Análisis de los Estudios de Impacto Ambiental del Complejo Hidroeléctrico del Río Madera Hidrología y Sedimentos. Parte 3

2.3 Conclusiones

El análisis de niveles de agua y efecto de remanso que forma parte de los estudios de factibilidad es un análisis preliminar que sirve como insumo o información de entrada a otros estudios y diseños a nivel de viabilidad, como por ejemplo el de operación de los embalses y el de hidrosedimentología. El carácter preliminar es reconocido por los autores del estudio de niveles, por ejemplo en relación a los sedimentos, al indicar: “el análisis de las características hidráulicas del tramo del río Madera a ser afectado por las represas de Santo Antonio y Jirau tuvo por objetivo apenas intentar identificar segmentos mas propicios a la sedimentación, sin permitir ninguna conclusión respecto a la cantidad de sedimento a ser depositado (sic)”.

El problema es que pese a su carácter preliminar, el capítulo 7.9 de los estudios de remanso de los estudios de factibilidad contiene afirmaciones como la siguiente: “El régimen fluvial del río Madera y de sus afluentes en el trecho aguas arriba de Abunã no es alterado independientemente del período hidrológico, crecidas o estiaje. De esa forma, el embalse de Jirau está íntegramente contenido en territorio brasileño”. Sin embargo, los datos y resultados presentados en ese capítulo no permiten sustentar esas afirmaciones.

Un problema adicional es que los resultados del análisis de remanso fueron utilizados directamente en los estudios de impacto ambiental, donde se repiten afirmaciones como la transcrita en el párrafo anterior. Para poder ser usado en la evaluación de impacto ambiental, el estudio de niveles debe incluir, como mínimo, el análisis de:

a) Los procesos de sedimentación y erosión
b) Los niveles y velocidades a lo largo de los afluentes al tramo Abuná-Santo Antonio, al menos de los más importantes: ríos Abuná, Mutum-Paraná, Jaci-Paraná
c) Niveles aguas arriba de Abuná, en el tramo binacional

Aún con esas limitaciones o vacíos, se puede concluir que:

• Los niveles de agua y velocidades aguas arriba de Abuná se verán afectados por la construcción de la presa y embalse de Jirau, al menos para caudales bajos y medios. Por tanto, el área efectiva de los embalses es mayor a la estimada en los estudios de factibilidad.
• Los niveles de agua del río Madera aumentarán mucho en las cercanías de las dos represas y ello provocará la desaparición de las cachuelas situadas en el tramo de río situado dentro de los futuros embalses.
• Las velocidades naturales de flujo se reducirán mucho cerca de las presas y en las cachuelas. Este gran cambio en el régimen hidráulico del río Madera tendrá efectos sobre el proceso de sedimentación, al crear las condiciones para que parte del sedimento que transporta el río Madera se deposite, lo que a su vez provocaría una elevación adicional de los niveles del agua.
• El cambio en el régimen hidráulico tendrá también efectos sobre el medio acuático, al transformar sistemas lóticos a sistemas semi-lénticos a lénticos. Se espera que varias especies de peces serán incapaces de colonizar los embalses y desaparecerán, por lo menos a nivel local. La alteración de la dinámica del flujo en los embalses afectará especialmente a las especies de cachuela, ocasionando así una alteración sustancial en la composición de la ictiofauna que ocupa actualmente el tramo Abuná- Porto Velho. Eso probablemente ocasionará una pérdida local de biodiversidad, incluyendo posiblemente especies de peces aún no descritas por la Ciencia, y otras registradas recientemente para la Amazonía brasileña.
• El cambio de velocidades y régimen hidráulico en los ríos afluentes será más grande que en el río Madera, por lo que los efectos sobre la sedimentación y el medio biótico de estos afluentes será de magnitud muy grande.
• El cambio de régimen hidráulico está asociado a otros impactos, como por ejemplo la disminución del oxígeno disuelto y en general, de la calidad de aguas en los tramos a ser inundados por los embalses. Nuevamente estos efectos serán más grandes en los ríos afluentes que en el río principal.

