Variabilidad de Nivel del Lago Poopó

Revista de Ciencia y Tecnología en

Ingeniería Civil

Variability analysis of level and volume of Poopó Lake to establish the flow of hydrobiological hydrobiological resources resources preserva preservation tion Julio C. Miranda Aranibar (1)*, Maria R. Sandoval Gómez(2)

El lago Poopó es un lago poco profundo de la parte terminal del TDPS. El principal aporte que recibe el mismo es el río Desaguadero (desfogue del Lago Titicaca); al ser la única fuente de agua permanente en la zona, es sujeto a una alta presión para el uso de los recursos hídricos que proporciona, lo cual ha disminuido el caudal disponible para ser regulado por el lago. Actualmente el sistema presenta un funcionamiento precario, los usos no regulados, la baja pluviosidad, las tasas altas de evaporación, que alcanzan entre 7 a 9 cm por mes en épocas de estiaje y la disminución del caudal de la parte alta de la cuenca en aproximadamente un 24% de un caudal medio de 858.70 m 3/s no permiten mantener un volumen de agua adecuado. Empleando una simulación de la variación del nivel y volumen de los vasos de d e almacenamiento de los lagos Poopó y Uru Uru, considerando los caudales regionales que los alimentan, y la relación precipitación precipitación – evapotranspiración, se ha determinado que el componente de aporte mayor del sistema, es el caudal del Desaguadero, que representan casi el 69% del aporte anual. El caudal necesario para el mantenimiento de los recursos hidrobiológicos del lago Poopó en un tirante de 1.30 m, es de aproximadamente 78.61 m 3/s, para condiciones climáticas similares a las del periodo 2014 a 2015. El aporte de las cuencas circundantes junto con la precipitación, únicamente pueden cubrir el 27% de la evaporación de los lagos.

Recibido/Received ⎸

19/02/2018

Aceptado/Accepted Aceptado/Accepted ⎸

01/03/2018

Palabras clave ⎸

Lago Poopó, lago Uru Uru, TDPS, balance hídrico, Desaguadero.

Keywords ⎸

Poopó Lake, Uru Uru Lake, TDPS, water balance. Desaguadero river

Poopó Lake is a shallow lake at the final section of the TDPS system (Titicaca Lake – Desaguadero River – Poopó Lake – Coipasa Salt Flat). The main contribution it receives comes from Desaguadero River (dump of Titicaca Lake). Since it is the only permanent source of water in the area, its water resources are highly requested, which eventually has reduced the available flow to be regulated by the lake. The system has currently a precarious operation. Unregulated use, low rainfall, high evaporation rates between 7cm and 9cm per month during low-water months, and decrease in flow in the basin upper part of approximately 24% of an average flow of 858.70 m3/s don’t allow maintaining an adequate volume of water.

Citar como ⎸

Miranda Aranibar, J.C. & Sandoval Gómez, M.R., (2018), Variabilidad del nivel y volumen del lago Poopó para establecer el nivel de aporte de mantenimiento de sus recursos hidrobiológicos. Revista de Ciencia y Tecnología en Ingeniería Civil , 2(1), 5-15.

Using a simulation of the variation of the level and volume of the storage vessels of Poopó and Uru Uru lakes with the regional flows that feed them, and the precipitation - evapotranspiration evapotranspiration relationship; it was determined that the system's major contribution component is the flow of Desaguadero River, which represents almost 69% of the annual contribution. The necessary flow for maintaining the hydrobiological resources of Poopó Lake with a 1.30m depth is approximately 78.61 m3/s under climatic conditions similar to those of the 2014 –2015 period. Surrounding basins’ contribution contribution together with precipitation can only cover 27% of the lake evaporation.. evaporation..

(1) Consultor en

Recursos Hídricos, Cochabamba, Cochabamba, Bolivia. E-mail ⎸ [email protected] (2) Centro de Levantamientos Aeroespaciales Aeroespaciales y Aplicaciones SIG para el Desarrollo Sostenible de los Recursos Naturales CLAS – UMSS, Cochabamba, Cochabamba, Bolivia. E-mail ⎸ [email protected]. * Autor de correspondencia Revista de Ciencia y Tecnología en Ingeniería Civil, 2(1) / Journal Journal of Science and Technology Technology in Civil Engineering, 2(1) 2(1)

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Variabilidad del nivel y volumen del lago Poopó para establecer el nivel de aporte de mantenimiento de sus recursos hidrobiológicos

