Download Producción de Sedimentos D. Brea

Taller:
Producción de sedimentos:cuantificación y corrección de los
procesos
Santiago de Chile, 18 y 19 de noviembre de 2009
Producción de
sedimentos y cambio
climático: primeras
aproximaciones.
José Daniel Brea
Jefe Programa Hidrá
Hidráulica Fluvial
Laboratorio de Hidrá
Hidráulica
Instituto Nacional del Agua
Argentina
Febrero 2006
Abril 2006
CIUDAD DE TARTAGAL
SITIO DE ROTURA
DE LA OBRA DE
CANALIZACIÓN
GENTILEZA GEOLOGO
ALVARO PARRA
GENTILEZA GEOLOGO
ALVARO PARRA
Tartagal 2009
Provincia de Salta
Argentina
2009
2006
10-2-09
11-2-09
12-2-09
22-10-09
Dique
1986
Itiyuro
(desde 1971)
Dique
1986
Itiyuro
(desde 1971)
Delta
Landslides
Octubre
2006
Dique
Itiyuro
Inodoro Pereyra, el renegau (Roberto Fontanarrosa)
El objetivo principal del Programa Estratégico de Acción es promover el desarrollo
sostenible de la cuenca binacional interjurisdiccional del río Bermejo
(i)
incorporando las preocupaciones ambientales en las políticas, planes y
programas de desarrollo de las distintas jurisdicciones,
(ii) instaurando una visión de cuenca y de manejo integrado de los recursos
naturales,
(iii) impulsando el establecimiento de mecanismos de articulación y coordinación
regional y de participación y consulta pública, mediante
(iv) la implementación de programas, proyectos y acciones que prevengan y
solucionen el uso no sustentable y la degradación ambiental de los recursos
naturales y
(v) estimulen la adopción de prácticas de manejo sustentable de los recursos
naturales, y
(vi) la formulación y desarrollo de un Plan de Desarrollo Sustentable y Manejo
Integrado de los Recursos Hídricos (PMIRH).
Cuenca del Río Bermejo:
Superficie de la Cuenca
133300 km2
Bermejo Qs: 100 millones tn/año
Amazonas Qs: 600-800 millones tn/año
Bermejo Ql: 446 m3/s
Amazonas Ql: 210000 m3/s
Iruya
9000 tn/km2/año
PRODUCCIÓN DE SEDIMENTOS EN LA ALTA CUENCA
Método de Gavrilovic:
Estima el volumen de sedimento producido por erosión
superficial de la cuenca, que es transportado a la sección del
río que la define.
G=W.R
donde:
G: descarga media anual de material erosionado [m3/año].
W: producción media anual de sedimento por erosión
superficial.
R: coeficiente de retención de sedimentos.
El volumen medio anual de sedimento se calcula como:
W = T . h . π . Z3/2 . F [m3/año]
h: precipitación media anual [mm/año]
F: área de la cuenca [Km2]
T: coeficiente de temperatura:
T = [ ( t / 10 ) + 0,1 ] 1/2
t: temperatura promedio anual [ºC]
Z: coeficiente de erosión:
Z = X . Y . (ϕ
ϕ + I 1/2 )
En el coeficiente de erosión adimensional dado por la
expresión:
Z = X . Y . (ϕ
ϕ + I 1/2 )
X = coeficiente de uso del suelo (grado de protección del suelo
dado por la vegetación y la intervención antrópica)
Y = coeficiente de resistencia del suelo a la erosión (grado de
erodibilidad del suelo)
ϕ = coeficiente que evalúa los procesos erosivos observados
(estado de inestabilidad de la cuenca)
I = pendiente superficial [%]
Cuenca Alta del
Río Bermejo:
Mapa con la distribución
espacial de la tasa anual
promedio de producción
de sedimento por erosión
superficial:
Wc/Fc = T . h . π . Z 3/2
Validación A:
Mediciones sistemáticas de caudales sólidos
Comparación de los valores anuales de material sólido
en suspensión con el volumen de sedimento obtenido
con la metodología de Gavrilovic.
