4.3 SKU classification
4.3.2 Single criterion vs multi-criteria classification
Por ejemplo la construcción de una presa en un río, con la formación de un embalse, produce impactos y efectos tanto en lo que se refiere a los aspectos climáticos como hidrológicos, como se verá a continuación:
3.4.1. Impacto Climático
A nivel de macroescala, el efecto aislado de un embalse en el clima regional puede ser despreciable, debido a que los principales componentes climáticos regionales y sus variaciones estacionales y anuales son determinados por el movimiento general de la circulación atmosférica. A nivel microclimático local, los efectos quedan restringidos a las áreas limítrofes del embalse, provocando pequeñas alteraciones en algunas variables climatológicas como la temperatura, humedad relativa, pluviosidad, viento y la nubosidad.
a) Temperatura
De acuerdo con los resultados obtenidos para los embalses de Jupiá-Ilha Solteira - Brasil (Tarifa, J. R.-1981), la temperatura parece ser el elemento climático a sufrir mayores modificaciones por la acción del embalse, principalmente sus extremos,
Hidrología Aplicada Capítulo 3: La Cuenca Hidrográfica
cuyos valores tienden a ser achatados, o sea, ocurre una pequeña disminución en la amplitud térmica diaria, mensual y anual.
b) Humedad Relativa
Análisis referentes a la variación de la humedad relativa en la microregión del embalse de Itaipu (Brasil), (Tarifa, J. R.-1981), mostró que los valores medios diarios, con máximas por las mañanas (95%) y mínimas en las tardes (65%), medidos en el periodo anterior a la formación del embalse, fueron ligeramente superiores a los valores obtenidos después de la formación del embalse. Esto es debido al aumento de la superficie líquida para evaporación, que resulta en el aumento de la humedad de la capa límite del aire en contacto con la lámina de agua del embalse y del efecto del viento. Se espera que en el área circundante al embalse se presente un aumento del número de días con rocío que favorece la incubación y multiplicación de enfermedades y plagas para los cultivos y animales de la región.
c) Pluviosidad
Resultados, de diferentes estudios muestran que no hubo alteración en los valores totales de lluvia anual, luego de la formación del embalse. Sin embargo, en los períodos secos y fríos, parece haber ocurrido un ligero incremento en los valores medios de lluvia; este hecho puede ser explicado por la posibilidad de formación de neblinas, en las mañanas frías y aumento de la humedad que resultan en precipitaciones en forma de garúas.
d) Viento
El cambio de la rugosidad de la superficie a ser inundada, provocará alteraciones en el perfil vertical de los vientos. Con la disminución de la rugosidad la tendencia será el aumento de la velocidad del viento. Por otro lado se presenta alteraciones en el balance de radiación solar y por la acción de los vientos débiles, inducir un mecanismo de brisa. Es conocido que, alrededor de un gran lago, el viento sopla en dirección de la tierra durante el día (brisa de lago) y hacia el lago durante la noche (brisa terrestre). Cuando comienza a soplar la brisa del lago, la temperatura cae, la humedad aumenta y la brisa avanza sobre la tierra como si fuera una frente fría. Según Yoshino (1975), entre el área controlada por la brisa de lago y las áreas adyacentes libres de ese efecto, la diferencia térmica puede llegar hasta 4°C. El efecto relevante de esta situación es la posible formación de ondas en el lago, además de la presencia de una variación térmica no confortable para la población ribereña.
e) Nubosidad
Las neblinas, producto de la evaporación, son más intensas durante el invierno, cuando el aire más frío de la tierra se desplaza sobre la superficie líquida más caliente. La humedad proveniente del agua, por evaporación, juntándose al aire frío, se satura provocando condensación. Estas neblinas se concentran en las partes más bajas (valles) y, lógicamente el sector más propenso será aquel que se sitúa en el sentido predominante del viento.
A Nivel Microclimático, Las modificaciones en el microclima ocurrirán, básicamente, por un lado, en la propia área a ser inundada, y por otro lado, en las márgenes del embalse. Así habrá una transformación de un microclima de los campos de cultivo o de formaciones herbáceas y el medio acuático del área a ser inundada. En las márgenes, debido a la oscilación del nivel de agua, como consecuencia de la
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operación del embalse, aparecerá una faja “pelada” sin vegetación, por tratarse de un área alternadamente húmeda y seca que evita el desarrollo de algún tipo de vegetación. Además de estas alteraciones, conviene mencionar el aumento de la superficie líquida evaporante y por consiguiente mayor pérdida por evaporación. Deberán ocurrir, también, alteraciones en los intercambios de radiación solar entre la superficie de campos y cultivos (albedo entre 20 y 25%) y la superficie líquida (albedo entre 5 y 6%). Con relación a la presión, las posibles alteraciones ocurrirán en función del calentamiento diferencial tierra/agua. Durante el día, el calentamiento sobre la tierra es mayor que la del agua, dando lugar, a un flujo de aire superior de la tierra hacia el lago. Durante ese período, la presión del aire, próxima a la superficie del agua se eleva, mientras que, sobre la tierra, disminuye.
3.4.2. Efectos Hidrológicos
La construcción de una presa es, normalmente, el responsable por las modificaciones profundas en las características hidrológicas del curso de agua, tanto en lo que se refiere al régimen de flujo como del transporte de sedimentos.
a) Alteraciones en el Régimen del Flujo
La construcción de una presa altera substancialmente el régimen de flujo hacia aguas arriba, pues transforma un determinado tramo del río, con aguas corrientes, en un lago artificial. Como consecuencia, la formación del embalse provoca modificaciones en el nivel freático, en los alrededores del lago, siendo estas modificaciones más o menos significativas, de acuerdo con la variación del nivel de agua en el embalse, a lo largo del tiempo. Esto puede causar problemas en la estabilidad de los taludes periódicamente inmersos, en las fundaciones de las edificaciones cercanas al embalse, en los pozos de abastecimiento de agua, en las áreas agrícolas ribereñas y en la vegetación natural remanente.