El lago Poopó es un lago poco profundo de la parte terminal del subsistema TDPS (Titicaca – Desaguadero – Poopó – Salares) de 3.191 km2 de superficie y cota media de 3686 msnm (Intecsa, 1995). El principal aporte que recibe el mismo es el río Desaguadero, en época húmeda el desfogue del lago es el rio Laca Jahuira, que conecta el mismo con la cuenca del Salar de Copaisa. La entrada de flujo al lago está determinada por el aporte del lago Titicaca que se transporta a través del río Desaguadero, los ríos regionales (22 en total) son ríos intermitentes en su mayoría, que solo se conectan con el lago en época de lluvia, el resto del año, la escasa laminación existente produce pequeños deltas a las salidas de las cuencas situadas en la zona montañosa (Este) de la cuenca; el régimen de lluvia se concentra en los periodos de diciembre a marzo, y solamente llega a cubrir la alta demanda de evaporación del espejo de agua. El aporte del Titicaca es altamente estacional, debido a las obras de regulación construidas en su desfogue, si bien la Autoridad Binacional del lago Titicaca (ALT) ha llevado a cabo varios estudios sobre la hidrología, regulación del sistema, entre otros; y afirma tener las herramientas necesarias para la manutención del ecosistema del altiplano (Revollo, 2001), actualmente esto no es así. La pérdida de agua del lago Poopó en diciembre de 2015, ha demostrado que el sistema es altamente sensible a las variaciones de volumen de sus aportes y a los eventos climáticos extremos (sequias), por lo que el planeamiento para la ejecución de un esquema de regulación que permita mantener un nivel normal de agua en el lago es de transcendental importancia y debe realizarse con mucha antelación, para evitar la pérdida de la biomasa del mismo. El uso mayor del lago Poopó es la pesca, que realizan los comunarios de las poblaciones alrededor del lago organizados en cooperativas pesqueras, esta población es una de las más deprimidas del Departamento de Oruro y es fuertemente afectada por las variaciones del nivel del lago. Cuando se tienen niveles bajos la calidad del agua disminuye y la cantidad de peces se reduce, dejando sin sustento económico a más de 350 familias que subsisten con esta actividad económica. El presente estudio de balance hídrico del lago Poopó, se realizó con el objeto de contribuir a una planificación adecuada de los recursos hídricos en la cuenca, para que en épocas secas no dañe el ecosistema del lago; se determinó los caudales requeridos para mantener un volumen normal en el cuerpo de agua, que posteriormente se deberán asegurar a través de acciones de manejo integral de los recursos hídricos. Por ejemplo, con la mejora de la eficiencia en el uso del agua para riego o actividades industriales, o solicitando la operación de las compuertas del Titicaca para la descarga de mayor caudal hacia el Desaguadero.

La extensión geográfica de la cuenca del lago Poopó está situada (en su mayor parte) en el Departamento de Oruro, en proyección UTM Datum WGS 84 zona 19, se encuentra entre las coordenadas: X min = 597608 m, Y min = 7782411 m y X max = 781676 m, Y max = 8113319 m Los cuerpos de agua principales en la cuenca son el lago Poopó y el lago U ru Uru (ver Figura 1). El lago Soledad, (desaparecido en la década de 1980) es un cuerpo de agua que dados los aportes del Desaguadero a la fecha aún no ha podido recuperarse. La cuenca presenta también un alto potencial para la explotación de agua subterránea, con amplias áreas de recarga de cada acuífero, siendo el más importante el acuífero de Challapampa, que es la fuente principal de abastecimiento de agua de la Ciudad de Oruro. La cuenca corresponde a una región climática semiárida, el 83% de la precipitación se pierde por evaporación. (GITEC Consult GmBH – COBODES Ltda, 2014).

El sistema de un lago es una compleja interacción entre la atmosfera, la hidrología superficial y subterránea, que a su vez responde a las condiciones climáticas, pero afectada por sobre todo por los usos aguas arriba en la cuenca, para agricultura, industria y consumo humano. El volumen total de un lago (que puede expresarse como una función de la superficie y el área del mismo) depende entonces del balance hídrico entre sus entradas y salidas. (Crétaux & Birkett, 2006). Para el establecimiento del balance hídrico, se tomara el cambio de volumen como el parámetro crítico.  

     (  )

(1)

Donde: V = Volumen del lago R = Escorrentía de la cuenca de aporte. A = Área del lago E = Evaporación del lago. P = Precipitación sobre el lago. Un parámetro crítico del balance es la evaporación del cuerpo de agua; para estimar este componente generalmente se recurre a métodos basados en el balance de energía, que requieren una gran cantidad de datos para su desarrollo (temperatura del agua,

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radiación total, etc.), y la mayoría de estos no se tienen disponibles en nuestro medio. Una situación aún más crítica se presenta al estimar la recarga o descarga del agua subterránea a un lago, esto requiere la instalación de piezómetros y modelos del flujo subterráneo, debido a que se requieren trabajos de hidrogeología complejos por lo general se desprecia este componente en el balance o se asume un valor de infiltración constante de acuerdo a las características del material del lecho del lago.

