Análisis de los Estudios de Impacto Ambiental del Complejo Hidroeléctrico del Río Madera Hidrología y Sedimentos. Parte 4

3.3 Sedimentación en el tramo Guayaramerin-Porto Velho
3.3.1 Metodología

El estudio de factibilidad (Furnas et al, 2004) recomendó profundizar los estudios hidrosedimentológicos para responder, entre otras, a las siguientes cuestiones:

• Ubicación espacial de los sedimentos en los embalses, localizando los puntos más importantes de acumulación y estimando los volúmenes acumulados.
• Tipos y tamaños de los sedimentos predominantes en los puntos notables de deposición.
• Identificación de los depósitos permanentes y estacionales.
• Análisis del comportamiento de los embalses individualmente y en conjunto.

Para responder esas cuestiones y evaluar algunos impactos, el estudio de impacto ambiental (EIA) incluyó un anexo de modelación hidrosedimentológica del río Madera, “que cubre todo el tramo entre la confluencia con el río Beni y la confluencia con el río Jamari. Este tramo de 430 km de extensión, se inicia aguas arriba del área afectada por el embalse de Jirau, terminando aguas abajo de Porto Velho, 80 km más abajo de Santo Antonio”. Es considerablemente más extenso que el tramo Abuná-Santo Antonio que se utilizó en el estudio de niveles de agua.

Desde hace varios años, se ha extendido el uso de modelos matemáticos para simular el proceso de sedimentación en embalses. El EIA usó el modelo HEC-6 – Scour and Deposition in Rivers and Resevoirs, del U.S Army Corp of Engineers. Es un modelo de libre disponibilidad y amplia difusión, que permite estimar los cambios geométricos del lecho fluvial resultante de procesos de erosión y sedimentación, sobre grandes periodos de tiempo. Al ser aplicado a embalses, el modelo calcula los depósitos a lo largo del perfil longitudinal, incluyendo su volumen y ubicación. Para un tramo de río, el modelo hace un balance de las entradas y salidas de sedimentos. El modelo tiene algunas características y limitaciones que son relevantes al interpretar sus resultados:

• Es unidimensional, lo que por ejemplo significa que no tiene la capacidad de simular la sedimentación o erosión en tramos curvos. El HEC-6 considera que la deposición o erosión es uniforme en toda la sección transversal del río.
• El aporte de sedimentos al tramo de estudio debe ser calculado a través de una relación definida entre caudal líquido y caudal sólido total. Se pueden usar relaciones diferentes por rango de tamaño de partículas. La composición granulométrica y tamaño de las partículas influyen mucho en los resultados.
• El modelo se basa en la ecuación de flujo permanente, es decir constante en el tiempo. Como el caudal (y por tanto, la profundidad, velocidad, etc) de un río varía en el tiempo, el hidrograma caudales se lo aproxima mediante una secuencia de periodos de caudal constante. El modelo calcula el transporte de sedimentos en cada sección, a partir de los perfiles de línea de agua obtenidos para esos caudales constantes.

El modelo necesita, entre otras cosas, de secciones transversales del río. Para el tramo Abuná-Santo Antonio se utilizaron las secciones obtenidas para el estudio de niveles de agua. Para el tramo aguas arriba de Abuná se recurrió a batimetrías parciales del lecho del río Madera, que cubrían un ancho de 60 m del canal central del río. Estas secciones fueron completadas tomando como referencia secciones topobatimétricas completas próximas, y tienen como referencia Canal de Navegação en la tabla 3.6. Algunas secciones aguas abajo de Porto Velho fueron obtenidas del Atlas de la Hidrovia Madeira-Amazonas de Itacoatiara a Porto Velho. Por las referencias de ubicación que contiene y para una mejor interpretación de los resultados, la tabla 3.6 lista todas las secciones utilizadas, según una transcripción literal de la tabla 6.7 del tomo B, volumen 7 de los Estudios de Impacto Ambiental.

El número de sección en la primera columna de la tabla 3.6 corresponde a la progresiva, es decir a la distancia en kilómetros medida desde la sección 0 del extremo aguas abajo, en la boca del río Jamari.

3.3.2 Resultados

El modelo entrega como resultados los perfiles del lecho del río y de la línea de agua para cada periodo simulado y los balances de sedimento en cada tramo de interés. Para el análisis de los resultados, el tramo de estudio fue dividido en cuatro subtramos (Furnas et al, 2005):

Trecho I – subtramo binacional aguas arriba de Abuná, secciones arriba de la 329.
Trecho II – correspondiente al futuro embalse de Jirau, entre las secciones 329 y 210.
Trecho III – correspondiente al futuro embalse de Santo Antônio, entre las secciones 210 y 88.
Trecho IV – aguas abajo del futuro embalse de Santo Antônio, secciones 88 a 0.

