Resumen del curso "Hidrología Ambiental Avanzada"


  1. Impacto hidrológico y ambiental de la hidrovía en el Pantanal del Mato Grosso

    Las acciones para mejorar la navegación en el Río Alto Paraguay mediante dragados y voladuras traerán como resultado el aumento del coeficiente de escorrentía y la eventual reducción del área del Pantanal. El río está controlado por numerosos afloramientos rocosos, los que impiden que se desarrolle el autodragado, el que normalmente llega a 1.20 m. Si se elimina mediante voladura una obstrucción rocosa, es muy probable que otra obstrucción aparezca. Esto puede desencadenar una serie de voladuras, las que eventualmente secarían al Pantanal. Si se interviene agresivamente en ríos controlados por formaciones rocosas, se cambiará toda la hidrología en forma permanente.


  2. Propiedades físicas, químicas, y biológicas del agua

    El agua como compuesto químico es singular en la Naturaleza. Su capacidad de regulación térmica (control del clima), punto de congelación (haciendo posible la vida acuática), tensión superficial, capacidad solvente, y sus propiedades químicas moleculares (pH y pE) la hacen ideal para propiciar el desarrollo de la vida.


  3. El problema del Lago Salton, California

    El desarrollo agrícola del desierto del Valle Imperial, en California, EE.UU., desde los inicios del siglo XX, ha creado el Lago Salton, el más grande repositorio de aguas servidas provenientes de la agricultura, en el mundo. Después de 100 años de operación, el problema de la existencia de un basurero donde antes no existía, no parece tener una solución que sea a la vez técnica y económicamente viable. El problema se entiende mejor con el nuevo concepto de ingeniería de tiempo. El proyecto se llevó a cabo, en un principio, por las ventajas económicas a materializar, pero no se evaluó en forma detallada los impactos ambientales negativos del desarrollo. Cien años después, la solución se hace cada vez más difícil.


  4. La isoyeta de 800 mm: Salud y esperanza

    Un análisis ambiental global, que considera todos los insumos para la producción vegetal, lleva a la conclusión de que la isoyeta de 800 mm (ubicada en el centro del espectro climático de precipitación) es el lugar donde las condiciones son óptimas, suficiente agua y nutrientes para apoyar la vida, sin escasez de cualquiera de ellos. En las zonas áridas, hay gran diversidad de nutrientes, pero no hay agua suficiente; habría que conducirla, usualmente con grandes costos ambientales debido al incremento de la huella de carbono. Además, habría que disponer de las sales adicionales que trae el desarrollo agrícola de zonas áridas, y esto no es fácil si la zona siendo desarrollada está lejos del océano. Por otro lado, en las zonas húmedas hay suficiente agua, pero no hay gran diversidad de nutrientes, lo que limita la diversidad de cultivos. Esto puede resolverse con fertilización selectiva, pero esto es a riesgo de la contaminación eventual de los cursos de agua vecinos con un exceso de nutrientes, lo que puede llevar a la eutroficación.


  5. Los volcanes de lodo y su efecto en la agricultura

    Los volcanes de lodo son extrusiones de sólidos y gases que emanan de la Tierra en ciertos lugares. Son similares a los volcanes normales, pero sin lava, y de mucho menor tamaño. Estos volcancitos se producen en situaciones geológicas y geomorfológicas que reunen en un lugar con presencia sedimentaria y tectonismo, usualmente rocas sedimentarias yacientes debajo de rocas más pesadas fracturadas, formándose diapiros. Este último es una intrusión que contiene un material dúctil, deformable, y móvil, a través de rocas suprayacentes quebradizas. Debe evitarse la presencia de volcanes de lodo cerca a proyectos de irrigación, pues el material que emana de ellos es generalmente salino, y puede presentar un problema de manejo. El ejemplo de la irrigación Cabana-Mañazo, en Puno, Perú, es ilustrativo.