Figura 1. Área de estudio Fuente: Elaboración propia. Tomando la ecuación 1 de balance hídrico, teniendo como datos de partida la precipitación (medida directamente en las estaciones del SENAMHI), la evaporación desde el cuerpo de agua de los lagos (modelado, ecuación de Penman), el aporte regional de las cuencas que drenan hacia los lagos (modelado mediante el método del número de curva), el aporte directo del río Desaguadero hacia los lagos (series complementadas con modelos matemáticos), y las áreas de los espejos de agua de los lagos (medidas de imágenes satelitales), se procedió al cálculo del balance hídrico para ambos lagos con las ecuaciones que se describen a continuación: Para el lago Uru Uru:  

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(2)


7


Para la descripción con base en el tirante de agua:  



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(3)

Para el lago Poopó:  

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(4)

Describiendo también con base en el tirante de agua:  

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(5)

Donde: V LU = volumen del lago Uru Uru, m 3 V LP =volumen del lago Poopó, m 3 hLU = tirante del lago Uru Uru, m hLP = tirante del lago Poopó, m QBI = caudal brazo izquierdo del río Desaguadero, m 3/s QBD = caudal brazo derecho del río Desaguadero, m 3/s QREG – LU = caudal regional, aporte al lago Uru Uru, m 3/s QREG – LP = caudal regional, aporte al lago Poopó, m 3/s QINT = caudal en la intersección de los lagos, m 3/s QSAL =caudal de salida del lago Poopó, m 3/s ALU = área del lago Uru Uru, m 2 ALP = área del lago Poopó, m 2 E LU = evaporación cuerpo de agua, lago Uru Uru, m E LP = evaporación cuerpo de agua, lago Poopó m P LU = Precipitación sobre el lago Uru Uru [m] P LP = Precipitación sobre el lago Poopó [m]. Si se realiza una simulación en estado fijo, es decir cuando no existe flujo de salida en los lagos, la superficie del espejo de agua está relacionada al flujo de entrada de los ríos, la precipitación y la evaporación (Bengtsson & Malm, 1997), que para este caso sería: Para el lago Uru Uru:  

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(6)

Para el lago Poopó:  

       

(7)

El lago Poopó es un lago terminal (característico de la mayor parte de los lagos en los climas semiáridos y áridos), dada la estacionalidad de la precipitación el lago es muy susceptible a la variación de los aportes que vienen desde la parte alta de la cuenca para mantener su volumen y tirante durante la época seca. La oferta máxima calculada que puede aportar el lago Titicaca es de 20 m 3/s (Intecsa, 1995), esto representaría la totalidad de los recursos regulados que estarían disponibles en el sistema, el resto es aporte de la propia cuenca del lago, que son aportes no regulados. A la fecha, no se contabilizaron de manera adecuada los aportes, ni se conoce la demanda potencial, tampoco se tiene legislación que prevenga un uso excesivo que pueda comprometer el volumen del lago. Los ríos intermitentes en la cuenca son: Caracollo, Huayna Jahuira, Pongo Jahuira, Conde Auque, Paria, Sepulturas, Poopó Iracani, Antequera, Urmiri, Juchusuma, Huancane, Tacagua, Azanaque Huacani, Cortadera, Chillari Palma, Irumpampa y Juchu Jahuira (GITEC Consult GmBH – COBODES Ltda, 2014). Todos ellos únicamente pueden aportar al sistema durante la época de lluvia, el área total de la cuenca a ser considerada para el estudio es de 25247.68 Km 2 (incluyendo las cuencas y superficies de los lagos), la cuenca mayor de los tributarios es la del río Juchu Jahuira con un área de 4017.70 Km 2. Revista de Ciencia y Tecnología en Ingeniería Civil, 2(1) / Journal of Science and Technology in Civil Engineering, 2(1)