Se consideraron dos hipótesis de evolución de la producción de sedimentos, de acuerdo a lo descrito en 3.1: a) una condición estabilizada que mantiene la situación actual (R=0%) y b) una condición de crecimiento de la producción de sedimentos de 2% anual. Para cada hipótesis se simularon varias alternativas: caso 0 sin embalses, caso 1 de implantación de uno de los dos embalses y caso 2 de implantación de los dos embalses.

Además se simuló dos niveles de operación en Jirau: 87.0 y 90.0, que son idénticos a los casos considerados para la estimación de vida útil. El caso 0 se simuló porque permite identificar, si existen, tendencias a la erosión o sedimentación a lo largo del tramo estudiado del río Madera. La combinación de las hipótesis y alternativas resultó en los casos de la tabla 3.7.

La figura 3.4 permite comparar los perfiles de la línea de agua en el tramo Abuná-Jirau, para caudales y niveles de operación del embalse similares, con y sin sedimentos. El perfil sin sedimentos corresponde al estudio de factibilidad, que se muestra en la figura 2.4. El perfil con sedimentos corresponde a una tasa de aumento anual de 2% al cabo de 50 años. Las diferencias son dramáticas. La simulación con sedimentos estima un nivel de agua de 96.15 m a la altura de la confluencia con el río Abuná (kilómetro 329), más de 6 m por encima del nivel (89.82) del perfil sin sedimentos. Esa diferencia significa que un extenso tramo del río Madera aguas arriba de la confluencia quedaría inundado, al igual que un tramo del río Abuná, cuya desembocadura quedaría parcialmente bloqueada por los sedimentos y el nivel del agua del río principal. El nivel de 96.15 m es muy cercano al correspondiente

El perfil sin sedimentos se extiende solamente hasta el kilómetro 338, que corresponde a Abuna Vila. Por eso no es posible hacer una comparación de los niveles en el tramo binacional más arriba. Esto evidencia muestra una seria limitación del estudio de factibilidad, que ni siquiera consideró en el análisis el tramo I aguas arriba de Abuná. En general y pesar de que las diferencias en los resultados están influenciados por varios factores que se describirán más adelante, es evidente que el análisis con sedimentos debió ser considerado tanto para determinar la superficie inundada por los embalses, como para evaluar los impactos ambientales.

La figura 3.5 muestra los resultados de la simulación con el modelo HEC-6 para el mismo caso 2-87-C de la figura 3.4, que considera la construcción de las dos represas. Se muestra todo el tramo de estudio desde el río Jamari (kilómetro 0) hasta la confluencia de los ríos Beni y Mamoré (kilómetro 431). Esta figura muestra también el perfil del lecho del río al inicio (año 0) y después de 50 años. Las caídas bruscas del perfil corresponden a la ubicación de las represas. La simulación predice una fuerte elevación del nivel del lecho del río en el trecho I aguas arriba de Abuná y en el trecho II entre Abuná y Jirau.

En algunos puntos (ver tabla 3.8) se acumulan más de 20 m de sedimentos en 50 años. En cambio, la sedimentación en el embalse de Santo Antonio es de pequeña magnitud. El modelo no predice erosión del lecho aguas abajo de la represa de Santo Antonio. La figura 3.5 muestra también los niveles del agua al inicio (línea azul) y después de 50 años (línea roja). Nuevamente el cambio más grande se produce en los trechos I y II, por causa del embalse de Jirau. Llama la atención que el aumento más grande de nivel se produzca cerca de la cachuela de Riberao (km 398), es decir 70 km más arriba de la confluencia con el río Abuná y completamente dentro del tramo binacional. El nivel de agua en este punto sube cerca de 6 m en 50 años (de 94.77 a 100.30) para el caudal de 17000 m3/s. Para una mejor ubicación de las cachuelas de este tramo referirse a la figura 1.3.

