Escenarios de uso y asignación del agua en la cuenca de los ríos Mauri y Desaguadero. 2008

ESCENARIOS DE USO Y ASIGNACIN DEL AGUA EN LA CUENCA DE LOS RIOS MAURI Y

DESAGUADERO

INFORME FINAL

Jorge Molina Carpio

Rodolfo Cruz Flores

INSTITUTO DE HIDRAULICA E

HIDROLOGIA

La Paz - Febrero de 2008

CONTENIDO

1. INTRODUCCIN............................................................................................................................................... 1

1.1 JUSTIFICACIN Y OBJETIVOS................................................................................................................. 1 1.2 ALCANCE...................................................................................................................................................... 2

2. EL REA DE ESTUDIO Y LOS PROYECTOS DE TRASVASE................................................................ 4

2.1 EL AREA DE ESTUDIO ............................................................................................................................... 4 2.1.1 Clima....................................................................................................................................................... 6 2.1.2 Geologa y suelos .................................................................................................................................... 7 2.1.3 Vegetacin y Uso del Suelo.................................................................................................................... 9 2.1.4 Hidrologa y calidad de aguas.............................................................................................................. 10 2.1.5 Aspectos socioeconmicos .................................................................................................................... 13

2.2 LOS PROYECTOS DE TRASVASE........................................................................................................... 14 2.2.1 Aspectos histricos................................................................................................................................ 14 2.2.2 Situacin actual..................................................................................................................................... 18

3. ASIGNACIN DEL AGUA A NIVEL DE CUENCA: REPRESENTACIN Y MODELOS.................. 22

3.1 LA ASIGNACIN DEL AGUA Y SU REPRESENTACIN.................................................................... 22 3.2 EL MODELO MIKEBASIN ........................................................................................................................ 24

3.2.1 Las reglas de asignacin y los derechos de agua en MIKE BASIN ..................................................... 26 3.2.2 Aguas subterrneas y embalses ........................................................................................................... 27 3.2.3 Simulacin y resultados. ....................................................................................................................... 29

4. OFERTA Y CALIDAD DE AGUAS ............................................................................................................... 31

4.1 OFERTA DE AGUA .................................................................................................................................... 31 4.2 CALIDAD DE AGUAS ............................................................................................................................... 37

4.2.1 Fuentes de contaminacin .................................................................................................................... 37 4.2.2 Calidad y clasificacin de aguas .......................................................................................................... 39

5. DEMANDA Y DERECHOS DE AGUA ......................................................................................................... 48

5.1 DERECHOS DE AGUA .............................................................................................................................. 48 5.1.1 Produccin y tenencia de la tierra........................................................................................................ 48 5.1.2 Derechos de agua en el sector del ro Desaguadero ............................................................................ 48 5.1.3 Uso del agua en la cuenca del ro Mauri.............................................................................................. 53

5.2 DEMANDA DE AGUA ............................................................................................................................... 54 5.2.1 Demanda de agua de los bofedales....................................................................................................... 55 5.2.2 Demanda de los sistemas de riego del Desaguadero ........................................................................... 59

6. CALIBRACIN DEL MODELO PARA EL ESCENARIO ACTUAL ...................................................... 65

6.1 EL ESCENARIO ACTUAL......................................................................................................................... 65 6.1.1 Datos de entrada................................................................................................................................... 66 6.1.2 Condiciones de funcionamiento del sistema ......................................................................................... 69

6.2 RESULTADOS ............................................................................................................................................ 74 6.2.1 Calibracin ........................................................................................................................................... 74 6.2.2 Simulacin............................................................................................................................................. 75

6.3 EVALUACIN DE ESCENARIOS ............................................................................................................ 82 6.3.1 Dficit hdrico ....................................................................................................................................... 82 6.3.2 Criterios de evaluacin y comparacin de escenarios ......................................................................... 83

7. LOS ESCENARIOS FUTUROS...................................................................................................................... 88

7.1 PLANES Y ESTUDIOS DE APROVECHAMIENTO................................................................................ 88 7.2 ESCENARIO FUTURO I............................................................................................................................. 89

7.2.1 Impactos sobre la oferta de agua en Bolivia ................................................................................... 91 7.2.2 Impactos sobre la calidad del agua en Bolivia ............................................................................. 101

7.3 ESCENARIO FUTURO II ......................................................................................................................... 103 7.3.1 Impactos sobre la oferta de agua en Bolivia ................................................................................. 105 7.3.2 Impactos sobre la calidad del agua en Bolivia ............................................................................. 109

7.4 ESCENARIO FUTURO III ........................................................................................................................ 110 7.4.1 Impactos sobre la oferta de agua en Bolivia ................................................................................. 112 7.4.2 Impactos sobre la calidad del agua en Bolivia ............................................................................. 118

7.5 OTROS ESCENARIOS.............................................................................................................................. 123 Los otros proyectos de trasvase hacia la costa del Pacfico ....................................................................... 124 Los proyectos de aprovechamiento y trasvase de Chile en la cuenca del ro Mauri .................................. 124 Gestin del agua en la cuenca Mauri-Desaguadero ................................................................................... 124 Cambio climtico ......................................................................................................................................... 125 Gestin y aprovechamiento del agua en el sistema TDPS........................................................................... 125

8. CONCLUSIONES........................................................................................................................................... 126

8.1 SOBRE LOS PROYECTOS DE TRASVASE EN PER ......................................................................... 126 8.2 SOBRE LOS IMPACTOS EN EL USO Y MANEJO DEL AGUA EN BOLIVIA .................................. 127 8.3 SOBRE LOS REQUERIMIENTOS Y MANEJO DE LA INFORMACIN............................................ 129 8.4 SOBRE LAS NEGOCIACIONES INTERNACIONALES DE LA CUENCA DEL RO MAURI .......... 130 8.5 SOBRE LA GESTIN DEL AGUA EN LA CUENCA MAURI-DESAGUADERO .............................. 131

REFERENCIAS................................................................................................................................................... 132

ANEXO I: CAUDALES EN CHUQUIA Y BOCATOMA UCHUSUMA................................................... 134

ANEXO II: CAUDAL REMANENTE DEL RO DESAGUADERO ............................................................ 137

ANEXO III: CAUDAL DEL RIO MAURI EN FRONTERA SEGN ESCENARIO ................................. 138

ANEXO IV: DEFICIT EN SISTEMAS DE RIEGO EXISTENTES.............................................................. 142

ANEXO V............................................................................................................................................................. 146

LISTA DE FIGURAS 2.1: rea de estudio 2.2: Cuencas de los ros Mauri y Bajo Desaguadero y rea de influencia 2.3: Relieve y altitud del rea de estudio 2.4: Isoyetas medias anuales en el rea de estudio 2.5: Mapa de isolneas de ETP media anual, periodo 1960-2003 2.6: Bofedal en la cuenca del ro Mauri 2.7: Subcuencas (por estaciones hidromtricas) de la cuenca del ro Mauri. 2.8: El departamento de Tacna y sus cuencas de abastecimiento de agua 2.9: Estacin hidromtrica Vertedero Caquena (al centro de la fotografa) 2.10: Proyecto Kovire 2.11: Canal Calachaca-Chuapalca-Patapujo 3.1: Entradas y salidas de un modelo matemtico de gestin del agua 3.2: Representacin del sistema hdrico en MIKE BASIN 3.3: Interfase en entorno ArcGIS y barra de herramientas MB 3.4: Asignacin segn proporcin de caudal en MIKE BASIN 3.5: Representacin conceptual de aguas subterrneas en MIKE BASIN 4.1: Estaciones hidromtricas de la cuenca del Mauri y reas de aporte 4.2: Hidrogramas medios en Calacoto Mauri y estaciones del ro Desaguadero 4.3: Vector regional anual de las estaciones del ro Mauri, 1965-05 4.4: Vector regional anual de las estaciones del ro Desaguadero, 1965-05 4.5: Relacin de caudales anuales de los ros Mauri y Desaguadero en Calacoto 4.6: Fuentes de Contaminacin Potencial Natural y Antrpica (ros Mauri y Desaguadero) 4.7: Conductividad promedio en los ros Mauri y Desaguadero 4.8: Concentracin promedio de arsnico en los ros Mauri y Desaguadero 4.9: Concentracin promedio de boro en los ros Mauri y Desaguadero 4.10: Concentracin promedio de cadmio en los ros Mauri y Desaguadero 4.11: Ubicacin de puntos de monitoreo 5.1: Tipo, sujeto y expresin del derecho de agua de riego en el ro Desaguadero 5.2: Distribucin de Bofedales en la cuenca del Ro Mauri 5.3: Evapotranspiracin potencial y precipitacin en la estacin de Patacamaya, La Paz 5.4: Demanda media mensual (millones m3) de los sistemas de riego del Desaguadero

6.1: Extraccin y trasvase en el escenario actual 6.2: Canales existentes y en construccin en Per 6.3: Sistemas de riego aguas abajo de Chuquia 6.4: Sistemas de riego aguas arriba de Chuquia 6.5: Regla de distribucin del caudal en la bifurcacin Chuquia 6.6: Serie de caudales simulados (m3/s) del ro Uchusuma en frontera, periodo 1965-05 6.7: Serie de caudales simulados (m3/s) a la salida de la laguna Vilacota, periodo 1965-05 6.8: Situacin actual de los (ex)bofedales del ro Uchusuma 6.9: Caseta de bombeo y pozo abandonado en el sector de Vilacota 6.10: Modelo MIKE BASIN, representacin de la cuenca del Mauri en Kovire

6.11: Curva de duracin del dficit hdrico, sistema Central El Choro, 1965-05 6.12: Curva de duracin del dficit hdrico, sistema Central Unificada, 1965-05 6.13: Variacin del dficit hdrico durante el periodo 1965-05, sistema Central El Choro 6.14: Variacin del dficit hdrico durante el periodo 1965-05, sistema Central Unificada 7.1: Extraccin y trasvase en el primer escenario futuro 7.2: Esquema propuesto por el Proyecto Especial Tacna, noviembre 2005 7.3a: Hidrograma del ro Cao antes de la extraccin, 1965-05 7.3b: Hidrograma del ro Cao despus de la extraccin, 1965-05 7.4: Hidrograma del ro Mauri en Frontera antes y despus de la extraccin, escenario I, 1965-

05 7.5: Curvas de duracin de caudal del ro Mauri en la estacin Frontera 7.6: Variacin del dficit durante el periodo 1991-2005, escenario futuro 1 7.7: Curva de duracin del dficit, sistema Central El Choro 7.8: Extraccin y trasvase en el escenario futuro II (EF2) 7.9: Hidrograma del ro Mauri en Frontera antes y despus de la extraccin, escenario II,

