Caudal ambiental

Convenio 004/2007 - Informe Final
Universidad Nacional de Colombia - Grupo GIREH
Ministerio de Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial - Dirección de Licencias – OEI
1
METODOLOGÍA PARA LA ESTIMACIÓN DEL CAUDAL AMBIENTAL EN
PROYECTO LICENCIADOS
UNIVERSIDAD
NACIONAL
DE COLOMBIA
SEDE BOGOTÁ
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AGRÍCOLA
GRUPO DE INVESTIGACIÓN EN RECURSOS HÍDRICOS GIREH
INFORME FINAL
Contrato No. 0076- 08 del Convenio Interadministrativo OEI –MAVDT
No 004/07 de 2007
Bogotá D.C., Octubre 30 de 2008

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EQUIPO DE TRABAJO UNIVERSIDAD NACIONAL
Profesores Universidad Nacional
Erasmo Alfredo Rodríguez Aspectos hidrológicos
Gabriel Pinilla
Aspectos ecológicos
Luis Alejandro Camacho
Aspectos hidráulicos y de calidad del
agua
Asistentes de Maestría
Martha Patricia Medina
Ingeniera Ambiental, Maestría en
Ingeniería de Recursos Hidráulicos
Angélica Ramírez Bióloga, Maestría en Ecología
Asistente de Pregrado
Erlendy Bernal Ingeniero Civil

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MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO
TERRITORIAL
DIRECCIÓN DE LICENCIAS, PERMISOS Y TRÁMITES AMBIENTALES
REPÚBLICA DE COLOMBIA
CARLOS COSTA POSADA
Ministro
CLAUDIA PATRICIA MORA PINEDA
Viceministra de Ambiente
DIANA MARCELA ZAPATA PÉREZ
Directora de Licencias, Permisos y Trámites Ambientales
Grupo de Evaluación y Seguimiento
Dirección de Licencias, Permisos y Trámites Ambientales
Claudia Victoria González H.
Luis Roberto Chiappe
Myriam Hernández
Coordinador Grupo Evaluación
Carlos Alberto Londoño Berrio

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TABLA DE CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES 5
2. REVISIÓN DE METODOLOGÍAS DE CAUDAL AMBIENTAL 8
2.1 Definiciones, Conceptos y Aproximaciones 8
2.2 Metodologías hidrológicas 11
2.3 Metodologías con enfoques ecológicos 22
2.3.1 Métodos hidrológicos e hidráulicos con elementos ecológicos 23
2.3.2 Métodos de simulación de hábitat 24
2.3.3 Métodos holísticos 26
2.3.3 Consideraciones y análisis de los métodos con enfoque ecológico 30
2.4 Metodologías que consideran la calidad del agua 32
2.4.1 Metodología DWAF, 1999 33
2.4.2 Método Caudal – Concentración 34
2.4.3 Consideraciones y análisis 35
3. CRITERIOS Y LINEAMIENTOS PARA UNA PROPUESTA
METODOLÓGICA DE ESTIMACIÓN Y EVALUACIÓN DEL CAUDAL
AMBIENTAL EN COLOMBIA 37
3.1 Criterios y lineamientos 37
3.1.1. Criterios generales 37
3.1.2. Criterios específicos de la zona de estudio 38
3.1.3. Criterios Hidrológicos 38
3.1.4 Criterios ecológicos 41
3.1.5 Criterios hidráulicos y de calidad del agua 45
3.2 Lineamientos de la propuesta metodológica 46

5
4. PROPUESTA METODOLÓGICA PARA LA ESTIMACIÓN Y EVALUACIÓN
DEL CAUDAL AMBIENTAL EN PROYECTOS QUE REQUIERAN LICENCIA
48
4.1. Paso 1: Recopilación de Información y conformación de Línea Base 48
4.1.1 Información hidrométrica 48
4.1.2 Información hidráulica y de calidad del agua 49
4.1.3 Información y Línea Base de Índices de Integridad Biótica 52
4.2. Paso 2: Análisis de consistencia, homogeneidad y calidad de la información
hidrológica 81
4.3. Paso 3: Análisis de correlación hidrología – índices de fenómenos macroclimáticos
83
4.4. Paso 4: Clasificación de registros por condición hidrológica 85
4.5. Paso 5: Cálculo de índices hidrológicos 7Q10 y Q95% 87
4.6. Paso 6: Estimación iterativa de la propuesta mensual inicial de caudales ambientales
88
4.7. Paso 7: Cálculos hidráulicos y de calidad del agua y del Índice de Integridad del
Hábitat, IIH 95
4.7.1 Cálculo de tiempos de viaje y factores de asimilación 96
4.7.2 Cálculo del criterio de calidad del agua (Criterio 13) 98
4.7.3 Cálculo del Índice de Integridad del Hábitat, IIH 99
4.8. Paso 8: Revisión de la estimación inicial mensual de caudales ambientales 103
4.9. Paso 9: Evaluación del impacto del caudal ambiental durante la ejecución del proyecto
105
5. RESUMEN DE EJERCICIOS DE APLICACIÓN Y VALIDACIÓN
REALIZADOS 105