Validación B:
Evolución del fondo en un embalse
Presa San Jacinto (localizada en Bolivia)
Sólido en suspensión
[miles deTn/año]
Estación San José
Río Iruya
25000
20000
15000
10000
5000
0
0
200
400
600
800
Derrame [Hm3/año]
Valores Medidos
Valor Calculado
1000
1200
Sólido en suspensión
[miles deTn/año]
Estación Caimancito
Río San Francisco
50000
40000
30000
20000
10000
0
0
1000
2000
3000
4000
Derrame [Hm3/año]
Valores Medidos
Valor Calculado
5000
Presa San Jacinto:
Río Tolomosa
• Cabecera del Río Tarija (Bolivia)
• Cuenca de aporte: 438 km2
Batimetrías en 1989 y 1995: 350.000 m3/año
Metodología descripta: 362.000 m3/año
Indicación de las áreas de
aporte de los embalses con
suficientes datos para evaluar
su evolución, en el NOA:
• Cabra Corral
• El Cadillal
• Río Hondo
• Escaba
• Los Sauces
• Anzúlon
Los valores calculados fueron contrastados con los
medidos a partir de la comparación de batimetrías.
Embalse
Los Sauces
Anzulon
De Escaba
El Cadillal
Río Hondo
Cabra Corral
Gs [Hm3/año]
0.0802
0.0740
0.2249
1.8351
8.9501
12.8346
S [Hm3/año]
0.1125
0.2000
0.3879
2.7506
13.2857
20.7405
Gs/S
0.71
0.37
0.58
0.67
0.67
0.62
En la Tabla, S es la sedimentación registrada media
anual y Gs es el valor de G (Gavrilovic) afectado por un
coeficiente que tiene en cuenta la porosidad de los
depósitos en los embalses. La columna final de la Tabla
muestra la relación entre valores calculados y medidos,
donde se pone de manifiesto el buen ajuste logrado, en
especial si se tiene en cuenta que la erosión superficial
no es la única fuente de producción de sedimentos.
PEA 2 SEDIMENTOS DEL BERMEJO
PROYECTO PNUMA Nº 2233 “DISEMINACIÓN Y
REPLICACIÓN DEL PROYECTO BERMEJO EN LA
CUENCA DEL PLATA: ESTUDIO DE SEDIMENTOS
DE LA CUENCA DEL RIO BERMEJO.”
Objetivo General
Diseminación de enfoques metodológicos, conclusiones y resultados del PEA
al contexto más amplio de la Cuenca del Plata como medio para promover
la formulación de un marco estratégico para el manejo integrado de dicha Cuenca
Objetivos Particulares
- Identificar en el ámbito de la cuenca del Plata, las áreas potenciales
para la replicabilidad de las metodologías implementadas en la cuenca
del río Bermejo sobre generación, transporte y destino de los sedimentos.
- Relevar y evaluar prácticas y proyectos de control de sedimentos (estructurales y
no estructurales), así como recomendar para su replicación en la Cuenca del Plata
y del Bermejo, las mejores prácticas.
- Disponer de un diagnóstico actualizado sobre la producción, el transporte y destino
de sedimentos en la Cuenca del Río Bermejo y definir un Plan de intervención.
CAMBIO CLIMÁTICO Y PRODUCCIÓN DE
SEDIMENTOS EN LA ALTA CUENCA DEL RÍO
BERMEJO.
Tasa de producción con eventuales cambios en la variable
climática.
Los escenarios climáticos son representaciones acerca del clima
futuro a partir de suposiciones sobre emisiones de gases de efecto
invernadero (GEI), de otros contaminantes,y con el conocimiento
científico actualizado sobre el efecto que tendrá el aumento de las
concentraciones de estos gases sobre el clima global. Por lo tanto,
describen cómo se modificará el clima del planeta como
consecuencia de la alteración de la composición de la atmósfera
resultante de las actividades humanas.
Existen diferentes métodos para construir escenarios climáticos,
siendo la metodología más difundida la basada en el uso de
modelos climáticos globales (MCGs). Estos modelos han ido
aumentando su complejidad de forma de representar cada vez más
adecuadamente los procesos físicos involucrados en el sistema
climático. Si bien aún no pueden representar la totalidad de los
procesos, su capacidad de representación del clima presente ha ido
progresando brindando una mayor confiabilidad sobre las
proyecciones futuras.
