métodos y técnicas. que pueden ser consultadas en la literatura hidrológica. Particularmente, se sugiere la aplicación propuesta por el Programa Hidrológico Internacional de la UNESCO (UNESCO, 2006b). En este sentido, para determinar los caudales por Balance Hídrico se propone en este documento aplicar la formula de BUDYKO para encontrar la variable Evapotranspiración Real ETR- la cual está en función de la Evapotranspiración Potencial (ETP) y la precipitación (p), e incorpora otros componentes como el área de la cuenca para generar rendimientos y caudales. Para el análisis y cálculo de la precipitación en una región determinada se debe considerar la red existe dentro de ella y por fuera de ella, con las cuales se construye el mapa de Isoyetas. Para los estudios regionales se puede tomar como base inicial el Atlas Climatológico de Colombia, IDEAM 2005, elaborado por la Subdirección de Meteorología del IDEAM (IDEAM, 2005). La Evapotranspiración real ETR es uno de los componentes básicos de la ecuación del balance hídrico. Esta se obtiene aplicando fórmulas de diferentes autores donde se interrelacionan variables como la Precipitación, Temperatura y Evapotranspiración Potencial (ETP). Una de las ecuaciones que se aplican en el cálculo de la ETR son las de BUDYKO y TURC: Para Budyko la ETR responde a la siguiente Ecuación 14. Donde: ETR = [ETP*P*Tanh(P/ETP)(1- Cosh(ETP/P)+Senh(ETP/P))] ½ Ecuación 14 ETR: Evapotranspiración Real (mm) 83

84 ETP: Evapotranspiración Potencial (mm) Según Turc la ETR corresponde con la Ecuación 15. ETR = P/(0.9+P 2 /L 2 ) ½ Ecuación 15 Para (p/l) > Donde: ETR: Evapotranspiración Real (mm) P: Precipitación (mm) L: Factor heliotérmico L = T T 3 T es la temperatura media anual en grados centígrados. Para obtener valores de evapotranspiración potencial en puntos de elevaciones o altitudes donde no se dispone de este tipo de información, se establece la relación entre la elevación y la evapotranspiración potencial (ETP). En la Ecuación 15 se presenta un ejemplo para las estaciones climatológicas ubicadas en el departamento del Huila. Con las relaciones altura vs precipitación y altura vs evapotranspiración potencial (ETP), se obtienen las variables necesarias para aplicar la fórmula de BUDYKO en la estimación de la evapotranspiración real ETR. 84

85 Figura 17. Relación elevación vs evapotranspiración potencial Con la información de precipitación y evapotranspiración real generadas a partir de los datos disponible de estaciones meteorológicas y con el apoyo de métodos de interpolación para convertir la información puntual en información distribuída, se aplica la ecuación general de balance hídrico para el período considerado y se genera la variable escorrentía, la cual se compara con datos de caudal medidos en estaciones representativas de la cuenca Instrumentos Los instrumentos técnicos más apropiados y relevantes para la estimación de la oferta hídrica superficial están asociados en la medición y adquisición de datos al Programa Nacional de Monitoreo del Recurso Hídrico y la estrategia para su implementación; los protocolos y estándares de monitoreo y seguimiento del agua y el registro de usuarios del recurso hídrico. Igualmente las normas técnicas que tienen relación con concesiones y ordenamiento del recurso tanto nacional como regional; así como: la Guía Técnico Científica para el Ordenación y Manejo de Cuencas Hidrográficas; la Guía de Ordenación del Recurso Hídrico y la Guía Nacional de Modelación del Recurso Hídrico deben hacer referencia a la evaluación de la oferta hídrica superficial. 85

86 De igual manera, la estimación de la oferta hídrica superficial debe ser considerada en instrumentos de planificación: los planes nacionales y los consignados en la PNGIRH en sus diferentes niveles, en particular los POMCA y los planes de acción de las Autoridades Ambientales mencionados en el capítulo 3 de este documento. Los instrumento económico que mayor relación tiene con la oferta en las ERA son los que se orientan a la regulación del uso: la tasa por utilización de agua y la tasa retributiva consignadas en a Ley 99 de 1993, artículos 43 y 42 respectivamente ("LEY 99," 1993) Protocolos de monitoreo a) Red Hidrometeorológica En el Estudio Nacional del Agua 2010 se utilizó una red hidrológica de 448 estaciones, 2000 estaciones pluviométricas y 390 estaciones climatológicas. En algunas regiones del país, como las zonas Andina y Caribe, la densidad de la red permite que la escala de precisión sea alta, mientras que para el resto del país la densidad de la red es apenas satisfactoria. La Organización Meteorológica Mundial - OMM, en la Guía de Prácticas Hidrometeorológicas, hace recomendaciones sobre las densidades mínimas de estaciones adecuadas a cada tipo de región, teniendo presente que se deben cumplir siguientes condiciones esenciales (OMM, 1994; WMO, 2008): Qué cada estación debe reflejar las características del régimen del área aferente. Qué exista una distribución racional de las estaciones, de acuerdo a la variación territorial de los principales elementos genéticos de este. En tal sentido, por ejemplo, rendimiento (q) vs elevación media (Hm) y/o el caudal (Q) vs área (A), son satisfactorias para la generalización de datos hidrométricos. De acuerdo con estas pautas, la densidad mínima de la red de estaciones climatológicas, pluviométricas e hidrológicas en zonas planas, onduladas y de montaña se especifican en la en la Tabla 5 (WMO, 2008). 86

87 Tabla 5. Densidad mínima de estaciones recomendadas (área en Km 2 por estación) Unidad fisiográfica Registro discreto Precipitación Registro continuo Evaporación Caudales Sedimentos Calidad de agua Costas Montañas Zonas planas interiores Zonas de lomeríos Pequeñas islas Áreas urbanas Fuente: Modificada de WMO, 2008 De esta forma, la solución más efectiva de organizar una red de puntos de observación, en una región determinada, es definir un número de puntos suficientes de investigación distribuidos de tal manera que cubra de manera homogénea la superficie considerada considerando los principales factores genéticos del régimen hidrológico. El número de estaciones o puntos de control quedaría definido por la necesidad de las Autoridades Ambientales de administrar de una manera efectiva y racional el recurso hídrico en su área de jurisdicción, a través de herramientas sencillas y prácticas como los mapas temáticos de precipitación, escorrentía y rendimiento. Para definir el número de estaciones de la cuenca hidrológica regional, teniendo en cuenta los criterios el párrafo anterior, se propone definir el número de estaciones o puntos de observación hidrológica que debería tener una cuenca hidrográfica, considerando cuatro situaciones: a) Cuencas menores a 500 km² de superfície. b) Cuencas entre 500 y 2000 km² de superficie c) Cuencas entre 2000 y 3500 km² de superficie y d) Cuencas entre 3500 y 5000 km². El criterio para precisar el número de estaciones en cada caso se observa en la Tabla 6 y en la Figura

88 No ESTACIONES Tabla 6. Área de influencia y número de estaciones AREA SUBZONA km² AREA DE INFLUECIA km² NUMERO ESTACIONES Menores de RELACION No EST. AREA y = 0,0029x + 3, AREA SUBZONA km2 Figura 18. Área de influencia y número de estaciones Con la Ecuación 16 de la Figura 18 se estimará el número de estaciones necesarias de acuerdo con el área de la zona o sub-zona de estudio, siendo y número de estaciones y X el área de la cuenca en estudio. y= 0,0029x + 3,8667 Ecuación 16 88

89 Donde: Y: Número de estaciones o puestos de monitoreo X: Área de la cuenca hidrográfica El propósito en definitiva es contar con un número suficientes estaciones en cada zona, sub-zona o subsiguiente para que se puedan construir mapas de escorrentía y rendimientos a una escala de precisión tal que los valores generados sean realmente representativos Información A nivel nacional la principal fuente de información es el Sistema de Información Ambiental SIAC, coordinado por el Ideam, donde se consolidan las bases de datos alfanuméricas y espaciales de variables hidrológicas, meterorológicas asociadas a mediciones en la red nacional de monitoreo. Igualmente almacena datos, información y productos generado a partir de estas series históricas e información ambiental. Integra además, información socio económica que se recoge con la aplicación de instrumentos como el registro de usuarios, inventario de agua subterránea (FUNIAS), registro único ambiental, etc. A nivel regional la principal fuente son los sistemas de información de las Corporaciones Autónomas Regionales, Autoridades Ambientales Urbanas, Parques Naturales Nacionales, entes territoriales e instituciones asociadas a las gobernaciones y municipios. La principal herramienta para adelantar este tipo de estudios es sin duda el contar con información hidrometeorológica y con una cartografía adecuada. No necesariamente la subzona o la cuenca a estudiar deben tener una red de estaciones que cubran homogéneamente el área, pero sí estaciones hidrométricas de referencia y estaciones climatológicas o de precipitación, dentro o muy cercanas a la cuenca de trabajo donde el régimen hidroclimático sea similar. 89

90 Es igualmente necesario contar con información secundaria de referencia, como mapas temáticos de isoyetas, de isolíneas de evapotranspiración potencial - ETP, y de temperatura, información que se encuentra publicada en el Atlas Climatológico de Colombia con sus respectivas tablas de datos. La información hidrológica y climatológica se utiliza inicialmente para la calibración del modelo hidrológico lluvia caudal y para estimar el caudal en los sitios seleccionados a través del balance hídrico. Una de las dificultades que se encuentra a menudo, es la falta de información de precipitación por la carencia de estaciones especialmente en las partes altas de las cordilleras, presentándose incongruencias al comparar los volúmenes de agua generados por precipitación y los correspondientes a la escorrentia. En estos casos se debe recurrir a curvas de regionalización de precipitación, ETP, y temperatura, variables que tienen una relación directa con la altitud (Figura 17). Análisis de consistencia de la información hidrometeorológica La información hidrológica y climatológica proveniente de la base de datos del IDEAM ha sido evaluada y complementada mediante análisis estadísticos de consistencia con modelos como el ARIMA que permiten homogenizar las series de caudales diarios y mensuales. La comparación de los caudales históricos con los caudales complementados apoyó la validación de información generada a nivel diario en el ENA 2010 (Figura 19). Sin embargo hay situaciones donde es necesario utilizar herramientas sencillas para la consistencia de los datos especialmente de precipitación como son el método de las curvas de dobles masas, que se usan para verificar la consistencia de diversas tipos de series hidrológicas y climatológicas por medio de la comparación del dato de una estación, con la de una muestra obtenida de una o varias estaciones del área. Además del análisis de consistencia de la información referido en el párrafo anterior, es necesario realizar una comparación de los caudales observados en las estaciones de la red hidrológica. En el caso del ENA 2010 el IDEAM realizo esta comparación con los caudales generados a través de fórmulas empíricas como la de ecuación de BUDIKO modificada, que aplica variables como la precipitación y la evapotranspiración potencial - ETP y que a través del balance hídrico permite estimar los caudales para las cuencas aferentes a las estaciones de la red hidrológica nacional dando como resultado coeficientes de correlación. (Figura 20) 90

91 Figura 19 Comparación de caudales mensuales históricos con caudales complementados para ENA Figura 20. Caudales estimados vs Caudales observados La respuesta de estas relaciones permite percibir que la información generada de esta manera ofrece garantía para los objetivos propuestos. 91

92 Modelamiento espacial de la oferta La estimación de la oferta hídrica superficial se realiza principalmente con información disponible a nivel nacional, y está conformada por: a) Las redes hidrometeorológicas: esta información se encuentra consolidada en el catalogo de estaciones del IDEAM, con su correspondientes coordenadas para su posterior georreferenciación. Esta, es complementada por las redes propias de las autoridades ambientales. En la actualidad 14 corporaciones reportan, en la encuesta realizada en el marco del convenio 174 de 2011 suscrito entre el MAVDT y el IDEAM, que disponen de una red regional que servirá de apoyo para el cálculo y validación de los parámetros de la oferta hídrica(ideam, 2011b, 2011c, 2011d). Para las ERA es necesario contar con estaciones climatológicas y pluviométricas localizadas dentro o a poca distancia de la zona a trabajar, que se distribuyan en toda el área y cubran los extremos. Para cumplir con lo anterior, dado que la densidad de estaciones no es homogénea en el país, es necesario ubicar unos puntos virtuales que permitan densificar la información y la generación de los mapas, a los cuales se les estimaran los valores teniendo en cuenta los datos de las estaciones cercanas y la correlación que existe entre las variables medidas y la altura. b) Mediciones: corresponden a las series de datos de precipitación, evapotranspiración y caudal, que reporta cada estación, información que es susceptible de georeferenciación de una manera ágil, a través del código de la estación hidrometeorológica. Los datos asociados a las estaciones deben corresponden a los valores promedio de los totales anuales y mensuales para cada estación en un rango mayor a 20 años. En el ENA 2010 se consideran series de caudales diarios y mensuales con longitudes temporales de 34 años. c) Modelo de elevación digital (DEM): Se debe trabajar con un corte que cubra toda la zona de interés del DEM para Colombia generado por la NASA (IDEAM, 2010a) con resolución de 30 metros. El procesamiento del DEM va a permitir la obtención de: mapas de pendientes, áreas de drenaje, dirección de drenaje, delineación de cauces y cuencas, variables morfométricas asociadas al terreno y a la red de drenaje y la modelación de los mapas de precipitación y evapotranspiración, entre otros. 92

93 d) Suelos y la clasificación de las tierras por su capacidad de uso: Esta información se puede obtener de los estudios detallados y semidetallados de Suelos y Zonificación de Tierras y en una escala menor los estudios departamentales, realizados por el IGAC. e) Cobertura de usos: Resulta de la interpretación de fotografías aéreas e imágenes de satélite, o aplicando a las ultimas una clasificación no supervisada donde las categorías obtenidas posteriormente se reclasifican para agrupar los usos, de acuerdo a los requerimientos. Unidades espaciales de análisis Para la oferta superficial las unidades espaciales corresponden a las cuencas aferentes de las estaciones ubicadas al interior de la zona de interés; se delimitan partiendo de las unidades de análisis zonificadas por las autoridades ambientales las cuales no podrán exceder en sus límites y tamaño a las subzonas definidas en la zonificación hidrográfica nacional (IDEAM & IGAC, 2010). El proceso de generación de las cuencas aferentes se realiza a partir del Modelo de Elevación Digital en un software SIG con funciones de Análisis Espacial. En la actualidad existen varios SIG enfocados a apoyar la gestión de los recursos Hídricos (Correa, 2002), entre ellos: HidroSIG Java (Poveda, Mesa, Vélez, & coautores, 2007), desarrollado por el Posgrado en Aprovechamiento de los Recursos Hidráulicos de la Facultad de Minas, Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín, el cual permite un despliegue interactivo de la hidrología y la climatología de Colombia, con aplicaciones en balances hidrológicos a escala nacional. Garcés, 1996 desarrolló una herramienta denominada oferta y demanda hídrica. Este programa permite realizar predicciones acerca de la oferta y la demanda agua, permitiendo al ente decisor formarse una visión global del recurso disponible, tanto en el presente como en el futuro, con el fin de visualizar posibles sitios de conflicto y tomar medidas correctivas (Garcés, 1996). También se encuentra disponible el modelo SWAT, ("SWAT,") que permite predecir para largos periodos de tiempo el impacto del uso y manejo de la tierra sobre la producción de agua, 93

94 sedimentos y contaminantes químicos de la actividad agrícola, en cuencas con condiciones climáticas, topográficas, de suelos, uso y manejo no uniformes. A partir del DEM se realiza el algoritmo basado en el escurrimiento del agua por el mayor gradiente. En este paso se genera la malla con valores de drenaje. El drenaje se determina a partir de números múltiplos de 2: 2, 4, 6, 8, 16, 32, 64 y 128, en donde cada número representa un valor de dirección de flujo ( Figura 21) Este 2 - Sureste 4 - Sur 8 - Suroeste Oeste 32 - Noroeste 4 Figura 21. Códigos dirección del flujo (ESRI). Este procedimiento es una alternativa para generar la red de drenaje, cuando no se dispone de la cartografía básica a una escala adecuada o para el total de la jurisdicción de las Autoridades Ambientales. Posteriormente, se genera una malla donde cada valor en la celda representa el numero de celdas que drenan a ella que en los software licenciados como Arcgis se denomina Flow acumulation. Finalmente, se delimitan las superficies de captación, es decir, se generan las cuencas aferentes, definidas como el área de las celdas que conforman un drenaje hasta un punto especifico (estación de monitoreo); la subdivisión se realiza o por criterio de tamaño donde se escoge un mínimo de celdas por cuenca aferente para que el sistema las delimite; o se realiza considerando puntos de cierre apoyándose en la red de drenaje. La capa resultante de áreas aferentes se encuentra en formato raster, por lo que es importante vectorizarla y realizar una edición de sus límites para evitar incongruencias con la red de drenaje, la cartografía base y la zonificación hidrográfica nacional. 94

95 Elaboración de mapas Para los mapas de precipitación, evapotranspiración y otras variables que permitan evaluar la oferta hídrica superficial en la cuenca, los mejores métodos de interpolación son (IDEAM, 2010a): Kriging: Este método se basa en el principio de que, en aquellas variables que cambian de manera continua en el espacio, los puntos espacialmente próximos tienden a tener valores más similares que los que están más alejados(hernandez & MONTANER, 2008). Los valores conocidos de la variable de interés son considerados según la distancia al lugar a interpolar, la redundancia entre los datos, la continuidad o variabilidad espacial, la anisotropía (dirección preferencial), entre otros. Cokriging: Por medio de este método de interpolación se puede incorporar una o varias variables secundarias en la estimación de un atributo principal cuando las primeras no son conocidas sobre todo el dominio de la estimación. Como lo señala Hurtado (2009) citado en el ENA (2010), el Cokriging permite que los datos secundarios participen directamente en la estimación de la variable principal. Este último método se aplica principalmente para la evapotranspiración, donde la variable secundaria es el DEM. Para modelar los mapas de escorrentía y rendimiento, se debe hallar el centroide del área aferente de cada estación de monitoreo. Con el fin de que la interpolación sea más acertada, dado que se tienen valores puntuales de las estaciones de medición de caudal, se debe convertir en una lamina (mm) que cubra la totalidad del área de interés. Cuando todas las variables se han espacializado se debe generar los valores medios de precipitación y ETP por cada área aferente. Con la elevación media, la longitud del cauce hasta cada estación, se determina la oferta hídrica superficial disponible. 95

96 4.2 Oferta y características de uso de las aguas subterráneas Marco conceptual Conceptos básicos de aguas subterráneas En el subsuelo se encuentran formaciones geológicas consistentes en unidades roca-sedimento porosas (arenas, gravas, etc.), o fracturadas (calizas, areniscas, lavas, etc.) las cuales pueden contener agua en sus intersticios. Esta agua se denomina agua subterránea y los terrenos que la contienen y la pueden ceder se denominan acuíferos. Estos acuíferos pueden tener extensiones laterales de cientos a millones de metros constituyendo acuíferos locales en el primer caso y regionales en el segundo (ITGE, 1987). El agua subterránea tiene su origen en la lluvia, parte de la cual se infiltra directamente a través del suelo, o desde ríos y lagos, por grietas y poros de las unidades roca-sedimento, hasta alcanzar un nivel impermeable que no la deja descender más (Ibíd.). Allí se va acumulando con los años, llenando los acuíferos, y poco a poco circula a favor del gradiente, hasta encontrar un nivel de salida a la superficie en puntos definidos que se convierten en manantiales o fuentes, o de forma difusa, en áreas tales como los lechos de los ríos, cuyo caudal es mantenido por las aguas subterráneas especialmente en los estiajes (Figura 22 y Figura 23). Figura 22. Esquema de circulación permanente de aguas subterráneas (ITGE, 1987). 96

97 Figura 23. Distribución de agua en el subsuelo (ITGE, 1987). Cuando se hace una profundización que atraviesa los acuíferos, el agua contenida en los poros o grietas pasa a la perforación o pozo llenándolo hasta un cierto nivel llamado nivel del agua subterránea o nivel piezométrico. Si la perforación o pozo se vacía de agua, el acuífero repone el agua subterránea nuevamente a expensas de sus propias reservas. Si con una bomba u otro mecanismo se extrae el agua de forma más o menos continua se tiene lo que se denomina una captación de aguas subterráneas (Figura 24). La cantidad de agua que puede captarse de un acuífero, a corto plazo, depende principalmente del volumen de poros y grietas de la roca que contiene el agua y de la diferencia de niveles entre el agua en la captación y en la roca encajante. Sin embargo, a largo plazo, la cantidad de agua que puede captarse depende del volumen total del agua almacenada en el acuífero y del ritmo de reposición de esta agua almacenada a partir de las lluvias o de masas de agua superficiales. Hay pues en cada captación dos parámetros condicionantes de la cantidad de agua utilizable: uno es el caudal instantáneo que puede dar la captación, otro es el volumen global que la formación acuífera puede ceder a la captación a lo largo de un ciclo hidrológico (anual). Las masas de agua subterránea acumuladas en acuíferos suelen moverse muy despacio, hasta el punto que, desde el momento en que se infiltran hasta la fecha en que, más abajo, afloran nuevamente en superficie, pueden transcurrir miles de años. Ello significa que hay depósitos subterráneos que han necesitado centenares de siglos para formarse. Por tanto, no deben en general agotarse por un uso abusivo o desordenado en un corto tiempo, sin fuertes razones que lo justifiquen. También han de cuidarse con especial atención esos depósitos subterráneos para no deteriorar la calidad de las aguas que contienen, contaminándolas de forma irreversible (Ibíd.). 97

98 Figura 24. Modificación del flujo de aguas subterráneas por efecto de captaciones (ITGE, 1987). Como se comenzó a describir más arriba, un acuífero es un conjunto de rocas que contienen y pueden proporcionar agua bajo ciertas condiciones. La propiedad de una roca que la hace poder contener agua se define técnicamente.porosidad., o porcentaje de intersticios existentes en los sólidos discontinuos en relación con el volumen total de la unidad roca-sedimento. Sin embargo, para ser verdaderamente acuífera, la roca, además de contener agua, necesita poder cederla, cualidad que se denomina permeabilidad- o conductividad hidráulica. Hay arcillas que pueden absorber cantidades notables de agua, pero bajo condiciones naturales no la ceden, sino que la retienen en su masa (Ibíd.). Esas rocas o sedimentos no son acuíferas. La permeabilidad, en un sentido amplio, mide tanto la posibilidad de poder extraer, drenar o bombear agua como la posibilidad de introducir, infiltrar o recibir agua en un acuífero ( Tabla 7. Valores de Porosidad de rocas y sedimentos., Tabla 8 y Figura 25). Tabla 7. Valores de Porosidad de rocas y sedimentos. 98

99 Fuente: Freeze y Cherry, 1979 Figura 25. Relación entre textura y porosidad (Meinzer, 1923) Tabla 8. Valores de permeabilidad 99

100 Fuente: (ITGE, 1987) En general, permeabilidad y porosidad son parámetros que definen las características hidráulicas de un acuífero. En la práctica se utiliza el parámetro :transmisividad (Tabla 9), que es el producto de la permeabilidad del acuífero por su espesor saturado. La transmisividad se define también como el caudal de agua que proporciona una sección de ancho unidad de frente acuífero sometida a un gradiente del 100% (Ibíd.). La transmisividad es un parámetro que en el campo se mide más fácilmente que la permeabilidad y por ello se utiliza en los cálculos de explotación de pozos con mayor frecuencia que ésta. Para que el agua se mueva en un acuífero, es necesario que de un punto a otro de éste exista una diferencia de presión o de altura. En el laboratorio se emplea algún tipo de manómetro para medir esa diferencia de presión. En el campo, sobre el terreno, se mide como diferencia de altura de agua en dos piezómetros, nivelados topográficamente. Un piezómetro no es más que un pozo o sondeo abierto en su parte superior a la atmósfera y, en su parte inferior, al acuífero a medir. Controlando así el nivel de agua en los acuíferos, con los datos obtenidos se establecen los mapas piezométricos que indican las zonas del acuífero con mayor o menor altura de presión (nivel referido a cota absoluta). Basándose en mapas piezométricos puede determinarse la dirección del movimiento del agua subterránea y su pendiente. Al bombear un acuífero, el agua procede no solamente del vaciado de sus poros y fisuras saturadas, sino también de la disminución de huecos producida por la distensión elástica de los mismos (carga hidráulica). Es éste un fenómeno complejo que tiene por consecuencia que materiales en apariencia parecidos no produzcan a veces los mismos volúmenes de agua (Ibíd.). El conjunto de cualidades que condicionan el volumen de agua producida se cuantifica mediante lo que se denomina coeficiente de almacenamiento, que es la cantidad de agua cedida por un prisma de acuífero de un metro cuadrado de sección y altura la del acuífero, cuando el nivel piezométrico baja un metro.. El producto de la superficie de un acuífero por su espesor saturado de agua y por 100

101 su coeficiente de almacenamiento es, en teoría, una medida del volumen de agua utilizable almacenada en dicho acuífero ((ITGE, 1987) Tabla 10). Tal volumen se denomina también capacidad del acuífero, almacenamiento o reservas (Ibíd.) a las que nos referiremos más adelante. Tabla 9. Valores de transmisividad para diferentes tipos de materiales Fuente: (ITGE, 1987) Tabla 10. Valores de coeficiente de almacenamiento Fuente: (ITGE, 1987) Los acuíferos se recargan o llenan de agua de forma natural por infiltración del agua de lluvia que cae sobre ellos, de los ríos o lagos que los atraviesan o limitan, o del excedente de agua empleada en regar cultivos asentados sobre ellos (excedente respecto al agua consumida por el propio cultivo y por la evaporación). Este volumen de agua que se llama también aportación, recarga o 101

102 entrada al acuífero es variable a lo largo del tiempo, mayor en unas épocas, menor o inexistente en otras y, para valorarlo, si no se tienen mediciones de detalle. se suelen establecer valores medios en períodos dilatados de tiempo, por ejemplo, a lo largo de series de años. En condiciones naturales, se establece una especie de equilibrio entre el agua que entra y el agua que sale por algún lugar (Ibíd.). Los lugares de salida son los manantiales -algunos de cuyos tipos se muestran en la Figura 26. Figura 26. Tipos de manantiales. Custodio, Llamas (ITGE, 1987) Otros puntos de descarga son los pozos o aljibes de donde artificial o naturalmente sale agua. Los acuíferos, según la estructura geológica de los materiales que los forman y las condiciones hidráulicas del agua que contienen pueden ser (Ibíd.): - Acuíferos libres: Corresponden al esquema más simple: Una zona impermeable sirve de base a una zona permeable saturada de agua; más arriba, existe una franja permeable, sin saturar. Al perforar pozos, el agua en ellos se sitúa al ras de la zona saturada, marcando el nivel freático, que en este caso es también el nivel piezométrico. Desde un punto de vista hidráulico se dice que la presión (en la superficie del agua en el pozo o en las fisuras) es exactamente la atmostérica. De una forma simplificada, se asimilan estos acuíferos a lagos o embalses subterráneos. En ocasiones, la descarga de estos acuíferos a través de manantiales se produce a considerable altura sobre el 102

103 nivel de base de los cauces de los ríos; se dice entonces que el acuífero está colgado (Ibíd.) (Figura 27). - Acuíferos confinados: La roca permeable, queda encajada por encima y por debajo en terrenos impermeables; todo el espesor del acuífero está saturado de agua y la presión de agua en los poros o fisuras es mayor que la atmosférica. Cuando se perfora un pozo en ellos, es decir, cuando el acuífero se pone en contacto con la atmósfera, el agua sube, por la perforación o pozo, quedando el nivel del agua por encima del punto en que el pozo alcanzó al acuífero. El nivel a que queda el agua en un sondeo en tales acuíferos se denomina nivel piezométrico del acuífero en ese punto (Ibíd.): En ocasiones (menos numerosas de lo que parece) el nivel del agua supera el de la superficie y el agua desborda por la boca y se dice entonces que los pozos son surgentes o saltantes. - Acuíferos semiconfinados. En puridad no existen materiales absolutamente impermeables. En caso de acuíferos semiconfinados, una de las rocas encajantes no es totalmente impermeable y permite cierta transmisión de agua a través de ella. El acuífero, de algún modo, tiene unas características intermedias entre el libre y el confinado. Cuando se bombea un pozo baja el nivel de agua en el mismo y en sus alrededores. Puede considerarse el descenso de nivel de agua como una reacción del acuífero ante los bombeos. El descenso es mayor en el punto de bombeo y disminuye conforme nos alejamos de él formando una zona desecada o drenada denominada cono de influencia, o de bombeo (Figura 28). El cono de influencia es el causante de que pozos próximos se afecten entre sí cuando se bombean (Ibíd.). Al llegar el cono de influencia del pozo de bombeo al pozo vecino, hace descender en éste el nivel de agua, con la consecuencia práctica de que con la instalación de este segundo pozo se puede bombear ahora menos agua. Se dice entonces que el primer pozo afecta al segundo. La influencia entre pozos es recíproca. El cono de influencia viene dimensionado no sólo por el caudal bombeado y el tiempo de bombeo, sino por las características hidráulicas del acuífero (permeabilidad, transmisividad y coeficiente de almacenamiento). Así, en los acuíferos libres, el cono es profundo y de diámetro reducido mientras que en los acuíferos cautivos suele ser extenso y aplanado. Por otra parte, en aquéllos, los conos de influencia reaccionan con más inercia a los bombeos, son conos de formación lenta, mientras que en los acuíferos en carga, los conos son de formación rápida, a veces casi instantánea. Por esta razón, y al margen de otras consideraciones, la posibilidad de interferencia directa entre pozos es mayor en el caso de acuíferos confinados que en el de acuíferos libres (Ibíd.): 103

104 Figura 27. Acuiferos libres, confinados y semiconfinados. Bear, En (ITGE, 1987) Figura 28. Esquema del cono de influencia de un pozo de bombeo (ITGE, 1987). 104

105 La Figura 29 ilustra la relación posible o conexión hidráulica entre las aguas superficiales y las aguas subterráneas. Figura 29. Relaciones posibles entre río-acuífero. Custodio, Llamas (ITGE, 1987) 105

106 El aguas subterránea en el marco de la GIRH La gestión de las aguas subterráneas debe articularse al modelo de GIRH de tal manera que el agua se pueda entender en su contexto del ciclo hidrológico aun cuando el subsistema de aguas subterráneas tiene condiciones dinámicas e hidroquímicas particulares que deben entenderse. En este sentido, la gestión parte de un conocimiento de los acuíferos que debe ser representado en un Modelo Hidrogeológico Conceptual MHC (Figura 30) Conocimiento del acuifero Modelo Hidrogeológico conceptual Dinámica de uso y afectación por actividad antrópica Planes de protección y manejo ambiental Implementación de planes Procesos de fiscalización Monitoreo periódico (cantidad y calidad) de sistema acuífero Figura 30. Esquema para la gestión de las aguas subterráneas El MHC integra la información geológica, hidrológica, hidrodinámica, hidráulica, hidroquímica e isotópica para ilustrar los procesos y flujos que ocurren en las dimensiones espaciales de su dominio (Figura 31). 106

107 FALLA DE CHICU RÍO BOGOTÁ FALLADE SUBA FALLA DE BOGOTÁ FALLA ALTO DEL CABO Qs Qtt Ksglt Ksqpl Ksgd Ksch Qri Qri Tpc Qs Tkgu Ksglt Ksqpl Ksgd Tpb Qs Qs Qc Tpc Tpb Tkgu Ksglt Ksqpl Ksgd Ksch Qc Qc Ksqpl Ksgd Ksgd Ksch Ksch Qc Ksch FORMACIONES GEOLÓGICAS CONVENCIONES Qri Qc Qs Qtt Tpb Tpc Tkgu Ksglt Ksgpl Ksgd Ksch FIGURA 2.5 MODELO GEOLÓGICO BÁSICO (DAMA 1999) Figura 31. Construcción de un modelo hidrogeológico conceptual de la Sabana de Bogotá a partir de información geográfica, geológica, hidrodinámica e hidrológica. El MHC es dinámico en la medida en que se actualice la información de las variables hidrogeológicas de cantidad y calidad y las estadísticas de extracción y recarga (natural e inducida) a partir de un monitoreo permanente y sistemático que de cuenta de la dinámica e interrelaciones con el medio físico. En este sentido, debe aclararse que no hay coincidencia entre los límites de las divisorias de unidades hidrográficas y las unidades de análisis hidrogeológicas por lo cual es imperativo desarrollar estrategias y técnicas para involucrar el subsistema hídrico subterráneo en la GIRH (Figura 32). 107

108 Figura 32. Divergencia de límites hidrográficos e hidrogeológicos (Carrillo & otros, 2007) Por otro lado, es importante entender que los sistemas hidrogeológicos determinan flujos de carácter regional, intermedio y local que deben ser considerados para entender dinámicas ecosistémicas al formular medidas de protección, manejo y adaptación (Figura 33). El monitoreo de aguas subterráneas debe ser el soporte para definir la estrategias y lineamientos de gestión para la protección y conservación del recurso hídrico subterráneo. Los resultados de la implementación del monitoreo de calidad de aguas subterráneas debe a su vez contribuir a mejorar su planeamiento, desarrollo, protección y manejo para anticipar o reducir escenarios de contaminación y deterioro del mismo. Antes de abordar el tema del monitoreo de las aguas subterráneas en sí, es importante reconocer diferencias en la distribución y dinámica de las aguas subterráneas en relación con el subsistema de aguas superficiales con el cual está vinculado a través del ciclo hidrológico que a la postre es el marco conceptual de la gestión del recurso hídrico. 108

109 Figura 33. Sistemas de flujo de aguas subterráneas (Tóth, 1995). En primer lugar, es necesario reconocer que las velocidades de flujo de las aguas subterráneas son menores en varios órdenes de magnitud a las velocidades de tránsito de las aguas superficiales. Mientras las primeras se desplazan en las unidades acuíferas con orden de m/día, las segundas alcanzan velocidades del orden de los m/s. Esta diferencia trae entre otras consecuencias la atenuación de la contaminación pero a la vez la dificultad de descontaminar, una vez el acuífero ha sido afectado por actividad antrópica en su calidad. En segundo lugar, es pertinente precisar que las unidades hidrogeológicas ocurren en ambientes geológicos que permiten almacenar y transmitir agua en cantidades apreciables o significativas. 109

110 Estas unidades no necesariamente están conectadas regionalmente y sus características hidráulicas cambian tanto en la dimensión horizontal como en la vertical por la heterogeneidad, anisotropía y discontinuidad de las unidades de roca - sedimento que configuran acuíferos en el subsuelo. Los acuíferos se presentan como sistemas heterogéneos, complejos, segmentados y frecuentemente multicapas que pueden estar interconectados o no. Finalmente, el modelo geológico del subsuelo determina escenarios de carga de presión que definen acuíferos libres y confinados en los cuales las condiciones de disponibilidad de caudal explotable y calidad responden a mecanismos y expresiones diferentes que deben ser evaluados a la luz de la hidráulica y la hidroquímica de las unidades hidrogeológicas. Con estos preceptos es posible configurar un escenario de monitoreo de los recursos hídricos subterráneos caracterizando la red de datos hidrogeológicos como un conjunto de actividades que se orientan a recolectar información con base en propósitos preestablecidos. En términos generales, se entiende el monitoreo de aguas subterráneas como un programa desarrollado científicamente de continua supervisión, que incluye medición directa y remota de variables de cantidad y calidad, inventario de causas potenciales de cambio y análisis y predicción de la naturaleza de futuros cambios (Foster, 1989; UNESCO & WHO, 1978). Las metodologías de monitoreo han sido descritas por (EPA, 1985; Everett, 1983; Foster, 1989; Timlim & Everett, 1978; Ward, 1979). De manera particular, el monitoreo del agua subterránea puede ser entendido como un programa diseñado científicamente de continua supervisión que incluye observaciones, mediciones, muestreo y análisis estandarizado metodológicamente y técnicamente de variables físicas, químicas y biológicas seleccionadas con los siguientes objetivos (Vrba & Soblsek, 1988): Colectar, procesar y analizar los datos sobre la cantidad y calidad de las aguas subterráneos como línea base para reconocer el estado y las tendencias a nivel de pronóstico debida a procesos naturales e impacto por actividad antro pica en tiempo y espacio. Proveer información para el mejoramiento en la planeación y diseño de políticas para la protección y conservación de las aguas subterráneas. Ahora bien, la red de monitoreo y seguimiento, más que un grupo de instrumentos para la captura de datos, debe entenderse como un conjunto de actividades relativas a la recolección de datos, 110

111 diseñados y procesados para lograr un objetivo único o un conjunto de objetivos compatibles (OMM, 1994; WMO, 2008) La integración y coordinación de las actividades de monitoreo de aguas subterráneas con las correspondientes al agua superficial, precipitación, evaporación y suelos se recomienda con base en el reconocimiento de que es el ciclo hidrológico la base conceptual para la estrategia de manejo integrado del recurso hídrico. Así pues, el diseño de la red debe responder a preguntas concernientes a la recolección de datos hidrogeológicos tales como las propuestas por la OMM (1994) en su capítulo sobre Diseño y Evaluación de redes (OMM, 1994; WMO, 2008): Qué variables hidrogeológicas deben observarse? Dónde se deben observar? Con que frecuencia se debe observar? Cual es la duración del programa de observación? Cuan precisas deben ser las observaciones? Para responder a estas preguntas el diseño de la Red de Seguimiento y Muestreo de Aguas Subterráneas debe atender un esquema conceptual basado en el conocimiento técnico científico de las unidades acuíferas objeto de observación y medición. En este sentido, el monitoreo de las aguas subterráneas comprende: Estrategias de monitoreo Programa de monitoreo Métodos de monitoreo Estos componentes del monitoreo se desarrollan en el Anexo 1. En términos de calidad de las aguas subterráneas infinidad de estudios evidencian cada día que la llegada de residuos de todo tipo al subsuelo conducirá a una contaminación progresiva, tal vez irreversible.de las aguas subterráneas. Téngase en cuenta a este respecto que las aguas subterráneas pueden ser junto con el mar el último receptor de la contaminación y que el poder autodepurador de los acuíferos es limitado y sólo eficaz en un margen reducido de condiciones físicoquímicas y biológicas. Afortunadamente la experiencia adquirida en los últimos años ha conducido a un consenso cada vez más generalizado sobre la necesidad acuciante de una protección efectiva de la calidad como aspecto inseparable de la cantidad de agua subterránea disponible. La prevención es sin duda el mejor método de protección de la calidad y como tal debería ser potenciado al máximo (ITGE, 1987). 111