6
5.1. Aplicación de la metodología en el proyecto Urrá 105
5.1.1. Componente hidrológico 105
5.2. Aplicación de la metodología en el proyecto Sogamoso 121
5.3. Aplicación preliminar de la metodología en el proyecto Trasvase Río Manso
125
5.4 Componentes ecológico, hidráulico y de calidad del agua 126
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 129
7. REFERENCIAS 134
ANEXOS
Anexo 1: Información requerida para la aplicación de la Metodología
Anexo 2: Sugerencias para el procesamiento y análisis de la infomación -
tutoriales y herramientas para la aplicación de la metodología
Anexo 3. Resumen de observaciones realizadas en las presentaciones y
el taller.
Anexo 4. Resumen de la información de los proyectos licenciados
seleccionados como posibles escenarios de validación

7
1. INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES
El Plan Nacional de Desarrollo 2002-2006 “Hacia un Estado Comunitario” adoptado por Ley 812
de 2003, en su estrategia de Sostenibilidad Ambiental establece el Manejo Integral del Agua
como uno de los elementos fundamentales para mantener la base natural como factor para el
desarrollo del país, aumentar la producción y oferta de bienes y servicios ambientalmente sanos
y la sostenibilidad de la producción nacional, así mismo, contar con un Sistema Nacional
Ambiental – SINA fortalecido. Para ello, el Ministerio de Ambiente Vivienda y Desarrollo
Territorial, MAVDT, está desarrollando una política de Estado que se ha enfocado a garantizar la
disponibilidad del recurso hídrico en cantidad y calidad adecuada, como elemento estratégico
para el desarrollo sostenible de la Nación y la satisfacción de las necesidades sociales,
económicas y ecológicas, incorporando para ello elementos claves en la gestión del agua como
son la información, la planificación y el seguimiento.
En este marco de referencia, y en cumplimiento de la función definida en el numeral 14 del
artículo 5º de la Ley 99 de 1993 que establece “14. Definir y regular los instrumentos
administrativos y mecanismos necesarios para la prevención y el control de los factores de
deterioro ambiental y determinar los criterios de evaluación, seguimiento y manejo ambiental de
las actividades económicas”, el MAVDT, y en particular la Dirección de Licencias, como
responsable en la toma de decisiones sobre la gestión del recurso hídrico en el país, está
interesada en definir una metodología técnica para la evaluación de caudales ambientales en
proyectos que requieran licencia. Con este propósito el MAVDT, conjuntamente con la
Organización de Estados Iberoamericanos para la Educación, la Ciencia y la Cultura, OEI, a
través del convenio No. 004/07, en el marco de la estrategia de Sostenibilidad Ambiental del Plan
Nacional de Desarrollo, ha firmado con la Universidad Nacional de Colombia el Contrato No. C-
0076-08. El Acta de inicio del Contrato corresponde al 22 de abril de 2008 y se ha finalizado la
primera fase del proyecto el 31 de Octubre de 2008.
El presente informe técnico corresponde a la primera versión del Informe Final del Contrato y del
Plan de trabajo detallado aprobado por parte del MAVDT para el desarrollo del proyecto. El
informe contiene la propuesta metodológica para la estimación y evaluación del caudal ambiental
en proyectos que requieran licencia en Colombia.
La Universidad realizó durante los meses de mayo a agosto una propuesta inicial de criterios,
lineamientos y orientaciones y una propuesta técnica para la estimación y evaluación por parte
de la Dirección de Licencias, Permisos y Tramites Ambientales con base en una revisión
detallada y crítica de metodologías existentes utilizadas a nivel nacional y mundial para la
estimación del caudal ambiental, la revisión de la información biológica, hidrológica, hidráulica y
de calidad de agua disponible en trece (13) proyectos licenciados por el MAVDT en Colombia, y

