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71433 V. 2
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Estado Plurinacional de Bolivia
Construyendo Herramientas para Evaluar Vulnerabilidades y Estrategias de Adaptación al Cambio Climático en el Sector de Recursos Hídricos de Bolivia
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Volumen II: Aplicación de las Herramientas
Diciembre 30 de 2010 Public Disclosure Authorized
Departamento de Desarrollo Ambiental y Social Sostenible Región de Latinoamérica y el Caribe
Documento del Banco Mundial
TABLA DE CONTENIDO Pesos y Medidas.............................................................................................................................. i Siglas y Abreviaturas ..................................................................................................................... i Presentación.................................................................................................................................. iii I.
Cuenca del Río Beni ............................................................................................................ 1 A. B. C.
II.
Características de la Cuenca ........................................................................................ 1 Calibración ................................................................................................................... 6 Cambio Climático ........................................................................................................ 8
Cuenca del Río Desaguadero ............................................................................................ 15 A. B. C.
Características de la Cuenca ...................................................................................... 15 Calibración ................................................................................................................. 19 Cambio Climático ...................................................................................................... 22
III. Cuenca del Río Grande ..................................................................................................... 28 A. B. C. IV.
Cuenca del los Ríos Ichilo-Mamore ................................................................................. 38 A. B. C.
V.
Características de la Cuenca ...................................................................................... 38 Calibración ................................................................................................................. 42 Cambio Climático ...................................................................................................... 44
Cuenca del Río Itanez ....................................................................................................... 50 A. B. C.
VI.
Características de la Cuenca ...................................................................................... 28 Calibración ................................................................................................................. 32 Cambio Climático ...................................................................................................... 33
Características de la Cuenca ...................................................................................... 50 Calibración ................................................................................................................. 52 Cambio Climático ...................................................................................................... 53
Cuenca del Río Madera .................................................................................................... 55 A. B. C.
Características de la Cuenca ...................................................................................... 55 Calibración ................................................................................................................. 56 Cambio Climático ...................................................................................................... 57
VII. Cuenca del Río Madre de Dios ......................................................................................... 59 A. B. C.
Características de la Cuenca ...................................................................................... 59 Calibración ................................................................................................................. 61 Cambio Climático ...................................................................................................... 62
VIII. Cuenca del Río Paraguay ................................................................................................. 66 A. B. C.
Características de la Cuenca ...................................................................................... 66 Calibración ................................................................................................................. 67 Cambio Climático ...................................................................................................... 68
IX.
Cuenca del Río Pilcomayo ................................................................................................ 70 A. B. C.
X.
Cuenca del Salar de Uyuni ............................................................................................... 79 A. B. C.
XI.
Características de la Cuenca ...................................................................................... 70 Calibración ................................................................................................................. 73 Cambio Climático ...................................................................................................... 74 Características de la Cuenca ...................................................................................... 79 Calibración ................................................................................................................. 80 Cambio Climático ...................................................................................................... 82
Cuenca del Lago Titicaca ................................................................................................. 85 A. B. C.
Características de la Cuenca ...................................................................................... 85 Calibración ................................................................................................................. 88 Cambio Climático ...................................................................................................... 89
Lista de Tablas Tabla 1. Estaciones Meteorológicas en la Cuenca del Río Beni..................................................... 5 Tabla 2. Parámetros de Calibración en la Cuenca del Río Beni ..................................................... 6 Tabla 3. Indicadores de Desempeño en la Estación Santa Rita de los Buenos Aires ..................... 7 Tabla 4. Indicadores de Desempeño en la Estación de Rurrenabaque en Angosto del Bala .......... 8 Tabla 5. Estaciones Meteorológicas en la Cuenca del Río Desaguadero ..................................... 18 Tabla 6. Parámetros de Calibración Cuenca del Río Desaguadero .............................................. 19 Tabla 7. Indicadores de Desempeño en Río Desaguadero en Calacoto ........................................ 20 Tabla 8. Indicadores de Desempeño Río Mauri Calacoto ............................................................ 21 Tabla 9. Indicadores de Desempeño Río Desaguadero en Oruro ................................................. 22 Tabla 10. Estaciones Meteorológicas en la Cuenca del Río Grande ............................................ 31 Tabla 11. Parámetros de Calibración Cuenca del Río Grande...................................................... 32 Tabla 12. Estaciones Meteorológicas Cuenca Ríos Ichilo-Mamoré ............................................. 41 Tabla 13. Parámetros de Calibración Cuenca Ríos Ichilo-Mamoré ............................................. 43 Tabla 14. Indicadores de Desempeño en en Río Ichilo Curso Alto .............................................. 43 Tabla 15. Indicadores de Desempeño Río Mamoré en Guayamerín ............................................ 44 Tabla 16. Cultivos y Usos se Suelos en la Cuenca del Río Itenez ................................................ 51 Tabla 17. Comparación de Resultados para la Cuenca Río Itenez ............................................... 52 Tabla 18. Cultivos y Usos de Suelos de la Cuenca del Río Madera ............................................. 55 Tabla 19. Comparación de Resultados para la Cuenca del Río Madera ....................................... 56 Tabla 20. Estaciones Meteorológicas en la Cuenca del Río Madre de Dios ................................ 61 Tabla 21. Parámetros de Calibración para la Cuenca del Río Madre de Dios .............................. 62 Tabla 22. Cultivos y Usos de Suelos de la Cuenca del Río Paraguay .......................................... 67 Tabla 23. Comparación de Resultados para la Cuenca del Río Paraguay .................................... 68 Tabla 24. Estaciones Meteorológica de la Cuenca del Rio Pilcomayo ......................................... 72 Tabla 25. Parámetros de Calibración. Cuenca Río Pilcomayo ..................................................... 73
Tabla 26. Indicadores de Desempeño en la Estación Villamontes en el Río Pilcomayo.............. 74 Tabla 27. Tipos de Suelos de la Cuenca del Salar de Uyuni ........................................................ 80 Tabla 28. Cultivos y Usos de Suelos de la Cuenca del Salar de Uyuni ........................................ 80 Tabla 29. Comparación de Resultados para la Cuenca del Salar de Uyumi ................................. 81 Tabla 30. Tipos de Suelos de la Macro-Cuenca del Lago Titicaca .............................................. 86 Tabla 31. Cultivos y Usos de Suelos en la Cuenca del Lago Titicaca .......................................... 86 Lista de Figuras Figura 1. Mapa de Pendientes y Red Hidrográfica Cuenca del Río Beni ....................................... 1 Figura 2. Mapa de Tipos de Suelo en la Cuenca del Río Beni ....................................................... 2 Figura 3. Mapa de Usos de Suelos en la Cuenca del Río Beni ....................................................... 3 Figura 4. Ubicación de Estaciones Hidro-Meteorológicas en la Cuenca del Río Beni .................. 4 Figura 5. Hidrograma Estación de Santa Rita de los Buenos Aires................................................ 7 Figura 6. Hidrograma Estación de Rurrenabaque en Angosto del Bala ......................................... 7 Figura 7. Hidrograma Estación Riberalta Curso Bajo .................................................................... 8 Figura 8. Precipitacion Linea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Beni ............................ 9 Figura 9. Temperatura Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Beni ............................. 9 Figura 10. Evapotranspiración Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Beni .............. 10 Figura 11. Rendimiento Hídrico Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Beni............ 10 Figura 12. Comparando la Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Beni ..................... 11 Figura 13. Caudal Línea Base y Escenarios Futuros Estación Santa Rita de los Buenos Aires ... 13 Figura 14. Caudal Línea Base y Escenarios Futuros Estación Rurrenabaque ............................. 13 Figura 15. Caudal Línea Base y Escenarios Futuros Estación Riberalta ...................................... 14 Figura 16. Mapa de Pendientes y Red Hidrológica de la Cuenca del Río Desaguadero .............. 15 Figura 17. Mapa de Tipos de Suelos de la Cuenca del Río Desaguadero .................................... 16 Figura 18. Mapa de Usos de Suelo de la Cuenca del Río Desaguadero ....................................... 17 Figura 19. Ubicación de Estaciones Hidro-meteorológicas en la Cuenca del Río Desaguadero . 19 Figura 20. Hidrograma Río Desaguadero en Calacoto ................................................................. 20 Figura 21. Hidrograma Río Mauri en Calacoto ............................................................................ 21 Figura 22. Hidrograma Río Desaguadero en Oruro ...................................................................... 21 Figura 23. Precipitación Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Desaguadero ........... 23 Figura 24. Temperatura Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Desaguadero ............ 23 Figura 25. Evapotranspiración Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Rio Desaguadero . 24 Figura 26. Rendimiento Hídrico Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca Río Desaguadero .... 24 Figura 27. Comparando la Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Desaguadero ........ 25 Figura 28. Caudales Línea Base y Escenarios Futuros Río Desaguadero Calacoto ..................... 26 Figura 29. Caudales Línea Base y Escenarios Futuros Río Mauri Calacoto ................................ 27 Figura 30. Caudales Línea Base y Escenarios Futuros Río Desaguadero Oruro .......................... 27 Figura 31. Mapa de Pendientes y Red Hidrográfica de la Cuenca del Río Grande ...................... 28
Figura 32. Mapa de Tipos de Suelo Cuenca del Río Grande ........................................................ 29 Figura 33. Mapa de Usos de Suelo Cuenca del Río Grande ......................................................... 30 Figura 34. Ubicación de Estaciones Meteorológicas Cuenca del Río Grande ............................. 32 Figura 35. Precipitación Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Grande .................... 33 Figura 36. Temperatura Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Grande ..................... 34 Figura 37. Evapotranspiración Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Grande .......... 35 Figura 38. Rendimiento Hídrico Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Grande ....... 35 Figura 39. Comparando Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Grande..................... 36 Figura 40. Mapa de Pendientes y Red Hidrográfica Cuenca Ríos Ichilo-Mamoré ...................... 38 Figura 41. Mapa de Tipos de Suelo Cuenca Ríos Ichilo-Mamoré ................................................ 39 Figura 42. Mapa de Usos de Suelo Cuenca Ríos Ichilo-Mamoré ................................................. 40 Figura 43. Ubicación de las Estaciones Hidro-Meteorológicas Cuenca Ríos Ichilo-Mamoré ..... 42 Figura 44. Hidrograma Correspondiente al Río Ichilo Curso Alto ............................................... 43 Figura 45. Hidrograma del Río Mamoré en Guayamerín ............................................................. 44 Figura 46. Precipitación Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca Ríos Ichilo-Mamoré ............ 45 Figura 47. Temperatura Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca Ríos Ichilo-Mamoré ............. 45 Figura 48. Evapotranspiración Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca Ríos Ichilo-Mamoré .. 46 Figura 49. Rendimiento Hídrico Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca Ríos Ichilo-Mamoré 46 Figura 50. Comparando Línea Base y Escenarios Futuros en Cuenca Ríos Ichilo-Mamoré ........ 47 Figura 51. Caudal Línea Base y Escenarios Futuros Río Ichilo ................................................... 49 Figura 52. Caudal Línea Base y Escenarios Futuros Río Mamoré .............................................. 49 Figura 53. Pendientes Topográficas en la Cuenca del Río Itenez ................................................. 50 Figura 54. Tipos de Suelo de la Cuenca del Río Itenez ................................................................ 51 Figura 55. Estaciones Meteorológicas en la Macro-Cuenca Río Itenez ....................................... 52 Figura 56. Comparación Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca Río Itenez ............................ 53 Figura 57. Pendientes Topográficas Cuenca del Río Madera ....................................................... 55 Figura 58. Estaciones Meteorológicas en la Cuenca del Río Madera........................................... 56 Figura 59. Comparación Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Madera ................... 57 Figura 60. Mapa de Pendientes de la Cuenca del Río Madre de Dios .......................................... 59 Figura 61: Mapa de Tipos de Suelo Cuenca del Río Madre de Dios ............................................ 60 Figura 62: Mapa de Usos de Suelo de la Cuenca del Río Madre de Dios .................................... 60 Figura 63. Ubicación de las Estaciones Meteorológicas en la Cuenca del Río Madre de Dios ... 61 Figura 64. Precipitación Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Madre de Dios ........ 63 Figura 65. Temperatura Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Madre de Dios ......... 63 Figura 66. Evapotranspiración Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca Río Madre de Dios .... 64 Figura 67. Rendimiento Hídrico Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca Río Madre de Dios . 64 Figura 68. Comparando la Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Madre de Dios ..... 65 Figura 69. Pendientes Topográficas en la Cuenca del Río Paraguay ........................................... 66 Figura 70. Estaciones Meteorológicas en la Cuenca del Río Paraguay ........................................ 67 Figura 71. Comparando la Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del río Paraguay ............... 68
Figura 72. Mapa de Pendientes Cuenca del Río Pilcomayo ......................................................... 70 Figura 73. Mapa de Tipos de Suelos en la Cuenca del Río Pilcomayo ........................................ 71 Figura 74. Mapa de Usos de Suelo para la Cuenca del Río Pilcomayo ........................................ 71 Figura 75. Ubicación de las Estaciones Hidro-Meteorológicas en la Cuenca del Río Pilcomayo 73 Figura 76. Hidrograma del Río Pilomayo en la Estación de Aforo de Villamontes ..................... 74 Figura 77. Precipitación Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Pilcomayo ............... 75 Figura 78. Temperatura Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Pilcomayo ............... 75 Figura 79. Evapotranspiración Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Pilcomayo ..... 76 Figura 80. Rendimiento Hidrológico Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca Río Pilcomayo . 76 Figura 81. Comparando la Línea Base y los Escenarios Futuros en la Cuenca Río Pilcomayo .. 77 Figura 82. Pendientes Topográficas en la Cuenca del Salar de Uyuni ......................................... 79 Figura 83. Estaciones Meteorológicas en la Cuenca de Salar de Uyuni. ...................................... 81 Figura 84. Comparación Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Salar de Uyuni .............. 83 Figura 85. Mapa de Pendientes Topográficas en la Cuenca del Lago Titicaca ............................ 85 Figura 86. Mapa de Uso de Suelos en la Macro-Cuenca Lago Titicaca ....................................... 87 Figura 87. Estaciones Hidro-Meteorológicas en la Cuenca del Lago Titicaca ............................. 88 Figura 88. Hidrogramas Correspondientes a los Ríos en la Cuenca del Lago Titicaca ................ 90 Figura 89. Comparando la Línea Base y los Escenarios Futuros Cuenca del Lago Titicaca ....... 91
PESOS Y MEDIDAS Sistema Métrico ’ ° Km2 l/s/km2 lcd m m3/s mm MMC msnm
Minutos Grados Kilómetros cuadrados Litros por segundo por kilometro cuadrado Litros per cápita por día Metro Metros cúbicos por segundo Milímetros Millones de metros cúbicos Metros sobre el nivel del mar
SIGLAS Y ABREVIATURAS C CMI CO2 CSIRO ESCO FAO
GISS GTZ GW_REVAP HadCM2 msnm N NSE O PBIAS R2 REVAP_MIN RRMSE
Celsius Indice Climático de Humedad (por sus siglas en ingles Climate Moisture Index) Dióxido de Carbono Por sus siglas en ingles Australia's Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation Evaporación del suelo (por su abreviación en inglés) Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (por sus siglas en inglés Food and Agriculture Organization) Instituto Goddard para Estudios Espaciales (por sus siglas en inglés Goddard Institute Space Studies) Cooperación Técnica Alemana (por sus siglás en alemán Gesellschaft fur Technische Zusammenarbeit) Re-evaporación del sub-suelo (por su abreviación en inglés) Por sus siglas en inglés Hadley Center United Model 2 Metros sobre el nivel del mar Norte Por sus siglas en ingles Nash-Sutcliffe Efficiency Oeste Bias o sesgo o desviación porcentual (por sus siglas en inglés Porcentual Bias) Coeficiente de determinación Re-evaporación del suelo (por su abreviación en inglés) Error cuadrático relative de la media (por sus siglas en inglés Relative i
S SOL_AWC SWAT UHR WGS
Root Mean Square Error) Sur Contenido de agua en el suelos (por su abreviación en inglés) Herramienta de Evaluación de Suelo y Agua (por sus siglas en inglés Soil and Water Assessment Tool) Unidades Hidrológicas de Respuesta Sistema Geodésico Mundial (por sus siglas en inglés World Geodetic System)
ii
PRESENTACIÓN El Volumen II del informe titulado “Construyendo Herramientas para Evaluar Vulnerabilidades y Estrategias de Adaptación al Cambio Climático en el Sector de Recursos Hídricos de Bolivia,” presenta los resultados preliminares en la aplicación de las herramientas construidas y descritas en el Volumen I para cuantificar los posibles impactos del cambio climático en la oferta hídrica en cada una de las once macro-cuencas de Bolivia desarrollados bajo la Asistencia Técnica No Reembolsable “Fortalecimiento de Capacidades para la Adaptación a la Variabilidad y Cambio Climático en el Ambito de los Recursos Hídricos.” Los modelos hidrológicos para cada una de las once macro-cuencas fueron construidos usando los datos diarios de temperatura y precipitación para el periodo 1998-2008 de 115 estaciones meteorológicas, la información sobre los tipos de suelo disponible en las bases de dato de la FAO, la información sobre usos de suelo elaborada por la Superintendencia Agraria el año 2001, y la información de 18 estaciones de aforo. El modelo SWAT fue corrido para tres simulaciones hidrológicas mensuales: (i) la línea base o periodo 1998-2008; (ii) un posible escenario climático seco para la década del 2046-2055; y (iii) un posible escenario climático húmedo para la década del 2046-2055. Los escenarios futuros se elaboraron en base al escenario de emisión A2.