112 Uno de los aspectos importantes de la contaminación que ha despertado la conciencia de la necesidad de protección de la calidad de las aguas subterráneas ha sido sin duda el de las implicaciones económicas derivadas de la contaminación. La capacidad de recepción de residuos del subsuelo es un recurso importante que no puede ser deteriorado a bajo o nulo coste por parte del contaminador, en detrimento de los intereses públicos. La incidencia económica de la contaminación de las aguas subterráneas proviene en gran medida de sus propias características: lentitud en su desarrollo, permanencia y carácter puntual que requieren medios de lucha complejos, a menudo sofisticados, lentos y muy frecuentemente onerosos cuando no económicamente prohibitivos. (Ibíd.). Los costos por la contaminación de un acuífero atendiendo sólo al mantenimiento de las condiciones sanitarias sin tener en cuenta la posible suspensión de otras actividades pueden ser elevadísimos. Piénsese sólo en la necesidad de adoptar medidas de emergencia: utilización de agua embotellada o transportada en carrotanques que además de ser un remedio temporal y no absolutamente seguro, puede multiplicar los costos por 1.000; tratamiento de aguas residuales o creación de plantas de desalinización cuando exista esta alternativa, limpieza del acuífero que exigiría bombeos para la extracción del contaminante y para evitar su propagación, etc. (Ibíd.). La lucha contra la contaminación exige aparte de medidas a posteriori medidas de gestión de calidad que llevan inherentes sus costos específicos. Esta gestión de calidad podría definirse como el conjunto de medidas a tomar para proporcionar agua de calidad Existen dos características esenciales en los procesos de contaminación de aguas subterráneas que es imprescindible tener en cuenta a la hora de adoptar decisiones sobre la protección del patrimonio hídrico subterráneo: la protección que para el acuífero representa la zona no saturada, y la dificultad de localizar y eliminar la contaminación una vez producida (ITGE, 1987). Es por ello que los métodos de prevención de la contaminación (actuaciones encaminadas a evitar la llegada a la zona saturada de los contaminantes. especialmente los no degradables) son mucho más eficaces que los métodos de remediación (aquéllos que permiten mantener la contaminación apartada de los puntos de captación o que intentan eliminar el contaminante del acuífero). Estos métodos comprenden una serie de finalidades que pueden resumirse como sigue (Ibíd.): Evitar que el contaminante llegue al acuífero. 112

113 Reducir su peligrosidad antes de que el contaminante alcance el acuífero Limitar la cantidad de contaminante que llega al acuífero. La primera finalidad puede conseguirse por (Ibíd.): Ordenación espacial de las actividades contaminantes en áreas cuya vulnerabilidad haya sido previamente determinada. Establecimiento de perímetros de protección de calidad prohibiendo o limitando ciertas actividades especialmente en las proximidades de las captaciones o en las zonas de recarga de los acuíferos Establecimiento de normativa de construcción y abandono de pozos, vía frecuente de contaminación directa de acuíferos Impermeabilización y control efectivo de la misma en cuantos depósitos o almacenamientos de residuos constituyan una amenaza para el mantenimiento de la calidad del agua subterránea. Drenaje somero especialmente en zonas de contaminación difusa como es la contaminación por nitratos en zonas agrícolas. Control de la inyección directa de residuos industriales o domésticos Protección frente a la intrusión por limitación de caudales de bombeo como acción preventiva más eficaz. La reducción de la peligrosidad de un contaminante antes de que alcance el acuífero puede lograrse a través de diferentes tratamientos de depuración artificial o natural del mismo (plantas de tratamiento o vertido en zonas con adecuado poder autodepurador). La reducción de la cantidad de contaminante puede lograrse a través de reciclados optimizando la aplicación de fertilizantes nitrogenados utilizados en agricultura y mediante vertidos controlados que limiten la producción de Iixiviados. con drenajes adecuados, impermeabilización, etc (Ibíd.). La lucha contra la contaminación ha de comenzar con criterios de prevención inútiles sin un sistema de vigilancia adecuado. La Agencia de Protección Ambiental (EPA) define el término "vigilancia de la calidad del agua" como "un programa, científicamente concebido de reconocimiento continuo que incluye muestreos directos y medidas indirectas de calidad, inventario de las causas de cambio actuales o potenciales así como análisis de la causa de cambios acaecidos y predicción de la naturaleza de los futuros cambios de calidad" (ITGE, 1987). 113

114 El objetivo principal de este tipo de programas es obtener cuanta información permita tomar las decisiones adecuadas en cada caso, tanto de prevención como de control y lucha contra la contaminación. En términos generales se pueden distinguir cuatro tipos de vigilancia de la calidad (Ibíd.) Determinación de la tendencia general que permita conocer el estado de la calidad en relación con las normas de calidad así como definir el "fondo regional" de calidad. Detección de las fuentes contaminantes potenciales Observación de las contaminaciones detectadas Vigilancia y control de contaminaciones esporádicas. Aunque en un programa de vigilancia de la contaminación pueden ser necesarias medidas directas de propiedades fisicoquímicas y bacteriológicas del agua subterránea normalmente se selecciona un pequeño número de parámetros específicos cuyo control en el espacio y en el tiempo se realiza en función del objetivo principal del programa (Ibíd.). En concordancia con lo anterior, en el marco de la evaluación de las aguas subterráneas a nivel regional se hace necesario definir escenarios de vulnerabilidad a la contaminación que en principio permiten reconocer la susceptibilidad de un acuífero a ser contaminado en función de sus propiedades intrínsecas (tipo de acuífero, permeabilidad, recarga, profundidad, cobertura, etc.). Adicionalmente, es posible determinar esta vulnerabilidad en función del tipo y carga del contaminante (vulnerabilidad especifica). La espacialización de los escenarios de vulnerabilidad se constituye en insumo técnico para la planificación del uso del territorio. Metodologías desarrolladas como GOD, GODs, DRASTIC, SINTACS, AVI, EPIK y EKv pueden ser útiles para el propósito de protección de acuíferos y cuentan con amplia documentación (Auge, 2004; Coello, Remigio, & Galarraga, 2002). Asimismo, se reconocen metodologías para la determinación del riesgo de contaminación de aguas subterráneas que permiten relacionar tipos y cargas contaminantes con parámetros físicos (Foster & Hirata, 1987). Por otro lado, se debe tener en cuenta que la información existente sobre los usos del agua en general, y de la subterránea en particular, es bastante deficiente. Lo ideal sería tener relacionado cada uso (agricultura, usos domésticos, industria, energía) con su procedencia (superficial o subterránea), pero estos datos no se tienen en la mayor parte de las áreas de jurisdicción de las autoridades ambientales, y cuando existen, su calidad suele ser dudosa. 114

115 La terminología utilizada sobre recursos y usos de agua es a menudo ambigua, y en ocasiones contradictoria. Esto ha de tenerse en cuenta a la hora de valorar las cifras existentes, que en muchas ocasiones pueden transmitirnos una ilusoria precisión (Gleick, 1993). Estas líneas permiten relevar la importancia de consolidar estadísticas robustas del uso de aguas subterráneas en los sistemas acuíferos como premisa para validar medidas de gestión de acuíferos. Las medidas necesarias para conseguir mejorar la gestión integral del agua, una de cuyas bases ha de ser la adecuada utilización conjunta de las aguas superficiales y subterráneas, han de comenzar por un mayor esfuerzo en programas de educación e información a todos los niveles. La participación efectiva en los procesos de toma de decisión de todos los implicados es fundamental para lograr un uso más eficiente del recurso. El conocimiento de los acuíferos permite finalmente, formular Planes de Manejo Ambiental de Acuíferos que pueden realizarse siguiendo los lineamientos y orientaciones de la Guía Metodológica para la Protección Integrada de Aguas Subterráneas elaborada por la Water Management Consultants con el apoyo del MAVDT, Ingeominas, IDEAM, CVC y Coralina. (WMC, 2002)y la Guía Metodológica para la Formulación de Planes de Manejo Ambiental de Acuíferos que prepara el MADS (MAVDT, 2011). La evaluación de la cantidad de agua subterránea disponible para explotación en un acuífero es uno de los problemas que mayor polémica suscita a la hora de operacionalizar instrumentos que legitimen el dominio jurídico establecido para la gestión del recurso hídrico (IDEAM, 2010a). Sin embargo, es claro que esta oferta está relacionada con los recursos y reservas, en el enfoque de la escuela europea, y con el caudal seguro (safe yield), cuando se enfoca desde la escuela norteamericana. 8 En este documento, se busca una aproximación conceptual y una forma práctica de cuantificar esta cantidad de agua disponible para efectos del cálculo de reservas de agua subterránea en el país (IDEAM, 2010a). 8 Una amplia disertación sobre el tema se encuentra en Pérez, Diosdado,

116 La capacidad de un acuífero es una función de su volumen útil y, por lo tanto, su estimación atiende los determinantes que condicionan ese volumen. Así pues, es fácil entender que puede estimarse un volumen de almacenamiento estático, que tiene en cuenta las características intrínsecas del embalse subterráneo, y un volumen dinámico, que considera la distribución espacio-temporal de la alimentación o recarga. En el primer caso, se habla de reservas definidas como la cantidad de agua almacenada en el acuífero que puede drenar por gravedad, o sea, el volumen saturado que no queda adherido a los granos, en el caso de sedimentos o rocas sedimentarias, por acción de fuerzas capilares o higroscópicas (Pérez, 1995). Las reservas, por lo tanto, se expresan en unidades de volumen y corresponden al producto del volumen del almacenamiento y su rendimiento específico 9 (Tabla 11). Además, se definen los recursos que dependen de la alimentación o recarga del acuífero y se expresan en términos de caudal (volumen por unidad de tiempo). (IDEAM, 2010a). Tabla 11. Valores de rendimiento específico para diferentes materiales de la corteza terrestre. Rendimiento específico (%) Material Walton (1970) Johnson (1967) Rodríguez (1984) USGS (1987) Sanders (1998) Arcilla Arcilla arenosa 3-12 Arena Arena fina Arena media Arena gruesa Arena y grava Arenisca , El volumen de agua que puede ser drenada en forma libre de una roca por completo saturada se conoce como rendimiento específico. Se expresa en términos de porcentaje con respecto al volumen total de roca y es cuantitativamente igual a lo que se ha definido como porosidad efectiva. De otra parte, el volumen de agua retenida por la roca se denomina retención específica y se expresa también en términos de porcentaje con respecto al volumen total de roca. La retención específica más el rendimiento específico es igual a la porosidad total (Fetter, 1994). 116

117 Arenisca semiconsolidada 6 Grava Grava fina Grava media Grava gruesa Caliza 0, Calizas, dolomitas no carstificadas 0,5-10 Calizas, carstificadas dolomitas 5-40 Lutita 0, ,5-5 Limo Granito 0,09 Basalto 8 Rocas ígneas 0,005-0,01 Fuente: Compilado de diferentes autores. Las fluctuaciones del nivel freático en acuíferos libres representan, por lo tanto, variaciones de las reservas; es posible distinguir en un año hidrológico los siguientes escenarios: 1. Reservas mínimas, que corresponden al caudal mínimo de escorrentía subterránea que depende de las condiciones de flujo del agua subterránea. Corresponden a la superficie freática mínima o de estiaje. 2. Reserva máxima, asociada con el caudal máximo de escorrentía subterránea. Corresponde a la superficie freática máxima. Estos conceptos permiten definir una variación de la reserva, que es la diferencia entre las reservas mínimas y las máximas para el año hidrológico en cuestión. De esta reflexión surgen nuevas definiciones (IDEAM, 2010a): 1. Las reservas permanentes, que están relacionadas con la reserva mínima media. 2. La reserva total, que corresponde a la reserva máxima media. 117

118 3. La variación de la reserva, que se define como la diferencia entre las dos primeras. A esta variación de la reserva (Castany, 1967) la denominó reserva reguladora (Pérez, 1995). Las ERA deben dar cuenta de las reservas permanentes de los sistemas acuíferos y de la Oferta renovable de aguas subterráneas que corresponde a la variación anual de la reserva. En otras palabras, esta Oferta renovable corresponde a la recarga media anual del sistema acuífero Marco metodológico para la evaluación de las aguas subterráneas en las ERA Unidades de análisis La caracterización y cuantificación de la oferta y el uso del recurso hídrico subterráneo se realizó a escala nacional, con el propósito de calcular las reservas de agua subterránea existentes en Colombia. Dicha cuantificación se hizo para unidades de análisis regional, seleccionadas a partir de la identificación y delimitación de provincias hidrogeológicas (IDEAM, 2010a). Las provincias hidrogeológicas corresponden a unidades mayores referidas a escalas menores (entre 1: y 1: ), definidas con base en unidades tectonoestratigráficas separadas entre sí por rasgos estructurales regionales, que coinciden con límites de cuencas geológicas mayores y que, desde el punto de vista hidrogeológico, corresponden a barreras impermeables representadas por fallas regionales y altos estructurales. Adicionalmente, se caracterizan por su homogeneidad geomorfológica (Ibíd.). Estas unidades de análisis requieren de un nivel de información bajo (datos escasos y heterogéneos de varias fuentes), se representan en mapas hidrogeológicos generales y son útiles para reconocimiento nacional, pues representan grandes áreas con parámetros estáticos, sin dependencia del tiempo (Ibid.). La delimitación en provincias se logra a partir de la cobertura de Unidades Tectónicas y cuencas sedimentarias de la Agencia Nacional de Hidrocarburos ANH (Barrero, Pardo, Vargas, & Martínez, 2007). Estos límites estructurales han sido reconocidos mediante métodos de observación geológica directos (observación de afloramientos y perforaciones) e indirectos (sensores remotos, prospección sísmica, magnetometría, gravimetría, etc.) y están ampliamente 118

119 documentados en la literatura geológica nacional (Barrero et al., 2007; ECOPETROL, 2000; INGEOMINAS, 2000a). Las provincias hidrogeológicas coinciden con las cuencas sedimentarias por sus potencialidades de flujo (asociadas a ambientes y condiciones de depositación) y geometría (determinada por conspicuos rasgos tectónicos y estratigráficos resultantes de los eventos históricos). Las barreras impermeables pueden corresponder, principalmente, a macizos de rocas cristalinas (ígneas, volcánicas), a altos estructurales o a sistemas de fallas que afectan la continuidad de las unidades regionales. En este sentido, las barreras impermeables corresponden a los macizos de rocas cristalinas o volcánicas, altos estructurales y los principales sistemas de fallas que atraviesan el país. En las ERA se requieren unidades de análisis de mayor resolución adecuadas para la toma de decisiones. Estas unidades se denominan en este documento y en la PNGIRH, sistemas acuíferos. El sistema acuífero corresponde a un dominio espacial, limitado en superficie y en profundidad, en el que existen uno o varios acuíferos, relacionados o no entre sí, pero que constituyen una unidad práctica para la investigación o explotación (ITGE, 1971, 1987) Esta definición necesariamente amplia y no restrictiva reconoce que el sistema es dinámico, ya que las unidades prácticas cambian en el tiempo al haber avances en la investigación, etc.; no es de extrañar, por tanto, que puedan existir críticas a cualquier clasificación rígida de los materiales permeables en sistemas acuíferos (Ibíd.). Estos sistemas acuíferos son susceptibles de subdivisiones en unidades menores que pueden denominarse subsistemas o acuíferos. También podrían, agruparse en unidades mayores o cuencas hidrogeológicas. La delimitación y caracterización de sistemas acuíferos permite reconocer prioridades de gestión de las aguas subterráneas. Esta caracterización comprende lo que se ha denominado Modelo Hidrogeológicos Conceptuales MHC que integran la información del estado y dinámica de la oferta, demanda, calidad y vulnerabilidad de acuíferos. 119

120 Procedimientos En este aparte se identifican y describen los procedimientos que la autoridad ambiental debe adelantar en su área de jurisdicción para la evaluación de los sistemas acuíferos en el marco de las ERA Figura 34. Figura 34. Procedimiento para la evaluación de Sistemas Acuíferos en las ERA. La delimitación de sistemas acuíferos parte de un conocimiento geológico del área de jurisdicción. Implica reconocimientos y representaciones a escalas mayores a 1: representadas en cartografía geológica-estructural, columnas estratigráficas, secciones geológicas y determinación de características hidrogeológicas generales asociadas con el conocimiento de las condiciones de porosidad y permeabilidad, cuando menos, de las unidades litoestratigráficas. De gran utilidad 120

121 resulta la cartografía geológica e hidrogeológica desarrollada por el Ingeominas a diferentes escalas y estudios geológicos, geofísicos e hidrogeológicos y análisis de registros de perforaciones de mayor detalle adelantadas en las áreas objeto de estudio. Una vez se cuente con la delimitación se deben priorizar los sistemas acuíferos atendiendo criterios socio-económicos para definir un orden secuencial de estudio e investigación que sea vinculante con los objetivos de planificación regional representados en POMCAS y PMAA o medidas de protección y manejo en sistemas acuíferos no priorizados en los primeros. Los sistemas de acuíferos priorizados deben ser objeto de PMAA para lo cual es necesario desarrollar un MHC (Figura 35). Figura 35. Modelo Hidrogeológico Conceptual. El Modelo Hidrogeológico Conceptual MHC integra la evaluación geológica-geofísica, la evaluación hidrológica, evaluación hidrogeoquímica y evaluación hidráulica e hidrodinámica. La evaluación geológica-geofísica, a la escala apropiada para fines hidrogeológicos, debe componerse combinando métodos directos que comprenden observaciones de afloramientos, 121

122 levantamiento de columnas estratigráficas, correlaciones estratigráficas, elaboración de secciones geológico-geofísicas, análisis de registros de perforaciones exploratorias, procesamiento de imágenes de satélite, radar, fotografías aéreas e interpretación geofísica de Sondeos Eléctricos Verticales SEVs y registros provenientes de exploraciones sísmicas, tomográficas, magnetométricas, o de perfilaje o registro geofísico de pozos. La evaluación hidrológica permite reconocer la distribución espacio temporal de la recarga, dinámica de flujo (zonas de recargas, tránsito y descarga) representada por mapas de isopiezas (que requieren nivelación topográfica de pozos), balance hídrico y flujos base, relaciones cuantitativas con susbsistemas de agua superficial. El modelo hidrológico se construye a partir de información hidroclimática, uso de trazadores e inventarios de puntos de agua (pozos, aljibes y manantiales). Los inventarios se realizan mediante campañas que permiten recolectar información de usos y usuarios, tendencias de la demanda, estado sanitario de captaciones, parámetros de diseño de las captaciones, características hidráulicos de pozos, condiciones y cuantificación de aprovechamientos, parámetros de calidad físico química de las aguas captadas y otras variables que contempla el FUNIAS y que deben ser incorporadas al Sistema de Información de Recurso Hídrico Subterráneo Regional para generar productos de valor agregado representados en estadísticas, espacialización de variables e indicadores de estado. La autoridad ambiental debe definir cada cuanto se deben actualizar estos inventarios atendiendo las condiciones regionales de uso y densidad de captaciones. Este modelo se retroalimenta de manera permanente con los resultados de la red de monitoreo de agua subterránea que da cuenta de la variación de niveles piezométricos en el tiempo. La evaluación hidrogeoquímica e isotópica complementa y es parte estructural del MHC. Permite reconocer facies hidrogeoquímicas, separar y reconocer sistemas de flujos, precisar edad y origen de las aguas subterráneas y reconocer afectaciones por actividad antrópica. Se construye a partir del seguimiento en redes de monitoreo y se complementa con información proveniente de inventarios de puntos de agua. El modelo hidráulico e hidrodinámico permite reconocer tipos de acuíferos (libre, confinado, semiconfinado), espacializar variables hidráulicas (permeabilidad, capacidad específica, caudales de explotación, rendimientos o productividad), reconocer superposición y extensión de conos de abatimiento, etc. Parte de la interpretación y extrapolación de resultados de pruebas de bombeo (a caudal constante, escalonadas, slug test, etc) que dan información de captaciones y del acuífero. 122

123 Una sinergia con empresas perforadoras de pozos y usuarios de aguas subterráneas puede redundar en mejores resultados para todo el MHC. Se ilustra en la figura anterior una clasificación de los sistemas acuíferos en Costeros, intramontanos, insulares y transfronterizos en razón a que su gestión tiene particularidades que orientan el propósito de los PMAA en general y las medidas de protección y manejo en particular. En este sentido, en los acuíferos costeros es pertinente la vigilancia permanente de la intrusión marina y la dinámica de las aguas entre ambientes marinos, transicionales y continentales. El acuífero insular de San Andrés y Providencia comporta particularidades que tienen que ver con su alta dependencia del recurso hídrico subterráneo, el control de la cuña salina y la gestión de la demanda y uso de las fuentes subterráneas. Los acuíferos transfronterizos implican gestión con países vecinos y al respecto el programa UNESCO/OEA ISARM Américas es una iniciativa regional lanzada en 2002, en el Congreso de IAH-ALHSUD en Mar del Plata, Argentina. Resultó de los esfuerzos conjuntos de PHI-UNESCO y la OEA para implementar el Programa ISARM en el hemisferio occidental. El programa abarca tres actividades principales de carácter regional, los cuales corresponden a tres fases. El inventario exhaustivo de los acuíferos transfronterizos de las Américas, incluyendo la recopilación de datos relativos a sus características hidrogeológicas y la utilización actual de sus aguas subterráneas El inventario de los marcos jurídicos e institucionales en los países de la región, en el contexto de los acuíferos transfronterizos. El inventario de los marcos jurídicos e institucionales en los países de la región, en el contexto de los acuíferos transfronterizo Inventario y análisis de los aspectos socioeconómicos de los acuíferos transfronterizos de la región y de su gestión transfronteriza El Programa es coordinado por un grupo de expertos de la OEA y UNESCO-PHI y a nivel nacional es implementado por representantes nacionales designados por los Comités Nacionales del PHI. Uno de los pasos iniciales más importantes del programa fue la creación de una red de coordinadores nacionales, la cual representa actualmente 25 países. Los coordinadores participan en los talleres anuales organizados por ISARM Américas; se responsabilizan de la respuesta adecuada por parte de sus países a los cuestionarios acordados; colaboran - frecuentemente apoyados por colegas nacionales - en la interpretación de la información; y pueden participar en cualquiera otra actividad del programa ISARM Américas. Al final, se busca definir lineamientos para el manejo de acuíferos transfronterizos que puedan orientar los marcos nacionales en cuanto a la comprensión y mejores prácticas de gestión de estos acuíferos compartidos. Las publicaciones y resultados de esta iniciativa se pueden consultar en la página web 123

124 La Evaluación de amenazas a la calidad, cantidad e identificación de conflictos por uso, es el paso que permite con base en el reconocimiento de las condiciones de variabilidad climática y presiones por uso y vertimientos definir escenarios prospectivos para la protección y manejo se sistemas acuíferos. Desde luego, esta fase solo es posible si se cuenta con un MHC adecuado que se complemente con el inventario y clasificación de fuentes potenciales de contaminación, evaluación de la vulnerabilidad y riesgo de contaminación, evaluación de la vulnerabilidad de los acuíferos a variaciones climáticas, delimitación de regiones con agotamiento o deterioro de la calidad del agua, e identificación de conflictos por usos. Los productos obtenidos de esta fase (mapas de riesgo y vulnerabilidad, zonificación de intensidad de uso, mapas de fuentes de contaminación, etc) combinados con los obtenidos del MHC (mapas geológicos, geofísicos, hidrogeológicos, mapas de isovalores hidrogeoquímicos e hidráulicos, mapas de isopiezas y distribución de la recarga, etc.) permiten identificar potencialidades y restricciones de las aguas subterráneas, conflictos de uso y problemática en general que debe ser mitigada con adecuadas medidas de protección y manejo (perímetros de protección de pozos, medidas de abandono de pozos, regulación de regimenes de bombeo, protección de zonas de recarga, medidas para control de vertimientos y rellenos sanitarios, monitoreos en fuentes de contaminación con redes específicas, recarga artificial, uso conjunto agua superficial-agua subterránea, control de concesiones y permisos, etc.). Es util en esta fase el uso de modelos matemáticos. Un modelo científico es una herramienta que reproduce el funcionamiento de un sistema natural, y cuyo objetivo es el estudio y el análisis del mismo bajo diferentes condiciones. Permite asimismo obtener una visión de conjunto de los procesos naturales que en él pueden actuar, y analizar la incidencia de cada uno de los factores o variables presentes, pudiendo predecir su comportamiento y respuesta cuando es sometido a unas situaciones de estrés determinadas (Muñoz, 2002; Waterloo Hydrogeologic, 2000). Desde el punto de vista de la aplicación de la modelización para sistemas hidrogeológicos, existen diferentes tipos de modelos, así como diferentes soportes sobre los que simular los procesos naturales objetos de estudio (Ibíd.): Modelos físicos: reproducción a escala de un fenómeno natural. (ej. Modelos de tanques de arena y agua para la simulación de corrientes de flujo). El problema que presentan es que el comportamiento de los materiales utilizados, así como su escala, no reflejan en muchos casos el comportamiento natural real (Ibíd.). 124

125 Modelos analógicos: se valen de leyes físicas parecidas a las que rigen el comportamiento del sistema para caracterizar y/o interpretar el fenómeno natural (ej modelos de membrana elástica, en la que la forma de una membrana elástica tensada se deforma exactamente igual que un cono de bombeo de agua, por lo que su ecuación coincide con la ecuación de dicho cono de bombeo). Se basan en fórmulas simples, no admiten heterogeneidades y ofrecen una solución exacta en el punto de cálculo. Actualmente no son muy utilizados (Ibíd.). Modelos digitalizados o numéricos: Requieren una discretización espacial y temporal y soportan heterogeneidades. Resuelven la ecuación diferencial de la continuidad mediante matrices en cada una de las unidades (celdas) en la que se ha discretizado el sistema a simular. Son los más utilizados en hidrogeología e investigación y gestión de acuíferos contaminados. Pueden ser utilizados para simular diferentes procesos (Ibíd.): Modelos de flujo: son los modelos hidrogeológicos clásicos, que informan acerca de la distribución del potencial hidráulico en el espacio y en el tiempo para cada una de las celdas definidas en el modelo (ej. Cálculo de radios de influencia de los conos de bombeo de un campo de extracción). Modelos de transporte de masa: se basan en el sistema de flujo definido anteriormente, y permiten calcular la concentración y establecer la evolución de una determinada especie química en el espacio y en el tiempo (ej. evolución de una pluma de contaminante provocada por la rotura de un tanque subterráneo). Modelos de transporte de calor: a partir del modelo de flujo establecido, permite obtener la evolución de las temperaturas (intercambio de calor) de cada una de las unidades discretizadas del sistema en el espacio y en el tiempo. Su aplicación en hidrogeología es más limitada, no así en el campo de la geotermia o el aprovechamiento del gradiente geotérmico terrestre y de sistemas hidrotermales para el aprovechamiento energético. La fase siguiente será la definición de objetivos, metas, programas, proyectos y estrategias que forma parte integral del diseño y formulación de instrumentos de planificación (PMAA) y gestión, asignación de personal y presupuesto para la ejecución de los programas y proyectos. La formulación de los PMAA deben conducir a acuerdos con los actores o usuarios del agua en concordancia con los lineamientos y orientaciones de la Guía Metodológica para la Protección Integrada de Aguas Subterráneas elaborada por la Water Management Consultants con el apoyo del MAVDT, Ingeominas, IDEAM, CVC y Coralina (WMC, 2002) y la Guía Metodológica para la 125

126 Formulación de Planes de Manejo Ambiental de Acuíferos que prepara el MADS (MAVDT, 2011). Es importante recalcar la importancia de un equipo efectivo de trabajo dedicado exclusivamente a la evaluación y gestión de las aguas subterráneas en la autoridad ambiental. Este equipo en lo posible debe estar liderado por un geólogo o hidrogeólogo y debe contar con un profesional de las ciencias humanas para facilitar el dialogo con los actores (sociales, gremiales, institucionales). Parte integral del PMAA es el marco lógico que permite orientar las acciones de manera sistemática y reconocer con sus indicadores de logro y desempeño la eficiencia y la eficacia de las medidas formuladas. A continuación se debe dar paso a la ejecución de las medidas y acciones formuladas mediante la aplicación de programas y proyectos del PMAA. Esta fase involucra el desarrollo de instrumentos de diferente índoles (técnicos, de participación y resolución conflictos, de planeación, administrativos, normativos, económicos, de fortalecimiento institucional, de seguimiento y monitoreo de calidad y cantidad del recurso, de protección de las captaciones, de las zonas de recarga, y de las zonas vulnerables a contaminación). Capítulo aparte requiere el tema de monitoreo de las aguas subterráneas por lo cual se presenta como anexo. El monitoreo parte de la Evaluación de las características hidrogeológicas de la zona, definición de acuíferos, determinación de la calidad natural del agua en ellos, identificación de fuentes o actividades potenciales de contaminación, definición de tipos de contaminantes y delimitación de la extensión horizontal y vertical de la contaminación. Con estos elementos es posible diseñar el anteproyecto de la red de pozos de observación que una vez validado da lugar a la construcción de la red de observación y su operación con las modificaciones y actualizaciones que cada situación concreta amerite. La densidad de la red de control, la distribución de pozos en ella, el número y tipo de parámetros a observar, los métodos de toma de muestras y la frecuencia del muestreo deben determinarse en función del objeto especifico del programa de vigilancia y de las expectativas de desarrollo de la zona a que se aplique dicho programa (Anexo 1). Finalmente, se debe hacer seguimiento y evaluación de la efectividad de las acciones y planes y programas del PMAA, a través de indicadores que reflejen el estado de calidad, cantidad, gestión del riesgo de contaminación y de agotamiento de los sistemas acuíferos, participación ciudadana, educación ambiental, legalización de usuarios. En este documento, se proponen algunos indicadores del estado de las aguas subterráneas que en todo caso deben ser complementados en función del propósito y resultados esperados del PMAA. Cabe aclarar que esta sucesión de pasos o fases no es secuencial, sino iterativa lo cual implica superposición o simultaneidad de actividades que debe formar parte de los planes operativos de las autoridades ambientales. 126

127 Instrumentos Para la evaluación de sistemas acuíferos son pertinentes como instrumentos: Los Planes de Manejo Ambiental de Acuíferos (MAVDT, 2011). A estos planes se hizo referencia anteriormente. El Formulario Único para Inventario de puntos de agua FUNIAS. Este instrumento se ha concertado con las autoridades ambientales y ha sido descrito en apartes anteriores de este mismo capitulo. Garantiza la sistematización de información hidrogeológica y su incorporación automática al SIRH a partir de un aplicativo desarrollado por el IDEAM para tal fin disponible para las autoridades ambientales Métodos y técnicas Los métodos y técnicas para la evaluación del agua subterránea en sistemas acuíferos de las áreas de jurisdicción de las autoridades ambientales se encuentran documentados en la literatura hidrogeológica. Sin embargo, es de gran utilidad la consulta del Anexo titulado Aspectos técnicos para la formulación de planes de protección de aguas subterráneas elaborado por Ingeominas para la Guía Metodológica para el manejo y protección de acuíferos (WMC, 2002). En este anexo se dan pautas y orientaciones para el manejo y organización de información geológica, geofísica, hidrogeoquímica y la proveniente de inventarios de puntos de agua para la elaboración de los MHC. Asimismo, hace referencia a la evaluación de la vulnerabilidad intrínseca de los acuíferos a la contaminación, monitoreo de niveles y calidad de agua subterráneas y evaluación de fuentes potenciales de contaminación. Las normas y estándares para elaboración de mapas hidrogeológicos están fijados por la Asociación Internacional de Hidrogeólogos en su "Hydrogeological maps: A Guideline and Standard Leyend" (IAH, 1995). En el tema de monitoreo se presenta en el Anexo 1 el Protocolo del Agua: Monitoreo de Aguas Subterráneas (Vargas, 2007) que incluye el marco conceptual del monitoreo del agua subterránea y contenidos que especifican las estrategias, programa y métodos de monitoreo. En el tema de pruebas de bombeos y ensayos hidráulicos es didáctico y práctico el Curso Manual Tutorial de Ensayos de Bombeo de Acuíferos (UNESCO, 2004). 127

128 Asimismo, un tema que es determinante para el MHC es la cuantificación de la recarga de acuíferos que esta soportada en su totalidad en una publicación especial de la International Association of Hydrogeologist (IAH, 2002). También es pertinente considerar y consultar la Serie de Notas Informativas del GW-MATE publicada por el Banco Mundial, Washington D.C., EEUU. La traducción al español fue realizada por Héctor Garduño. Está disponible en formato electrónico en la página de Internet del Banco Mundial y la página de Internet de la GWP Asociación Mundial del Agua (Foster & Otros, 2006). Comprende notas técnicas tituladas: Groundwater Management Strategies. Groundwater abstraction rights from theory to practice. Stakeholder participation in groundwater management mobilizing and sustaining aquifer management organizations. Economic instruments for groundwater management using incentives to improve sustainability. Groundwater quality protection defining strategy and setting priorities. Groundwater monitoring requirements for managing aquifer response and quality threats. Groundwater dimensions of national water resource and river basin planning promoting an integrated strategy. Groundwater dependent ecosystems characterization procedures and conservation measures. De los indicadores de aguas subterránea pertinentes para el nivel regional se ocupa la publicación titulada Groundwater resources sustainability indicators (UNESCO et al., 2007) Fuentes de información Las fuentes de información para las autoridades ambientales para la consolidación de sus MHC son: Publicaciones geológicas e hidrogeológicas de Ingeominas, incluyendo el Atlas Hidrogeológico de Colombia a Escala 1: (INGEOMINAS, 2000b). Expedientes de licencias y permisos de aprovechamiento Registros de perforadores Registros de perforaciones 128

129 Censos de usuarios Datos provenientes de inventarios de puntos de agua. Pruebas de bombeo de perforaciones y pozos de producción Registros geofísicos de diferentes proyectos. Información hidroclimática de la red de referencia del IDEAM y de redes regionales o locales cuando ellas existan Modelamiento espacial Los mapas hidrogeológicos son una representación sinóptica de todos los datos relacionados con el sistema agua-tierra que alcanzan la más extrema importancia, puesto que son particularmente herramientas usadas en la descripción de situaciones estáticas y procesos dinámicos en el subsuelo en lo relacionado con el agua. Con el boom de las técnicas asistidas por computador (CAD= diseño asistido por computador y Sistemas de Información Geográfica) su significado esta incrementándose (STRUCKMEIR & MARAT, 1995). En lo que sigue de este capítulo se describen y transcriben aspectos básicos que constituyen el marco lógico de la elaboración del mapa en cuestión. Por supuesto se hará alusión casi exclusiva a la guía de la IAH pues a partir de ella se deberán definir los componentes estructurales del Mapa Hidrogeológico del área de jurisdicción de las autoridades ambientales. Las normas, consideraciones, estándares y metodologías propuestas por la IAH en 1.995, se orientan o mostrar una presentación sistemática de los conceptos y representaciones gráficas válida para mapas hidrogeológicos. Así provee información sobre un amplio rango de mapas hidrogeológicos en sentido general, asiste a los hidrogeólogos para escoger el tipo de mapa más apropiado para sus propósitos y les permite obtener los resultados deseados en el camino más eficiente. En atención a la considerable variación de la información involucrada en un mapa hidrogeológico, la cual depende del propósito (escala), confiabilidad de la información, costo y otros factores, sería fantasioso creer que en un solo tipo de mapa pudiera satisfacer todos los requerimientos (Ibíd.). El objetivo último es desarrollar una comprensión profunda de la compleja situación hidrogeológica y plasmarla de manera clara y fácilmente entendible sobre un mapa, eventualmente soportada por una sección o diagrama (Ibíd.). En otras palabras, traducir el ambiente hidrogeológico dentro de un lenguaje óptico el cual pueda ser entendido sin errores ni sesgos por el usuario del mapa. En este sentido, el realizador del mapa debe escoger la mejor forma de satisfacer el interés de los usuarios los cuales pueden ir desde especialistas, hasta público en general, políticos o tomadores de decisiones (Ibíd). Los mapas hidrogeológicos en 129

130 sentido amplio tratan con el sistema complejo Agua-Rocas, sus propiedades e interrelaciones. El sistema es tridimensional y cubre parte de la corteza de la tierra y por consiguiente, cambia con el tiempo (particularmente el componente agua). Los mapas hidrogeológicos son parte del sistema integral de representación gráfica usada en las ciencias de la tierra. Las representaciones gráficas más comunes corresponden a columnas y correlaciones estratigráficas, mapas, bloquediagramas y secciones geológicas. Los mapas y secciones verticales son representaciones, normalmente a escala y sobre un medio plano, de una selección de aspectos materiales o abstratos, sobre o en relación a, la superficie o subsuperficie) de la tierra (Anón, 1977, 1983). Sobre los mapas hidrogeológicos, en sentido amplio, estos aspectos representan datos e información acerca del agua subterránea y las rocas, o información derivada. En cualquier caso, sobre los mapas hidrogeológicos coloreados, el color debe estar atribuido a verdadera información hidrogeológica así como a la estratigrafía o unidades del tipo de roca. Las representaciones gráficas (los mapas en sentido amplio incluyen secciones y diagramas) en hidrogeología deben ser considerado junto con tablas, bases de datos y modelos matemáticos. Debe recordarse que debido a la naturaleza tridimensional de los sistemas de aguas subterráneas y el propósito del mapa, el rango total de las representaciones gráficas (mapa, cortes y diagramas) deben ser considerados y usados complementariamente. En cualquier caso, un plano hidrogeológico deberá contener una sección transversal o corte, para revelar la estructura en el plano vertical. La información obtenida de un mapa geológico para propósitos de cartografía hidrogeológica generalmente comprende dos aspectos (Figura 36). La conversión de unidades litoestratigráficas en unidades hidrolitológicas La identificación y selección de información estructural necesaria para describir y comprender la dinámica de flujo de acuíferos y aguas subterráneas, así como los tipos y condiciones de los límites controlados por la geología y la estructura. La clasificación de rocas infrayacentes y su caracterización hidrogeológica (su capacidad de trasmitir y almacenar agua) es usualmente el paso esencial en la conversión de un mapa geológico en uno hidrogeológico. Esta es una función de la descripción de facies litológicas sobre un mapa geológico, lo cual algunas veces no está disponible en detalle, especialmente si las unidades del mapa son solamente clasificadas por su edad estratigráfica. Los mapas geológicos que muestran unidades roca/tiempo son más apropiadas para interpretación hidrolitológica (Ibíd.). La conversión hidrolitológica de un mapa geológico puede ser hecho a diferentes niveles: 130

131 Modelo Geológico básico Corte Geológico Columna Estratigráfica T 2 T 1 K 1 K 2 T 2 T 1 K 1 K 2 SIG Cuencas Geológicas Unidades Hidroestratigráficas Corte Hidrogeológico Columna Hidroestratigráfica C B A C B A Sistemas acuíferos Escorrentía Evapotranspiración Precipitación Red hidrográfica Suelos Reporte Mapa Hidrogeológico Base de datos Provincias Hidrogeológicas ESQUEMA LÓGICO PARA LA ELABORACIÓN DE MAPA HIDROGEOLÓGICOS Figura 36. Esquema Lógico para la elaboración de mapas hidrogeológicos (Vargas, 2002) 131