8
los criterios y metodologías de determinación del caudal ambiental que se han aplicado por
diferentes consultores y empresas en estos proyectos.
Los criterios inicialmente propuestos por la Universidad fueron presentados para discusión y
observaciones a funcionarios del MAVDT, y personal de las Corporaciones, del IDEAM, de las
Empresas del sector, la academia y algunos gremios de la producción. El presente documento
recoge la mayoría de observaciones realizadas por diferentes personas durante las
presentaciones realizadas los días 23, 24 y 25 de Septiembre y un Taller detallado de aplicación
de la propuesta metodológica los días 10 y 11 de Octubre.
En las presentaciones y taller se ha dado un primer paso de socialización del trabajo en la
búsqueda de una propuesta consensuada de metodología para la estimación de caudales
ambientales en Colombia que permita a la sociedad, de forma paulatina y a través de
instrumentos normativos y de gestión ambiental adicionales, cumplir con objetivos de
conservación, regulación y aprovechamiento sostenible de los ecosistemas hídricos, en el
contexto social, económico y legal colombiano. La metodología propuesta propone un Marco
Conceptual y un Instrumento Técnico desarrollado de forma rigurosa, incluyendo validación con
información de proyectos licenciados, que permitirá muy posiblemente mejorar los Términos de
Referencia de la Dirección de Licencias a utilizar en proyectos de regulación o aprovechamiento
de caudales. Además, la metodología técnica propuesta puede constituir uno, de los muchos
insumos requeridos, por los diferentes actores responsables de la normatividad y gestión del
recurso hídrico en el país en aras de actualizar la normatividad vigente del sector. Nótese que la
propuesta metodológica dista mucho de ser una norma en el tema de caudales ambientales.
El Capítulo 2 presenta un resumen de las metodologías de definición de caudal ambiental
revisadas en el presente proyecto que permiten identificar lineamientos y criterios claves en la
estimación y evaluación de caudales ambientales. Se incluyen en este Capítulo las
consideraciones y análisis de las metodologías y proyectos revisados que dan origen a los
criterios, lineamientos y orientaciones de la propuesta metodológica para la estimación del
caudal ambiental en proyectos que requieran licencia ambiental en Colombia, presentados a su
vez en el Capítulo 3.
En el Capítulo 4 se presenta la propuesta metodológica para la estimación y evaluación del
caudal ambiental en proyectos que requieran licencia y en el Capítulo 5 se resumen los
ejercicios de validación realizados en los proyectos licenciados con los que se contó con
información completa para este fin.
Finalmente en el Capítulo 6 se presentan las recomendaciones y conclusiones del presente
informe por parte del grupo de trabajo de la Universidad Nacional de Colombia.
En los Anexos 1 y 2 se presentan respectivamente el resumen de la información requerida para
la aplicación de la metodología y las sugerencias para el procesamiento y análisis de la

9
información. Estos anexos constituyen un insumo para la modificación de los Términos de
Referencia de la Dirección de Licencias.
En el Anexo 3 se resumen las observaciones realizadas que en las Presentaciones y el Taller
realizados como parte de la socialización de la propuesta metodológica. Dichas observaciones
han sido tenidas en su mayoría en cuenta y se presentan en el Anexo las consideraciones y
respuestas del grupo de trabajo a las mismas.
En el Anexo 4 se presenta el resumen de extensa revisión de información realizada de
proyectos licenciados.

