FCT Informe Final

INFORME FINAL Resultados del monitoreo hidrológico en el alto río Mazar durante el periodo de agosto 2014 a septiembre 2015

Auto Au toras ras::

Catherine Schloegel, Fundación Cordillera Tropical Beverley Wemple, Universidad de Vermont Contacto:

Fundación Cordillera Tropical Catherine Schloegel, [email protected] , 07-280-9382

Jaime Roldós 4-80 y Huayna Cápac, edificio El Consorcio, oficina 412, Telf.: 593 7 2809382 P.O. Box 01-01-1986 / correo-e: [email protected] / Cuenca, Ecuador

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Contenido Antecedentes Antecedentes.................. ..................................... ...................................... ..................................... ..................................... ............................... ............3 Introducción Introducción ................. .................................... ...................................... ..................................... ..................................... .................................. ...............3 Área del estudio ....... .......................... ...................................... ...................................... ..................................... .................................... .................... 4 Instrumentación Instrumentación ................... ...................................... ...................................... ..................................... ..................................... .......................... .......5 Métodos para derivar una curva de descarga ................ ................................... ...................................... ....................... 6 Resultados Resultados.................. ..................................... ...................................... ..................................... ..................................... ................................... ................9 Discusión ................. .................................... ...................................... ..................................... ..................................... .................................... .................15 ¡Error ! Marcador Marcador no definid o. Trabajo a futuro ........................................... ...................................................... ........... ¡Error ¡Error ! Marcador Marcador no definid o. Datos Adjuntos ...................................................... ........................................................ ¡Error

Agradecimientos Agradecimientos ................. .................................... ...................................... ..................................... ..................................... ......................... ...... 18 Referencias citadas .................. ..................................... ...................................... ...................................... ..................................... ..................19 Anexo 1. Campaña de aforos Anexo 2. Caudal mensual (15 minutos) Anexo 3. Caudal mensual (60 minutos) Anexo 4. Caudal mensual (1 día) Anexo 5. Caudal anual Anexo 6. Sedimento suspendido Anexo 7. Precipitación Anexo 8. Protocolo Laboratorio Anexo 9. Talleres


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Antecedentes El día 29 de julio del 2014, la Fundación Cordillera Tropical recibió una transferencia de $24.485,86 del ¨Convenio Específico de Cooperación Interinstitucional entre la Fundación Cordillera Tropical y CELEC EP Unidad de Negocio HidroAzogues para la Implementación de un programa de monitoreo hidrológico en la subcuenca del río Mazar¨, entendido como fecha de arranque del convenio.

El convenio tiene como objeto: Crear un programa de monitoreo de clima, caudal y sedimento suspendido en el alto río Mazar, agua arriba de la toma de la Central Alazán, que permita contar con información base para la toma de decisiones respecto a la conservación de la microcuenca y la gestión de las centrales hidroeléctricas Alazán y San Antonio. Las obligaciones de la Fundación Cordillera Tropical son la instalación y monitoreo de un sistema de monitoreo hidrológico que mide caudal, sedimento suspendido, precipitación, y otros parámetros meteorológicos durante un periodo de quince meses en la subcuenca alta del río Mazar. Este informe presenta los resultados del programa de monitoreo y las actividades de capacitación realizados entre agosto 2014 y septiembre 2015. Introducción En América Latina, los ecosistemas de alta montaña captan precipitación cuyo aporte a la regulación del ciclo hídrico y el mantenimiento de los caudales es esencial para sus poblaciones aguas abajo. Está estimado que en los Andes 100 millones de personas dependen del agua que se deriva de los páramos y bosques montanos. 1 Las poblaciones aguas abajo utilizan esta agua para el riego, la generación hidráulica de energía y el consumo doméstico.