132 1. La distinción entre rocas consolidadas y no consolidadas, permeable e impermeables se hace sobre bases crudas y cualitativas. Los cuerpos de roca considerados permeables son entonces clasificados como: Continuos o discontinuos de acuerdo con la naturaleza de los cuerpos de agua subterránea contenidos. Poroso/intergranular o fisurada de acuerdo a las características de flujo dominantes. Esto lleva a una clasificación en tres diferentes categorías (poroso, fisurado, carstificado) posiblemente complementado por clases intermedias. Muchos cuerpos de roca pueden ser diferenciados fácilmente siguiendo esta clasificación basada en datos hidrogeológicos de campo limitados. 2. La clasificación de rocas puede ser refinada sobre la base de consideraciones de permeabilidad a menudo derivadas de analogía pura entre geología (tipo litológico de roca) e hidrogeología (valores de conductividad hidráulica K). Sin embargo, debe recordarse que los valores de K varían ampliamente en áreas con litologías uniformes. Esta clasificación semicuantitativa usualmente agrupa las unidades hidrogeológicas en: Formaciones permeables (K> 10-1 m/día) formando importantes acuíferos de relativamente alta permeabilidad y productividad. Formaciones semipermeables K entre 10-1 m/día y 10-4 m/día) que forman acuíferos menos productivos y acuitardos. Formaciones impermeables (acuicludos y acuifugas) (K<10-4 m/día). La información estructural derivada del modelo geológico básico por su parte permite: Definir la geometría de los acuíferos Determinar los límites de los sistemas acuíferos los cuales son a menudo definidos por las estructuras geológicas. Un mapa geológico muestra la localización de límites de afloramientos de unidades de roca. Los afloramientos de acuíferos generalmente forman áreas de recarga caracterizadas por condiciones de tabla de agua. Sin embargo, el límite de extensión de la unidad de roca puede no necesariamente coincidir con la extensión del acuífero, particularmente en áreas de plataforma o en áreas donde la tabla de agua es muy profunda, o donde la zona no saturada del acuífero tiene un considerable espesor. 132

133 El macrofracturamiento representado por fallas sobre mapas geológicos es también a menudo altamente relevante para mapas hidrogeológicos. Las fallas pueden actuar como barreras o drenes para el flujo de agua subterránea o puede no afectarlo, mientras las zonas de fractura en rocas duras usualmente son altamente transmisivas. La interpretación de mapas geológicos, junto con la información sobre cuencas, manantiales y red de drenaje obtenidos del mapa topográfico deben hacer posible al hidrogeólogo desarrollar un primer entendimiento conceptual de los sistemas de flujo de aguas subterráneas en el área a ser mapeada. Este modelo conceptual, por supuesto debe ser proveído o alimentado, refinado y definido cuantitativamente con la ayuda de datos hidrogeológicos reales (Ibíd.). Los mapas hidrogeológicos al igual que otras representaciones gráficas, reflejan el estado del arte en el conocimiento hidrogeologíco y los requerimientos específicos de sus usuarios. La existencia de mapas con diferentes niveles de datos e información y la disponibilidad en el uso cartográfico permite la realización de diversos tipos de mapas hidrogeológicos (Ibíd.). En la Figura 37 se presenta una clasificación de estos mapas de acuerdo con sus posibles usos y niveles de información. NIVEL DE INFORMACION POSIBLES USOS Baja (datos escasos y heterogéneos de diferentes fuentes) Avanzada (Programas de investigación sistemáticos y datos más confiables) Alta (Sistemas de análisis hidrogeológicos y modelos de aguas subterráneas) Reconocimiento y exploración Planeación y desarrollo Manejo y protección Mapa hidrogeológico general Mapa de recursos potenciales de agua subterránea Mapa de vulnerabilidad de agua subterránea Mapas de parámetros hidrogeológicos (series de mapas, Atlas) Mapas hidrogeológicos especializados para planeación Mapas de sistemas regionales de aguas subterráneas (representaciones de modelos conceptuales) Representación gráfica derivada de sistemas de información geográfica (mapas, secciones, diagramas o perspectivas) 133

134 Estático Dependencia del tiempo Dinámico Bajo Seguridad Alto PARÁMETROS DE REPRESENTACIÓN Bajo Costo por unidad de área Alto Grande Área representada Pequeña Pequeña Escala Grande Figura 37. Un sistema de clasificación para mapas hidrogeológicos. Adaptado de (STRUCKMEIR & MARAT, 1995) En términos amplios, los tipos de mapas hidrogeológicos más comunes son: Mapas hidrogeológicos generales y de recursos potenciales de agua subterránea. Mapas paramétricos (este tipo incluye parámetros y variables o datos básicos o valores únicos. Mapas temáticos que incluyen vulnerabilidad, sostenibilidad y protección. Los mapas de parámetros hidrogeológicos requieren mayor precisión y una cuidadosa selección de datos relacionada con la ocurrencia, geometría, extensión, magnitud y características hidráulicas e hidrogeoquímicas de las unidades roca-sedimento que conforman acuíferos. Los mapas de parámetros a menudo sirven para representar con precisión algunos detalles específicos y por lo tanto requieren ser elaborados en escalas grandes. Los mapas de sistemas de aguas subterráneas son preparados para realzar el ambiente hidrodinámico y las condiciones de frontera de un área dada. Ellos a menudo se relacionan con un área geográfica en particular o un sistema hidrogeológico en particular. Son usados parar fases conceptuales o de modelamiento y por supuesto están basados en mapas de parámetros, junto con la integración de información morfológica, geológica, estructural, pedológica, hidrológica y demás información relevante. Requieren de estados avanzados de adquisición de datos y proveen modelos hidrogeológicos conceptuales muy confiables que pueden ajustarse con la adquisición de nuevos datos en redes de monitoreo diseñadas para tal fin (Ibíd.). Una sola leyenda standard no puede servir para todos los tipos de mapas hidrogeológicos y los diversos usuarios. Sin embargo, los stándares recomendados para representación pueden ser 134

135 útiles desde que contengan un catalogo de signos, ornamentos y colores, así como la explicación de su significado y definiciones entre otras. Es necesario por lo tanto, seleccionar apropiadamente los elementos para encontrar el balance justo entre el contenido y el formato del mapa (Ibíd.). La leyenda definida en la guía de la IAH esta basada en leyendas anteriores para uso nacional y regional, pero también local. El escenario global de esta leyenda stándard incluye los módulos de mapas hidrogeológicos generales, mapas de sistemas de flujo de aguas subterráneas y vulnerabilidad. A nivel de la información hidrogeológica en los mapas generales y de propósitos específicos el principio general es representar los acuíferos, sus características hidrogeológicas y el contenido de aguas subterráneas. Para el efecto se utilizan los colores azul, verde y marrón de la escala (ITC, 1983). Los acuíferos en los cuales el flujo es principalmente intergranular (particularmente materiales inconsolidados) se representan con color azul. Acuíferos fisurados, cársticos y en general desarrollados en rocas consolidadas se colorean con verde. En cada caso, el tono oscuro del color indica un recurso de agua subterránea extensivo con alta productividad del acuífero, mientras que un tono claro indica que el recurso es local y de baja productividad. Las formaciones o unidades de roca que contienen recursos de agua subterránea local y limitada se colorean de marrón claro y las que no almacenan el recurso se colorean con marrón oscuro. De esta manera, es posible modelar espacialmente los componentes hidrogeológicos de los sistemas acuíferos y asociarlos con las 16 provincias hidrogeológicas en que se ha dividido el país (IDEAM, 2010a). 4.3 Usos y demanda de agua Este punto aporta en la construcción de Evaluaciones Regionales del Agua abordando los aspectos relativos a la demanda de agua. La legislación sobre el recurso hídrico en Colombia proporciona un marco general para su gestión como un patrimonio común y por lo tanto su propósito no es otro que el de regular las relaciones que surgen del aprovechamiento de tales recursos y de la conservación del ambiente. Estas relaciones son el producto de la conducta humana, individual o colectiva y el entorno físico y ambiental, relaciones mediadas por la actividad de la Administración Pública. Como se trata de compatibilizar la necesidad de lograr el desarrollo económico del país y la aplicación de la política ambiental, se utilizarán herramientas con las cuales pueda valorar el costo 135

136 beneficio del uso de un recurso cuando se comprometa su existencia y, zonificar al país delimitando áreas de manejo especial que aseguren el desarrollo de la política ambiental y de proyectos prioritarios ambientales cuando se requiera. De la misma manera, promoverá la asociación y el estudio de la relación comunidades - recursos naturales con el fin de lograr el uso adecuado y racional de los mismos. Si bien el marco normativo es amplio y da cabida suficiente para que se realicen las evaluaciones regionales de agua, pues caben los principios que debe acudir a las autoridades ambientales como es velar por la protección del recurso hídrico y mantener el equilibrio entre las necesidades de desarrollo y las reserva del recurso, estas deben tomar decisiones con relación a permitir o no la extracción o una mayor extracción del recurso como lo expresa la Figura 38. La toma de decisiones la hacen las autoridades ambientales con base en criterios e instrumentos proporcionados por la legislación. Estos utilizados a buen juicio lograrán un uso adecuado del recurso. Entre los criterios la ley le faculta para señalar prioridades para utilizar el agua y para realizar proyectos; le permite señalar condiciones y requisitos de uso, así como velar por la reducción de las pérdidas. Asegurar el mejor aprovechamiento y controlar el uso por razones de interés social o de utilidad pública. Figura 38. Alcance y finalidad del marco Normativo y de política para la toma de decisiones con relación al uso del agua. 136

137 Los instrumentos para la regulación del uso son variados en su clase y se orientan soportar las asignaciones representadas en concesiones, permisos y autorizaciones, permitir conceptos previos al uso y a la realización de proyectos, soportar cobro de tasas por uso y por vertimientos, zonificar y establecer áreas de protección y manejo, incorporar costos ambientales, planear el manejo y ordenación de cuencas y proteger las cuencas abastecedoras Uno de los instrumentos más valiosos para regular la demanda de agua son las concesiones. Este instrumento a través de la regulación de la oferta, produce efectos sobre las cantidades demandadas. Las concesiones restringen el volumen a utilizar, al poner un límite en la autorización de uso, de la misma manera como restringe el tiempo y para otorgarla debe ajustarse a sus requisitos y prohibiciones y restricciones de modo y de oportunidad en el uso. En todos estos procesos, el análisis de la demanda y de los usos actuales y potenciales resulta estructural, ya sea para la elaboración de planes como los de ordenación de cuencas y de ordenamiento del recurso hídrico, como para definir el otorgamiento de una concesión o la modificación de volúmenes otorgados. La PNGIRH en uno de sus objetivos específicos propone Caracterizar, cuantificar y optimizar la demanda de agua en el país. El logro de este objetivo comporta el diseño de cuatro estrategias: caracterización y cuantificación de la demanda de agua en cuencas priorizadas, fomento a la gestión integral del recurso hídrico en los principales sectores usuarios del agua, y uso eficiente y sostenible del agua (MAVDT, 2010b) La caracterización y cuantificación de la demanda de agua en cuencas priorizadas implica realizar inventarios y registros de usuarios (legales y por legalizar) del recurso hídrico, a nivel de cuenca priorizada en el Plan Hídrico Nacional, en relación con las aguas superficiales, subterráneas y marino costeras. Cuantificar la demanda y calidad del agua requerida para el desarrollo de las actividades de los principales sectores usuarios del recurso hídrico, a nivel sectorial y regional. Implementar y hacer seguimiento periódico a los sistemas de medición de los consumos de agua para usuarios priorizados en el Plan Hídrico Nacional. Aplicar la metodología de balance hídrico (oferta vs. demanda) a nivel de cuenca para administrar la demanda, teniendo en cuenta el caudal mínimo ambiental. (MAVDT, 2010b). 137

138 Desarrollar las Evaluaciones Regionales del Agua significa realizar un proceso permanente de análisis de la situación del agua en la región. Los diagnósticos realizados muestran, con relación a la administración del agua, que los parámetros de eficiencia son realmente bajos: existen escasos inventarios del recurso, las coberturas de las concesiones son muy bajas, el control ejercido sobre el uso eficiente del agua no es el más oportuno y son cada vez más evidentes los conflictos por el uso. Adelantar Evaluaciones Regionales de Agua útiles a las necesidades de las autoridades ambientales implica ajustar los procesos de gestión de información con el fin de ganar legitimidad en su entorno. Por lo tanto, se debe adelantar una gestión de calidad de la información como herramienta para la GIRH. Esto implica estandarizar procesos de recolección y procesamiento, entendido este como protocolizar las maneras de hacer tales procesos. La gestión de la información implica promover una mayor integración entre las entidades que producen información; en algunos casos implicará una estrecha comunicación para que todas las instituciones tengan la información igual si proviene de la misma fuente. El uso de las tecnologías informáticas y redes de información para su difusión deberán generalizarse. En este sentido, este documento pretende establecer un marco conceptual para desarrollar las evaluaciones regionales de agua en relación con la demanda hídrica, establecer criterios generales para construirlas, en donde la gestión de información es fundamental. En este sentido, también se bosquejan algunos elementos denominados de aprestamiento de las instituciones para garantizar el éxito en esta construcción Marco conceptual de la demanda hídrica El conjunto de conceptos que conforman las evaluaciones regionales del agua se toman del Estudio Nacional del Agua 2010 (Figura 39) y se transcriben a continuación, incluyendo el concepto de retorno que tiene particular relevancia en la escala regional: De acuerdo con el desarrollo del Estudio Nacional del Agua 2010, los conceptos básicos de las Evaluaciones Regionales de Agua no se diferencian sustancialmente, toda vez que se pretende que a futuro que las evaluaciones regionales alimenten la construcción del estudio nacional. 138

139 Figura 39. Conceptos básicos que definen la demanda hídrica a nivel regional Conceptos básicos Se presentan a continuación los principales conceptos: Balance Hídrico en la región: se considera como un balance de entradas y salidas de agua. Por ello es importante entender la necesidad de contar con la demanda georeferenciada para encontrar el verdadero consumo en las áreas de análisis, como lo ilustra la Figura 40. Figura 40. Diagrama causal de un sistema de recursos hídricos para una región 139

140 Tomado de: Sánchez-Román; Rodrigo; Folegatti; M* Marcos V. Orellana-González Alba M. G. Una aproximación para la evaluación de los recursos hídricos utilizando dinámica de sistemas en las cuencas hidrográficas de los ríos Piracicaba, Capivarí y Jundia. Extracción: La demanda hídrica para las Evaluaciones Regionales de Agua, al igual que para el ENA 2010 se define como la extracción del sistema natural destinada a suplir las necesidades y los requerimientos de consumo humano, producción sectorial y demandas esenciales de los sistemas no antrópicos (IDEAM, 2010a). Consumo efectivo: Se refiere a la cantidad real de agua que es utilizada en los procesos de producción económica, de servicios y en el comercio específicamente, así como en el consumo humano como satisfactor de las necesidades fundamentales de la población (IDEAM, 2010a). El concepto aplicado a la región se refiere al consumo bruto más el almacenamiento, menos las descargas. (Tate, UNESCO, s.f.) Consumo intermedio efectivo: Da cuenta del agua usada realmente como materia prima en los procesos de transformación y de servicios. El agua en este dominio puede ser utilizada como materia prima en los procesos industriales, como transporte en la actividad de producción de celulosa y la producción de papel, como elemento de transferencia de calor en procesos tanto de calentamiento como enfriamiento, o como contenedor de residuos industriales, según identificación de la Clasificación Industrial Internacional Uniforme - CIIU y Clasificación Central de Productos - CPC. En el caso de la actividad de servicios, da cuenta del agua utilizada por el sector institucional como es el caso de hospitales, colegios, universidades y servicios hoteleros (IDEAM, 2010a). Cadena de consumo de agua: Es aplicable al uso que se hace del agua en cada una de las etapas de los procesos productivos sectoriales. Así, en el sector pecuario hace referencia a cada uno de los componentes del consumo de agua en la cadena productiva teniendo en cuenta las etapas de cría, levante y sacrificio de ganado, más el consumo del recurso en labores de manejo de la población en los diferentes lugares de alojamiento y beneficio (porquerizas, galpones, plantas de sacrificio y hatos ganaderos). Igualmente el consumo relacionado con el sacrificio informal o no registrado. Esta cadena de consumo también hace referencia a aquellas del sector agrícola, incluyendo etapas como la siembra, crecimiento (y que se identifican con las necesidades de riego), cosecha y poscosecha. En el sector industrial se refiere al procesamiento, lavado y enfriamiento en la obtención de los productos manufacturados (IDEAM, 2010a). 140

141 El consumo humano o doméstico de agua no se considera una cadena de consumo pues no es un proceso productivo el que realizan los hogares, el agua es consumida en bebida directa y preparación de alimentos para consumo inmediato; para la higiene personal y limpieza de elementos, materiales o utensilios que si bien garantizan su reproducción social, no se considera una actividad que genere rentabilidad económica (IDEAM, 2010a) Caudal ecológico y ambiental: En el Decreto 3930 del 25 de octubre del 2010 se define como: el volumen de agua necesario en términos de calidad, cantidad, duración y estacionalidad para el sostenimiento de los ecosistemas acuáticos y para el desarrollo de las actividades socioeconómicas de los usuarios aguas abajo de la fuente de la cual dependen tales ecosistemas (IDEAM, 2010a). Agua extraída no consumida. Aplicable a las demandas antrópicas en su conjunto. Se define como el volumen de agua, que es extraído del sistema hídrico y que no es utilizado efectivamente en ningún tipo de uso ó consumo, retornando al sistema con variaciones en las condiciones de calidad originales. (IDEAM, 2010a) Demanda total. Se refiere al consumo efectivo mas el agua extraída no consumida Ciclo del uso y demanda de agua El ciclo del uso del agua se expresa en la Figura 41 que ilustra como en una región, el ciclo comienza con el influjo de agua o la entrada de agua para las actividades propias de ese territorio. Dicho influjo es tomado de alguna fuente denominada abastecedora. De este influjo se hace un uso denominado uso bruto que no es otra cosa que la cantidad de agua utilizada en las actividades propias definidas previamente. También parte de ese influjo puede almacenarse. Una vez realizada la actividad y consumida el agua en los procesos productivos, se descarga aquella cantidad de agua que no se utilizó o que habiendo sido utilizada se convierte en vertimiento. Este proceso se denomina descargas, es decir, la cantidad de agua que se permite salir de la actividad. 141

142 Figura 41. Ciclo del uso del agua regional Uso efectivo del agua Tales descargas se vierten a alguna fuente, denominada receptora, pasando antes, o sin pasar por un proceso de depuración, para completar el ciclo en un flujo de recirculación. Entonces, en el ciclo el consumo efectivo, se define como el uso bruto más el almacenamiento menos las descargas. Cuando el proceso de influjo-uso-descarga se realiza a través de los denominados sistemas de abastecimiento, se estará hablando de un ciclo del uso de agua a nivel local. Todo el proceso está mediado por reglas para garantizar la salud. Las descargas pueden ser puntuales o difusas como el caso de la producción agrícola. Consumo eficiente La definición del concepto de eficiencia tiene varias connotaciones. La más común se refiere a la ausencia de desperdicio en la utilización de los recursos económicos y que produce un máximo de satisfacción con un stock de factores e insumos y una tecnología dada. La segunda connotación de eficiencia tiene que ver con la asignación de recursos. Esto quiere decir que las actividades 142

143 económicas tendrán una organización eficiente en el territorio cuando ninguna de ellas puede elevar su utilidad sin desmejorar la utilidad de los demás. La tercera connotación se refiere a eficiencia en la producción, la cual se expresa en una situación en la que en una región no se puede producir más de un bien sin disminuir la producción de otro (IDEAM, 2010a). Bajo estas tres connotaciones el Estudio Nacional del Agua 2010, expresa la eficiencia en el uso o en el consumo de agua. El concepto de uso de agua visto integralmente, da cuenta, bajo la primera connotación de eficiencia de la extracción de un volumen dado de agua, que suple el consumo efectivo en las diferentes actividades antrópicas y el agua extraída no consumida, valorada como un indicador del nivel de eficiencia asociado a la gestión del recurso, consecuente con el desarrollo de estas actividades. En la segunda connotación de eficiencia, el almacenamiento del recurso hídrico en sistemas y reservorios no naturales, lleva a valorar el stock reservado como una oferta de agua no disponible, durante cierta temporalidad. Por lo tanto, el consumo es excluyente y rival frente a otras demandas in situ y en consecuencia disminuye la utilidad de unos usuarios frente al aumento de la utilidad para otros. En el último caso es posible entender que habrá eficiencia en la producción económica con relación al agua cuando la sustracción de la oferta natural que se hace del caudal ecológico, medido objetivamente a través de la curva de duración de caudales, incide en la lectura asociada a la razón de escasez. (IDEAM, 2010a). El consumo eficiente del agua tiene una expresión más clara en el nivel regional, pues este no es el mismo ni en todas las regiones ni en todas las épocas. Por ejemplo, la disponibilidad del agua condiciona la manera en que evolucionan los patrones de uso. El consumo de agua obedece a particularidades regionales relacionadas con las condiciones físicas y socioeconómicas del entorno. También el consumo eficiente del agua está íntimamente relacionado con el ciclo del uso del agua. Consumo efectivo vs. Consumo eficiente El consumo efectivo de agua debe volverse eficiente. El consumo eficiente del agua en una región depende de las condiciones económicas y sociales presentes en esta. Así, satisfacer las necesidades de la población para su supervivencia, y de sus actividades no necesariamente se hace de manera eficiente y la eficiencia puede tener diferentes niveles regionales. Las condiciones económicas se refieren a factores de la estructura de organización de los procesos productivos y el uso de la tecnología, los cuales son diferentes regionalmente. Hay una 143

144 gran variedad de composiciones de la relación tamaño tecnología de las unidades productivas 10 que diferencian el consumo de agua. También, se refieren a otros factores externos al proceso productivo pero que los afecta, como los ciclos económicos o de corte social como el conflicto que afectan la actividad productiva, y por tanto su dinámica. El consumo eficiente incluye una serie de variables relacionadas con los procesos de producción, (o la combinación de factores), la mezcla de actividades y productos y el precio del agua. La mezcla de productos en una región tiene que ver con los sectores y los productos que se encuentran en su área de influencia, que a su vez están presentes o no por las ventajas que la región le ofrece. Seguramente se encuentran todos los sectores, pero la mezcla de productos es diferente en cada región y por lo tanto, diferencia los consumos de agua. Dependiendo de la tecnología utilizada en los procesos productivos individuales, será la eficiencia en el uso del agua. El precio de alguna manera influye el consumo eficiente cuando en las tarifas se refleja el valor que el conjunto de usuarios de la región hace de él. Si el precio es alto, la valoración del consumo del agua también lo será y por lo tanto, se usará más eficientemente que si no lo fuera. Se puede ilustrar este punto con ejemplo tomados de la experiencia regional en Colombia. En el Tolima, los propietarios valoran los terrenos por la disponibilidad de agua en ella por eso es muy importante no solo tener una concesión sino un volumen considerable de agua. En el área de jurisdicción de Corpoguavio, los usuarios reconocen la escasez en una de sus cuencas, y valoran de manera negativa que un usuario no tenga concesión, por lo que ejercen control social, informando a la Corporación de la situación con el fin de corregirla. En la región de la Amazonía, la valoración social del recurso es muy baja toda vez que los usos normalizados registrados están muy por encima del promedio nacional, haciendo que los volúmenes de agua extraída no consumida sea muy alta, así tengan agua potable con una frecuencia fragmentada. Otro aspecto del precio del recurso tiene que ver con su uso en los procesos productivos para remover los desechos. En términos del influjo productivo la remoción de desperdicios es la capacidad del agua para llevarse los desechos(tate). Cuando el agua está disponible sin cargo 10 Hay una variedad muy grande entre microempresas, pequeñas, medianas y grandes empresas las cuales usan desde tecnologías tradicionales hasta tecnología de punta 144

145 alguno, es invariablemente más económico que cualquier otra alternativa para la remoción de desechos. El sobreuso resultante conduce directamente al problema de la contaminación del agua. En muchos casos, precios bajos del recurso están relacionados con la abundancia del recurso. Así las cosas, el nivel de atención que se presta al consumo eficiente del agua es directamente proporcional a los precios cobrados por su servicio y el alza en los precios conduce a un incremento en la atención que se presta al uso del agua, y, con el tiempo, al uso más eficiente del agua. Por lo tanto, cuando los precios del agua reflejan los costos sociales del desarrollo de suministros, se crean incentivos para usar el recurso de manera eficiente y razonable, reflejando su valor en la producción o en sus varios otros usos. Por ello, el concepto de consumo eficiente del agua incluye cualquier medida que reduzca la cantidad de agua que se utiliza por unidad, en cualquier actividad, y que favorezca el mantenimiento o mejoramiento de la calidad del agua. Si bien los factores económicos están entre los más importantes determinantes del uso del agua y de la eficiencia en su uso, factores sociales también influyen el consumo eficiente. En contraste con los factores económicos, los cuales pueden ser bastante directos en el efecto que tienen sobre la eficiencia en el uso del agua, muchos de los factores sociales son más indirectos y sutiles en el efecto que tienen sobre la eficiencia en el uso del agua. Los gustos y las preferencias sociales, la educación pública, los arreglos legales y los derechos de propiedad, y las políticas del gobierno tienen efectos sobre el consumo de agua (Tate). Las actitudes, gustos y preferencias arraigadas dan lugar a consideraciones importantes en lo que se refiere al incremento en la eficiencia del uso del agua. La educación pública es un factor determinante en el consumo eficiente del agua. Incluye un amplio rango de actividades, desde incorporar consideraciones relativas a los recursos hidráulicos en la enseñanza formal, hasta la preparación de folletos informativos dirigidos al público. En épocas de escasez del agua, las técnicas de información/educación pública permiten evitarla o aliviarla; señalar beneficios económicos de la conservación del agua puede iniciar una acción hacia la eficiencia en su uso; los intentos por modificar las tarifas o por instalar medidores pueden tener mayor éxito si se acompañan por fuertes campañas de información pública. 145

146 Los nuevos sistemas de códigos de construcción, los cuales especifican normas mínimas que se deben cumplir en construcciones nuevas o de renovación, están empezando a hablar de la eficiencia en el consumo del agua. Modificaciones a las normas y códigos, en este sentido ayudarán a un mejoramiento en la eficiencia en el uso del agua. (Tate). Las condiciones tanto económicas como sociales, pueden aumentar o reducir la eficiencia en el uso del recurso. Lo anterior indica que estudiar el consumo eficiente del agua requiere de un acercamiento multidimensional. Además de los elementos físicos, los factores económicos y sociales son también importantes. Características de los sistemas (de abastecimiento locales) para hacer un consumo eficiente Una mejora en la eficiencia en el consumo del agua puede lograrse a través de gran variedad de opciones para adaptar su manejo a las circunstancias locales. El consumo eficiente que se haga en una región también depende de las características de los sistemas de abastecimiento locales, tanto urbanos como rurales, de la extensión de la red de distribución, del sistema de tarifas, de la existencia o no de un sistema público de alcantarillado o de aguas servidas, del nivel socioeconómico de la población y del grado de industrialización que en últimas determinan el porcentaje de pérdidas del sistema. El Ciclo del uso del agua define el recorrido del recurso desde su captación en estado bruto del medio ambiente, hasta el proceso de reintegración a la naturaleza (INE, 2008). Los procesos que conforman el ciclo son la captación y distribución, infraestructuras de la disponibilidad de agua, proceso de depuración y reuso del agua. En el ciclo es importante identificar cuándo y dónde se capta, se usa y se devuelve al sistema. Este último aspecto implica reconocer el estado en el que se revierte. Tomando como referente los conceptos asociados al sistema de abastecimiento de agua potable y saneamiento básico consignados en la Resolución No. SSPD del 11 de junio de 2009, estos procesos del ciclo del uso del agua comprenden: La Captación y la distribución de agua bruta comprenden la extracción y bombeo del agua que se hace de fuentes superficiales o subterráneas. La distribución comprende la aducción y la 146

147 conducción. El primero es el mecanismo mediante el cual se transporta agua cruda, y la conducción es el componente a través del cual se transporta agua tratada. En este proceso se realiza generalmente almacenamiento. La infraestructura para la disponibilidad de agua se refiere no a la red de distribución pero si al sistema de Tratamiento necesario para que el agua no cause problemas ambientales por contaminación o de salud en el consumo humano. Implica la existencia de unos rigurosos controles que aseguren la calidad del agua para el consumo humano, pero también los mínimos necesarios para el uso en otras actividades sin riesgo. El tratamiento incluye la desinfección, el manejo y disposición final de los lodos, y el manejo de los residuos producidos almacenados en un área y el tipo de disposición final. Por lo tanto la existencia de Sistemas de aguas Servidas es fundamental. Este consiste en el conjunto de estructuras y tuberías usado para la recogida y transporte de las aguas residuales y pluviales de una población desde el lugar en que se generan hasta el sitio en que se vierten al medio natural o se tratan. El agua que procede de la red de saneamiento, es un agua que ha visto profundamente alterada su calidad inicial y que al ser devuelta al medio origina grandes problemas ambientales. El efecto de los vertidos repercute directamente sobre las condiciones naturales de los ecosistemas así como sobre los flujos económicos y los grupos humanos que se ven afectados por el deterioro de los recursos. De aquí la necesidad de construir sistemas de tratamiento de aguas residuales. El Proceso de Depuración consiste en los distintos procesos implicados en la extracción, tratamiento y control sanitario de los productos de desecho arrastrados por el agua, generalmente procedentes de viviendas e industrias cuya carga de residuos orgánicos, metales, aceites industriales e incluso radiactividad se convierten en las principales causas de contaminación y cuyo proceso de depuración exige el uso de distintas tecnologías, algunas de ellas de alto costo, que logran depurar total o parcial de los contaminantes a los cuerpos de agua. Una vez depurada se realiza el Vertido final. A la reutilización de agua recurren cada vez con mayor frecuencia las autoridades y los usuarios del recurso, para actividades como regar cultivos no comestibles, procesos industriales, recreo, la limpieza de calles y alcantarillado, riego de parques y jardines, rellenar los acuíferos, entre otros usos. El aprovechamiento eficiente del agua exige optimizar su uso reutilizando las aguas depuradas (reuso de agua). Esta actitud constituye un acervo de buenas prácticas empresariales y domésticas con el fin de no ejercer una mayor presión sobre el recurso. El reuso de agua residual o agua proveniente de una aplicación significa su utilización por otra aplicación diferente a la previa. Por lo tanto, significa tener en cuenta unas reglas mínimas de calidad que regulen o controlen su reuso. 147

148 Los sectores usuarios objeto de análisis Se refieren a los agentes que usan el recurso para las diferentes actividades relacionadas en el decreto 3930 de 2010 a saber: 1. Consumo humano y doméstico. 2. Preservación de flora y fauna. 3. Agrícola. 4. Pecuario. 5. Recreativo. 6. Industrial. 7. Estético. 8. Pesca, Maricultura y Acuicultura. 9. Navegación y Transporte Acuático. Algunos de los sectores no son contemplados por el decreto, pero esta guía incluye otras actividades como los servicios y el comercio, con base en los usos definidos en el ENA 2010 y se complementan con los de la Guía de Practicas Hidrológicas de la OMM (OMM, 1994; WMO, 2008). Cada uno de ellos, tienen sus propias particularidades y dinámicas en cuanto al uso del agua, las cuales deben ser recogidas por el estudio, entonces, debe contextualizar dicha parte, incluyendo una descripción del tamaño y localización de tales sectores y de la población en la jurisdicción de la CAR que le permita al analista, estudioso y tomador de decisiones formarse un criterio de la presión que puede tener el recurso hídrico en un área determinada y por que tipo de uso. En este sentido es muy importante resaltar la participación de los sectores económicos en la producción de la región así: 148

149 Enfatizar en un(os) sector(es) particular(es) porque tiene características que lo hacen relevante en el consumo de agua en la jurisdicción de la autoridad ambiental. Enfatizar en áreas porque tienen conflictos de uso que los hacen relevantes. En este sentido, cada sector presenta particularidades que deben tenerse en cuenta para la evaluación de la demanda: Uso agrícola Referidas a la cantidad de agua y al momento de su aplicación, a fin de compensar el déficit de humedad del suelo durante un período vegetativo. Se determinan por la evapotranspiración del cultivo (ETc) menos el agua que han aportado las precipitaciones. Cuando la precipitación efectiva es mayor que las necesidades de riego, la demanda o riego bruto es igual a cero (0). En caso contrario, cuando la precipitación efectiva es menor al uso consuntivo del cultivo, la demanda se define por la diferencia entre la evapotranspiración del cultivo (ETc) y el agua que se aporta por precipitación (IDEAM, 2010a). Incluye toda el agua que es aplicada artificialmente en granjas y cultivos así como el uso para riego público y privado de césped, jardines y campos de golf. El riego, puede ser ofertado o auto ofertado por compañías o distritos de riego. Uso pecuario Este tipo de uso es definido en asociación con la producción de carne roja, levante de pollo, producción de huevos, leche y lana y otros animales como caballos, conejos, producción de pescado en piscinas y animales en cautiverio para la producción de pieles. El uso pecuario se agrega por los procesos productivos que implica la actividad: cría, levante, beneficio, sacrificio (IDEAM, 2010a) Uso en actividades de acuicultura Se identifican granjas dedicadas primariamente a la producción de pescado bajo procedimientos controlados de alimentación, sanidad y cosecha. Mucha del agua usada por las granjas piscícolas es requerida para mantener en condiciones aceptables la cantidad y calidad del agua de los lagos o las piscinas. El decreto 3930 establece el uso para pesca, maricultura y acuicultura, entendiendo por ello, la utilización del agua en actividades de reproducción, supervivencia, crecimiento, extracción y aprovechamiento de especies hidrobiológicas en cualquiera de sus formas, sin causar alteraciones 149

150 en los ecosistemas en los que se desarrollan estas actividades. Con relación a la maricultura no se ha hecho la investigación pertinente para establecer que elementos componen su definición operativa, sin embargo es importante recordar que se debe tener en cuenta en el cálculo del consumo. Uso Doméstico De acuerdo con el decreto 3930 de 2010, se entiende por uso del agua para consumo humano y doméstico su utilización en actividades tales como bebida directa y preparación de alimentos para consumo inmediato, satisfacción de necesidades domésticas, individuales o colectivas, tales como higiene personal y limpieza de elementos, materiales o utensilios y la preparación de alimentos en general y en especial los destinados a su comercialización o distribución, que no requieran elaboración, tan solo de lavado. El cálculo de la demanda se establece a partir de la estimación el consumo humano requerido para satisfacer las necesidades fundamentales de un habitante al día, teniendo en cuenta un umbral mínimo de consumo con el fin de mantener un nivel de bienestar. Aunque no lo incluye el decreto, dentro de la definición de uso doméstico también incluye el riego de jardines y césped. Uso en actividades de servicio y comerciales Incluye el uso de agua en hoteles, hospitales, colegios, fundaciones, instalaciones de la administración pública, clubes deportivos, espacios recreacionales, y otros establecimientos de servicio tales como lavanderías, autolavados, estaciones de combustible (IDEAM, 2010a). Aunque no está contemplado en el decreto 3930 de 2010, adicionalmente se consideran en este sector los servicios de restaurantes, edificios de oficinas, instituciones militares y del estado, y otras instituciones comerciales (OMM, 1994). Uso Industrial El uso industrial del agua incluye los usos para el procesamiento, lavado y enfriamiento en la obtención de los productos manufacturados. Entre las mayores industrias consumidoras de agua se incluye la producción de acero, de químicos y asociados, la refinación de petróleo, la producción de papel, entre otras. El decreto 3930 de 2010 define los procesos manufactureros de 150

151 transformación o explotación, como generación de energía, minería, hidrocarburos, fabricación o procesamiento de drogas, medicamentos, cosméticos, aditivos y productos similares, elaboración de alimentos en general y en especial los destinados a su comercialización o distribución. Uso en Hidroeléctricas y termoeléctricas Esta categoría incluye el uso para la generación de energía eléctrica con combustibles fósiles, y energía nuclear o geotermal (termoeléctricas) y los embalses. Se considera parte de la demanda hídrica teniendo en cuenta tres premisas: considerar la producción de energía como una actividad industrial, la necesidad de mantener el agua retenida por largos periodos de tiempo para mantener los estándares de generación que implican una oferta de agua no disponible convirtiéndose en un uso excluyente y generando rivalidad entre los demandantes aguas abajo; y la variación en la calidad y en el régimen hidrológico del agua que retorna que restringe los usos que pudieran tener (OMM, 1994). En este contexto se considera para la demanda hídrica asociada a la generación de energía hidroeléctrica el volumen promedio que se mantiene almacenado en los embalses, en un año base, siendo esta una variable de stock y no de flujo. Uso recreativo, estético y tradicional Hay muchos ríos en el mundo donde un régimen especial de flujo es deseable para usos recreativos o paisajísticos, interés histórico, actividades religiosas u otros usos intangibles (OMM, 1994). Mientras que el uso estético es aquel para la armonización y embellecimiento del paisaje, el uso del agua para fines recreativos sucede al menos una situación como la siguiente: contacto primario, como en la natación, buceo y baños medicinales; contacto secundario, como en los deportes náuticos y la pesca (decreto 3930 de 2010). Al igual que la definición de la maricultura, es necesario profundizar en los conceptos, proceso que está en avance. Cambios en el flujo puede ocasionar fuertes problemas, por lo que las actividades deben ser planeadas y ejecutadas cuidadosamente. La demanda de agua para usos recreacionales generalmente requiere de una calidad razonable, un nivel, y una velocidad relativamente constante y un nivel de olas bajo. Cambios inesperados en el nivel puede ser altamente 151

152 problemático. Es frecuentemente difícil cuantificar el uso de agua para estos propósitos (OMM, 1994). Uso para la preservación de flora y fauna Se refiere a su utilización en actividades destinadas a mantener la vida natural de los ecosistemas acuáticos y terrestres y de sus ecosistemas asociados, sin causar alteraciones sensibles en ellos. Las demandas de agua para estas actividades deben considerar que un cambio en el régimen puede ocasionar cambios en la población de las especies de fauna y flora. La evaluación de estos cambios es difícil. El cambio en el régimen del flujo natural de agua es un factor importante para mitigar los efectos ecológicos no deseados y fortalecer los efectos positivos, cuando de desarrollar proyectos se trata. El caudal ecológico (CE) en ríos y humedales es un instrumento de gestión que permite acordar un manejo integrado y sostenible de los recursos hídricos, al establecer la calidad, cantidad y régimen del flujo de agua requerido para mantener los componentes, funciones, procesos y la resiliencia de los ecosistemas acuáticos, que proporcionan bienes y servicios a la sociedad. En otras palabras el CE concilia la demanda económica, social y ambiental del agua, reconoce que los bienes y servicios de las cuencas hidrológicas dependen de procesos físicos, biológicos y sociales, y que únicamente conservando el agua tan necesaria a ellos, se puede garantizar su provisión futura. En la práctica, el CE busca reproducir en alguna medida el régimen hidrológico natural (RHN), conservando los patrones estacionales de caudales mínimos y máximos -temporada de sequías y lluvias, respectivamente-, su régimen de crecidas y tasas de cambio -de especial interés para la gestión de infraestructura hidráulica o hidroeléctrica. Estos componentes del RHN determinan la dinámica de los ecosistemas acuáticos y su relación con los ecosistemas terrestres. Uso para la navegación y transporte acuático Se entiende por uso del agua para transporte su utilización para la navegación de cualquier tipo de embarcación o para la movilización de materiales por contacto directo. (Decreto 3930 de 2010). La demanda de agua para navegación se centra alrededor de la regulación del flujo, con el fin de mantener el mínimo de profundidad requerido y la velocidad baja para una seguridad máxima y los volúmenes de agua requeridos para la seguridad del pasajero(omm, 1994). 152