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Figura 2. Estaciones hidrométricas en la cuenca Fuente: Elaboración propia. De todos los ríos existentes en la cuenca, el Desaguadero es el más importante, pero al ser uno de los pocos ríos permanentes en la zona, es sujeto a una gran presión en el uso de sus recursos hídricos, solamente el uso agrícola para este río es de 18.8 [m3.s-1] (Intecsa, 1995), tomando en cuenta que el caudal ecológico que se puede extraer del Titicaca, el margen para poder satisfacer la demanda y asegurar un caudal ecológico para el lago Poopó, es bastante reducido. El río nace en el lago Titicaca y vierte sus aguas directamente en los lagos Uru Uru y Poopó, eventualmente también alimento al lago Soledad hasta la desaparición del mismo. El cauce tiene una extensión total de 325 [Km], de los cuales 113 [Km] los desarrolla dentro de la cuenca del lago Poopó, su pendiente media es de 0.04 [%]. El Desaguadero tiene una cuenca propia (que no incluye al Titicaca), que tiene una extensión de alrededor de 30 000 [Km2], dentro de la cual el afluente principal que recibe es el río Mauri cuya cuenca de aporte es de 9 900 [Km2]. (GITEC Consult GmBH – COBODES Ltda, 2014) Aguas abajo en el sistema se tiene la estación de monitoreo de Chuquiña (Fig. Nº 2), ya en el departamento de Oruro, esta es la última estación de medición de caudal antes de que el Desagudero se bifurque en dos brazos en el sector de la Joya, para el monitoreo de esta sección del sistema a estos segmentos de río se los denomina brazo izquierdo y brazo derecho, de acuerdo al sentido del flujo.


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El brazo izquierdo del río se bifurca nuevamente por un desvió artificial (punto C de la figura 2), denominado canal COMIBOL, destinado a alimentar de caudal a las operaciones mineras del sector de Iroco. Este desvío desemboca directamente en el Lago Uru Uru en el sector denominado como Puente Español. El otro brazo del desvío (el derecho) continua al sur, para unirse también al lago Uru Uru en el sector oeste del mismo, en este punto la baja pendiente del cauce y las avenidas máximas hacen que el río desborde en una gran planicie de inundación que también fluye hacia el lago. El monitoreo del nivel del tirante se realiza en el sector denominado puente peatonal, que se encuentra aguas arriba de la bifurcación del canal COMIBOL, por lo que este es el caudal que puede considerarse como aporte del río Desaguadero al lago Uru Uru. El lago Uru Uru tiene una edad de alrededor de 100 años, se formó justamente del desborde del río Desaguadero. El aporte del brazo izquierdo es el caudal que fluye en tránsito por el cuerpo del lago y desfoga por su interconexión con el lago Poopó, debido a que su capacidad de regulación es reducida la mayor parte del caudal que ingresa al mismo es transit ado hacia la interconexión de los lagos. Para la sección del brazo derecho del Desaguadero, después del punto de bifurcación se tiene el monitoreo de nivel del tirante en el sector denominado Puente Challavito, ver figura 2. Este es el caudal que será considera como aporte del río Desaguadero al lago Poopó. Se debe tomar en cuenta que el brazo izquierdo del río Desaguadero, tiene una extensión aproximadamente de 70 Km y no recibe ningún aporte en su trayecto. Mientras que el brazo derecho, de una extensión aproximada de 100 Km y de trazo sinuoso, recibe el aporte temporal de los ríos Juchu Jahuira y Caquiza. Las avenidas que se reportan en el río están del orden de los 400 m 3/s y en avenidas extraordinarias los caudales pueden llegar a ser del orden de 1000 m 3/s (Intecsa, 1995).

La aplicación las ecuaciones propuestas en la sección 2.3, que definen el cálculo del balance hídrico de los lagos, requieren determinar los componentes de: i)

Las áreas promedio de los espejos de agua a nivel mensual, medidas de imágenes satelitales Landsat 8, empleando el índice normalizado diferencial de agua (NDWI por sus siglas en ingles).

ii) Los aportes mensuales de ambos brazos del Desaguadero fueron estimados con modelos matemáticos, sustrayendo del aporte del brazo derecho el consumo correspondiente a riego en la cuenca que atraviesa el mismo. iii) El aporte regional de las cuencas circundantes a los lagos fue modelado con el método del número de curva. A los caudales obtenidos para cada cuenca se sustraen los consumos medios relacionados con el consumo humano, industria y actividad agrícola, en base a los datos contenidos en la “Formulación del Plan Director de la Cuenca del Lago Poopó” (GITEC Consult GmBH – COBODES Ltda, 2014). iv) La precipitación sobre los cuerpos de agua es resultado de la agregación de los mapas interpolados para toda la cuenca. v)

La evaporación de los cuerpos de agua es obtenida de manera puntual a través de la ecuación de Penman, para luego interpolar mapas mensuales para los cuerpos de agua, de los cuales se extraen los valores medios a ser considerados en el balance hídrico.

Idealmente, todos estos componentes deben ser medidos en campo, pero debido a las limitaciones en la disponibilidad de datos, es ineludible recurrir al modelado y la estimación.