A pesar de la gran importancia de estos ecosistemas en el mantenimiento del ciclo hídrico y en la producción de agua, el cambio de cobertura de ecosistemas naturales a ganadería, cultivos y la siembra de pino pone en riesgo la producción continua de servicios hídricos. 2 El cambio de la cobertura también contribuye al incremento en el sedimento suspendido transportado en los ríos, que es una medida bien reconocida de degradación en la calidad del agua. 3 Científicos concuerdan que medidas para asegurar la producción futura del agua requieren la implementación de más sistemas de monitoreo hidrológico—del caudal, sedimento, calidad del agua, y precipitación, 1

UICN. 2002. Ibid . 3 Olive, L.J., y W.A. Rieger. 1992.. 2


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entre otros parámetros del meteorología. 4 En la cuenca del río Paute se ha identificado la necesidad urgente de implementar un proceso riguroso del monitoreo hidrológico. 5 El caso de la cuenca de los ríos Mazar y Pindilig merece aún más estudio debido a la producción a futuro de energía hidráulica en las nuevas instalaciones de CELEC EP HidroAzogues. El presente informe representa un primer paso a una gestión efectiva del agua a mediano plazo, demostrando los resultados de una primera inversión en sistemas de monitoreo que provean de información que cuantifique cómo afectan los cambios de la cobertura nativa a la producción y regulación del recurso hídrico. Área del estudio La subcuenca hidrográfica del río Mazar cubre 16.577 hectáreas, de ellas 9.874 hectáreas se encuentran dentro del Parque Nacional Sangay. La subcuenca cubre un rango altitudinal entre 2.400 y 4.060 m s.n.m. Los principales ecosistemas son bosque de neblina montano, bosque siempreverde montano alto y páramo arbustivo. 6

Un análisis de la cobertura del suelo en 2010 demuestra que el estado de conservación es generalmente excelente en la subcuenca alta del río Mazar con más de 75% de la cuenca con cobertura nativa (Figura 1). En parte, su estado de conservación se correlaciona con la falta de acceso vial, y en menor parte se debe a la creciente conciencia ambiental de los propietarios. La principal amenaza a la cobertura es la expansión ganadera hacia arriba, y la construcción de nuevas vías e instalaciones hidroeléctricas. La cuenca media y baja del río Mazar es intervenida y el pastoreo constituye el uso principal de suelo. Para los fines del presente informe, se estima que el área monitoreada es de 120 km 2 (ver también Informe de Climatología). 4

Buytaert, W., R. Celleri, B. De Biévre, F. Cisneros, G. Wyseure, J. Deckers, y R. Hofstede. 2006. Ibid. PACC (Proyecto Adaptación al Cambio Climático a través de una efectiva gobernabilidad del agua en el Ecuador). 2009. De Biévre, B., V. Iñiguez, y W. Buytaert. Hidrología del páramo: Importancia, propiedades y vulnerabilidad. Conocer por conservar. No publicado. 6 Sierra, R. (ed.) 1999. 5


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Figura 1: Uso del suelo en la subcuenca del río Mazar según una clasificación de un imagen RapidEye (2010) por técnicos de PROMAS bajo contrato con CG Paute (SENAGUA).

Instrumentación

Entre el 29 de julio y el 8 de agosto 2014, se instalaron equipos en la cuenca alta del río Mazar para medir precipitación, factores meteorológicos, y nivel del río (Figura 1 para un mapa de la cuenca del río Mazar). Se utiliza el pluviómetro automático “ Davis Onset” con un data logger Hobo para medir precipitación; la estación “ Davis Wireless Vantage Pro2 Plus with 24 Hr-fan Aspirated Radiation Shield ” para medir factores meteorológicos; y un Teledyne ISCO 6712 Sampler con transductor de presión para medir nivel del agua en el río (Figura 2 para una lista de sus sitios de instalación). Técnicos de la Fundación Cordillera Tropical bajan mensualmente los datos. La estación meteorológica dejó de funcionar en mayo 2015, luego de problemas persistentes con el registro de datos (10-31 de diciembre; 1-26 de enero; 9-21 mayo). Además, en la crecida del río el día 26 de abril 2015, el río se llevó los sensores de medición (transductor de presión y cernidero para la toma de muestras del agua), además a la regletta, impidiendo el re-establecimiento del sistema con el mismo punto referencial (Oficio 603 de la Fundación Cordillera Tropical). De nuevo, el río se llevó el transductor de presión el 24 de julio del 2015.


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Fecha de Nombre del instalación lugar (día/mes/año)

Clase de equipo

Marca

Modelo

La Libertad

Pluviómetro automático

Davis

Hobo

29/07/2014 – 21/05/2015

La Libertad

Estación meteorológi ca

Davis

29/07/2014

MesaPata


Davis

Hobo

757947 9717548

2649

Rio Mazar


Davis

Hobo

758960 9718850

2537

Muestreador automático

ISCO FullSize Portable Sampler

6712

758979 9718845

2533

29/07/2014

30/07/2014 08/08/2014

Río Mazar

UTM

17S

Altura (m)

755869 9718214

2927

Vantage 755872 9718214 Pro 2

2927

Figura 2: Lugar de instalación de los equipos de monitoreo hidrológico. Los UTMs están tomando en el Dato WGS 84, Zona 17S.