  6. La producción neta de la selva amazónica es muy pequeña

    Es muy probable que la selva amazónica y otras similares a nivel mundial no ayuden a remover el actual exceso de carbono en la atmósfera debido a la quema de combustible fósiles. Esto se debe a que estos ecosistemas tienen mínima producción neta, es decir, la diferencia entre la fotosíntesis y la respiración. Las cadenas tróficas están muy bien desarrolladas, y el carbono que entra al sistema por fotosíntesis sale inmediatemente a través de respiración. Éste no es el caso en regiones templadas, en las cuales hay producción neta, o secuestro neto, de carbono. De otro lado, en los desiertos no hay ni producción ni respiración en grandes cantidades; por lo tanto, la producción neta también es pequeña. Sólo en el centro del espectro climático de precipitación se presentan las condiciones óptimas para el secuestro apropiado de carbono por la vegetación.


  7. Influencia de la antropogenia en el ciclo de carbono

    • El efecto del transporte y la industria contemporáneos: La acumulación de dióxido de carbono en la atmósfera debido a la quema de combustibles fósiles, lo que ha traído como consecuencia la elevación de la concentración al valor actual de 410 ppm, y continúa creciendo.

    • El efecto de la Combustión Artificial Indirecta Permanente (CAIP), lo que resulta de la progresiva conversión de bosques a llanuras, de llanuras a agricultura, y de agricultura a zona urbana. En esta última instancia, la pavimentación con concreto o asfalto elimina la vegetación, lo que corta el proceso de fotosíntesis, constituyendo así un proceso de combustión indirecta, pues causa el mismo resultado: La acumulación de carbono en la atmósfera.


  8. El océano como término de las sales

    Los océanos son el término de las sales, sobre todo el cloruro de sodio, el cual es mayormente un desperdicio, pues no es usado en las cantidades en que se presenta. Se concluye que el océano debe también ser el término de las sales producidas por la agricultura irrigada. De no ser así, habría que acumular estas sales, de origen antropogénico, en el interior de los continentes, y esto no es sustentable.


  9. La abertura del ciclo de nitrógeno en zonas inundables

    En regiones estacionalmente inundables, como las de los pantanales cercanos a ríos tropicales, es necesario abrir artificialmente el ciclo de nitrógeno si se desea exportar los productos de la agricultura. En estos lugares, la Naturaleza produce períodos secuenciales húmedos y secos en los suelos, lo que tiende a cerrar el ciclo de nitrógeno, mediante la producción, primero de amonio, luego de nitritos, luego de nitratos, y finalmente, del gas nitrógeno molecular N2 (denitrificación), el que escapa al aire, cerrando el ciclo y así disminuyendo la fertilidad del terreno. El ejemplo de los Llanos de Mojos, en el Beni, Bolivia, es illustrativo.


  10. La geomorfología como herramienta clave en la ecohidroclimatología

    En la conjunción de las ciencias de ecohidrología e hidroclimatología, la geomorfología cumple un papel preponderante. La geomorfología explica adecuadamente los varios procesos físicos, químicos, y biológicos que tienen lugar en los ecosistemas para la producción de materia vegetal. La geomorfología condiciona los procesos hidrológicos, particularmente la interacción entre las diversas fuentes de agua en un ecosistema, es decir, superficial, vadosa, y subterránea. La geomorfología es la base de la ecohidroclimatologia, la cual estudia y explica los procesos biológicos en los ecosistemas, tanto naturales como artificiales.


  11. La interacción con el agua subterránea y agua atmosférica

    Los ecosistemas naturales y artificiales interaccionan con el agua subterránea y el agua atmosférica en la satisfación de sus necesidades hídricas. Un ejemplo del primero lo constituyen los ecosistemas riparios, o riberinos, los cuales están muy bien distribuidos a nivel global. Un ejemplo del segundo es el Cerro El Consuelo, cerca de San Francisco, en la provincia de Loja, Ecuador, en el cual llueve 2200 mm por pluviometro, pero el total, incluyendo la precipitación horizontal, es de 6,259 mm, debida a la niebla local.