iii
I. A.
CUENCA DEL RÍO BENI
Características de la Cuenca
1. Ubicación y pendiente. La cuenca del río Beni se ubica entre las coordenadas 17º 41´ y 10º 59´ Sur (S) y 66º 05´ y 69º 13´ Oeste (O) y tiene una altitud media de 1340 metros sobre el nivel del mar (msnm). El río Beni discurre desde las altas cumbres de la cordillera Oriental con más de 6,000 m en la parte Sur-Oeste hasta las llanuras Amazónicas, uniéndose al Madre de Dios en la localidad de Riberalta. Es posible considerar una parte andina de la cuenca, hasta Angosto del Bala, y una parte amazónica aguas debajo de este punto, donde se encuentra una de las estaciones de aforo con datos utilizada para la calibración de la cuenca (Rurrenabaque). En la Figura 1 se muestran el mapa de pendientes y la red hidrográfica modelada en la cuenca del río Beni. Figura 1. Mapa de Pendientes y Red Hidrográfica Cuenca del Río Beni
2. Tipos de suelos1. La Figura 2 muestra el mapa de los tipos de suelos en la cuenca del río Beni. En la parte andina, dominan los suelos tipo litosoles (categoría I) más o menos meteorizados hasta convertirse en cambisoles (categoría Bd) con buenas propiedades hidrogeológicas, presentando a la vez buena capacidad de retención de agua y una porosidad que 1
Categorías de los tipos de suelo en paréntesis se refieren a la nomenclatura usada en el modelo SWAT.
1
permite un buen drenaje hacia capas inferiores. En la llanura amazónica, predominan los vertisoles (categoría Vp) con alto contenido en arcilla y los acrisoles con más porosidad en suelos boscosos y fácilmente degradables en suelos desnudos. En la cabecera occidental existen importantes masas de nieve y glaciar, las que fueron reconocidas en el modelaje. La herramienta de evaluación de suelo y agua (SWAT por sus siglas en inglés) modela esta categoría como suelos rocosos monocapa de metro y medio de espesor y muy compactos. Figura 2. Mapa de Tipos de Suelo en la Cuenca del Río Beni
3. Usos de suelo2. El mapa de usos de suelos se presenta en la Figura 3. El bosque tropical y los humedales forestados constituyen más del 60% de la cobertura del suelo de la cuenca del Beni, especialmente en el curso bajo del río aguas abajo de Angosto del Bala y aguas arriba en los bosques húmedos de altura (categorías FRSE, WETF). El resto está cubierto por praderas de hierba alta o matorral bajo y con algunas zonas de suelo agrícola. 2
Categorías de los usos de los suelo en paréntesis se refieren a la nomenclatura usada en el modelo SWAT.
2
4. Información meteorológica. Para modelar la cuenca del Beni se utilizaron un total de 24 estaciones meteorológicas reales y dos más ficticias, que fueron introducidas en dos zonas específicas del curso alto del río para tratar de recoger los picos de precipitación producidos en esa zona que no quedaban registrados con la distribución original de estaciones con las que se contaba. Dichas estaciones ficticias (E1 y E2) se han obtenido a base de multiplicar la lluvia de otras dos estaciones cercanas reales por un coeficiente de 2.2, el cual ha sido estimado midiendo la diferencia con la cantidad de lluvia modelada y la reportada en otros informes hidrológicos existentes3, teniendo en cuenta la cantidad de escorrentía observada en las estaciones de aforo utilizadas en la calibración. La ubicación de las estaciones meteorológicas e hidrometeorológicas se presenta en la Figura 4. La Tabla 1 contiene el nombre de las estaciones utilizadas y sus coordenadas. Figura 3. Mapa de Usos de Suelos en la Cuenca del Río Beni
3
Roche et al (1992) y Molina et at (2004).
3
Figura 4. Ubicación de Estaciones Hidro-Meteorológicas en la Cuenca del Río Beni
4 Legend MonitoringPoint
5. Además, ante la falta de estaciones pluviométricas en zonas clave de la cabecera de la cuenca con alto índice de pluviosidad, se ha movido la estación número 55 para ubicada originalmente en la cuenca de Ichilo-Mamoré, ya que de lo contrario SWAT asignaría a esas subcuencas otras estaciones cercanas con precipitaciones mucho menores que las existentes en la zona. Tabla 1. Estaciones Meteorológicas en la Cuenca del Río Beni Estación GUAYAMERIN RIBERALTA NASA 134 REYES PISO FIRME RURRENABAQUE E1 CHARAZANI COVENDO CAMATA SORATA CARANAVI ITALAQUE E2 VILLA COPACABANA IRUPANA CHIPIRIRI CORIPATA CHUQUIAGUILLO INQUISIVI LA PAZ SALLA AYO AYO MISICUNI INDEPENDENCIA PAIRUMANI
Código Latitud Longitud Elevación 16 23 134 22 70 25 E1 108 107 45 76 48 113 E2 126 63 55 51 109 112 49 122 1 66 62 69
-10.82 -11.00 -12.61 -14.32 -13.62 -14.47 -15.05 -15.15 -15.35 -15.17 -15.75 -15.82 -15.48 -16.00
-65.35 -66.12 -66.94 -67.38 -68.53 -67.57 -68.61 -68.97 -67.10 -68.77 -68.68 -67.57 -69.03 -67.79
130 141 147 140 200 204 2137 3730 420 2250 3140 600 3500 1972
-16.48 -16.42 -16.74 -16.30 -16.45 -16.98 -16.53 -17.18 -17.08 -17.09 -17.12 -17.37
-67.12 -67.47 -66.22 -67.60 -68.10 -67.17 -68.13 -67.62 -68.00 -66.33 -66.87 -66.32
3600 1885 2739 1760 4080 2766 3632 3500 3880 3793 2788 2600
*Estaciones sin temperatura. Temperatura substituida por media de 1º de resolución de la NASA
5
B.
Calibración
6. Proceso de calibración. A pesar de que existen datos para siete estaciones de aforo en la cuenca, sólo se han usado tres para calibrar el modelo, debido a que de las siete, tres se encuentran en la cabecera de los ríos de la ciudad de La Paz, que tienen muy poco caudal y por lo tanto resulta complicado captar ese nivel de detalle con este modelo. La cuarta se encuentra en la desembocadura, aguas debajo de la unión con el río Madre de Dios, que como no está calibrado debido a la falta de datos de aforo en esa cuenca, no es posible estimar correctamente su caudal. 7. Los parámetros usados para la calibración de esta cuenca son los relativos al contenido de agua del suelo (SOL_AWC por sus siglas en inglés), la evaporación del suelo (ESCO por sus siglas en inglés), la re-evaporación del suelo (REVAP_MIN por sus siglas en inglés) y la reevaporación del sub-suelo (GW_REVAP por sus siglas en inglés). Debido a la predominancia de suelos arcillosos en la cuenca el contenido inicial de agua en el suelo se fija en 0.25 milímetros (mm) por mm de suelo. En cuanto al factor de compensación de la evaporación en el suelo se establecen valores altos (poca evaporación) para las zonas más altas de la cuenca y viceversa. La Tabla 2 presenta los valores de los parámetros de calibración para la cuenca del río Beni. Tabla 2. Parámetros de Calibración en la Cuenca del Río Beni Parámetro SOL_AWC ESCO GW_REVAP REVAP_MIN
Valor 0.25 0.20 - 0.60 0.20 1.00
8. Caudales en Santa Rita de los Buenos Aires. La Figura 5 presenta el hidrograma de los caudales observados y simulados en la estación de Santa Rita de los Buenos Aires. La figura también muestra la precipitación a la caída en las sub-cuencas aguas arriba de la estación de aforo de Santa Rita de los Buenos Aires. La Tabla 3 muestra los indicadores estadísticos de desempeño del modelo para la sub-cuenca que aporta a la estación de Santa Rita de los Buenos Aires. Información similar para la estación Rurrenabaque en Angosto del Bala se presenta en la Figura 6 y la Tabla 4, respectivamente
6
Figura 5. Hidrograma Estación de Santa Rita de los Buenos Aires 1400 1200 Prec (mm)
Caudal m3/s
1000 800 600
Observado SWAT
400 200
Jul-08
Dec-07
May-07
Oct-06
Mar-06
Aug-05
Jan-05
Jun-04
Nov-03
Apr-03
Sep-02
Feb-02
Jul-01
Dec-00
May-00
Oct-99
Mar-99
Aug-98
Jan-98
0
Tabla 3. Indicadores de Desempeño en la Estación Santa Rita de los Buenos Aires Indicador RRSME NSE R2 PBIAS
Valor 0.48 0.54 0.6 1.5
Calificación muy bueno Satisfactorio muy bueno
Figura 6. Hidrograma Estación de Rurrenabaque en Angosto del Bala
100
8000
200 300
6000
Prec (mm)
400
4000 2000
500
Precipitación
600
Observado
700
SWAT
7
Jan-08
Sep-08
May-07
Sep-06
Jan-06
May-05
Sep-04
Jan-04
May-03
Sep-02
Jan-02
May-01
Sep-00
Jan-00
May-99
800 Sep-98
0 Jan-98
Flow m3/s
0 10000
Tabla 4. Indicadores de Desempeño en la Estación de Rurrenabaque en Angosto del Bala Indicador RRSME NSE R2 PBIAS
Valor 0.44 0.65 0.82 28
Calificación muy bueno Bueno insatisfactorio
9. Caudales en Riberalta (aguas debajo de la unión con el Río Madre de Dios). La diferencia entre hidrogramas de caudales observados y simulados que se muestra en la Figura 7 puede ser considerada como una aproximación al caudal de aportación del Madre de Dios en la localidad de Riberalta (aunque en realidad esa aportación es menor debido a subestimación de agua en la modelación del Beni como se evidencia en la estación de Rurrenabaque). Figura 7. Hidrograma Estación Riberalta Curso Bajo 30000
0 100
Flow m3/s
200 20000
300
15000
400 500
10000
600 5000
Precipitación Observado SWAT
700 Sep-08
Jan-08
May-07
Sep-06
Jan-06
May-05
Jan-04
Sep-04
May-03
Sep-02
Jan-02
May-01
Sep-00
Jan-00
May-99
Sep-98
800 Jan-98
0
C.