153 4.3.2 Marco metodológico para la evaluación de demanda de agua En este marco se consideran el proceso metodológico para la evaluación de la demanda de agua regional incluyendo los criterios generales para el cálculo de la demanda, métodos, técnicas, protocolos y monitoreo de consumos. Se Identifica la información requerida, las fuentes y análisis de calidad, así como, los principales instrumentos de referencia y las unidades de análisis Proceso para la evaluación de la demanda de agua en la región Un esquema general del proceso de evaluación de la demanda de agua se ilustra en la Figura 42. Teniendo claro el propósito al realizar una Evaluación Regional de Agua, se pasa a una fase de preparación en donde se establecen los conceptos necesarios y los dominios para el cálculo, se establece la situación de la información y se diseña la estrategia para completarla y mejorarla. También, en esta fase se averigua sobre los casos especiales de usos que requieran una particular forma de composición en el cálculo. Finalmente se ejecuta el proceso para lo cual se deben tener en mente criterios de calculo, agregación o desagregación, se documentan los procesos realizados con el fin de afinar los protocolos y se calcula la demanda actual y proyectada de agua en la región o área de análisis escogida. Este proceso debe tener una fase de realimentación, análisis y reconstrucción de acuerdo con el método y procedimientos descrito posteriormente. 153

154 Propósito Preparación Ejecución Administrar eficientemente el agua. Lograr un consumo eficiente del agua, dentro de un contexto de gestión integral del recurso Conceptos Dominios Extracción Consumo Ciclo de la Humano demanda Agrícola Pecuario Cadena de Industrial consumo Servicios Uso efectivo Turismo Consumo Energía intermedio AENC Analizar Diseño de información instrumentos existente de captura Inconsistencias Carencias Completar Errores de información diligenciamiento Ilegibilidad Escoger métodos de cálculo Instrumentos Criterios Casos especiales: usos múltiples Usos nuevos Cambios de uso Sectores, áreas y usuarios relevantes Criterios Documentar Rigor conceptual y metodológico Tratamiento de la información Uso instrumentos normados y no normados Uso de instrumentos de planeación Cálculos Demanda Actual Demanda Proyectada Figura 42. Flujograma para realizar el análisis de demanda en las ERA Procedimiento metodológico para el cálculo de la demanda Atendiendo a las particularidades regionales, el cálculo de la demanda hídrica pasa por la identificación de aquellos sectores, áreas y usuarios, lo mismo que los usos o situaciones de cambio de uso importantes por su magnitud o efecto sobre la disponibilidad del recurso ya sea porque afecta las fuentes hídricas que los abastecen o son receptoras de sus vertimientos. También es importante atender a particularidades de la gestión. En este sentido, se considera los siguientes aspectos a identificar como particularidades: Casos especiales de cálculo por usos Usos múltiples particularmente presentados en los embalses, pues admite el uso acuícola, deportes náuticos y otras actividades recreativas, que implican cuantificar su demanda. Uso de aguas marinas particularmente para las corporaciones con jurisdicción en las costas, sobre las cuales se calcula el volumen de agua consumida. Implica entender los 154

155 procesos de desalinización 11, sus elevados costes, principalmente derivados de la energía que consume, los volúmenes desalinizados y consumidos, métodos de eliminación de los subproductos que genera la desalinización 12. Cambios de uso del suelo y por ende del consumo de agua con los procesos de suburbanización o el paso de actividades menos rentables a otras mas rentables, como por ejemplo del uso agrícola, al uso en turismo, que implica reconocer cambios en los volúmenes demandados así como en los requisitos de calidad necesarios. Casos especiales por vacíos de información Identificados los sectores relevantes, al hacer un análisis de fuentes, se encuentra que no hay información suficiente, o no tiene la calidad necesaria para obtener resultados confiables. Por lo tanto, se hace indispensable utilizar técnicas y procedimientos particulares como encuestas o la realización de estudios particulares del sector, que implican visita a las unidades representativas en los lugares representativos y del sector representativo y tomar opinión de expertos, etc. también puede significar combinar, en un primer momento, mientras se levanta la información, los Módulos de consumo, con consultas a expertos. De la misma manera, si se tiene información parcial, se debe explicar cómo se completará la información. Se trata de evaluar la demanda de agua de todos los sectores, en todas las áreas y en todas las actividades presentes en la jurisdicción. Los cálculos son relativamente fáciles de hacer pues se convierten en la agregación de los consumos de agua extraída consumida y extraída no consumida en cada uno de los sectores. 11 La desalinización consiste en reducir el contenido mineral del agua de mar o salobre extrayendo la sal para obtener agua dulce. Se utiliza principalmente en las ciudades y la industria. 12 Cualquiera de los métodos, (por ejemplo en el océano o en pozos profundos) repercute sobre el medio ambiente. HYPERLINK "

156 Demanda total de agua (consumo efectivo más pérdidas) La demanda se calcula para todas las actividades, teniendo en cuenta su concentración y el tamaño de los usuarios, en cada unidad de análisis identificada y contextualizada y se expresa de la Ecuación 17: Donde: Dh = Ch + Csp +Csm + Css + Cea + De + Da + Cret + Cnt + Cm + Aenc Ecuación 17 Dh: Ch: Csp: Csm: Css: Cea: De: Da: Cret: Cnt: Cm: Demanda hídrica Consumo humano o doméstico Consumo del sector primario Consumo del sector manufacturero Consumo del sector servicios Caudal ecológico y ambiental Consumo del sector energía Consumo del sector acuícola Consumo recreativo, estético y tradicional Consumo para la navegación y el transporte Consumo de la minería Aenc: Agua extraída no consumida La Demanda total de agua, es decir el consumo efectivo más las pérdidas calculadas para cada sector, se puede presentar de diversas maneras: por unidad de análisis, por periodo, por tipo de usuario La primera forma consiste en agregar la demanda en las unidades hídricas asociadas a las zonificaciones pertinentes para la autoridad ambiental regional de acuerdo con sus necesidades 156

157 siempre y cuando guarde compatibilidad con aquellas de carácter nacional. En este caso es fundamental contar con información de la localización y la georeferenciación de los usuarios. La segunda forma, consiste en calcular la demanda para cada unidad de análisis identificada desagregada de acuerdo con la periodicidad del consumo. Este se encuentra atado a la periodicidad de la producción y de acuerdo con los registros, si estos existen. En el caso del sector primario, agrícola, pecuario y acuícola a los ciclos de siembra crecimiento y cosecha; en el caso de los servicios, las temporadas de turismo en la región; o en el sector manufacturero, también por las épocas de mayor demanda de sus productos. A lo largo del tiempo puede haber épocas atípicas de altos crecimientos en el consumo de agua, por lo que se debe estar atento a factores que cambien el comportamiento de la producción, como un crecimiento inesperado de la demanda de un bien (boom) etc. La tercera forma, de presentación se refiere a desagregar por los tipos de usuarios y lo ideal es que las concesiones representen en el futuro la totalidad de la demanda. Es una desagregación del cálculo de la demanda total reconociendo el consumo legal y el no legal. De acuerdo con el tipo de usuario, en un primer momento realizar una imputación de consumo hasta legalizarlo y establecer su consumo real mediante mediciones. La demanda se calculará para todas las actividades, concentración y tamaño de los usuarios, en cada unidad de análisis identificada para aquellos usuarios con concesión y aquellos sin concesión. En el caso del consumo doméstico, se realizará identificando aquellos usuarios que no están conectados a la red de acueducto. Por lo tanto, se requiere tener el registro de usuarios actualizado de acuerdo al tipo de uso, realizar conteos en el área a estudiar y realizar la comparación de la información registrada con los conteos y la identificación básica de los usuarios registrados con el fin de establecer cuantos usuarios no están legalizados. De acuerdo con el tipo de usuario, en un primer momento se puede realizar una imputación de consumo hasta legalizarlo y establecer su consumo real mediante mediciones. Demanda/Usuarios por sector y tipo de actividad Para el cálculo de la demanda por cada sector de acuerdo con los parámetros dados en el ENA 2010 se realiza de la siguiente manera: 157

158 Consumo Humano o doméstico (Ecuación 18) Ch= P* I + pt Ecuación 18 Donde, Ch = P = Consumo Humano Población I = Intensidad del consumo Pt = Pérdidas técnicas El número de individuos u hogares servidos por sus propios sistemas de suministro de agua, puede ser determinado sustrayendo el número de usuarios atendidos por los acueductos municipales y veredales, del número total de población que vive en el área. Los sistemas de oferta de agua para uso doméstico obtenidos por cuenta propia es raramente medida y existen pocos datos. Las extracciones hechas por estos sistemas pueden ser estimados usando coeficientes de consumo per cápita basados en un volumen razonable de agua usado por persona por día para el área de estudio, aunque debe tender a la medición de los consumos por usuario, entendido este como una vivienda. En el ENA 2010 se separó el cálculo del consumo de agua cuando las viviendas también son una unidad productiva. El decreto 3930 de 2010 dicta que se incluye en el uso para consumo humano, numeral 3 del artículo 10, Preparación de alimentos en general y en especial los destinados a su comercialización o distribución, que no requieran elaboración. Por lo tanto, en la estimación del consumo humano será necesario evidenciar este cálculo. Consumo Industrial (Ecuación 19) Csm = Gi+Pi+C+K Ecuación

159 Donde: Csm = Consumo del sector manufacturero y de servicios Gi = Gran Industria Pi C = Pequeña Industria = Construcción K = Ajuste por cobertura La información se puede obtener de los registros de los acueductos municipales. Las industrias con sistemas propios de provisión de agua pueden ser estimadas a partir de muestras de instalaciones individuales. Este uso es relativamente constante a lo largo del año. Una buena calidad de agua es requerida en muchos casos. Muestras estadísticas sobre usuarios de agua para la industria, puede dar alguna indicación sobre el total de agua utilizada en el sector. Es importante anotar que unos pocos grandes consumidores casi siempre contabilizan la mayor cantidad de agua usada. Por ejemplo, estimación para el agua usada por las grandes industrias, que representan solo el 3% del total del consumo, puede lograrse a través de métodos indirectos como el hallar la correlación del uso de agua por la industria con el empleo y la producción de la empresa analizada. Las pérdidas o agua no contabilizada incluyen pérdidas desde la captación transporte y distribución del servicio de agua. Consumo sector servicios (Ecuación 20) Css = Cc+Of+Ot Ecuación 20 Donde: Css = consumo sector servicios Cc = Consumo comercio Of = Oficial Ot = Otros 159

160 La información sobre el consumo de los usuarios oferentes de servicios y comercio, se puede obtener de los acueductos municipales y/o veredales o en su defecto con ellos mismos. En muchos casos, las extracciones de sistemas propios pueden ser estimadas basándose en la población de los usos comerciales. Por ejemplo, el número de los estudiantes colegio/universitarios, presos en una institución penal, los trabajadores de oficinas, o la ocupación promedio de un hotel. El cálculo del agua no contabilizada incluye pérdidas desde la captación, transporte y distribución del servicio de agua. Consumo del sector Agrícola Calculo de la evapotranspiración del cultivo (Ecuación 21) ETc Kc ETp Ecuación 21 Donde ETc: evapotranspiración del cultivo [mm d-1], Kc: coeficiente del cultivo [adimensional], ETp: evapotranspiración del cultivo de referencia [mm d-1]. Cálculo del Coeficiente del cultivo (Kc) y Duración del período de crecimiento (Lp) (Ecuación 22) Kc i Kc prev i L L etapa prev Kc prox Kc prev Ecuación 22 Donde: Kci = coeficiente del cultivo para el día i I = número del día dentro de la etapa de crecimiento [1-duración de la etapa de crecimiento] L = etapa duración de la etapa considerada [días] Σ(Lprev) = suma de las duraciones de las etapas previas [días]. 160

161 Cálculo de la demanda (Ecuación 23) Ecuación 23 Donde: Da: Requerimiento de agua del cultivo (m3/ha) 10: Es factor que aplica para convertir a m3/ha Lp: Duración del período de crecimiento Kc: Coeficiente cultivo ETp: Evapotranspiración de referencia potencial P= Precipitación en mm Ke= Coeficiente de escorrentía Kr = Coeficiente eficiencia de riego A= Área sembrada La cantidad de riego requerido para un cultivo depende de un número de factores como la precipitación y las condiciones climáticas, tipo de cultivo, el periodo de crecimiento del cultivo, el método y cronograma de riego, las características del suelo, etc. Uno de los métodos para estimar el riego requerido por los cultivos, más utilizados son los factores de cultivo y factores de riego disponibles en la FAO. Para grandes áreas y para áreas donde las medidas no pueden realizarse, las estimaciones del riego son necesarias; estas pueden ser hechas por métodos directos como muestras estadísticas, mapas de uso del suelo, teledetección o una combinación de todos estos métodos. El hacer un uso eficiente del riego, ha permitido investigar sobre métodos a la vez más eficientes que incluyen la reducción de la demanda de agua y los flujos de retorno, mejor calidad del agua, y la reducción del gasto en riego, mientras se mantiene o se eleva el nivel de productividad de los 161

162 cultivos. El agua no contabilizada incluye Las perdidas en el sistema de riego desde la captación hasta el riego in situ. Consumo del sector pecuario (Ecuación 24) Dp= Cv + Cs + Cua Ecuación 24 Donde: Dp = Demanda pecuaria Cv = Consumo vital en la fase de cría Cs = consumo en sacrificio Cua =consumo en lugares de manejo y alojamiento animal La cantidad de agua superficial y subterránea extraída para el uso pecuario puede ser estimada a partir del número de animales existente en el área del proyecto. El número de cada tipo de animales es multiplicado por el promedio de agua usada por animal para obtener una estimación del uso de agua. El agua usada por las granjas piscícolas es estimada multiplicando el volumen de agua por una tasa de aplicación. Consumo del Sector Energético (Ecuación 25) DHe= Vh +Vt Ecuación 25 Dónde DHe: es la demanda hídrica del sector energía Vh: volumen en Mm3 usado para generación eléctrica (incluye el almacenado en el reservorio Vt: volumen en Mn usado para generación térmica 162

163 Las estimaciones del agua extraída por las hidro y termoeléctricas son confiables por la existencia de bases de datos de la Unidad de Planeación Minero Energética UPME. La relación de la demanda hídrica asociada a la generación de energía, clasificada como uso no consuntivo toma como referencia el volumen de agua aprovechado en un año base, siendo este una variable de stock y no de flujo. El consumo de agua en las hidro se calcula con el volumen promedio de agua embalsada durante el periodo de tiempo establecido. Mucha del agua extraída es utilizada en el proceso de condensación y en el enfriamiento de generadores y existen estimaciones estandarizadas sobre el agua consumida en estos procesos(ideam, 2010a). Consumo del Sector Acuícola (Ecuación 26) Dp= (P1*CSC)+(P2*CNC) Ecuación 26 Donde: Dp: demanda piscícola P1: producción de peces en sistemas confinados CSC: Coeficiente rendimiento a densidades finales en sistemas de tierra P2: producción de peces en sistemas no confinados CNC: coeficiente rendimiento a densidades finales en sistemas no confinados Para calcular el consumo de agua se utiliza la variable producción en toneladas/año de especies como tilapia, cachama y trucha. A este valor se le asocia un valor específico correspondiente al rendimiento anual a densidades finales. Se utiliza información de las encuestas piscícolas y de los registros de producción de las empresas encuestadas. El agua no contabilizada incluye las perdidas ocurridas por filtración y evaporación en la época crítica de estiaje Consumo en actividades de recreación, estético y tradicional Si bien se tiene una definición de los usos realizados por estas actividades, es necesario avanzar en la construcción metodológica para su contabilización. 163

164 Consumo para navegación y transporte Como ya se consignó, se entiende su utilización para la navegación de cualquier tipo de embarcación o para la movilización de materiales por contacto directo. En algunos casos, los requerimientos de la profundidad de navegación se calculan parcial o enteramente por el dragado del canal. Es generalmente difícil cuantificar el uso de agua para estos propósitos (OMM, 1994). Si bien se tiene una definición de los usos realizados por estas actividades, es necesario avanzar en la construcción metodológica para su contabilizacion. Consumo de la minería El decreto 3930 de 2010 entiende por uso industrial del agua, su utilización en actividades como minería y la explotación de Hidrocarburos. El IDEAM realizó un estudio preliminar del enfoque conceptual y metodológico para la estimación de la demanda hídrica del sector minero y de hidrocarburos, (Carbón, Oro y Petróleo). El uso del agua en la actividad minera es variable y depende del comportamiento del volumen de estériles, del numero de personas que trabajan en las minas, el tipo de tecnología y explotación predominante (oro, aluvial y filón; carbón, socavón, cielo abierto) y de la escala de producción, entre otros.el IDEAM continuará desarrollando el tema para consolidar la metodología de acuerdo con el documento Estimación de la demanda hídrica por Hidrocarburos y minería del oro y carbón.(ideam & Blanco, 2011) Demanda proyectada de agua por sector Dentro de los cálculos de la demanda resulta especialmente importante establecer previsiones sobre su comportamiento futuro. Diferentes condiciones influirán en el futuro desarrollo de la demanda como el crecimiento de la población, el crecimiento del PIB, y el crecimiento de los sectores económicos respectivos, la expansión de la dotación de servicios a comunidades que no los tenían, evolución de los aprovechamientos hidro agrícolas, la eficiencia en el consumo del agua, entre otros. 164

165 Por lo general, hacer estas previsiones implica el planteamiento de escenarios probables del comportamiento de la población, crecimiento económico, y de la evolución de otras variables locales que influirán en la demanda de agua. Resolver demandas crecientes de agua para garantizar el bienestar de la población, el desarrollo de las regiones y de los sectores productivos, pueden generar conflictos que potencialmente afectan el balance hídrico. Por ello, en las ERA se retoma la definición dada por la política para la gestión integral del recurso hídrico que define al agua como un bien de dominio público, con valor económico, se prioriza su uso al consumo humano y la gestión para hacer un uso racional del recurso. Al tener previsiones de la demanda se podrá reaccionar a los posibles conflictos ocasionados por el consumo de manera integral. Estas conforman una pieza más en el tablero de control de la administración del recurso hídrico. Estas previsiones se basan principalmente en el comportamiento de la demanda de la población que, para tal efecto se puede calcular utilizando modelos matemáticos o demográficos que describen las posibles situaciones que contribuyen a su tasa de crecimiento y concentración. También la tasa de formación de hogares puede dar una idea clara del tipo de usuarios que se tendrá para el consumo humano. En cuanto al crecimiento de la actividad económica es necesario contar con señales dadas por cada sector ya sea porque el comportamiento del mercado internacional y/o local anuncia crisis o bonanzas. Se hace necesario un seguimiento histórico de las diferentes variables que influyen en los niveles de producción, como el comportamiento del empleo, la existencia de ampliaciones o nuevos establecimientos, los volúmenes producidos etc. En el caso de los servicios, también es importante contar con datos que proporcionen información sobre el avance o retroceso de los servicios y comercio en el área de estudio, así como de los tipos de actividades posibles que demanden agua regular o periódicamente. En el caso del turismo, el aumento del número de camas o plazas hoteleras o lugares de acampada, y la ocupación en un periodo son indicadores de cambio en la demanda de agua. 165

166 Contar con la distribución de la población en el territorio es clave para estas previsiones pues permitirá establecer las áreas con mayor presión por una demanda constante y épocas de mayor presión por variaciones temporales en su comportamiento. Su concepción básica es el manejo integrado, y los instrumentos para la implementación de los planes de manejo de los recursos hídricos son la clasificación de los cuerpos hídricos según sus usos principales, la concesión de derechos de uso y el cobro por el uso del agua, la participación pública y el sistema de información sobre recursos hídricos. De esta manera, fue definida la Política Nacional de Recursos Hídricos y creado el Sistema Nacional de Manejo de los Recursos Hídricos. Es necesario hacer las proyecciones por sector, por área y por usuarios legales y no legales. De acuerdo con el Estudio Nacional del Agua 2010, las proyecciones por sector fueron calculadas haciendo dos tipos de previsiones: para el sector pecuario, la medición a 2019 esta concentrada en el subsector de gran ganadería (bovinos), y está explicada por dos factores: a) el tamaño de la población o del inventario ganadero, lo que a su vez se traduce en el uso del recurso hídrico, en la fase de cría, levante y terminación. b) el nivel de sacrifico proyectado y en la relación de utilización de agua en lugares de estabulación de la población ganadera. En el caso de la proyección de la demanda hídrica en las actividades de acuicultura, la variación se explica básicamente por la tendencia de crecimiento en la última década y las expectativas de consolidación de la oferta exportable. La tasa de crecimiento de la producción en este sector es muy superior a la registrada en su conjunto para las ramas de actividad agrícola, pecuaria y de silvicultura (IDEAM, 2010a). En el resto de los sectores, la demanda hídrica proyectada responde al crecimiento, en un escenario moderado, de los volúmenes y cantidades de producto conforme a la tendencia presentada en el periodo , de acuerdo con la síntesis económica que realiza el DANE a través del sistema de Cuentas Nacionales, y de las metas y logros prospectados en el marco del Plan de Desarrollo : Prosperidad para todos y del documento de política Visión Colombia Segundo Centenario: 2019 (IDEAM, 2010a). Las técnicas de Estimación sobre el crecimiento de la población de la región y de la actividad económica, se recogen en los documentos del DANE Proyecciones Municipales

167 Metodología, Metodología Proyecciones de Población y Estudios Demográficos. El documento Teoría y Métodos para la Preparación de Estimaciones y Proyecciones de Población. Insumos para la Planificación de Manuel Rincón y Miyerlandi Fajardo. En las páginas siguientes páginas web se pueden consultar los los métodos matemáticos para proyectar la población. n/logistica/logistica.html y n/exponencial/exponencial.html. Estos métodos, también se pueden encontrar en los documentos del IDRISI Características demográficas: crecimiento de la población y Características demográficas: crecimiento de la población / población futura Proceso para la elaboración del componente de demanda en las ERA Elaborar el componente de demanda significa tener en cuenta criterios, métodos, procedimientos y técnicas específicos a esta sin perder de vista la integralidad de la investigación ni de la gestión. Criterios generales En primer lugar, la construcción del componente de demanda de las Evaluaciones Regionales de Agua debe considerar las debilidades de la información existente, y la capacidad particular de cada corporación. Se debe evaluar la posibilidad de tener acceso a aquella información secundaria que reemplazaría los registros o los complementaría. Sin embargo, las evaluaciones deben cumplir con un mínimo inicial bajo los siguientes criterios: A lo largo del tiempo el estudio debe alcanzar una cobertura del 100% del territorio de la jurisdicción, un 100% de usuarios, un 100% del consumo de agua, sin embargo, se debería concertar con las CAR las coberturas iniciales, que dependen en mucho de los recursos disponibles y de las necesidades de información sentidas. 167

168 Que se construya el Índice del Uso del Agua IUA a través de la metodología del balance hídrico como método general pues es reconocido por todas las corporaciones. Que haga un análisis de la información y de las fuentes de información existentes bajo parámetros que manda el análisis de fuentes (inconsistencias, cobertura, omisión, error) y tenga parámetros para decidir como mejora la información y si la usa o no. Que se guarde y se exija rigurosidad el proceso, para ello es necesario crear protocolos que incluya aspectos como: Documentar el proceso metodológico. Desarrollar manuales de procedimientos sencillos, claros y completos sobre como realizar las actividades relacionada con los ERA. Utilizar técnicas universalmente aceptadas para levantar información donde haya vacíos, utilizando instrumentos de geo referenciación. Utilizar técnicas y metodologías universalmente válidas para realizar los tratamientos a la información pertinentes para completar series, o datos puntuales. Realizar consultas a los sectores pertinentes para reconocer procesos productivos consumidores de agua y la opinión de expertos sobre el volumen de consumo en el sector. Analizar y verificar los cálculos de demanda con periodicidad, al igual que analizar y verificar conjuntamente los cálculos realizados en las áreas limítrofes con otras corporaciones con el fin de adoptar criterios uniformes (esto después se ve reflejado en las tasas por uso) Criterios para resolver situaciones especiales Las autoridades ambientales pueden enfrentarse a casos particulares sobre los cuales deberán tener un criterio para decidir como abordarlo e incluirlo en los cálculos de la demanda. Se han detectado los siguientes: Casos especiales de cálculo Por usos ya sea la existencia de usos múltiples (embalses), nuevos usos (Uso de aguas marinas) o por cambios de uso del suelo que impliquen cambios en los usos de agua, son situaciones particulares que requieren ser analizadas en cada contexto y desarrollar experiencias para alimentar la construcción metodológica. Por vacíos de información en el cálculo de Sectores Relevantes Estos vacíos pueden corresponder a la no existencia de registros y en este caso es necesario levantar información a través de encuestas o censos. Existen registros para el mismo periodo, pero están incompletos y dependiendo de la cantidad, se pueden utilizar técnicas de interpolación. 168

169 Existen datos para un periodo pero no para todos y es necesario desarrollar estrategias para que se elaboren los registros en el tiempo pertinente. Existen registros pero hay fases de la cadena que no tienen registros. En este caso la consulta con expertos es la técnica que resulta más adecuada para completar información. Como se reconoce que con respecto a la determinación de la demanda se observa una menor capacidad técnica en la implementación, siendo el caso predominante la estimación sin información medida, (MAVDT, IDEAM, & PUJ, 2009), una primera aproximación al cálculo de la demanda, y dada la escasez relativa de recursos, la autoridad ambiental puede decidir como lo ha venido haciendo, escoger áreas, sectores o usuarios donde puede tener una cobertura mayor y un menor costo de recolección de información. Esta situación la llama esta guía toma de decisiones con criterios de costo eficiencia y se orienta a: Sectores relevantes en los cuales el cálculo se concentra en los sectores mayores consumidores de agua Áreas relevantes en los cuales el cálculo se concentra en las áreas con mayores consumo de agua Usuarios relevantes en los cuales el cálculo se concentra en los usuarios con mayor consumo de agua. Métodos Procedimientos y técnicas Es el conjunto de acciones que se usa para investigar y hallar la realidad de la situación de la demanda de agua. El método analítico sintético. Entendido este como el proceso de diferenciar las partes o los elementos que conforman el conjunto la demanda de agua, para conocer el comportamiento y la magnitud del consumo. El conjunto demanda de agua se entiende como un subsistema del sistema hídrico. El ciclo natural del agua, gobernado por procesos naturales continuos, está influenciado (pero también es 169

170 decisivo en) por la dinámica de los procesos sociales y productivos. En este contexto, los usos y aprovechamientos, que tienen lugar en las unidades hidrográficas, que definen los sistemas hídricos a diferentes escalas territoriales, (las cuencas hidrográficas y las provincias hidrogeológicas) constituye el conjunto demanda de agua. El uso y aprovechamiento en las diferentes actividades realizadas por los grupos humanos se caracterizan por un contexto socioeconómico y tecnológico. El ciclo de la demanda de agua está afectado por el consumo eficiente y este depende a su vez de la estructura productiva, de la mezcla de actividades y del entorno social. La realidad de la demanda de agua se separa, segmenta, o porciona para estudiarla (sin perder de vista la integralidad del proceso) en señales susceptibles de ser interpretadas. (Conflictos por el uso, desperdicio, ilegalidad, baja disponibilidad a pagar, diferentes valoraciones del agua, costos altos de gestión, entre otros). Sin esta separación no sería posible acceder al conocimiento de aquellos fenómenos que escapan a la percepción directa. No obstante, para alcanzar el objetivo primordial de conocer la realidad del conjunto demanda de agua es claro que este procedimiento analítico precisa de un complemento: la recomposición o síntesis. Mientras que en el primero la realidad se reconstruye; en el segundo, el conocimiento se re-construye. Conforma una síntesis dado que no es la misma percepción inicial de la realidad del agua. El proceso metodológico para hacer las evaluaciones regionales de agua es netamente empírico con base en la particularidad de la región. Cuenta mucho la experiencia de los funcionarios involucrados y su curiosidad (entendida como su disposición a indagar) por conocer la realidad en su verdadera dimensión. Por lo tanto, el proceso metodológico implica reconocer, analizar y sintetizar: El área a estudiar en su complejidad física, económica y social. Su geografía y su hidrológica Las posibles subzonas en las que podría dividirse por necesidad de analizar los flujos de información 170

171 La localización de las actividades Las cadenas de consumo de agua (en diferentes unidades productivas en un mismo sector) Las fases del proceso de producción (en una misma unidad productiva) Los consumos de agua Realizar este proceso significa tener cierto orden en su ejecución. Se necesita organizar procedimientos lógicos de investigación. Estos procedimientos, también pueden ser organizados dependiendo de las necesidades y particularidades de la región, de los funcionarios encargados y de los recursos disponibles. Los procedimientos pueden incluir desde definir la manera de organizar el equipo de trabajo y sus requerimientos, (capacitación, materiales, etc), pasando por procesos para el reconocimiento del área, la estrategia para obtener, analizar y sintetizar la información, la manera de realizar los procesos de participación comunitaria, la organización de los informes, de sus contenidos, de los resultados y de su divulgación (vía web, en papel,) y el procedimiento para tomar decisiones a partir de los resultados. Estos procedimientos se deben estandarizar en cada autoridad ambiental, en cada equipo y se deben regularizar para hacerlos parte de la rutina de trabajo del equipo encargado dado que las evaluaciones regionales de agua son un proceso permanente. De acuerdo con lo descrito en el método, ejecutar los procedimientos también se hacen a partir de técnicas. Como es un proceso de investigación y este requiere de un aprestamiento, las técnicas nombradas aquí podrían hacer parte de esta fase (que se describe en el último aparte de este texto. Como una sencilla ilustración, se propone lo siguiente: Para conformar el equipo. Técnicas de selección de personal Para capacitarlos. Técnicas de enseñanza desescolarizada Para reconocer el área. Técnicas para organización de recorridos y de preparación para la observación. Para obtener, analizar y sintetizar información, técnicas de recolección de información, técnicas de valoración de fuentes. Técnicas de valoración de datos, técnicas de procesamiento de información, técnicas de cálculo de los consumos. Para realizar los procesos de participación comunitaria. Técnicas para persuadir, técnicas para motivar, técnicas para trabajar en grupo eficientemente y cumpliendo objetivos Para organizar informes, contenidos, presentación de resultados. Técnicas de edición 171

172 Para el procedimiento de tomar decisiones. Técnicas para priorizar decisiones Como en este caso interesa profundizar en la gestión de la información, este aparte se referirá en las técnicas para este fin. Para aplicar una técnica para el evaluar los consumos se requiere definir previamente criterios de cálculo y de % de participaciones o de volúmenes de consumo de algunos sectores en relación con otros, o con los mismos sectores en otros lugares. Entre los criterios más comúnmente aplicados se encuentran los criterios de Imputación, criterios para calcular pérdidas, para utilización de fuentes alternativas reconociendo que se puede contabilizar dos veces, para aplicar indicadores de intensidad de uso por sector y de donde tomarlo o como calcularlo, para la asociación y verificación de fuentes para escoger módulos de consumo. Para definir tales criterios es fundamental reconocer las cadenas de consumo de agua (en diferentes unidades productivas en un mismo sector) y las fases del proceso de producción (en una misma unidad productiva) Protocolos y monitoreo para evaluar consumos Para hacer un protocolo se requiere reconocer en detalle el cómo se hacen las cosas dentro del SINA. Es reconocer los rasgos particulares de la gestión institucional y tiene que ver mucho con el estilo de gestión institucional que no es otra cosa que reconocer en detalle cómo se hacen las cosas en las instituciones, este estilo puede instituir una manera de hacer las Evaluaciones Regionales de Agua. El protocolo tiene como función garantizar que a lo largo del tiempo la manera de hacer las cosas guarda ciertos parámetros para salvaguardar su esencia, en este caso la calidad de la información y de su análisis. Entonces el protocolo, debe recoger los pasos a seguir en la elaboración de un procedimiento en este caso recolección de información, procesamiento y análisis. En la elaboración de las Evaluaciones Regionales de Agua es necesario tener protocolos para la recolección de información y para su procesamiento. Un ejemplo de muchos protocolos están contenidos en el documento Metodología Sistema de Información Geoestadístico del DANE, que si bien no se trata de organizar un sistema de información de este tipo en las autoridades ambientales, si es una guía de lo que debe contener un protocolo en términos del diseño de instrumentos y actividades preparatorias para la 172

173 recolección de información, para organizar el Esquema operativo, método y procedimiento para la recolección, para la captura y procesamiento de datos. Es preciso contar con estadísticas que permita monitorear las tendencias y estado de la demanda hídrica nacional (IDEAM, 2010a). Cuando se establece un concepto como el consumo eficiente de agua, toma relevancia monitorear su comportamiento. Una de las condiciones necesarias para realizar el monitoreo de la demanda de agua, es la existencia de registros de consumo. Desafortunadamente en las regiones los porcentajes de registros de consumo de agua son muy bajos y por lo tanto es necesario implementarlos. Diversas razones se argumentan para explicar la no existencia de registros: no existen micromedidores, ni macromedidores, los costos de instalación son altos, el costo político de exigir la instalación, el costo de la gestión de recolección de información, el costo en la adecuación institucional para asumir la recolección de información medida. No obstante, el monitoreo de los consumos tiene una finalidad más amplia que la recolección de recursos establecida por la legislación. Este debe corresponder a objetivos de uso eficiente como ya se dijo atrás, el cual no solo tiene que ver con la valoración que los individuos y las comunidades hacen del recurso. Así si la valoran poco se desperdiciará y si se valora mucho se ahorrará. Por ello, el monitoreo para el uso eficiente del agua, no solo tiene que ver con las campañas para el ahorro. El Decreto 1323 de 2007 en su artículo 9 establece que entre las funciones de las Autoridades Ambientales Regionales y Urbanas en el Sistema de Información del Recurso Hídrico, SIRH deberán realizar el monitoreo y seguimiento del recurso hídrico en el área de su jurisdicción, para lo cual deberán aplicar los protocolos y estándares establecidos en el SIRH. Los protocolos y los estándares se refieren a establecer actividades para ( ) suministrar al estado y a la sociedad en general estadísticas oficiales que sean estratégicas, coherentes, pertinentes, oportunas y accesibles, sobre cantidad y calidad del recurso agua, sobre su dinámica con el medio ambiente y el espacio territorial, y propender hacia la consolidación de los sistemas de información oficiales y su coordinación técnica. (Decreto 1323 de 2007) 173

174 Información Uno de los aspectos críticos en la construcción del componente de demanda de las Evaluaciones Regionales de Agua, es la existencia de información. Por eso, en este aparte se hace una exposición amplia sobre el deber ser, la identificación de información, los instrumentos y técnicas de recolección y para completar información, así como de los instrumentos de referencia y la unidad de análisis para la demanda. Requisitos de información mínima Lo ideal para el desarrollo del cálculo de los consumos de agua por los diferentes sectores sería tener la siguiente información: Reportes Censo de Usuarios de agua por sector Reportes de registros de usuarios Reportes del Formulario Único de Inventarios de Aguas Subterráneas FUNIAS Reportes usos del suelo/sector Reportes consumos de agua por usuario por sector por localización Normas/regulación de uso del agua Tasas de crecimiento de la población y tendencias de localización Tendencias de crecimiento de la actividad económica Esta es la meta a la cual deben aproximarse las corporaciones. Esta guía reconoce las limitaciones de los sistemas de información y las diferencias en la capacidad de las autoridades ambientales para obtenerla, dado que no tienen información, o no tienen la información como se requiere o porque los registros son incompletos, fragmentados, o no existen fuentes continuas de toda la jurisdicción. También sucede que hay problemas de capacidad para realizar las estimaciones. Entonces, como se sabe que hay deficiencias en la información, es necesario generar criterios de análisis que le permita decidir a la autoridad ambiental sobre como tratar la información con el fin de completarla, mejorarla o por el contrario no utilizarla y acudir a información alternativa, para lo cual es necesario generar una justificación de su pertinencia al proceso de cálculo de la demanda. 174

175 Es pertinente decir que si bien en un primer momento se recurrirá a técnicas e instrumentos para completar series, es necesario destinar recursos a producir información propia y a mantenerla actualizada. Es preciso tener en mente que la producción de información tiene costos marginales decrecientes. Por ello es importante verificar en la autoridad ambiental la existencia de un plan estadístico (se han formulado algunos de ellos con el asesoramiento o con la intervención directa del DANE) y participar activamente en su conformación y consolidación. Esto quiere decir que la construcción de la Evaluación Regional del Agua es un proceso continuo que debe hacerse totalmente integrado con las políticas de la entidad y de su misión definida por la ley 99 de 1993 como es administrar, dentro del área de su jurisdicción, el medio ambiente y los recursos naturales renovables y propender por su desarrollo sostenible, de conformidad con las disposiciones legales y las políticas del Ministerio del Medio Ambiente y por lo tanto de la gestión integral de información. La gestión de la información es fundamental para lograr construir a lo largo del tiempo las Evaluaciones Regionales de Agua que sean útiles no solo a la preparación de los instrumentos de carácter económico como el cálculo del Índice de Uso del Agua IUA, sino que sea útil y consultado permanentemente para la elaboración de los planes de cuencas, uso eficiente del agua, etc., sin dejar de mencionar lo indispensables que resulta en la construcción de indicadores sintéticos regionales con relación al desempeño de la gestión del agua. En este sentido, el IDEAM ha venido consolidando una estrategia para unificar y mejorar los registros de usuarios a través del decreto 1323 de 2007 para implementar un sistema de medición y de seguimiento a la gestión del recurso hídrico. Por lo tanto, la metodología propuesta, considera criterios generales para la elaboración de las ERA, pero también criterios para el manejo de la información y sobre todo la construcción permanente de ésta, la cual se debe convertir en una estrategia cotidiana de trabajo. Identificación de la información y análisis del estado de la misma El valor de la información para la realización de las Evaluaciones Regionales de Agua debe ser muy alto. Si no se tiene información las decisiones se toman a ciegas. Son múltiples la tareas que están por desarrollarse para mejorar la posición de la información al interior de las instituciones y en este aparte busca crear mayor conciencia de la importancia de tener una buena información o simplemente el tenerla. 175