1965-05 7.10: Variacin del dficit durante el periodo 1991-2005, escenario futuro 2 7.11: Curva de duracin del dficit, sistema Central El Choro, escenario EF2 7.12: Extraccin y trasvase en el escenario futuro III (EF3) 7.13: Propuesta de descontaminacin en la cuenca del ro Mauri 7.14: Hidrograma del ro Mauri en Frontera antes y despus de la extraccin, escenario III,

1965-05 7.15: Pozo exploratorio en San Jos de Ancomarca, Per 7.16: Caudal remanente del ro Ancomarca despus de extraccin, 1965-05 7.17: Variacin del dficit durante el periodo 1991-2005, escenario EF3 7.18: Curva de duracin del dficit, sistema Central El Choro, escenario EF3 7.19: Variacin de la conductividad media anual para los cuatro escenarios 7.20: Variacin de la concentracin media de arsnico para los cuatro escenarios 7.21 Variacin de la concentracin media de boro para los cuatro escenarios 7.22: Caudal y conductividad media segn estacin del ao - Frontera 7.23: Concentracin de boro y arsnico segn estacin hmeda o seca, en Frontera

LISTA DE TABLAS 2.1: Caudal especfico y lmina de escurrimiento anual en la cuenca del ro Mauri, periodo

1965-05 4.1: Caudales medios mensuales en estaciones de las cuencas de los ros Mauri y Bajo

Desaguadero, periodo 1965-2005 4.2: Precipitacin media mensual y anual (mm) en estaciones de apoyo, 1960-2003 4.3: Valores Promedio de parmetros fsico-qumicos en las cuencas de los ros Mauri y

Desaguadero 5.1: Tomas del ro Desaguadero, fecha de construccin y nmero de usuarios 5.2: pocas de riego de los sistemas del ro Desaguadero 5.3: Superficie de bofedales en la cuenca del ro Mauri 5.4: Superficie regada (en hectreas) por cultivos y sistema 5.5: Demanda promedio mensual y anual por comunidad y sistema, en metros cbicos 6.1: Caudales medios mensuales generados para la cuenca Uchusuma 6.2: Demanda media (m3/s) de bofedales en la cuenca del ro Mauri 6.3: Produccin hdrica de la cuenca del ro Mauri (m/s), periodo 1965-2005 6.4: Caudales medios de extraccin y trasvase 6.5: Capacidad y caractersticas de canales y tomas de Per 6.6: Caudales naturalizados y registrados en Chuquia, periodo 1965-05 6.7: Caudal de salida medio, periodo 1965-05 6.8: Balance hdrico medio de la laguna de Vilacota, periodo 1965-05 6.9: Consumo medio mensual y anual de los sistemas de riego del ro Desaguadero 6.10: Dficit hdrico relativo (%) en los sistemas del brazo izquierdo del ro Desaguadero 7.1: Caudales de extraccin proyectados en la cuenca del ro Cao (m3/s) 7.2: Resultados de la simulacin en la cuenca del ro Cao, valores medios 1965-05 7.3: Posibles impactos del desvo de aguas de la cuenca del ro Mauri 7.4: Caudal medio mensual (m3/s) en Frontera antes y despus de la extraccin 7.5: Caudales segn probabilidad de excedencia 7.6: Dficit hdrico medio anual del periodo 1965-05 en sistemas de riego del Desaguadero 7.7: Conductividad, boro y arsnico en fuentes hidrotermales 7.8: Variacin de la calidad de aguas para el escenario futuro I (EF1) 7.9: Caudal medio mensual (m3/s) en Frontera antes y despus de la extraccin, periodo 1965-

05, escenario EF2 7.10: Balance hdrico medio del embalse de Chuapalca, en m3/s 7.11: Caudales segn probabilidad de excedencia, escenario 2 7.12: Dficit hdrico medio anual del periodo 1965-05 en sistemas de riego del Desaguadero,

escenario EF2 7.13: Variacin de la calidad de aguas para el escenario futuro II (EF2) 7.14: Caudal medio mensual (m3/s) en Frontera antes y despus de la extraccin, periodo

1965-05, escenario EF3 7.15: Balance hdrico medio del embalse de Chuapalca, en m3/s, escenario EF3 7.16: Caudales segn probabilidad de excedencia, escenario EF3

7.17: Resultados de la simulacin en la cuenca del ro Ancomarca, valores medios 1965-05 7.18: Dficit hdrico medio anual del periodo 1965-05 en sistemas de riego del Desaguadero,

escenario EF3 7.19: Variacin de la calidad de aguas para el escenario futuro III (EF3)

Escenarios de uso y asignacin del agua

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Captulo 1 INTRODUCCIN

1.1 JUSTIFICACIN Y OBJETIVOS Son varias las cuencas y ros internacionales donde existen o se han propuesto proyectos de aprovechamiento hdrico, lo que se explica en parte por la ubicacin de Bolivia en el centro de Sudamrica. Entre los existentes estn las obras en los ros Mauri (Per y Chile), Lauca (Chile) y Cancosa (Chile), las dos ltimas ejecutadas sin ningn acuerdo entre pases. Entre los proyectos propuestos destacan el megaproyecto hidroelctrico del ro Madera (Brasil), las presas de la cuenca del ro Bermejo (Argentina) y los proyectos de control y aprovechamiento del ro Pilcomayo (Paraguay y Argentina). Ante la falta de una poltica de aguas internacionales, la negociacin tiende a realizarse de forma individual para cada caso. Esto se complica an ms por la falta de un equipo permanente de apoyo tcnico en la Cancillera y la dificultad de conseguir los recursos econmicos e insumos necesarios para llevar a cabo el anlisis de cada proyecto. El componente Aguas Internacionales del proyecto de investigacin Derechos de Agua Fase II eligi a la cuenca trinacional (Bolivia, Per, Chile) del ro Mauri como estudio de caso. Forma parte de la gran cuenca endorreica del Altiplano sudamericano. Varios proyectos de aprovechamiento y trasvase de las aguas de la cuenca del Mauri hacia la regin costera del Pacfico han sido ejecutados y otros estn planificados, con frecuencia sin tomar en cuenta a la poblacin local. Excepto el sector chileno, el rea de estudio forma parte del acuerdo entre Per y Bolivia que crea la Autoridad Binacional del sistema hdrico, que incluye a la cuenca del lago Titicaca y cuyas aguas se rigen bajo un rgimen de condominio. Los gobiernos de los dos pases aceptan que cualquier extraccin futura de agua en la cuenca del ro Mauri debe analizarse y definirse tomando en cuenta sus impactos ambientales, los derechos de los usuarios aguas abajo y el derecho internacional. El componente Aguas Internacionales se inici formalmente en septiembre de 2005 y se plante las siguientes preguntas de investigacin:

Cmo pueden contribuir la metodologa y herramientas desarrolladas en la primera

fase del proyecto Derechos de agua a las negociaciones sobre el trasvase de mayores volmenes de agua de la cuenca alta del ro Mauri, de tal modo que se fortalezca a la Cancillera Boliviana, a la Comisin Binacional Peruano - Boliviana y al CONIAG en su anlisis, toma de decisiones e involucramiento de la poblacin local?

Cul es la contribucin del estudio de caso del ro Mauri para la conceptualizacin,

sustento y formulacin de polticas de aguas internacionales y el estudio de otros casos?

Cules son las implicaciones ambientales y sociales (derechos de agua) de las actuales

y futuras obras proyectadas para el aprovechamiento hdrico en la cuenca del ro Mauri?


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El presente informe pretende responder a la tercera pregunta, mediante la aplicacin de un modelo de gestin del agua en cuencas. Este tipo de herramienta permite trabajar con una gran cantidad de informacin para obtener un diagnstico del manejo actual del agua en una cuenca y para simular escenarios futuros, tomando en cuenta la variabilidad espacial y temporal de la oferta y demanda de agua y la competencia entre usuarios. Como ventaja adicional, un modelo de gestin ayuda a transparentar la asignacin del agua, a identificar posibles puntos de conflicto, as como condiciones y situaciones crticas. Adems este tipo de modelo puede servir a los futuros Comits o Autoridades de cuencas como base para la gestin del recurso. El modelo elegido fue el MIKE BASIN del Danish Hydraulic Institute. Paralelamente y como complemento indispensable del anlisis, se usaron herramientas de las ciencias sociales, como el anlisis de stakeholders y las mesas de multiactores. El presente documento es el informe final del estudio de escenarios y asignacin del agua, que responde a los siguientes objetivos principales: Evaluar los impactos ambientales y sociales de las actuales y futuras obras de

aprovechamiento de las aguas en la parte alta de la cuenca del ro Mauri, sobre los usuarios del sector boliviano que dependen de esas aguas (sistemas de riego ubicados a lo largo del ro Desaguadero, bofedales sobre el ro Mauri, poblacin y otros usuarios).

Probar y validar la metodologa y las herramientas desarrolladas en la primera fase del

proyecto para su aplicacin en contextos nuevos y ms complejos como es el de una cuenca internacional y de gran extensin.

Proporcionar informacin amplia y actualizada al gobierno de Bolivia y la poblacin de

los tres pases sobre las propuestas de trasvase de aguas de la cuenca alta del ro Mauri y sus consecuencias.

1.2 ALCANCE El estudio comprendi las siguientes actividades: Recopilacin de informacin climatolgica, hidrolgica, cartogrfica y de estudios previos Estudio de oferta de agua Mapeo de derechos de agua y anlisis de stakeholders Anlisis de demanda de agua en la cuenca de los ros Mauri y Bajo Desaguadero. Incluye

un anlisis particular de la demanda de bofedales por subcuencas controladas por estaciones hidromtricas

Diagnstico del manejo actual del agua en la cuenca Recopilacin de la informacin referente a la extraccin de agua de la cuenca del ro Mauri

hacia las cuencas costeras del Per. Implementacin del modelo de gestin en la cuenca Simulacin del escenario actual. Diagnstico de uso y manejo del agua. Identificacin y simulacin de tres escenarios futuros. Evaluacin de los impactos de los escenarios futuros


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El informe est estructurado de la siguiente forma: El captulo 1 de Introduccin incluye la justificacin, objetivos y alcance del estudio. El captulo 2 describa el rea de estudio y los proyectos de trasvase de agua hacia la cuenca del Pacfico. El captulo 3 describe cmo se representa y modela la asignacin de derechos y gestin del agua en cuencas, as como la informacin que se requiere. El captulo 4 sintetiza los estudios de oferta y calidad de aguas y el captulo 6 los de demanda y mapeo de derechos. El captulo 6 describe la situacin actual de manejo del agua en la cuenca y presenta los resultados del denominado escenario actual, as como la calibracin del modelo para este escenario. Los resultados obtenidos con el modelo de gestin para los tres escenarios futuros son objeto del captulo 7. El captulo 8 presenta las conclusiones sobre los impactos sociales y ambientales de los proyectos de trasvase y sobre los resultados del estudio.