  12. El oasis linear en los desiertos semiáridos con acuíferos de roca fracturada

    En acuíferos de roca fracturada ubicados en zonas semiáridas se puede presentar el efecto del oasis lineal; por ejemplo, el oasis lineal de chamizo colorado en la localidad de Tierra del Sol, en el condado de San Diego, California. El bombeo excesivo de este tipo de acuíferos puede traer consigo el secado del oasis linear, pues como cualquier otro oasis, se alimenta de exfiltraciones, en este caso, a través de las fracturas. Esto atenta contra la salud ambiental del ecosistema; por lo tanto, no es sustentable. Todo ataque a la vegetación natural debe considerarse como un impacto negativo, el cual puede aumentar el calentamiento global.


  13. Los factores que afectan la precipitación

    Las causales de la precipitación a nivel local, regional, mesoescala, y global son muy complejas, y deben tomarse en cuenta en el análisis de disponibilidad de agua, tanto local como regional. Los factores son:

    • Latitud

    • Corrientes oceánicas

    • Corrientes atmosféricas

    • Proximidad a fuente de humedad

    • Posición continental relativa

    • Estación del año

    • Orografía en las proximidades

    • Condición de la superficie del terreno (textura, color, contenido de humedad)

    • Partículas atmosféricas, naturales o artificiales (incendios o erupciones volcánicas).

    Los dos últimos factores pueden estar sujetos a antropogenia.


  14. El efecto albedo

    El albedo, y sus modificaciones, naturales o artificiales, espaciales y/o temporales, pueden causar cambios en la precipitación. El propósito de un proyecto, debe ser, en la medida de lo posible, mantener o reducir el albedo. De acuerdo a los estudios de Budyko y otros investigadores, el aumento del albedo puede llevar a la eventual reducción de la precipitación y la consiguiente desecación del medio ambiente. Esto no es sostenible y debe evitarse.


  15. El número de la curva

    El método del número de la curva, usado en el cálculo de la hidrología de inundaciones, es holístico, pues su estructura conceptual lo habilita para considerar los procesos importantes normalmente actuantes en la infiltración, como son el flujo a través de medios porosos y el efecto de los macroporos producido por las raíces. Los métodos físicos o químicos no toman en cuenta los procesos biológicos. El método del número de la curva ha demostrado, a través de los últimos cincuenta años, que no se lo ha podido superar.


  16. La frecuencia de 100 años

    El valor de 100 años de período de retorno es un referente desarrollado en los EE.UU., aplicable para regiones en las cuales las inundaciones a ser usadas para diseño no son muy frecuentes. Por lo tanto, la avenida que se repite en promedio cada 100 años puede ser tomada como referencia. Esto no es aplicable a regiones más húmedas o con geomorfología inusual, como el río Alto Paraguay, en el Pantanal del Mato Grosso, donde las avenidas de referencia se suceden cada 10 años en promedio.


  17. Método de Penman-Monteith para el cálculo de evapotranspiración

    Este método ha sido recomendado por la FAO para cálculos de evapotranspiración. El método está basado en el método original de Penman, que data del año 1948. La diferencia entre ambos métodos es que en el método de Penman-Monteith, el componente de transferencia de masa es calculado usando principios físicos. En el método original de Penman, este componente es empírico. El método de Penman-Monteith está basado en dos parametros, la resistencia externa, o hidrodinámica, y la resistencia interna, es decir, superficial, o estomatal.


  18. Curva de caída del oxígeno disuelto

    Se ha desarrollado un modelo de la curva de caída del oxígeno disuelto en un curso de agua afectado por una descarga de aguas servidas municipales. Este modelo es similar al de la ecuación de Streeter-Phelps convencional de 1926, pero por ser la solución numérica en vez de analítica, se evita la singularidad en el caso del mismo valor de los parámetros de oxigenación y deoxigenación. El cálculo en línea es simple y rápido.