3. Sedimentación

La construcción de una represa y la consiguiente formación de un embalse provoca cambios significativos en el curso de agua afectado. En relación a los sedimentos, en el embalse se producirán procesos de deposición de sedimentos y de erosión de márgenes, que pueden extenderse un tramo aguas arriba. Aguas abajo del embalse ocurrirán procesos erosivos en las márgenes y el cauce principal, asociados a cambios morfológicos del río que se extienden a una cierta distancia de la represa. Todos estos cambios son resultado del proceso de adaptación a los cambios introducidos por las obras hidráulicas y la búsqueda de un nuevo estado de equilibrio morfológico del río. En todos los casos el embalse tiende a perder gradualmente su capacidad de almacenamiento y de generación de energía, en el caso de centrales hidroeléctricas. Se producen también otros cambios asociados a la sedimentación, en su mayoría negativos desde el punto de vista ambiental.

El promedio mundial de pérdida de capacidad de almacenamiento está entre 0.5 y 1%. Con frecuencia la vida útil del embalse está determinada por la tasa de sedimentación. Esa tasa depende en primer lugar del aporte de sedimentos de la cuenca, que a su vez depende de la tasa de erosión y la capacidad de transporte de los cursos de agua (WCD, 2001). Ese aporte se mantiene estable en algunas regiones del mundo, pero en otras, como la cuenca del río Madera, tiende a incrementarse con el tiempo.

A pesar de los avances científicos y de técnicas de recolección de datos, es difícil estimar con precisión la cantidad de sedimento que atrapará un embalse. La dificultad más frecuente es la falta de información confiable y de larga duración sobre la cantidad de sedimento transportado por los ríos. La medición del caudal sólido que transporta un río es generalmente un proceso más dificultoso y caro que la medición del caudal líquido y son pocos los ríos donde se disponen de mediciones de larga duración y adecuada frecuencia (McCully, 1996).

La ubicación de los depósitos de sedimento en un embalse depende de la velocidad local del flujo. El material más grueso se deposita inicialmente en el extremo aguas arriba, formando a menudo un delta (figura 3.1). Material más fino se deposita a lo largo del embalse y puede eventualmente llegar hasta la presa y la toma de agua, afectando la operación y funcionamiento de las turbinas. Entre los factores que influencian el proceso de sedimentación están la forma y tamaño del embalse en relación a la cantidad de sedimento que ingresa, la distribución del tamaño de las partículas, las fluctuaciones en el aporte de agua y sedimentos al embalse y la forma de operación del embalse (WCD, 2001).

3.1 Transporte de sedimentos en el río Madera

El río Madera es el principal aportante de sedimentos en suspensión y sólidos disueltos de la cuenca amazónica. Según el estudio de viabilidad (Furnas et al, 2004), “el río Madera es uno de los mayores ríos del mundo en términos de descarga sólida, presentando una concentración media de 1350 mg/l, con valores de concentración variando de 600 mg/l en aguas bajas hasta 3500 mg/l en aguas altas. En Jirau, con una descarga media de largo plazo igual a 17686 m3/s, la descarga sólida media estimada (Qst ) es de 2059801 t/día”.

Según la figura 1.1, el río Madera es responsable, por sí solo, de la mitad de los sedimentos de toda la cuenca amazónica, lo que se debe principalmente a su origen andino. Sin embargo, las estimaciones sobre el caudal sólido del río Madera varían mucho según la fuente. Guyot et al (1995) estimaron un transporte medio de 306 millones de toneladas por año (mill.ton/año) de sedimentos en suspensión para el periodo 1978-93 en Porto Velho. En Villa Bella, en la confluencia de los ríos Mamoré y Beni, los mismos autores estimaron un transporte de 257 mill.ton/año de sedimentos y 36 mill.ton/año de materias disueltas, para el periodo 1983-90. Del total de sedimentos en Villa Bella, 192 mill.ton/año provenían del río Beni y 65 del río Mamoré. A su vez, 122 mill.ton/año de los sedimentos del río Beni provenían del mismo río y 71 mill.ton/año de su principal afluente, el río Madre de Dios. Un aspecto a destacar es que el río Beni pierde una parte importante de su carga en suspensión en la llanura antes de confluir con el Madre de Dios: al salir de Los Andes, en el Angosto del Bala, el caudal sólido del río Beni ha sido estimado en 212 mill.ton/año (Guyot et al, 1995).

Según Ferreira et al, (1988, citado por Guyot et al, 1995), el río Madera aporta 550 mill.ton/año de sedimentos en suspensión y 37-45 mill.ton/año de materias disueltas en su confluencia con el río Amazonas. El valor diario estimado en Jirau en el estudio de viabilidad equivale a 750 mill.ton/año, lo que hace suponer que en el tramo de Porto Velho hasta la desembocadura en el río Amazonas sedimenta parte del caudal sólido.