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Captulo 2 EL REA DE ESTUDIO Y LOS PROYECTOS DE TRASVASE

2.1 EL AREA DE ESTUDIO El rea de estudio comprende las cuencas de los ros Mauri y Bajo Desaguadero. El ro Mauri es el principal afluente del ro Desaguadero y forma parte del sistema TDPS (Titicaca, Desaguadero, Poop, Salares), que drena las aguas de la regin del Altiplano central de Sudamrica. El rea de estudio ocupa parte de los departamentos de Puno y Tacna en Per, del departamento de La Paz en Bolivia y de la provincia de Parinacota de la I Regin de Chile. En Bolivia, ocupa el extremo sur del departamento de La Paz y el noreste del departamento de Oruro (ver figura 2.1).

Figura 2.1: rea de estudio

Fuente: Villaroel y Prez El ro Mauri nace en la cordillera occidental, en Per, para luego ingresar a Bolivia. Sigue un curso oeste-este (figura 2.2), y en las cercanas de la poblacin de Abaroa recibe al ro Caquena, que nace en Chile. Confluye con el Desaguadero en las cercanas de la poblacin de


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Calacoto, despus de drenar una subcuenca de 9802 km2 de extensin. La poblacin es en su gran mayora de origen aymar. La densidad poblacional es baja, aproximadamente 3 hab/km2. En el sector boliviano (provincia Pacajes) de la cuenca, la poblacin era de 8892 habitantes el ao 1992, que se estima se ha reducido en la actualidad, al tener una tasa negativa de crecimiento (ALT, 2003). La tasa de analfabetismo est alrededor del 15%.

Figura 2.2: Cuencas de los ros Mauri y Bajo Desaguadero y rea de influencia

Fuente: Elaboracin propia La densidad poblacional es considerablemente ms alta a lo largo del ro Desaguadero aguas abajo de la confluencia con el Mauri, donde estn situados los principales sistemas de riego (en color verde claro en la figura 2.1) que usan las aguas de ese ro. El relieve (figura 2.3), est definido por la Cordillera Occidental al oeste y la planicie altiplnica al este. La Cordillera Occidental es volcnica y separa a la cuenca del Altiplano de las pequeas cuencas costeras del Pacfico. La altitud vara desde los 6300 msnm hasta 3795 msnm en la cuenca del ro Mauri. El punto ms alto est situado en los nevados de Parinacota, donde se origina el ro Caquena. A partir de Calacoto, el ro Desaguadero corre por la amplia planicie del Altiplano Central, cuyo relieve se caracteriza por la presencia de terrazas, colinas y cerros aislados (Orsag, et al. 2006).

Figura 2.3: Relieve y altitud del rea de estudio

Ro Mauri Ro Desaguadero


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Fuente: Elaboracin propia en base a SRTM 2.1.1 Clima En la regin del Altiplano predominan condiciones semiridas (la evapotranspiracin potencial anual supera ampliamente a la precipitacin) y un clima fro. La pluviometra media anual en la cuenca del ro Mauri est en el rango de 300 a 500 mm/ao. A lo largo del ro Desaguadero aguas abajo de Calacoto, la precipitacin media anual es del orden de 300 a 400 mm/ao. La variacin interanual es muy grande y el riesgo de sequas es alto. La figura 2.4 muestra el mapa de isoyetas anuales para el periodo 1960-2003. El rgimen de precipitacin es monomodal, con una poca lluviosa entre diciembre y marzo. En el estudio de Molina et al (2007), se puede encontrar una descripcin amplia y precisa del comportamiento de las principales variables climticas. En la parte poblada de la cuenca del ro Mauri, entre los 3800 y 4500 m, la temperatura media anual vara en el rango de 2 a 8 C, con valores mximos medios de 5 a 17 C y mnimos medios anuales de -10 a 3 C. La principal variable que influye sobre la temperatura es la altitud. En las cumbres ms altas, que superan los 6000 m, la temperatura media anual puede caer por debajo de -12 C. El gradiente trmico altitudinal est en el rango de 0.85 a 0.9 C por cada 100 m, un valor alto y por encima de la media regional. En la zona habitada de la cuenca del ro Mauri la frecuencia de heladas es superior a 150 das al ao. La evapotranspiracin potencial (ETP) media en la cuenca del ro Mauri est en el orden de 1100 a 1500 mm/ao. A lo largo del ro Desaguadero, la ETP medial anual es de 1300 a 1400 mm/ao, pero en algunos sectores de la cuenca de este ro alcanza valores de 1800 mm/ao. La figura 2.5 muestra el mapa de isolneas de ETP media anual del rea de estudio.

Figura 2.4: Isoyetas medias anuales en el rea de estudio


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Fuente: Molina et al (2007) Proyeccin: UTM, Datum: WGS 1984-Bolivia, Zona 19 S 2.1.2 Geologa y suelos El Altiplano es una unidad fisiogrfica resultado del relleno de una fosa tectnica, cuyos orgenes se remontan al cretcico. La evolucin de la cuenca del Altiplano ha sido muy dinmica, con cambios asociados al clima y el vulcanismo. Durante el cuaternario, la evolucin del altiplano estuvo ligada fundamentalmente a los cambios de clima. La alternancia de perodos hmedos y secos, clidos y fros, se asocia al desarrollo de lagos ms grandes o ms reducidos que los actuales segn la poca. A estas situaciones hidrolgicas corresponden diferentes depsitos que van desde morrenas glaciares en las cordilleras, a sedimentos fluviales entre el pie de monte y la planicie, y a formaciones lacustres y evaporticas en la parte central de la llanura altiplnica (ALT, 2001).


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Figura 2.5: Mapa de isolneas de ETP media anual, periodo 1960-2003

Fuente: Molina et al (2007) Proyeccin: UTM, Datum: WGS 1984-Bolivia, Zona 19 S La Cordillera Occidental que forma el lmite oeste del Altiplano y donde est situada la cuenca del ro Mauri es volcnica. Se observa que en esta cuenca predominan rocas volcnicas, con pequeos sectores con presencia de depsitos cuaternarios no consolidados y al noreste, areniscas y arcillas. En cambio, a lo largo del ro Desaguadero predominan depsitos cuaternarios. Desde el punto de vista geomorfolgico, en la cuenca del ro Mauri predominan las montaas volcnicas de formas redondeadas y las mesetas de lavas e ignimbritas. En cambio, a lo largo del ro Desaguadero predominan las terrazas y llanuras fluvio-lacustres. Los suelos en general son poco desarrollados debido a que se han formado sobre laderas de colinas y serranas, donde los procesos de remocin son continuos, y no permiten la formacin de horizontes; por consiguiente son poco profundas. As mismo, en los fondos de valles o planicies, los suelos no han tenido tiempo de desarrollar, debido a su edad (Formado sobre materiales recientes del cuaternario), o en algunos casos estn afectados por problemas de inundaciones o aportes coluviales. El clima fro reinante y la escasez de lluvias, tampoco favorecen la evolucin de estos (Orsag et al. 2007).


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En las montaas y serranas con laderas empinadas, los suelos pertenecen en su mayora a las Tierras no Arables y Marginales con limitaciones de uso (Poca profundidad, presencia de piedras y afloramientos rocosos y baja fertilidad natural), clima (Heladas y dficit hdrico) y erosin (Por textura y pendiente). Por consiguiente los suelos son ms aptos para forestacin, pasturas y reas de recreacin y conservacin o en caso de utilizarse para la produccin de alimentos, requieren la implementacin de prcticas de conservacin de suelos como terrazas, barreras muertas y vivas, etc. (Orsag et al. 2007). A lo largo del ro Desaguadero, la geomorfologa ha influido en las caractersticas de los suelos, lo que a su vez se relaciona con los patrones de cultivo. Segn el informe de FundEco (citado por Villaroel y Prez, 2007), en la zona de estudio se pueden distinguir 3 unidades:

Suelos desarrollados sobre depsitos aluviales, se encuentran en su mayor parte en las mrgenes del ro Desaguadero, entre las localidades de Calacoto y Chuquia donde el cauce del ro est limitado a su lecho. Suelos con bajo contenido de materia orgnica (< 1.8%), un alto porcentaje de arena y mediana a fuertemente alcalinos.

Suelos desarrollados sobre llanuras de inundacin. Se encuentran a partir de Chuquia, donde el ro se divide en dos brazos. Varan de neutro a fuertemente alcalinos en tanto que los valores de salinidad son muy altos en la llanura de inundacin comprendida entre los brazos del ro. La textura es arcillo limosa.

Suelos desarrollados sobre depsitos aluvio lacustres, deben su origen a depsitos aluviales, pero a diferencia de los suelos de la categora anterior, subyacen sobre material con enriquecimiento de materia orgnica. Las zonas representativas de esta unidad se encuentran en las localidades de Challacollo, Toledo, Pumanchalla, Choro y Huancaroma, en las que predominan las clases texturales franco arcillosas con aptitud para labores agrcolas. Se trata de un rea con fuertes problemas de salinidad donde prosperan especies vegetales tolerantes.

A lo largo del ro Desaguadero se puede encontrar suelos afectados por la acumulacin paulatina de sales/sodio, debido al clima semirido, baja precipitacin, evapotranspiracin, suelos formados sobre sedimentos fluvio-lacustre finos y salinos (Lago Ballivin), que favorecen por capilaridad la acumulacin de sales o sodio en las capas superficiales del suelo y su escaso lavado hacia las capas inferiores. Actualmente y debido a los procesos mencionados, los suelos de amplias reas del Altiplano Central (Cuenca media y baja del Desaguadero), se estn degradando y las praderas nativas estn siendo reemplazadas por otras especies como el antobrium y kotales, especies que no son aptas para el ganado o se estn convirtiendo en eriales (Orsag et al. 2007). 2.1.3 Vegetacin y Uso del Suelo En la cuenca del ro Mauri por debajo de los 4500 m, se presenta una vegetacin rala de pastos y arbustos alto-andinos. En las cumbres existen bosques ralos de Polylepis. Gran parte de la cuenca comprende de paisajes predominantes de afloramientos rocosos (ALT, 2001). Los bofedales representan del 1.2 a 2% de la superficie de esa cuenca. Es una vegetacin importante para la ganadera camlida como llamas y alpacas. Un bofedal (ver figura 2.6) es un humedal de altura, ecosistema presente en zonas agroecolgicas de puna seca. Es considerado una pradera nativa poco extensa con humedad permanente, vegetacin siempre


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verde y de elevado potencial productivo (Alzrreca, 2001, citado por Flores, 2002). La importancia de este ecosistema radica en que posee vegetacin durante todo el ao y se constituye en la base de la ganadera de la zona. Tambin alberga una variedad de aves, otros animales y especies vegetales tpicas del rea.