Métodos para derivar una curva de descarga: Tiempo 1

Topógrafos certificados midieron cuatro secciones transversales del río Mazar en abril 2011. Se tomaron mediciones continuas del nivel del agua utilizando un transductor de presión (serie 700) y registrándolas cada 15 minutos a partir de agosto 2014 con un data logger (dispositivo que almacena datos) conectado a un muestreador automático Teledyne ISCO® 6712. Se referenció el nivel del agua a un dato que se validó con la regletta instalada en la sección transversal. Durante visitas periódicas al campo, semanal a bi-mensualmente, se compararon los valores del nivel de agua registrados en el data logger con el nivel de la regletta, y se los ajustó en el archivo digital con los datos continuos según la necesidad.


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Se realizó un total de 26 muestreos independientes de la sección transversal entre diciembre 2014 y abril 2015 utilizando un micromoliente marca 6205 Pygmy® fabricado por Rickly Figura 3. Diagrama de una sección transversal del río definido por las divisiones Hydrological Company para del ancho del cauce (w). Para la medición de descarga, velocidad está medida estimar el caudal circulante y en cada sección, y multiplicada por el área de la sección, y el producto del ancho calcular la descarga (Anexo 1 y profundidad de la sección (d). La suma de esos valores produce una de la descarga. La longitud del perímetro (Li) está ilustrada aquí y para una lista de las estimación definida abajo. mediciones de descarga). Cada estimación de descarga de una sección transversal independiente se realizó según el método estándar utilizado por el ¨ U.S. Geological Survey ¨ 7 con la división de la sección transversal en un mínimo de 20 secciones verticales dónde se midió ancho, profundidad y velocidad (Figura 3). Se sumaron las mediciones de las secciones verticales para estimar una descarga total, con estimaciones entre 1,47 m 3/s a 3,94 m3/s a través de todo el conjunto de medidas del campo (Figura 4) Se utilizó un modelo hidráulico para estimar la relación entre nivel y descarga en condiciones con flujos altos, donde la medición de campo comprometiera seguridad del personal. Utilizamos versión 4.1.0 del programa “Hydrologic Engineering Center River Analysis Model” (HEC-RAS), que está diseñado para realizar cálculos uni-dimensionales hidráulicos para ríos naturales y en canales construidos bajo condiciones de flujo estables e instables. 8 HEC-RAS requiere el ingreso de datos de las secciones transversales del río y estimaciones de la rugosidad del cauce, y produce una estimación del nivel de la superficie del agua bajo un rango de condiciones de caudal designado por el usuario. La rugosidad se parametriza mediante el coeficiente de Manning (n), un coeficiente empírico que relaciona la velocidad promedio de la sección transversal a la geometría del cauce según la siguiente ecuación:

V = R2/3 S1/2 n

(1)

Donde S es la pendiente del cauce y R es el radio hidráulico, dado como la razón entre el área mojada de la sección transversal y el perímetro de la misma, en una 7

Buchanan and Somers, 1969. Para mayor información sobre HEC-RAS, visite: http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras/

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profundidad de flujo dada. El área de la sección transversal se define como la suma del área de cada sección (wi x di), y el perímetro como la suma del longitud (Li) a lo largo del área mojada del cauce, ilustrado en Figura 3. Utilizamos cuatro relevamientos topográficos del sitio “río Mazar” como una entrada al HEC-RAS, y retro-calculamos el coeficiente de Manning de las estimaciones del campo de caudal como un punto de inicio para los parámetros de rugosidad del cauce. Utilizamos HECRAS para simular la descarga de caudal en un rango de 1,47 m 3/s a 80 m3/s para capturar tanto las condiciones medidas en el campo como las condiciones de flujo alto. A continuación, calibramos los coeficientes de rugosidad para obtener el mejor ajuste a los datos observados de descarga y los valores usados en la literatura para aproximar la rugosidad del cauce durante flujos altos (Figura 5). 9

Figura 4: Gráfico de 26 muestreos independientes de velocidad entre diciembre 2014 y abril 2015 en un rango de valores de nivel de agua que va desde 0,63 hasta 0,78 metros por encima del punto de referencia. La línea lineal de tendencia está mostrada con su ecuación de regresión.

