Por la cual se adopta la metodología para el cálculo del índice de escasez para aguas superficiales a que se refiere el Decreto 155 de 2004 y se adoptan otras disposiciones






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RESOLUCION 865 DE 2004

(Julio 22)
MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL
Por la cual se adopta la metodología para el cálculo del índice de escasez para aguas superficiales a que se refiere el Decreto 155 de 2004 y se adoptan otras disposiciones.
CONCORDANCIAS:

  • Acuerdo CD Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca No. 31 de 2013: Por el cual se fija la tarifa de la tasa por uso de agua para el año 2013 en el área de jurisdicción de la Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca (CVC).


LA MINISTRA DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL,
en ejercicio de las facultades legales, en especial las conferidas por el artículo 21 del Decreto 155 de 2004,
RESUELVE:
ARTÍCULO 1. ADOPCIÓN DE LA METODOLOGÍA PARA EL CÁLCULO DE INDICE DE ESCASEZ PARA AGUAS SUPERFICIALES, (IES). Adoptar la metodología para el cálculo del Índice de Escasez para aguas superficiales desarrollada por el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales, IDEAM, adjunta a la presente resolución.
PARÁGRAFO 1. El Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, podrá adoptar otras metodologías alternas presentadas por la respectiva Autoridad Ambiental Competente para el cálculo del Índice de Escasez para aguas superficiales.
PARÁGRAFO 2. Las Autoridades Ambientales Competentes podrán utilizar los datos de Índice de Escasez por cabecera municipal calculados en el Estudio Nacional del Agua elaborado por el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales, IDEAM, durante un término máximo de dos (2) años, contados a partir de la publicación de la presente resolución. Dentro de este plazo recolectarán la información para aplicar la metodología.
ARTÍCULO 2. VIGENCIA. La presente resolución rige a partir de la fecha de su publicación.

METODOLOGIA DE CALCULO DEL INDICE DE ESCASEZ

 

 

CONTENIDO

1. INTRODUCCION

2. JUSTIFICACION DEL INDICE DE ESCASEZ

3. CALCULO DE LA OFERTA HIDRICA

3.1 BALANCE HIDRICO

3.1.1 Precipitación

a) Promedio Aritmético;

b) Polígonos de Thiessen;

c) Curvas Isoyetas.

3.1.2 Evapotranspiración

a) Ecuación de TURC;

b) Ecuación de TURC modificada;

c) Otra expresión matemática.

3.1.3 Escorrentía total

3.2 CAUDAL MEDIO PUNTUAL

3.3 RELACION LLUVIA ESCORRENTIA

3.3.1 Número de Curva de Escorrentía, CN

3.3.2 Clasificación hidrológica de los suelos

3.3.3 Uso y tratamiento del suelo

3.3.4 Condición hidrológica del suelo

3.3.5 Condición de humedad antecedente

3.4 CUANTIFICACION DE LA OFERTA NETA DISPONIBLE

3.4.1 Reducción por calidad del agua

3.4.2 Reducción por caudal ecológico

4. CALCULO DE LA DEMANDA HIDRICA

4.1 ESCENARIO: CUANDO EXISTE INFORMACION MEDIDA

4.2 ESCENARIO: CUANDO EXISTE INFORMACION MEDIDA, PERO ESTA ES INSUFICIENTE.

4.3 ESCENARIO: CUANDO NO EXISTE INFORMACION

5. ESTIMACION DEL INDICE DE ESCASEZ

5.1 FORMULA DEL INDICE DE ESCASEZ

5.2 UNIDAD DE MEDIDA DEL INDICADOR

5.3 CATEGORIAS E INTERPRETACIONES DEL INDICE DE ESCASEZ

6. LIMITACIONES DEL INDICE DE ESCASEZ

6.1 EN RELACION CON LA OFERTA

6.2 EN RELACION CON LA DEMANDA

6.3 DISPONIBILIDAD DE LOS DATOS

6.4 FUENTE DE DATOS

6.5 POSIBLES ENTIDADES RESPONSABLES DEL INDICE

7. CONCLUSIONES

8. RECOMENDACIONES

BIBLIOGRAFIA

1. Introducción

 

El presente trabajo recoge el conocimiento y el análisis metodológico para la obtención del índice de escasez, definiéndose este como la relación porcentual entre la demanda de agua del conjunto de actividades sociales y económicas con la oferta hídrica disponible, luego de aplicar factores de reducción por calidad del agua y caudal ecológico.

 

Este Indice constituye la principal herramienta para evaluar si el recurso hídrico de un país, área hidrográfica, región, municipio o cabecera es suficiente o deficitario y aún más importante además, es agregar el ingrediente de calidad de agua al concepto de disponibilidad. De esta manera se encuentran nuevos soportes de planificación, desarrollo y uso racional y eficiente del agua.