Figura 2.6: Bofedal en la cuenca del ro Mauri

Fuente: Equipo de proyecto Existen otros tipos de ecosistemas como la puna hmeda, puna seca, praderas naturales, chillihuares y tolares, que albergan diferentes variedades de plantas, entre las que se pueden citar: Stipa sp, Festuca sp, Calamagrostis sp, Muhlenbergia sp, Bouteluoa sp, garbancillo Astragalus sp, kishuara Budleia sp, la kehuia Polylepis sp y Selaginella sp. Con la excepcin de los bofedales, esos ecosistemas se encuentran tambin en la cuenca del Bajo Desaguadero. En las provincias Aroma y Gualberto Villarroel de La Paz y Cercado, Tomas Barrn y Saucar del departamento de Oruro, existen varios sistemas de riego tradicional que utilizan las aguas del ro Desaguadero para riego de forrajes (alfalfa), papa, cebolla, haba y otros cultivos. El riego es ante todo complementario. El rea bajo riego ya supera las 9000 hectreas y contina expandindose. 2.1.4 Hidrologa y calidad de aguas El ro Mauri o Maure nace a 4800 m en el extremo noroeste de la cuenca (ver figura 2.7) y en territorio peruano. El curso ms largo recibe el nombre de ro Quilvire y se origina al pie del nevado Larjanco. Despus de un corto recorrido ingresa a la laguna Vilacota, de la que es su principal afluente. Seis km ms abajo del punto de salida de esa laguna, recibe por su margen izquierda al ro Ancoaque, que lleva ms caudal y del que adopta el nombre por un trayecto corto. Aguas abajo y antes de la confluencia con el ro Chiliculco, el ro recibe por su margen derecha el aporte de varios manantiales termales de origen volcnico, cuyas aguas tienen un alto contenido de boro y arsnico. Despus de recibir varios afluentes (ros Chiliculco, Kao, Kallapuma y Ancomarca y manantiales como el de Copapujo), el ro Mauri cruza la frontera


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peruano-boliviano. Apenas 1 km aguas abajo de la frontera, recibe por su margen izquierda al ro Cusi Cusini y 30 km ms abajo, en el sector de Abaroa, confluye con el ro Caquena, que drena una cuenca ms grande que la del ro Mauri. El ro Mauri contina en direccin Este siguiendo un curso encajonado, recibiendo varios cursos de agua, como los ros Vilcapalca o Tiquerani, Chaullani y Muru Aramaya por la margen derecha y los ros Kankavi y Nasani por la margen izquierda. Nueve kilmetros ms abajo del puente Rosario, el ro Mauri recibe a su afluente ms importante, el ro Achuta o Blanco, que drena una extensa cuenca de la margen derecha. Desde la confluencia con el ro Blanco hasta la confluencia con el ro Desaguadero en Calacoto, el ro Mauri discurre por la planicie altiplnica siguiendo un curso de suave pendiente. Su cauce se hace muy ancho y poco profundo y las mrgenes a ambos lados estn sujetas al riesgo de inundaciones. La figura 2.7 muestra las subcuencas en que se ha subdividido la cuenca del ro Mauri, segn la estacin hidromtrica que las controla. La superficie total de aporte hasta un punto de control se obtiene sumando la superficie de las subcuencas situadas aguas arriba de ese punto.

Figura 2.7: Subcuencas (por estaciones hidromtricas) de la cuenca del ro Mauri.

Fuente: Elaboracin propia


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La tabla 2.1 muestra el rea de aporte en cada estacin, obtenida de la forma descrita, as como los caudales medios anuales y caudales especficos, para esas subcuencas. Para las tres estaciones ubicadas sobre el ro Desaguadero se muestran los caudales medios anuales en m3/s. Todos estos datos se obtuvieron del estudio de Hidrologa y Recursos Hdricos (Molina et al, 2007), que forma parte del presente proyecto.

Tabla 2.1: Caudal especfico y lmina de escurrimiento anual en la cuenca del ro Mauri

caudal del ro Desaguadero, periodo 1965-05

Fuente: Elaboracin propia Los resultados de la tabla 2.1 evidencian grandes diferencias entre subcuencas. Las nacientes de los ros Mauri y Caquena (subcuencas Vilacota y Caquena nacimiento) presentan los valores de caudal especfico (4.6 y 8.3 litros/seg-km2, respectivamente) y lmina de escurrimiento (144 y 261 mm) ms altos de toda la cuenca. En el otro extremo, las intercuencas de Kovire y Abaroa Caquena presentan caudales especficos muy bajos (0.7 y 0.23 litros/seg-km2, respectivamente). Para el conjunto de la cuenca del ro Mauri en la estacin de Calacoto, el caudal especfico es de 1.5 l/s-km2 y la lmina de escurrimiento es de 48 mm, valores que estn ligeramente por debajo de los correspondientes a la cuenca del ro Desaguadero (Roche et al, 1992). A partir de la confluencia con el ro Mauri, el ro Desaguadero sufre cambios morfolgicos significativos. Su pendiente aumenta con respecto al tramo aguas arriba de Calacoto, y con ello, su velocidad de flujo. Se observa tambin que el tamao medio del material del cauce del ro Desaguadero se incrementa, debido a los aportes de sedimentos ms gruesos, provenientes sobre todo del ro Blanco. En las cercanas de la poblacin de La Joya (ver figura 2.3), inmediatamente aguas abajo de la estacin hidromtrica de Chuquia, el ro Desaguadero se divide en dos brazos. Sobre el brazo izquierdo se encuentra el lago Uru Uru y prcticamente todos los sistemas de riego importantes del Bajo Desaguadero. Debido a diversos problemas, como la sedimentacin, el caudal que fluye por el brazo izquierdo tiende a disminuir con el tiempo. Se estima que actualmente representa en promedio entre un 30 y 40% del caudal del ro en Chuquia.


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Los dos brazos principales se subdividen a su vez en mltiples canales que desembocan, en ltimo trmino, en el lago Poop. Este lago poco profundo tiene como fuente de alimentacin principal al ro Desaguadero y es por tanto, muy sensible a las variaciones interanuales del caudal de este ro. El lago Poop es considerado un lago terminal, que en periodos secos, como en la dcada del 90, lleg a desaparecer casi por completo. Adems recibe cargas importantes de efluentes mineros que ingresan ante todo por el sector noreste. Sin embargo, an sostiene una fauna importante y tiene efectos reguladores sobre el clima de la regin. Estudios recientes (Pillco y Bergsson, 2007) muestran que el lago Poop es muy sensible a posibles cambios que impliquen una reduccin de las entradas de agua, como por ejemplo una reduccin del caudal del ro Desaguadero o una disminucin de la precipitacin en el Altiplano. Aunque el contenido de sales de las aguas del Mauri es considerablemente menor (0.5 g/l) que las del Desaguadero en Calacoto (1.83 g/l), las aguas del Mauri presentan concentraciones altas de boro (23 mg/l en Calachaca) y arsnico (5 mg/l en Calachaca) en el sector peruano del ro, de origen natural (por lixiviacin). La presencia de esos elementos provoca que las aguas del Mauri no sean aptas para consumo humano o animal. Quintanilla et al (1995) tambin detectan concentraciones altas de arsnico (0.6 a 0.8 mg/l) en el sector del ro Desaguadero aguas abajo de la confluencia con el Mauri (pero no aguas arriba). De todas maneras esas aguas son usadas para riego. An cuando no se han identificado fuentes importantes de contaminacin de origen antrpico, un estudio de calidad debe considerar esa posibilidad. 2.1.5 Aspectos socioeconmicos Adems de una baja densidad poblacional, la cuenca del ro Mauri presenta un bajo nivel de vida y de ingresos, muy inferiores al promedio de Bolivia y Per. Las tasas de crecimiento poblacional tambin han sido inferiores al promedio nacional e incluso negativas, como consecuencia de la migracin extra e interregional, que se increment con la ocurrencia de sequas como la del ao 1982-83 (ALT, 2003). Una evaluacin de los niveles de educacin y de la infraestructura de servicios ha identificado que: a) las tasas de analfabetismo en el rea rural continan siendo elevadas, a pesar de las significativas reducciones de los ltimos aos; b) la infraestructura de saneamiento bsico, energa y salud es insuficiente. La mayor parte de los hogares no cuenta con uno o varios servicios bsicos, especialmente en el rea rural (ALT, 2003). Las principales vas de acceso son la carretera La Paz Charaa en Bolivia y la carretera Tacna Capaso en Per. En el sector boliviano existen adems la denominada carretera La Paz TholaKollo Hito IV, que se une al tramo peruano para llegar a Tacna y el ferrocarril La Paz-Charaa-Arica, que no est en funcionamiento, aunque se proyecta una prxima rehabilitacin, al menos para transporte de carga. Existen caminos vecinales conectados a esas vas principales. La ganadera es la actividad que concentra a la mayor parte de la poblacin econmicamente activa. Por las limitaciones climticas (baja temperatura, heladas, sequas) la agricultura se reduce a superficies pequeas donde se cultiva papa amarga. La actividad ganadera se