176 El valor de la información está dado por el uso que se haga de esta. Si no se usa se pierde. Por lo tanto, como las Evaluaciones Regionales de Agua son un proceso constante, la información es una necesidad constante. El valor de la información bruta'' resulta de la capacidad de las corporaciones para procesarla y producir una información elaborada''. Depende entonces del nivel más elevado y potencialmente útil que se le pueda dar para la toma de decisiones. Lo primero a mirar cuando se requiere hacer cálculos de consumo es la existencia de la misma, el estado y la oportunidad. Es muy importante, establecer la capacidad de gestión que tiene la corporación para obtener por medio de información secundaria los datos que requiere. También establecer la capacidad de levantar información primaria en aquellos casos en los que no se tiene una idea clara del comportamiento de un sector o un grupo de usuarios, ni se cuenta con datos para hacer alguna estimación. Por lo tanto, verificar la existencia del plan estratégico estadístico y realizar la gestión para incorporar las necesidades de información sobre el agua y establecer si esta es o debe ser producida por la autoridad ambiental o si se obtiene de otra entidad y la identificación de otras fuentes de información que resulten complementarias a la producida por la entidad. En este sentido, debe diagnosticar la información propia y la de otras fuentes bajo criterios de cobertura, calidad y oportunidad, con ello determinar la necesidad de producirla, mejorarla y/o completarla. Análisis de calidad de la información El Análisis de calidad de la información y de los registros consiste en el análisis de las bases de datos existentes propias, o de otras entidades pertinentes al análisis de los consumos, para identificar las inconsistencias en el diligenciamiento del registro (digitación). Estos pueden darse por carencia de información, por ilegibilidad, codificación deficiente. Por ejemplo, industrias grandes aparecen con consumos pequeños, o aparecen registros de consumo de industrias que están cerradas o registros de no consumos en industrias en operación. Es posible encontrar casos de información incompleta con errores de codificación de las empresas o usuarios como asignación errada de un código o información básica diligenciada pero no vinculada a ningún código. También es muy común no encontrar registros continuos o años con registros y otros no o para el mismo año muchos usuarios sin registro. 176

177 Todos estos casos, le indican al analista que la información es deficiente y debe generar criterios para decidir cómo proceder. Al encontrar información incompleta, preguntarse si se pueden recuperar los registros, lo cual significa rastrear que pudo haber pasado para no tenerlos. Se pueden utilizar técnica de interpolación de datos o sencillamente iniciar juiciosa y periódicamente los registros. Si se tienen registros organizados digitalmente, verificar con los protocolos de organización de bases de datos, los errores en la codificación incluyendo la no vinculación a ningún código y corregirlo de acuerdo con estos. Y de acuerdo con el protocolo del IDEAM, las autoridades ambientales deben implementar los códigos de datos que van a ser compartidos (por ejemplo, las cuencas hidrográficas, las fuentes hídricas, entre otros), para poder agregar información. Técnicas para analizar la calidad de la información Se refieren a técnicas estadísticas y matemáticas usados con el fin de tener un conjunto de criterios para decidir utilizar o no la información y advertir sobre sus limitaciones. Si se cuenta con datos almacenados estos son un yacimiento del cual hay que extraer y procesar la información para que ésta sea útil'' en el proceso de evaluación del agua. (desde un punto de vista económico, científico o tecnológico). El análisis de Información parte desde la simple recopilación de datos hasta la interpretación. Las técnicas cuantitativas o cualitativas le permiten separar lo principal de lo accesorio. Se pueden utilizar diferentes técnicas estadísticas para realizar el análisis de la información desde software informático, SPSS, Minitab, SAS, STADTS que, como instrumento de análisis cualitativo de datos, tienen posibilidades básicas muy importantes, para explorar los datos a través del uso de la estadística descriptiva. 177

178 Figura 43. Requerimientos básicos para analizar series de datos Tomado de: Análisis de Datos Cuantitativos También se pueden utilizar técnicas denominadas de triangulación que consisten en analizar datos recogidos por diferentes técnicas. Es un control cruzado empleando diferentes fuentes, instrumentos o técnicas de recogida de datos. Un protocolo para realizar el análisis de la información puede organizarse por fases de trabajo como las presentadas en la Figura

179 Figura 44. Protocolo para realizar el análisis de la calidad de la información Tomado de: Análisis de Datos Cuantitativos Para la elaboración de las Evaluaciones Regionales de Agua, las autoridades ambientales deberán poner en marcha un plan de mejoramiento de información en la cual se estima conveniente mejorar sus sistemas de recolección periódica y permanente. Mientras esto sucede es muy importante que el equipo encargado de la ERA dirija su gestión a indagar 13 sobre los consumos de los sectores utilizando fuentes alternativas. La existencia de gremios en las regiones le permite reconocer los procesos productivos y sus fases, así como los promedios de consumos (si no están medidos). 13 Reconocer e indagar por los procesos productivos, puede comenzar por investigar sobre los consumos de agua en los sectores y actividades más representativos en su región como preparación para realizar posteriores encuestas o entrevistas. ( 179

180 Es también muy importante institucionalizar la recolección y procesamiento de información, mediante manuales de procedimiento, y protocolos buscando estandarizar dichos procesos. homogeneizar los procesos para la obtención del dato, para generar y publicar la información de la demanda son actividades primordiales para garantizar que el conocimiento se acerque mejor a la realidad al seguir los protocolos la información proporciona una mejor descripción del estado y proyecciones del agua del país. ( Para el cálculo, se recogen en esta guía algunas técnicas de estimación que se usarán mientras la corporación adecua su estructura y alimentan sus bases de datos con la información respectiva y pertinente. Pero esas técnicas serán aplicables de acuerdo con las circunstancias de cada corporación, resultado del análisis de la consistencia de la información existente. Instrumentos de recolección de información Los instrumentos de recolección de información corresponden a censos e inventario de usuarios, actualizaciones de los mismos, encuestas, y registros periódicos. En el caso de las Evaluaciones Regionales de Agua es absolutamente indispensable la geo referenciación de los usuarios del recurso y la identificación de los usos múltiples. Para la identificación de fuentes por sector, tener una lista de contactos institucionales es fundamental. Los instrumentos básicos para utilizar en la consecución de información de la demanda, son los registros administrativos, los censos y las encuestas que deben desarrollar las autoridades ambientales para cumplir con la función de monitorio establecido en el decreto 1323 de Los registros administrativos proporcionan la información más confiable pues garantizan r datos de recolección paródica sistematizados de manera que su agregación permite estimar los volúmenes de consumos por grupos de usuarios, tipos, sectores y lugares. El decreto 1324 de 2007 establece que las autoridades ambientales deben realizar el registro de usuarios del recurso hídrico cuyo aplicativo fue desarrollado por el IDEAM y se encuentra disponible para las autoridades ambientales Este instrumento registra una sola vez a quienes son sujeto de concesiones y establece el rango de consumo de acuerdo con la actividad o actividades 180

181 económicas que desarrolle el usuario. También pretende a lo largo del tiempo identificar un módulo de consumo de acuerdo con la información suministrada por el usuario. Por lo tanto, seguir la estrategia del IDEAM y del MADS para implementar el formato único de registro de usuarios del recurso hídrico resulta necesario y útil para obtener información actualizada del volumen de agua concesionada. Sin embargo, esta estrategia debe ser complementada con otra que procure la recolección periódica de los consumos de todos los usuarios. Otros registros que se pueden utilizar previo análisis de la calidad de la información, son los registros de los acueductos para el consumo humano tomados de las empresas de servicios públicos o de la superintendencia, los registros de consumos para producción de energía tomados de la UPME y los registros de las concesiones. El SIUR Subsistema de Información sobre Uso de Recursos Naturales Renovables, adopta el Registro Único Ambiental. Este registro deben llenarlo las empresas industriales que tienen la obligación de realizar un trámite ambiental para poder desarrollar su objeto. Este registro se llena una sola vez al año y entre otra información recoge el consumo realizado y el cálculo de la Tasa por Uso del Agua. Desafortunadamente no se cuenta con un registro periódico del consumo de agua. El Formulario Único de Inventario de Aguas Subterráneas FUNIAS se constituye en uno de los registro básicos que facilita la integración de la información de oferta, demanda, calidad del componente hidrogeológico del ciclo del agua. Los censos de usuarios enumeran completamente las unidades de la población usuaria de un área determinada; permiten tener información demográfica y de los hábitos y costumbres de la población respecto del uso del agua, alcantarillado, y disposición de residuos sólidos. Se realiza en una fecha determinada, por lo tanto proporciona una imagen fotográfica de la situación. Los censos de usuarios se han realizado fragmentariamente al interior de las autoridades ambientales, recogida por sectores, cuencas o áreas de drenaje. Por lo general no se define la periodicidad en su recolección. Las encuestas, tienen menor cobertura porque son aplicadas a determinados sectores de la población mediante técnicas de muestreo. Recogen para un momento determinado datos relevantes del consumo de agua por sector, así como características del consumo. 181

182 Es necesario explorar en instituciones pertinentes al proceso de identificación de los consumos de agua sectoriales, Existen en encuestas formales de muestreo en gran escala que pueden ser consultadas por las autoridades ambientales las cuales escogen subgrupos representativos aleatoriamente a partir del cual se puede generalizar el comportamiento acerca de toda la población. También, existen encuestas informales de muestreo en pequeña escala que corresponden a la selección deliberada de personas (establecimientos) de diferentes sectores sobre la base de fácil accesibilidad de 30 a 50 personas a quienes se formulan algunas preguntas (10 a 20). Este tipo de información puede ser utilizado, previo análisis de su representatividad. La autoridad ambiental debe preguntarse sobre otras fuentes de información que pueda tomar, ya sea para completar la información existente, o para reemplazar aquella información que no cumple con los parámetros establecidos, y que dado el análisis previo sobre su calidad, pueda dar una aproximación al consumo de agua en la jurisdicción. Es pertinente la aplicación de Consultas a expertos para determinar a través de la experticia los consumos promedio de agua que pueden existir en los diferentes sectores. En estas consultas la entrevista en profundidad es la técnica más utilizada. Complementa esta técnica las visitas de campo y las entrevistas en profundidad con algunos usuarios La interpolación, cuando se tienen series de datos incompletas es una técnica matemática que suponiendo una regularidad en el comportamiento permite obtener los datos. Esta consiste en hallar un dato dentro de un intervalo en el que conocemos los valores en los extremos. También se puede utilizar la extrapolación si lo que se quiere es hallar un dato fuera del intervalo conocido. Debe tenerse en cuenta que esté próximo a uno de sus extremos, pues en otro caso no es muy fiable el resultado obtenido. Dado que los registros de consumo de agua en ciertos sectores no se obtienen sino anualmente, hay que buscar formas para distribuir los consumos en unidades temporales más pequeñas. Esto al igual que la interpolación es un artificio matemático para establecer el comportamiento del consumo periódicamente. Es necesario experimentar, acudiendo a recoger información de expertos sobre el comportamiento de la producción de tales sectores, estableciendo épocas de mayor producción y 182

183 por tanto de mayor consumo de agua en el proceso productivo y viceversa. En esto cuenta el conocimiento del comportamiento económico y de los factores que le afectan, como situaciones coyunturales de mercado o de empleo. Una vez se tenga claro este panorama se procederá a establecer criterios de distribución de consumo en cada periodo justificando el por que de cada ponderación. Instrumentos de referencia para el análisis de la información Los instrumentos de referencia permiten tener parámetros de comparación o de insumo para obtener medidas indirectas del consumo de agua. Entre estos instrumentos cabe destacar: Censo nacional de población 2005 y proyecciones Anuarios estadísticos de la jurisdicción departamental generalmente publicados por la secretaría de planeación departamental Módulos de consumo de la FAO aplicables a la producción agrícola. Capítulos de los gremios en los territorios de acuerdo con el sector quienes producen informes o reúnen en sus funcionarios la experiencia del comportamiento de las fases de producción y de las cadenas de uso de agua. Información de registros de cámaras de comercio. Unidad de análisis para la demanda, resolución espacial y temporal Una vez se tenga contextualizada la demanda de agua, es importante identificar la unidad de análisis y diferenciarla de la unidad de medida. La unidad de medida mínima para la demanda consumo por usuario en la unidad de tiempo, en el área de análisis. El usuario está definido como persona, establecimiento industrial, comercial y de servicios, especie unidad pecuaria, cultivos en unidad agrícola, unidad embalse, estanque unidad acuícola que consume agua. La unidad de análisis es la combinación de las resoluciones espacial y temporal mínimas para estudiar la extracción y el consumo (demanda) de agua. Esta puede ser la subzona, o las subsiguientes que defina el MADS. 183

184 Modelamiento espacial para la demanda La posible y correcta espacialización de la demanda hídrica depende de la forma en que se encuentren estructuradas las bases de datos de la autoridad ambiental, y si estas cuentan con atributos que permitan su georeferenciación, por ejemplo, coordenadas geográficas, códigos prediales, veredas, etc. Para la espacialización de la demanda, la información mínima que se requiere está compuesta de las bases de datos que consoliden el registro de usuarios, con la identificación del usuario y el predio, la información de la fuente de abastecimiento, localización de las captaciones, consumos, uso / aprovechamiento del recurso hídrico y la información legal de la concesión. Adicionalmente, la información cartográfica base, como los límites municipales y veredales oficiales, la cobertura del uso suelo y opcional la base predial. Unidades espaciales de análisis La información sobre el uso y demanda del agua se maneja de forma estadística y sin mayor rigurosidad en el componente geográfico de está. Comúnmente la información está agregada al nivel municipal o para la totalidad de la jurisdicción de la AA, lo cual, para las ERA es un nivel espacial de baja resolución; por lo que se requiere que el levantamiento, almacenamiento y procesamiento de la información, se realice como mínimo al nivel de vereda. Se tendría entonces, como unidad de análisis espacial básica la vereda, la cual se debe compatibilizar con las unidades de análisis de la oferta superficial (cuencas aferentes) para que sea posible la agregación de los valores calculados de la demanda y la estimación de los indicadores regionales. Para esto se debe: Agrupar las veredas donde el comportamiento del uso y demanda del agua sea similar. Establecer la correlación de la agrupación de veredas con las unidades espaciales de análisis de la oferta hídrica. Definir las nuevas macrozonas, a las que se le calcularan los indicadores regionales. De tal forma, que podrán ser la suma de varias unidades de análisis espacial básica (veredas o cuencas aferentes). Ver Figura

185 Figura 45. Unidades espaciales de análisis Elaboración de mapas Para la espacialización del uso y demanda del agua, se parte de los limites veredales del municipio, los cuales no podrán sobrepasar los límites municipales oficiales de IGAC, de este modo al agregar la información para la totalidad de la zona de estudio de las ERA, no se presentaran traslapes o vacios. El valor que se le asignara a cada unidad espacial, se calculara dependiendo de la agregación y atributos disponibles en las bases de datos. Principalmente, se tiene la información consolidada para el nivel municipal o la vereda, en este caso, se calcula el área total de las veredas, y si algunas se encuentran divididas por las macrozonas se calcula el área que corresponde a cada zona y el porcentaje que representa esta porción de territorio dentro del total de la vereda. Posteriormente se asignan los valores calculados en proporción al porcentaje de área que cada vereda tiene dentro de las macrozonas. Si la información de usuarios y captaciones se encuentra georeferenciada o asociada a la base predial, se realiza la identificación de la vereda y macrozona a la que pertenece y se realizan los cálculos por la unidad espacial de análisis. Cuando esto es posible la cuantificación de la demanda y el cálculo de indicadores presentan mayor confiabilidad y rigurosidad. 185

186 En conclusión, en la medida en que se mejoren los procesos de levantamiento y almacenamiento de la información sobre el recurso hídrico y se fortalezcan los SIG regionales, con cartográfica base de mayor escala y bases prediales; el análisis conjunto de la información de oferta y demanda hídrica requerirá un menor esfuerzo técnico en la compatibilización de las unidades espaciales de análisis y se conocerán con mayor precisión y rapidez los indicadores de cada ERA Aprestamiento para realizar el análisis de la demanda Hasta el item anterior está planteado el deber ser para el desarrollo de las ERA en el componente de la demanda. Es una situación en la que se supone que todas las autoridades ambientales tienen una similar capacidad financiera, institucional y de personal para levantar la información y analizarla. Sin embargo, se sabe que no es esta la realidad, y por lo tanto, esta guía incluye algunas pautas para avanzar en el proceso necesario. Para realizar el proceso de construcción de las Evaluaciones Regionales de Agua ilustrado en la Figura 43, a institucionalidad debe ajustarse. Por ello, se presenta una propuesta de lo que pueden constituir el alistamiento previo a su ejecución. Se construye este aparte con base en la Guía Técnico Científica para la ordenación de Cuencas Hidrográficas en Colombia (2004) producida por el Ideam (IDEAM & CORPOCALDAS, 2004) Reconocer Percepción Institucional En primer lugar, es necesario reconocer la percepción institucional del proceso y establecer el grado de compromiso de las directivas de la autoridad ambiental y de su propósito. Luego se podrá recoger todo el conocimiento de los actores institucionales sobre el ciclo del agua y sobre el consumo del recurso en su jurisdicción. Intencionalidad y finalidad de la construcción del Estudio Regional del Agua Al reconocer la finalidad que se persigue con las Evaluaciones Regionales de Agua la decisión de iniciar el proceso implica estar de acuerdo en: Involucramiento de las áreas de la corporación para la construcción permanente del ERA 186

187 Interés expreso de la gestión institucional para alcanzar el equilibrio entre el aprovechamiento económico del agua y la conservación de la estructura físico-biótica de la cuenca y particularmente de sus recursos hídricos Conocimiento preliminar de los medios disponibles o necesarios para alcanzar dicho interés no solo dentro de la autoridad ambiental sino también en las comunidades de intereses (sectores) que hacen parte de la jurisdicción. Identificar los actores principales (sectoriales, áreas y usuarios relevantes para el cálculo) como usuarios del recurso Identificar las comunidades de intereses y los usuarios (legales/ no legales) plenamente, sus procesos productivos, el uso que hace del agua, su dinámica en el uso del agua. (donde se localizan, identificar los mayores consumidores) Identificar los problemas existentes con relación al agua. los conflictos por escasez, contaminación, consumo ineficiente, desperdicio, identificando los actores subyacentes y evaluando sus respectivos intereses en dicho sistema. Para realizar lo anterior, la corporación debe realizar un análisis de los usuarios como proveedores de información y como aliados estratégicos. Entre los primeros tiene que ver con el análisis de la capacidad de los usuarios para proveer información medida, precisa y periódicamente (mensual), para la segunda, es necesario adoptar estrategias que generen confianza y con ellas empezar a tener retribución con información sobre los usuarios no legales o sobre aquellos que hacen sobreconsumos, se trata de generar uso racional a través del control social. Analizar la gobernabilidad de la institución sobre el recurso hídrico Se trata de identificar la percepción que tienen los usuarios de la Corporación. Que imagen tienen los usuarios (por sectores) de la gestión de la corporación con relación al recurso hídrico y sobre todo si es una entidad en la que pueden confiar y entienden que debe ejercer control sobre el uso del recurso. El análisis debe responder a la percepción de la eficiencia en el control, es justa en su control, es justa en sus cobros, si tienen confianza en sus decisiones, entre otras. Estos dos pasos, si bien son muy importantes, son pasos que se implementan a lo largo del tiempo. y en el corto plazo se pueden empezar a implementar y no podrán en este periodo ser determinantes. Por lo tanto, se puede pasar al siguiente paso: 187

188 Procedimiento para obtener información y realizar los cálculos respectivos, con el análisis de fuentes de información Como ya se expresó en este documento es necesario generar protocolos para la recolección y procesamiento de la información. Estos deberán abarcar en lo posible análisis de calidad de la información existente, sea propia obtenida de otras instituciones; la manera de obtener información primaria, la manera de procesar esta información y para que se utilizan tales procesamientos, la manera de realizar los registros, etc. También es necesario establecer las técnicas para realizar los cálculos ya sean para completar información, y realizar el acerbo de criterios técnicos sustento para su manejo. Todos los procedimientos deben quedar consignados con el fin de documentar el proceso, por lo tanto debe generarse una manera institucional para que se vuelva una tarea de rutina. De la misma manera, la autoridad ambiental debe generar estrategias de uso permanente para incentivar la participación (al interior de la institución) en el proceso de elaboración de las evaluaciones regionales de agua. Su propósito es generar cultura de la información y rigurosidad en su recolección. Identificar el plan estratégico estadístico si está en marcha o implementarlo, contribuye a este fin. Este proceso también debe generar una estrategia para vincular a las comunidades en el proceso de recolección de información, con el fin de generar confianza hacia fuera en este proceso Requerimientos técnicos Se sugiere para realizar las Evaluaciones Regionales de Agua tener en cuenta los siguientes aspectos: Contar con un equipo de profesionales conformado por un hidrólogo y un economista con conocimientos en estadística, con experiencia en temas territoriales, conocimientos en geografía, con capacidad para interpretar información especializada. También contar con un ingeniero geógrafo o catastral experto en el manejo de sistemas de información geográfica, que dominen el excel, o manejadores de bases de datos. Este equipo de profesionales debe tener capacidad de gestión para encontrar la información secundaria adecuada y pertinente al cálculo (no solo datos, sino parámetros) y debe contar con vinculación estable. Contar con un equipo de computo con capacidad para manejar información masiva ordenada en bases de datos, compatible con sistemas de información geográfica 188

189 Se deben apropiar Recursos financieros y planear recursos logísticos para hacer trabajo de campo /o comprar información Avanzar en la calidad de las Evaluaciones Regionales de Agua Con la formulación de las generaciones de ERA se debe realizar paralelamente: IDEAM Gestión institucional para acceder a información restringida Gestión para mejorar la medición del consumo no solo en las autoridades ambientales sino en las empresas de acueducto (actualización y cobertura) Capacitación, entrenamiento y calificación del personal encargado del proceso Gestión para mejorar los sistemas de divulgación de la información hídrica (política de creación, divulgación y uso de información) Influir en la creación de reportes o en el mejoramiento de los mismos Establecer directrices para articular el sistema de información para el sector hídrico Autoridad Ambiental Gestión para mejorar la cobertura de obras de control en las concesiones Gestión para identificar a los no legales y medir su consumo Creación de sistema de monitoreo del recurso hídrico Ejecutar acciones para establecer el Sistema de Información de Recurso Hídrico Regional En primera generación de la ERA se debe como mínimo: Utilizar consumo de suscriptores combinado con cálculo con módulos de consumo. Evaluar y definir los criterios para escoger los módulos de consumo a que haya lugar Recalcular los módulos de consumo en aquellos sectores donde no se ajusten, Evaluar la información de suscriptores utilizada, evaluar los parámetros de cálculo y sustentados por expertos o por estudios regionales 4.4. Calidad de agua El conjunto de conceptos, metodologías y procedimientos sobre calidad de agua para las evaluaciones regionales (ERA) tienen como base el Estudio Nacional del Agua 2010, los conceptos 189

190 de la Directiva Marco del Agua para los países de la Unión Europea, adaptada por España en el Libro Blanco. Igualmente los documentos de soporte para el Programa Nacional de Monitoreo y para la reglamentación de Decretos como el 3930 de 2010, elaborados por el MADS e IDEAM Marco conceptual de la calidad de agua Este marco de conceptos se plantea como referente para avanzar en evaluaciones regionales que se orienten a tener mayor conocimiento sobre la calidad hídrica en los ríos y cuerpos de agua del país. La propuesta para las ERA considera las limitaciones de información, instrumentos, recursos, etc., y las diferencias en los condiciones ambientales entre las regiones en el país. Sin embargo es importante resaltar la necesidad de lograr mediante un proceso continuo y sistemático conocimiento e información sobre la calidad del agua, su estado, dinámica, alteraciones y tendencias, que permitan mejorar la gestión integral del recurso hídrico Conceptos sobre calidad de las aguas La descripción y evaluación de la calidad de las aguas es muy compleja puesto que involucra muchas dinámicas y temas. Las evaluaciones generan también controversias en relación con las diferentes metodologías y la capacidad para informar sobre el carácter cualitativo del recurso hídrico ("Libro Blanco,"). Es por tanto fundamental la definición que se adopte del concepto calidad del agua teniendo en cuenta que existen distintas interpretaciones. Se puede entender la calidad, desde un punto de vista funcional, como la capacidad intrínseca que tiene el agua para responder a los usos que se podrían obtener de ella. O desde un punto de vista ambiental, como la define la propuesta de Directiva Marco del Agua como aquellas condiciones que deben darse en el agua para que ésta mantenga un ecosistema equilibrado y para que cumpla unos determinados objetivos de calidad (calidad ecológica). (Ibid). La calidad de las aguas no puede conceptualmente separarse de las de la cantidad, disociarse ni entenderse de forma separada. La acción humana influencia el régimen natural del ciclo hidrológico genera impactos tanto en términos de cantidad del agua como en las condiciones de calidad y en su variación espaciotemporal. La intensidad y extensión de esos cambios está 190

191 determinado por las características propias de estas dinámicas en el marco de los procesos del ciclo hidrológico. El crecimiento de la población y el desarrollo económico están asociados al incremento de la producción de residuos, los cuales se constituyen en fuentes potenciales de contaminación del aire, del agua y el suelo que son utilizados como receptores de estos residuos. Este crecimiento está ligado a niveles crecientes de contaminación del agua. De forma tradicional se ha entendido por calidad de un agua el conjunto de características físicas, químicas y biológicas que hacen que el agua sea apropiada para un uso determinado. Esta definición ha dado lugar a diversa normativa, que asegura la calidad suficiente para garantizar determinados usos, pero que no recoge los efectos y consecuencias que la actividad humana tiene sobre las aguas naturales (Libro Blanco Cap3). La incidencia humana sobre las aguas se ejerce fundamentalmente a través del vertido a sistemas naturales de efluentes residuales. Se hace necesario establecer los criterios de calidad que han de reunir las aguas residuales antes de ser evacuadas en un sistema receptor. La consideración de los criterios de calidad de los vertidos resulta insuficiente como garantía de conservación de los recursos hídricos, de manera que éstos se mantengan en condiciones tales que aseguren su disponibilidad en un futuro en cantidad y calidad adecuada. Esta garantía viene dada por el mantenimiento de las condiciones ambientales naturales que permitan preservar el equilibrio autor regulador de los ecosistemas acuáticos("directiva Marco del Agua. UE,"). En la Directiva Marco del Agua para los países de la Unión Europea se plantea un nuevo concepto de calidad que se desvincula de los usos, y que tiene como punto de referencia el propio recurso en sí y no los fines a los que se destina. La descripción del medio físico a partir de las condiciones de calidad de las aguas es fundamental, tanto desde el punto de vista de su caracterización ambiental, como desde la perspectiva de la planificación y gestión hidrológica, ya que delimita la aptitud del agua para mantener los ecosistemas y atender las diferentes demandas. ("Libro Blanco,"). 191

192 En el ENA 2010 se considera el concepto de calidad de la Directiva Marco del Agua 14 que asume que es necesario proteger el agua más como un bien ambiental que como un recurso para ser explotado y no se pretende una caracterización en función del uso (Ideam, ENA 2010). Este mismo concepto es el que orienta las Evaluaciones Regionales del Agua Modelo conceptual para la evaluación regional de calidad del agua En este contexto en la Figura 46 se presenta el marco conceptual general de soporte para avanzar hacia las evaluaciones de la calidad del agua en las regiones. TIPOS DE CUERPOS DE AGUA CONDICIONES DE CALIDAD PROCESOS DE ALTERACIÓN Superficial (lénticos, lóticos) Subterránea CARACTERÍSTICAS DE CALIDAD (físicas, químicas, biológicas, ecológicas) PROCESOS NATURALES (modificación) CONDICIONES DE CALIDAD (características) Marina CAPACIDAD ASIMILACIÓN Y DEPURACIÓN CONTAMINACIÓN (Vertimientos puntuales y difusos, residuos sólidos) OBJETIVOS DE CALIDAD INDICADORES DE CALIDAD APTITUD PARA DIFERENTES USOS Figura 46. Modelo conceptual para la evaluación de la calidad de agua en las regiones Teniendo como referente los procesos naturales del ciclo hidrológico y su expresión en el ámbito regional, en las ERA los tipos de cuerpos de agua superficial son los lénticos como lagunas, 14 Directiva 2000/60/CE por la que se establece un marco comunitario de actuación en el ámbito de la política de aguas en la Comunidad Europea. 192

193 embalses y loticos como ríos, quebradas, arroyos y canales; las aguas subterráneas las aguas marinas que define el Decreto 3930 de 2010 como aguas costeras o interiores 15. (MAVDT, 2010) Condiciones de calidad de agua Las condiciones de calidad están dadas por las características físicas, químicas, biológicas y ecológicas, y por la capacidad de asimilación y dilución de las corrientes y cuerpos de agua para los diferentes tipos de contaminantes. Esta capacidad de dilución y depuración depende en gran medida de las condiciones climáticas e hidrológicas y sus variaciones espacio-temporales en las regiones. Las características son variables de acuerdo al sitio y al proceso de donde provenga y comprenden: Las características físicas dadas principalmente por los siguientes parámetros: Turbiedad, color, olor, sabor, temperatura, los sólidos que contenga, la conductividad específica, isótopos radioactivos. Las características químicas que involucran múltiples parámetros químicos que se pueden determinar en las aguas, siendo los principales: ph, dureza, sulfatos, acidez, cloruros, hierro, alcalinidad, fosfatos, magnesio, aceites y grasas, arsénico, cianuros, fenoles, hidrocarburos clorados, aromáticos, fluoruros, mercurio, nitratos, oxígeno disuelto, pesticidas, y otros elementos y sustancias que puedan estar contenidas en las aguas. Las características biológicas dadas por microorganismos biológicos como coliformes fecales y macrobiota Las características ecológicas que se asocian a la calidad ambiental o calidad ecológica de las aguas, viene dada por las características que definen un ecosistema sano. Este último, se entiende como aquel que posee un alto nivel de biodiversidad, productividad y 15 Aguas costeras o interiores. Son las aguas superficiales situadas entre las líneas de base recta de conformidad con el Decreto 1436 de 1984 que sirve para medir la anchura del mar territorial y la línea de la más baja marea promedio. Comprende las contenidas en las lagunas costeras, humedales costeros, estuarios, ciénagas y las zonas húmedas próximas a la costa que, verificando los criterios de tamaño y profundidad presenten una influencia marina que determine las características de las comunidades biológicas presentes en ella, debido a su carácter salino. 193

194 habitabilidad y que se pone de manifiesto por una serie de indicadores concretos, propios de cada ecosistema.("directiva Marco del Agua. UE,"). La capacidad de asimilación y dilución definida como la Capacidad de un cuerpo de agua para aceptar y degradar sustancias, elementos o formas de energía, a través de procesos naturales, físicos químicos o biológicos sin que se afecten los criterios de calidad e impidan los usos asignados ("DECRETO 3930 ", 2010). El ciclo natural del agua tiene gran capacidad de purificación. Las aguas de los ríos se renuevan continuamente, su autodepuración natural por medio de microorganismos y la eliminación de los contaminantes se realiza con cierta facilidad, a no ser que la cantidad de contaminantes sobrepase un cierto límite. Cuando los contaminantes ingresan a los cuerpos de agua hay una sucesión de cambios que se propagan a diferentes distancias en función de la dinámica y características de las corrientes. No existe un patrón fijo y se modifica en función de la intensidad, estacionalidad e hidrografía. El grado de contaminación y de purificación natural se puede medir física, química y biológicamnte, dependiendo de la naturaleza de los contaminantes. La carga contaminante entendida como el producto de la concentración másica promedio de una sustancia por el caudal volumétrico promedio del liquido que la contiene determinado en el mismo sitio; en un vertimiento se expresa en kilogramos por día (Kg./día). ("DECRETO 3930 ", 2010). La presión ambiental definida en el ENA (IDEAM, 2010a) como la contribución potencial de cada agente social o actividad humana (población, industria, agricultura, minería) a las alteraciones del medioambiente por consumo de recursos naturales, generación de residuos (emisión o vertimiento) y transformación del medio físico. Es decir, es la capacidad de generar un impacto ambiental. La afectación potencial referida a la posibilidad de generar un grado de alteración debido a una presión ambiental; por ejemplo, un vertimiento puede generar distintos impactos 194

195 ambientales en función de diversos factores: la fragilidad del medio receptor, la concentración de presión ambiental en el área (existencia de muchos vertimientos) y la capacidad de recuperación del medio receptor (Ibid) Las sustancias peligrosas que comprenden los vertimientos de mercurio procedente del beneficio del oro y de la plata en minería; el uso e intensidad de aplicación de agroquímicos en las etapas de cultivo y la cantidad de químicos usados en la transformación de hoja hasta pasta, base y clorhidrato de cocaína para cultivo, procesamiento y transformación en coca (Ibid) Consustancial a estos conceptos se deben considerar los Objetivo de calidad que en el Decreto 3930 de 2010 se definen como el Conjunto de parámetros que se utilizan para definir la idoneidad del recurso hídrico para un determinado uso. ("DECRETO 3930 ", 2010). Procesos de alteración de la calidad de agua La calidad de las aguas puede verse modificada tanto por causas naturales como por factores externos. Estas alteraciones tienen origen en los procesos naturales del ciclo hidrológico y su interacción con el medio natural o procesos relacionados con actividades antrópicas, cargas contaminantes provenientes de vertidos puntuales o difusos o asociada con los residuos sólidos. Procesos naturales En el informe El medio Ambiente en Colombia (1998) se alude a que estos procesos implican contacto y disolución de los componentes minerales de las rocas sobre las cuales el agua, en sus diferentes estados de agregación-sólido, líquido y gaseosos-, actúan como agente meteorizante, además de intervenir como disolvente de los gases presentes en la atmósfera.(ideam, 1998) Proceso contaminantes La Ley de aguas de España define la contaminación (artículo 85) como la acción y el efecto de introducir materias o formas de energía, o inducir condiciones en el agua que, de modo directo o indirecto, impliquen una alteración perjudicial de su calidad. ("Ley de Aguas," 2005). 195

196 En el Glosario Hidrológico Internacional se define contaminación como Introducción en el agua de sustancias no deseables, no presentes normalmente en la misma, por ejemplo microorganismos, productos químicos, residuos o vertidos que la hacen inadecuada para el uso previsto (UNESCO, sf.) Los vertimientos contaminantes generados por las diferentes actividades se presentan de dos formas puntual o difusa (no puntual). En el primer caso la contaminación es directa a las fuentes hídricas receptoras o a los sistemas de alcantarillado y está ligada principalmente a las actividades urbanas e industriales. En el segundo la contaminación se da de forma indirecta procedente de la agricultura a través de la escorrentía superficial, subsuperficial relacionada con fertilizantes y plaguicidas los cuales además de los efectos sobre las corrientes pueden provocar problemas de eutrofización en los lagos, embalses y contaminación de las aguas subterráneas. El Decreo 3930 define vertimiento como Descarga final a un cuerpo de agua, a un alcantarillado o al suelo, de elementos, sustancias o compuestos contenidos en un medio liquido y el vertimiento puntual como El que se realiza a partir de un medio de conducción, del cual se puede precisar el punto exacto de descarga al cuerpo de agua, al alcantarillado o al suelo. Igualmente define el vertimiento no puntual Aquel en el cual no se puede precisar el punto exacto de descarga al cuerpo de agua o al suelo, tal es el caso de vertimientos provenientes de escorrentía, aplicación de agroquímicos u otros similares.("decreto 3930 ", 2010). En la figura 47 se esquematiza el mapa conceptual de los agentes contaminantes y sus efectos en los seres vivos y en las condiciones de calidad del agua. Considera los diferentes tipos de patógenos, sustancias químicas orgánicas e inorgánicas, sedimentos, materiales en suspensión y disueltos, cambios de temperatura e impactos que generan los vertimientos relacionados con actividades urbanas, industriales y agrícolas principalmente. Estos procesos de contaminación tienen una relación directa con los del ciclo del uso del agua y la demanda, Figura 41, ilustrado en este documento. La extracción de agua de una fuente hídrica abastecedora ingresa con unas condiciones de calidad determinadas (de la fuente), se utiliza en los diferentes procesos propios de cada actividad social o productiva los cuales, a su vez, alteran sus condiciones físicas, químicas y biológicas. El agua que no fue consumida se descarga, una vez se surten los procesos de depuración cuando hay tratamiento previo. Estos vertimientos residuales con cargas contaminantes, diferenciadas según la actividad, ingresan a las corrientes y cuerpos de agua receptores alterando las condiciones de calidad de sus aguas en los aspectos físicos, 196

197 químicos, biológicos y ecológicos. Este proceso se denomina descargas, es decir, la cantidad de agua que se permite salir de la actividad ("La Contaminación del Agua,"). Fuente: Modificado de ("La Contaminación del Agua,"; "Universidad de Navarra. Agentes Contaminantes del Agua,"). Figura 47. Mapa conceptual de la contaminación La contaminación del medio ambiente por herbicidas, plaguicidas, fertilizantes, vertidos industriales y residuos de la actividad humana es uno de los fenómenos más dañinos para el medio ambiente. Los contaminantes son en muchos casos invisibles, y los efectos de la contaminación del agua pueden no ser inmediatamente evidentes, aunque resultan devastadores a largo plazo. ("Universidad de Navarra. Agentes Contaminantes del Agua,"). 197

198 Contaminantes comunes en el agua superficial En el Estudio Nacional del Agua - ENA (2010) se reportan como principales contaminantes, por la magnitud de la carga aportada a los cuerpos de agua superficiales, los siguientes: materia orgánica biodegradable y no biodegradable, sólidos suspendidos y nutrientes. Además se consideran relevantes los aportes de sustancias tóxicas como el mercurio, proveniente de los procesos extractivos de oro y plata y los agroquímicos. Se analiza la carga contaminante que ejerce mayor presión sobre la calidad del agua por materia orgánica, sólida y nutriente a través del Índice de alteración potencial de la calidad del agua (IACAL) y las zonas donde se concentran. Por otro lado, el estudio sobre el Análisis del sector de agua potable y saneamiento en Colombia (CRA, 1997) incluye un diagnóstico sobre el origen y distribución geográfica de las principales fuentes de contaminación hídrica. El estudio sostiene que las principales fuentes de contaminación están constituidas por las descargas de los sectores agrícola, industrial y doméstico. Además, estimó la descarga diaria de aguas residuales en vertimientos puntuales en cerca de m 3, de los cuales un alto porcentaje corresponde a aguas residuales domésticas e industriales transportadas por alcantarillados. El anexo titulado Impacto del sector sobre la calidad del recurso hídrico del mismo estudio reporta que la contaminación es causada por diversos tipos de contaminantes entre los que se cuentan materia orgánica, microorganismos patógenos y compuestos tóxicos, que se originan en los sectores doméstico, industrial y agropecuario, los cuales producen aproximadamente 9000 toneladas diarias de materia orgánica contaminante medida como Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO). Los resultados de muestreos efectuados en las principales ciudades del país, indican que la contaminación por patógenos se origina principalmente por los residuos líquidos domésticos. (ibid). Entre las sustancias tóxicas vertidas al agua se citan los metales pesados como plomo, cromo, mercurio o cadmio; compuestos orgánicos volátiles y los solventes y halogenados los cuales representan riesgos para la salud humana y pueden destruir la vida acuática. Otros residuos líquidos peligrosos provienen de centros de salud, de la industria química y la de curtiembres. La industria de refinación de petróleo descarga a los cuerpos de agua nacionales, compuestos altamente tóxicos como fenoles. Mientras que la industria química descarga en los cuerpos de agua marítimos y continentales, compuestos orgánicos volátiles y metales pesados (mercurio y cadmio, entre otros) y la industria de curtiembres vierte metales pesados altamente tóxicos como el cromo. 198