Además, como consecuencia de la formación del embalse, ocurrirá, en los períodos húmedos, un aumento de caudales afluentes. Esto es debido a la disminución del tiempo de concentración de la cuenca, dado la reducción de distancias que el agua tiene que recorrer y debido al aumento de la superficie líquida en el cual el agua precipitada es transformada, instantáneamente, en contribución. En los períodos secos, habrá una disminución de los caudales, debido a la mayor pérdida por evaporación.
Con la acumulación de los volúmenes afluentes en el embalse, para atender las demandas, los excedentes del período lluvioso liberados hacia aguas abajo, sufrirán una amortiguación y los del período de estiaje, un incremento. En la mayoría de los años, ese efecto será sensible y, solo en años extremamente lluviosos o secos, el efecto podrá ser nulo o negativo. Otra alteración en el régimen hacia aguas abajo deberá ocurrir durante la fase de llenado del embalse cuando, durante un cierto tiempo, es liberada un caudal mínimo o nulo hacia aguas abajo.
b) Alteraciones en el Régimen de Transporte de Sedimentos
La construcción de una presa, crea condiciones para que una gran cantidad de material sólido, transportado por el río, sea depositado a aguas arriba y, por lo tanto, disminuye la cantidad de material transportado para aguas abajo. Como consecuencia de este fenómeno, se tiene la pérdida de la fertilidad de tierras ribereñas hacia aguas abajo que, durante las pequeñas avenidas eran inundadas y, por consiguiente, beneficiadas con la deposición de material orgánico.
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La oscilación del nivel de agua en el embalse, en función de su operación, puede provocar desmoronamientos de sus márgenes, lo que puede causar un aumento en la colmatación del embalse y, por lo tanto, una disminución en su vida útil.
Los procesos erosivos aguas abajo de la presa dependen, básicamente, de las propiedades físicas de los materiales que constituyen el lecho del río y de los caudales descargados y de su poder erosivo que, teniendo en cuenta la disminución del material sólido en suspensión, tiende a aumentar. De este modo, es posible la ocurrencia de erosión en los bancos de arena, playas naturales y en el propio fondo del lecho del río, a lo largo de un tramo aguas abajo de la presa.
Ejemplo 3.1
Sean las cuencas hidrográficas A, B y C indicadas en las Figuras, que poseen un único curso de agua de longitud L = 20 m.
Considerando que las características funcionales que dependen del clima son idénticas y que todas poseen las mismas características de uso, pendiente y altitud. En base a las características físicas estudiadas, verificar cual de las cuencas presenta mayor posibilidad de presentar caudales picos.
Solución:
Área: AA = AB = AC = 400 km2
Densidad de Drenaje: DA = DB = DC = L/A = 20/400 = 1/20 = 0.05 Coeficiente de Compacidad:
A
P
K
c=0.28
Cuenca A: Kc = 1.12 Cuenca B: Kc = 1.40 Cuenca C: Kc = 1.25 Factor de Forma: f 2L
A
K
=
Cuenca A: Kf = 1.0 Cuenca B: Kf = 1.0 Cuenca C: Kf = 1.0Como solo los coeficientes de compacidad difieren para las tres cuencas, se puede decir que cuanto menor sea el valor de Kc, mayor será la potencialidad de producción de caudales picos. A pesar de que en la cuenca A el agua del tramo inferior “llega
30 km 10 km 20 km 40 km 20 km Area = 400 km2 21.67 km 5 km L L L
(A) (B) (C)
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más rápido” al lecho del río que en el caso de la cuenca B, la contribución de la parte alta alcanzará la sección de control luego del escurrimiento de la parte inferior. La cuenca C representa un caso intermedio entre las cuencas A y B.
Si consideramos ahora que los cursos de agua llegan al límite superior de la cuenca, tenemos que: LA = 40 km, LB = 20 km y LC = 30 km. Para esta condición los factores de forma y densidades de drenaje pasan a ser:
Factor de Forma: f 2
L
A
K
=
Densidad de Drenaje:A
L
D=
Cuenca A: Kf = 0.25 Cuenca A: DA = 1.00 Cuenca B: Kf = 1.00 Cuenca B: DB = 0.50 Cuenca C: Kf = 0.44 Cuenca C: DC = 0.75En este caso ocurren dos alteraciones que presentan tendencias diferentes: Por un lado, cuanto mayor sea el factor de forma será mayor el potencial de caudales, por otro lado, cuanto mayor la densidad de drenaje, más rápido alcanza el agua el lecho del río, o sea, los efectos parecen antagónicos. En este caso, el mayor caudal pico dependerá del análisis conjunto de otras características, tales como: intensidad de lluvia, pendiente y coeficiente de escorrentía, pendiente del curso de agua, etc.
Ejemplo 3.2
Toda la zona comprendida entre las cotas 3500 y 3600 de la cuenca Lorichuco (66.7 km2), cuya curva hipsométrica se muestra en la Figura 3.3, va a ser inundada como consecuencia de la construcción de una represa. ¿Cual es la extensión de terreno inundado?.
Solución:
De acuerdo a la curva hipsométrica, el porcentaje de área comprendida entre las cotas 3500 y 3600 es aproximadamente el 5%. Por lo tanto el área inundada será el 5% del área de la cuenca que es igual a 3.34 km2.
3.5. BIBLIOGRAFÍA