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desarrolla aprovechando la presencia de bofedales. Se cra principalmente llamas, alpacas y ovinos. Una parte de la produccin pecuaria es procesada para elaborar quesos o lana y es vendida en las ferias rurales y ocasionalmente es llevada fuera de la regin. El comercio (particularmente el informal) represent tambin una importante actividad, especialmente en el sector de Charaa, aprovechando la condicin de triple frontera de la regin. Sin embargo, por diversos factores esta actividad ha disminuido en magnitud en aos recientes y muchos comerciantes se han trasladado a otros sectores fronterizos donde las condiciones son ms favorables. Las condiciones son diferentes en la cuenca del ro Desaguadero, donde existen extensos sistemas de riego que aprovechan las aguas de ese ro (y del ro Mauri) y donde existen sistemas de produccin agroindustrial relativamente desarrollados, mejor acceso a los centros urbanos de consumo y en general, una mejor infraestructura de transporte y comunicaciones. De manera general, la densidad poblacional y los ingresos familiares se van incrementando desde la cuenca del Mauri hacia el sur en el departamento de Oruro. 2.2 LOS PROYECTOS DE TRASVASE 2.2.1 Aspectos histricos El primer proyecto conocido para extraer y trasvasar aguas de la cuenca del ro Mauri hacia la cuenca del Pacfico es del ao 1867, en que un seor Hugues obtuvo autorizacin del gobierno peruano para construir un canal que llevase 3000 pies cbicos por minuto (1400 lit/seg) desde el ro Uchusuma, un afluente (ver figura 2.7). El canal fue construido, pero al parecer el caudal que efectivamente transport fue muy inferior al previsto. En 1876 un ingeniero de apellido Kruger, elabor planes para desviar 5000 litros/segundo de aguas del Mauri y de sus afluentes, con destino al valle de Tacna, que no se hicieron realidad (Jemu, 2002). Como consecuencia de la Guerra del Pacfico (1879-81) Chile qued en posesin de los territorios peruanos de Arica y Tacna. Entre 1912 y 1913, el gobierno chileno, empeado en consolidar su soberana en la regin conquistada, perfeccion el proyecto del ingeniero Kruger. En 1919 se organiz en Santiago de Chile, la Compaa industrial y Azucarera de Tacna, la que obtuvo autorizacin del Gobierno chileno para desviar el Mauri hacia dicho valle. Enterado el gobierno de Bolivia, formul sus reservas y objet ese desvo. Sin embargo, se construyeron obras que permitieron incrementar el caudal trasvasado desde el ro Uchusuma. Como consecuencia del tratado de 1929 entre Per y Chile, Tacna retorn a soberana peruana. En aos posteriores, la Repblica del Per ampli y consolid el trasvase del ro Uchusuma hacia el valle de Tacna, mediante la mejora de los canales y tneles, y la construccin de la represa Paucarani, que permite almacenar y regular las aguas de la cabecera de ese ro. Se abandon el antiguo canal Uchusuma, que captaba las aguas provenientes de la parte alta del ro Uchusuma en el lugar denominado Ancochaullane. Actualmente se usa el nuevo canal Uchusuma (denominado tambin Canal Azucarero), situado a una cota ms baja que permite captar y transportar ms agua. Del ro Uchusuma se capta un caudal promedio de 660 lit/seg,


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mediante una obra denominada Bocatoma Uchusuma. El Uchusuma es un ro de curso sucesivo, que nace en Per, cruza territorio chileno en un tramo corto e ingresa a Bolivia cerca de la poblacin de Charaa. Forma parte de la cuenca del ro Caquena, un afluente por la margen derecha del ro Mauri. En los siguientes aos se construyeron otras obras que permitieron incrementar an ms el caudal trasvasado hacia Tacna:

a) El canal Patapujo, que colecta los recursos de la laguna Casiri y varias quebradas (las ms importantes son las quebradas Iuma y Casillaco), que son afluentes directos del ro Mauri. En conjunto rinden alrededor de 220 lit/seg. Este canal se une al actual canal Uchusuma.

b) Los pozos de aguas subterrneas de El Ayro ubicados en la misma subcuenca, que fueron construidos el ao 1977, entraron en operacin gradualmente y producen actualmente un promedio de 460 lit/seg.

Los recursos hdricos de las tres fuentes mencionadas, que suman un caudal promedio de 1340 lit/seg, se trasvasan mediante el canal Uchusuma hacia la vertiente del Pacfico. Despus de atravesar dos tneles, General Lagos y Huaylillas Sur, se descargan en la quebrada Vilavilani, afluente del ro Caplina, que llevan esas aguas hasta el valle de Tacna, para abastecimiento de la ciudad y para riego en el valle. La figura 2.8 muestra las cuatro cuencas en que se divide el departamento de Tacna, la ciudad y poblaciones ms importantes, as como las reas de riego (en verde) de la cuenca del Pacfico. La parte de la cuenca del Mauri situada en Tacna se muestra en color rosado. Es el nico sector del departamento que pertenece a la cuenca del Altiplano. En 1996 empez a funcionar el tnel Kovire que trasvasa aguas de las cabeceras del ro Mauri hacia las cuencas de los ros Locumba y Sama (figura 2.8). El tnel Kovire tiene una capacidad de 10000 lit/seg, pero en promedio ha transportado un caudal de solamente 500 lit/seg, 300 lit/seg provenientes del rio Mauri y el resto de los acuferos subterrneos que atraviesa el tnel. En varias ocasiones el Gobierno boliviano ha solicitado informacin y hecho observaciones sobre esos proyectos. Por ejemplo en nota de febrero de 1962, el "Gobierno boliviano se anticipa en expresar al ilustrado gobierno del Per, que en forma invariable, ha sostenido, primero que la utilizacin de las aguas de un ro sucesivo no debe perjudicar a las intereses de los propietarios del curso inferior y, segundo, que el caudal de un ro internacional no debe ser alterado trasladando aguas de la cuenca geogrfica que es la usufructuaria y acreedora natural de dicho recurso, hacia otra cuenca geogrfica diferente". La respuesta a esa nota indica que "el Per, fiel cumplidor de sus compromisos internacionales, proceder en este punto, como en todo, ajustndose a derecho y, en el caso del Ro Mauri, dentro de la cordialidad fraterna que tradicionalmente lo liga a Bolivia.


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Figura 2.8: El departamento de Tacna y sus cuencas de abastecimiento de agua

Fuente: PET, 2006 Es decir, el Per acepta formalmente que se aplica la Declaracin de Montevideo1, pero ha continuado con los estudios y construccin de obras hidrulicas. Tampoco otorg ninguna compensacin por los serios impactos ambientales y sociales que la extraccin de aguas superficiales y subterrneas de la cuenca del ro Uchusuma provoc en Bolivia. Entre esos impactos se incluye la desaparicin de 580 hectreas de bofedales en el sector de Charaa, que dependan de las aguas de ese ro. Este impacto provoc a su vez que toda la poblacin boliviana que dependa de esos bofedales para alimentar su ganado, tuviese que abandonarlos y emigrar a otras zonas. Pese a sus reclamos (Paredes, 1999), los afectados no fueron compensados por sus prdidas y ni siquiera se plantearon medidas de mitigacin que permitiesen salvar al menos parte de esos bofedales, como por ejemplo dejar un caudal mnimo en el ro. Tanto la cuenca del ro Mauri como la del Bajo Desaguadero, quedaron bajo jurisdiccin de la Autoridad Binacional del sistema de los lagos Titicaca, Poop, ro Desaguadero y Salares (ALT), que se estableci el 15 de junio de 1993 con un intercambio de Notas Reversales entre Bolivia y Per. Uno de los objetivos de la ALT fue poner en ejecucin el Plan Director Global binacional de proteccin-prevencin de inundaciones y aprovechamiento de los recursos

1 Declaracin de Montevideo: Los estados tienen el derecho de aprovechar para fines industriales o agrcolas, el margen que se encuentra bajo su jurisdiccin, de las aguas de ros internacionales. Ese derecho, sin embargo est condicionado en su ejercicio por la necesidad de no perjudicar al igual derecho que corresponde al Estado vecino en el margen de su jurisdiccin.


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hdricos del lago Titicaca, ro Desaguadero, lago Poop y salar de Coipasa, resultado de un estudio financiado por la Unin Europea. Entre otros aspectos importantes, el estudio estableci que se poda extraer y usar un caudal promedio de 20 a 25 m3/s del sistema Titicaca-Desaguadero sin afectar sensiblemente el equilibrio del sistema hdrico ni de los ecosistemas relacionados. Por el rgimen de condominio, ese caudal debe repartirse en partes iguales entre los dos pases, por lo que cada pas puede consumir hasta un mximo de 12.5 m3/s. Sin embargo y de acuerdo a la ALT (R. Zuleta, codirector de la ALT, en declaraciones al peridico El Deber, 2004), en esos 10 a 12.5 m3/seg no se incluyen los caudales que ambos pases ya extraan antes de la firma de los acuerdos, como los de la cuenca del Uchusuma. Ms an, al parecer el gobierno regional de Tacna asume que los caudales adicionales a extraer de la cuenca del Mauri no estn contemplados en los 12.5 m3/s que corresponden a Per, por lo que el aprovechamiento de las aguas de ese ro debera ser objeto de un acuerdo aparte. Se tiene muy poca informacin sobre el uso de las aguas de la cuenca del Mauri por parte de Chile. Despus de los tratados de 1904 con Bolivia y de 1929 con Per, Chile qued en posesin de la parte alta de la cuenca del ro Caquena. Bazoberry (2002, 2005) afirma que Chile extrae un caudal de 2 m3/seg del ro Caquena y lo trasvasa al Valle de Lluta, en la cuenca del Pacfico. Las obras de trasvase del Caquena se habran iniciado en la dcada del 60. Las obras de captacin se localizaran muy cerca de la confluencia del ro Colpacagua con el Caquena (ver figura 2.7) 25 km ms arriba del punto donde el ro ingresa a Bolivia. Esas aguas seran derivadas mediante un canal de 13 km de longitud y un tnel de 6 km que atraviesa la Cordillera y que permite descargar el agua trasvasada al ro Colpitas, un afluente del ro Lluta, en la provincia de Tarapac. Debido a ese trasvase, varios bofedales de la parte baja del ro Caquena, en territorio boliviano, habran sido afectados, perdiendo parte de su superficie. Durante la presente investigacin no se pudo verificar que Chile est efectivamente trasvasando aguas del Caquena hacia la cuenca del Pacfico, principalmente porque no se pudo concretar una visita al sector chileno de la cuenca. Las imgenes de satlite permiten observar que hay varias obras de captacin (tomas) a lo largo del ro Caquena, pero no se pudo identificar canales o tneles de trasvase (en cambio los tneles y canal Uchusuma se identifican con toda claridad). Una de esas tomas se halla prxima a la ubicacin mencionada por Bazoberry y a la estacin hidromtrica de Vertedero Caquena (figuras 2.7 y 2.9), cuyo nombre mismo sugiere que es una obra de captacin. Los datos de caudal en esa estacin (ver tabla 2.1 y el estudio de Hidrologa y Recursos Hdricos) indican que no es posible derivar un caudal de la magnitud sugerida por Bazoberry. La informacin que se dispuso a la fecha del presente estudio, hace suponer que casi todas las tomas identificadas en las imgenes sirven para proveer de agua a reas situadas dentro de la misma cuenca, principalmente para riego de bofedales. Existen tomas no solamente en el tramo chileno del ro Caquena, sino tambin en el ro Putani, un afluente del Caquena.