Prec (mm)
25000
Cambio Climático
10. Los modelos climáticos utilizados para representar el escenario seco son el ECHAM5OM y el MIROC3.2 medres, mientras que para el escenario húmedo se utilizaron el CSIROMk3.5 y el MRI-CGCM2.3.2. El aumento de la precipitación bajo el escenario húmedo se produce durante la época seca en los meses de Julio a Octubre, meses en los que bajo el escenario seco llueve menos que en el presente. En esta cuenca, los escenarios húmedo y seco predicen un cambio de la precipitación anual de un +3% y un -3% respectivamente. Los incrementos de temperatura son más uniformes con incrementos medios anuales entre el 2.2 º C y 2.4º C para los escenarios húmedo y seco respectivamente. La Figura 8 y la Figura 9 representa la distribución anual de precipitación y temperatura bajo los dos escenarios en el 2050 comparados con la línea base. 11. Como se puede observar en la Figura 10, se estima que los cambios en precipitación y temperatura podrían producir un aumento de la evapotranspiración anual en toda la cuenca de entre el 1% y el 6% según se considere el escenario seco o el húmedo.. En lo que respecta al 8
rendimiento hidrológico de la cuenca, representado en la Figura 11, el escenario húmedo predice un ligero incremento de la producción anual de agua del 2%, cuando el escenario seco proyecta un decremento de un 9%. Esta disminución es prácticamente constante a lo largo del año. 12. Una desagregación espacial de los posibles cambios futuros a lo largo de la cuenca se presenta en la Figura 12. Los aumentos en la evapotransporación se producirán en la mayoría de las sub-cuencas del Beni excepto en ciertas aéreas del curso medio donde el modelo indica una ligera disminución en las tasas de evapotranspiración anuales En lo que respecta a la disminución del rendimiento hidrológico, este se producirá en la altitudes bajas de toda la cuenca excepto en la zona de Angosto del Bala. Comparación de caudales entre la línea base y los posibles escenarios futuros para cada uno de los puntos de control en la cuenca del río Beni se presentan en la Figura 13, la Figura 14 y la Figura 15. Figura 8. Precipitacion Linea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Beni
Precipitatcuon (mm/mes)
300 250
Escenario Seco 2050 MPI/MIROC
200
Linea Base 1961-1990
150
Escenario Humedo 2050 CSIRO 3.5/MRI
100 50 0
Figura 9. Temperatura Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Beni
Temperatura (mm/mes)
30 25 20 15 10 5
Escenario Seco 2050 - MPI/MIROC Linea Base 1961-1990 Escenario Humedo 2050 CSIRO 3.5/MRI
0
9
Figura 10. Evapotranspiración Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Beni 120
ET (mm/mes)
100 80 60 Escenario Seco 2050s
40
Base
20
Escenario Humedo 2050s
0
Figura 11. Rendimiento Hídrico Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Beni
Rendimiento Hidrico (mm/mes)
120 100 Escenario Seco 2050s 80
Base
60
Escenario Humedo 2050s
40 20 0
10
Figura 12. Comparando la Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Beni Precipitación Escenario Seco
Escenario Húmedo
Legend Beni % Cambio -8 -7 - -5 -4 - 0 1-5 6 - 10
Evapotranspiración Escenario Seco
Escenario Húmedo
Legend Beni
% Cambio -16 - -10 -9 - 0 1 - 15 16 - 30 31 - 44
11
Rendimiento Hídrico Escenario Seco
Escenario Húmedo Legend Beni
% Cambio < -50 -49 - -25 -24 - 0 1 - 30 31 - 60
Sedimentos
Legend
Escenario Seco
Beni
Escenario Húmedo
% Cambio -75 - -50 -49 - 0 1 - 50 51 - 100 >100
12
Jan-98 Jul-98 Jan-99 Jul-99 Jan-00 Jul-00 Jan-01 Jul-01 Jan-02 Jul-02 Jan-03 Jul-03 Jan-04 Jul-04 Jan-05 Jul-05 Jan-06 Jul-06 Jan-07 Jul-07 Jan-08 Jul-08
Flow m3/s
Jan-98 Jun-98 Nov-98 Apr-99 Sep-99 Feb-00 Jul-00 Dec-00 May-01 Oct-01 Mar-02 Aug-02 Jan-03 Jun-03 Nov-03 Apr-04 Sep-04 Feb-05 Jul-05 Dec-05 May-06 Oct-06 Mar-07 Aug-07 Jan-08 Jun-08 Nov-08
Caudal m3/s
Figura 13. Caudal Línea Base y Escenarios Futuros Estación Santa Rita de los Buenos Aires 800
700
600
500
400 Base
300 Escenario Seco
200 Escenario Húmedo
100
0
Figura 14. Caudal Línea Base y Escenarios Futuros Estación Rurrenabaque
6,000
5,000
4,000
3,000 Escenario Base
2,000 Escenario Seco
1,000 Escenario Húmedo
0
13
10,000 9,000 8,000 7,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0
SWAT Escenario Seco Escenario Húmedo
Jan-98 Jul-98 Jan-99 Jul-99 Jan-00 Jul-00 Jan-01 Jul-01 Jan-02 Jul-02 Jan-03 Jul-03 Jan-04 Jul-04 Jan-05 Jul-05 Jan-06 Jul-06 Jan-07 Jul-07 Jan-08 Jul-08
Flow m3/s
Figura 15. Caudal Línea Base y Escenarios Futuros Estación Riberalta
14
II. A.
CUENCA DEL RÍO DESAGUADERO
Características de la Cuenca
13. Ubicación y pendientes. La cuenca del río Desaguadero se localiza al sur-oeste del país entre las coordenadas 16º 36´ y 20º S, y 69º 25´ y 66º 25´ O y una altitud media de 4300 msnm. En esta cuenca endorreica, la red fluvial está dominada por el río Desaguadero, que tiene su origen en la desembocadura del Lago Titicaca, en la localidad de Desaguadero y desemboca en el Lago Poopó, departamento de Oruro. Su principal afluente es el río Mauri, que tiene su origen en Perú, y que se une al Desaguadero en la localidad de Calacoto. El Lago Poopó desagua de forma natural por el sur-oeste hacia el Salar de Coipasa, al cual también vierten directamente las subcuencas del oeste de la cuenca. 14. Como se observa en la Figura 16, las pendientes en esta cuenca son suaves en las llanuras de inundación del río Desaguadero y en la parte sur de la cuenca en el lago Poopó y Salar de Coipasa. Las mayores pendientes se encuentran en la Cordillera Occidental y zona fronteriza con Chile, así como en las inmediaciones de la Cordillera Oriental al sur-este de la cuenca. Figura 16. Mapa de Pendientes y Red Hidrológica de la Cuenca del Río Desaguadero
15. Tipos de suelos. La Figura 17 muestra el mapa de los tipos de suelos en la cuenca del Río Desaguadero. Como se puede observar en la figura, los suelos dominantes de la cuenca son los Xerosoles Haplicos en el nor-oeste de la Cuenca y alrededor del lago Poopó (grupo Xh), que son suelos compactos y resistentes a la erosión, con poca cobertura vegetal en su capa superficial y con alto contenido en arcillas en sus capas más profundas, por lo tanto impermeables y con 15
tendencia a generar alta escorrentía (grupo hidrológico D, en el SCS número de curva). Más hacia el oeste en las subcuencas del río Mauri y las drenantes hacia el salar de Coipasa, dominan los Andosoles, suelos más porosos y con mejores propiedades hidrogeológicas (grupo Tv 3 a). Figura 17. Mapa de Tipos de Suelos de la Cuenca del Río Desaguadero
Legend Classes SALT 3264 So1 3a 4046 I Be c 5516 I Tv c 5542 Je16 3a 5556 Kl4 3a 5573 Tm1 a 5673 Tv1 a 5675 Tv3 a 5679 Tv3 c 5680 Xh2 a 5698 Xh3 b 5699 Yh1 a 5706 WATER 6997 GLACIER
16. Usos de suelo. La Figura 18 muestra el mapa de los usos de suelo. Los pastos áridos del Altiplano se modelan como praderas herbáceas y de arbusto bajo y cubren más del 90% de la superficie de la cuenca (clases RNGE y RNGB). El mapa de usos de suelo empleado recoge información de pequeñas extensiones de cultivos de papa en el centro de la cuenca. Otras categorías de cobertura de suelo en la cuenca del río Desaguadero incluyen, los humedales (bofedales), lagos y salares. Estos tipos de cobertura presentan bajos niveles de intercepción y retención de lluvia. 16
Legend Figura 18. Mapa de Usos de Suelo de la Cuenca del Río Desaguadero
SwatLandUseClass(Land Class URMD WATR SWRN POT FRSE WPAS POT FESC RNGE BROM RNGB WETN FRST FRSD AGRL
17. Información meteorológica. Se utilizaron datos de trece estaciones meteorológicas, de las cuales cuatro se encuentran situadas fuera de la cuenca. La Tabla 5 presenta una lista de las estaciones meteorológicas utilizadas en la modelación de la cuenca del río Desaguadero. 18. La precipitación media obtenida para toda la cuenca en la serie desde 1998 al 2008 es de 408 mm. Los máximos de precipitación se encuentran en la parte central de la misma y los mínimos en el extremo nor-occidental de la misma. Cabe destacar que el escaso número de estaciones pluviométricas en la cuenca es responsable de una distribución de la precipitación más discretizada que la real.
17
Tabla 5. Estaciones Meteorológicas en la Cuenca del Río Desaguadero Estación ACHIRI TIAWUANAKU BERENGUELA CALACOTO AYO AYO CONCHAMARCA CHARANA ORURO NASA_1 NASA_6 MACHA ** NASA_12 NASA_2
Código Latitud Longitud 41 9 99 3 1 106 91 19 128 133 65 139 129
-17.22 -16.55 -17.30 -17.28 -17.08 -17.40 -17.55 -17.97 -18.45 -18.91 -18.82 -19.42 -20.24
-69.00 -68.68 -69.22 -68.63 -68.00 -67.45 -69.50 -67.07 -68.01 -68.54 -66.03 -66.67 -68.23
Elevación 3880 3629 4120 3805 3880 3675 4054 3702 3801 3802 3480 4327 3663
*Estaciones sin temperatura. Temperatura substituida por media de 1º de resolución de la NASA
19. La evapotranspiración es alta debido sobre todo a los altos niveles de radiación solar dada la elevada altitud media de la cuenca. Estos niveles aumentan considerablemente en la superficie de las masas de agua siendo incluso mayor que los niveles de precipitación (Lago Poopó o Salar de Coipasa). 20. Para calibrar los resultados obtenidos se utilizaron tres estaciones de aforo, dos de ellas situadas en el río Desaguadero (aguas arriba en Calacoto y aguas abajo en Oruro), y una más en el Mauri (Calacoto). Una estación más situada en la cabecera del Desaguadero, a la salida del Lago Titicaca, fue utilizada para como inlet para simular la entrada de agua en la cuenca proveniente del lago. En la cabecera del río Mauri se ha introducido un caudal constante de 5 m3/s equivalente al caudal base procedente de la parte Peruana del río (estimado en base a la diferencia entre caudales observados y medidos en Calacoto). La ubicación de la estaciones hidrometeorológica usadas en al modelación de la cuenca del río Desaguadero se presenta en la Figura 19.
18
Figura 19. Ubicación de Estaciones Hidro-meteorológicas en la Cuenca del Río Desaguadero 21.
B.
Calibración
22. Parámetros de calibración. Para calibrar los hidrogramas obtenidos se ajustaron parámetros relativos a la cantidad de agua del suelo y la evaporación del suelo. Los valores introducidos pretenden reproducir las condiciones de aridez del Altiplano, con bajos contenidos iniciales de agua en el suelo (un máximo de 0.2 mm de agua por mm de suelo en zonas más húmedas) y valores que permiten una evaporación alta a moderada del suelo. La Tabla 6 muestra los parámetros de calibración utilizados para la cuenca del río Desaguadero. Tabla 6. Parámetros de Calibración Cuenca del Río Desaguadero Parámetro SOL_AWC ESCO GW_REVAP REVAP_MIN
Valor 0 – 0.2 0.6 0.02 1
19
23. Río Desaguadero en Calacoto. Los caudales observados en el río Desaguadero en Calacoto dependen de los volúmenes desembalsados en la presa de Desaguadero en el Lago Titicaca, y por lo tanto de las múltiples aportaciones que este lago recibe. En el hidrograma que se presenta en la Figura 20 se pueden observar máximos de hasta 160 m3/s en enero del 2001. Los indicadores de desempeño de la modelación de caudales en la estación de Calacoto se presentan en la Tabla 7.
250
0.00
200
100.00 200.00
150
Prec (mm)
300.00
Precipitación
400.00
Observado
50
500.00
SWAT
0
600.00 Jul-08
Oct-07
Jan-07
Apr-06
Jul-05
Oct-04
Jan-04
Apr-03
Jul-02
Oct-01
Jan-01
Apr-00
Jul-99
Oct-98
100
Jan-98
Flow m3/s
Figura 20. Hidrograma Río Desaguadero en Calacoto
Tabla 7. Indicadores de Desempeño en Río Desaguadero en Calacoto Indicador RRSME NSE R2 PBIAS
Valor 0.49 0.7 0.77 -2.31
Calificación Muy Bueno Bueno Muy Bueno
24. Río Mauri en Calacoto. La aportación del río Mauri presenta un flujo base casi constante de entre 5 y 10 m3/s y máximos en la época de lluvias de hasta 75 m3/s. La Figura 21 muestra los histrogramas correspondiented para el caudal observado y modelado de la subcuenca contribuyente a la estación en el río Mauri en Calacoto. Los indicadores de desempeño de esta estación de control se presentan en la Tabla 8
20
500
SWAT
0.00
600 Jul-08
Jul-99
Oct-07
20.00 Jan-07
Observado
Apr-06
400
Jul-05
40.00
Oct-04
Precipitación
Jan-04
300
Apr-03
60.00
Jul-02
200
Oct-01
80.00
Jan-01
100
Apr-00
100.00
Oct-98
0
Jan-98
120.00
Prec (mm)
Flow m3/s
Figura 21. Hidrograma Río Mauri en Calacoto
Tabla 8. Indicadores de Desempeño Río Mauri Calacoto Indicador RRSME NSE R2 PBIAS
Valor 0.76 0.15 0.44 14
Calificación No satisfactorio No Satisfactorio Bueno
25. Río Desaguadero en Oruro. Como se muestra en la Figura 22, el modelo recoge bien los picos de caudal en las temporadas lluviosas pero serían necesarios unos 20 m3/s más de flujo base para simular el caudal en la época seca. Esto se deba probablemente a la escasez de datos de precipitación en la cuenca. Los indicadores de desempeño del modelo en la estación en el río Desaguadero en Oruro se muestran en la Tabla 9.
21
Sep-08
Jan-08
350 May-07
0 Sep-06
300 Jan-06
100 May-05
250
Sep-04
200
Jan-04
200
May-03
300
Sep-02
150
Jan-02
400
May-01
100
Sep-00
500
Jan-00
50
May-99
600
Sep-98
0
Jan-98
700
Prec (mm)
Flow m3/s
Figura 22. Hidrograma Río Desaguadero en Oruro
Precipitación Observado SWAT
Tabla 9. Indicadores de Desempeño Río Desaguadero en Oruro Indicador RRSME NSE R2 PBIAS C.