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Chow 1959.


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Figura 5: Estimaciones de descarga medida y modelada en un rango de valores de nivel para el río Mazar en la sección transversal monitoreada. Los valores medidos son los mismos que se muestran en Figura 2. El eje x y y se muestran en una escala logarítmica natural.

Dado que la relación entre nivel y descarga no es lineal durante flujos altos, aplicamos dos ecuaciones distintas a los datos registrados para estimar la descarga. Para los niveles menores a 0,8 y mayores a 0,53 por encima del punto referencial, utilizamos una regresión derivada empíricamente, mostrada en Figura 4. Para los niveles iguales o mayores a los 0,8 por encima del punto de referencia, utilizamos una ecuación logarítmica:

Ln (y) = 1.997 + ln (x)

(2)

dónde x es el nivel en metros, y es la descarga en m3/s y ln es es el logaritmo natural. La ecuación empírica es válida hasta un umbral de 0,53 m, debajo de lo cual equivale cero. Métodos para derivar una curva de descarga: Tiempo 2

En la inundación de abril 2015, el río además de llevarse los sensores, también destruyó el punto referencial. Se instaló una nueva regletta el 18 de mayo del 2015 como punto de referencia. La pérdida del punto de referencia obligó al programa realizar una segunda campaña de aforos. Se realizó un total de 10 muestreos independientes de la sección transversal en septiembre 2015 utilizando un micromoliente marca 6205 Pygmy® fabricado por Rickly Hydrological Company para estimar el caudal circulante y calcular la descarga (Anexo 1 para una lista de las mediciones de descarga). Se utilizó la misma metodología previamente descrita con la división de la sección transversal del río en verticales. Se


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sumaron las mediciones de las secciones verticales para estimar una descarga total, con estimaciones entre 2,75 m3/s a 4,59 m3/s a través de todo el conjunto de medidas del campo (Figura 6)

Figura 6: Gráfico de 10 muestreos independientes de velocidad en septiembre 2015 en un rango de valores de n ivel de agua que va desde 0,64 hasta 0,77 metros por encima del punto de referencia. La línea lineal de tendencia está mostrada con su ecuación de regresión.

Para los fines de esta fase del proyecto, aplicamos dos ecuaciones distintas a los datos registrados para estimar la descarga durante Tiempo 2. Para los niveles menores a 0,8 y mayores a 0,51 por encima del punto referencial, utilizamos una regresión derivada empíricamente, mostrada en Figura 6. La ecuación empírica es válida hasta un umbral de 0,51 m, debajo de lo cual equivale cero. Para los niveles iguales o mayores a los 0,8 por encima del punto de referencia, utilizamos la misma ecuación logarítmica del Tiempo 1:

Ln (y) = 1.997 + ln (x) dónde x es el nivel en metros, y es la descarga en m 3/s y ln es el logaritmo natural. Dada la falta de muestreos independientes en velocidades menores a 2,75 m 3/s, se


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recomienda una nueva campaña de aforos dirigida al muestreo del rango completo de velocidades bajas. Además se recomienda calibrar la ecuación derivada del modelaje con HEC-RAS al nuevo punto de referencia. Métodos de estimar el volum en de sedimento sus pendido tr ansportado