199 Finalmente, el estudio reporta que algunos residuos peligrosos se depositan en los sedimentos en el fondo de los ríos lo que favorece que se mantengan altas concentraciones de tóxicos en solución en el agua, este es el caso del río Bogotá en cuyos sedimentos se han encontrado altas concentraciones de cromo y plomo. Otra fuente de contaminación la constituyen los aceites lubricantes, los cuales son vertidos sin tratamiento en la mayoría de los casos. Por ejemplo, la CAR estimó que en 1989, cerca de barriles de aceite de motor se vertieron al alcantarillado de la ciudad capital y por ende al río Bogotá (ibid). Existen problemas de contaminación comunes a las actividades humanas generadoras de los mismos tipos de sustancias, algunos de ellos tienen efectos en escala global. En la Tabla 12 se presentan los principales tipos de contaminantes en diferentes tipos de cuerpos de agua y la magnitud relativa de los daños que ellos causan. Esta tabla ha sido elaborada en escala global, por tanto en niveles menores las calificaciones pueden variar de acuerdo con el estado de desarrollo económico de los países y los usos del suelo. Tabla 12. Mayores problemas de calidad del agua superficial a escala global Tipo de contaminante o problema de contaminación Cuerpo de agua Ríos Lagos Agua subterránea Patógenos xxx x 16 x Sólidos suspendidos xx na na Materia orgánica biodegradable 17 xxx x x Eutroficación x xx na Nitrato como contaminante x 0 xxx Salinización x 0 xxx Elementos traza (pesticidas, metales) xx xx xx 18 Microcontaminantes orgánicos xxx xx xxx 3 Acidificación x xx 0 Fuente: Adaptada de (UNESCO, WHO, & UNEP, 1999). 16 Principalmente en lagos pequeños y someros 17 Diferente de la resultante de la producción primaria acuática 18 Provenientes de rellenos sanitarios y depósitos de residuos de minería 199

200 xxx xx x Deterioro de la calidad severo o de escala global Deterioro importante Deterioro ocasional o regional En (Meybeck & Helmer, 1989) se encuentra una discusión sobre las fuentes y efectos de estos tipos de contaminantes. Aptitud para diferentes usos La legislación establece los criterios para la conservación y preservación de las aguas y cauces, establece la clasificación de las aguas con respecto a los vertimientos (Artículo 205 del Decreto 1541 de 1974), de clase I, como aquellos cuerpos de aguas que no admiten vertimientos y las de clase II, los cuerpos de agua que admiten vertimientos con algún tratamiento. El Decreto 1594 de 1974 establece los criterios de calidad admisibles para la destinación del recurso (articulo 37) para consumo humano y doméstico y que para su potabilización se requiere solamente tratamiento convencional. En relación con el ordenamiento del recurso hídrico el Decreto 3930 (art. 4) considera el cuerpo de agua y/o acuífero como un ecosistema. Establece que la Autoridad Ambiental Competente debe realizar la clasificación de las aguas superficiales, subterráneas y marinas, fijar en forma genérica su destinación a los diferentes usos y sus posibilidades de aprovechamiento con fundamento en la priorización definida para tales efectos en el artículo 41 del Decreto 1541 de 1978; define los objetivos de calidad a alcanzar en el corto, mediano y largo plazo; establece las normas de preservación de la calidad del recurso para asegurar la conservación de los ciclos biológicos y el normal desarrollo de las especies; determina los casos en que deba prohibirse el desarrollo de actividades como la pesca, el deporte y otras similares, en toda la fuente o en sectores de ella, de manera temporal o definitiva; fija las zonas en las que se prohibirá o condicionará, la descarga de aguas residuales o residuos líquidos o gaseosos, provenientes de fuentes industriales o domésticas, urbanas o rurales, en las aguas superficiales, subterráneas, o marinas. 200

201 Indicadores de calidad Los índices básicos para evaluar la calidad de agua corresponden con los dos desarrollados en el ENA 2010 mas el de macroinvertebrados acuáticos: Índice de calidad del agua ICA como indicativo de las condiciones de calidad en las corrientes y cuerpos de agua superficial Índice de macroinvertebrados acuáticos como indicativo de condiciones de calidad de las corrientes y cuerpos de agua superficial Índice de afectación potencial a la calidad del agua IACAL como indicativo de presión por contaminación La metodología para estos indicadores se presenta en el punto 4.5 de este documento donde se hace la síntesis metodológica del conjunto de indicadores hídricos para las evaluaciones regionales del agua. Objetivo de calidad. Una vez se establece las condiciones de calidad de las aguas superficiales y subterráneas, situación actual, para mejorar el estado y pasar a una condición posible y deseable, según regulación vigente para el ordenamiento del recurso, se fijan objetivos de calidad. En el Decreto 3930, Artículo 19, se refieren los criterios de calidad para destinación del recurso entendiéndolos como el conjunto de parámetros y sus valores utilizados para la asignación de usos y como base de decisión para el Ordenamiento del Recurso Hídrico. Estos criterios serán definidos por el MADS para el uso de las aguas superficiales, subterráneas y marinas. La autoridad ambiental competente realizará el control de los criterios de calidad por fuera de la zona de mezcla, la cual será determinada para cada situación específica teniendo en cuenta lo que se disponga en la Guía Nacional de Modelación del Recurso Hídrico, en proceso de construcción. 201

202 Los sectores usuarios objeto de análisis para la evaluación regional de calidad del aguas En el Decreto 3100 de 2003 antes mencionado, se refiere a los agentes que usan el recurso para las diferentes actividades. Cada uno de ellos, tienen sus propias particularidades y dinámicas en cuanto al uso del agua y las descargas de vertimientos y residuos. Las ERA deben dimensionar y contextualizar, incluyendo una descripción del tamaño y localización de tales sectores, analizar la presión que pueden ejerce sobre la calidad del agua en un área determinada por el tipo de uso, la carga contamínate que vierten y los impactos que generan sobre las condiciones de calidad del agua en los cuerpos de agua. En concordancia con el ENA 2010 para la evaluación regional los principales usos a tener en cuenta para evaluar la presión por vertimiento de cargas contaminantes son los siguientes : Uso Doméstico Uso Industrial, incluyendo la minería e hidrocarburos Uso en actividades de servicio y comerciales Uso agrícola Uso pecuario Uso acuícola Uso en Hidroeléctricas y termoeléctricas En cada caso los procesos contaminantes están determinados por el vertido de sustancias específicas al medio hídrico y por su influencia negativa sobre la aptitud del agua para satisfacer determinados usos u objetivos de calidad Particularidades de la evaluación de la calidad de las aguas subterráneas La incorporación de los constituyentes al agua en variedad y concentraciones diferentes es posible debido a su elevado poder disolvente y a sus propiedades de combinación. Esta incorporación de substancias al agua comienza incluso antes de que se incorpore al sistema de flujo subterráneo propio de cada acuífero. Gases, aerosoles. polvo y sales diversas presentes en la atmósfera, reaccionan con el agua marcando el primer esbozo del quimismo del agua de infiltración Una vez infiltrada -con unas características químicas definida originadas en la atmósfera o en la superficie del terreno por evapotranspiración- el agua puede sufrir modificaciones drásticas en su 202

203 composición como consecuencia de un conjunto de interacciones físicas. Químicas y biológicas complejas con el medio. Los factores que condicionan entonces la composición del agua subterránea natural son múltiples. Entre ellos cabe citar: naturaleza y disposición espacial de los materiales con los que el agua entra en contacto, superficie y duración del contacto, temperatura presión, existencia de gases, grado de saturación del agua en relación con las distintas substancias incorporables. etc. Aunque la composición media del agua subterránea suele considerarse invariable en un acuífero o porción del mismo no debe olvidarse que las interacciones agua-medio, que determinan dicha composición son procesos dinámicos que se desarrollan, a ritmo diverso tanto en el espacio como en el tiempo. En consecuencia, la composición del agua subterránea natural debe contemplarse con la perspectiva de su posible variación espacio-temporal. Una composición química concreta por lo tanto no queda completamente definida si no se refiere a un lugar y momento determinados. A pesar de la gran variabilidad de los elementos presentes en el agua subterránea y de la de sus concentraciones éstos han sido clasificados completando la clasificación de Freeze and Cherry (1.979) por su frecuencia de aparición y valor de concentración decrecientes en: Constituyentes mayoritarios o fundamentales Aniones:(HCO3 +CO4). Cl, SO4, NO3 Cationes: Ca, Mg, Na,. K, N H4' Otros: CO2, Si O2, O2 Constituyentes minoritarios o secundarios Aniones: F, S, Br; NO2, PO4 Cationes. Mn, Fe. Li, Sr, Zn. En un agua natural dulce estos constituyentes aparecen por lo general en forma iónica (sales casi totalmente disociadas). El agua subterránea natural. como consecuencia de su composición química y de acciones naturales externas, presenta una serie de propiedades o características fisicoquímicas: color, 203

204 turbidez, sabor, temperatura, conductividad eléctrica. dureza, etc. Estas propiedades varían en el especio y en el tiempo. Dentro del ciclo hidrológico pueden distinguirse a grandes rasgos tres sistemas o ámbitos en que el agua adquiere y ve modificado su quimismo: atmósfera zona no saturada y zona saturada. La atmósfera está constituida por gases, aerosoles, polvo atmosférico y sales de diversa procedencia que reaccionan con el agua de lluvia, principal fuente de recarga de los acuíferos, configurando así el quimismo del agua de infiltración. En la zona no saturada, durante el proceso de infiltración hasta alcanzar el nivel freático el quimismo del agua sufre modificaciones radicales como consecuencia de las nuevas condiciones a que el agua está sometida. Entre ellas cabe citar la concentración por evapotranspiración, contacto con materiales de acusada capacidad de cesión de elementos solubles al agua al ser hidrolizados, capacidad del suelo para generar gran cantidad de ácidos, capacidad de la zona edáfica para consumir el oxígeno disuelto en el agua en la oxidación de la materia orgánica, intercambio de gases entre el aire del suelo y el aire exterior. Tanto si el balance entre precipitación y evapotranspiración es positivo como negativo. el agua que se incorpora a la zona saturada presenta. por efecto de la evapotranspiración, mayor salinidad que el agua de precipitación. Todos estos fenómenos modifican notablemente la composición del agua de lluvia que llega a adquirir en la zona edáfica y no saturada, su configuración casi definitiva (Schoeller. 1963; Custodio y Llamas, 1976). Una vez alcanzada la zona saturada. el agua subterránea se incorpora al sistema de flujo propio de cada acuífero realizando recorridos muy variables en función de las características de cada uno de ellos. El conjunto de materiales por los que circula el agua y con los que interacciona constituye el tercer sistema en que el agua adquiere o modifica su quimismo. La composición de la roca, aunque muy importante en este sentido. no es determinante en la mineralización del agua subterránea. Pureza, textura, porosidad, grado de fisuración. Estructura regional así como presión temperatura, tiempo de permanencia y de contacto agua-roca, secuencia en que el agua atraviesa determinados minerales, fenómenos modificadores, etc. pueden tener una influencia decisiva en la adquisición y evolución del quimismo. La gran variedad de componentes y características fisicoquímicas del agua natural exige su clasificación en grupos para tener una información breve y sencilla sobre la composición química del agua de que se trate y de los aspectos de la misma. A menudo estas clasificaciones tienen aplicaciones prácticas inmediatas aunque su finalidad es, simplemente la de agrupación de aguas que presentan características comunes. Por otra parte algunas de las clasificaciones (aguas blandas o duras por ejemplo.) son relativas especialmente cuando se utilizan con un fin práctico. 204

205 Los criterios que se utilizan para la clasificación geoquímica de las aguas son múltiples y a menudo complicados. En general suele nombrarse el agua por el anión o catión que sobrepasa el 50% de sus sumas respectivas. En caso de que ninguno supere el 50% se nombran los dos más abundantes. Si conviene se puede añadir el nombre de algún ión menor de interés y que esté en concentración anormalmente alta. Esta clasificación por iones dominantes se adapta bien a su representación en diagramas triangulares (Figura 48) o lineares (Figura 49) Figura 48. Diagrama de Piper-Hill-Langelier y tipos de aguas deducidos a partir del mismo (Modificado de Freeze & Cherry, 1979). 205

206 Figura 49. Diagrama de Stiff modificado y representación de tipos de agua sulfatada magnésica y sulfatada sódica (Freeze & Cherry, 1979) El conocimiento de los efectos de cada uno de los elementos que contiene el agua o del conjunto de todos ellos permite establecer, mediante las normas e indicadores de calidad las posibilidades de utilización de un agua de composición definida en cada caso concreto. Las normas de calidad se establecen en función de diferentes criterios y se actualizan a medida que la investigación avanza en el conocimiento de los efectos de diferentes substancias presentes en el agua. Las normas de potabilidad suelen establecerse con criterios químicos y bacteriológicos considerando por lo general que los constituyentes para los que se definen límites de concentración máxima permitida constituyen un peligro potencial para la salud por encima de esos límites. Los indicadores de calidad para otros usos (agrícolas. industriales. etc.) se establecen en función de otros criterios condicionados por las necesidades y efectos específicos sobre cada actividad. A nivel mundial, los acuíferos (formaciones geológicas que contienen recursos de agua subterránea aprovechables) experimentan una creciente amenaza de contaminación ocasionada por la urbanización, el desarrollo industrial, las actividades agrícolas y la explotación minera (Figura 50). Por lo tanto, se requieren campañas proactivas y acciones prácticas que protejan la calidad original (generalmente excelente) del agua subterránea (Foster & Mate, 2006). 206

207 Figura 50. Usos del suelo que generan contaminación de acuíferos (Foster, GW Mate 2006). En algunos casos, lleva muchos años o décadas que el impacto de contaminación por un compuesto persistente se manifieste en el agua subterránea que proviene de pozos profundos. Esto puede llevar a una actitud complaciente sobre la amenaza de contaminación, pero la implicación real es que, una vez que resulta obvio que la calidad del agua subterránea ha sido contaminada, generalmente es porque ya están afectados grandes volúmenes del acuífero, y las medidas de limpieza casi siempre tienen un alto costo económico y son técnicamente complicadas (Ibid). La contaminación de acuíferos ocurre si la carga contaminante sub-superficial generada por descargas y lixiviados antropogénicos (de actividades urbanas, industriales, agrícolas y mineras) no se controla adecuadamente y (en ciertos componentes) excede la capacidad natural de atenuación del terreno y los estratos subyacentes (Figura 50). Los perfiles naturales del subsuelo activamente degradan múltiples contaminantes del agua y, por mucho tiempo, han sido considerados potencialmente efectivos para realizar un depósito final seguro de excretas humanas y aguas residuales de origen doméstico. La autoeliminación de contaminantes durante el transporte subsuperficial en la zona no saturada del subsuelo es el resultado de su degradación biológica y de diversas reacciones químicas, pero también se debe al retraso en el transporte del contaminante (ocasionado por su sorción en la superficie de arcillas minerales y/o de materia orgánica), ya que aumenta en gran medida el tiempo disponible para que los otros procesos mencionados eliminen los contaminantes. Sin embargo, no todos los perfiles del subsuelo y de los estratos subyacentes son igualmente eficaces en la remoción de contaminantes. Preocupa en especial la posibilidad de contaminar los llamados acuíferos freáticos (no confinados), especialmente cuando la zona no saturada es poco profunda y los niveles del agua son someros, así como el caso de acuíferos semiconfinados, si los acuitardos confinantes son relativamente delgados y permeables. La Tabla 13 da una idea de las actividades más comunes que pueden llegar a contaminar el agua subterránea. Es importante reconocer que estas difieren por mucho de las actividades y compuestos que más 207

208 frecuentemente contaminan los cuerpos de agua superficial. Esto se debe a que la contaminación en el subsuelo depende de factores muy disímiles que controlan la movilidad y persistencia de los contaminantes, originados por la matriz del acuífero y las tasas mucho más lentas de biodegradación (como resultado de las bajas concentraciones de carbón orgánico, la reducida población de bacterias y la limitada difusión de oxígeno). También es importante enfatizar que ciertas prácticas industriales y agrícolas (y procesos específicos que se magnifican dentro de dichas prácticas) a menudo presentan amenazas desproporcionadamente grandes a la calidad del agua subterránea. Por ello, medidas de control de contaminación atinadas y bien enfocadas y dosificadas pueden producir grandes beneficios con costos relativamente moderados (Ibid). Tabla 13. Contaminantes y fuentes de contaminación Marco metodológico para la evaluación de calidad del agua Con base en los conceptos y modelo conceptual para la evaluación de la calidad de agua en las regiones, en este punto se muestra el procedimiento general para las ERA incluyendo los criterios generales para el cálculo de la carga contaminante, métodos, técnicas, protocolos y monitoreo de tanto de la calidad de agua en las corrientes y cuerpos de agua como las características de los 208

209 vertimientos. Identifica igualmente la información requerida, fuentes y análisis de calidad, así como, los principales instrumentos de referencia y las unidades de análisis Proceso para la evaluación de la calidad de agua en la región Un esquema general del proceso de evaluación de la calidad del agua se ilustra en la Figura 51. PROCEDIMIENTO EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA SUPERFICIAL Aprestamiento Inventario y georeferenciación de usos Fuentes hídricas abastecedoras y receptoras de vertimientos Inventario, georeferenciación de puntos de vertimientos y características Estimación de cargas contaminantes vertidas (DBO, DQO-DBO, SST, NT, PT, otros) Revisión o diseño del Programa de monitoreo sistemático de calidad de agua Monitoreo sistemático de calidad de agua y sistematización de información Modelación de la calidad de agua en corrientes, tramos y cuerpos de agua prioritarios Generación de productos e indicadores hídricos de calidad Unidades hídricas de análisis (cuencas, cuerpos de agua, tramos) Cartografía disponible Metodologías y bibliografía Información disponible (hidrológica, socio-económica y de calidad de agua). Protocolos y métodos Inventario y caracterización de vertimientos Censos o registros de usuarios Estadísticas Inventario y caracterización de vertimientos Estimación por Metodología ENA 2010 Esquema OMM (Figura --) Almacenamiento y procesamiento de datos, difusión de información Identificación de cuenca y zonas con problemas de calidad Priorización de sitios para ORH, control de vertimientos, entre otros Estimación de presión por carga contaminante. Diseño del modelo conceptual Selección del modelo, calibración y validación Análisis de escenarios Figura 51. Procedimiento general para evaluación de la calidad del agua. En este proceso la identificación, georeferenciación y caracterización de las fuentes generadoras de contaminación es determinante para evaluar las presiones sobre las condiciones de calidad de las corrientes y cuerpos de agua superficial. Estas presiones son también un insumo para el diseño del programa sistemático de monitoreo de la calidad de las aguas y de los indicadores representativos. 209

210 La carga contaminate está determinada por el tipo de actividades, atendiendo las particularidades regionales, a partir de la identificación de aquellos sectores, áreas y usuarios, lo mismo que los usos o situaciones de cambio de uso importantes. Si la carga contaminante se calcula a partir de las estadísticas socio económicas, como en el ENA 2010, se sustrae la remoción alcanzada con los sistemas de tratamiento de aguas residuales. Al igual que en los demás componentes y en particular el de usos y demanda de agua, la evaluación regional de la calidad del agua debe considerar las circunstancias particulares de la jurisdicción en términos de información existente, y la capacidad de cada entidad. Sin embargo, las evaluaciones deben cumplir con un mínimo inicial bajo los siguientes criterios: Deben orientarse a cubrir el 100% del territorio de la jurisdicción y el 100% de los usuarios de las fuentes hídricas abastecedoras y receptoras de vertimientos, mediante un proceso sistemático de planificación, gestión y generación de información.. Hacer un análisis de la información y de las fuentes de información existentes y definir estrategias para mejorarla. Aplicar los protocolos existentes y los que reglamente el MADS junto con el IDEAM, que incluya aspectos como: Documentar el proceso metodológico. Utilizar técnicas universalmente aceptadas para levantar información donde haya vacíos, utilizando instrumentos de geo referenciación. Realizar consultas a los sectores pertinentes para reconocer procesos productivos consumidores de agua y la opinión de expertos sobre el volumen de consumo en el sector. Asi mismo, en aguas subterráneas, es necesario evaluar el peligro de contaminación del agua subterránea antes de poder definir en forma más clara las acciones necesarias para proteger su calidad, y tal evaluación debe convertirse en un componente esencial de las buenas prácticas ambientales. La definición lógica del peligro de contaminar el agua subterránea (Tabla 14) parte del análisis de la interacción entre la vulnerabilidad de un acuífero a la contaminación y la carga contaminante que es, será o pudiera ser aplicada al ambiente sub-superficial como resultado de la actividad humana que ocurre en la superficie del suelo. Al aplicar un esquema de esta naturaleza, se puede hallar una vulnerabilidad alta, pero sin peligro de contaminación, debido a la ausencia de una carga contaminante sub-superficial importante. Más aún, la carga contaminante se puede controlar o modificar, pero la vulnerabilidad de un acuífero no, ya que en esencia es determinada por las condiciones hidrogeológicas naturales (Ibid). 210

211 Tabla 14. Definición de términos comunes relacionados con la contaminación del agua subterránea Fuente: (Ibid). La vulnerabilidad de un acuífero a la contaminación es, en forma práctica, lo inverso de lo que en la jerga de la gestión de calidad del agua de ríos se conoce como la capacidad de asimilación de contaminantes por un cuerpo receptor. Se puede evaluar a partir de las características hidrogeológicas de la zona no saturada o de las capas confinantes suprayacentes. La definición de índices para cada una de estas características (Figura 52) permite construir un índice general de vulnerabilidad que se puede representar con facilidad en un mapa. La superposición de este mapa con otro con los resultados de los levantamientos en campo de la carga potencial contaminante sub-superficial facilita la evaluación del peligro de contaminar el agua subterránea (Ibid). La posibilidad de que este peligro se convierta en una amenaza real a una fuente de abastecimiento público depende, en primer lugar, de su ubicación con respecto a las fuentes de agua subterránea (y de la dirección del flujo y zona de captación) y, en segundo lugar, de la movilidad del contaminante (o contaminantes) en cuestión dentro del régimen local del flujo de agua subterránea. Normalmente se deben definir varias áreas y zonas (Figura 53), utilizando los datos hidrogeológicos sobre el régimen local del flujo de agua subterránea. Hay varios modelos analíticos y numéricos para facilitar su delineación. La escala a la cual se realicen las mediciones, trazados y análisis de los diversos componentes necesarios para evaluar el peligro de contaminación del agua subterránea variará de acuerdo con el enfoque principal del trabajo, ya sea la protección de la fuente de abastecimiento de agua o la protección del recurso acuífero (Ibid). 211

212 Figura 52. Generación de un mapa de vulnerabilidad a la contaminación de un acuífero, utilizando la metodología GOD, con base en las características hidrogeológicas de la zona no saturada o de las capas confinantes suprayacentes ((Ibid). Figura 53. Perímetros de protección de pozos (Ibid). 212

213 Para proteger los acuíferos contra la contaminación es esencial controlar las prácticas de uso del suelo, las descargas de efluentes y el depósito final de residuos; sin embargo, es necesario definir estrategias pragmáticas que permitan equilibrar diversos intereses que compiten entre sí. Así, en vez de aplicar controles universales sobre uso del suelo y descarga de efluentes, es más eficaz por el mismo costo ( cost-effective ), y menos perjudicial al desarrollo económico, utilizar la capacidad natural de atenuación de contaminantes de los estratos suprayacentes al acuífero, cuando la capacidad de control sea la que se necesita para proteger la calidad del agua subterránea. Es necesario establecer zonas simples y sólidamente definidas (basadas en perímetros de vulnerabilidad de un acuífero a la contaminación y de protección de fuentes), con matrices que muestren dónde es posible realizar qué actividades, con un riesgo aceptable para el agua subterránea. La zonificación para la protección del agua subterránea también juega un papel clave al establecer prioridades para el monitoreo de su calidad, premisas para realizar auditorías ambientales en industrias, acciones de control de contaminación dentro de un sistema agrícola y limpieza de terrenos históricamente contaminados, así como para educación pública en general. Todas estas actividades son componentes esenciales de una estrategia sustentable para la protección de la calidad del agua subterránea. Es necesario lograr un equilibrio razonable entre la protección de los recursos de agua subterránea (los acuíferos en conjunto) y la protección de fuentes específicas (pozos y manantiales). Aunque ambos enfoques son complementarios, el hecho de que se enfatice uno u otro (en una zona específica) dependerá de la situación de explotación de los recursos y de las condiciones hidrogeológicas que prevalezcan. Si el uso para consumo humano sólo comprende una parte reducida del recurso de agua subterránea disponible, quizá no resulte eficaz por el mismo costo proteger todas las partes de un acuífero por igual. Entonces, será más apropiado establecer estrategias orientadas a las fuentes, y trabajar a escalas de 1: a , y delinear zonas de protección (de captación) para las fuentes de agua subterránea y perímetros isócronos de flujo, evaluar la vulnerabilidad de un acuífero a la contaminación y las cargas de contaminantes sub-superficiales en las áreas así definidas. Este enfoque es más propicio para acuíferos relativamente uniformes y no consolidados, explotados sólo por medio de un pequeño número de pozos municipales de suministro de agua que sean muy productivos y con regímenes estables de bombeo. No se puede aplicar tan fácilmente en acuíferos con un gran número de extracciones individuales en rápido crecimiento ya que no es práctico considerar las fuentes individuales y establecer áreas fijas. Las estrategias dirigidas a los acuíferos se pueden aplicar de una forma más general, ya que se orientan a lograr un cierto grado de protección para todo el recurso de agua subterránea y para todos sus usuarios. Implican el mapeo de la vulnerabilidad a la contaminación en áreas más extensas (que incluyen uno o más acuíferos importantes), y requieren trabajar a escala de 1: o superior si el interés se limita a efectos de información y planificación general. Dicho mapeo vendría seguido normalmente por un inventario de la carga de contaminantes subsuperficiales a escala más detallada para cubrir, por lo menos, las áreas más vulnerables (Ibid). 213

214 Métodos, procedimientos y técnicas Comprende el conjunto de acciones que se desarrollan para medir y analizar las condiciones de calidad de agua en las corrientes, cuerpos de agua superficial y subterránea y las características de los vertimientos provenientes de las diferentes actividades productivas. A continuación se relacionan las guías de métodos procedimientos y técnicas que sirven de referencia mientras el MADS los reglamenta: Programa Nacional de monitoreo. Protocolos y procedimientos calidad del agua En el marco del Programa Nacional de Monitoreo del Recurso Hídrico, el MAVDT (Ahora MADS) en coordinación con el Ideam adelantaron el componente de Protocolos y Procedimientos para la Calidad del Agua, en revisión(ideam & MAVDT, 2011). Estos protocolos se elaboran con base en una revisión y complementación de los documentos desarrollados por el IDEAM, en especial los instructivos y protocolos de muestreo y análisis de laboratorio de Calidad Ambiental, así como de los de INVEMAR relativos a la Red de Vigilancia de la Calidad de las Aguas Marinas y Costeras REDCAM -, con los cuales estas entidades han venido trabajando durante los últimos años. Asimismo contiene elementos tomados de las recomendaciones de la Organización Meteorológica Mundial, de manera especial los contenidos en la Guía de Prácticas Hidrológicas de la Organización Meteorológica Mundial(WMO, 2008). Los protocolos propuestos en el marco del Programa Nacional de monitoreo tienen como estructura básica la presentada en la Figura 54. En todos los casos, los protocolos encierran los elementos metodológicos básicos para montar una estación de monitoreo, medir un determinado parámetro, procesar los datos, validarlos, almacenarlos y difundirlos, y están orientados principalmente a entidades sin o con poca experiencia en el tema. Para procedimientos más detallados, los protocolos orientan al usuario a manuales más especializados, tanto del IDEAM como de la literatura especializada a nivel mundial como la OMM, USGS, EPA y otros. (Ibid) 214

215 OBJETO Y OBJETIVOS ASPECTOS GENERALES: DÓNDE MEDIR, FRECUENCIA Y HORARIOS DE LECTURA, PARÁMETROS Y UNIDADES DE MEDIDA MEDICIÓN: INSTRUMENTOS, INSTALACIONES Y PROCEDIMIENTOS REGISTRO Y PROCESAMIENTO DE DATOS VALIDACIÓN DE DATOS ALMACENAMIENTO DIFUSIÓN Fuente: (WMO, 2008) Figura 54. Estructura general de los protocolos Una vez se aprueben y adopten se pretende que sean la base alrededor del cual las distintas entidades que ejecutan monitoreo de la calidad del agua homologuen o unifiquen sus procedimientos básicos. El Protocolo contiene: Aspectos generales, que contienen los objetivos y el marco conceptual general. El método de monitoreo, o conjunto de procedimientos técnicos para la medición, el muestreo, el procesamiento, la validación, el almacenamiento y la difusión de los datos del monitoreo El alcance del Protocolo va desde la generación hasta el procesamiento de la información básica que el IDEAM o el INVEMAR deben generar para conocer el estado del recurso hídrico nacional y para manejo del usuario general que requiere conocer los niveles de contaminación del agua, así como las concentraciones promedias, máximas y mínimas para diferentes parámetros y períodos de observación. Procedimientos específicos para monitoreos más especializados sobre calidad del agua y/o para procesamientos especializados de los datos para distintos fines. 215

216 Guía de practicas hidrológicas (WMO, 2008). Calidad de agua y ecosistemas acuáticos La Organización Meteorológica Mundial en la actualización de la Guía de prácticas hidrológicas, capítulo 7, le dio particular relevancia a profundizar en el capítulo de Calidad de agua y ecosistemas acuáticos. (WMO, 2008). En esta guía se hace referencia a que existen muchos métodos para el monitoreo de la calidad del agua. Métodos que en gran medida están ligados al diseño de la red de estaciones de monitoreo de largo plazo e investigaciones de corto plazo, o a una combinación de las dos que es lo más común. La localización de las estaciones de muestreo frecuencia del muestreo depende de los objetivos de la red, la importancia del punto de muestreo, el valor al nivel de la medida, la variabilidad espacial de los parámetros considerados en el muestreo y la disponibilidad de recursos. Se hace énfasis en la importancia del diseño de la red en función de los objetivos de calidad o estándares y de los usos actuales. Plantea los pasos generales para el diseño de estos sitios de muestreo los cuales se ilustran en la Figura 55. Igualmente menciona los parámetros que pueden caracterizar la calidad de agua desde sus propiedades físicas (temperatura, conductividad eléctrica, color y turbiedad); su composición (ph, Alcalinidad, dureza, Eh o presión de dióxido de carbono; componentes inorgánicos (oxígeno disuelto, carbonatos, bicarbonatos, cloro, flúor, sulfatos, nitrato, amonio, calcio, magnesio, socio, potasio, fosfato, y metales pesados); componentes químicos orgánicos (fenoles, hidrocarburos clorados, aromáticos policíclicos y pesticidas; componentes biológicos (microorganismos biológicos como coliformes fecales y macrobiota). Este mismo capítulo de la guía (WMO, 2008) incluye criterios para la selección de sitios de muestreo y los protocolos para agua superficial, precipitación, agua subterránea y sedimentos. Además los métodos y técnicas para la toma de muestras por cada uno de los parámetros. 216

217 Fuente: Traducido de Guide to Hydrological Practices (WMO, 2008) Figura 55. Pasos a seguir para seleccionar los sitios de muestreo Protocolos para análisis de calidad de agua diferentes parámetros, agua superficial y subterránea Una de las Guías que sirvió de referencia en el proceso que se adelanta para el Programa Nacional de Monitoreo es la desarrollada por el IDEAM en el 2006, Guía y protocolos del monitoreo y seguimiento del agua (IDEAM, 2006). El tema de calidad forma parte integral de la Guía y en el anexo 2 de la Guía se detallan los protocolos para el muestreo y los procedimientos técnicos de laboratorio para el análisis de 25 de los principales parámetros de calidad de agua 217

218 Protocolo para el Monitoreo de los Vertimientos en Aguas superficiales, subterráneas. El Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, de acuerdo con el articulo 34 del Decreto 3930 de 2010 expedirá el Protocolo para el Monitoreo de los Vertimientos en Aguas Superficiales, Subterráneas, en el cual se establecerán, entre otros aspectos: el punto de control, la infraestructura técnica mínima requerida, la metodología para la toma de muestras y los métodos de análisis para los parámetros a determinar en vertimientos y en los cuerpos de agua o sistemas receptores. En el parágrafo de este artículo se plantea que mientras el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial adopta el Protocolo para el Monitoreo de los Vertimientos en Aguas Superficiales y Subterráneas, se seguirán los procedimientos establecidos en la Guía para el Monitoreo de Vertimientos, Aguas Superficiales y Subterráneas del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales. (IDEAM, 2002b) Modelación de la calidad del agua Una visión regional del estado de calidad del agua en cuerpos de agua superficiales requiere de métodos que permitan espacializar los datos obtenidos en puntos de monitoreo de calidad y calcular la capacidad de asimilación de los cuerpos de agua. Algunas aplicaciones de los resultados de la modelación de transporte y de calidad del agua para la gestión del recurso hídrico son los siguientes: 1. Análisis de situación actual con datos históricos: Balances de masa de contaminantes Identificación de fuentes de contaminación Evaluación de la capacidad asimilativa del cuerpo de agua Estudios estadísticos de exposición de la población a sustancias toxicas Interpretación de datos de monitoreo de calidad del agua Verificación del cumplimiento de los objetivos de calidad a lo largo de las corrientes Identificación de la localización, extensión y magnitud de los incumplimientos Identificación de los vertimientos que ocasionan mayores impactos 2. Predicción Para procesos de licenciamiento y permisos de vertimiento Estudios de impacto ambiental 218

219 Seguimiento a actividades de control de contaminación Análisis comparativo de escenarios de manejo y del efecto de diferentes tecnologías de tratamiento de agua residual Definición de metas de reducción de cargas contaminantes de aquellos parámetros que no cumplan los criterios de calidad para los usos asignados Definición de límites de vertimientos Evaluación del impacto de vertimientos específicos En el documento titulado Lineamientos técnicos para la guía nacional de modelación del recurso hídrico - Modelación de calidad del agua en corrientes y reservorios (Arévalo, 2011) que se generaron como un insumo técnico para la Guía nacional de Modelación, se incluyen el marco conceptual de modelación de la calidad del agua, con la descripción de los principales procesos de transporte y transformación de los contaminantes en corrientes y cuerpos de agua lénticos; criterios para la selección de modelos de calidad y el marco metodológico para la modelación de calidad del agua en corrientes y reservorios. Procesos modelados Los modelos de calidad del agua simulan básicamente los mecanismos de transporte por advección y dispersión, además de las reacciones químicas que afectan a los contaminantes. Adicionalmente, requieren de datos hidráulicos o de modelos hidráulicos asociados para resolver las ecuaciones de conservación de la masa del agua y de conservación de momento. Los modelos matemáticos de calidad del agua se utilizan para conocer los cambios resultantes en la calidad de los cuerpos de agua como respuesta a las cargas de los vertimientos, basados en el comportamiento de los contaminantes en el agua, es decir en los cambios de sus concentraciones en el tiempo y en el espacio, los cuales dependen de las características específicas de los cuerpos hídricos y de la interacción de las sustancias contaminantes con otras sustancias presentes en el agua. Adicionalmente, los modelos son necesarios para predecir condiciones de calidad del agua en condiciones críticas o situaciones potenciales. Estos procesos de transformación que reducen las concentraciones después del sitio de vertimiento y en algunos casos las cargas, son los que constituyen la capacidad de asimilación de los cuerpos de agua. El primero de ellos es la dilución que es función del caudal en las corrientes o el volumen en los cuerpos de agua lenticos que tiene efectos sobre todas las sustancias; la concentración de las sustancias conservativas es afectada solamente por los procesos de 219

220 transporte, mientras que las sustancias no conservativas son modificadas tanto por los procesos de transporte como por reacciones bioquímicas, interacciones del material del cauce con la columna de agua o decaimiento por muerte, en el caso de los microorganismos. Tipos de modelos matemáticos de calidad del agua Los modelos matemáticos difieren en el número de dimensiones espaciales que utilizan; el tipo de cuerpo de agua define el número de dimensiones requeridas para calcular los procesos de transporte y transformación de contaminantes, como se indica a continuación: Dimensión cero: se utiliza para cálculos simples de dilución en corrientes o reservorios pequeños y someros; no se consideran variaciones espaciales, sino que se asume que hay mezcla completa en todo el volumen de agua. Una dimensión: la mayoría de las corrientes pueden ser modeladas en la dimensión longitudinal debido a que los gradientes de concentración verticales y horizontales existen solo en cortas distancias después de las descargas. Dos dimensiones: Los reservorios grandes, con mayores tiempos de residencia y en los que ocurre estratificación vertical se modelan generalmente en las dimensiones vertical y longitudinal (Martín y Marzal, 1999); también se usa en corrientes donde se hacen estudios detallados o en las que no se pueda asumir mezcla lateral completa, como las que son afectadas por mareas y para modelar acuíferos. Tres dimensiones: se utiliza en lagos grandes o en acuíferos donde se requieran estudios detallados y en el mar, su principal limitación radica en la necesidad de disponer de datos hidráulicos y de calidad en todas las dimensiones modeladas y los altos requerimientos computacionales (Martín y Marzal, 1999). Los tipos de contaminantes existentes o potenciales en los sitios de estudio también definen el tipo de modelo a ser utilizado, básicamente entre aquellos que modelan contaminantes convencionales y los que modelan sustancias tóxicas. Para la modelación de contaminantes convencionales los modelos pueden ser simples, como Streeter- Phelps, que se recomiendan cuando se encuentre que los procesos de nitrificación, fotosíntesis, respiración y oxidación de la materia orgánica sedimentada no son significativos, o un modelo completo que incluya estos procesos. Por otro lado, la decisión de modelar sustancias potencialmente tóxicas debe darse cuando a juicio de la autoridad ambiental existan problemas de toxicidad en los cuerpos de agua. Las sustancias específicas que se modelen, deben ser seleccionadas de acuerdo al tipo de actividades industriales 220

221 o de servicios que generen los vertimientos, a la carga y magnitud de los mismos, al nivel de toxicidad de las sustancias y a la fragilidad de la fuente receptora. Adicionalmente, cuando se identifique que hay aportes importantes de contaminantes por fuentes dispersas, estos deben ser estimados utilizando modelos que cuantifican la generación y transporte de cargas por la escorrentía. Los resultados de estos modelos se utilizan posteriormente como datos de entrada para los modelos de calidad del agua. En cuanto a la dependencia del tiempo están los modelos de estado permanente y los modelos dinámicos. Estos últimos capturan y reflejan las variaciones temporales del régimen hidrológico o de los vertimientos, pero requieren de gran cantidad de datos con buena cobertura espacial y temporal. Por último, debe tenerse presente que la selección de un modelo matemático especifico debe basarse en las características específicas del sitio de estudio, fundamentalmente las características hidráulicas del cuerpo de agua receptor y la magnitud, la composición química y las variaciones temporales de los vertimientos. Es igualmente importante evaluar la disponibilidad de información, o la posibilidad de obtener los datos de entrada requeridos por cada modelo. Los modelos más complejos, requieren mayor cantidad de información de entrada e introducen un mayor número de componentes de cálculo; la precisión y calidad de sus resultados depende de la precisión, calidad y suficiencia de los datos de entrada. Por esta razón, los modelos complejos generan más y mejores resultados que los modelos simples, solo si son alimentados por información suficiente y adecuada. Campañas de mediciones específicas para la modelación de calidad El levantamiento de información para la modelación de calidad del agua incluye la recopilación de información secundaria, que incluye inventario de usuarios del recurso hídrico, mapas geológicos, mapas topográficos detallados y mapas de usos del suelo, entre otros. Sin embargo debe destacarse que los modelos requieren información específica de caracterización hidráulica de las corrientes o batimetría, y relaciones de volumen con variables de la geometría de los cuerpos de agua lenticos, que debe ser obtenida en caso de no existir. Además de caracterización de la calidad de los cuerpos de agua, de los tributarios y de los vertimientos 221