Para calcular los escenarios futuros de cambio climático para el
presente trabajo, se tomaron los resultados de Camilloni (2005), que
analiza los campos de temperatura y precipitación en las décadas
del 2020, 2050 y 2080 para los escenarios socioeconómicos A2 y
B2, provistos por un conjunto de modelos climáticos globales para el
sur de Sudamérica, con el objetivo de representar estas variables,
seleccionar la que mejor represente el clima de la región y estimar
su habilidad para caracterizar los campos anuales en ambas
variables.
Los escenarios A2 y B2 son muestras de las relaciones entre las
fuerzas determinantes de la emisión y su evolución.
El escenario A2 describe un mundo muy heterogéneo. Sus
características más distintivas son la autosuficiencia y la
conservación de las identidades locales. Las pautas de fertilidad en
el conjunto de las regiones convergen muy lentamente, con lo que
se obtiene una población mundial en continuo crecimiento. El
desarrollo económico esta orientado básicamente a las regiones, y
el crecimiento económico por habitante, así como el cambio
tecnológico, están más fragmentados y son más lentos que otras
líneas evolutivas (IPCC, 2001).
El escenario B2 describe un mundo en el que predominan las
soluciones locales a la sostenibilidad económica, social y ambiental.
Es un mundo cuya población aumenta progresivamente a un ritmo
menor que en A2, con unos niveles de desarrollo económico
intermedios, y con un cambio tecnológico menos rápido y más
diverso que en las líneas evolutivas B1 y A. Aunque este escenario
está también orientado a la protección del medio ambiente y a la
igualdad social, se centra principalmente en los niveles local y
regional. (IPCC, 2001).
A continuación se presentan las diferencias entre la precipitación
simulada para las décadas futuras 2020, 2050 y 2080 y en el
período de referencia (1961 – 1990), para los escenarios
socioeconómicos A2 y B2 (Figuras Nº 5.1 a 5.6).
Figura 5.1- Escenario de diferencia de precipitación (mm/día) según el modelo
HADCM3 para la década 2020 y el presente (1961 – 1990) para el escenario A2.
ESCENARIO A2 (Ensamble) - Diferencias 2020s - presente (mm/dia)
-15
-20
-25
-30
-35
-40
-45
-50
-55
-60
-80
-75
-70
-65
-60
-55
-50
-45
Asimismo en las Figuras Nº 5.7 a 5.12 se representan las
diferencias entre la temperatura de superficie para las décadas
futuras de 2020, 2050 y 2080 y en el período de referencia (1961 –
1990) para los escenarios A2 y B2.
Figura 5.7-. Escenarios de diferencias de temperatura (K) según el modelo HADCM3
para la década 2020 y el presente (1961-90) para el escenario A2.
ESCENARIO A2 (Ensamble) - Diferencias 2020s - presente (K)
-20
-25
-30
-35
-40
-45
-50
-55
-60
-80
-75
-70
-65
-60
-55
-50
-45
A partir de cambios previstos en la precipitación y temperatura por
los modelos climáticos globales, se corrigió el mapa con la
distribución espacial de la precipitación y de la temperatura media
anual correspondiente a la situación actual, y se volvió a calcular la
tasa anual promedio de producción de sedimento por erosión
superficial aplicando la metodología de Gavrilovic. La ecuación para
la tasa anual promedio de producción de sedimento es:
Wc/Fc = wc = T . h . π . Z 3/2
[m3/año km2]
Para este estudio sólo se consideró el cambio en estas variables, a
pesar que una variación en la precipitación puede afectar o inducir
cambios en los valores de otras variables, como por ejemplo en el
factor de cobertura vegetal (coeficiente X en el parámetro Z).
En los siguientes cuadros se presenta un resumen de los resultados
de la aplicación de la metodología de Gavrilovic en la Alta Cuenca
del río Bermejo, para los escenarios futuros antes indicados, donde
se muestran los valores de producción de sedimentos y su variación
respecto de la situación actual, y los valores máximos y mínimos por
subcuenca
Escenario
G [m3/a]
% variación con
situación actual
Situación actual
18.700.000
-
A2 – 2020
19.600.000
5,18
A2 – 2050
20.800.000
11,65
A2 - 2080
22.400.000
19,21
B2 - 2020
19.600.000
5,21
B2 - 2050
20.100.000
7,94
B2 - 2080
21.300.000
14,33
Escenarios
A2 - 2020
A2 - 2050
A2 - 2080
B2 -2020
B2 - 2050
B2 - 2080
Maximo
%
9,22
20,42
32,27
9,38
14,18
25,18
Minimo
%
-19,93
6,36
-8,87
2,63
4,26
7,72
Los resultados obtenidos con la aplicación de la metodología de
Gavrilovic bajo las hipótesis de eventuales cambios en las variables
precipitación y temperatura en la alta cuenca del río Bermejo
muestran, a nivel global, incrementos en la producción de
sedimentos a largo del tiempo, observándose en el escenario A2
mayores incrementos en referencia al escenario B2.