  19. Creager y la difusión de la escorrentía

    Se presenta la ecuación de Creager y su cálculo en línea. La ecuación modela en forma simple el pico de avenida, en función del tamaño de la cuenca. El método de Creager está basado en el principio de difusión de la eacorrentía, por medio del cual el caudal unitario pico (caudal pico por unidad de área) disminuye conforme aumenta el tamaño de la cuenca. El método se ha usado desde 1940 a nivel global en el diseño de aliviaderos (vertederos) de represas.


  20. El derecho de la Naturaleza de disponer de sus residuos salinos

    Se documenta el principio de Pillsbury, por el cual debe emularse el derecho de la Naturaleza a usar los cursos de agua (ríos, corrientes) para transportar al océano los residuos salinos que crea la vegetación al usar el agua en sus actividades fisiológicas y desechar las sales que llegan con el agua.


  21. El manejo de las sales en la irrigación

    Las sales adicionales producidas por la irrigación y otros usos, domésticos e industriales, están siendo manejadas de diversas maneras en California. Por ejemplo, en la cuenca del Valle Imperial, las sales y otros residuos están siendo acumuladas en un lago convenientemente cercano (el Lago Salton), el cual se encuentra mayormente fuera de la vista. En la cuenca del Lago Tulare, las sales están siendo acumuladas en lagunas de evaporación. Aguas abajo, en la cuenca del Río San Joaquín, una parte de las sales drenan al océano, y otras no (en la Unidad San Luis). En este último caso, la solución actual es la reducción de la cantidad de aguas de drenaje mediante el abandono de tierras anteriormente irrigadas.


  22. El problema del valle del río Vítor, Arequipa, Perú

    El desarrollo de proyectos de irrigación en las pampas de La Joya, San Isidro, y La Cano, en Arequipa, Perú, a partir del año 1940, ha causado serios problemas ambientales en el valle del río Vítor, adyacente y limitante con las pampas. El problema es dual: (1) el incremento en la salinidad del río Vítor, conforme las aguas servidas de la irrigación llegan al río; y (2) el deslizamiento de los taludes del valle con sección en U, de 220 m de altura, lo cual provée un enorme gradiente hidráulico para la evacuación de los drenajes incontrolados que bajan de las pampas. El problema de la desestabilización de los taludes puede mitigarse disminuyendo el volumen de drenaje. Otra posible solución es la estabilización mecánica de los taludes inestables. El incremento de la salinidad del río Vítor es un problema difícil, como se ha demostrado ampliamente en otros lugares.


  23. La fracción de lavado en la irrigación

    Es absolutamente necesario aplicar más agua que el uso consuntivo en la irrigación, con el fin de lixiviar (lavar) las sales acumuladas por el proceso de evapotransporación. La fracción de lavado, en porcentaje del agua aplicada para el uso consuntivo, depende del tipo de cultivo y de las salinidades locales del agua y del suelo. Los valores usualmente varían entre 0.1 y 0.2, pero pueden llegar a alcanzar hasta 0.5 en casos aislados. Es recomendable ejecutar estudios de campo para determinar el balance de sales, es decir, el origen, transporte, y destino de todos los tipos de sales. Un foco del estudio debe ser cómo afectan las aguas, tanto aquéllas relativamente bajas en sales como las relativamente altas, a los suelos nuevos, de zonas áridas o semiáridas.


  24. Métodos para la evaluación del impacto ambiental

    Se han presentado variados estudios de impacto ambiental, para proyectos de navegación, represas, basureros, etc., incluyendo las metodologías para la evaluación. Los métodos de Leopold y Batelle, clásicos de la práctica de los EE.UU., se han explicado y aplicado en detalle. La evaluación del impacto ambiental debe ser ejecutado por un equipo interdisciplinario que involucre, por lo mínimo, las tres disciplinas básicas de las ciencias naturales: física, química, y biología, sin descuidar los aspectos económicos, sociales, e institucionales relacionados.


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