Esas estimaciones difieren en un factor de 2 o más. Esto puede deberse a diferencias en los métodos de medición, de cálculo y a periodos de cálculo no coincidentes. También muestra las dificultades, mencionadas por la Comisión Mundial de Presas, para obtener información confiable y de larga duración sobre la cantidad de sedimento transportado en muchos ríos del mundo.

Los estudios de factibilidad (2004) y EIA (2005) identificaron una tendencia de aumento de la carga de sedimentos con el tiempo en el tramo de estudio, lo que tiene gran importancia para los proyectos Jirau y Santo Antonio. Mediante el método de doble masa y los datos disponibles de la ANA, de la FURNAS y del USGS, se halló que a partir de 1990, se produjo un cambio significativo en la relación caudal sólido con caudal líquido, como se observa en la figura 3.2. La tasa anual media de aumento de la carga de sedimentos R fue estimada en 1.83%, lo que según los autores de esos estudios probablemente esté asociado al aumento de la erosión en la cuenca. En base a ese resultado, se decidió adoptar un valor relativamente conservador de R=2% de aumento anual de la tasa de producción de sedimentos, para los estudios de sedimentación y vida útil de los embalses.

El capítulo de Hidrosedimentología de los estudios de factibilidad estima que el caudal sólido total es 1.05 veces el caudal sólido en suspensión. Eso significa que el caudal de fondo representa solamente 5% del caudal en suspensión. Se denomina caudal o transporte de fondo al que se mueve por el lecho o cerca del lecho del río, por arrastre o saltación. El tamaño de las partículas que se mueven por el fondo es generalmente mucho más grande que el tamaño de las partículas que se mueven en suspensión. Por eso mismo, son las primeras que se depositan en el fondo de los embalses, empezando generalmente por el extremo aguas arriba. En cambio, los sedimentos en suspensión están formados por material fino (sobre todo limo y arcilla), que bajo condiciones adecuadas puede incluso no depositarse en el embalse y pasar río abajo a través de las turbinas y vertedero.

El caudal sólido que se mueve por el fondo es mucho más difícil de medir que el sedimento en suspensión, por lo que con frecuencia no se dispone de mediciones de fondo en ríos. La tabla 3.1 muestra los únicos datos de tamaño de material del lecho del río Madera que aparecen en los estudios de factibilidad. De acuerdo a la tabla 3.1, el 70% de las partículas del lecho está formado por arena. Es decir, el 70% de esas partículas tiene tamaño igual o superior a 0.07 mm y menor a 2 mm.

La tabla 3.2 muestra que solamente el 2.4% de los sólidos en suspensión del río Madera está formado por arenas. El 55.7% está formado por arcillas, cuyo tamaño es menor a 0.004 mm y el 41.9% por limos, cuyo tamaño oscila entre 0.004 y 0.07 mm. Considerando que aproximadamente un poco menos del 5% de los sólidos totales se mueve por el fondo, los autores del estudio de Hidrosedimentología estimaron que los porcentajes medios de arcilla, limo y arena en el caudal sólido total son los que se presentan en la tabla 3.3.

De acuerdo a los estudios de factibilidad, “el segmento del río Madera, donde serán instaladas las centrales hidroeléctricas Jirau y Santo Antonio, se caracteriza por su elevada pendiente, patrón rectilíneo y encajonado, meandros, codos y niveles de base controlados estructuralmente. Esas características morfológicas del canal reflejan un marcado control geológico impuesto al río”, que se hace evidente en los niveles de agua en cachuelas como Teotonio y Jirau, que son verdaderos controles hidráulicos. “Tales condiciones favorecen el tránsito de sedimentos a lo largo del perfil longitudinal del canal del río y reducen la sedimentación. Aun así, parte del transporte de sedimentos será bloqueado por las represas”.

3.2 Vida útil de los embalses

El estudio de factibilidad (Furnas et al, 2004) usó el “método empírico de reducción de área” desarrollado por Borland & Miller para estimar la sedimentación y vida útil de los embalses de Jirau y Santo Antonio. La eficiencia de retención del embalse Er fue estimada mediante la curva de Brune. La eficiencia de retención es un parámetro que indica qué porcentaje de los sedimentos que ingresan al embalse será atrapado en el lago en un momento determinado. El método y la curva empleados en los estudios son de uso frecuente a nivel mundial como una primera aproximación adecuada para estudios de prefactibilidad, donde no se pretende estimar la ubicación de los depósitos ni el tamaño del material depositado.