10
2. REVISIÓN DE METODOLOGÍAS DE CAUDAL AMBIENTAL
El problema de la gestión y el manejo integral y sostenible del recurso hídrico en una cuenca
hidrográfica, en una región y en un país, ha recibido gran atención en la literatura especializada
(van Delden et al., 2007, Bharati et al., 2008, Hu et al., 2008, Liu et al., 2008). Dentro de esta
problemática, la determinación de los caudales algunas veces denominados mínimos, otras
veces ecológicos y otras caudales ambientales, ha despertado gran interés social y científico, por
su importancia en la definición, a nivel de sociedad y con criterios científicos sólidos, el uso y
aprovechamiento del agua con diferentes propósitos, algunas veces en conflicto, y que incluyen
usos ambientales y funcionamiento ecológico de los ecosistemas, suministro de agua para
consumo e higiene, generación hidroeléctrica, riego agrícola, recreación, entre otros.
En el presente Capítulo se resumen diferentes definiciones, conceptos y aproximaciones
utilizadas en la estimación de caudales ambientales, entendidos como aquellos que debe llevar
una corriente para garantizar la preservación de los ecosistemas, sus funciones ambientales y
los usos actuales y prospectivos del agua. Se resumen metodologías hidrológicas, metodologías
hidrológicas e hidráulicas con enfoque ecológico, metodologías de simulación de hábitat fluvial y
métodos holísticos o funcionales. Finalmente se describen metodologías que consideran
explícitamente la calidad del agua.
2.1 Definiciones, Conceptos y Aproximaciones
Debido a las alteraciones que se presentan en los ríos cuando su régimen de caudal es
controlado o alterado, han surgido los conceptos de caudal ecológico y caudal ambiental. Si bien
se presentan diferentes denominaciones y definiciones propuestas por diferentes autores y en
diferentes normas (ver Tabla 1; Carvajal, 2007), en general, la definición del caudal ecológico
tiene que ver con la provisión de agua en los ríos y sistemas asociados de suficiente calidad,
cantidad, duración y estacionalidad, para mantener los ecosistemas acuáticos y los humedales.
Por su parte, el concepto de caudal ambiental considerado en este trabajo, va más allá, e incluye
la suficiente agua en los ríos para asegurar, además del funcionamiento ecológico, beneficios
ambientales, sociales y económicos aguas abajo.

11
Tabla 1. – Diferentes denominaciones y conceptos de caudal ambiental
Denominación Concepto Referencia
Caudal Ecológico
Mínimo
Es el caudal que restringe el uso durante las estaciones de
caudales bajos y mantienen la vida en el río. No aporta una
solución ecológica. Se calcula de forma directa y arbitraria,
producto de un pacto más que de una formulación científica.
King et al.
(1999); Palau
(2003)
Caudal Ecológico
Caudal mínimo necesario en una fuente o curso fluvial, para
preservar la conservación de los ecosistemas fluviales actuales, en
atención a los usos de agua comprometidos, a los requerimientos
físicos de la corriente fluvial, para mantener su estabilidad y cumplir
sus funciones tales como, dilución de contaminantes, conducción
de sólidos, recarga de acuíferos y mantenimientos de las
características paisajísticas del medio.
Ormazabal
(2004)
Caudal de
Mantenimiento
Caudal requerido para mantener todas las funciones ecosistémicas
del río, incluyendo la incorporación continua y balanceada de las
especies acuáticas y riparias. Es un caudal calculado y dirigido
hacia la conservación de los valores bióticos del ecosistema fluvial.
APROMA
(2000)
Caudal Ambiental
Es el régimen hídrico que se establece en un río, humedal o zona
costera para sustentar ecosistemas y sus beneficios donde hay
usos del agua que compiten entre sí y donde los caudales están
regulados. El caudal ambiental es usado para valorar cuanta agua
puede quitársele al río sin causar un nivel inaceptable de
degradación del ecosistema ribereño en el caso de ríos gravemente
alterados. Se considera caudal ambiental la cantidad de agua
necesaria para restablecer el río y rehabilitar el ecosistema hasta
un estado o condición requerida.
King & Louw
(1998); Palau
(1994); Dyson
et al. (2003)
Caudal de
Acondicionamiento
Se refiere a un caudal que puede establecerse como complemento
de caudales mínimos o de mantenimiento, para una finalidad
concreta, ajena a la conservación de valores bióticos del
ecosistema fluvial y referida a aspectos abióticos (dilución, paisaje,
usos recreativos, etc.)
Palau (2003)
Caudal de
Compensación
Caudal mínimo necesario para asegurar la supervivencia de un
ecosistema acuático preestablecido.
UNESCO (s.f)
Régimen de Caudal
Ambiental
Es aquel que permite cumplir con una condición establecida del
ecosistema ribereño. En el se detallan caudales específicos en
magnitud, periodicidad, frecuencia y duración, tanto de caudales
basales como de avenidas y crecientes en la escala de variabilidad
intra e interanual, todo ello diseñado para mantener en
funcionamiento todos los componentes del ecosistema
King et al.
(1999)
El enfoque de caudal ambiental así como su denominación ha cambiado a través del tiempo. En
un principio se partió de una propuesta de dejar en el sistema un caudal mínimo con un valor fijo
(años 70). Posteriormente se planteó la necesidad de que este caudal mínimo variara
estacionalmente, simulando la variación natural del sistema (décadas del los 80). Más adelante
se propuso establecer el régimen de caudales relacionando los cambios en el hábitat y las
funciones ecológicas del sistema (años 90). Finalmente, los enfoques más recientes plantean la
necesidad de mantener un buen estado ecológico del sistema, llegando a incorporar la
restauración en los planes de manejo. Por lo tanto, en la determinación de los caudales
ambientales la literatura especializada más reciente (Karim et al., 1995; Tharme, 2003; Acreman