 

Cuantificar la oferta hídrica a nivel de país, región o cuenca hidrográfica es esencial y aparentemente sencillo para iniciar el proceso de análisis, solamente requiere medir la lluvia y las fuentes que abastecen dichas áreas delimitadas, a partir de observaciones diarias en sitios estratégicos o de interés que pueden ser estaciones hidrológicas y meteorológicas, y así lograr obtener la variación sistemática de los principales parámetros considerados para su análisis, en el tiempo.

 

Una vez conocida la disponibilidad del agua como su calidad, especialmente para el consumo doméstico, entre otros usos tan importantes como el industrial, agrícola, pecuario, hidroenergético y aún actividades de recreación, se verifica si el agua es suficiente en espacio y tiempo o por el contrario no se garantiza una cantidad suficiente de este importante recurso para la comunidad. Lo cual traería como consecuencia actividades de almacenamiento en épocas de invierno que permitan suplir las necesidades en los períodos de sequía o estiaje.

 

Un suministro de agua a una comunidad para los diferentes usos que esta persigue, no indica que esta vaya a desaparecer en su totalidad, sino que una vez utilizada esta agua regrese nuevamente a la misma fuente o a otra, seguramente no en la misma cantidad pero si más contaminada por los desechos biológicos, lo cual implica que debe tratarse para que continúe el ciclo.

 

Como se observa, el complemento de la demanda es entonces la oferta, lo que en su conjunto se requiere para que una comunidad se desarrolle y se proyecte hacia el futuro. El poco conocimiento a cerca del índice de escasez puede considerarse en esta época demasiado delicada. Hay ejemplos de comunidades que no han tenido claro un concepto de proyección hacia el futuro en torno al agua, ni entendido el rol decisivo que juegan la demanda y la disponibilidad en términos de cantidad y calidad, hasta comprometer su equilibrio y llegar a agotar este importante recurso y viéndolo desaparecer completamente. Esta es una realidad que se observa en muchos de los municipios colombianos.

El Ideam continuará actualizando el presente documento y ajustando la metodología del cálculo del índice de escasez, en la medida que se obtenga la información requerida para ello.

 

2. Justificación del índice de escasez

 

El índice de escasez representa la demanda de agua que ejercen en su conjunto las actividades económicas y sociales para su uso y aprovechamiento frente a la oferta hídrica disponible (neta).

 

Esta relación calcula para condiciones hidrológicas medias y secas dando una visión general de la situación de la disponibilidad de agua actual y con las proyecciones futuras del abastecimiento a nivel nacional y regional de tal manera que las entidades del Estado involucradas en la gestión ambiental y de los recursos hídricos, tomen las medidas necesarias para que los planes de ordenamiento del uso de los recursos naturales y manejo sostenible de las cuencas hidrográficas, tengan en cuenta zonas que presentan índices de escasez con niveles preocupantes y otras características desfavorables. Inicialmente el índice de escasez se estimará anualmente y en la medida en que se obtenga la información mensual de oferta hídrica y demanda de las actividades socioeconómicas para cada sector, se estimará igualmente el índice de escasez en el nivel mensual.

 

3. Cálculo de la oferta hídrica

 

La oferta hídrica de una cuenca, es el volumen disponible para satisfacer la demanda generada por las actividades sociales y económicas del hombre. Al cuantificar la escorrentía superficial a partir del balance hídrico de la cuenca, se está estimando la oferta de agua s uperficial de la misma.

El conocimiento del caudal del río, su confiabilidad y extensión de la serie del registro histórico son variables que pueden influir en la estimación de la oferta hídrica superficial. Cuando existe información histórica confiable de los caudales con series extensas, el caudal medio anual del río es la oferta hídrica de esa cuenca.

 

Para los efectos de calcular la oferta hídrica en una cuenca hidrográfica, se aplicará según cada caso las siguientes metodologías de acuerdo con la información disponible y características físicas de la cuenca:

 

a) Balance hídrico: Para cuencas hidrográficas con un registro de las variables climatológicas e hidrológicas mayor de 10 años, situación esta que permite estimar la oferta hídrica media anual. Esta metodología se aplica en cuencas instrumentadas y con un área de drenaje mayor (más de 250 km²);

b) Caudal medio puntual en las corrientes de interés: Cuando los registros de caudal generan series cortas y no confiables (series anuales menores de dos años);

c) Relación lluvia-escorrentía: Aplicable en cuencas menores, es decir cuyas áreas de drenaje sean inferiores a 250 km², cuencas no instrumentadas y en consecuencia no cuentan con registros de caudal para la estimación de la oferta superficial mensual.

3.1 Balance hídrico

 

La estimación de la oferta hídrica para un espacio y periodo específico tiene como base el ciclo hidrológico modelado mediante el balance hídrico el cual determina la disponibilidad del agua en cada una de las fases: precipitación, evapotranspiración real, infiltración y escorrentía.