La dinámica del transporte de sedimento y el ciclo biogeoquímico de los ríos de montaña, particularmente aquellos que drena cordilleras jóvenes y activas, como los Andes Tropicales, está poco estudiada, a pesar que la lluvia alta y la geología joven combinan para causar mayores niveles de erosión (Townsend-Small 2008). Estimar el transporte de sedimento suspendido ha sido una meta del presente proyecto con el afán de aportar a la generación de conocimientos sobre el transporte de sedimento en los Andes. Se define el sedimento solido en suspensión cómo partículas mayores de 2 micras que se encuentra en la columna del agua. Cualquier partícula menor de 2 micras está considerado un sólido disuelto. La mayoría de sedimento en suspensión está compuesto de materia inorgánica, pero bacterias y algas también podría formarse parte. La estimación del transporte de sedimento en suspensión (“carga anual”) requiere la recolección de muestras individuales de agua y su análisis en laboratorio. Dado las limitaciones presupuestarias, la estimación de transporte de sedimento generalmente se basa en un número limitado de muestras durante un año (Lewis 1996). Usualmente estas muestras independientes están relacionadas con descarga para estimar el transporte de sedimento a lo largo del hidrograma, cuya suma se utilizar para estimar la carga anual. Es común que dado al número limitado de muestras, se subestima la carga anual de sedimento en suspensión y que mis-clasifica tendencias temporales en el transporte de sedimento antes, durante y después de inundaciones (Gippel 1995). La erosión y transporte de sedimentos en suspensión, por lo general, se inicia en las primeras etapas de una tormenta. Las concentraciones de sedimento en suspensión pueden ser particularmente altas en la ¨rama ascendente¨ de un hidrograma, y con concentraciones inferiores en la rama descendente, a pesar de registrar la misma descarga. Durante los últimos diez años, se ha buscado métodos para estimar el sedimento en suspensión con mayor precisión. Se ha encontrado que el uso de un sensor óptico para medir turbidez de forma continua durante inundaciones podría devolver una estimación más precisa del transporte de sedimento y al menor costo (Lewis 1996, Gippel 1995).


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Recolección y procesamiento de sedimentos en suspensión

El muestreador automático Teledyne ISCO® 6712 tomó muestras de un litro del agua según su programación durante inundaciones entre enero y septiembre 2015. Se tomó un máximo de 24 muestras por evento. Dentro de 30 días, técnicos recolectaban y transportaban las muestras a un laboratorio químico en la Universidad Politécnica Salesiana sede Cuenca para su procesamiento. Se adoptó estándares internacionales a las condiciones locales para procesar las muestras del sedimento en el laboratorio (Anexo 8: Protocolo del TSS en laboratorio). Instalación de un sensor de turbidez En enero del 2015, el ISCO fue equipado con un muestreador de turbidez modelo DT12® fabricado por “Forest Technology Systems” con una precisión calibrada de ±4% dentro de un rango de valores de turbidez de 400 a 1.600 NTU (“ Nephelometric Turbidity Units”). El sensor registra datos cada 15 minutos. Turbidez es una medición de la claridad del agua y se basa en la cantidad de luz que las partículas dispersa dentro de la columna del agua. Turbidez está sensible a variaciones en el tamaño, forma, y composición de la partícula (Gippel 1995). Métodos para estimar el transporte de sedimento en suspensión con alta frecuencia temporal Se colectó y analizó el sedimento en suspensión en 68 muestras de agua de un litro según el Protocolo encontrado en Anexo 8. Se registró valores entre 0,15 gramos por litro (g/l) y 9,20 g/l. Se utilizó estos datos para derivar una regresión empírica entre el total de sedimento en suspensión y la turbidez (Figura 7). En este proyecto, la relación entre la turbidez y el sedimento en suspensión es más fuerte que entre otros factores. Por ejemplo, un análisis de la relación empírica entre caudal y total de sedimento en suspensión (y = 0,4283x - 1,1527; r² = 0,3587) exhibe más incertidumbre y demuestra que la descarga explica sólo 35% del sedimento en suspensión. Un análisis de la relación entre caudal y turbidez (y = 88,487x - 132,51; r² = 0,3222) tampoco demuestra una relación fuerte (Grafícos en Anexo 6).


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Figura 7: Gráfico de 68 muestreos del agua en un rango de va lores de turbidez que va desde 41,9 a 1881 NTU. La línea lineal de tendencia está mostrada con su ecuación de regresión

Resultados Precipitación:

Tres pluviómetros registran precipitación en un gradiente altitudinal que cubre 394 metros desde la orilla del río Mazar (entre los 2533 a los 2927 metros sobre el nivel del mar) (Resultados Anexo 7). Datos históricos de la estación M410 del Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología registra un promedio de 1332 mm/año entre 1964 y 1995, mientras que datos actuales de Mesapata registra 1491,5 mm (Ago 1, 2014 – Jul 31, 2015), una diferencia de 10% que podría estar relacionado a la distancia entre las estaciones y/o reflejar un cambio en el patrón de lluvia. Es notable que mientras que el total de lluvia esté dentro de 10% de los registros históricos, que se registra 46% más precipitación que el promedio durante 30 años en junio, y 53% menos precipitación en noviembre. Un análisis preliminar no demuestra una relación clara entre precipitación y caudal, sugiriendo un vacío en el sistema de monitoreo de precipitación. 10 Observaciones preliminares demuestran la importancia de establecer puntos de monitoreo de precipitación en el páramo. Caudal:

El caudal estimado del río Mazar durante el periodo del estudio (8 agosto 2014 a 30 septiembre 2015) varía entre 1,25 a 67,61 m 3/s con un caudal máximo en abril 2015 (26 abril 2015 a 11:45) y mínimo en marzo 2015 (6 marzo 2015 a 16:15). Se encuentra un resumen del caudal mensual en intervalos de 15 minutos (Anexo 2), por 10

Babinet, J. Comunicación personal. Abril 2015. Cuenca, Ecuador.


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el promedio de cada hora (Anexo 3), por el promedio diario (Anexo 4), y por año (Anexo 5). Por fuerza mayor y dado a la perdida de sensores, no hay datos disponibles del periodo 30 abril -18 mayo 2015, y 24 julio – 20 agosto 2015. El caudal medio anual (8 ago 2014 a 8 ago 2015) con 333 días de medición es 3,40 m3/s. El mes de junio registra el volumen mayor de escorrentía superficial del río Mazar (22.462.924 m3), seguido por abril (14.807.435 m 3) y julio 2015 (14.896.306 m3) (con apenas 24 días de datos disponibles en julio). A cambio, el mes de diciembre es el mes más seco con un caudal promedio de 2,03 +/- 0,33 m 3/s (volumen total de escorrentía superficial 5.435.432 m3). La estación de monitoreo está Caudal ubicada agua arriba de la toma Lugar (m 3/s) % of total del agua para la generación de Río Mazar 3,37 91.08% electricidad de HidroAzogues. Quebrada Dandayacu 0,2 5.41% Para la generación de energía Quebrada Sipanche 0,13 3.51% hidráulica, HidroAzogues Figura 9: Una medición de caudal el día 16 de abril del 2015 con un cosechará agua adicional de las micromolinete revela la relación relativa entre los tres ríos que estaría para la generación de energía hidráulica. Estudios al futuro quebradas Dandayacu y cosechados deben instrumentar las quebradas para derivar información más precisa. Sipanche. El día 16 de abril del 2015, técnicos de la Fundación Cordillera Tropical realizaron un aforo en el río Mazar (9:00-10:17), quebrada Dandayacu (11:00-12:23), y quebrada Sipanche (15:48-17:00). Según los resultados de esta medición, el caudal de las dos quebradas aporta +/- 8,9% al caudal total (Tabla 1). Sedimento:

El transporte de sedimento durante 191 días de monitoreo en el año calendario de 2015 suma a 41.657 toneladas métricas con un transporte mínimo diario en marzo de 15.7 toneladas y un transporte máximo diario de 3328 toneladas en junio (Anexo 6). Con datos durante 52% del año, se registra el transporte de 347 toneladas de sedimento por kilómetro cuadrado. Problemas con la pérdida de un sensor (vacío de 26 abril a 24 mayo) y luego con la calibración del nuevo sensor (24 junio - 20 agosto) crean demasiado vacíos en los datos para compararlos entre meses. Durante este periodo del estudio, el transporte de sedimento en el río Mazar está relacionado con actividades humanas: construcción de vías, y posiblemente manejo inadecuado del suelo. Los cambios en el transporte de sedimento suspendido generalmente están asociados con aquellos en el caudal del río, pero este estudio revela que los patrones de transporte reflejan cambios en el caudal, pero también acciones humanas que aportan sedimento directo al río durante las horas del día, independiente de caudal.


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Adicionalmente, es notable que un deslizamiento provocado por lluvias intensas que empezaron el 26 de abril del 2015 siga aportando un alto nivel de sedimento durante cada lluvia, según observaciones visuales. Deslizamientos en otras áreas podrían aumentar el transporte de sedimento en el río por 12 a 24 meses según su tamaño, ubicación, y la material. Siendo eso, el primer estudio de sedimento en el río Mazar, no es posible comprar los datos actuales con información anterior. Capacitación:

El Proyecto Río Mazar apunta capacitar una nueva generación de estudiantes y profesionales ecuatorianos en el monitoreo de río y el análisis de la calidad de agua. Hacía este fin, durante el transcurso de este proyecto, se ha trabajado con 9 pasantes ecuatorianos de la Universidad de Cuenca, Universidad de Azuay, y Universidad Politécnica Salesiana sede Cuenca, proveyendo a cada uno entre 45 y 100 horas de capacitación mediante trabajo directo con nuestro equipo científico. Además de está capacitación en el campo y laboratorio, se está realizando una serie de talleres para compartir los métodos y resultados del programa con diferentes públicos (Tabla 2). Taller

Lugar

Fecha

Número de participantes

El Proyecto Río GAD Parroquial de Mazar: Resultados Rivera del primer año de monitoreo

23 octubre 2015

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El Proyecto Río Mazar: Monitoreo de sedimentos y análisis de datos hidrológicos

Universidad Politécnica Salesiana sede Cuenca

30 octubre 2015

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El Proyecto Río Mazar: Resultados del primer año de monitoreo hidrológico

EMAPAL EP, Azogues

13 noviembre 2015

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Figura 10: Resumen de los talleres de capacitación ofrecidos por la Fundación Cordillera Tropical.

Discusión

El Proyecto Río Mazar proporciona los primeros datos con alta resolución temporal de caudal y transporte de sedimento en suspensión en la sierra ecuatoriana. Un mayor esfuerzo y al más largo plazo sería necesario para llegar a conclusiones sobre el comportamiento del río y el transporte de sedimento en suspensión interanualmente. Los datos preliminares proveen una “fotografía” de las condiciones durante el periodo


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de agosto 2014 a septiembre 2015. No obstante, los vacíos dificultan la interpretación de la tendencia anual. Los datos actuales de precipitación demuestran cambios en la intensidad y distribución de lluvia durante el año. Se recomienda más estudio del registro histórico y un monitoreo continuo de precipitación en la región con miras de entender los cambios dentro de la conversación sobre cambio climático. El Río Mazar tiene un comportamiento bastante variado, como otros ríos de montaña. Por ejemplo, durante una inundación, el río subió y el caudal alcanzó su pico en apenas dos horas. Luego de llegar a su pico, se demoró 10 horas en regresar a la caudal base (15 sept 2014). El manejo al futuro para asegurar la salud acuática y la determinación del caudal ecológico tendrá que tomar en cuenta la frecuencia de eventos extremos y contemplar su importancia para mantener patrones y procesos de biodiversidad acuática.

Resultados •

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Mes con más volumen de escorrentía superficial: junio 2015 Mes con mayor volumen de precipitación: 300+ mm en junio 2015 Volumen de transporte de sedimento más alto en un día: 3328 toneladas en junio 2015. Volumen de transporte de sedimento más bajo en un día: 15.7 toneladas en marzo 2015. Número de veces en un año que el río crece de 15 a 20 veces más grande que su caudal medio: 2 Caudal medio anual (333 días de monitoreo): 3,40 m3/s.

Este estudio demuestra que la relación entre el sedimento en suspensión y la turbidez requiere mayor análisis y muestreo en los rangos de 700 a 1500 NTU dónde se observa una dispersión entre los valores. Existen varias explicaciones por esta dispersión en el rango alto, que recalcan la importancia de continuar con este estudio. Una explicación sería que el río tiene una producción primaria alta de zoo y fitoplancton, sedimentos registrados por el haz espectral del sensor de turbidez. No obstante, cuando se secan las muestras en el laboratorio, la medición del total de sedimento en suspensión no resume materia orgánica. Es decir que cuando una alga se seca, no entra en el registro del “peso seco” del sedimento en suspensión. Además a esta explicación, se sugiere más estudio de las diferencias en la relación sedimento suspendido/turbidez entre la rama ascendente y descendente de la curva de descarga. Un nivel más alto de producción primaria podría estar relacionado con actividades humanas en la parte alta de la cuenca. Por ejemplo, la aplicación de abonos o fertilizantes como parte del manejo de actividades agropecuarias podría aportar mucho nitrógeno y fosforo al cuerpo del agua, fomentando la producción primaria. Otra explicación podría ser que los deslizamientos de abril 2015 han aportado sedimento con mayor concentración de elementos biológicos. Se sugiere realizar un