12
y Dunbar, 2004; Pyerce, 2004; Agualimpia y Castro, 2006; Castro et al., 2006) reporta la
clasificación de las metodologías existentes en cuatro grandes categorías: a) Metodologías de
tipo hidrológico b) Metodologías de tipo hidrológico e hidráulico con enfoque ecológico c)
Metodologías de simulación de hábitat fluvial y d) Metodologías holísticas o funcionales.
Adicionalmente, algunas recientes propuestas metodológicas (Malan et al., 2003, Palmer et al.,
2005) permiten definir una categoría adicional en la cual el componente de calidad del agua se
incluye de forma explícita en la estimación de caudales ambientales.
Por otra parte, los puntos de vista que se emplean en la determinación de caudales ecológicos y
ambientales pueden estar basados en dos perspectivas: una centrada en los objetivos y la otra
enfocada en los escenarios negociados. La primera (objetivos) se utiliza cuando el propósito es
establecer indicadores ambientales del río, basados en objetivos preestablecidos, para
posteriormente identificar un régimen de caudales que cumpla dichos objetivos. Este enfoque se
usa en ríos cuyos usos ecológicos, económicos o sociales están preestablecidos. La segunda
perspectiva (escenarios negociados), se basa en realizar comparaciones de los efectos de una
variedad de escenarios de asignación de recursos hídricos y de caudales en los ecosistemas,
involucrando además, los diferentes intereses en el uso del agua que existen en la cuenca. Esto
conduce a un camino negociado para establecer el régimen de caudales más conveniente,
donde las autoridades gubernamentales son los mediadores finales. Esta manera de afrontar el
problema se usa en ríos que no tienen un uso específico predeterminado
Las metodologías de tipo hidrológico permiten realizar estimaciones rápidas de los caudales
ambientales, a partir de series históricas de caudales, utilizando índices hidrológicos sencillos o
percentiles fijos de la curva de duración de caudales. De otra parte, las metodologías
hidrológicas e hidráulicas con enfoque ecológico intentan relacionar cambios en las variables
hidráulicas (caudal, profundidad, velocidad, perímetro mojado, etc.), ocasionados por cambios en
el régimen hidrológico de una corriente, con cambios en la disponibilidad del hábitat y su
repercusión en el adecuado funcionamiento de los ecosistemas. En cuanto a las metodologías
de evaluación detallada del hábitat estas intentan de forma integral, incorporando aspectos
hidrológicos, hidráulicos y ecológicos, y a partir de análisis de campo detallados y simulación
matemática, evaluar la disponibilidad y calidad del hábitat bajo diferentes condiciones.
Las metodologías de tipo holístico consideran los requerimientos del ecosistema completo, y en
la mayoría de los casos permiten realizar la construcción sistemática de un régimen modificado
de caudales, a partir del establecimiento de objetivos ecológicos, de calidad del agua,
socioeconómicos, etc., para el sistema modificado. Finalmente, las metodologías de calidad de
agua explícitamente incorporan la evaluación de determinantes de calidad de agua para
condiciones sin y con proyecto.
Para cada una de las cinco categorías citadas se ha realizado una revisión bibliográfica de las
metodologías más utilizadas, con el fin de identificar las limitaciones y fortalezas de las mismas.