A nivel de subcuencas se observan variaciones máximas locales de
importancia en la tasa de producción de sedimentos, respecto de la
situación actual.
En los análisis efectuados, no se tuvo en cuenta la forma en que los
cambios en las variables climáticas pueden afectar otros factores de
importancia en la determinación de la producción de sedimentos,
como ser la cobertura vegetal, por ejemplo. Cambios en las
variables climáticas pueden afectar drásticamente estos parámetros
y consecuentemente los valores de producción de sedimentos serán
afectados.
4.10. Caracterizar a nivel de la Cuenca del Plata la situación de la generación,
transporte y destino de los sedimentos, considerando parámetros
hidrosedimentológicos y morfológicos de los principales ríos, y zonificar la
cuenca del Plata de acuerdo a la tipología.
Escenarios climáticos para Argentina
Para el periodo 2020/2040, los cambios proyectados para la
precipitación en Argentina son en general pequeños. El promedio
entre modelos indica tendencias positivas, pero no mayores al 10 %
con respecto a los valores actuales. Estas tendencias serían mucho
menores que las de las últimas 4 décadas, pero además los
distintos modelos no concuerdan en el signo de la tendencia, por lo
que debe concluirse que los cambios en general serían pequeños e
inciertos en signo.
Por otra parte, los modelos son consistentes en indicar una
disminución de la precipitación en la región cordillerana del
Comahue donde las actuales tendencias negativas de la
precipitación en esa región continuarían en las próximas décadas.
Por otra parte, los eventos de precipitaciones intensas pueden
hacerse aún más frecuentes, siendo en todo caso altamente
improbable que en este sentido se vuelva a las condiciones previas
a 1990.
Los escenarios de fin de siglo no muestran tampoco grandes
cambios en las precipitaciones medias, aunque tienen algo más de
concordancia entre modelos en que en el centro del país habría
mayores precipitaciones. Por otra parte se acentuaría el
calentamiento con incrementos de hasta 2 grados en el norte. Como
consecuencia de estos escenarios se irían agravando las
temperaturas extremas en los veranos, aumentando el estrés hídrico
sobre la vegetación.
Un aumento de temperatura de alrededor de 1,5° C dentro de 40/50
años en la región norte y central de la Cuenca del Plata, que es
donde se generan la mayor parte de los caudales, aumentaría
considerablemente la evaporación, la que al no estar compensada
por mayores precipitaciones podría reducir los caudales de los
grandes ríos hasta en un 20%. Esto indica que habría una tendencia
a volver a los caudales anteriores a los de la década de 1970. Sin
embargo como parte del incremento de los caudales en las últimas
tres décadas, quizás un tercio, sería atribuible al cambio de uso de
suelo (deforestación para uso agrícola) es posible que las
reducciones futuras de los caudales no sean tan importantes.
Puesto que las actividades humanas contribuyen al calentamiento
global, y reconociendo que las consecuencias para los sistemas
naturales y humanos son considerables, es de gran importancia
estimar los futuros cambios climáticos que se podrían experimentar
en los próximos cien años.
Las tendencias climáticas resultan de muy difícil predicción. Existe
una manifestación del proceso de CC expresada a través del
aumento de la frecuencia de eventos de lluvias intensas de gran
magnitud, aunque localizadas arealmente en una región puntual.
El pronóstico de precipitaciones extremas en un escenario climático
definido requiere de un mejor conocimiento de estos sistemas y
técnicas de ensambles para tratar su baja predictabilidad.
Los sistemas de alerta necesitan incorporar recursos tecnológicos
avanzados para el seguimiento de los sistemas convectivos, tales
como: radares y redes automáticas de registro de precipitaciones,
modelos hidrológicos operativos por cuencas y micro cuencas.