Valor 0.65 0.57 0.66 6.1
Calificación Satisfactorio Satisfactorio Muy Bueno
Cambio Climático
26. En el caso de la cuenca del río Desaguadero, el escenario seco, lo conforman los modelos GISSE-R e IPSLCM4; mientras que el escenario húmedo, lo conforman los modelos NCARPCM y MIROC3.2. 27. Como se puede ver en la Figura 23, las mayores diferencias en precipitación con respecto a la línea base se observan principalmente en enero, donde se aprecia un importante decremento de la precipitación en el escenario seco. Los modelos climaticos utilizados predicen un 7% menos de lluvia en el escenario seco y un 3% más en el escenario húmedo a lo largo del año. Como se puede observar en la Figura 23, ambos escenarios futuros muestran incrementos de temperatura de 2.4º C en el caso del escenario seco y de 1.8º C en el caso del escenario húmedo. 28. Estos cambios producen incrementos de evapotranspiración importantes durante la época de lluvias en el caso del escenario húmedo y decrementos a finales de la época seca en el caso del escenario seco. Como se puede observar en la Figura 25, bajo el escenario húmedo la evapotranspiración anual aumenta un 3% mientras que para el seco disminuye en un 0.2%. 29. En cuanto al rendimiento hídrico generado, el cual se muestra en la Figura 26, cabe destacar el considerable decremento durante los meses de enero a mayo resultante de correr el modelo bajo el escenario seco. La disminución anual del rendimiento hídrico promediada en toda la cuenca es del 2.5% en el caso del escenario húmedo, mientras que para el seco la disminución es del 21% con respecto a la línea base. 30. Respecto a la distribución espacial de estos cambios dentro de la cuenca, son las subcuencas centrales las que incrementan sus tasas de evapotranspiración mientras que ciertas zonas elevadas de la cordillera Oriental y Occidental sufren disminuciones bajo el escenario seco. Esto se muestra en la Figura 24. El rendimiento hídrico sufre una mayor disminución también en la parte central de la cuenca del río Desaguadero bajo condiciones de escenario seco. La Figura 27 muestra una comparación de indicadores hídricos básicos entre la línea base y los escenarios futuros. La comparación de los caudales entre la línea base y los posibles escenarios futuros para los tres puntos de control en esta cuenca se presentan en la Figura 28, la Figura 29 y la Figura 30.
22
Precipitatcuon (mm/mes)
Figura 23. Precipitación Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Desaguadero 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
Escenario Seco 2050 - GISS/IPSL Linea Base 1961-1990 Escenario Humedo 2050 NCAR1/MIROC
Figura 24. Temperatura Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Desaguadero
Temperatura media ºC
16 14 12 10 8 6 4 2 0
Escenario Seco 2050 - GISS/IPSL Linea Base 1961-1990 Escenario Humedo 2050 - NCAR1/MIROC
23
Figura 25. Evapotranspiración Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Rio Desaguadero
Evapotranspiracion (mm/mes)
70 Escenario Seco 2050s
60
Base
50
Escenario Humedo 2050s
40 30 20 10 0
Rendimiento Hidrológico (mm/mes)
Figura 26. Rendimiento Hídrico Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca Río Desaguadero
30 25
Escenario Seco 2050s
20
Base
15
Escenario Humedo 2050s
10 5 0
24
Figura 27. Comparando la Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Desaguadero Precipitación Escenario Seco
Escenario Húmedo
Legend Desaguadero % Cambio -8 - -6 -5 - -4 -3 - -2 -1 - 0 1-3
Evapotranspiración Escenario Seco
Escenario Húmedo
Legend Desaguadero % Cambio -7 - -5 -4 - -2 -1 - 0 1-2 3-6
Rendimiento Hídrico Escenario Seco
Escenario Húmedo
Legend Desaguadero % Cambio -80 - -50 -49 - -25 -24 - -15 -14 - 0 1 - 10
25
Sedimentos Escenario Seco
Escenario Húmedo
Legend Desaguadero % Cambio -99 - -80 -79 - -50 -49 - -25 -24 - 0 1 - 35
160 140 120 100 80 60 40 20 0
Base Escenario Seco Escenario Húmedo
Jan-98 Jul-98 Jan-99 Jul-99 Jan-00 Jul-00 Jan-01 Jul-01 Jan-02 Jul-02 Jan-03 Jul-03 Jan-04 Jul-04 Jan-05 Jul-05 Jan-06 Jul-06 Jan-07 Jul-07 Jan-08 Jul-08
Flow m3/s
Figura 28. Caudales Línea Base y Escenarios Futuros Río Desaguadero Calacoto
26
Figura 29. Caudales Línea Base y Escenarios Futuros Río Mauri Calacoto 120 100
Flow m3/s
80 60
Base
40
Escenario Seco
20
Escenario Húmedo Jan-98 Aug-98 Mar-99 Oct-99 May-00 Dec-00 Jul-01 Feb-02 Sep-02 Apr-03 Nov-03 Jun-04 Jan-05 Aug-05 Mar-06 Oct-06 May-07 Dec-07 Jul-08
0
450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
Base Escenario Seco Escenario Húmedo
Jan-98 Aug-98 Mar-99 Oct-99 May-00 Dec-00 Jul-01 Feb-02 Sep-02 Apr-03 Nov-03 Jun-04 Jan-05 Aug-05 Mar-06 Oct-06 May-07 Dec-07 Jul-08
Flow m3/s
Figura 30. Caudales Línea Base y Escenarios Futuros Río Desaguadero Oruro
27
III. A.
CUENCA DEL RÍO GRANDE
Características de la Cuenca
31. Ubicación y pendientes. El río Grande nace en la región de los Valles y desemboca en el curso bajo del río Mamoré. Los ríos Piraí y Yapacaní transcurren de forma paralela al río Grande y también desembocan en el Mamoré algunos kilómetros aguas arriba del río Grande. La cuenca modelada se ubica entre las latitudes 15º 48´ y 19º 51´ S y longitudes 16º 50´ 17º 36´ O. Tal como se observa en la Figura 31 sus pendientes son elevadas en el curso alto y suaves aguas abajo de la localidad de Abapó, con altitudes que van desde los 5100 hasta los 210 msnm y con pendientes medias elevadas en toda la cabecera de la cuenca. En el mapa siguiente muestra las pendientes y la trama de ríos modelada. Figura 31. Mapa de Pendientes y Red Hidrográfica de la Cuenca del Río Grande
Legend Slope (%) 0 - 10 10 - 25 25 - 45 45 - 70 > 70
32. Tipos de suelos. La Figura 32 presenta el mapa de tipos de suelo en la cueca. En la parte alta de la cuenca dominan los suelos de roca más o menos meteorizados (categorías I) que pueden considerarse fuentes de recargas de acuíferos en determinadas zonas. En la parte baja de la cuenca predominan los cambisoles, luvisoles y planosoles (categorías Bd, Lp y Wm 28
respectivamente), que son suelos meteorizados con alto contenido en arcilla, y por lo tanto con alta capacidad de retención de agua. Figura 32. Mapa de Tipos de Suelo Cuenca del Río Grande Legend Classes I Bd Bh c 4353 Bd11 3a 5403 Bk2 c 5415 I Bd Be c 5507 I Bd Po c 5508 I Bd Rd c 5510 I Be Lc c 5515 I Be c 5516 I Lc c 5535 I Tv c 5542 I c 5548 Je13 3a 5552 Kh6 1ab 5566 Lc10 3a 5580 Lc2 3b 5582 Lc6 c 5587 Lp1 2a 5613 Re6 1a 5661 Wm9 2a 5695 Xh2 a 5698 WATER 6997 GLACIER
33. Usos de suelos. Como se observa en la Figura 33, una gran superficie se dedicada a la agricultura en la parte sur-oriental de la cuenca en la margen derecha de los ríos Piraí y Grande. En esta zona se cultivan grandes extensiones de soya, arroz, maíz y azúcar, entre otros. El resto de la cuenca lo cubren bosques húmedos y humedales forestados en el curso bajo (FRSE y WETF) junto con praderas herbáceas y de arbustos (RNGE y RNGB ) en el curso alto.
29
Figura 33. Mapa de Usos de Suelo Cuenca del Río Grande
Legend USE_LookUp.NAME AGRL BROM FESC FRSD FRSE FRST PINE RICE RNGB RNGE SOYB SWRN URMD WATR WETF WETN
34. Información meteorológica. Para la cuenca del río Grande se utilizaron 34 estaciones meteorológicas, las cuales se presentan en la Figura 34 y Tabla 10. Desafortunadamente no se cuentan con datos de ninguna estación de aforo en la zona, por lo que sólo se han podido utilizar algunos valores de referencia encontrados en otros estudios para estimar los valores de escorrentía y evapotranspiración.
30
Tabla 10. Estaciones Meteorológicas en la Cuenca del Río Grande Estación TRINIDAD VALLECITO SAN PEDRO LA JOTA SAN JULIAN MONTERO BUENA VISTA VIRU VIRU SAN BENITO COCHABAMBA TIRAQUE PORTACHUELO SANTA CRUZ TROMPILLO PAIRUMANI ARANI TARATA COTOCA MIZQUE ANZALDO MATARAL ORURO COMARAPA SAN JOSE ALTO AIQUILE EL QUIÑE FLORIDA VALLEGRANDE NASA 201 RAVELO PUENTE ARCE CHUQUI CHUQUI ABAPO VIILLA SERRANO PUNILLA GUTIERREZ
Código Latitud Longitud Elevación 37 80 75 64 86 67 101 39 74 14 78 71
-14.82 -15.77 -16.82 -17.00 -16.75 -17.33 -17.45 -17.63 -17.53 -17.42 -17.43 -17.35
-64.92 -63.15 -63.48 -65.17 -62.50 -63.38 -63.67 -63.13 -65.90 -66.18 -65.72 -63.40
155 398 450 254 305 317 386 373 2710 2548 3304 289
34 69 43 90 52 8 89 115 19 50 123 42 58 110 93 65 85 72 82 94 127 119 111
-17.80 -17.37 -17.57 -17.61 -17.75 -17.92 -17.78 -18.12 -17.97 -17.88 -17.72 -18.20 -18.08 -18.57 -18.47 -18.82 -18.80 -18.61 -18.82 -18.92 -19.12 -18.98 -19.42
-63.18 -66.32 -65.75 -66.02 -62.98 -65.32 -65.93 -64.22 -67.07 -64.88 -65.75 -65.18 -64.35 -63.38 -64.10 -66.03 -65.51 -65.16 -65.05 -63.42 -64.32 -65.30 -63.53
418 2600 2767 2775 359 2045 3032 1400 3702 1814 3823 2255 1930 510 1998 3480 3200 1514 1860 440 2108 3300 970
*Estaciones sin temperatura. Temperatura substituida por media de 1º resolución de la NASA
31
Legend MonitoringPoint
Figura 34. Ubicación de Estaciones Meteorológicas Cuenca del Río Grande
Type Linking stream added Outlet Manually added Outlet
B.
%,
Medición de Precipitación
%,
Medición de Temperatura
Calibración
35. Para la “calibración” se han ajustado los valores de contenido inicial de agua en el suelo subiéndolos hasta 0.25 para los suelos del curso bajo de la cuenca. El factor de compensación de la evaporación del suelo también se subió (menos evaporación) para las partes altas, y se bajó en el curso bajo. En la Tabla 11 aparecen los valores finales adoptados de los parámetros ajustados. Tabla 11. Parámetros de Calibración Cuenca del Río Grande Parámetro SOL_AWC ESCO GW_REVAP REVAP_MIN
Valor 0-0.25 0.2 - 0.5 0.2 1
32
36. Se han encontrado referencias en la literatura4 de la estación de aforo del puente Heisenhower en el río Piraí, que reportan valores anuales medios de 35m3/s El modelo en ese punto da valores del mismo orden de magnitud (21 m3/s)5. C.
Cambio Climático
37. En la cuenca del río Grande los modelos utilizados para representar el escenario seco son el MRI-CGCM2.3.2 y el GFDLCM2.0, mientras que para el escenario húmedo se utilizaron el CGCM3T47 y el CNRMCM3. Los modelos del escenario seco prevén un decremento medio de la precipitación a lo largo de la cuenca del 4% mientras que para el escenario húmedo el incremento en la precipitación es del 1%. Como se puede observar en la Figura 35, estos cambios son más acentuados durante los meses más lluviosos. En cuanto a la temperatura, y como se observa en la Figura 36, ambos escenarios apuntan a cambios de 2º C y 2.6º C más o menos uniformes a lo largo del año.
Precipitatcuon (mm/mes)
Figura 35. Precipitación Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Grande
4
5
180 160 140 120 100 80 60 40 20 0
Escenario Seco 2050 -MRI/GFDL2.0 Linea Base 1961-1990 Escenario Humedo 2050 -CNRM/CCMA
Evaluación del Manejo integral del Río Piraí e identificación de servicios ambientales hídricos. IIED y Fundación Natura Bolivia. Santa Cruz, Mayo, 2006) En la referencia no se establece el período para el cual se indica el promedio de caudal anual.
33
Figura 36. Temperatura Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Grande
30
Temperatura ºC
25 20 15 10 5
Escenario Seco 2050 - MRI/GFDL2.0 Linea Base 1961-1990 Escenario Humedo 2050 - CNRM/CCMA
0
38. Las corridas del modelo hidrológico muestran un ligero incremento de la evapotranspiración del 2% para el escenario húmedo y un decremento del 1% para el seco. Como se muestra en la Figura 37, los mayores incrementos ocurren en los primeros meses del año. 39. En lo que respecta a la producción neta de agua de la cuenca el escenario seco proyecta disminuciones del 14% sobre la media mientras que el escenario húmedo prevé decrementos más pequeños en torno al 2%. Como se observa en la Figura 38, los cambios son más pronunciados en los primeros meses del año, incluso para el escenario húmedo que proyecta incrementos de escorrentía en los primeros meses del año. Para el escenario seco, durante estos meses se proyectan decrementos de hasta el 30%. 40. La Figura 39 muestra una comparación de los indicadores hídricos básicos entre la línea base y los escenarios futuros. En cuanto a la evapotranspiración, la distribución geográfica de los cambios es muy similar en los dos escenarios, produciéndose los mayores incrementos en la zona sur-oeste de la cuenca. En cuanto a los cambios de escorrentía, estos cambios ocurren prácticamente de manera uniforme a lo largo de toda la cuenca.