13
Esto con el fin de proponer una metodología integral para el caso de cuencas colombianas, que
combinando diferentes tipos de métodos, provenientes de las diversas categorías, permita la
formulación de una metodología flexible y de aplicación objetiva. A continuación se realiza una
breve descripción de cada uno de los diferentes tipos de métodos disponibles.
2.2 Metodologías hidrológicas
Como se mencionó anteriormente, dentro de esta categoría de metodologías se incluyen
aquellas que están basadas en datos históricos hidrológicos únicamente. Este tipo de
metodologías constituyen las primeras propuestas para la estimación de caudales ecológicos y
fueron desarrolladas en varios países, fundamentalmente en los Estados Unidos, desde el inicio
de la década de los 70 y hasta finales de los 80. La suposición principal de estas metodologías
radica en asumir que el funcionamiento de los ecosistemas se ha adaptado a las variaciones
naturales del régimen hídrico de una corriente y a sus tendencias históricas, y que, por lo tanto,
el estudio hidrológico de series de caudales ayuda en la recomendación de un régimen de
caudales ambientales, que manteniendo el patrón natural de la corriente, asegura el adecuado
funcionamiento de los ecosistemas. Dicho de otra forma, los métodos hidrológicos asumen que
reservando una porción (muchas veces constante) de los caudales históricos es posible
preservar los ecosistemas. Al estar basadas únicamente en datos, su relativa facilidad de
aplicación ha hecho que este tipo de metodologías se popularicen a nivel mundial y podría
decirse, en términos generales, que a nivel de planeación de recursos hídricos y a escala
regional, son actualmente los métodos más aplicados en el contexto internacional.
Sin embargo, contrastando con su simplicidad, popularidad y facilidad de aplicación, este tipo de
técnicas presentan varias limitaciones, entre las cuales pueden mencionarse: i) el carácter
regional y no sitio-específico en su aplicación, ii) la consideración, en la mayoría de los casos, de
un caudal ambiental constante que de ninguna forma conserva el régimen natural de la corriente,
iii) la no consideración explícita de las interacciones entre el componente hidrológico y el
biológico, iv) la no inclusión de aspectos socioeconómicos y culturales de la población, como los
usos del agua, en la estimación del caudal ecológico, y v) la suposición de que mediante el
cálculo de estadísticos básicos de series hidrológicas es posible representar el complejo
comportamiento de los ecosistemas. Lo anterior conlleva a estimaciones que aunque rápidas no
suelen ser demasiado precisas. Para superar algunas de estas limitaciones, y desde finales de
los años 80 se han venido desarrollando las otras categorías metodológicas (hidráulicas, de
calidad de agua, ecológicas y holísticas), en las cuales el componente hidrológico sigue jugando
un papel importante, pero es analizado en conjunto con criterios hidráulicos, de hábitat, de
calidad de agua, socioeconómicos, ecológicos, etc.
No es el objeto de este documento presentar una descripción detallada de las diversas
metodologías hidrológicas consultadas, y en este sentido el lector interesado es remitido a las
referencias originales de las metodologías listadas en este informe. Debe mencionarse que la

14
revisión realizada de ningún modo pretende ser exhaustiva, pues en cambio se han intentado
estudiar las metodologías más comunes, procurando abarcar una gama amplia de metodologías
hidrológicas. Adicionalmente, debe resaltarse que la mayoría de estas metodologías no están
incluidas como parte de la normatividad en cuanto al uso del recurso hídrico en los diferentes
países y de este modo podrían considerarse como sugerencias metodológicas y no como
instrumentos legales de obligatorio cumplimiento. En total fueron analizados 31 métodos
hidrológicos de común aplicación en 12 países, los cuales se describen brevemente en la Tabla
2 a continuación.
Tabla 2 - Metodologías hidrológicas de estimación de caudales ambientales analizadas
Países Metodología Hidrológica Tipo de Series
Hidrológicas
Requeridas
Características generales de la metodología
Colombia a. Método del Instituto de
Hidrología, Meteorología y
Estudios Ambientales
(IDEAM) (MAVDT, 2004)
Caudales medios
mensuales
Sugiere realizar la estimación de un caudal
ambiental constante igual a un porcentaje
de descuento (25%) del caudal medio
mensual multianual más bajo de la corriente
b. Método del Estudio
Nacional del Agua (ENA,
2000, MAVDT, 2004 )
Caudales medios
diarios
Recomienda estimar un caudal ambiental
constante, definido como el caudal
promedio multianual de mínimo 5 a máximo
10 años que permanece el 97.5% del
tiempo y cuyo período de recurrencia es de
2.33 años.
c. Proyecto de Ley 365 de
2005 “Ley de Aguas”
Caudales medios
diarios
Sugiere estimar el caudal ecológico fijo
como el caudal presente en la corriente
durante el 90% del tiempo
Costa Rica y
Panamá
a. Fracción Constante del
Caudal Medio Multianual
(Autoridad Nacional del
Ambiente (ANAM), 2007)
Caudales medios
mensuales
Propone realizar la estimación de un caudal
ambiental constante igual a un porcentaje
de descuento (10%) del caudal medio
multianual de la corriente.
Estados Unidos a. Método de Tennant o
de Montana. Tennant
(1976)
Caudales medios
mensuales
Desarrollado en ríos no regulados con
especies salmónidas ubicados al este de
las montañas rocosas en los cuales se
afirma que independientemente de la
fisiografía de los cauces analizados, el
hábitat disponible es, en términos
generales, muy similar para corrientes con
el mismo porcentaje de caudal medio anual.
Es la metodología hidrológica más utilizada
(Tharme, 2003). Considera estacionalidad
de los caudales ambientales a partir de la
definición de un período seco y otro
húmedo, en cada uno los cuales el caudal
ambiental se estima como una fracción del
caudal medio multianual, que depende del
estado ecológico deseado. El método
sugiere la ocurrencia frecuente de caudales
altos para propósitos de lavado del sustrato
correspondientes al 200% del caudal medio
anual, más no da indicación exacta acerca
de su frecuencia
Estados Unidos a*. Método de Tennant Caudales medios Recomienda realizar la estimación del