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Figura 2.9: Estacin hidromtrica Vertedero Caquena (al centro de la fotografa) gggggggggggggg gggggg

Fuente: Google Earth 2.2.2 Situacin actual De acuerdo a los datos mencionados en 2.2.1, el Per extrae actualmente alrededor de 1600 lit/seg de la parte alta de la cuenca del ro Mauri, y tiene proyectado extraer ms en un futuro prximo. Sin embargo, la situacin es compleja y los actores involucrados son ms numerosos. El caso del proyecto Kovire, que deriva aguas del Mauri hacia la laguna Aricota de la cuenca de Locumba (ver ubicacin en la figura 2.8), es paradigmtico. El tnel tiene una capacidad de 10 m3/seg, mucho ms grande que los 0.3 m3/seg (300 lit/seg) que se captan en la bocatoma Kovire, situada al inicio del tnel. Esta subutilizacin tiene varias causas: La bocatoma Kovire estaba proyectada para captar todo o casi todo el caudal que lleva el

ro Mauri en ese punto, es decir 520 lit/seg (ver tabla 2.1), pero los comunarios peruanos de la zona se opusieron. Los argumentos fueron contundentes: las aguas de excelente calidad de Kovire se mezclan aguas abajo de la bocatoma con las aguas geotermales proveniente de las borateras Putina, que tienen alto contenido de boro y arsnico y son, por tanto, txicas. El efecto de dilucin de las aguas de Kovire es vital para los bofedales existentes en ese tramo y por tanto, para el ganado camlido de los comunarios que se alimenta de esos bofedales. El conflicto lleg hasta el punto de que los comunarios tomaron las obras hidrulicas e interrumpieron el flujo de agua por el tnel en diciembre de 1997. El Gobierno Regional de Tacna se vio obligado a firmar un acuerdo por el que debe dejar pasar ro abajo 50% del caudal presente en Kovire.


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Figura 2.10: Proyecto Kovire

Fuente: Sez, 2005

El proyecto Kovire inclua la captacin y trasvase de las aguas de varios pequeos

afluentes de la cabecera del ro Huenque (ver figuras 2.8 y 2.10). El ro Huenque es el principal afluente del ro Ilave, a su vez uno de los tres principales afluentes del Titicaca, por lo que cualquier extraccin debera contabilizarse como parte del caudal mximo de 12.5 m3/s que puede usar Per segn el rgimen de condominio. El problema se complica porque esos pequeos afluentes estn ubicados en el departamento de Puno (no son jurisdiccin de Tacna), cuyas autoridades se han opuesto firmemente a cualquier trasvase de la cuenca del Huenque, porque entienden que perjudica al departamento y los pobladores de la regin. El proyecto original prevea derivar 600 lit/seg de los ros Putijane y Lorisa, 1100 lit/seg de los ros Chila y Coypa Coypa, 300 lit/seg del ro Chilliculco (que es un afluente del Mauri), lo que unido al caudal captado en bocatoma Kovire, da un total de 2300 lit/seg que llevara el tnel en su inicio. Sin embargo, estudios posteriores descartaron o suspendieron las obras de los ros Putijane y Lorisa y disminuyeron el caudal que se esperaba captar de los otros ros. En su versin ms reciente (ver figura 2.10), los estudios de ingeniera esperan captar un caudal medio de alrededor de 1000 lit/seg de esos afluentes, sujeto a un acuerdo con Puno.

Incrementar los caudales trasvasados hacia la costa del Pacfico siempre ha sido objetivo del Gobierno Regional de Tacna. Para ello han elaborado y siguen elaborando estudios y


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proyectos de obras hidrulicas, al mismo tiempo que extienden los canales existentes (ver figura 2.11) y amplan los embalses. Sin embargo, ese propsito ha tropezado con algunos problemas.

Figura 2.11: Canal Calachaca-Chuapalca-Patapujo

CANAL CALACHACA CHUAPALCA

PATAPUJO

La obra de conduccin ms importante del Proyecto Vilavilani, la constituye el canal Calachaca Huaylillas Sur, el cual captar las aguas del ro Maure, y las conducir hasta su descarga en la quebrada de Vilavilani, recibiendo en su recorrido los aportes por bombeo de los caudales regulados en las presas Chuapalca y Ancomarca (11,98 Hm3). El Canal Calachaca Huaylillas Sur tiene una longitud total de 143.10 Km, ha sido dividido, para fines de implementacin del Proyecto en tres tramos:

El tramo 1: Canal Calachaca Chuapalca, se desarrolla desde la captacin en el ro Maure, hasta el empalme con la planta de bombeo que llega del embalse de Chuapalca, tendr una capacidad de 1.00 m3/s y una longitud de 45.6 Km El tramo 2: Canal Chuapalca Uchusuma, que se desarrolla desde la descarga de la tubera de impulsin de la Planta de bombeo de Chuapalca, hasta su entrega al canal Uchusuma existente. Tiene una capacidad de 3.50 m3/s y una longitud de 48.1 Km. En dicho tramo ya se tiene construido hasta el ao 2002 cerca de 37.82 Km. El canal cuenta adems con 5 tneles de 3548.1 m. de longitud acumulada

Fuente: PET, 2003 Por ejemplo, el Proyecto Especial Tacna (PET) instal sistemas para bombear aguas subterrneas de la cuenca de la laguna Vilacota (ver ubicacin de la laguna en las figuras 2.8 y 2.10) y trasvasarlas a la cuenca de Locumba, con un caudal de 150 lit/seg. Esos pozos funcionaron entre marzo y octubre de 1994. Adicionalmente se pens aprovechar aguas superficiales mediante un rajo (corte) a la salida de la laguna, que permitira extraer otros 250 lit/seg. El argumento fue que esos caudales se pierden por evaporacin en la laguna, por lo que la consecuencia de extraerlos sera una reduccin de su superficie y volumen. De acuerdo a la informacin que se tiene, ninguno de esos proyectos est funcionando, probablemente por la oposicin de los pobladores. Las aguas geotermales que ingresan al ro Mauri en el sector de las Borateras de Putina y en el sector de Kallapuma representan otro problema serio por su toxicidad y por tanto, porque limitan mucho el uso de las aguas de ese ro para consumo, animal y riego. Abajo del punto de ingreso, la concentracin media de boro en las aguas del ro Mauri es de 12 mg mg/lt y de


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arsnico de 2 mg/l (PET, 2006) valores muy superiores a los lmites mximos recomendados por la OMS (B=0.3 mg/lt y As=0.05 mg/lt). Para superar este problema el PET ha realizado varios estudios y propuesto diversas alternativas, entre las que destacan: a) la derivacin de las aguas geotermales por medio de un canal de evitamiento que las descargara nuevamente al ro Mauri aguas abajo de las futuras represas y cerca a la frontera con Bolivia, b) la construccin de lagunas y pozos de evaporacin de capacidad suficiente para eliminar esas aguas geotermales, cuyo caudal medio se estima en 400 lit/seg. El Instituto de Recursos Naturales (INRENA) del Per ha realizado estudios de impacto ambiental de los proyectos de aprovechamiento y trasvase en la cuenca del Mauri, pero solamente para el sector peruano. No se han realizado estudios similares para el sector boliviano. Al parecer, la ALT es el organismo que debera asumir la responsabilidad de llevarlos a cabo, junto con un Plan de Gestin Integral del Agua en la cuenca. Las buenas relaciones entre Per y Bolivia y los acuerdos ya existentes sobre la cuenca del Titicaca, permiten al menos abrigar la esperanza de que el futuro aprovechamiento de las aguas del Mauri se realice tambin en el marco de un convenio binacional. En ese marco, las cancilleras de ambos pases, en Acta de la Comisin de Asuntos Polticos Bilaterales, efectuada en Santa Cruz de la Sierra, los das 9 y 10 de febrero de 2003 accedieron a conformar una Comisin Tcnica Binacional compuesta por tcnicos de ambos pases. Los objetivos iniciales de la Comisin fueron:

Cuantificar el caudal original en el rea de las obras construidas por el Per. Evaluar la utilizacin prevista y sus posibles repercusiones sobre el caudal de agua que

ingresa a Bolivia Determinar el monto mximo que pudiera utilizarse, para permitir que el caudal

adecuado ingrese a Bolivia. Analizar la calidad del agua y niveles de contaminacin debido a los componentes de

boro y arsnico que registra el caudal original. La Comisin realiz varias visitas de campo para realizar aforos y tomar muestras. Sin embargo, su trabajo se ha visto restringido por falta de recursos y porque no obtuvo ni dispuso de toda la informacin necesaria de los organismos responsables en cada pas. Hasta diciembre 2007 no haba emitido conclusiones y recomendaciones que respondiesen a los objetivos planteados. No existen acuerdos sobre el uso de las aguas de cuencas compartidas entre Chile y Bolivia. El uso por parte de Chile de las aguas de varias de esas cuencas ha llevado a conflictos, que incluso desembocaron en el rompimiento de relaciones diplomticas. Todo esto explica en parte que no se pudiera realizar una verificacin en campo del posible trasvase de las aguas del ro Caquena. Se conoce que existe extraccin de agua para riego de bofedales en el sector chileno de la cuenca y se obtuvo informacin de caudales en tres estaciones hidromtricas. Con esta informacin se trabaj en el presente estudio.


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Captulo 3

ASIGNACIN DEL AGUA A NIVEL DE CUENCA: REPRESENTACIN Y MODELOS

3.1 LA ASIGNACIN DEL AGUA Y SU REPRESENTACIN El objetivo principal del presente estudio es evaluar los impactos ambientales y sociales de las actuales y futuras obras de aprovechamiento de las aguas en la parte alta de la cuenca del ro Mauri, sobre los usuarios del sector boliviano que dependen de esas aguas. Por la necesidad de representar situaciones futuras o hipotticas (anlisis de escenarios) y por la gran cantidad de informacin que se esperaba manejar, se decidi recurrir a la modelacin matemtica. La modelacin matemtica en el campo de los recursos hdricos parte del concepto de sistema. En un sentido amplio, un sistema puede entenderse como un modelo de la realidad, que consiste de un nmero finito de elementos que se interrelacionan e interactan entre s (Nandalal y Simonovic, 2002). El problema central de la modelacin matemtica es la evaluacin del comportamiento del sistema. Los modelos que ayudan a estudiar cmo se asigna el agua dentro de un sistema hdrico usan una variedad de marcos conceptuales, desde el anlisis conflicto-negociacin hasta el de gestin integrada del agua a nivel de cuenca. Cada uno incorpora en grados diferentes, los componentes social-humano y fsico-biolgico. Dentro de la amplia gama de modelos existentes y tomando en cuenta los dos primeros objetivos del estudio, se opt por aplicar un modelo de gestin del agua. La gestin del agua a nivel de cuenca puede ser concebida como un intento de identificar el mejor uso posible de los recursos hdricos disponibles, considerando ciertas condiciones/restricciones sociales, legales, tcnicas, de suelo y medio ambiente. Generalmente se usa a la cuenca como unidad de manejo, no solo porque es el territorio que capta y concentra el agua proveniente de las precipitaciones, sino porque las mismas caractersticas fsicas del agua generan una fuerte interrelacin e interdependencia entre los usos y usuarios de agua en una cuenca y entre estos y su medio ambiente. El trmino gestin integrada se refiere generalmente al manejo de los recursos hdricos tomando en cuenta los aspectos socioeconmicos, fsico-biolgicos y tcnicos del problema, as como tambin las necesidades e intereses de los diversos usos y usuarios, con el objeto de reducir los conflictos entre ellos. Desde este punto de vista, integrado significa multisectorial, es decir lo contrario de una visin y manejo sectoriales del problema. La gestin se hace indispensable cuando la oferta del agua es escasa frente a la demanda de mltiples usuarios que compiten por un recurso limitado, ya que la falta de agua en una regin puede restringir seriamente su desarrollo y su uso puede provocar grandes impactos ambientales. La figura 3.1 es una representacin simplificada de cmo trabaja un modelo matemtico de gestin. Teniendo como informacin de entrada la oferta, la demanda y las reglas de asignacin del agua y de operacin del sistema, el modelo producir como salida la cantidad