El balance hídrico para ambos lagos, para el periodo de estudio 2014 –2015, se resume en la Tabla 1 y la Tabla 2 para el lago Uru Uru. Para el lago Poopó los resultados son mostrados en la Tabla 3 y la Tabla 4. Se observa que el aporte regional de las cuencas circundantes a los lagos es el menor volumen que recibe el lago Poopó (3.23% y 4.23% para 2014 y 2015 respectivamente); asimismo, es el segundo menor en el caso del lago Uru Uru (13.53% y 18.59% para 2014 y 2015 respectivamente). Además, este es un aporte altamente estacional ya que el escurrimiento solo ocurre en los tres primeros meses del año, cuando la época húmeda aporta mayor precipitación. En virtud a que su regulación es una tarea por demás complicada y que involucra el control de los consuntivos y no consuntivos dentro de cada subcuenca, la regulación de este caudal para el mantenimiento de los recursos hidrobiológicos del lago debe descartarse en el corto plazo. El aporte de la precipitación ( P ) al balance hídrico no es muy significativo en el lago Uru Uru (4.91% y 7.43 % para 2014 y 2015 respectivamente), debido a la reducida área de espejo de agua que este presenta. Pero si cobra mayor importancia para los aportes del lago Poopó (27.65% y 26.67% para 2014 y 2015 respectivamente); aun así, este aporte apenas logra reponer una parte del volumen que se pierde por la evaporación directa ( E ) sobre el lago Poopó, y solamente puede influir en el mantenimiento del nivel de agua durante los meses de la época de lluvia.


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Las retracciones del área del espejo de agua en el lago Poopó llegan a ser drásticas en el año 2015, del área total medida al final de la época de lluvia (marzo), para el mes de octubre se ha registrado menos de la mitad. En el año 2014 esta reducción está en una tasa aproximada de 1/3, el comportamiento del lago empieza a volverse critico cuando el nivel de agua desciende por debajo de los 0.90 [m], en el inicio de los meses de la época de lluvia. Tabla 1. Balance hídrico del lago Uru Uru - 2014 Mes Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre

Área Espejo de Agua (km2) 151.40 179.76 156.47 150.76 142.92 137.89 132.60 131.32 129.43 128.93 120.18 110.05

Caudal Brazo Izquierdo (m3/s) 28.50 46.77 52.52 26.44 26.23 25.44 16.06 8.82 9.91 8.01 9.07 30.21

Caudal Aporte Regional (m3/s) 37.23 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 4.47 0.00 0.00 5.10

Caudal Interconexión de los Lagos (m3/s) 44.99 42.85 45.59 20.11 19.49 18.35 9.75 1.26 8.01 1.55 4.67 15.34

P

E

(mm)

(mm)

112.70 23.60 11.14 12.98 6.29 0.59 0.00 7.66 38.65 25.97 21.26 67.84

249.66 226.33 239.81 201.93 162.63 143.96 147.36 171.82 196.30 240.11 256.13 264.01

Nivel Lago (m) 1.81 2.04 1.89 1.78 1.70 1.67 1.66 1.64 1.63 1.60 1.52 1.38

Δh

(m) 0.23 -0.15 -0.11 -0.08 -0.03 -0.01 -0.02 -0.01 -0.03 -0.08 -0.14 0.29

Fuente: Elaboración propia. Tabla 2. Balance hídrico del lago Uru Uru - 2015 Mes Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre





P

E

(mm)

(mm)

176.85 101.11 24.66 16.11 11.05 0.94 0.00 4.57 25.62 39.57 18.32 57.47

239.03 207.47 208.03 170.69 131.03 117.09 119.47 145.83 172.38 211.26 220.26 244.19

Nivel Lago (m) 1.27 1.41 1.46 1.46 1.40 1.39 1.35 1.30 1.20 1.10 0.95 0.78

Δh

(m) 0.14 0.05 0.01 -0.06 -0.01 -0.04 -0.05 -0.11 -0.10 -0.15 -0.17 0.05

Fuente: Elaboración propia. Tabla 3. Balance hídrico del lago Poopó - 20 14 Mes Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre





P

E

(mm)

(mm)

176.85 101.11 24.66 16.11 11.05 0.94 0.00 4.57 25.62 39.57 18.32 57.47

239.03 207.47 208.03 170.69 131.03 117.09 119.47 145.83 172.38 211.26 220.26 244.19

Nivel Lago (m) 1.27 1.41 1.46 1.46 1.40 1.39 1.35 1.30 1.20 1.10 0.95 0.78

Δh

(m) 0.14 0.05 0.01 -0.06 -0.01 -0.04 -0.05 -0.11 -0.10 -0.15 -0.17 0.05

Fuente: Elaboración propia. Revista de Ciencia y Tecnología en Ingeniería Civil, 2(1) / Journal of Science and Technology in Civil Engineering, 2(1)