34
Figura 37. Evapotranspiración Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Grande
Evapotranspiración (mm/mes)
120 Escenario Seco 2050s Base Escenario Humedo 2050s
100 80 60 40 20 0
Rendimiento Hidrico (mm/mes)
Figura 38. Rendimiento Hídrico Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Grande
45 40
Escenario Seco 2050s
35
Base
30 25
Escenario Humedo 2050s
20 15 10 5 0
35
Figura 39. Comparando Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Grande Precipitación Escenario Seco
Legend
Escenario Húmedo
Grande % Cambio -15 - -10 -9 - -5 -4 - 0 1-7 8 - 14
Evapotranspiración Escenario Seco
Escenario Húmedo Legend Grande % Cambio -9 - -5 -4 - 0 1-5 6 - 10 11 - 24
36
Rendimiento Hidrológico Escenario Seco
Escenario Húmedo Legend Grande % Cambio -60 - -40 -39 - -20 -19 - 0 1 - 20 21 - 40
Sedimentos Escenario Seco
Legend
Escenario Húmedo
Grande % Cambio -98 - -50 -49 - 0 1 - 50 51 - 100 > 100
37
IV. A.
CUENCA DEL LOS RÍOS ICHILO-MAMORE
Características de la Cuenca
41. Ubicación y pendientes. La cuenca de los ríos Ichilo-Mamoré se extiende desde las latitudes 17º 53´ a 10º 26´ S y 63º 28´ y 67º 21´ O. Su cauce principal es el río Mamoré que nace en la zona con mayores precipitaciones del país, el Chapare, con máximos de hasta 6000 mm anuales. Este río se une al Beni-Madre de Dios al Norte de la ciudad de Guayamerín, en el departamento del Beni. La cuenca presenta alturas de más de 4000 msnm y altas pendientes en la zona sur-occidental. Como se observa en la Figura 40, el curso medio y bajo del río transcurre entre llanuras naturales de inundación. Figura 40. Mapa de Pendientes y Red Hidrográfica Cuenca Ríos Ichilo-Mamoré
Legend Slope(%) 0-10 10 - 30 30 - 50 50 - 75 > 75
42. Tipos de suelos. Los suelos dominantes en la parte alta de la cuenca son los acrisoles con alto contenido en plintita y por consiguiente en hierro. Son suelos con alto contenido en arcilla y con gran capacidad de retención de agua. Su porosidad es alta si la tierra está forestada (categoría Ap). Los cambisoles también dominan en las llanuras de sur de la cuenca, son suelos con alto contenido en mineral meteorizado, y por lo tanto pobres para la agricultura pero gran densidad de poros favoreciendo la recarga de acuíferos superficiales (categoría Bd). En la cabecera de la cuenca predominan los litosoles o suelos finos de roca meteorizada (categorías I Bd). El mapa de tipos se suelos se presenta en la Figura 41.
38
Figura 41. Mapa de Tipos de Suelo Cuenca Ríos Ichilo-Mamoré
Legend Classes Vp1 3a 5688 Ap1 3a 5389 Ap14 2 3a 5394 Bd11 3a 5403 Gd1 3a 5483 Gm5 3a 5496 I Bd Be c 5507 I Bd Po c 5508 I Bd Rd c 5510 I Be c 5516 I Lc c 5535 I c 5548 Je13 3a 5552 Lc10 3a 5580 Lc2 3b 5582 Lp1 2a 5613 WATER 6997 GLACIER
43. Usos de suelo. Las llanuras de inundación de la cuenca se modelan bajo las categorías de bosque húmedo o de pradera dependiendo de la densidad de la cobertura vegetal (categorías WETF y FESC). Estas dos categorías de uso de suelo, junto con la de “bosque-siempre-verde”, cubren el 95% de la superficie de la cuenca. El resto lo ocupan masas de agua, y tierra cultivada modelada como agricultura genérica y algún cultivo específico. La Figura 42 presente el mapa de usos de suelo de la cuenca.
39
Figura 42. Mapa de Usos de Suelo Cuenca Ríos Ichilo-Mamoré
Legend Classes URMD WETL WETN WATR RNGE SWRN SOYB FRSE WETF RICE FESC FRST RNGB BROM AGRL
44. Información meteorológica. En la cuenca de los ríos Ichilo-Mamoré se utilizaron datos de precipitación y temperatura de 22 estaciones meteorológicas, cuya ubicación se presenta en la Figura 43 y Tabla 12. 45. Debido al funcionamiento del modelo hidrológico que asigna a cada sub-cuenca la estación meteorológica más cercana a su centro de gravedad, se ha tenido que mover la estación número 64 para poder captar el gradiente de lluvia existente en la cabecera de la cuenca; de lo contrario el modelo hubiese asignado a todas las cuencas de la cabecera los valores de las estaciones al Sur de la Cordillera, ubicadas en la zona seca de Cochabamba al otro lado de la divisoria, ya que estas se encontraban más cerca del centro de gravedad de dichas sub-cuencas, y por lo tanto no se hubiese capturado los altos índices de precipitación existentes en la zona.
40
Tabla 12. Estaciones Meteorológicas Cuenca Ríos Ichilo-Mamoré
Estación
Código
Latitud
Longitud
Elevación
GUAYAMERIN RIBERALTA SAN JOAQUIN NASA 7 SANTA ANA YACUMA SAN RAMON REYES SAN BORJA SAN IGNACIO DE MOXOS TRINIDAD VALLECITO COVENDO CHIPIRIRI NASA 228 SAN PEDRO LA JOTA TIRAQUE LA VIOLETA BUENA VISTA EL QUIÑE COMAPARA
16 23 30 134
-10.82 -11.00 -13.07 -12.61
-65.35 -66.12 -64.82 -66.94
130 141 140 147
33
-13.77
-65.43
144
32 22 26
-13.30 -14.32 -14.87
-64.70 -67.38 -66.87
140 140 194
27
-14.92
-65.60
160
37 80 107 55 228 75 64 78 7 101 58 50
-14.82 -15.77 -15.35 -16.87 -16.48 -16.82 -17.34 -17.43 -17.35 -17.45 -18.08 -17.88
-64.92 -63.15 -67.10 -65.48 -67.12 -63.48 -64.97 -65.72 -66.23 -63.67 -64.35 -64.88
155 398 420 260 3600 450 254 3304 2614 386 1930 1814
*Estaciones sin temperatura. Temperatura substituida por media de 1º de resolución de la NASA
41
Legend MonitoringPoint Figura 43. Ubicación de las Estaciones Hidro-Meteorológicas Cuenca Ríos Ichilo-Mamoré
Type Linking stream added Outlet Manually added Outlet
B.
, %
Estacion de Precipitacion
, %
Estacion de Temperatura
) "
Estacion de Aforo
Calibración
46. La precipitación media de la cuenca es de casi 2000 mm con máximos de hasta 5000 mm en la zona del Chapare. La evapotranspiración llega a los 1100 mm y la componente superficial de la escorrentía a los 620 mm. Aunque esta cuenca se encuentra mejor servida de estaciones pluviométricas que la del Beni, todavía se necesitarían algunas estaciones más para recoger picos de lluvia que no se pueden capturar con las estaciones disponibles. Esto queda de nuevo evidenciado al observarse a la vez bajos valores de evapotranspiración y escorrentía. 47. Para calibrar los hidrogramas obtenidos se ajustaron parámetros relativos a tiempo de concentración, ya que esta cuenca son muy elevados (parámetros GW-Delay y SURLAG que controla la proporción de agua de lluvia que llega al cauce en el mismo día). También se incrementaron ligeramente los números de curva de las subcuencas de las zonas bajas para 42
aumentar la escorrentía y disminuir la infiltración. El contenido inicial de agua en el suelo para las zonas bajas de la cuenca se ha subido hasta los 0.3 mm/mm y el factor de compensación de evaporación del suelo se ha definido en 0.3 para las zonas bajas (mayor evaporación) y en 0.7 para las altas (menor evaporación del suelo). Los parámetros de calibración se presentan en la Tabla 13. 48. Los hidrogramas correspondientes a dos puntos de control de esta cuenca se presentan en la Figura 44 y la Figura 45. El desempeño del modelo en el río Ichilo en la estación Curso Alto y en el río Mamoré en la estación de Guayamerín se presentan en Tabla 14, Tabla 15. Tabla 13. Parámetros de Calibración Cuenca Ríos Ichilo-Mamoré Parametro SOL_AWC ESCO GW_REVAP REVAP_MIN SURLAG GW_DELAY
Valor 0 – 0.25 0.4-0.8 0.02 1 3 62 days
Figura 44. Hidrograma Correspondiente al Río Ichilo Curso Alto 2500
0
1500
600 800
1000
1000
500
1200 1400 Jul-08
Dec-07
May-07
Oct-06
Mar-06
Aug-05
Jan-05
Jun-04
Nov-03
Apr-03
Sep-02
Feb-02
Jul-01
Dec-00
May-00
Oct-99
Mar-99
Aug-98
0 Jan-98
Flow m3/s
400
Prec (mm)
200
2000
Tabla 14. Indicadores de Desempeño en en Río Ichilo Curso Alto Indicador RRSME NSE R2 PBIAS
Valor 0.6 0.3 0.46 25
43
Calificación Bueno insatisfactorio satisfactorio
Precipitación Observado SWAT
Figura 45. Hidrograma del Río Mamoré en Guayamerín 25000
0 100
Flow m3/s
20000
200
15000
300
10000
400
Precipitación
500
Observado
600
SWAT
5000
Sep-08
Jan-08
May-07
Sep-06
Jan-06
May-05
Jan-04
Sep-04
May-03
Sep-02
Jan-02
May-01
Sep-00
Jan-00
May-99
Sep-98
700 Jan-98
0
Tabla 15. Indicadores de Desempeño Río Mamoré en Guayamerín Indicador RRSME NSE R2 PBIAS C.
Valor 0.72 0.04 0.47 46.3
Calificación Insatisfactorio Insatisfactorio Insatisfactorio
Cambio Climático
49. Los modelos utilizados para el escenario seco fueron el INMCM3.0 y el ECHAM5OM. Para el escenario húmedo se promediaron los modelos NCARPCM y GISSE-R. Como se puede observan en la Figura 46, bajo condiciones húmedas los modelos predicen que la precipitación media anual en toda la cuenca aumentará un 2% mientras que bajo condiciones secas la tendencia es hacia una disminución del 4%. En la Figura 47 se puede observar que ambos escenarios proyectan un incremento de temperatura de entre los 2.2º C y 2.3º C.
44
Figura 46. Precipitación Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca Ríos Ichilo-Mamoré
Precipitatcuon (mm/mes)
350 300 250 200
Escenario Seco 2050 - INMC3/MPI Linea Base 1961-1990 Escenario Humedo 2050 - NCAR0/GISS
150 100 50 0
Figura 47. Temperatura Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca Ríos Ichilo-Mamoré 35
Temperatura ºC
30 25 20 15 10 5
Escenario Seco 2050 - INMC3/MPI Linea Base 1961-1990 Escenario Humedo 2050 - NCAR0/GISS
0
50. Estos cambios provocarán, según el modelo hidrológico, un incremento de la evapotranspiración de entre el 1% y el 3% anuales en toda la cuenca para los escenarios seco y húmedo respectivamente. Como se puede apreciar en la Figura 48, para los dos escenarios, el aumento de la evapotranspiración se produce sobre todo en los meses más húmedos. 51. En la Figura 49 se observa que el caudal específico resultante en la cuenca de IchiloMamoré sufrirá una disminución del 11% según los modelos utilizados para modelar el escenario seco. Para el escenario húmedo, sin embargo, no se esperan cambios apreciables en la producción de agua de la cuenca. Esta disminución será más importante en valor absoluto en los meses de enero y al final de la época seca. Durante estos meses de escasez de lluvias, ambos escenarios, húmedo y seco, proyectan una disminución de la producción de agua.
45
Figura 48. Evapotranspiración Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca Ríos IchiloMamoré
Evapotranspiración (mm/mes)
160 140
Escenario Seco 2050s Linea Base 1961-1990 Escenario Humedo 2050s
120 100 80 60 40 20 0
Caudal Especifico (mm/mes)
Figura 49. Rendimiento Hídrico Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca Ríos IchiloMamoré
180 160 140 120 100 80 60 40 20 0
Escenario Seco 2050 - INMC3/MPI Linea Base 1961-1990 Escenario Humedo 2050s
52. La distribución espacial de estos cambios es relativamente uniforme a lo largo de toda la cuenca, como se puede observar en la Figura 50. En cuanto a la evapotranspiración, los aumentos se producen de manera casi uniforme en toda la cuenca para el escenario húmedo, mientras que para el escenario seco los incrementos no son uniformes geográficamente. Comparación de caudales entre la línea base y los posibles escenarios futuros para los dos puntos de control en la cuenca se presentan en Figura 51 y Figura 52.