Para evaluar la sedimentación en los embalses, previamente se estimó el caudal sólido total (en suspensión y de fondo) en Jirau y Santo Antonio para el periodo 1931-2001. La tabla 3.3 muestra los valores medios diarios de ese periodo para los dos embalses. El caudal sólido de Jirau difiere según la fuente. Según el EIA (2005), el caudal sólido medio diario en Jirau es de 1,594,529 ton/día, 21% por debajo del valor de la tabla 3.3.

La tabla 3.4 resume los principales resultados obtenidos para Santo Antonio. Se estima que la pérdida máxima de volumen del embalse es de 52.2%, que se alcanzaría en 74 años para R=0% y en 44 años para un aumento de R=2% en la producción de sedimentos de la cuenca. La eficiencia de retención de sedimentos del embalse Er es 0% a partir de ese momento, independientemente del valor de la tasa R. Es decir, a partir de 44 o 74 años, el embalse no retendría sólidos, que pasarían todos a través de las turbinas y el vertedero. Un dato adicional no consignado en la tabla 3.4 es que Er=19.5% para el año 0, es decir que al inicio de la operación del embalse, el 80.5% de los sólidos totales pasaría aguas abajo. La altura del sedimento estimada al pie de la presa, en cien años de operación alcanzaría la cota 61.63, por lo que los autores recomiendan que las tomas de agua se coloquen a la cota 63.0 m.

Resultados tan favorables al proyecto se deben a la forma estrecha y alargada del embalse (ver figura 3.3), a su pequeño volumen en relación al volumen de agua afluente y a la rápida disminución de eficiencia de atrape de sedimentos que resulta de aplicar la curva de Brune a las condiciones anteriores.

La tabla 3.5 resume los principales resultados obtenidos para Jirau. Se observa que las alternativas son cuatro, debido a que se consideraron dos niveles de operación del embalse: 90.0 y 87.0. Esto se debe al criterio de operar el embalse con niveles variables a lo largo del año (tabla 2.1) para evitar inundar territorio boliviano. Como el método no puede considerar niveles variables en el tiempo, se asumió un nivel constante de 87.0, que representa el promedio de los valores de la tabla 2.1.

El volumen final disponible en el embalse es idéntico para todas las alternativas. Lo único que varía es el tiempo que lleva alcanzar ese volumen. En cambio, la cota del sedimento al pie de presa varía mucho según la cota de operación. Esos resultados reflejan las limitaciones del método utilizado para evaluar la sedimentación. Las diferencias de pérdida de volumen en porcentaje se deben a que la capacidad inicial del embalse varía según la cota de operación: 87.0 o 90.0. En un tiempo estimado entre 28 y 45 años según el caso, la eficiencia de retención de sedimentos del embalse Er es 0%, independientemente del valor de la tasa R. A partir de ese momento el embalse no retendría sólidos y mantendría un volumen de almacenamiento de 976.2 hm3. Un dato adicional no consignado en la tabla 3.5 es que Er=19.1% para el año 0, es decir que al inicio de la operación del embalse, el 80.9% de los sólidos totales pasarían aguas abajo. Considerando la gran cantidad de sedimentos que pasará por los sistemas de descarga desde el inicio de la operación, los autores recomiendan “que las turbinas y demás equipos sean proyectados para soportar los impactos de esas partículas”.

Sin especificar razones, pero al parecer tomando en cuenta los resultados descritos, los autores del estudio de factibilidad decidieron adoptar una vida útil de 50 años para el embalse de Jirau y mayor a 100 años para Santo Antonio, como se observa en la tabla 1.2.

Por: Jorge Molina Carpio
Fuente: FOBOMADE – Foro Boliviano sobre Medio Ambiente y Desarrollo
Investigador del Instituto de Hidráulica e Hidrología. Universidad Mayor de San Andres. UMSA

El autor agradece a Glenn Switkes, de International Rivers Network, quien obtuvo y proporcionó la información sobre los estudios de factibilidad e impacto ambiental, que sirvió de base al presente análisis. Así como también el apoyo y el haberle brindado la oportunidad de conocer la hermosa región del Madera. Y a Patricia Molina, del Foro Boliviano sobre Medio Ambiente y Desarrollo, quien despertó el interés del invetigador por el proyecto.