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Tabla 4. Balance hídrico del lago Poopó - 20 15 Mes Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre





P

E

(mm)

(mm)

142.23 77.39 86.46 65.76 3.46 0.38 5.79 18.60 29.27 39.12 41.36 17.84

224.77 193.96 199.00 171.95 162.62 152.16 186.76 203.23 216.93 259.92 257.45 279.84

Nivel Lago (m) 0.78 0.98 1.07 1.10 1.11 1.08 1.02 0.92 0.79 0.66 0.49 0.28

Δh

(m) 0.20 0.09 0.03 0.01 -0.03 -0.06 -0.10 -0.13 -0.12 -0.17 -0.22 -0.26

Fuente: Elaboración propia. La pérdida en el balance hídrico está condicionada por la evaporación en el cuerpo de agua, esta alcanza valores muy altos de bido a la alta temperatura en la zona y la reducción de la humedad relativa. En el año 2014 en la estación de Oruro Aeropuerto el promedio anual de la temperatura media registrada alcanza a 10.1⁰C, que es la máxima histórica del registro, igualando el máx imo del año 2010, mientras que en 2015 el promedio fue de 9.7⁰C, por encima de la media del registro que alcanza los 8.51⁰C. Esto ha provocado que la tasa de reducción de nivel para el lago Uru Uru en la época de estiaje sea de 4 y 6 cm para 2014 y 2015 respectivamente y para el lago Poopó, de 7 y 9 cm para el mismo periodo de tiempo. De esta forma se ha producido una pérdida de volumen tal que al final del año 2015 el lago ha quedado reducido a cuerpo de agua de área menor al lago Uru Uru, con un tirante de 28 cm, situación en la que no puede mantenerse la biomasa del mismo. a)

b)

Figura 3. a) Imagen Landsat 8 - 11 /10/2015 – Composición 3,2,1 b) Imagen Landsat 8 - 28/11/2015 – Composición 3,2,1 Fuente: Elaboración propia Para el balance hídrico, los últimos tres meses del año 2015, se considera que el flujo de la interconexión de los lagos ya no aporta al lago Poopó, y para el brazo derecho se tiene la misma situación durante los últimos dos meses, esto debido a que en estas fechas (ver figura 3 a) y b)) ambos ríos dejaron de conectarse con el lago y por lo tanto no pudieron alimentarlo con sus aportes, el caudal fue laminando en el sector norte de la cabecera del lago. Esto sugiere que el nivel del lago Poopó no puede reducirse más allá de los 0.70 m, cuando esto sucede se pierde el contacto con sus tributarios y se imposibilita su recarga.

El mantenimiento del nivel normal en el lago dependerá de la preservación y regulación del caudal de aporte mayor al lago, observando los resultados del balance hídrico y la figura 4, es claro que el aporte mayor corresponde al proporcionado por los brazos del río Desaguadero. El izquierdo proveyó un volumen de 753.11 Hm 3 al lago Uru Uru en 2014 y 654.91 Hm 3 en 2015, que representan el 81.55% y el 73.98% respectivamente del aporte total que recibe el mismo. De este aporte en el año 2014 fueron regulados en el cuerpo de agua 147.34 Hm 3 y 68.77 Hm3, el resto fue transitado y desfogado a través de la interconexión de los lagos como aporte hacia el lago Poopó. En el caso del lago Poopó, el brazo derecho proveyó 908.85 Hm 3 en 2014 y 679.64 Hm 3 en 2015, que representan el 41.48% y el 39.71% del aporte total respectivamente. Si se toma el aporte que se recibe desde la interconexión, el aporte del Desaguadero seria en el orden del 69.12% en 2014 y 69.20% en 2015.


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Figura 4. Volúmenes de aporte y pérdida para el Lago Uru Uru y Poopó (2014 -2015) Fuente: Elaboración propia. Por esta razón, cualquier proyecto o acción destinada al mantenimiento del tirante normal del lago Poopó, debe estar obligatoriamente relacionada a la regulación y preservación del caudal ecológico que transita por el río Desaguadero. Los demás aportes, además de representar solo un tercio del aporte total, son altamente estacionales, y afectados por muchos factores externos (eventos extremos, uso indiscriminado de recursos hídricos superficiales, entre otros) como para considerar su gestión como una tarea prioritaria. El volumen de recarga local que produce la precipitación, en ninguno de los meses de estudio puede equiparar a la evaporación, considerando inclusive que la precipitación anual sobre el lago Poopó para el año 2014 fue de 476.27 mm y para el 2015 de 527.66 mm, muy por encima de la media que se registra en la estación del Aeropuerto de Oruro, que es igual a 389.69 mm por año.