 

El balance hídrico es considerado un buen método para estimar con un margen de error pequeño el caudal medio anual en diferentes regiones de Colombia. Esta metodología se aplica en cuencas con áreas de drenaje mayores, instrumentadas y con información confiable.

 

La base física del balance hidrológico es la formulación de las ecuaciones de conservación de masa para volúmenes de control o unidades hidrográficas determinadas. Expresa la equivalencia entre los aportes de agua que entran al volumen de control y la cantidad de agua que sale considerando además las variaciones internas en el almacenamiento de humedad ocurridas durante un periodo de tiempo determinado.

 

                                                   (3.1)

 

Para una cuenca se tiene:

 

Entradas (I):

-          Precipitación (P)

-          Escorrentía superficial desde otras cuencas

-          Aguas subterráneas desde otras cuencas

 

Salidas (O)

-          Evaporación

-          Transpiración

-          Escorrentía superficial hacia otras cuencas

-          Agua subterránea hacia otras cuencas

-          Infiltración

-           

Cambio de almacenamiento (DS) (Dt)

-          Almacenamiento de aguas subterráneas

-          Almacenamiento por cambio de humedad del suelo

-          Almacenamiento superficial en embalses canales y en la escorrentía superficial

 

El balance de agua en la atmósfera:

 

                                      (3.2)

Donde:

Q = Flujo neto de humedad en la atmósfera

ETR = Evapotranspiración real

P = Precipitación

W = Almacenamiento de agua en la atmósfera

 

El balance en la columna de suelo es:

 

                                    (3.3)

Donde:

ETR = Evapotranspiración Real

P = Precipitación

Esc. = Escorrentía

S = Almacenamiento de agua en el suelo

 

Al realizar un balance hídrico a largo plazo se tiene que los cambios en los volúmenes de agua almacenados en la atmósfera y los volúmenes de agua almacenados en el suelo, son despreciables. En consecuencia el flujo promedio en la atmósfera es igual al promedio de la escorrentía neta y son iguales a la diferencia entre la precipitación media y la evapotranspiración real.

Entonces se tiene para la columna de suelo:

 

Esc. total = P- ETR                                      (3.4)

 

La escorrentía está compuesta por la escorrentía superficial y la escorrentía subterránea (flujo base). La dificultad de determinar la escorrentía subterránea obliga a aproximar en la ecuación 3.4 el término Esc. con la escorrentía superficial.

 

Es de anotar que la ecuación 3.4 presenta inexactitudes cuando se aplica en cuencas de gran área de drenaje y en suelos permeables donde la escorrentía subterránea es aun más importante que la escorrentía superficial.

 

Para el análisis de los parámetros antes mencionados, es necesario usar datos de registros históricos de estaciones hidrométricas y climátológicas representativas localizadas en las cuencas.

 

La oferta hídrica será calculada mediante la variable de escorrentía superficial de la ecuación (3.1). A continuación se presenta la forma de cálculo de la precipitación (P) y la evapotranspiración real (ETR).

 

3.1.1 Precipitación

Es importante para el balance hídrico la cuantificación de la lluvia para un intervalo de tiempo específico. A continuación se describirán los tres métodos generalmente más utilizados.

 

a) Promedio aritmético.  El método aritmético da una buena estimación si los pluviométricos están uniformemente distribuidos en la cuenca, si el área de la cuenca es plana y la variación de las medidas entre los pluviómetros entre es pequeña o despreciable.

 

                                    (3.5)

 

Donde:

n = número de pluviómetros

Pi = precipitación registrada en el pluviómetro i (mm)

P = precipitación media (mm);

 

b) Polígonos de Thiessen.  Este método proporciona un promedio ponderado de los registros pluviométricos de las estaciones que tienen influencia sobre el área. Para asignar el grado de influencia o ponderación en un mapa de la cuenca se unen los puntos de las estaciones mediante líneas rectas a las cuales se les traza las mediatrices formando polígonos. Los lados de los polígonos conforman el límite de las áreas de influencia de cada estación. La Figura 3.1 muestra los polígonos de Thiessen de acuerdo con la distribución de los pluviómetros en el mapa y la tabla 3.1 el cálculo de la precipitación media de la cuenca.

 

Figura 3.1 Polígonos de Thiessen



 

                               (3.6)

 

Donde:

n = Número de pluviómetros

Pi = Precipitación registrada en el pluviómetro

Ai = Area de influencia correspondiente al pluviómetro i, resultante del método de polígonos de Thiessen.

 

Tabla 3.1 Cálculo de precipitación media - Polígonos de Thiessen

 

Estación

Lluvia
(mm)


Area
(km2)


Lluvia ponderada (mm*km2)

P - est.1

10

0.22

2.2

P - est.2

20

4.02

80.4

P - est.3

30

1.35

40.5

P - est.4

40

1.60

64.0

P - est.5

50

1.95

97.5

 

 

9.14

284.6

Precipitación media = 284.6 (mm*km2) / 9.14 (km2) = 31.1 mm
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