222 existentes en el cuerpo de agua o tramo a modelar con mayor resolución espacial y temporal que los obtenidos en programas de monitoreo. Los parámetros de calidad del cuerpo de agua deben medirse al inicio y a lo largo del tramo analizado siguiendo la pluma de contaminación, de manera que se pueda conocer el impacto de los vertimientos sobre su calidad. En la fuente y en cada uno de los vertimientos analizados debe medirse el caudal volumétrico, los parámetros de calidad básicos y la concentración de cada una de las sustancias a modelar. Los parámetros básicos incluyen temperatura, ph y conductividad eléctrica en los vertimientos y en la fuente, y adicionalmente OD en la fuente. Adicionalmente, los vertimientos deben ser caracterizados con los parámetros definidos en la legislación nacional o regional sobre vertimientos y criterios de calidad, o con parámetros acordes con el tipo de proceso productivo donde son generados. Dentro de los aspectos mínimos para el ordenamiento del Ordenamiento del Recurso Hídrico que aborda la normatividad ambiental del país, en particular el decreto 3930 de 2010, la autoridad ambiental competente debe incluir la aplicación y calibración de modelos de simulación de la calidad del agua, que permitan determinar la capacidad asimilativa de sustancias biodegradables o acumulativas y la capacidad de dilución de sustancias no biodegradables y/o utilización de índices de calidad del agua, de acuerdo con la información disponible. La identificación de los usos existentes o potenciales, debe hacerse teniendo en cuenta las características físicas, químicas, biológicas, su entorno geográfico, cualidades escénicas y paisajísticas, las actividades económicas y las normas de calidad necesarias para la protección de flora y fauna acuática. (Parágrafo 1, Decreto 3930 de 2010). En el articulo 7 del mismo Decreto sobre los modelos de simulación de la calidad del recurso hídrico establece que para efectos del Ordenamiento del Recurso Hídrico, previsto en el artículo anterior y para la aplicación de modelos de simulación de la calidad del recurso que mientras el Ministerio de Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial, expide la Guía Nacional de Modelación del Recurso Hídrico, las autoridades ambientales competentes podrán seguir aplicando los modelos de simulación existentes que permitan determinar la capacidad asimilativa de sustancias biodegradables o acumulativas y la capacidad de dilución de sustancias no biodegradables, utilizando, por lo menos los siguientes parámetros: a. DBO 5 : Demanda bioquímica de oxígeno a cinco (5) dias. b. DQO: Demanda química de oxígeno. 222

223 c. SS: Sólidos suspendidos. d. ph: Potencial del ion hidronio, H+ e. T: Temperatura. f. OD: Oxígeno disuelto. g. Q: Caudal. h. Datos Hidrobiológicos i.. Coliformes Totales y Coliformes Fecales Programas de evaluación de la calidad del agua y control de la contaminación Las actividades que se desarrollen para conocer y evaluar el estado de calidad del agua en los cuerpos hídricos deben estar vinculadas a programas de calidad del agua que permitan articular la información disponible y generada para hacer seguimiento a su evolución, identificar y seleccionar las medidas para su mejoramiento y evaluar el efecto de las medidas aplicadas. Los elementos clave de un programa de este tipo son: Definición de objetivos Muestreos preliminares Diseño del monitoreo Actividades de monitoreo en campo Monitoreo hidrológico Análisis de laboratorio Control de calidad de los datos Almacenamiento, manejo y reporte de datos Modelación de la calidad del agua Interpretación de los datos Recomendaciones para el mejoramiento de la calidad del agua Estos programas tienen dos componentes determinantes en los cuales se agrupan los elementos citados anteriormente, complementarios en sus propósitos, uno es el monitoreo y el otro la modelación de la calidad del agua, los cuales serán desarrollados a continuación. 223

224 Monitoreo de la calidad del agua superficial El monitoreo de calidad del agua consiste en analizar sistemáticamente las características del agua y las sustancias que ella transporta o contiene. El monitoreo puede tener diversos propósitos, los cuales definirán los parámetros a ser medidos y la localización de los sitios de monitoreo; entre ellos están: Conocer el estado general de calidad de los cuerpos de agua. Identificar si la calidad del agua es apropiada para los usos designados. Identificar fuentes y tipos de contaminantes específicos. Identificar tendencias de la calidad en el tiempo. Para el diseño de un programa de monitoreo, en el nivel regional deben considerarse e investigarse los factores que influyen en la calidad del agua, como los siguientes: Los tipos de problemas de calidad del agua y fuentes de contaminación existentes o potenciales, incluyendo fuentes domesticas, agrícolas e industriales, sus propiedades químicas y caudales y la descripción de sus sistemas de tratamiento. El régimen hidrológico predominante y el comportamiento esperado de los contaminantes en relación con la dinámica hídrica. Datos de calidad disponibles tomados de diversas fuentes de información, y sus características como procesos de control de calidad de los datos, localización, frecuencia y longitud del periodo de medición. La variación espacial y temporal de los caudales y del medio acuático para identificar los sitios y la frecuencia de los muestreos. Equipos de monitoreo y capacidad del personal disponibles y requeridos. El costo de implementación y mantenimiento del programa (incluye los costos de los equipos de monitoreo, del personal y logística para la toma de muestras y envío al laboratorio, de los análisis de laboratorio y los derivados del manejo, procesamiento e interpretación de los datos y generación de información). Los costos pueden parecer altos, pero deben ser considerados en conjunto, para que los datos medidos generen el beneficio de mostrar el estado y dinámica de la calidad del agua, así como los conflictos por el uso del agua debido a su contaminación y fuentes potenciales generadoras de contaminantes. 224

225 La integración de los datos y las redes regionales con el sistema de información del recurso hídrico (SIRH) cuya estructura espacial y temporal se presenta en la Figura 56y con el Programa Nacional de Monitoreo del Recurso Hídrico (PNMRH) debe integrar en un sistema jerarquizado las redes y programas de monitoreo regional y local del recurso hídrico superficial, subterráneo y marino costero, y establecer protocolos comunes de instalación, operación, procesamiento y control de calidad. Fuente: IDEAM-MAVDT, 2011) Figura 56. Niveles espaciales y temporales para el monitoreo del recurso hídrico El monitoreo debe considerar los cambios estacionales de los parámetros de calidad los cuales están relacionados con variaciones de los caudales; en general el impacto de los contaminantes asociados a fuentes puntuales se hace mas critico en épocas de caudales bajos, cuando los cuerpos de agua tienen menor capacidad de dilución, por el contrario los contaminantes de fuentes dispersas pueden llegar en mayor cantidad a los cuerpos de agua por la mayor escorrentía generada en épocas lluviosas. En la siguiente lista se mencionan los aspectos que deben poder derivarse del monitoreo de la calidad del agua que han sido tomados con algunas adaptaciones de (EPAM, 2010). Relaciones de procesos de contaminación con fuentes potenciales Niveles de contaminación físico-química y/o bacteriológica en cada sitio de monitoreo Índices de calidad del agua por estación y su ubicación espacial en mapas Zonas o tramos críticos de contaminación, para fines de control Relaciones de concentración de contaminantes con niveles y caudales de cursos y cuerpos de agua 225

226 Protocolos para toma de muestras y análisis de laboratorio La toma de muestras y los análisis de laboratorio deben realizarse utilizando métodos normalizados, internacionalmente reconocidos, como los desarrollados por instituciones de estandarización analíticas tales como Standard methods for the Examination of Water and Wastewater de la APHA, ASTM, AWWA, USEPA, entre otras. También pueden utilizarse como referencia los protocolos utilizados por el IDEAM para la toma de muestras de aguas superficiales y aguas residuales y para los análisis físico-químicos, microbiológicos y biológicos publicados en la página web del IDEAM. (IDEAM, 2007).Los análisis de laboratorio deben hacerse en laboratorios acreditados por el IDEAM según lo dispuesto en el Decreto 1600 de La toma de muestras de los vertimientos debe realizarse en condiciones de descargas representativas; para conocer cuando ocurren estas condiciones, se puede utilizar información secundaria o consultar a los generadores de vertimientos en visitas previas a las jornadas de muestreo. Los análisis de toxicidad en los cuerpos de agua deben ser realizados con los métodos de muestreo y análisis de laboratorio descritos en la Resolución 0062 de 2007 que regula la caracterización fisicoquímica de los residuos o desechos peligrosos en el país. Información disponible La Red Básica de Calidad del agua operada por el IDEAM consta de 154 puntos los cuales son monitoreados de 2 a 4 veces por año, de manera que se refleje el comportamiento hidrológico del cauce. En caso de estaciones ubicadas en regiones con regímenes bimodales, lo deseable es que se realice monitoreo en los dos períodos de aguas bajas para encontrar el estado más crítico, y en los dos períodos de aguas altas. Si se trata de áreas con regímenes monomodales se debe monitorear en la época seca y también durante época lluviosa. El objetivo de la Red Básica de Calidad del agua es evaluar el estado, la degradación y/o recuperación del recurso hídrico, mediante el monitoreo sistemático en estaciones representativas de la actividad económica del país y la realización de análisis fisicoquímicos que indiquen afectación por vertimientos domésticos, industriales, actividad agrícola y minería. 226

227 Los parámetros de calidad incluyen parámetros medidos in situ (temperatura, CE, ph y OD), SST, turbiedad, DQO, nutrientes (NO3, NO2, NH3, PO4, nitrógeno total, fósforo total), sulfatos, metales pesados en agua y en sedimentos y plaguicidas (organoclorados, organofosforados y triazínicos). Los parámetros que se miden en cada estación dependen del tipo de actividades económicas que se desarrollen en las áreas de drenaje de los cauces monitoreados. La red básica debe estar complementada por redes regionales que permitan a las Autoridades Ambiéntale ejercer sus funciones de evaluación, control y seguimiento ambiental de los usos del agua mediante la identificación de las condiciones de calidad que pueden ser afectadas por vertimientos de residuos. Estas redes deben tener mayor resolución temporal y espacial que la red nacional. En las páginas web de las siguientes autoridades ambientales se reporta la existencia de redes de calidad del agua: CAM, CDMB, CVC, CORANTIOQUIA, CORNARE, CRA, CVC y SDA. Por otro lado, el título E del Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico (RAS) establece los parámetros que deben medirse en el agua residual para cada nivel de complejidad del sistema de alcantarillado en muestras compuestas. Estos parámetros incluyen indicadores de materia orgánica, sólidos y nutrientes para el nivel de complejidad bajo, y los mismos parámetros mas aceites y grasas, metales pesados: Cd, Pb, Cr, Ni, Zn, Hg, Cu, Ag; sustancias orgánicas volátiles, cloruros y detergentes para el nivel de complejidad alto. Unidades de análisis; resolución espacial y temporal La evaluación del estado de calidad del agua se realiza en cuerpos de agua o en parte de ellos. Por medio de los muestreos y análisis de parámetros físico-químicos y biológicos se evalúa la calidad en los sitios y momentos específicos donde se realizan; si el muestreo es sistemático y frecuente, es decir si se realiza monitoreo, se puede conocer la variación temporal de la calidad en los sitios monitoreados, mientras que para conocer la calidad en un dominio continuo, estimar las variaciones estacionales o para estimar el comportamiento frente a escenarios de manejo se utiliza la modelación de la calidad del agua. Los vertimientos puntuales se consideran como entradas de sustancias potencialmente contaminantes a los cuerpos de agua, mientras que cuando se analizan las fuentes difusas, se amplía el área de estudio a la cuenca hidrográfica de la cual se consideran los usos del suelo 227

228 predominantes, el régimen de precipitación, la topografía y otros factores que influyen en el transporte de contaminantes por la escorrentía. La calidad del agua varía relativamente rápido en el espacio y en el tiempo. Espacialmente es modificada por la localización de los vertimientos y los procesos de asimilación de los contaminantes, así como por los flujos de los afluentes. Temporalmente depende de las variaciones de los caudales de las corrientes, de la dinámica de los vertimientos y de la hora del día de la cual dependen la temperatura y la radiación las cuales definen las tasas de los procesos biológicos de degradación de la materia orgánica y los ciclos de nutrientes. Por esto, las escalas temporal y espacial de los estudios de calidad del agua deben definirse de acuerdo con los objetivos de los mismos. 4.5 Amenazas y vulnerabilidad de las fuentes hídrica. Afectaciones al régimen y oferta hídrica por variabilidad y cambio climático La reducción del riesgo es un tema que concierne a todos y forma parte de la toma de decisiones diaria, desde como se educan los niños hasta como se planifican las ciudades y se ocupa el territorio. Cada decisión puede hacernos mas o menos vulnerables o con mejor capacidad de adaptación ("Naciones Unidas. Disaster through a different lens. Behind every effect, there is a cause. United Nations International Strategy for Disaster Reductio," 2000). De acuerdo con UNESCO lo que se requiere para disminuir el riesgo es hacer una evaluación de la amenaza, el mapeo de elementos bajo riesgo, la evaluación de vulnerabilidad y la estimación de costos. (UNESCO & RAPCA). De esta manera, una amenaza corresponde a un evento físico, fenómeno o actividad humana que pueda causar pérdidas de vidas, perjuicios sociales o económicos, daños a la propiedad o pérdidas o degradación ambiental. Las amenazas o peligros tienen diferentes orígenes: naturales (geológicos, hidrológicos, meteorológicos y biológicos) o debido a la acción humana (ambientales o tecnológicos). (Ibid) En este documento se aborda principalmente el marco conceptual y metodológico relacionado con las amenazas naturales de eventos hidrológicos extremos y la vulnerabilidad de las fuentes hídricas y su oferta de agua ante estos fenómenos y el cambio climático. 228

229 4.5.1 Marco conceptual Conceptos básicos Los términos fundamentales de la gestión de riesgo son amenaza, vulnerabilidad y riesgo. Existen múltiples definiciones de cada una de ellas y en ocasiones se usan indistintamente, por esto resulta conveniente adoptar aquellas que faciliten su interpretación y principalmente permitan identificar su significado en la gestión para la reducción del riesgo. Se incluyen, además definiciones de evaluación, zonificación de amenazas y zonificación de riesgos. Sin embargo, se reconoce que las definiciones de estos términos pueden tener diversos enfoques que requieren discusiones en situaciones específicas, en parte debido a que la gestión del riesgo es una actividad multidisciplinaria. A continuación se presentan definiciones generales elaboradas por la Oficina de las Naciones Unidas para la Reducción de desastres (UNISDR, 2009) que han resultado de una responsabilidad asignada a esta institución en la Conferencia Mundial sobre la Reducción de los Desastres en 2005, con el fin de actualizar y divulgar ampliamente una terminología internacional normalizada sobre la reducción del riesgo de desastres y cuya versión en español se enriqueció con los aportes de expertos latinoamericanos. Las definiciones de evaluación de amenaza y zonificación de amenaza que no están desarrolladas por la UNISDR, se toman de la página web del Fondo de Prevención y Atención de Emergencias de Bogotá FOPAE. ( Riesgo: La combinación de la probabilidad de que se produzca un evento y sus consecuencias negativas (Ibid). Se obtiene de relacionar la amenaza con la vulnerabilidad de los elementos expuestos Amenaza: Un fenómeno, sustancia, actividad humana o condición peligrosa que pueden ocasionar la muerte, lesiones u otros impactos a la salud, al igual que daños a la propiedad, la pérdida de medios de sustento y de servicios, trastornos sociales y económicos, o daños ambientales (Ibid). En contextos técnicos, se describen las amenazas de forma cuantitativa mediante la posible frecuencia de la ocurrencia de los diversos grados de intensidad en diferentes zonas, según se determinan a partir de datos históricos o análisis científicos. Es la probabilidad de ocurrencia de un evento (sismos, deslizamientos, inundaciones, huracanes, tsunamis, erupciones volcánicas, etc.) potencialmente dañino, caracterizado por una cierta intensidad, dentro de un periodo dado y en un área determinada. 229

230 Vulnerabilidad: Las características y las circunstancias de una comunidad, sistema o bien que los hacen susceptibles a los efectos dañinos de una amenaza (Ibid). Existen diversos aspectos de la vulnerabilidad que surgen de varios factores físicos, sociales, económicos y ambientales. Entre los ejemplos se incluyen el diseño inadecuado y la construcción deficiente de los edificios, la protección inadecuada de los bienes, la falta de información y de concientización pública, un reconocimiento oficial limitado del riesgo y de las medidas de preparación y la desatención a una gestión ambiental sensata o prudente. La vulnerabilidad varía considerablemente dentro de una comunidad y en el transcurso del tiempo. Esta definición identifica la vulnerabilidad como una característica de los elementos de interés (comunidad, sistema o bien) que es independiente de su exposición. Sin embargo, en su acepción común, con frecuencia esta palabra se utiliza más ampliamente para también incluir el grado de exposición de esos elementos (Ibid). Evaluación de amenazas: Es el proceso mediante el cual se determina la probabilidad de ocurrencia y la severidad de un evento en un lapso específico y en un área determinada. Representa la ocurrencia estimada y la ubicación geográfica de eventos probables. Zonificación de amenaza: Consiste en la delimitación de zonas con diferente grado de exposición a la amenaza (alto, medio, bajo). Evaluación de riesgo: Una metodología para determinar la naturaleza y el grado de riesgo a través del análisis de posibles amenazas y la evaluación de las condiciones existentes de vulnerabilidad que conjuntamente podrían dañar potencialmente a la población, la propiedad, los servicios y los medios de sustento expuestos, al igual que el entorno del cual dependen (UNISDR, 2009). Las evaluaciones del riesgo (y los mapas afines de riesgo) incluyen una revisión de las características técnicas de las amenazas, tales como su ubicación, intensidad, frecuencia y probabilidad; el análisis del grado de exposición y de vulnerabilidad, incluidas las dimensiones físicas, sociales, de salud, económicas y ambientales; y la evaluación de la eficacia de las capacidades de afrontamiento, tanto las que imperan como las alternativas, con respecto a los posibles escenarios de riesgo. A veces, a esta serie de actividades se le conoce como proceso de análisis del riesgo (Ibid). 230

231 De las anteriores definiciones se destaca que las amenazas pueden ser generadas por fenómenos naturales o de origen humano, y que para ser consideras como tales, deben tener el potencial de generar daños. Además que su evaluación debe incluir las características de probabilidad, severidad, extensión y duración. Por otro lado, que la vulnerabilidad varía frente a cada tipo de amenaza y por tanto debe evaluarse de manera específica. Las amenazas hidrológicas se relacionan con el comportamiento hidrológico, su manifestación hace que el agua temporalmente se comporte como generadora de peligro y no como un recurso, no obstante debe reconocerse que estos peligros resultan de la interrelación de la ocurrencia de eventos extremos y las decisiones que definen la dinámica de crecimiento y localización de los grupos humanos y su infraestructura. Entre las amenazas hidrológicas que pueden zonificarse en el nivel regional están: inundaciones, sequías, crecientes súbitas y movimientos en masa. Las inundaciones debidas a flujos excedentes son procesos naturales que se han producido a lo largo del tiempo y que han sido la causa de la formación de llanuras en los valles de los ríos y evolución de tierras fértiles. (IDEAM & UN, 2011). Las inundaciones son flujo de agua que sobrepasa las orillas naturales o artificiales de una corriente, y ocupan una porción del terreno que, en condiciones normales, permanece por encima del nivel de los cuerpos de agua que lo rodean. Son procesos naturales recurrentes que hacen parte de la dinámica de evolución de un río (UNESCO & RAPCA). Las causas de las inundaciones están relacionadas con factores climáticos debido a excesiva precipitación, alta intensidad y/o duración; descongelamiento de hielo. Estos en combinación con otros factores causan inundaciones estuarinas e inundaciones marinas cuya intensidad depende de la dirección y potencia del viento e intensidad de sistemas de baja presión, el nivel de las mareas y la naturaleza de la línea costera. Otras inundaciones están relacionados con eventos climáticos: tsunamis producidos por terremotos; represamiento de ríos en presas naturales, rompimiento de presas y diques naturales o artificiales, movimientos de masa afectando cuerpos de agua (Ibíd.). El incremento de las pérdidas anuales debido a las inundaciones tiene varias razones, entre otras (Ibid): Cambios en el tipo de uso del suelo como la deforestación, urbanización infraestructura como diques y canalizaciones sobre la red de drenaje Procesos naturales (geológicos) o artificiales como la extracción de agua, hidrocarburos, minería, obras de protección, etc. Cambio climático y efectos sobre la variabilidad 231

232 Localización de industrias, comercio y construcción de Vivienda en las planicies inundables Localización de vías (autopistas, ferrocarril) En los análisis para definir criterios metodológicos mínimos para la zonificación de amenazas por inundación en Colombia no hay una reglamentación clara en cuanto a las zonas susceptibles a las inundaciones. Las normas existentes tienen algunos vacíos que hacen difícil su aplicación, definen zonas de retiro con valores gruesos (30 m.) que no son consistentes con los diferentes tipos de corriente, tipos de inundaciones y características geomorfológicas (IDEAM & UN, 2011). El IDEAM 2010 y 2011 adelanto junto con la Universidad Nacional de Colombia (sede Medellín) el marco teórico y metodológico para el análisis de las amenaza por inundación e identifica en detalle el entorno físico a tener en cuenta desde el punto de vista (Ibíd.): Geomorfológico como un entorno determinante en la respuesta a las inundaciones en una zona. Identifica: zonas de montaña, zonas de transición o abanico fluvial, zonas de llanura de inundación, zona de litoral, deltas y estuarios, ciénagas interiores y llanura aluviales con control de mar y con control fluvial, piedemontes, cañones, vertientes, terrazas y colinas (Ibid). Coberturas terrestres en función del rol que juegan en la respuesta de las inundaciones. En el estudio se utiliza la caracterización propuesta por el Proyecto Corine Land Cover Colombia que estandariza un sistema de clasificación con una nomenclatura jerárquica que facilita agregar datos a nivel regional y nacional. Se consideran: las superficies artificiales; áreas agrícolas; bosques y áreas seminaturales; áreas abiertas sin o con poca vegetación (Ibid). Tipología de inundaciones. Se presenta la forma más utilizada para caracterizar y tipificarlas según la duración, mecanismos de generación y composición del flujo. La Figura 57 esquematiza estas tipologías: 232

233 Figura 57. Tipologías de las Inundaciones (IDEAM, Universidad Nacional de Colombia, 2011). La ampliación de los conceptos y alcance de cada una de las tipologías se puede consultar en el Informe final Criterios metodológicos mínimos para la elaboración e interpretación cartográfica de zonificación de amenazas por inundaciones fluviales para el territorio colombiano con aplicación práctica de dos áreas piloto (inundaciones lentas y súbitas (IDEAM & UN, 2011) Marco normativo de zonificación de amenazas y riesgo La Ley 388 de 1997 sobre ordenamiento territorial municipal incorpora la temática de riesgos en varios de sus artículos, en general establece que todos los instrumentos de ordenamiento territorial deben incluir la zonificación de amenazas y riesgos, y definir los usos permitidos de acuerdo con las restricciones que impone la ocurrencia potencial de emergencias o desastres. En su artículo 10, define que las políticas, directrices y regulaciones sobre prevención de amenazas y riesgos naturales, el señalamiento y localización de las áreas de riesgo para asentamientos humanos, así como las estrategias de manejo de zonas expuestas a amenazas y riesgos naturales son determinantes del ordenamiento. Por esta razón las restricciones o destinación del uso que se 233

234 definan para estas áreas, deben ser incorporadas y respetadas en los procesos e instrumentos de planificación territorial. Igualmente señala que la determinación y ubicación en planos de las zonas que presenten alto riesgo para la localización de asentamientos humanos, por amenazas o riesgos naturales o por condiciones de insalubridad tiene que incluirse en el componente general del plan de ordenamiento territorial (POT), en los planes básicos de ordenamiento territorial y en los esquemas de Ordenamiento Territorial y que la delimitación de las áreas expuestas a amenazas y riesgos naturales en suelo urbano, suelo de expansión y suelo rural son parte del contenido mínimo del componente urbano y del componente rural del POT. Además establece que las normas para las zonas de riesgo son normas estructurales y por tanto no pueden ser modificadas en ningún caso, salvo en el de la revisión general del plan o excepcionalmente a iniciativa del alcalde municipal o distrital, con base en motivos y estudios técnicos debidamente sustentados. Como parte de los programas de vivienda de interés social se deben incluir mecanismos para la reubicación de asentamientos humanos en zonas de alto riesgo. Por otro lado, en cuanto al uso que debe darse a las áreas de amenazas y riesgo no mitigable 19 para la localización de asentamientos humanos, señala que pertenecen a la categoría de suelo de protección y que tienen restringida la posibilidad de urbanizarse. Adicionalmente, los municipios deben utilizar la zonificación de amenazas y riesgos, para la definición de los escenarios de riesgo en los cuales deben basar la elaboración de sus planes de emergencia y contingencia municipales, cuya elaboración obligatoria fue definida en el Decreto 919 de 1989 ("Decreto 919," 1989). Algunas de las funciones de las Corporaciones Autónomas Regionales relacionadas con la gestión y reducción del riesgo (asignadas en el artículo 31 de la Ley 99 de 1993) se encuentran en los siguientes numerales: 19 La zonificación de peligros naturales se divide en Riesgos Mitigables y No Mitigables, partiendo de considerar el riesgo mitigable cuando su reducción o minimización aparece como un proceso factible o alcanzable, mediante la ejecución de medidas de prevención definidas según sea el caso; en tanto las áreas de riesgo no mitigable representan espacios donde el asentamiento humano no debe permitirse, dado que cualquier medida de mitigación es físicamente inadmisible o no viable financieramente ( 234

235 5. Participar con los demás organismos y entes competentes en el ámbito de su jurisdicción, en los procesos de planificación y ordenamiento territorial a fin de que el factor ambiental sea tenido en cuenta en las decisiones que se adopten; 19. Promover y ejecutar obras de irrigación, avenamiento, defensa contra las inundaciones, regulación de cauces y corrientes de agua, y de recuperación de tierras que sean necesarias para la defensa, protección y adecuado manejo de las cuencas hidrográficas del territorio de su jurisdicción 23. Realizar actividades de análisis, seguimiento, prevención y control de desastres, en coordinación con las demás autoridades competentes, y asistirlas en los aspectos medioambientales en la prevención y atención de emergencias y desastres; adelantar con las administraciones municipales o distritales programas de adecuación de áreas urbanas en zonas de alto riesgo, tales como control de erosión, manejo de cauces y reforestación Zonificación de amenazas y riesgo en la planificación territorial La evaluación de amenazas incluye la cuantificación de la probabilidad de ocurrencia de eventos y su severidad que se describe en función de la extensión, duración y otras características que dependen de cada tipo de amenaza, además de la generación potencial de daños de cierta intensidad. De manera similar, la zonificación de amenazas debe reflejar estas características del fenómeno y además tener vinculada la definición de los usos del suelo en cada categoría. Las zonas en cada categoría de amenaza usualmente resultan de la combinación de criterios de frecuencia o probabilidad de ocurrencia y magnitud de los daños, por ejemplo máximas aceleraciones en el caso de sismos o velocidades y profundidad del agua en el caso de inundaciones. En cuanto a las zonas de alto riesgo no mitigable la normatividad sobre ordenamiento territorial establece que tienen restringido el uso para urbanización, y las zonas de amenaza deben destinarse a suelo de protección. La zonificación de amenazas y riesgos y los usos que se asignen a cada categoría de la zonificación debe estar incorporada en los POT, planes básicos (PBOT) y esquemas de ordenamiento territorial EOT que son elaborados por los municipios, con la participación de las Corporaciones Autónomas Regionales y ser acordes con las normas de regulación, protección ambiental y normas de manejo de cuencas hidrográficas definidas por estas entidades. En consecuencia, las zonas de amenaza deben poder ser incluidas en la Zonificación Ambiental Territorial y en los POMCA. 235

236 En un contexto más amplio, debe tenerse presente que la zonificación de riesgo y amenazas debe estar enmarcada en programas de reducción de riesgos y como tal, debe brindar la información suficiente para tomar decisiones en cuanto a las medidas más adecuadas para este fin. Cardona, O.D. 20 (consultado Nov.2011) consolida el tipo de medidas para reducir el riesgo así: Controlar o encauzar el curso físico de un evento, o reducir su magnitud y frecuencia, son medidas relacionadas con la intervención de la amenaza. La reducción al mínimo posible de los daños materiales mediante la modificación de la resistencia de los elementos expuestos es una medida relacionada con la intervención de la vulnerabilidad física. Aspectos relacionados con planificación del medio, la reglamentación de usos del suelo, seguros, preparativos para la atención de emergencias y educación son medidas de prevención y mitigación, que incorporadas en los planes de desarrollo, están dirigidas a disminuir la vulnerabilidad física, funcional y social. Como un ejemplo de articulación entre las autoridades municipales y las autoridades ambientales, para el ordenamiento territorial está el PBOT del municipio de La Tebaida en el cual las zonas de amenaza y de protección ambiental y los demás determinantes para el ordenamiento definidas por la CRQ y adoptadas por resoluciones de esta corporación, fueron incorporadas al PBOT junto con la definición de restricciones de uso para cada tipo zona, los cuales incluyen: usos permitidos, usos limitados y usos prohibidos. Este tipo de articulación es facilitado mediante la participación activa de la autoridad ambiental en la formulación de los Planes de Ordenamiento del Territorio, en particular en cuanto a la inclusión de los asuntos ambientales como instancia de consulta y concertación. En este sentido, la corporación proporcionó los insumos para la zonificación de los determinantes ambientales y las normas correspondientes sobre usos en la elaboración de la primera generación de los instrumentos de ordenamiento, mientras que incorporó los avances en el conocimiento para el manejo de estas áreas, (en parte los obtenidos en el POMCA del Río La Vieja), para ser utilizados en la revisión y ajuste de estos instrumentos. Como parte de este proceso, la CRQ publicó en 2010 el documento Determinantes Ambientales para el Ordenamiento Territorial municipal en el Departamento del Quindío en el cual se desarrolla la forma de articulación entre los instrumentos de planeación ambiental, se localizan y delimitan las áreas de su jurisdicción que constituyen determinantes ambientales y se definen los tipos usos permitidos, limitados e incompatibles en cada tipo de área, además se definen obligaciones de los dueños de los predios para la protección de estas zonas (CRQ, 2010). 20 Director del CEDERI. Departamento de Ingeniería Ambiental y Civil, Universidad de los Andes, Bogotá, Colombia 236

237 4.5.2 Marco metodológico para evaluar amenazas hidrológicas y vulnerabilidad por variabilidad y cambio climático El procedimiento general para la evaluación regional de las amenazas hidrológicas y vulnerabilidad por variabilidad climática, cambio climático y procesos antrópicos se ilustran en el siguiente esquema metodológico (Figura 58) Figura 58. Procedimiento para la evaluación regional de amenazas y vulnerabilidad hídrica Los procedimientos detallados se presentan en los numerales Y a continuación Procedimiento metodológico para evaluación y zonificación de amenazas por inundaciones La recurrencia de emergencias y desastres de menor intensidad, y la eventualidad de ocurrencia de desastres de gran magnitud, demuestran que las políticas públicas para la gestión del riesgo deben fortalecerse y orientarse no sólo a la atención sino, prioritariamente, a la prevención. Esta última, asociada con reducir y mitigar vulnerabilidades actuales y en la no generación de nuevos 237

238 escenarios de riesgo. Colombia presenta el nivel de ocurrencia de desastres más alto en América Latina durante los últimos 30 años; entre los fenómenos con mayor recurrencia que originan desastres están, inundaciones (36.8%), deslizamientos de tierra (25.5%), e incendios urbanos (7,6%). Estos han causado el 70% de todos los desastres de las últimas tres décadas (IDEAM & UN, 2011). La evaluación y zonificación de amenaza de inundación debe incluir, además de la probabilidad de ocurrencia, características que permitan estimar la magnitud de los daños que pueden generar los eventos de inundación con diferentes tiempos de retorno, tales como profundidad de lámina de agua, velocidad y duración. Para esto se utiliza una combinación de métodos y técnicas que proporcionan resultados diversos o que tienen diferentes requerimientos de información, por lo que se usan de manera complementaria (Ibid). Estos métodos son: Métodos hidrológicos: métodos estadísticos para determinar la magnitud de caudales con diferentes probabilidades de ocurrencia, también incluyen los modelos lluvia-escorrentía los cuales relacionan variables meteorológicas con valores de caudales y se utilizan cuando se carece de caudales medidos en las corrientes estudiadas. Métodos hidráulicos: La modelación hidráulica proporciona varias de las características de la amenaza de inundación, como son la extensión, profundidad, velocidad y duración para valores de caudales especificados con diferente probabilidad de ocurrencia. Se clasifican según el número de dimensiones que utilizan y la variación espacial y temporal del flujo. Métodos geológicos y geomorfológicos: Utilizan la tipología de las formas del terreno y los depósitos generados a partir de eventos de inundaciones para delimitar las áreas geomorfológicamente activas dentro del cauce fluvial, su frecuencia cualitativa de inundación, e incluso permite inferir órdenes de magnitud de parámetros como la profundidad, velocidad de la corriente o carga sólida transportada. Es importante mencionar que estas técnicas están cobrando fuerza a lo largo del mundo al ser las únicas que consideran fenómenos naturales difícilmente modelables con otras técnicas como las migraciones del canal o el transporte de sólidos, y además tienen en cuenta las tendencias evolutivas naturales del sistema fluvial (Diez-Herrero et al, 2008, citado en (IDEAM & UN, 2011). En este mismo documento se identifica que la principal falencia de estos métodos es la asignación de categorías de amenaza, sin embargo discuten métodos propuestos por algunos autores para 238

239 asignar categorías de amenaza a las unidades geomorfológicas identificadas, los cuales son usualmente cualitativos, pero pueden llegar a ser cuantitativos mediante técnicas indirectas. Métodos históricos: Estos métodos consisten en identificar las huellas de eventos de crecientes tanto en su extensión como en la cota alcanzada. Las fuentes de esta información incluyen la identificación en campo de estas huellas sobre elementos localizados en las márgenes de las corrientes, fuentes documentales como archivos o periódicos y entrevistas a habitantes o testigos de los eventos. Estos métodos se utilizan para caracterizar crecientes ocurridas donde se carece de estaciones hidrológicas o para estimar los caudales extremos que destruyen las estaciones impidiendo su registro. La identificación de niveles no registrados por las estaciones puede ser utilizada para estimar caudales extremos mediante modelos hidráulicos para asignarles una determinada probabilidad, permitiendo que se introduzcan como datos complementarios (no sistemáticos) en el análisis estadístico de caudales procedentes del registro ordinario (Diez-Herrero et al, 2008 citado en (IDEAM & UN, 2011) Uso de sensores remotos: Para zonas donde se tienen imágenes satelitales constantes, las imágenes se convierten en una evidencia fuerte de la amenaza, ya que a partir de una caracterización simple de las mismas, se pueden delimitar las zonas cubiertas por la inundación. Esta actividad de sustenta en el hecho de que una de las principales aplicaciones de los sensores remotos es la de inspeccionar cuerpos de agua, debido a las características físicas que posee el agua. La radiación reflejada por suelos húmedos es menor, facilitando la delimitación de áreas inundadas (Koudmani, 2004, citado en (IDEAM & UN, 2011). Como herramientas de referencia para apoyar los procesos de zonificación de amenaza se presenta en el Anexo 2, el documento para planificadores como guía para la elaboración de mapas de amenaza por inundaciones Criterios metodológicos mínimos para la elaboración e interpretación cartográfica de zonificación de amenaza por inundaciones fluviales para el territorio colombianos con una aplicación práctica de dos áreas piloto (inundaciones lentas y súbitas) (Ibid). El IDEAM, adicionalmente, generó un documento con los criterios para identificar y delimitar zonas inundables en escala 1: para su aplicación por las autoridades ambientales regionales 239

240 el cual se anexa como referente para el proceso de zonificación de amenazas por inundación (Anexo 3). Entre los criterios se incluyen la reconstrucción de áreas inundadas en eventos pasados, análisis de la influencia de obras de protección frente a inundaciones futuras, análisis geomorfológicos para delimitación de unidades y asignación de categorías de amenaza. Además presenta listados de actividades para delimitar zonas inundables a escalas 1: y 1: (IDEAM, 2010) De lo anteriormente expuesto se puede concluir que los métodos hidráulicos proporcionan la mayoría de las características que deben incluirse en una evaluación de amenaza de inundación, sin embargo, pueden ser complementados con el uso de imágenes de sensores remotos las cuales tienen gran cubrimiento espacial y permiten comparar la extensión de la inundación interpretada de las imágenes con la generada por modelos hidráulicos para caudales de igual magnitud; por otro lado los métodos geomorfológicos permiten extender los resultados de los modelos hidráulicos mas allá de la zonas modeladas a áreas geomorfológicas homogéneas y además tiene la ventaja de permitir el análisis de la dinámica fluvial lo cual le da un carácter dinámico a la evaluación de amenazas Procedimiento metodológico para evaluar vulnerabilidad de las fuentes hídricas y afectación al régimen hidrológico por variabilidad y cambio climático El régimen hidrológico que define el comportamiento de los caudales en fuentes hídricas superficiales puede ser afectado por numerosos factores que pueden obedecer a influencias humanas directas, como incremento en la demanda de agua o procesos naturales con efectos indirectos como el fenómeno recurrente ENSO, en sus fases fría y cálida conocidas como La Niña y el Niño o el cambio climático global. La evaluación de la vulnerabilidad de las fuentes hídricas antes estos procesos resulta de gran utilidad para realizar una planeación prospectiva del recurso hídrico que permita conocer las condiciones de la oferta y disponibilidad hídrica e implementar medidas para prevenir el desabastecimiento de agua o la ocurrencia de conflictos entre usuarios del recurso. En este contexto, el IDEAM avanzó en la consolidación de metodologías para evaluar la vulnerabilidad hídrica por zonas hidrográficas ante efectos de la variabilidad y cambio climático y en la vulnerabilidad de las fuentes abastecedoras de acueductos municipales ante amenazas hidrológicas. 240