Los resultados anteriores son compatibles con lo que se conoce del comportamiento de embalses, descrito al comienzo de este capitulo. En particular, con la formación de depósitos de material grueso (delta deposits, figura 3.1) en el extremo aguas arriba del embalse. Estos depósitos son los primeros que se forman, desde la entrada en operación del embalse. Lo notable es que según la figura 3.5, esos depósitos se extienden mucho más arriba de Abuná. Es decir, los efectos del embalse de Jirau se extienden mucho más allá de lo previsto en los estudios de factibilidad e incluso, que el embalse se extiende hasta el tramo binacional. Bajo esos conceptos sería razonable calcular una nueva superficie del embalse Jirau, que sería más realista que el dato de la tabla 1.2. Lamentablemente no se dispone de la topografía del sector entre Abuná y Guayaramerín. Los planos topográficos que forman parte de los estudios de factibilidad solo llegan hasta Abuná.

La tabla 3.8 muestra las cotas del talvegue o talweg para el mismo caso 2-87-C. El talvegue es la línea que une los puntos más profundos del lecho del río. Esta tabla muestra los cambios del talvegue y del nivel de agua NA durante los 50 años de simulación.

Como se mencionó más arriba, los autores del EIA hallaron que el aumento de nivel del lecho del río y de la superficie del agua se debe a varios factores, el más importante de los cuales es la construcción de los embalses. El segundo factor en importancia sería un proceso de sedimentación natural. “Los resultados de las simulaciones indican que existe una tendencia natural a la sedimentación en algunos trechos localizados a lo largo del tramo de estudio. El primero de esos trechos se inicia aguas debajo de la cachuela de Ribeirão (sección 396) y se prolonga hasta aguas abajo de la cachuela de Paredão (sección 272). Otro trecho con tendencia natural a la sedimentación se sitúa inmediatamente aguas abajo de la cachuela de Jirau (secciones 207 a 166), en una longitud de 30 a 40 km”.

Para mostrar la influencia de la sedimentación natural, la figura 3.6 muestra los resultados de la simulación en condiciones naturales para la condición estable y la figura 3.7 para un crecimiento anual de 2% en la producción de sedimentos. Las dos figuras evidencian que habría una elevación del lecho en los tramos I y II aún si no se construyesen las represas, aunque sería de menor magnitud que con embalses.

¿Qué porcentaje de la sedimentación en el tramo de estudio sería atribuible a la sedimentación natural y qué porcentaje a los embalses? Las tablas 3.9 y 3.10 proporcionan una respuesta preliminar. En el trecho I el embalse de Jirau incrementa la sedimentación en un 12% en ambos casos. En el trecho II ese embalse incrementa la sedimentación en un 42% en ambos casos. En el trecho III Jirau tiene un efecto leve y Santo Antonio un efecto grande sobre la sedimentación, lo que era de esperar. En el trecho IV aguas abajo de Santo Antonio no es posible la sedimentación. Según los autores, “no se observó tendencia a la erosión en el trecho IV, causada por la retención de sedimentos en los embalses.

Debe considerarse que el modelo no representa este trecho con la misma precisión que representa los trechos II e III”.

¿Cuál sería la percepción pública de esos factores? ¿Sería posible convencer a los afectados por la elevación de los niveles de agua y del lecho del río en los trechos I y II, que parte de esa elevación se debe a un proceso natural? La respuesta más probable es que no. Para empezar, no existen mediciones que sustenten los resultados de la simulación con el modelo. Los autores de los estudios solamente pueden citar algún depósito de arena o un aumento del tamaño de islas fluviales en ciertos tramos, con base en un análisis puramente cualitativo de imágenes de satélite. Solamente un programa de monitoreo de varios años, con mediciones continuas del lecho y de la sección transversal del río Madera podría aportar pruebas sólidas de que ese proceso de “sedimentación natural” existe realmente. Ese monitoreo tendría que anteceder en el tiempo a la construcción de las represas. Mientras eso suceda, el poblador ribereño, los gobiernos locales y en este caso, el gobierno boliviano, pueden atribuir a la construcción de los embalses la inundación de su territorio y todos los demás impactos asociados a la sedimentación del lecho y elevación del nivel del agua.

Algunos de esos impactos, que fueron descritos en el capítulo 2, se verán intensificados por la sedimentación. Por ejemplo, los impactos sobre la calidad de agua de los afluentes del trecho I, incluyendo el río Abuná, que no fue considerado en los estudios de factibilidad.

Otro aspecto que se observa en las figuras 3.6 y 3.7 y las tablas 3.9 y 3.10 es la fuerte influencia de la tasa de crecimiento de la producción de sedimentos. La sedimentación para un crecimiento nulo (R=0%) es considerablemente más baja que para un crecimiento de 2% anual. Los resultados también están influenciados por los modelos utilizados: HECRAS en el estudio de remanso y HEC6 en el de hidrosedimentología. Las figuras 3.5 y 3.6 muestran que los niveles de agua estimados para el año 0 no son iguales en ambos casos.