El uso mayor del lago Poopó es la actividad pesquera, por lo que para el cálculo del caudal mínimo requerido para el mantenimiento de sus recursos hidrobiológicos, se tomara en cuenta que el nivel de mantenimiento regular debe ser de 1.30 m, profundidad a la que la producción piscícola es de 1800 toneladas por año. (Mercado, 2015).

Figura 5. Hidrograma de aporte del rio Desaguadero (medido en la estación de Chuquiña) para el mantenimiento de los recursos hidrobiológicos del lago Poopó Fuente: Elaboración propia Revista de Ciencia y Tecnología en Ingeniería Civil, 2(1) / Journal of Science and Technology in Civil Engineering, 2(1)

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Variabilidad del nivel y volumen del lago Poopó para est ablecer el nivel de aporte de mantenimiento de sus recursos hidrobiológicos

El hidrograma mostrado en la figura 5 fue determinado a través de un análisis de sensibilidad sobre los resultados del balance hídrico, considerando que el caudal calculado debe ser suficiente para mantener el lago en las condiciones climáticas y de aporte regional que se han presentado en las gestiones 2014 a 2015, en estas condiciones el caudal medio que debe ser alimentado al lago (medido en la estación de Chuquiña) debe ser igual o mayor a 78.61 m 3/s. En el lago Uru Uru, el trabajo de campo muestra que el desnivel entre su punto más profundo y su salida es igual a 0.63 m, nivel mínimo que puede considerarse para el tránsito del flujo por la interconexión del lago Poopó, si se considera un nivel de mantenimiento igual a 1.30 m el caudal mínimo que debe recibir el lago (sin considerar el tránsito hacia la interconexión) debe ser igual a 8.42 m 3/s.

El cálculo del balance hídrico supone una relación sencilla entre las variables que determinan el ciclo hidrológico de un lago, por tal motivo la medida de estas variables se debe realizar con la adecuada precisión, exactitud y de manera continua en el tiempo; de lo contrario, los errores a introducirse pueden ser de gran magnitud. Este es un tema de particular atención, debido a la baja instrumentación que se tiene en la cuenca y al inexistente programa de monitoreo de caudales en la misma. La escases de datos medidos en campo es tal, que a pesar del evento extremo ocurrido en 2015, ninguna institución ha recabado los datos suficientes para determinar de manera adecuada el comportamiento del sistema, es por esta razón que para el presente estudio se ha adoptado la estimación de caudales a través de modelos matemáticos calculados y otros obtenidos de referencias bibliográficas. La mayor perdida en el balance hídrico de los lagos está dada por la evaporación desde los cuerpos de agua, por tal motivo este es un parámetro crucial para obtener resultados adecuados en el balance hídrico, estudios anteriores señalan que la evaporación de los lagos está en un orden entre 1473 mm/año (Swedish Geological AB, 1996) y 1700 mm/año (Pillco Zolá & Bengston, 2010), para ambas estimaciones se empleó la fórmula de Penman, junto a datos de tanques evaporímetros del periodo 1990 –1995. Para el caso particular de un balance hídrico del lago Poopó, se tiene una referencia sobre la evaporación anual, que alcanza 1948 mm (Pillco & Bengtsson, 2007) para el año 2001; para el estudio se calculan valores superiores, 2186 mm para el lago Poopó en 2014 y 2508 mm en 2015. Estas diferencias se deben al aumento en la temperatura media y la reducción de la humedad relativa, por ejemplo en el 2001 la temperatura media a nual (medida en la estación de Oruro Aeropuerto) fue de 9.1⁰C y la humedad relativa igual al 56%, mientras que para el 2014 la temperatura media anual fue de 10.1⁰C y la humedad relativa de 47.6%. El mantenimiento de los recursos hidrobiológicos del lago Titicaca dentro de los límites aceptables, no permite detraer del cuerpo del lago o sus afluentes un caudal de consumo mayor a los 20 m 3/s, equivalente a 630 Hm 3/año, que expresan alrededor del 4.5% del volumen anual circundante en el sistema. Una mayor explotación de los recursos hídricos podría conducir a cambios irreversibles en el ecosistema del lago (Intecsa, 1995). Por esta razón, el monitoreo en los puntos de mayor aporte en el trazo del Desaguadero (A y B de la figura 2), es crucial en un futuro para la mantención de los lagos de la parte baja de la cuenca, debido a que el caudal que se puede explotar del Titicaca es tan limitado, que asegurar un caudal ecológico suficiente de todos los tr ibutarios es una tarea esencial. El trabajo ha evidenciado que el aporte regional y local sobre el lago, únicamente puede satisfacer alrededor del 27% de la demanda por evaporación del mismo. De no regularse el caudal de la parte alta del sistema, y del trazo el río Desaguadero que corresponde a la cuenca del lago Poopó, el mantenimiento de sus recursos hidrobiológicos es inviable. Para el estudio se considera el término “regulación” como la disminución de la variabilidad mensual de los aportes debida al régimen climatológico de la zona de estudio. El efecto de la regulación de los aportes regionales de las cuencas circundantes sobre el nivel y volumen del lago será muy leve, considerando que este es un aporte altamente estacional y el volumen que aporta actualmente al balance hídrico del lago corresponde apenas al 5% del aporte total. Además, que si se considera el impacto ambiental que podría generar una regulación hidrológica en estas cuencas, esta medida podría ser impracticable. La única alternativa viable es la regulación a través de las obras civiles ya instaladas, es decir las compuertas del lago Titicaca con una nueva regla de operación acordada con la ALT y también el mantenimiento de los caudales ecológicos de los tributarios de la parte alta, principalmente el río Mauri.