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de agua que recibir cada usuario, generalmente como una funcin del tiempo. Las reglas de asignacin estn ntimamente ligadas al marco legal y regulatorio (derechos sobre el agua). Cada una de las principales variables de la figura 3.1 incorpora o incluye varias variables de menor orden o subtemas. Por ejemplo, la oferta de agua puede incluir el aporte por precipitacin (clima), el flujo superficial y subterrneo, el trasvase de agua entre cuencas, la calidad del recurso y la infraestructura existente o proyectada (embalses, plantas de tratamiento, etc.) que modifique esa oferta en el tiempo o el espacio. La demanda se expresa para diferentes sectores de uso (domstico, industrial, riego, energa, etc), que incluyen a los ecosistemas. Las reglas de asignacin estn basadas en los derechos de agua, que pueden provenir del marco legal o de los usos y costumbres. La asignacin del agua tambin est influenciada por el valor econmico del agua, por los costos ambientales que implica su uso, por las condiciones de recuperacin de la inversin en infraestructura y por las reglas de operacin que rigen dentro del sistema hdrico (uso de las fuentes, pocas y tiempos de largadas de los embalses, etc). Si bien la salida principal es la cantidad de agua que recibe cada usuario y su variacin en el tiempo, el modelo puede proporcionar otros resultados interesantes, como el nivel de satisfaccin de la demanda de cada usuario, el dficit, el grado de eficiencia hdrica, las prdidas en el sistema, la operacin y funcionamiento de los embalses, el caudal residual, etc. Algunos modelos de gestin incluyen la posibilidad de optimizar el manejo del agua segn diversos criterios como satisfaccin hdrica, eficiencia de uso del agua, distribucin ms equitativa o maximizacin de los ingresos o ganancias (anlisis de mercado).

Figura 3.1: Entradas y salidas de un modelo matemtico de gestin del agua


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Para el estudio de Derechos de Agua, Primera Fase se adquiri el modelo MIKE BASIN versin 2002, del Danish Hydraulic Institute (DHI), que trabaja en un entorno ArcView. Para el presente estudio se decidi comprar la versin 2007, que trabaja en entorno ArcGIS 9.1 con nivel ArcEditor. Al igual que el caso anterior, se adquiri la licencia universitaria, cuyo costo es 50% de la licencia normal. De esta manera, se cuenta actualmente con dos licencias, lo que permitira usarlas en dos computadoras en ubicaciones fsicas diferentes. 3.2 EL MODELO MIKEBASIN MIKE BASIN es una herramienta para la gestin integrada de recursos hdricos. Segn sus creadores (DHI, 2002), MIKE BASIN es una representacin matemtica de una cuenca donde existen aprovechamientos hdricos. Esa representacin incluye los ros principales y sus tributarios, la hidrologa de la cuenca en el espacio y el tiempo, los sistemas usuarios del agua, existentes y potenciales, y sus respectivas demandas. El modelo permite simular tambin el flujo y uso de aguas subterrneas. Existe adems un mdulo opcional WQ para la simulacin de calidad del agua. MIKE BASIN representa el sistema hdrico como una red formada por ramas y nodos. Las ramas representan tramos individuales de ros o canales, mientras que los nodos representan confluencias, puntos de control, puntos donde existirn actividades hdricas (extracciones, derivaciones, flujos de retorno, etc) o donde se requieren resultados de simulacin. Los usuarios son representados por iconos adecuados (ver figura 3.2). La red es digitalizada en un entorno ArcGIS, del que MIKE BASIN acta como una extensin, con su respectiva barra de herramientas. De tal manera, todas las herramientas disponibles de ArcGIS pueden ser utilizadas en la modelacin (figura 3.3). Se puede especificar en pantalla la red hdrica, la localizacin de los usuarios actuales y potenciales, los embalses, las entradas y salidas del sistema.

Figura 3.2: Representacin del sistema hdrico en MIKE BASIN

El modelo est concebido para hallar soluciones estacionarias para cada paso de tiempo, por lo que puede ser usado para el clculo de valores tpicos de cantidad y calidad de agua en


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sistemas donde el cambio temporal es lento (das, semanas o meses), que es el caso de la gestin del agua. En cada paso el modelo realiza un balance de entradas y salidas en cada ramal y nodo de la red, sujeto a ciertas reglas que deben ser seleccionadas e introducidas por el proyectista. Para procesos sujetos a cambios muy rpidos existen otras herramientas.

Figura 3.3: Interfase en entorno ArcGIS y barra de herramientas MB

Fuente: DHI Software, 2005: MIKE BASIN Users Guide.. La informacin bsica de entrada consiste en series de tiempo de oferta y demanda de agua para cada fuente y usuario y las reglas de asignacin correspondientes. Archivos de entrada adicionales definen las caractersticas de los embalses, reglas de operacin, series de tiempo meteorolgicas (para clculo de demanda y manejo de embalses), esquemas de derivacin y retorno del agua. Para representar varios usuarios que reciben agua de una misma fuente, estos deben estar conectados a un solo nodo de abastecimiento. Antes de comenzar la modelizacin del sistema hdrico, es recomendable definir el nivel de esquematizacin ms adecuado, tomando en cuenta el tamao del proyecto y la escala de trabajo. Por ejemplo una gran cantidad de pequeos usuarios esparcidos en un rea obliga a definir si es necesario considerarlos individualmente (invirtiendo muchos recursos en el anlisis), o si por el contrario se los puede agrupar. La decisin debe estar basada en los objetivos del modelo, la disponibilidad de informacin y la resolucin espacial a la que se trabaja. La esquematizacin debera representar las actividades al nivel de detalle deseado. Segn sea necesario, se puede agrupar la red hdrica de una cuenca pequea en un solo ramal aguas arriba de un punto de extraccin, varios usuarios individuales de agua para riego en uno solo o unir el uso domestico e industrial en un solo usuario urbano.

La versin 2005 y 2007 presentan algunos cambios o actualizaciones importantes con respecto a las anteriores. Mejoras relevantes para el presente estudio fueron la opcin lago (equivalente a embalse no regulado por el hombre) para embalses, y la opcin de usar dos depsitos acuferos (superficial y profundo) para aguas subterrneas. Se elimin la opcin de regla de prioridad global para asignar el agua, que era poco prctica. En cambio ahora existe la posibilidad de que un usuario extraiga agua segn una proporcin de la demanda o del caudal disponible. Esto ltimo se haba solicitado al DHI en el desarrollo de la Primera Fase, porque


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es la forma de asignacin que ms se aproxima a los turnos que se usan en Tiquipaya y muchas cuencas andinas. MIKE BASIN trabaja integrado con el Temporal Analyst, una extensin ArcGIS creada por el DHI para el anlisis de series temporales de datos en un ambiente SIG. Las versiones 2005 y 2007 tambin incorporan mejoras y complementos de las funciones del Temporal Analyst. Adicionalmente, MIKE BASIN incorpora explcitamente un subprograma de optimizacin. 3.2.1 Las reglas de asignacin y los derechos de agua en MIKE BASIN MIKE BASIN puede asignar el agua segn un orden de prioridad local. La regla local implica que el agua se asigna segn un orden de prioridad definido para cada nodo de extraccin o aprovechamiento del agua. En cada uno de estos nodos se define una lista secuencial de nodos de usuario. El primer usuario de la lista recibir toda el agua (si la oferta es suficiente) que necesita para cubrir su demanda. El segundo usuario recibir lo que requiere solo despus que el primer usuario ha recibido su agua y as sucesivamente para los siguientes usuarios de la lista. Si la oferta es insuficiente para cubrir la demanda de todos los usuarios, los ltimos de la lista no recibirn agua. Si por el contrario, queda agua remanente, sta es devuelta a un nodo de la red hdrica y si ste no existe, se asume que deja el rea de modelacin. Las reglas locales frecuentemente estn asociadas a casos en que los usuarios ms prximos a la fuente o situados aguas arriba reciben primero el agua. La versin 2007 incorpor opciones de asignacin proporcional (water sharing algorithms), que permiten asignar el agua segn una fraccin de la oferta o de la demanda. La fraccin de oferta (caudal disponible en la fuente) se puede introducir como serie de tiempo para cada usuario (ver figura 3.4). Es decir, la fraccin correspondiente a cada usuario puede variar en el tiempo. Para cada periodo o paso de tiempo, la suma de las fracciones de todos los usuarios de un grupo debera ser 1. Sin embargo, es posible mezclar los dos tipos de regla (prioridad local y asignacin proporcional) en un nodo de extraccin. En este caso, el usuario con regla local tiene una prioridad ms alta, por lo que las fracciones se aplican al caudal remanente que queda despus de que ese usuario ha recibido el agua que necesita para cubrir su demanda. La regla de asignacin proporcional puede representar adecuadamente la asignacin de agua por turnos o mitas, que es la ms frecuente en la regin andina para usuarios regantes. La asignacin por turnos se expresa en nmero de horas de uso del agua proveniente de una fuente. Esto significa que el caudal o volumen que recibe un usuario ser variable segn la poca del ao y el caudal disponible en la fuente. Por ejemplo, si la fuente es un ro no regulado, en poca de estiaje la cantidad de agua que recibe un usuario que tiene derecho a un turno de 12 horas, ser mucho menor que la que recibe al final de la temporada lluviosa. En su forma ms simple, la asignacin de agua por turnos se aplica siguiendo un ciclo de duracin determinada, por ejemplo 20 das. As el usuario del ejemplo, que riega durante 12 horas cada 20 das, puede expresar su derecho D como una proporcin fija k del caudal disponible Q (D=kQ). Para este caso k=12/(20*24)=0.025. La nueva versin de MIKE BASIN puede simular formas ms complejas de turnos de riego, gracias a que las fracciones son series de tiempo. Por ejemplo, se presenta el caso que una parte de los usuarios (los mayoristas) de una fuente tengan un ciclo ms corto que el resto (los


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minoristas). Adems la duracin del ciclo rara vez coincide con el paso de tiempo usado en la modelacin (en el caso presente, mes). Esto provoca que para un usuario el coeficiente k de proporcionalidad pueda variar de un mes a otro. En estos casos, el uso de un k constante todo el tiempo no es estrictamente vlido e introducira cierto error en los resultados.