Según las tablas 3.9 y 3.10, entre el 93 y 97% de la arena que transporta el río Madera sería retenido en el tramo de estudio durante los 50 años de simulación. En cambio, prácticamente todo el material fino (limo y arcilla) pasaría aguas abajo. Sin embargo, el EIA estima que la arena representa 12% del sedimento total transportado por el río, un valor considerablemente más alto que el 6% estimado en los estudios de factibilidad (tabla 3.3).

La tabla 3.8 muestra que el proceso de sedimentación continuará aún después de los 50 años. Esto contradice los resultados de los estudios de factibilidad (tablas 3.4 y 3.5), que indicaban que la eficiencia de retención de sedimento de los dos embalses alcanzaría un valor de 0 antes de los 50 años, que así conservarían indefinidamente cierta capacidad de almacenamiento. El capítulo de sedimentología no incluye datos explícitos sobre el volumen depositado al cabo de 50 años, por lo que no fue posible comparar este aspecto entre los dos estudios.

Por otro lado, “el modelo HEC-6 indicó que los depósitos de sedimentos se formarán en el trecho superior del embalse de Jirau. No se espera que los depósitos alcancen la represa en 50 años, por lo que la operación de las turbinas no se verá afectada. La figura 3.5 muestra que el perfil del lecho no sufre alteraciones entre las secciones 210 (represa de Jirau) y 243 (7 km aguas debajo de la isla Três Irmãos). En el embalse de Santo Antonio sí se espera deposición de sedimentos junto a la represa, particularmente en el trecho aguas debajo de la cachuela de Teotonio” (Furnas et al, 2005).

La mayor elevación del lecho y de los niveles de agua se produciría para el caso de mantener el nivel de operación del embalse de Jirau en la cota 90.0. La figura 3.8 muestra el perfil para este caso. Se destaca que los niveles en los trechos I y II son solamente un poco más altos que para un nivel de operación de 87.0.

Finalmente, los autores mencionan que cabe esperar resultados diferentes si se construyen las otras represas del Complejo Hidroeléctrico Madera, situadas aguas arriba de Jirau: la represa binacional de Guajara-Mirim y la de Cachuela Esperanza (ver figura 1.5). La construcción de estas represas reduciría la sedimentación en los embalses Jirau y Santo Antonio.

3.4 Conclusiones

El estudio hidrosedimentológico que forma parte de los Estudios de Impacto Ambiental (Furnas et al, 2005) representa un considerable avance con respecto a los estudios de factibilidad. El estudio muestra la gran importancia de los sedimentos en la evaluación de los niveles de agua, vida útil, impactos ambientales e incluso costo de la energía generada. Pero casi tan importante como lo anterior es que el estudio de hidrosedimentología no se limitó al tramo Abuná-Santo Antonio, sino se extendió varios kilómetros arriba y abajo. Esto marca una gran diferencia con los estudios de factibilidad, que convirtieron al criterio de “no inundación de territorio boliviano” en un prejuicio que influyó en los resultados. Incluso en los estudios de impacto ambiental predominó esa visión de un área de influencia limitada al tramo Abuná-Porto Velho, que ignora a la cuenca hidrográfica. Desafortunadamente el EIA prácticamente no tomó en cuenta los resultados de la modelación hidrosedimentológica.

Incluso las limitaciones mencionadas por los autores del estudio, en cuanto a falta de mediciones de caudal sólido, de datos topográficos y las simplificaciones metodológicas utilizadas en la modelación, son un aporte al identificar vacíos y sugerir tareas futuras. Se recomienda “una utilización más cualitativa de los resultados de la modelación, valorizando más las tendencias observadas y menos las evaluaciones cuantitativas generadas por el modelo, de modo de situar claramente el nivel de precisión y orientar la búsqueda de datos complementarios que permitan el empleo futuro de metodologías más profundas”.

Debe tomarse en cuenta que los mismos autores indican que el estudio hidrosedimentológico corresponde a una primera etapa, “realizada en base a los datos y levantamientos disponibles, llevados a cabo por el Inventario Hidroeléctrico del río Madera y los Estudios de Viabilidad, cuyo objetivo era la caracterización hidráulica y sedimentológica general del tramo de interés, empleando herramientas compatibles con la información disponible”.