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estudio de nitrógeno y fosforo para establecer los niveles base al principio del proyecto y de buscar enlaces entre las acciones de manejo y el impacto en la calidad del río. El deslizamiento en abril 2015 aumentó el transporte de sedimento. Mientras que otros estudios han reportado que el transporte de sedimento en suspensión ocurre durante 10 a 12 eventos de inundación durante el año, este estudio encuentra el transporte mayor durante los meses lluviosos posterior al deslizamiento, y menor relación con eventos individuales como aquellos como el de octubre 2014 (TownsendSmall 2008). El transporte de sedimento en suspensión durante 191 días de monitoreo (52% del año) en el 2015 es de 347 toneladas/km 2/año, valores que cuando si los proyectan al año coinciden con aquellos previamente reportados en cuencas de la Cordillera Occidental de Colombia (Restrepo 2000; además ver resultados de Chile en Pepin et al 2010). Pulsos de sedimento, como el deslizamiento del abril 2015, también podría afectar otros parámetros asociados con la calidad del agua. Una mayor concentración de partículas (“sedimento”) aumenta la temperatura del agua y, cómo consecuencia, baja el nivel de oxigeno disuelto en el agua, afectando al ecosistema acuático. También representa un costo adicional de operación para las centrales hidroeléctricas. Conclusiones

El “Proyecto Río Mazar” es una de las primeras iniciativas de monitoreo hidrológico de alta resolución que apunta generar conocimientos de eco-hidrología para informar el manejo del suelo en la sierra ecuatoriana . Se ha acentuada la necesidad para información detallada sobre caudal y producción de sedimento en estos sistemas ribereños en base al desarrollo de una hidroeléctrica, acompañado por mejoras en la red vial, los cuales han promovido el cambio rápido en el uso y la cobertura del suelo. Durante el primer año de observaciones, se generó información continua de caudal y turbidez (cada 15 minutos). El caudal era muy variable durante el periodo de monitoreo con flujos desde 1,25 m 3/s a casi 80 m3/s durante una inundación. Los resultados preliminares demuestran que durante inundaciones, el total de sedimento suspendido (TSS) excedió 1000 mg/l, con una concentración máxima de 9 g/l. La turbidez estuvo bien correlacionada con el total de sedimento suspendido, brindando condiciones óptimas para la estimación de la carga total. El Proyecto Río Mazar nació en 2014 como una colaboración entre ingenieros en una empresa pública de energía hidráulica (CELEC EP HidroAzogues), técnicos de una fundación ecuatoriana de las bases (Fundación Cordillera Tropical), y académicos de una universidad estadounidense (Universidad de Vermont) y una universidad ecuatoriana (Universidad Politécnica Salesiana Sede Cuenca).


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Recomendaciones al futuro

Se recomienda seguir con el monitoreo e invertir en las siguientes componentes del sistema para asegurar la fiel toma y registro de datos: 1) Asegurar el sistema de energía que alimenta la estación para asegurar la toma de datos sin interrupciones. 2) Adquirir e importar piezas de reemplazo para asegurar su instalación inmediata después de un evento de fuerza mayor. 3) Convocar a actores locales para formar una estrategia para mejorar el manejo del suelo aguas arriba de las instalaciones de HidroAzogues. 4) Seguir con la capacitación de estudiantes universitarios en el monitoreo de la calidad del agua, formando una nueva generación de profesionales, técnicos, y tomadores de decisión. Agradecimientos Este proyecto ha recibido el apoyo generoso de personas e instituciones ecuatorianas e internacionales. Fundación Cordillera Tropical agradece a CELEC EP HidroAzogues, Overbrook Foundation, United States Agency for International Development, el Fondo de Agua para la conservación de la cuenca del río Paute (FONAPA), The Nature Conservancy y la Universidad Politécnica Salesiana Sede Cuenca para sus contribuciones valiosas. Agradece a los siguientes individuos por sus aportes extraordinarios al proyecto: Jean-Christophe Babinet, Alex Morton, Boris Ochoa, Lucas Larson, Francisco Gonzales, Pablo Arévalo, Hernán Avilés, Diana Curillo, Valeria Arévalo, Johana Maza, Marisol Campoverde, Caroline Hernández, Diana Inga, Karla Pintado, y Elena Jove-Edens.


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Referencias citadas Buchanan, T.J., and Somers, W.P., 1969. Discharge measurements at gaging stations: U.S. Geological Survey Techniques of Water-Resources Investigations, book 3, chap A8, 65 p.

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FCT Informe Final

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