46
Figura 50. Comparando Línea Base y Escenarios Futuros en Cuenca Ríos Ichilo-Mamoré Precipitación Escenario Seco
Escenario Húmedo
Legend Ichilo % Cambio -5 -4 - -3 -2 - 0 1-3 4-5
Evapotranspiración Escenario Seco
Legend
Escenario Húmedo
Ichilo % Cambio -13 - -10 -9 - -5 -4 - 0 1-5 6 - 10
Caudal Específico
47
Rendimiento Hídrico Escenario Seco
Escenario Húmedo
Legend Ichilo % Cambio -16 - -60 -59 - -30 -29 - 0 1 - 30 31 - 60
Sedimentos Escenario Seco
Escenario Húmedo
Legend Ichilo % Cambio -100 - -50 -49 - 0 1 - 50 51 - 100 > 100
48
Jan-98 Jul-98 Jan-99 Jul-99 Jan-00 Jul-00 Jan-01 Jul-01 Jan-02 Jul-02 Jan-03 Jul-03 Jan-04 Jul-04 Jan-05 Jul-05 Jan-06 Jul-06 Jan-07 Jul-07 Jan-08 Jul-08
Flow m3/s
Jan-98 Jul-98 Jan-99 Jul-99 Jan-00 Jul-00 Jan-01 Jul-01 Jan-02 Jul-02 Jan-03 Jul-03 Jan-04 Jul-04 Jan-05 Jul-05 Jan-06 Jul-06 Jan-07 Jul-07 Jan-08 Jul-08
Flow m3/s
Figura 51. Caudal Línea Base y Escenarios Futuros Río Ichilo
2.50E+03
2.00E+03
1.50E+03
1.00E+03 Base
5.00E+02
0.00E+00 Escenario Seco
8,000
4,000
2,000
0
49
Escenario Húmedo
Figura 52. Caudal Línea Base y Escenarios Futuros Río Mamoré
12,000
Mamoré
10,000
6,000 Base
Escenario Seco
Escenario Húmedo
V. A.
CUENCA DEL RÍO ITANEZ
Características de la Cuenca
53. Características topográficas. La cuenca del río Itenez tiene un área total de 238,205 2 km , Esta es la más grande de las cuencas de Bolivia y su área abarca desde la Cordillera de los Andes hasta la zona amazónica frontera con Brasil. El río Itenez nace en Brasil y es llamado Guaporé, cuando el río comienza a fluir siguiendo el límite entre Bolivia y Brasil. Para la aplicación del modelo, la cuenca hidrográfica fue dividida en cinco zonas según sus pendientes topográficas. La Figura 53 muestra las pendientes topográficas empleadas en la modelación. La cuenca del río Itenez fue modelada considerando 150 subcuencas . Figura 53. Pendientes Topográficas en la Cuenca del Río Itenez
54. Tipos y usos del suelo. El tipo de suelo predominante en la cuenca es el Lf14-2- 3a5600, el cual abarca el 15.8% de área total de la macro-cuenca. Este tipo de suelo corresponde a un suelo con 30% de arcillas, 30% de limo, y 40% de arena y es considerado un suelo arcillo limoso. La Figura 54 muestra un mapa que indica los diferentes tipos de suelos considerados en la modelación de la cuenca del río Itenez.
50
Figura 54. Tipos de Suelo de la Cuenca del Río Itenez
55. Los usos de suelos y cultivos considerados en la modelación de la cuenca del río Itenez son descritos en la Tabla 16. Durante la modelación en la cuenca río Itenez se consideró que la mayor extensión del uso del suelo corresponde a áreas empantanadas. También se ha considerado en el modelo los cultivos de cultivos arroz y soya que cubren superficies de mayor extensión. Tabla 16. Cultivos y Usos se Suelos en la Cuenca del Río Itenez Usos de Suelos Foresta Grasses Pantanos Tall fescue (tipo de pasto) Agua Agricultura en general Arroz Suelos sin vegetación
51
% Area 52.2 12.6 13.6 9.2 0.9 4.7 2.2 4.6
56. Información hidro-metereológicas. Para esta cuenca se emplearon registros de 25 estaciones meteorológicas. La Figura 55 muestra la localización y los nombres de las estaciones. Figura 55. Estaciones Meteorológicas en la Macro-Cuenca Río Itenez
B.
Calibración
57. Para la cuenca del río Itinez no se dispuso de registros de descargas de los ríos para el periodo analizado. Para la “calibración” del modelo de emplearon los valores de precipitación pluvial, evapotranspiración real, evapotranspiración potencial y los valores de caudales específicos del Balance Hídrico Superficial de Bolivia. La Tabla 17 muestra la comparación de resultados entre el estudio mencionado y el presente. Tabla 17. Comparación de Resultados para la Cuenca Río Itenez Fuente Balance Hídrico Presente estudio
Precipitación (mm) 1450 1175
Evapotranspiración Real (mm) 800-1200 822
52
Caudal Específico (l/s/km2) 0-20 11
58. Durante el proceso de “calibración” algunos parámetros fueron ajustados para relacionar los resultados simulados a los reportados en el Balance Hídrico. Para el caso de esta cuenca los siguientes parámetros fueron adaptados: (i) el nivel actual de contenido de agua en el suelo fue considerado como 0.8, es decir el suelo estaba con humedad a condiciones de “capacidad de campo”, cuando se efectuó la simulación; (ii) la fracción de suelo perdido con respecto a las práctica agrícola se consideró que cultivos sobre una pendiente del terreno mayor a 21% tienen un valor igual al 0.3, pendientes entre12% y 21% tienen un valor de 0.4 y pendientes menor a 12% tienen un valor igual a 1.0; (iii) coeficiente de re-evaporación del agua subterránea a la zona no saturada del suelo se empleó el valor de 150 mm; (iv) coeficiente de rugosidad de Manning en conductos de agua se consideró el valor de 0.027; este valor corresponde a la rugosidad de canales de tierra con vegetación y tierra; (v) coeficiente para establecer la cantidad de agua que se evapora del suelo se empleó el coeficiente de 0.6; y (vi) el contenido disponible de agua en el suelo se consideró 13%, correspondiente a suelos arcilloso limosos. C.
Cambio Climático
59. En el caso de esta cuenca, el escenario húmedo está conformado por los modelos NCARPCCM3 y CSIROMk3.5; y el escenario seco por los modelos MIROC3.2 y CSIROMk3. La Figura 56 muestra los resultados de la simulación hidrológica proyectados al año 2050 considerando para los dos escenarios considerados (húmedo y seco). Figura 56. Comparación Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca Río Itenez
53
54
VI. A.
CUENCA DEL RÍO MADERA
Características de la Cuenca
60. Características topográficas. La cuenca del río Madera tiene un área total de 21,591 2 km . La altitud de la macro-cuenca se encuentra entre los 90 a 292 msnm.y el 80% de la superficie se encuentra entre la altitud de 90 a 170 msnm. Para la aplicación del modelo, la cuenca hidrográfica ha sido dividida en cuatro zonas según sus pendientes topográficas. La Figura 57 muestra las pendientes topográficas empleadas. Figura 57. Pendientes Topográficas Cuenca del Río Madera
61. Tipos y usos de suelo. El tipo de suelo predominante en la macro-cuenca es el vp1-3a5688 el cual abarca el 89% de área total de la cuenca. Este tipo de suelo corresponde a un suelo con 56% de arcillas, 23% de limo, y 21% de arena. El otro tipo de suelo considerado es el gd13a-5483 el cual corresponde a suelos arcillo limosos. Los usos de suelos y cultivos considerados en la modelación son descritos en la Tabla 18. Tabla 18. Cultivos y Usos de Suelos de la Cuenca del Río Madera Usos de Suelo Foresta Pantanos Soya Grasses
% Area 84.0 11.0 0.4 4.6
55
62. Características hidro-metereológicas. En la cuenca del río Madera se han empleado cuatro 4 estaciones meteorológicas, las cuales están representadas en la Figura 58. Figura 58. Estaciones Meteorológicas en la Cuenca del Río Madera
B.
Calibración
63. Para la cuenca del río Madera no se dispuso de registros de descargas de los ríos para el periodo analizado. Para la “calibración” del modelo se emplearon los valores de precipitación pluvial, evapotranspiración real, evapotranspiración potencial y los valores de caudales específicos del Balance Hídrico Superficial de Bolivia. La Tabla 19 muestra la comparación de resultados entre el estudio mencionado y el presente. Tabla 19. Comparación de Resultados para la Cuenca del Río Madera Fuente Balance Hídrico Presente estudio
Precipitación (mm) 2000 1460
Evapotranspiración Real (mm) 1170 1036
56
Caudal Específico (l/s/km2) 20-30 13
64. Durante el proceso de “calibración” algunos parámetros fueron ajustados para relacionar los resultados simulados a los reportados en el Balance Hídrico. Para el caso de esta cuenca los siguientes parámetros fueron adaptados: (i) el nivel actual de contenido de agua en el suelo fue considerado como 0.8, es decir el suelo estaba con humedad a condiciones de “capacidad de campo”, cuando se efectuó la simulación; (ii) la fracción de suelo perdido con respecto a las práctica agrícola se consideró que cultivos sobre una pendiente del terreno mayor a 5% tienen un valor igual al 0.4 y pendientes entre 2% y 5% tienen un valor de 0.8; (iii) coeficiente de reevaporación del agua subterránea a la zona no saturada del suelo se empleó el valor de 50 mm; (iv) coeficiente de rugosidad de Manning en conductos de agua seconsideró el valor de 0.027; este valor corresponde a la rugosidad de canales de tierra con vegetación y tierra; (v) coeficiente para establecer la cantidad de agua que se evapora del suelo se empleó el coeficiente de 0.4.; y (vi) el contenido disponible de agua en el suelo se consideró 22%, correspondiente a suelos arcilloso6. C.
Cambio Climático
65. En el caso de esta cuenca, el escenario húmedo está conformado por los modelos NCARPCM y INMCM3.0; y el escenario seco por los modelos HADGEM1 y CSIROMk3. La Figura 59 muestra los resultados de la simulación hidrológica proyectados al año 2050 considerando para los dos escenarios considerados (húmedo y seco). Figura 59. Comparación Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Madera
6
La información fue obtenida de: www.fao.org/docrep/R4O82E/r4082e03.htm
57
58
VII. CUENCA DEL RÍO MADRE DE DIOS A.
Características de la Cuenca
66. Ubicación y topografía. El río Madre de Dios nace en Perú y se introduce en Bolivia por Puerto Maldonaldo, ya en el curso bajo del río y se une al Beni en la localidad de Riberalta. Las pendientes de la cuenca son inferiores a 8º en la mayor parte de la cuenca. La porción de cuenca Boliviana del Madre de Dios se ubica entre las coordenadas 10º 47´ y 14º 26´ latitud S y las 66º 02´ 69º 34´ de longitud O. En la Figura 60 se aprecian las pendientes y la trama hidrográfica modelada. Figura 60. Mapa de Pendientes de la Cuenca del Río Madre de Dios Legend slope_madre Slope (%) 0 - 2.5 2.5 - 8 8 - 17 17 - 27 >27
67. Tipos y usos de suelos. Como se aprecia en la Figura 61, los suelos de la cuenca del río Madre de Dios son vertisoles muy arcillosos (catetoría Vp), con alto contenido en agua poca capacidad de drenaje. A lo largo de los cursos principales se encuentran gleysoles (categoría Gd) saturados de composición sedimentaria y mucho más porosos. En cuanto a los usos de suelos, como se puede apreciar en la Figura 62, la gran parte del suelo está cubierto por humedales boscosos o de junco y matorral, sobretodo en la zona occidental. 59
Figura 61: Mapa de Tipos de Suelo Cuenca del Río Madre de Dios
Legend SwatSoilClass(LandSoils1) Classes Vp1 3a 5688 Fx4 3a 5477 Gd1 3a 5483 I Bd Rd c 5510 I Bd c 5513 Rd13 1c 5649
Figura 62: Mapa de Usos de Suelo de la Cuenca del Río Madre de Dios
Legend SwatLandUseClass(LandUse3) Classes WETF WETL WETN WATR RNGE SWRN BSOY FRSE FESC RNGB
60
68. Información hidro-metereológicas Para la modelación de la cuenca del río Madre de Dios se utilizaron cinco estaciones meteorológicas, las cuales se presentan en la Tabla 20 y Figura 63. La precipitación media de la cuenca es de 1650 mm, de los cuales se evaporan algo más de 1000mm y 188 mm constituyen la escorrentía superficial. Tabla 20. Estaciones Meteorológicas en la Cuenca del Río Madre de Dios Estación RIBERALTA COBIJA NASA 135 NASA 134 PISO FIRME
Código 23 13 135 134 70
Lat
Long
Elev
-11.00 -11.03 -11.75 -12.61 -13.62
-66.12 141 -68.78 272 Legend -68.22 252 -66.94 MonitoringPoint 147 -68.53 200 Type
Figura 63. Ubicación de las Estaciones Meteorológicas en la Cuenca del Río Madre de Dios Linking stream added Outlet Manually added Outlet
B.
, %
Medición Precipitación
, %
Medición Temperatura
Calibración
69. Para esta cuenca no se cuenta con estaciones de aforo para esta cuenca, ni tampoco ha sido posible disponer de estimaciones de caudales de entrada en el río Madre de Dios desde Perú. La precipitación modelada es bastante uniforme a lo largo de toda la cuenca con valores medios 61
cercanos a los 1500 mm y máximos de 1800 mm. No obstante es necesario tener en cuenta la falta de estaciones pluviométricas en la zona por lo que no es posible captar correctamente las desviaciones regionales de la media. Para correr el modelo se modificaron los parámetros de contenido de agua inicial del suelo y los relativos a la evaporación del suelo, tal como se indica en la Tabla 21. Tabla 21. Parámetros de Calibración para la Cuenca del Río Madre de Dios PARAMETRO SOL_AWC ESCO GW_REVAP REVAP_MIN C.
VALOR 0.25 0.2 0.2 1
Cambio Climático
70. En la cuenca del río Madre de Dios se utilizaron los modelos MIROC3.2 y CSIROMk3 para el escenario húmedo y los modelos GISSE-R y el INMCM3.0 para el escenario seco. Los cambios observados en esta cuenca son similares a los proyectados para zonas próximas de la llanura amazónica (cuencas de los ríos Madera y Beni). Como se puede apreciar en la Figura 64, en precipitación el escenario seco predice un decremento anual medio del 5%, mientras que el escenario húmedo proyecta un incremento del 3%. Estos cambios son más significativos durante la época húmeda. Como se puede apreciar en la Figura 65, los incrementos de temperatura para ambos escenarios es bastante uniforme (2.1º C - 2.2º C). 71. El modelo hidrológico traduce estos cambios en precipitación y temperatura en ligeros incrementos de la evapotranspiración en el escenario húmedo del 4%, mientras que estos cambios no son significativos en el escenario seco, que compensa un incremento en los primeros meses del año con un decremento en la segunda mitad. Como se puede apreciar en la Figura 66, estos cambios son uniformes a lo largo de toda la cuenca. 72. En lo que se refiere al rendimiento hidrológico de la cuenca, y aún teniendo en cuenta la falta de información sobre caudales entrantes desde la zona fronteriza aguas arriba en Perú, se puede afirmar que las corridas bajo condiciones de cambio climático/escenario seco del modelo muestran decrementos de escorrentía del 15% de media, mientras que bajo el escenario húmedo a penas se perciben cambios a nivel de cuenca, aunque sí parece que la producción de agua aumenta en la periferia de la cuenca y disminuye en el centro. Como se puede apreciar en la Figura 67, para el escenario seco los decrementos son más o menos uniformes a lo largo de todo el territorio, y al igual que en otras cuencas, ocurren sobre todo en la época húmeda. La distribución espacial de estos cambios es relativamente uniforme a lo largo de toda la cuenca, como se puede observar en la Figura 68.