En ese marco se puede concluir lo siguiente:

• El río Madera es el principal afluente del Amazonas, tanto por caudal sólido como por caudal líquido. Es un río de “aguas blancas”, cuya carga de sedimentos y de materias disueltas tiene origen predominantemente andino. Estas características lo diferencian de otros grandes ríos amazónicos, tanto desde el punto de vista hidrológico como biológico.
• La enorme carga de sedimentos transportada por el río Madera, obliga a que los procesos de sedimentación y erosión, sean considerados tanto en el diseño de ingeniería de las obras como en el estudio de impacto ambiental. Eso no ocurrió con los estudios de factibilidad/viabilidad.
• Debido a los procesos de sedimentación, el tramo del río Madera afectado por el embalse de Jirau será considerablemente más largo que lo previsto inicialmente en los estudios de factibilidad y de inventario. Contrariamente a lo que afirman esos estudios, el tramo afectado incluirá el sector binacional aguas arriba de Abuná.
• El proceso de sedimentación será especialmente activo en el tramo superior del embalse de Jirau, donde cabe esperar que los niveles del lecho y del agua suban varios metros con respecto a la situación actual. Una de las consecuencias es que la superficie efectiva del embalse de Jirau será más grande que la calculada en los estudios de factibilidad. No fue posible calcular el posible incremento del área inundada por falta de datos topográficos del tramo aguas arriba de Abuná.
• Sin embargo, la sedimentación será un proceso gradual que se desarrollará a lo largo de varios años, lo que también es válido para los efectos sobre el nivel del agua. Es posible que exista el proceso de “sedimentación natural” que identifica la modelación hidrosedimentológica, pero las pruebas de ese proceso sólo pueden provenir de un programa de monitoreo de varios años de duración, que debería anteceder en el tiempo a la construcción de las represas.
• La elevación del lecho y del nivel del agua afectará a los afluentes del río Madera en el tramo entre las cachuelas de Ribeirao y Jirau. Debe prestarse especial atención al río Abuná, que es el afluente de mayor caudal. El curso de este río no fue considerado en los estudios de factibilidad y es binacional.
• La operación del embalse de Jirau con nivel variable incrementa el costo de la energía producida. Como la principal razón de ese tipo de operación fue la no inundación de territorio boliviano, cabe preguntarse cuál será la alternativa que propondrán los impulsores del proyecto para contrarrestar la elevación del nivel de agua producida por la sedimentación.
• El estudio de modelación hidrosedimentológica, aún reconociendo su carácter preliminar y cualitativo, amplía considerablemente el área de estudio y proporciona datos que deben ser tomados en la evaluación de impactos y en las etapas posteriores. Además ayuda a ampliar la visión sobre el área afectada, hasta ahora restringida al tramo del río Madera entre Abuná y Porto Velho.

El tema de la sedimentación causada por los embalses deja varias interrogantes y tareas a futuro. Los mismos autores del estudio hidrosedimentológico proponen una segunda etapa de levantamientos topobatimétricos y perfiles longitudinales, así como mediciones de descarga líquida y sólida, incluyendo mediciones de descarga sólida em algunos afluentes importantes, como es el caso del río Abuná y los ríos Mutum-Paraná y Jaci-Paraná. Posteriormente una tercera etapa debería caracterizar los procesos fluviales de manera más precisa, empleando un modelo hidrodinámico acoplado al modelo de transporte de sedimento, a ser desarrollados en base a los datos recolectados.

Es necesario que los resultados obtenidos hasta ahora sean incorporados efectivamente a los estudios de factibilidad/viabilidad y a los de impacto ambiental, porque está claro que podrían afectar incluso la viabilidad económica y ambiental de los emprendimientos.

Referencias

• Angulo, G., Al Mar por las Hidrovías de la Integración Sudamericana
• Guyot, J.L., Quintanilla, J., Cortés, J & Filizola, N. 1995. Les flux de matières dissoutes et particulaires des Andes de Bolivie vers le río Madeira en Amazonie Brésilienne. En Memorias del Seminario Internacional de Aguas Glaciares y Cambios climáticos en los Andes Tropicales.
• PCE-Projetos e Consultorias de Engenharia, Furnas Centrais Elétricas SA y CNO-Constructora Noberto Odebrecht SA, 2002. Inventário Hidrelétrico do rio Madeira, trecho Porto Velho – Abunã, relatorio final. Noviembre 2002.
• PCE, Furnas, Odebrecht, 2004. Complexo hidrelétrico do rio Madeira, Estudos de Viabilidade do AHE Jirau, nov. 2004, Brasil.
• PCE, Furnas, Odebrecht, 2004. Complexo hidrelétrico do rio Madeira, Estudos de Viabilidade do AHE Santo Antônio, nov. 2004, Brasil.

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 interé