241 Modelación de la vulnerabilidad por zonas hidrográficas del recurso hídrico ante los efectos de la variabilidad y cambio climático La metodología propuesta se enfoca en identificar los cambios en los estadísticos que describen las distribuciones de probabilidad de series mensuales de escorrentía en 28 zonas hidrográficas de Colombia como respuesta a cambios en la precipitación estimados, como respuesta al cambio climático global en el periodo (IDEAM & Caicedo, 2011). El método utiliza la solución de la ecuación de Fokker Planck Kolmogorov (FPK) en su versión pseudo estacionaria para pronosticar las características del régimen hidrológico una vez ocurrido el cambio climático. El modelo utiliza características propias de las zonas hidrográficas analizadas y utiliza como una variable de entrada los pronósticos de precipitación generados por modelos climáticos regionales (Ibíd.). El régimen hidrológico que se considera como pseudo-estacionario, es estudiado como compuesto por dos elementos: a) un componente determinista y b) un componente aleatorio. El componente determinista utiliza la ecuación bidimensional de flujo inestable de Saint Venant (teniendo en cuenta los parámetros intrínsecos de la cuenca) para describir el proceso lluvia escorrentía (Ibíd.). El componente aleatorio está representado por los ruidos blancos de los procesos de respuesta intrínsecos de las cuencas, representado por el coeficiente de escorrentía y de las influencias externas, en este caso, de la precipitación. Como resultado se obtiene la predicción de estadísticos descriptivos de la distribución de escorrentía asociada al régimen hidrológico resultante del cambio climático, partiendo de los estadísticos equivalentes para el régimen anterior al cambio climático y de los valores de la norma de precipitación para cada uno de los regímenes. En la Figura 59 se presenta la metodología utilizada para la solución de la ecuación de FPK en su versión Pseudo Estacionaria. 241

242 Figura 59. Solución Pseudo estacionaria FPK (IDEAM & Caicedo F., 2011). Finalmente, la calificación de vulnerabilidad se realiza según los rangos de cambio de la media y el coeficiente de variación de las distribuciones de probabilidad que caracterizan el régimen hidrológico actual y el régimen resultante del cambio climático (Tabla 15). 242

243 VULNERABILIDAD Porcentaje de Cambio en el Valor Esperado o Promedio Multianual Tabla 15. Escala de vulnerabilidad dado un cambio en la media y el coeficiente de variación de la escorrentía Porcentaje de Cambio en el Coeficiente de Variación de la Escorrentía Anual > >25 CONVENCIONES NINGUNA BAJA MEDIA ALTA MUY ALTA Fuente: :( IDEAM & Caicedo F., 2011) En el informe citado se presentan los resultados de la aplicación de la metodología en 28 zonas hidrográficas para series mensuales y los mapas de vulnerabilidad asociados. La metodología que fue presentada en este documento se sustenta como un método que permite estimar cambios en varianza para la escorrentía de acuerdo con cambios en la precipitación que permite adecuarse a las recomendaciones del IPCC 21 según las cuales conocer la variabilidad de la 21 Al detectar el problema del cambio climático mundial, la Organización Meteorológica Mundial (OMM) y el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) crearon el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) en Se trata de un grupo abierto a todos los Miembros de las Naciones Unidas y de la OMM. La función del IPCC consiste en analizar, de forma exhaustiva, objetiva, abierta y transparente, la información científica, técnica y socioeconómica relevante para entender los elementos científicos del riesgo que supone el cambio climático provocado por las actividades humanas, sus 243

244 oferta hídrica es la mejor herramienta para generar medidas de adaptación y mitigación a los efectos del cambio climático (Smith & Pilifosova, 2001). Este modelo cuenta con herramientas para el manejo de incertidumbre, aspecto que resulta esencial en el manejo de escenarios de variabilidad y cambio climático, para el cual la métrica natural es la probabilidad. Si bien la escala espacial de trabajo en principio fue el nivel de zona hidrográfica en el país, se hace la aclaración en las conclusiones que las relaciones de causalidad entre la precipitación y la escorrentía podrían aplicarse a la cuenca como unidad de análisis y la temporalidad del análisis será de información promedio mensual. (IDEAM & Caicedo, 2011). Enfoque conceptual y metodológico para determinar la vulnerabilidad de fuentes abastecedoras de acueductos. Este enfoque propone evaluar la vulnerabilidad de las fuentes abastecedoras frente a dos tipos de eventos: avenidas torrenciales y caudales mínimos o sequías hidrológicas (Figura 60). Por tanto incluye la utilización de parámetros e indicadores que describen la vulnerabilidad de las fuentes superficiales frente a estos fenómenos. Tipo de vulnerabilidad Análisis de vulnerabilidad de fuentes abastecedoras Amenazas Eventos hidrológicos extremos Eventos de caudales mínimos (desabastecimiento) Eventos de caudales máximos (procesos torrenciales) Figura 60. Vulnerabilidad para eventos hidrológicos extremos en las fuentes abastecedoras (IDEAM, 2011e). posibles repercusiones y las posibilidades de adaptación y atenuación del mismo ( 244

245 Para la evaluación de la vulnerabilidad ante caudales mínimos se propone utilizar la misma forma de calificar utilizada en el ENA 2010, mediante el Índice de Vulnerabilidad Hídrica IVH, el cual a su vez resulta de la combinación del Indice de Regulación Hídrica y el Indice de Uso del Agua. Para la vulnerabilidad frente a avenidas torrenciales se propone utilizar una metodología basada en la calificación de niveles de torrencialidad propuesta por (Rivas & Soto, 2009) que utiliza parámetros morfométricos para establecer la tipología de las cuencas y las califica según un Indice de Torrencialidad, el cual se conforma de la calificación del Indice de Variabilidad y el Indice Morfométrico. Los parámetros morfométricos utilizados incluyen: pendiente media, coeficiente de compacidad, área de drenaje y densidad de drenaje. En la Figura 61 se presentan los tipos de indicadores propuestos. Estimación de indicadores de vulnerabilidad Indicadores propuestos en el ENA 2010 Indicador asociado con caudales máximos (torrencialidad) Índice de uso del agua Índice de regulación hídrica Índice de vulnerabilidad hídrica por desabastecimiento (se estima para condiciones secas y húmedas) Índice de variabilidad Índice morfométrico Índice de torrencialidad Figura 61. Índices para la evaluación de vulnerabilidad de fuentes abastecedoras de acueductos (IDEAM, 2011e) Adicionalmente la metodología presenta el proceso para generar series de caudales a partir de diferentes tipos de información disponible mediante la utilización de modelos lluvia-escorrentía y presenta los resultados de su aplicación en tres corrientes abastecedoras de acueductos de 245

246 Evaluación de indicadores Procesamiento de la Información Con información de caudales Información de entrada tamaños diferentes. El enfoque metodológico propuesto incluye las siguientes etapas, las cuales se presentan esquemáticamente en la Figura 62: Tipificación de las distintas fuentes abastecedoras a partir del rendimiento medio de la cuenca y el área de drenaje. Obtención de las variables y los parámetros relevantes a evaluar con miras a obtener indicadores de vulnerabilidad. Cálculo de Indicadores Evaluación de vulnerabilidad Eventos de caudales mínimos Curvas de nivel (DEM) Cobertura y uso del suelo Geología Información de usos del agua en la cuenca Datos hidroclimatológicos Eventos de caudales máximos (procesos torrenciales) Caracterización morfométrica Sin información de caudales Aplicación de un modelo lluvia escorrentía Calibración del modelo Obtención de parámetros: Área, coeficiente de compacidad, pendiente media, densidad de drenaje Obtención de caudales a nivel diario para condiciones húmedas, secas y promedio. Obtención de curvas de duración de caudales Índice de uso del agua Índice de regulación hídrica Índice de vulnerabilidad hídrica por desabastecimiento Índice de torrencialidad Figura 62. Metodología para el cálculo de indicadores de vulnerabilidad (IDEAM, 2011e). Los parámetros básicos para eventos extremos, torrenciales y estiaje, se muestran en el esquema de la Figura

247 Eventos de estiaje Parámetros para eventos torrenciales Coeficiente de Compacidad Pendiente media de la cuenca Densidad de drenaje Área de drenaje Curva de duración de caudales medios Volumen bajo la curva de duración de caudales Volumen bajo la línea de caudal medio Cantidad de agua de demanda en la cuenca Figura 63. Parámetros básicos para eventos torrenciales y estiaje (IDEAM, 2011e). Con base en los índices de vulnerabilidad hídrica al desabastecimiento y el de torrencialidad, se asignan niveles de vulnerabilidad a las fuentes abastecedoras de acuerdo con las escalas de la Tabla 16 y la Tabla

248 Tabla 16. Matriz de relación para categorizar el Índice de vulnerabilidad al desabastecimiento Fuente:(IDEAM, 2010a) Tabla 17. Clasificación del índice de vulnerabilidad frente a eventos torrenciales Índice morfométrico de torrencialidad Índice de Variabilidad Muy Baja Baja Media Alta Muy alta Muy Baja Baja Baja Media Alta Alta Baja Baja Media Media Alta Muy alta Media Baja Media Alta Alta Muy alta Alta Media Media Alta Muy alta Muy alta Muy alta Media Alta Alta Muy alta Muy alta Fuente:(IDEAM, 2011e). 248

249 Para las cuencas hidrográficas que abastecen los acueductos municipales del país, la vulnerabilidad está asociada con eventos de caudales mínimos (sequías), o eventos de caudales máximos (Procesos torrenciales) y de las características de las cuencas fuente del abastecimiento. De acuerdo con la tipificación de estas fuentes en función del área de drenaje hasta la captación y teniendo como base la información que se logró identificar en el ENA 2010, el porcentaje de cabeceras municipales que se abastecen de cuencas pequeñas (menores de 5 Km 2 ) puede ser muy alto (mayor del 30%) y entre 5 y 50 km 2 puede superar el 50%. Para el caso de eventos de caudales máximos, existe una alta probabilidad de presentarse eventos torrenciales de acuerdo con las características de las cuencas en las cuales se involucra las características de forma de la misma, la pendiente promedio, las características de los suelos, y los usos que se presentan en ella. Estos eventos, son causantes de fallas que en muchos casos generan la suspensión total del servicio de abastecimiento de agua (Ibid) Instrumentos técnicos La evaluación y zonificación de amenazas debe concebirse como parte de varios procesos mencionados con anterioridad, los cuales le dan la relevancia y herramientas para su aplicación. Por un lado están los instrumentos de planificación como los planes de ordenamiento territorial municipal o los planes de ordenación y manejo de cuencas hidrográficas POMCAS, en los cuales la zonificación de amenaza debe ser integrada junto con la inclusión de asignación de usos del suelo. Por otro lado están los programas de gestión de riesgos, en los cuales la evaluación y zonificación de amenazas contribuyen como soporte técnico y científico para la toma de decisiones sobre medidas para la reducción de riesgos o comunicación a la población involucrada. Las técnicas descritas en la sección anterior para evaluación de amenazas son de uso común entre los profesionales y especialistas de las áreas de conocimiento relacionadas. Sin embargo no se encontraron recomendaciones nacionales para la elaboración de mapas de amenazas en el nivel regional, que incluyan el contenido de los mapas, requerimientos para su elaboración y para el manejo de información cartográfica. La Directiva Marco del Parlamento Europeo, en lo relativo a evaluación y gestión del riesgo, plantea un proceso inicial para evaluación preliminar de riesgo por inundación teniendo como 249

250 base la información que se disponga y así determinar, en forma preliminar, un riesgo potencial de inundación significativo o en las cuencas donde puede el riesgo considerarse probable (UE, 2007) Información y monitoreo Monitoreo de variables hidrológicas y protocolos para inundaciones El monitoreo hidrológico: debe hacer parte de programas de monitoreo regional y ser complementario de la Red Nacional de Monitoreo del Recurso Hídrico. El IDEAM ha desarrollado los siguientes protocolos o guías que aplican para este tipo de monitoreo, los cuales se encuentran publicadas en la página web de la entidad (IDEAM & EPAM, 2010ª, 2010b). Guía para el monitoreo y seguimiento del agua Procesamiento y calidad de la información hidrológica básica Mediciones Hidrométricas Hidrotopografía Diseño y optimización de redes hidrológicas Protocolo para la emisión de los pronósticos hidrológicos Sistema de alertas hidrológicas Igualmente los instrumentos y guías presentados en el capítulo 2 para las Evaluaciones Regionales del Agua son referentes importantes a tener en cuenta. Información requerida para evaluación de amenaza de inundación La evaluación de amenaza de inundación requiere como fuentes de información: Datos hidrológicos: Series de caudales diarios o mensuales de la red nacional o las redes regionales o locales que tengan procesos de validación de datos. Niveles en tiempo real para pronósticos y emisión de alertas. Información meteorológica: datos de precipitación mensual para modelos lluviaescorrentía. Magnitud e intensidad de lluvia diaria o en tiempo real para pronósticos y emisión de alertas. Modelos de pronóstico de precipitación. Información cartográfica: cartografía base, levantamientos topográficos y batimétricos detallados, mapas geomorfológicos, mapas de usos del suelo, modelos de elevación del 250

251 terreno. Los levantamientos topográficos deben incluir las obras de control de inundaciones u otras obras de infraestructura que puedan obstaculizar el flujo. Imágenes de satélite y fotografías aéreas Además se cuenta con inventarios de emergencias y desastres: Sistema de inventario de efectos de desastres DesInventar, en Contiene información sistemática sobre la ocurrencia de desastres de pequeño y mediano impacto en Latino América. Su diseño y operación cuenta con la participación de grupos de investigadores, académicos y actores institucionales que hacen parte de la Red de Estudios Sociales en Prevención de Desastres en América Latina - LA RED. Base de datos de emergencias de la Dirección de Gestión del Riesgo, en Permite hacer búsquedas por departamentos y municipios por tipo de evento, periodo de búsqueda, y clasificación por afectación local, regional o evento crítico nacional. Unidades de análisis; resolución espacial y temporal Las unidades de análisis y la escala espacial y temporal está identificada en cada uno de los procedimientos metodológicos presentados en los ítems anteriores tanto para evaluación y zonificación de amenazas por inundaciones como para evaluar vulnerabilidad de las fuentes hídricas y afectación al régimen hidrológico por variabilidad y cambio climático. En este ultimo, en las metodologías presentadas para vulnerabilidad por zonas hidrográficas del recurso hídrico ante los efectos de la variabilidad y cambio climático y para determinar la vulnerabilidad de fuentes hídricas abastecedoras de acueductos. Las escalas utilizadas en los POMCA y en los componentes rurales de los POT son usualmente de 1: o más detalladas. El componente urbano de los POT o de zonas de expansión requiere mayor resolución espacial, se utilizan escalas de 1: o más detalladas. La zonificación de amenazas requiere una escala general, que implica mayor detalle en áreas priorizadas en los POMCA. 251

252 4.6 Síntesis metodológica para construcción de indicadores del sistema de indicadores hídricos regionales En el marco del modelo conceptual del sistema de indicadores propuesto en el capítulo 2 de este documento para las ERA se propone un conjunto de indicadores que cubre dos aspectos: los indicadores que dan cuenta el régimen natural y los relacionados con la intervención antrópica. Para consolidar un sistema de indicadores básico que permita el análisis del estado y comportamiento del agua en unidades hídricas de análisis en las regiones. Se identificaron 12 indicadores representativos con su ficha metodológica correspondiente Metodología para la construcción de indicadores de régimen natural Esta ficha metodológica considera los siguientes aspectos para cada uno de los indicadores: a)definición y significado; b) fórmula y unidad de medida; c) descripción metodológica; d) fuente y disponibilidad de datos; e) periodicidad de actualización y f) documentación soporte Índice de retención y regulación hídrica (IRH) a) Definición y significado Este índice mide la capacidad de retención de humedad de las cuencas con base en la distribución de las series de frecuencias acumuladas de los caudales diarios. Este índice se mueve en el rango entre 0 y 1, siendo los valores más bajos los que se interpretan como de menor regulación. (IDEAM, 2010a). b) Fórmula y unidad de medida del indicador El cálculo del indicador e realiza empleando la Ecuación 27 IRH = Vp/Vt Ecuación 27 Donde: IRH: Índice de Retención y Regulación Hídrica. 252

253 CAUDALES MEDIOS MENSUALES (l/s Vp: Volumen representado por el área que se encuentra por debajo de la línea de caudal medio en la curva de duración de caudales diarios Vt: Volumen total representado por el área bajo la a curva de duración de caudales diarios. Es un indicador dimensional que varía entre a y 1. Los valores se agrupan para tener una descripción cualitativa desde muy alta capacidad de retención y regulación de humedad hasta muy baja. c) Descripción metodológica La base del cálculo para determinar el IRH es la curva de duración de caudales mensuales o diarios. Estas curvas interpretan las características del régimen hidrológico de la cuenca de un río en su parte alta, media y baja. La capacidad de regulación de una cuenca está relacionado con las características de la cuenca: topografía, geología, suelos, vegetación y clima. Entre los factores de mayor influencia en la regulación son el relieve, el área de cuenca, la lluvia media anual y la altitud. La frecuencia de ocurrencia de los caudales diarios, expresadas en la curva de duración, sintetiza en gran medida esta interacción de factores. La metodología propone obtener el indicador a partir de la construcción de la la curva de duración de caudales medios mensuales o diarios en las estaciones de la red de monitoreo seleccionadas, se calcular la relación del área o el volumen que se encuentra por debajo de la línea del caudal medio sobre el área o volumen total que se encuentra por debajo de la curva total de duración caudales mensuales o diarios, (Figura 64) igualmente en la tabla 1 se observan las categorías del Índice de Retención y Regulación Hídrica. CURVA DE DURACION DE CAUDALES MEDIOS - PLAYA RICA Vt Vp A TIEMPO EN PORCENTAJE (%) Figura 64. Curva de Duración de Caudales 253

254 Los valores obtenidos se agrupan en rangos para facilitar la comparación entre unidades hídricas de análisis. A cada rango se le asigna una calificación cuantitativa. Las cinco categorías propuesta se muestran en la Tabla 18. Tabla 18. Categorías del Índice de retención y regulación Hídrica RANGO DE VALORES IRH CATEGORÍA CARACTERISITICAS > 0.85 MUY ALTO Capacidad de la cuenca para retener y regular muy alta ALTO Capacidad de la cuenca para retener y regular alta MEDIO Capacidad de la cuenca para retener y regular media BAJO Capacidad de la cuenca para retener y regular baja < 0.50 MUY BAJO Capacidad de la cuenca para retener y regular muy baja Con este índice se generan isolíneas cuya resolución depende de la densidad de estaciones hidrológicas utilizadas de referencia. La formulación de este indicador y los resultados a nivel nacional para zonas y subzonas se presentaron en el Capítulo 3 el ENA 2010 (IDEAM, 2010a) d) Fuente, disponibilidad de datos La principal fuente de datos es el IDEAM con las series históricas de caudales provenientes de la red de monitoreo de referencia nacional. Algunas series de datos de caudal de redes regionales de monitoreo de las autoridades ambientales (CARs, AAU, PNN) y de empresas de servicios de agua potable como EPM Y EAAB. Así como la cartografía básica del IGAC en diferentes escalas. Los datos disponibles de caudales medios diarios de series históricas mayores de 15 años, de estaciones representativas. La limitación principal para obtener este indicador es la carencia de estaciones hidrológicas y densidad de la red de monitoreo en las unidades hidrográficas representativas en la regiones. e) Periodicidad en la actualización Se actualiza cada 4 años. 254

255 f) Documentación relacionada con el indicador Estudio Nacional del Agua 2010 (IDEAM, 2010a) Índice de aridez (IA) a) Definición y significado Es una característica cualitativa del clima, que permite medir el grado de suficiencia o insuficiencia de la precipitación para el sostenimiento de los ecosistemas de una región. Identifica áreas deficitarias o de excedentes de agua, calculadas a partir del balance hídrico superficial. Integra el conjunto de indicadores definidos en el ENA 2010 (IDEAM, 2010) b) Formula y unidad de medida del indicador Se calcula empleando la Ecuación 28. Donde: Ia = Índice de Aridez (adimensional) Ecuación 28 ETP ETR Evapotranspiración potencial (mm) Evapotranspiración Real (mm) El Índice de aridez así calculado representa la dinámica superficial del suelo y no se refiere a la dinámica subsuperficial del suelo utilizada en análsis climáticos para clasificar el grado de humedad a través de la precipitación y la evapotranspiración potencial. (ENA-IDEAM, 2010) c) Descripción metodológica La evapotranspiración potencial representa un factor determínate en la obtención del índice. Para el cálculo de la Evapotranspiración potencial se utilizan las ecuaciones de Penman y-montieh y para la evapotranspiración real se utilizan las ecuaciones de Turc y BudyKo. 255

256 La resolución del índice está en función de la densidad de la red de estaciones hidrometeorológicas con series históricas mayores 15 años. Con este índice, se generan mapas de isolíneas que permiten analizar y caracterizar áreas hidrográficas deficitarias o con excedentes de agua a nivel cuencas y subcuencas, con definición temporal media anual y mensual multianual. La formulación de este indicador y los resultados a nivel nacional se presentaron en el Capítulo 3 del ENA 2010 (IDEAM, 2010a). A partir de los cálculos del índice para estaciones representativas de las unidades hídricas de análsis en las regiones, las isolíeneas se construyen con los rangos que se muestran en la Tabla 19. Tabla 19. Categorías para el Índice de Aridez RANGO DE VALORES ÍNDICE DE ARIDEZ CATEGORÍA < 0.15 Altos excedentes de agua Excedentes de agua CARACTERÍSTICAS Entre moderado y excedentes de agua Moderado Entre moderado y deficitario de agua Deficitario de agua > 0.60 Altamente deficitario de agua d) Fuente y disponibilidad de datos La resolución del índice está en función de la densidad de la red de estaciones hidrometeorológicas con series históricas mayores 15 años. Con este índice se generan mapas que permiten analizar y caracterizar áreas hidrográficas deficitarias o con excedentes de agua a nivel unidades hídricas de análisis, con definición temporal media mensual multianual. Se requiere información de las variables: precipitación, temperatura y caudal. Adicionalmente las variables requeridas para el cálculo de la Evapotranspiración potencial ETP. Este índice se ha 256

257 calculado en ENAs anteriores y en la Corporación Regional de Cundinamarca CAR con la misma metodología. La principal fuente de datos es el IDEAM con las series históricas de las redes de monitoreo hidrológicas y meteorológicas. Adicionalmente las series de datos de redes regionales de monitoreo de autoridades ambientales (CARs, AAU, PNN) y de empresas de servicios de agua potable como EPM Y EAAB. Para la cartografía básica en diferentes escalas la fuente de datos oficial es el IGAC. La limitación principal para obtener este indicador es la carencia de estaciones hidrológicas y meteorológicas con densidad representativa de puntos de monitoreo para las unidades de análisis de las regiones. Así como la longitud de series históricas de caudales diarios mayores de 15 años. e) Periodicidad en la actualización Este índice requiere actualización cada 5 años, para año base. Adicionalmente se pueden revisar actualizaciones para eventos extremos como el fenómeno cálido del Pacífico (El Niño). f) Documentación relacionada con el indicador Estudio Nacional del Agua 2010 (IDEAM, 2010a) Metodología para la construcción de indicadores de intervención antrópica Se presenta la ficha metodológica para los indicadores de agua superficial, subterránea y dos indicadores integrales, el de presión demográfica y uso integral del agua Indicadores de agua superficial Para agua superficial se consideran como indicadores de presión el Índice de uso del agua y el Índice de alteración potencial de la calidad de agua y como indicadores de condiciones de calidad de las corrientes y cuerpos de agua superficial el índice de macroinvertebrados acuáticos y el Índice de calidad de agua. 257

258 Índice de uso del agua (IUA) a) Definición y significado Cantidad de agua utilizada por los diferentes sectores usuarios, en un período determinado (anual, mensual) y unidad espacial de análisis (área, zona, subzona, etc.) en relación con la oferta hídrica superficial disponible para las mismas unidades de tiempo y espaciales. Integra el conjunto de indicadores definidos en el ENA 2010 (IDEAM, 2010a). En sentido estricto el indicador debe considerar la oferta hídrica superficial y subterránea en forma unitaria. Sin embargo, mientras se consolida y valida el indicador integral de uso del agua propuesto en las ERA el IUA representa la presión por el uso sobre la oferta hídrica disponible superficial. b) Fórmula y unidad de medida del indicador Relación porcentual de la demanda de agua en relación a la oferta hídrica disponible (Ecuación 29). donde Dh: demanda hídrica sectorial IUA = (Dh/Oh)* 100 Ecuación 29 Oh: oferta hídrica superficial disponible (esta última resulta de la cuantificación de la oferta hídrica natural sustrayendo la oferta correspondiente al caudal ambiental, tal como se explicó en el punto 4.1 de este capítulo. Dh= (volumen de agua extraída para usos sectoriales en un período determinado). Dh= Ch+Csp+Csm+Css+Cea+Ce+Ca+ Aenc (IDEAM, 2010a) donde Dh: demanda hídrica Ch: consumo humano o doméstico Csp: consumo del sector agrícola 258

259 Csm: consumo del sector industrial Css: consumo del sector servicios Ce: consumo del sector energía Ca: consumo del sector acuícola Aenc: agua extraída no consumida Para las evalauciones regionales se propone avanzar en la estimación de los usos y consumos relacionados con los otros sectores también mencionados en el Decreto 3930 de 2010 para los usos recreativo, estético y tradicional; navegación y el transporte; y consumo de la minería e hidrocarburos. La demanda total estaría representada por la ecuación 18 (punto de este documento). La oferta hídrica disponible está determinada por la oferta total y la oferta que se sustrae en relación con el caudal ambiental (Ecuación 30). Oh= Oh total O Qamb Ecuación 30 donde Oh total es el volumen total de agua superficial en una unidad de análisis espacial y temporal determinada O Qamb es el volumen de agua correspondiente al caudal ambiental en la misma unidad de análisis espacial y de tiempo de la oferta total. c) Descripción metodológica El IUA se calcula para las unidades hidrográficas de análisis, según la zonificación regional. Adicionalmente, se puede generar para unidades hídricas fuentes de abastecimiento de acueductos municipales como indicativo de la presión. Depende en gran medida de la resolución y escala de la información. 259

260 El cálculo de la oferta hídrica natural disponible se realiza para condiciones hidrológicas medias y secas con base en las series de caudales medios mensuales y anuales. Las condiciones secas corresponden al año típico seco, construido a partir de los caudales mínimos de las series de los caudales medios mensuales. Este indicador ha sido calculado con diferentes metodologías como Índice de escasez. En el ENA 2010 se identifica con el nombre de Índice de uso del agua, pues el caudal ambiental en esta propuesta se considera una demanda del ecosistema o uso que hacen los ecosistemas del agua; y por ello no es adecuado el nombre de índice de extracción. Tampoco debe seguir llamándose de escasez, pues en realidad la escasez es una condición del problema y no el objeto de medición (IDEAM, 2010a). La metodología y determinación de la oferta hídrica superficial y de la demanda de agua sectorial para unidades hídricas regionales de análisis, en condiciones hidrológicas medias y secas, se presentan en el punto 4.1 y 4.3 de este Capítulo. La categorización de condición de presión de la demanda sobre la oferta hídrica disponible se define a partir de cinco rangos: muy alta, alta, media, baja y muy baja. Se tomó como referente el concepto de Naciones Unidas, utilizado en indicadores del ENA 1998, en el que se considera que cuando la relación de la demanda sobre la oferta, en condiciones hidrológicas de año medio, sobrepasa el 20%, deben iniciarse programas de ordenamiento y de conservación de cuencas, a fin de hacer sostenible el recurso hídrico, evitar situaciones que afecten el abastecimiento de agua y prevenir futuras crisis. En la Tabla 20 se presentan los rangos y categorías aplicados para en el ENA 2010 (IDEAM, 2010a). a) Fuente, disponibilidad de datos Series históricas de caudales diarios y mensuales con longitud temporal mayor de 15 años. Información de demanda sectorial para los diferentes usos. b) Periodicidad en la actualización El indicador se actualiza cada cuatro años 260

261 Tabla 20. Rangos y categorías del Índice de uso del agua (IUA). Rango (Dh/Oh)*100 IUA Categoría IUA >50 Muy alto Alto Moderado 1-10 Bajo 1 Muy bajo Significado La presión de la demanda es muy alta con respecto a la oferta disponible La presión de la demanda es alta con respecto a la oferta disponible La presión de la demanda es moderada con respecto a la oferta disponible La presión de la demanda es baja con respecto a la oferta disponible La presión de la demanda no es significativa con respecto a la oferta disponible.documentación relacionada con el indicador Estudio Nacional del Agua 2010 (IDEAM, 2010a). Índices de Calidad del agua Se proponen tres índices: Índice de afectación potencial de la calidad de agua (IACAL); Índice de macroinvertebrados acuáticos (IMA) e Índice de calidad de agua (ICA) Índice de afectación potencial de la calidad de agua (IACAL) a) Definición y significado Este indicador tiene como propósito determinar las amenazas potenciales por alteración de la calidad en las unidades de análisis. La definición, significado, metodología y estimaciones de este índice se realizan en el Capítulo 6 del ENA El Índice se puede generar a escala municipal en centros urbanos y agregar para unidades hidrográficas de análisis de acuerdo con la zonificación en las regiones. b) Fórmula y unidad de medida del indicador Las fórmulas se muestran en la siguiente descripción metodológica. 261

262 c) Descripción metodológica En el diagrama de la Figura 65, elaborado para el Estudio Nacional del Agua 2010, se presenta el esquema que sintetiza el proceso para obtener las estimaciones de carga contaminante, generación del indicador de afectación potencial e la calidad IACAL, a partir de la información secundaria consultada (IDEAM, 2010a). Sector Doméstico Sector Cafetero Sector Industrial Sector Sacrificio Sector Minero P XPS FiP - XRT PC - Fi - xbe - PI - CMP - Fi - XRT WGVP WGPP - Fi P Au P Ag F i PS = X PS * P PPs = X PPS * P x BNE = 1 - x BE Población : KP = (1 - XRT) * [ (FiP * PS) + (FiP * PPs)] Sacrificio : KSG=[( WGVP * Fi ) + (WGPP * Fi)] Café : KC = (PC * xbe * Fi) + (PC * XA * XPC * xbne * Fi) Industria : KIND = [ (PI * Fi ) + (CMP * Fi) ] * (1 - XRT) Minería : KMIN= [(PAu * Fi ) + (PAg * Fi)] Ind. Bebidas : KB = [ (PIB * Fi ) + (CMP * Fi) ] * XPPB * (1 - XR) CARGA MUNICIPAL DE DBO, SST, NT, PT, Hg K (DBO,DQO,SST,NT,PT,) =f (K P, K C, K IND, K G) K Hg = K MIN K Quimicos = K CULTIVO DE COCA Oferta hídrica total por subzona hidrográfica, año medio y año seco. CATEGORIZACIÓN DE PRESIÓN SEGÚN CARGAS DBO, DQO - DBO, SST, NT, PT ESCALA MUNICIPAL 1. Baja. Percentil 65; 2. Moderada. Percentil 75; 3. Media alta. Percentil 85; 4. Alta. Percentil 95; 5. Muy Alta. Percentil > 95 Herramienta SIG IACAL = K 1 /Oferta total O Herramienta SIG Espacialización por subzona hidrográfica AGREGACIÓN DE CARGA DE DBO, DQO - DBO, SST, NT, PT POR SUBZONA HIDROGRÁFICA. K1 = Re-categorización de presiones de 1 a 5 por percentiles 65, 75, 85, 95, >95. Mapas de: i) alteración potencial de la calidad del agua IACAL por sumatoria de jerarquías de materia orgánica, sólidos, nutrientes. ii) Vertimiento (e) de mercurio procedente de minería de oro y plata. iii) sumatoria de químicos usados en cultivo y procesamiento de coca. Sumatoria jerarquías de carga Fuente: Estudio Nacional del Agua 2010 (IDEAM, 2010) Figura 65. Diagrama metodológico para procesamiento de información para el IACAL 262

263 Definición de las variables del Diagrama metodológico: P: Población municipal (número de personas) 22 X PS : Fracción de la población conectada al alcantarillado 23 PS: PPs: Población conectada al alcantarillado (Nro. personas) Población conectada a pozo séptico (Nro. personas) F ip : Factor de emisión de DBO 5 por persona, según si está conectada al alcantarillado o a pozo séptico 24 (18,1 y 6,9 kg/persona-año, respectivamente) X RT : Fracción de remoción de materia orgánica, sólidos y nutrientes dependiendo del tipo de tratamiento 25 de agua residual municipal PC: Producción municipal de café 26 como número de sacos de 60 kg de café pergamino seco 27 X BE : Fracción de beneficio ecológico nacional de café 28 X BNE : Fracción de beneficio no ecológico nacional de café PI: 29 Producción industrial como volumen (cantidad) de producción para 38 actividades económicas de interés CMP: Consumo de materias primas para una industria determinada Fracción de remoción de vertimientos según tecnología prototipo de cada subsector DANE (s. f.). Proyección de población en cabecera municipal para. 23 Censo general 2005 del DANE, Óp. Cit. (Cuadro 1.4b). 24 OMS,1993: SSPD, Óp. Cit. 26 CCI (2009) utiliza metodologías objetivas, como el muestreo agrícola de áreas, el de listas, el múltiple, registros administrativos y censos por producto, y las integra con procedimientos subjetivos como las evaluaciones, con el fin de unificar la información de la oferta agropecuaria para reportar a la Encuesta Nacional Agropecuaria. 27 En Cenicafé (2005), por cada 62,5 kg de café en cereza (cc), se producen 12,5 de café pergamino seco (cps). 28 En ibídem: para una muestra del 1% del total de fincas cafeteras, el beneficio ecológico se practicó en 31% de las fincas. 29 DANE. Encuesta Anual Manufacturera Apéndices V-1, V

264 F i : Factor de emisión para una unidad productiva específica en kg DBO 5, DQO, SST, NT y PT/ton producto final o materia prima consumida 31 WGVP: Tonelada de animal (vacuno) en pie 32 WGPP: Tonelada de animal (porcino) en pie 33 K P : K C : K IND : Ks G : Carga de DBO 5 proveniente de la población en ton/año Carga de DBO 5 proveniente del beneficio del café en ton/año Carga de DBO 5 proveniente de la industria (actividades de interés) en ton/año Carga de DBO 5 proveniente del sacrificio de ganado en ton/año K MIN : Carga de mercurio vertida al agua proveniente del beneficio del oro y de la plata en ton/año K: Carga municipal de DBO 5 en ton/año K quimicos : litros /año Carga de químicos usados en la transformación de coca en toneladas y miles de La metodología para la estimación de las cargas vertidas, incluída las cargas removidas por sistemas de tratamiento de aguas residuales y la categorización de las presiones se puede consultar en el ENA 2010, capítulo 6. (IDEAM, 2010). La clasificación final propuesta para el análisis del IACAL se presenta en la siguiente Tabla 21. Tabla 21. Categoría y descriptor del IACAL. IACAL PROMEDIO CATEGORÍA (NT+PT+SST+DBO+(DQO-DBO)/5 Categoria Valor Baja 1 Moderada 2 Media Alta 3 Alta 4 Muy Alta 5 30 DANE, Encuesta Ambiental Industrial, Óp. Cit. 31 OMS. (1993) Óp. Cit. 32 DANE (2008b). 33 DANE (2008b). 264

265 Con la aplicación de esta metodología se determina la amenaza potencial en relación con las presiones por contaminación a escala municipal o en unidades hídricas de análisis, según zonificación regional. d) Fuente, disponibilidad de datos Cargas estimadas a partir de inventario consistente en la aplicación de factores de vertimiento de la Organización Mundial de la Salud (1993). Población en cabeceras municipales (proyección del DANE, s.f.) Actividades industriales (ENA-DANE), incluido el sacrificio de ganado (bovino + porcino). Variables: Materia orgánica: DBO, DQO, DQO-DBO Sólidos en suspensión: SST Nutrientes: N total, P total Oferta hídrica Excluye: Patógenos, Plaguicidas, Microcontaminantes orgánicos tóxicos o persistentes, Cancerígenos o disruptores del sistema endocrino y Metales pesados. En la medida que los instrumentos del SIRH avancen en su aplicación e inclusión al sistema de información, serán la base para el cálculo de las cargas contaminantes y análisis de efectos sobre la calidad de agua en las corrientes y cuerpos de agua. e) Periodicidad en la actualización Los inventarios de contaminantes se pueden actualizar anualmente y la oferta hídrica en función de las evaluaciones regionales del agua, en principio cada cuatro años. f) Documentación relacionada con el indicador Estudio Nacional del Agua 2010 y bibliografía soporte. 265

266 Índice de macroinvertebrados acuáticos (IMA) a) Definición y significado Los macroinvertebrados acuáticos son uno de los grupo biológicos más ampliamente utilizados como indicadores de calidad de agua debido a sus peculiares características: gran diversidad de especies con diferente tolerancia a los niveles de contaminación; escasa movilidad, no huyen ante eventos de contaminación; su muestreo e identificación es relativamente fácil. Los macroinvertebrados son los invertebrados con un tamaño relativamente grande, visibles al ojo humano, (no menores a 0,5 mm y normalmente mayores a 3 mm). Están comprendidos principalmente por artrópodos, entre los que podremos encontrar arácnidos, crustáceos e insectos (son los más abundantes, sobre todos sus formas larvarias); también se encuentran oligoquetos, hirudíneos y moluscos. (Ministerio del Medio Ambiente de España, 2008). b) Fórmula y unidad de medida del indicador La presencia o ausencia se puede asociar a unas determinadas características de calidad del agua. Normalmente, los índices se basan en la identificación a nivel de familia de los macroinvertebrados (Figura 66) En el protocolo de muestreo e índice asociado, el Ministerio del Ambiente de España propone un índice biológico de calidad del agua sencillo, puntuando los órdenes a los que pertenecen los macroinvertebrados observados y recolectados. Sumando todos los valores se obtiene una puntuación final que sirve para evaluar la calidad del agua en el lugar muestreado (Ibid). 266

267 Fuente: Ministerio de Medio Ambiente de España, 2008 Figura 66. Imágenes y clave de identificación de macroinvertebrados acuáticos c) Descripción metodológica Protocolo propuesto por Ministerio del Ambiente de España, en el día mundial de control de la calidad de agua ( ----, 2008) para el estudio e indicador biológico de macroinvertebrados Seleccionar la zona de muestreo Observación directa en superficie Recogida de muestras dentro del agua. Separación de los macroinvertebrados recogidos. Registro de los macroinvertebrados que se puedan identificar en la ficha de campo ( Error! La autoreferencia al marcador no es válida.). 267

268 Tabla 22. Presencia de macroinvertebrados y puntuación. Fuente: Ministerio del Medio Ambiente de España, Cálculo del índice de macroinvertebrados. Sumando el total de las puntuaciones de cada orden encontrado. La puntuación final se compara con la Tabla 23 de valoración de la calidad del agua, y se obtiene una calidad del agua en función del índice biológico de macroinvertebrados. Tabla 23. Valoración de la calidad del agua por el índice de macroinvertebrados. Fuente: Ministerio del Medio Ambiente de España,