62
Figura 64. Precipitación Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Madre de Dios
Precipitacion (mm/mes)
350 300 250 200
Escenario Seco 2050 -MIROC/CSIRO3.0 Linea Base 1961-1990 Escenario Humedo 2050 -GISS/IMNC3
150 100 50 0
Figura 65. Temperatura Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Madre de Dios
35
Temparatura ºC
30 25 20 15
Escenario Seco -MIROC/CSIRO3.0
10
Linea Base 1961-1990
5
Escenario Humedo 2050 -GISS/IMNC3
0
63
Evapotranspiración (mm/mes)
Figura 66. Evapotranspiración Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca Río Madre de Dios 120 100 80 60 40
Escenario Seco 2050s
20
Base
0
Escenario Húmedo 2050s
Figura 67. Rendimiento Hídrico Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca Río Madre de Dios
Caudal Específico (mm/mes)
140 120 Escenario Seco 2050s
100
Base
80
Escenario Humedo 2050s
60 40 20 0
64
Figura 68. Comparando la Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Madre de Dios Precipitación Escenario Base
Escenario Seco
Escenario Húmedo
Escenario Seco
Escenario Húmedo
Escenario Seco
Escenario Húmedo
Legend MadreDeDios Precipitación (mm) 0- 500 501 - 1000 1001 - 1300 1301 - 1500 1501 - 1800
Evapotranspiración Escenario Base Legend MadreDeDios ET (mm) 0 - 500 501 - 800 801 - 1000 1001 - 1200 1201 - 1400
Rendimiento hidrico Escenario Base Legend MadreDeDios Caudal Espacífico (mm) 249 - 300 301 - 450 451 - 550 551 - 650 >650
65
VIII. CUENCA DEL RÍO PARAGUAY A.
Características de la Cuenca
1. Características topográficas. La cuenca del río Paraguay tiene un área total de 90,802 2 km , y abarca ríos como el Curiche Grande, Otuquis, Aguas Calientes y otros más. Esta cuenca limita con Paraguay y Brasil y es conocida por su gran diversidad de flora y fauna presente en los pantanales de Puerto Suarez. Cerca del 90% de la cuenca se encuentra por debajo de los 400 msnm. Para la modelación, la cuenca se zonifico en cinco zonas según sus pendientes topográficas. La Figura 69 muestra las pendientes topográficas empleadas. Figura 69. Pendientes Topográficas en la Cuenca del Río Paraguay
73. Tipos y usos de suelo. El tipo de suelo predominante en la cuenca es el we14-3a-5820 el cual abarca el 41% de área total. Este tipo de suelo corresponde a un suelo con 25% de arcillas, 31% de limo, y 45% de arena y es considerado un suelo limoso. Los usos de suelos y cultivos considerados en la modelación de la cuenca del río Paraguay son descritos en la Tabla 22.
66
Tabla 22. Cultivos y Usos de Suelos de la Cuenca del Río Paraguay Usos de suelo Foresta Grasses Pantanos Maiz Suelos sin vegetación
% Area 53.7 36.5 8.9 0.5 0.4
74. Información hidro-metereológica. En la cuenca del río Paraguay se emplearon 7 estaciones meteorológicas. La Figura 70 muestra la localización y nombre de las estaciones empleadas en la modelación. Figura 70. Estaciones Meteorológicas en la Cuenca del Río Paraguay
B.
Calibración
75. Para la cuenca del río Paraguay no se dispuso de registros de descargas de los ríos para el periodo analizado. Para la “calibración” del modelo de emplearon los valores de precipitación pluvial, evapotranspiración real, evapotranspiración potencial y los valores de caudales específicos del Balance Hídrico Superficial de Bolivia. La Tabla 23 muestra la comparación de resultados entre el estudio mencionado y el presente. 67
Tabla 23. Comparación de Resultados para la Cuenca del Río Paraguay Fuente Balance Hídrico Presente estudio
Precipitación (mm) 1000 876
Evapotranspiración Real (mm) 800 753
Caudal Específico (l/s/km2) 0-10 4.3
76. Durante el proceso de “calibración” algunos parámetros fueron ajustados para relacionar los resultados simulados a los reportados en el Balance Hídrico. Para el caso de esta cuenca los siguientes parámetros fueron adaptados: (i) el nivel actual de contenido de agua en el suelo fue considerado como 0.7, es decir el suelo estaba con humedad a condiciones de “capacidad de campo”, cuando se efectuó la simulación; (ii) la fracción de suelo perdido con respecto a las práctica agrícola se consideró que cultivos sobre una pendiente del terreno mayor a 10% tienen un valor igual al 0.4, pendientes entre 2% y 10% tienen un valor de 0.8 y pendientes menor a 2% tienen un valor igual a 1.0; (iii) coeficiente de rugosidad de Manning en conductos de agua se consideró el valor de 0.027; este valor corresponde a la rugosidad de canales de tierra con vegetación y tierra; (iv) coeficiente para establecer la cantidad de agua que se evapora del suelo se empleó el coeficiente de 0.4; y (v) el contenido disponible de agua en el suelo se consideró 9%, correspondiente a suelos limosos. C.
Cambio Climático
77. En el caso de esta cuenca, el escenario húmedo está conformado por los modelos NCARPCCM3 y INMCM3.0; y el escenario seco por los modelos IPSLCM4 y CSIROMk3.5. La Figura 71 muestra los resultados de la simulación hidrológica proyectados al año 2050 para los dos escenarios considerados (húmedo y seco). Figura 71. Comparando la Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del río Paraguay
68
69
IX. A.
CUENCA DEL RÍO PILCOMAYO
Características de la Cuenca
78. Ubicación y topografía. La cuenca del río Pilcomayo se extiende desde los 18º 46´ hasta los 22º 51´ latitud S, y desde los 61º 51´ hasta los 66º 53´ longitud O. El río Pilcomayo atraviesa la cuenca que cuenta con dos partes bien diferenciadas, una alta, árida y con grandes pendientes donde las altitudes llegan hasta los 5900 msnm y el curso bajo llano y más húmedo con alturas medias de 500 msnm y precipitaciones de 800-1000 mm. En la Figura 72 se muestra el mapa de pendientes medias y la red hidrográfica modelada. Figura 72. Mapa de Pendientes Cuenca del Río Pilcomayo
Legend Slope (%) 0 - 10 10 - 25 25 - 45 44 - 65 > 65
79. Tipos de suelo. Los andosoles vítreos dominan la parte alta de la cuenca, estando menos meteorizados cuanta más altitud. Estos son suelos relativamente porosos que permiten la infiltración. En las zonas bajas orientales los suelos dominantes don los xerosoles y luvisoles que son suelos arcillosos y más compactos con alta capacidad de retención de agua pero más impermeables. La Figura 73 presenta el mapa de tipos de suelos en la cuenca del río Pilcomayo.
70
Figura 73. Mapa de Tipos de Suelos en la Cuenca del Río Pilcomayo Legend SwatSoilClass(LandSoils2) Classes SALT 3264 Bk2 c 5415 I Be Lc c 5515 I Tv c 5542 I c 5548 Kh6 1ab 5566 Lc10 3a 5580 Lc3 3b 5584 Lc6 c 5587 Xh3 b 5699 Xh4 2a 5700 Yl2 2a 5709 Lo2 2c 5786 GLACIER
80. Usos de suelo. Praderas y bosques cubren más del 90% de la superficie del suelo de la cuenca (categorías FRST, RNGE y FRSD). El 10% restante lo componen varios tipos de pastos y tierras cultivadas. El mapa de usos de suelo en la cuenca se presenta en la Figura 74. Figura 74. Mapa de Usos de Suelo para la Cuenca del Río Pilcomayo Legend SwatLandUseClass(LandUse2) Classes URMD WATR RNGE SWRN SOYB WPAS RICE FESC BROM PINE RNGB FRST FRSD AGRL
71
81. Información hidro-meteorológica. Para la cuenca del Pilcomayo se utilizaron 27 estaciones meteorológicas con datos de precipitación y temperatura, y una estación de aforo en Villamontes para el modelaje del período entre 1998 y 2008. Estas estaciones se presentan en la Tabla 24 y Figura 75. Tabla 24. Estaciones Meteorológica de la Cuenca del Rio Pilcomayo Estación RAVELO POTOLO NASA 201 NASA 139 TALULA SUCRE POTOSI SOPACHUY CHINOLI CHAQUI SAN LUCAS NASA 138 AZURDUY NASA 130 BOYUIBE LA TORRE SAN ANTONIO ROSARIO DEL INGRE CULPINA TUPIZA ENTRE RIOS VILLAMONTES CAMPANARIO EL TEJAR TARIJA NASA 132 YACUIBA
Código 85 118 65 139 77 35 20 88 54 53 87 138 44 130 100 84 73 121 81 79 60 38 46 59 36 132 40
Latitud Longitud Elevación -18.80 -19.02 -18.82 -19.42 -19.09 -19.02 -19.55 -19.47 -19.63 -19.58 -20.10 -19.63 -20.10 -20.59 -20.43 -20.62 -20.00 -20.53 -20.83 -21.43 -21.50 -21.25 -21.51 -21.54 -21.55 -21.97 -21.95
-65.51 -65.53 -66.03 -66.67 -65.41 -65.30 -65.73 -64.47 -65.37 -65.55 -65.13 -62.09 -64.41 -66.80 -63.25 -65.14 -63.18 -63.89 -64.94 -65.73 -64.17 -63.45 -64.98 -64.72 -64.70 -66.72 -63.65
*Estaciones sin temperatura. Temperatura substituida por media de 1º de resolución de la NASA
72
3200 3080 3480 4327 2700 2904 3936 2065 3450 3550 3062 383 2530 3678 800 2420 600 840 2960 2956 1260 398 3460 1859 1854 4353 645
Legend MonitoringPoint
Figura 75. Ubicación de las Estaciones Hidro-Meteorológicas enType la Cuenca del Río Linking stream added Outlet Pilcomayo Manually added Outlet
, %
Estación de Precipitación
, %
Estación de Temperatura
) "
B.
Estacion de Aforo
Calibración
82. En el proceso de calibración, la capacidad inicial de agua del suelo se subió hasta los 25 mm/mm en las partes bajas de la cuenca y el factor de compensación de la evaporación del suelo se fijó en 0.1 (alta evaporación) para las partes bajas y en 0.4 para las partes bajas. En la estación de Villamontes se obtiene un hidrograma que guarda buena correlación con el caudal observado pero que no alcanza los picos de escorrentía reales. De la misma forma, los valores obtenidos de evapotranspiración real son ligeramente inferiores a los reportados por otros estudios. Esto se debe de nuevo a la poca densidad de estaciones que hace que se subestime la cantidad de agua en el sistema. La aportación superficial a los cauces modelada no llega a los 20 mm en la mayoría de las subcuencas del curso alto y medio del Pilcomayo. La Tabla 25 presenta los valores de calibración para la cuenca del río Pilcomayo. El desempeño del modelo en la estación de aforo de Villamontes se puede apreciar en la Figura 76 y la Tabla 26. Tabla 25. Parámetros de Calibración. Cuenca Río Pilcomayo PARAMETRO SOL_AWC ESCO GW_REVAP REVAP_MIN
VALOR 0 – 0.25 0.1-0.4 0.2 1 73
Precipitación Observado SWAT
Sep-08
Jan-08
May-07
Sep-06
Jan-06
250 May-05
0 Sep-04
200
Jan-04
500
May-03
150
Sep-02
1000
Jan-02
100
May-01
1500
Sep-00
50
Jan-00
2000
May-99
0
Sep-98
2500
Jan-98
Flow m3/s
Figura 76. Hidrograma del Río Pilomayo en la Estación de Aforo de Villamontes
Tabla 26. Indicadores de Desempeño en la Estación Villamontes en el Río Pilcomayo Indicador RRSME NSE R2 PBIAS C.
Valor 0.7 0.7 0.76 -20
Calificación satisfactorio bueno satisfactorio
Cambio Climático
83. En la cuenca del río Pilcomayo se utilizaron los modelos CGCM3T47 y HADCM3 para representar el escenario seco, y los modelos INMCM3.0 y MRI-CGCM2.3.2 para representar el escenario húmedo. Los modelos secos muestran una disminución de las precipitaciones del 4% mientras que para los modelos húmedos no se observa prácticamente ningún cambio. Como se puede apreciar en la Figura 77, las disminuciones en la precipitación se dan principalmente en el mes de enero. 84. En lo que respecta a la temperatura los cambios proyectados por ambos escenarios se mueven en el rango entre 1.9º C (húmedo) y los 2.7º C (seco). Como se puede observar en la Figura 78, esta diferencia entre futuro y presente es cuasi-constante a lo largo del año. 85. Como se puede observar en la Figura 79, estos cambios producen un ligero aumento de la evapotranspiración en los meses más húmedos del año del 2% en el caso del escenario húmedo. La evapotranspiración anual no sufre cambios en el caso del escenario seco. Así mismo, como se observa en la Figura 80, las disminuciones en la producción de agua de la cuenca del Pilcomayo se producen bajo los dos escenarios, si bien son mayores en condiciones secas, con disminuciones anuales medias para toda la cuenca del 13%, mientras que en condiciones húmedas la disminución a penas es apreciable. Sin embargo, aunque los cambios netos en la evapotranspiración en toda la cuenca sean bajos, cabe destacar que las zonas altas de la cabecera de la cuenca experimentarán incrementos en la evapotranspiración considerables, que serían 74
compensados con disminuciones en las sub-cuencas de la parte baja. En cuanto al rendimiento hídrico, las disminuciones ocurren en las zonas más bajas de la cuenca y en los meses lluviosos de enero y febrero. Estos cambios se pueden apreciar en la Figura 81. Figura 77. Precipitación Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Pilcomayo
Precipitatcuon (mm/mes)
120 100 Escenario Seco 2050 -CCMA/UKMO3 80
Linea Base 1961-1990
60
Escenario Humedo 2050 -MRI/IMNC3
40 20 0
Figura 78. Temperatura Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Pilcomayo
25
Temperatura ºC
20 15 10 5
Escenario Seco 2050 -CCMA/UKMO3 Linea Base 1961-1990 Escenario Humedo 2050 -MRI/IMNC3
0
75
Evapotranspiración (mm/mes)
Figura 79. Evapotranspiración Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Río Pilcomayo
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
Escenario Seco 2050s Base Escenario Húmedo 2050s
Figura 80. Rendimiento Hidrológico Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca Río Pilcomayo
Caudal Específico (mm/mes)
18 16 14
Escenario Seco 2050s
12
Base
10
Escenario Húmedo 2050s
8 6 4 2 0
76
Figura 81. Comparando la Línea Base y los Escenarios Futuros en la Cuenca Río Pilcomayo Legend