Figura 3.4: Asignacin segn proporcin de caudal en MIKE BASIN g g g p p

Fuente: DHI (2005) La opcin de fraccin de demanda es de utilidad en varios casos prcticos. En este caso, el agua es extrada segn una fraccin de la demanda requerida en el nodo. Si el nodo no puede cubrir esa fraccin de demanda no se realiza ningn intento de extraer agua de otro nodo. La suma de las fracciones de demanda no debe exceder 1. Incluso puede ser inferior a 1: la fraccin faltante aparece en los resultados como dficit de demanda. Sin embargo, este dficit es diferente al verdadero dficit que resulta de la falta de agua. 3.2.2 Aguas subterrneas y embalses Tanto el escurrimiento superficial como el subterrneo son parte del ciclo hidrolgico y se relacionan estrechamente. El flujo base de la poca de estiaje proviene de los acuferos, que en el caso de la cuenca del ro Mauri son importantes. Debido a que buena parte de la extraccin y trasvase de agua hacia Tacna proviene de aguas subterrneas se recurri a la opcin de Aguas Subterrneas de MIKE BASIN. El modelo considera que el acufero interacta con el agua superficial a travs de los siguientes flujos (DHI Software, 2006):

Infiltracin desde los ros hacia el acufero. Recarga subterrnea de la cuenca hacia el acufero. Descarga por bombeo (s existen usuarios que explotan el acufero). Descarga subterrnea del acufero a la cuenca (flujo base).

En MIKE BASIN el depsito de agua subterrnea se conceptualiza como un reservorio lineal, que consta de dos niveles de almacenamiento (figura 3.5): poco profundo y profundo. En cada nivel existe un punto de salida de agua. Cuando el acufero es simple, la salida de agua del nivel poco profundo (o superficial) es tambin el nivel de fondo del acufero. Entre la capa


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poco profunda y la profunda existe una interfase, regida por una constante de descarga (ki) y el nivel de agua del acufero poco profundo (h1). Existe la opcin de deshabilitar el nivel profundo.

Figura 3.5: Representacin conceptual de aguas subterrneas en MIKE BASIN

Fuente: DHI Software, 2005: MIKE BASIN Users Guide.. La descarga subterrnea del acufero proviene de ambas capas y est en funcin de los niveles de agua (h1, h2) y las constantes de descarga (k1, k2). El proceso de descarga es exponencial. Si la descarga es mayor que la recarga, el acufero se vaca, hasta alcanzar el nivel L2, por debajo del cual solamente existe agua remanente en el depsito de fondo. Si por el contrario, la descarga es menor que la recarga el agua, el acufero se est llenando. Las ecuaciones que usa el modelo para representar la dinmica del acufero son:

Donde: h1 = Nivel del agua en la capa superior poco profunda. h2 = Nivel de agua en la capa profunda. t = tiempo k1 = Constante de descarga para nivel poco profundo (unidades 1/t) k2 = Constante de descarga para nivel profundo (unidades 1/t) L1 = Nivel de descarga, capa poco profunda. L2 = Nivel de descarga, capa profunda. qrecarga = Flujo especfico de recarga.


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qinfiltracin = Flujo especfico de infiltracin. qbombeo = Flujo especfico de bombeo. La recarga a travs de la cuenca, puede ser representada como flujo o flujo especfico en series de tiempo. En MIKE BASIN la recarga proveniente del ro puede expresarse como flujo absoluto (m3/s) o fraccin del caudal de un ro, en series de tiempo. Por otro lado se ha comprobado que el nivel de agua de la capa profunda no est limitado por la profundidad de salida de la capa poco profunda, es decir que el nivel de agua h2 del acufero profundo puede superar el nivel ms bajo L1 del acufero poco profundo. MIKE BASIN puede simular sistemas con mltiples embalses superficiales, donde cada reservorio puede ser multipropsito. Estos nodos pueden ser insertados sobre nodos de ro o nodos de cuenca. Se puede trabajar con tres tipos de embalses: estndar, embalse con piscinas de asignacin y lago. El primero considera al embalse como un almacenamiento fsico simple, donde cada usuario conectado al embalse obtiene el agua que necesita segn la prioridad y las reglas de operacin. En embalses con piscinas de asignacin el almacenamiento es dividido internamente en diferentes almacenamientos fsicos; cada usuario tiene un espacio fsico imaginario de almacenamiento y existe otro espacio para uso ambiental. Finalmente el lago es un almacn fsico de agua en donde no se aplican las reglas de operacin. Esta ltima opcin fue incluida a partir de la versin 2005. El funcionamiento simplificado de un embalse estndar es el siguiente: 1) El embalse recibe agua de diferentes fuentes y el agua se deposita en el almacenamiento principal. 2) El nivel de agua en el embalse y el rea de la superficie del espejo del agua son calculados en base a la batimetra. 3) La precipitacin es adicionada al volumen del almacenamiento principal. 4) Las prdidas por evaporacin e infiltracin, son extradas del volumen de almacenamiento principal. 5) El usuario puede extraer agua hasta un determinado nivel, por debajo del cual ya no es posible la extraccin (nivel muerto) o est sometida a restricciones. La descarga del embalse puede realizarse opcionalmente con vertederos (spillways). En este caso se necesita conocer la relacin nivel-caudal de descarga. 3.2.3 Simulacin y resultados. Una vez cumplidos los requisitos exigidos por el modelo y considerando que el paso de tiempo de la simulacin no debe ser mayor al introducido en las series de tiempo de precipitacin, se lleva a cabo la simulacin del sistema bajo las reglas de asignacin y operacin definidas previamente por el modelista o usuario de MIKE BASIN. Como se indic en la figura 3.1, el principal resultado que se obtiene es la cantidad de agua que recibe cada usuario y su variacin en el tiempo. Sin embargo, el modelo proporciona otras salidas que muestran el desempeo del sistema hdrico, entre las que se mencionan: Flujo simulado por paso de tiempo en cada ramal de la red. Para nodos de cuenca y de ro:

escurrimiento, flujo neto hacia el nodo, probabilidad de excedencia, flujo observado en cada nodo (en caso de disponibilidad de los registros correspondientes).

Para todos los nodos de usuario y en forma de series de tiempo: caudal extrado, caudal usado, abstraccin subterrnea, dficit absoluto, dficit relativo a la demanda, balance


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neto, volumen de agua que deja el rea de modelado. Para nodos de hidroenerga: energa generada.

Para nodos de embalse y en forma de series de tiempo: agua entregada aguas abajo del embalse, nivel de agua, superficie de almacenamiento, volumen almacenado, cambio en el almacenamiento, series de precipitacin y evaporacin.

Todas las series de tiempo de resultados pueden someterse a un anlisis estadstico mediante la opcin Statistics. Por defecto se estiman la media, moda, valor mximo, valor mnimo, etc. Temporal Analyst (TS) permite tambin elaborar curvas de doble masa y curvas de duracin de caudales, entre otras opciones. En forma grfica, en una ventana ArcGIS y diferenciando por colores, el TS puede mostrar automticamente los aportes de aguas, los caudales que circulan por diferentes ros, caudales extrados, dficit de agua, etc. Tambin es posible realizar una animacin de los resultados de una corrida grfica para todo o parte del periodo de simulacin.


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Captulo 4 OFERTA Y CALIDAD DE AGUAS

4.1 OFERTA DE AGUA Para estimar la oferta de agua en las cuencas de los ros Mauri y Bajo Desaguadero se realiz un estudio hidrolgico y de recursos hdricos (Anexo al 2 Informe Tcnico, abril 2007). Tomando en cuenta las metas del proyecto, se defini que el estudio hidrolgico determinase la oferta de las diversas fuentes en forma de series continuas de caudales mensuales, para un periodo suficientemente largo (1965-05). Este periodo incluye aos secos y hmedos, lo que permiti evaluar los impactos de las obras de trasvase y de los nuevos proyectos de riego sobre los usuarios, para diferentes situaciones. Para cumplir con las metas del estudio hidrolgico, se aplicaron dos tcnicas: modelos hidrolgicos de cuenca y modelos estadsticos. Por diversas razones, explicadas en el informe, resultaron evidentes las limitaciones del modelo hidrolgico. Por ello y considerando la relativamente alta densidad de estaciones hidromtricas, se decidi aplicar un modelo estadstico para el conjunto de las estaciones de las cuencas de los ros Mauri y Desaguadero. Previamente se realiz el tratamiento a nivel diario de la informacin de las estaciones bolivianas. El modelo estadstico usa tcnicas de correlacin mltiple entre estaciones, verificando al mismo tiempo que las series completadas/rellenadas sean estadsticamente similares a las series histricas. Esto se llev a cabo aplicando el utilitario CORMUL del programa Hydraccess, que cuenta con herramientas para el filtrado de las series generadas, la comparacin entre series completadas y observadas y entre series de estaciones consecutivas. Para verificar su consistencia, se aplic el Vector Regional a las series completadas. Se obtuvieron as series de caudales medios mensuales para el periodo 1965-2005 en 15 estaciones de las cuencas de los ros Mauri y Desaguadero, que incluyen seis estaciones bolivianas, tres chilenas y seis estaciones peruanas. La figura 4.1 muestra la ubicacin de las estaciones de la cuenca del Mauri y sus reas de aporte Los valores promedio de todo el periodo se muestran en la tabla 4.1. Se dispuso de registros histricos de otras tres estaciones peruanas (Mamuta 1 y 2, Ojos de Copapujo) que no fueron tratados por estar situadas sobre manantiales o pequeos afluentes. No se pudo obtener los registros de las estaciones peruanas de la cuenca del ro Uchusuma ni la del canal Patapujo. El uso de una tcnica estadstica implica que las series completadas corresponden estadsticamente a las series registradas, es decir reflejan tambin las posibles alteraciones o modificaciones producidas por el hombre. Entre esas alteraciones estn las extracciones en los tramos de ro aguas arriba de la estacin, que en el caso de estudio corresponden a los trasvases hacia el Pacfico y los usos consuntivos para riego. Si se quiere obtener caudales naturalizados es necesario sumar los caudales extrados ro arriba a los registrados en la estacin. Esto se hizo con la ayuda de MIKE BASIN para el escenario actual y los resultados se muestran en el captulo 6.


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Figura 4.1: Estaciones hidromtricas de la cuenca del Mauri y reas de aporte

Tabla 4.1: Caudales medios mensuales en e

Escenarios de uso y asignación del agua en la cuenca de los ríos Mauri y Desaguadero. 2008

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