Corrimiento de las isoyetas hacia el oeste [negro : 1950-1969 - rojo:
1980-1999]
En cuanto a la variabilidad de la precipitación en el territorio
argentino, Díaz y Masiero,(1980) muestran el corrimiento de las
isohietas hacia el oeste en aproximadamente 200 km durante el
siglo pasado. Además se observa una tendencia positiva en varias
estaciones de la República Argentina. Barros et al. (2000) concluye
que la mayor parte del patrón espacial y estacional de las
tendencias positivas de la precipitación observadas durante el
período 1956-1991 en el cono sur de América al este de los Andes
se deben a la disminución del gradiente de temperatura EcuadorPolo Sur.
Estudio Canal de Dios, Santiago del Estero, Argentina. Cuenca
Pasaje Juramento Salado.
El Salado es el río más extenso entre los que poseen una cuenca
íntegramente ubicada en territorio argentino. Su larga historia
geológica comienza en el terciario, cuando su curso era casi
paralelo al del Bermejo. Aún hoy pueden apreciarse rasgos
geomorfológicos que señalan su antiguo cauce.
Por lo antedicho, el clima predominante en el área de estudio es
notablemente estacional, estimándose que de los 700 mm anuales
de lluvia que recibe, cerca del 80 % ocurre entre octubre y marzo.
La temperatura también sigue el ritmo de las precipitaciones, es
decir, hay una marcada diferencia entre la media de los meses de
invierno y la de los de verano.
El clima en la zona se define como semiárido, megatérmico con
poco o ningún exceso de agua (Morello y Adámoli, 1974). Por otra
parte, las escasas precipitaciones durante varios meses del año
probablemente provoquen el traslado de especies faunísticas a
sectores con mayor oferta hídrica.
Un aspecto interesante para analizar es el de la expansión de la
frontera agropecuaria. Varios han sido los factores que
determinaron la ampliación del área algodonera, en el Sudoeste
chaqueño: aumento de las precipitaciones (corrimiento de la isohieta
de 800 milímetros) las cuales permitieron sembrar en áreas que
antes sólo se podían lograr bajo riego; la reducción de los precios
de los productos químicos, la implementación de tecnología y dentro
de ella la mecanización de la cosecha; este incremento en la
extensión del área algodonera ha trascendido los límites del Chaco
y abarcó ciertos departamentos del Este de la provincia de Santiago
del Estero.
En cuanto al fenómeno de desplazamiento de la isohieta de 800
milímetros, la distribución espacial de los montos pluviométricos en
el territorio provincial experimentaron variaciones importantes en las
últimas tres décadas. Las lluvias en el Oriente Chaqueño se
mantenían hasta la década del ’50 con valores promedios de 1000 a
1200 mm.
Se puede observar que en el período 1961-70 la isohieta de 800
mm atravesaba el Oeste de la provincia, próxima al límite con
Santiago del Estero; en el período 1971-80 se corre hacia el
occidente, pasando por los departamentos de Copo, Alberdi,
Moreno y Felipe Ibarra; en el último período, la isohieta se
encuentra aún más hacia el Oeste, atravesando los Dptos. del Sur
de Santiago, como Mitre, Salavina, Aguirre, Avellaneda.
PLAN NACIONAL DE ADAPTACIÓN AL CAMBIO CLIMÁTICO,
ESPAÑA
Muchos sectores y sistemas ecológicos, económicos y sociales son
vulnerables en mayor o menor medida al cambio climático y la
evaluación de esta vulnerabilidad es uno de los objetivos. Los
sectores y sistemas que se integran en el Plan son:
Los sectores y sistemas no son estancos, sino muy a menudo
interdependientes, y esto tendrá que ser tenido en cuenta en las
evaluaciones de vulnerabilidad y las opciones de adaptación para
cada uno de ellos; por ejemplo la salud humana, la agricultura o el
sector forestal son dependientes de la disponibilidad de recursos
hídricos. Esto planteará un importante reto de integración y
coordinación de disciplinas y grupos de expertos que trabajan en los
diversos ámbitos sectoriales.
También es muy importante tener en cuenta que los horizontes
temporales para planificar la adaptación difieren significativamente
entre los sectores y los sistemas, lo que va a condicionar las
diferentes estrategias que se adopten en cada evaluación o
proyecto. A modo de ejemplo, la siguiente tabla muestra una
estimación subjetiva de estos plazos, referida a la adaptación tanto
autónoma como planificada.