Precipitación Escenario Seco
Pilcomayo % Cambio
Escenario Húmedo
< -10 -9 - -5 -4 - 0 1-5 6 - 10
Evapotranspiración Escenario Seco
Legend Pilcomayo
% cambio -22 - -12 -11 - -7 -6 - 0 1 - 10 11 - 30
77
Escenario Húmedo
Rendimiento hidrológico Legend
Escenario Seco
Pilcomayo
Escenario Húmedo
% Cambio -55 - -44 -43 - -26 -25 - -14 -13 - 0 0 - 15
Legend
Sedimentos
Pilcomayo % Cambio
Escenario Seco
-99 - -50 -49 - 0 1 - 50 51 - 100 > 100
78
Escenario Húmedo
X. A.
CUENCA DEL SALAR DE UYUNI
Características de la Cuenca
86. Características topográficas. La cuenca del Salar de Uyuni tiene un área total de 60,982 2 km . Esta cuenca se encuentra a una altitud entre 3630 y 6000 msnm y el 80% de su superficie se encuentra entre la altitud de 3630 y 4600 msnm. Para la modelación, la cuenca hidrográfica ha sido dividida en cinco zonas según sus pendientes topográficas, como se parecía en la Figura 82. Figura 82. Pendientes Topográficas en la Cuenca del Salar de Uyuni
87. Tipos y usos de suelos. La Tabla 27 muestra los tipos de suelos dominantes en la cuenca en base a la clasificación FAO. Como se observa en la tabla, el tipo de suelo IYh1-a-5708 comprende la mayor superficie con el 26%, que corresponden a textura arcillosa, con capacidad de infiltración de agua de mediana alta a baja. Los usos de suelos y cultivos considerados en la modelación son descritos en la Tabla 28. De acuerdo a esta tabla, la mayor superficie del uso del 79
suelo corresponde a presencia de grass fescue y pastos de altura con el 74% de la superficie. Este grass presenta coeficientes de cultivos similares a pequeñas pasturas dispersas en la zona. El cultivo de papa es también considerado en la modelación y los salares los cuales abarcan el 25% de la superficie también influyen en los cálculos de evapotranspiración real. Tabla 27. Tipos de Suelos de la Cuenca del Salar de Uyuni Tipo de suelo (FAO) % del Area Total e16 3a 5556 0.23 Yh1 a 5706 24.65 SALT 3264 22.47 I Tv c 5542 23.31 Xh3 b 5699 22.18 GLACIER 0.2 Tv6 c 5684 5.94 Yh2 1c 5707 0.95 Kl7 2c 5781 0.07
Tabla 28. Cultivos y Usos de Suelos de la Cuenca del Salar de Uyuni Usos de suelo Pastos de altura Salares Grass fescue Papas Agua
% Area 14.2 25.5 59.5 0.3 0.6
88. Características Hidrometereológicas. En la cuenca del Salar de Uyuni se emplearon 6 estaciones meteorológicas. La Figura 83 muestra la ubicación y los nombres de las estaciones meteorológicas así como la ubicación de los salares en la macro-cuenca. B.
Calibración
89. Para la cuenca del Salar de Uyumi no se dispuso de registros de descargas de los ríos para el periodo analizado. Para la “calibración” del modelo se emplearon los valores se emplearon los valores de precipitación pluvial, evapotranspiración real, evapotranspiración potencial y los valores de caudales específicos del Balance Hídrico Superficial de Bolivia y del “Diagnostico Ambiental del Sistema Titicaca-Desaguadero-Poopo-Salar de Coipasa Sistema TDPS BoliviaPeru”, (Programa de las Naciones Unidades para el Desarrollo y Medio Ambiente, 1996). La Tabla 29 muestra la comparación de resultados entre los estudios mencionados y el presente.
80
Figura 83. Estaciones Meteorológicas en la Cuenca de Salar de Uyuni.
Tabla 29. Comparación de Resultados para la Cuenca del Salar de Uyumi Fuente
Balance Hídrico Presente estudio PNUDE
Precipitación (mm)
Evapotranspiración Real (mm)
Evapotranspiración Potencial (mm)
270
Caudal Específico (l/s/km2) 0-10
250 251
294
1.5
988
200
1000
90. Durante el proceso de calibración los siguientes parámetros fueron adaptados para relacionar los resultados simulados a los observados: (i) para el nivel actual de contenido de agua en el suelo se considero el valor 0.8, es decir el suelo estaba con humedad a condiciones de Capacidad de Campo, cuando se efectuó la simulación; (ii) para la fracción de suelo perdido con respecto a las práctica agrícola, se consideró que cultivos sobre una pendiente del terreno mayor de 22% tienen un valor igual al 0.3, pendientes entre 12-22% tienen un valor igual a 0.4 y de 581
12% tienen un valor igual a 0.8; (iii) altura de agua en el acuífero requerido para el flujo de agua en el subsuelo, se ha considerado para la simulación el valor de de 200 mm -- si la altura de agua en un acuífero es mayor o igual a 150 mm, comenzara el flujo de agua subterránea al río; (iv) coeficiente de re-evaporación del agua subterránea, se ha considerado el valor de s 0.2, por lo tanto se permite paso del agua del acuífero a la zona radicular; (v) coeficiente de reevaporación del agua subterránea a la zona no saturada del suelo, se ha empleado el valor de 150 mm; (vi) coeficiente de rugosidad de Manning en conductos de agua, se ha considerado el valor de 0.027; (vii) coeficiente ESCO se ha empleado el coeficiente de 0.6, que corresponde a suelos con presencia de grietas7; y (viii) el contenido disponible de agua en el suelo se ha considerado de 15%, correspondiente a suelos arcillosos8. C.
Cambio Climático
91. Para el escenario húmedo se determinó el valor promedio de los valores obtenidos para los modelos de INMCM3.0 y el NCARPCM, y para el escenario seco los modelos CGCM1y el CNRCM3. La Figura 84 muestra los resultados de la simulación hidrológica proyectados al año 2050 considerando los cambios porcentuales de la precipitación, evapotranspiración real, y rendimiento hídrico en un escenario húmedo y seco. Como se puede apreciar la precipitación pluvial tiende disminuir levemente y la temperatura del aire tiende a aumentar, produciendo el aumento de la evapotranspiración real. Como se puede observar, ambos escenarios coinciden en una reducción de la precipitación, por lo tanto se considera que es probable que los suelos tiendan a incrementar la concentración de sales.
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Diagnóstico Ambiental del Sistema Titicaca-Desaguadero-Poopo-Salar de Coipasa (Sistema TDPS) Bolivia Perú 8 La información fue obtenida de: www.fao.org/docrep/R4O82E/r4082e03.htm
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Figura 84. Comparación Línea Base y Escenarios Futuros Cuenca del Salar de Uyuni
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XI. A.
CUENCA DEL LAGO TITICACA
Características de la Cuenca
92. Características topográficas. La cuenca modelada tiene un área total de 8,378 km2. La altitud de la macro-cuenca se encuentra entre los 3500 a 5950 msnm.y el 80% de la superficie se encuentra entre la altitud de 3500 y 4500 msnm. Para la modelación la cuenca fue dividida en cinco zonas según sus pendientes topográficas, como se aprecia en la Figura 85. Figura 85. Mapa de Pendientes Topográficas en la Cuenca del Lago Titicaca
93. La cuenca del Lago Titicaca es una cuenca endorreica, es decir el agua no tiene salida superficial, por ríos hacia el mar. En este caso particular, el agua se acumula en el Lago Titicaca (8400 km2), el cual es compartido entre Perú y Bolivia. 94. Tipos y usos de suelos. Los tipos de suelo de la cuenca, empleados en la modelación corresponden a los clasificados por la FAO. La Tabla 30 muestra un resumen de los tipos de suelo en la macro-cuenca del Titicaca. Como se observa en la tabla, el tipo de suelo I-Bh-C 5519 85
comprende cerca del 40% de la superficie, que corresponden a textura limosos y limo arcillosos, con capacidad de infiltración de agua de mediana a baja (impermeables y semi permeables). Tabla 30. Tipos de Suelos de la Macro-Cuenca del Lago Titicaca Tipo de suelo (FAO) Xh2-a 5698 I-Be-C 5516 I-Bh-C 5519 K14-3a 5573 TV3-c 5680 Agua Glaciar
% del Area Total 27.32 15.45 36.69 10.26 6.07 1.55 2.24
95. La Tabla 31 y la Figura 86 muestran los cultivos y usos de suelo considerados en la cuenca del Lago Titicaca. Tabla 31. Cultivos y Usos de Suelos en la Cuenca del Lago Titicaca Usos de suelo Zona residencial (media) Agua Papas Grass fescue Pasturas de altura Vegetación alrededor de lagunas Cebada
% Area 5.62 4.03 10.62 8.54 59.19 3.48 8.52
96. En esta cuenca, la mayor superficie del uso del suelo corresponde a pasturas de altura con el 59% de la superficie, lo cual afectará los valores de la evapotranspiración real. Cabe mencionar que la altura es un factor que contribuye a la evaporación durante la época de verano, debido a la incidencia más directa de los rayos solares los cuales incrementan la evaporación de masas de agua (lagos y lagunas), sin embargo, también se da el caso que en invierno se presentan temperaturas muy bajas, las cuales influirán en la germinación de plantas en la zona y en la formación de nevadas contribuyendo a la formación de glaciares.
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Figura 86. Mapa de Uso de Suelos en la Macro-Cuenca Lago Titicaca
97. Durante la modelación no se consideró la superficie del Lago Titicaca ni la dinámica hidrológica que puede presentarse en el mismo por la falta de información. Dos reservorios fueron considerados en la modelación; (i) el reservorío Tuni con un volumen de 25 MMC y una profundidad de 15 metros (m); y (ii) el reservorío Khara Khota con un volumen de 14 MCM y una profundidad de 10 m.9 98. Características hidrometereológicas. En esta cuenca se emplearon 13 estaciones meteorológicas y 2 estaciones de aforos. Las dos estaciones de aforo están localizadas en los ríos Suchez y Keka. La Figura 87 muestra las localizaciones y nombres de las estaciones meteorológicas y de aforo en la cuenca que fueron utilizadas en la modelación.
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La información fue obtenida del proyecto GTZ PROAGRO – Bolivia.
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Figura 87. Estaciones Hidro-Meteorológicas en la Cuenca del Lago Titicaca
B.
Calibración
99. El período de simulación hidrológica es desde enero 1997 a diciembre 2008, pero la validación y calibración del modelo en base a los caudales mensuales se efectuó desde enero 1998 a diciembre 2008. La calibración y validación se realizó considerando la totalidad de datos de caudales medios para los 2 puntos de aforo cerca del Lago Titicaca. Durante la validación los cinco coeficientes mencionados en la metodología fueron calculados para indicar el grado de desfase entre los datos de caudales mensuales (m3/s) observados y simulados por SWAT. 100. Para calibrar los hidrogramas obtenidos se ajustaron los siguientes parámetros: (i) el valor del nivel actual de contenido de agua en el suelo fue considerado como 0.8; (ii) la fracción de suelo perdido con respecto a las práctica agrícola se considero para cultivos sobre una pendiente del terreno mayor de 22% tienen un valor igual al 0.3, pendientes entre 12- 22% tienen un valor igual a 0.4 y de 5-12% tienen un valor igual a 0.8; (iii) altura de agua en el acuífero requerido para el flujo de agua en el subsuelo, se ha considerado para la simulación el valor de de 150 mm; (iv) coeficiente de re-evaporación del agua subterránea, se ha considerado el valor de s 0.1, 88
por lo tanto se permite paso del agua del acuífero a la zona radicular; (v) coeficiente de reevaporación del agua subterránea a la zona no saturada del suelo, se ha empleado el valor de 150 mm; (vi) coeficiente de rugosidad de Manning en conductos de agua, se ha considerado el valor de 0.027; (vii) el coeficiente ESCO de 0.7, que corresponde a suelos con con presencia de grietas; y (viii) el contenido disponible de agua en el suelo se ha considerado de 10%, correspondiente a suelos limo arcillosos. 101. El desempeño del modelo de la cuenca del Lago Titicaca en las dos estaciones de aforo se presenta en la Figura 88. En el caso de la estación hidrométrica de Achacachi en el río Keka, la comparación de los valores de los caudales observados con los simulados se pueden considerar satisfactoríos. Sin embargo, en el caso de la estación Escoma en el río Suchez, los caudales simulados subestiman los valores de caudales observados en casi el 200%. Esto se debe a que no se está cuantificando el agua superficial y subterránea proveniente del río Suchez de la zona del Perú, esto origina que el modelo SWAT no pueda captar los picos y el real caudal base que esta fluyendo por la estación del río Suchez. También se procedió a “validar” los resultados de la precipitación, evapotranspiración real y evapotranspiración potencial empleando el Balance Hídrico. El porcentaje de error observado fue del 9%. C.
Cambio Climático
102. En el caso de la cuenca del Lago Titicaca, el escenario húmedo lo conforman los modelos CSIROMK3 y el CGCM1, mientras que el escenario seco está conformado por NCARPCCM3 y MRI-CGCM3.2. La Figura 89 muestra los resultados de la simulación hidrológica proyectados al año 2050 considerando los cambios de porcentaje en los escenarios húmedos y secos contra la línea base. Como se puede apreciar la precipitación tiende a aumentar por lo tanto el caudal específico y la cantidad de sedimentos también se incrementa. En el escenario seco incrementara la escasez de agua en la cuenca, sin embargo la zona norte de la cuenca, al norte de la salida del río Suchez en Escoma, si bien la cantidad disponible de agua superficial y subsuperficial disminuirá, no será muy significativa como en la parte sur de la cuenca donde se encuentran la ciudad del Alto y parte de La Paz.
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Figura 88. Hidrogramas Correspondientes a los Ríos en la Cuenca del Lago Titicaca
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Figura 89. Comparando la Línea Base y los Escenarios Futuros Cuenca del Lago Titicaca
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