En el periodo 1994 –2015 se han tenido niveles bajos en el lago, en donde incluso ha llegado a estar seco (1994 y 2015 específicamente). La baja recuperación en el volumen que se ha tenido después de estos eventos, sugiere que los mismos no son circunstanciales, sino que se deben a una retracción sostenida. Para brindar un criterio final sobre este tema en específico, es necesario contar con mayores datos sobre el sistema (caudales de aporte y usos para riego en el Desaguadero especialmente); sin embargo, con los resultados obtenidos es posible afirmar que el mantenimiento de los recursos hidrobiológicos depende de la regulación del aporte de la parte alta de la cuenca, es inviable su manutención con los aportes regionales y locales y si esta no se realiza en el corto plazo, el futuro del lago Poopó es incierto.

La variación de volúmenes y niveles del lago Poopó, para el periodo 2014 a 2015 ha determinado que la tasa de reducción del nivel del lago en la época seca varía entre 7 y 9 cm, considerando que el nivel regular del lago es de 1.30 m se debería tener un nivel de al menos 1.83 m en el lago al final de la época seca, para evitar que en el mes de Diciembre se tengan niveles por debajo de lo regular en épocas con condiciones climáticas similares a las del periodo de estudio. El balance hídrico del lago Poopó y el análisis de los volúmenes de aporte al mismo, evidencian que únicamente un cuarto del volumen que se evapora en el lago, puede ser repuesto con los aportes de la precipitación y los caudales regionales; confirmando así, que el volumen del lago depende los caudales que Revista de Ciencia y Tecnología en Ingeniería Civil, 2(1) / Journal of Science and Technology in Civil Engineering, 2(1)

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alimentan los dos brazos del río Desaguadero, que representan casi el 69% del aporte total anual; frente al aporte regional que significa el 4% del aporte y la precipitación el 27%. La recarga local que provee la precipitación sobre el lago Poopó es significativa únicamente en los meses de enero a marzo, el promedio para el periodo estudiado alcanza a 501.97 mm, mientras que la evaporación promedio es de 2347.66 mm. Por esta razón existe déficit en cada mes del ciclo y es inviable considerar que el lago pueda mantenerse únicamente con el aporte regional de las cuencas que drenan a él y la precipitación. El caudal mínimo que se requiere del río Desaguadero (medido en la estación de Chuquiña) para el mantenimiento d e los recursos hidrobiológicos del lago Poopó es de aproximadamente 78.61 m 3/s, que corresponde a la manutención de su tirante regular en condiciones climáticas similares a las del periodo de estudio. Considerando el volumen máximo del lago, este caudal permitiría también que el periodo de residencia del agua en lago sea corto, teniendo una renovación total en un poco más de un año. Este valor no puede considerarse un caudal ecológico ya que en este estudio no se ha evaluado cual debería ser el tirante necesario para que el lago mantenga su biomasa, sino se ha tomado en cuenta un tirante regular igual a 1.30 m, que es el necesario para mantener la producción piscícola en el mismo. Con el estudio se evidencia que la demanda para usos antrópicos, especialmente riego, no es demasiado elevada si se compara con el caudal provisto por el río Desaguadero (aproximadamente 5%); sin embargo, esto puede ser más significativo en un año seco.

Al personal técnico del Servicio Departamental de Agricultura y Ganadería (SEDAG) dependiente de la Secretaria de Desarrollo Productivo e Industria de la Gobernación de Oruro y la Dirección de Ordenamiento Territorial del Gobierno Autónomo Municipal de Oruro, que coadyuvaron en la colecta de datos de campo; sin su apoyo este trabajo no hubiera sido posible.

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Variabilidad de Nivel del Lago Poopó

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