15
Hidrológicas
Requeridas
modificado (Reiser et al.
1989)
mensuales caudal ambiental mediante el uso de
factores mensuales fijos que afectan los
caudales medios mensuales.
b. Método del caudal
medio base. (US Fish and
Wildlife Service, 1981)
Caudales medios
mensuales, en lo
posible con longitud
mayor de 25 años
Constituye el método hidrológico más
sencillo y tal vez el de mayor aplicación a
nivel de planeación en proyectos
hidroeléctricos. Para series con registros de
más de 25 años el caudal ambiental se
define como la mediana de los caudales
medios mensuales para el mes más seco.
En caso contrario, el caudal ambiental se
estima a partir de rendimientos hídricos
definidos para tres diferentes épocas del
año
c. Método de Northern
Great Plains Resource
Program (NGPRP, 1974)
Caudales medios
diarios con longitud
mayor de 20 años
Caudal ambiental estimado a nivel
mensual, para condiciones hidrológicas
normales y para ríos con especies
salmónidas, determinado a partir de las
curvas de duración de caudales medios
diarios para el mes analizado, considerando
para meses secos el caudal ambiental
como el Q90% y para los meses húmedos
como el Q50%. Existe una modificación del
método, propuesta por Loar y Sale (1981)
en la que el Q90% se reemplaza por el
Q84%
d. Método de Hoppe
(Hoppe, 1975)
Caudales medios
diarios
Corresponde a una extensión del método
NGPRP para cuencas con información
escasa, en la que se establecen
porcentajes fijos de la curva de duración de
caudales medios diarios para especies
salmónidas y períodos de producción de
alimento y hábitat, desove y limpieza del
sustrato, correspondientes a los caudales
Q80%, Q40% y Q17%, respectivamente.
e. Método 7Q10 (Chiang y
Johnson, 1976)
Caudales mínimos
diarios
Es el segundo método hidrológico más
utilizado (Tharme, 2003) cuyo propósito
original estuvo relacionado con el
establecimiento de estándares de calidad
de agua en corrientes, para propósitos de
control de la contaminación (Singh, 1974),
pero cuyas aplicaciones se han extendido
al caso de estimación de caudales
ambientales. La estimación del caudal
ambiental se realiza a partir del cálculo del
caudal mínimo promedio con duración de 7
días y período de retorno de 10 años.
Caisse y Al-Jabi (1985) han demostrado
que mediante este método los caudales
ambientales tienden a subestimarse de
forma importante.
f. Método de Arkansas
(Filipek et al., 1987)
Caudales medios
mensuales
Corresponde a una modificación del
método de Tennant que incorpora
estacionalidad al régimen de caudales y
para ello utiliza una fracción de los

16
Hidrológicas
Requeridas
caudales medios mensuales multianuales
(en vez de los medios multianuales) para la
estimación del caudal ecológico durante
tres períodos al año (en vez de dos como
en el método original), que corresponden a
limpieza del sustrato y recarga, desove y
producción de peces, y que corresponden a
0.60, 0.70 y 0.50, respectivamente.
Estados Unidos g. Método de Texas
(Bounds y Lyon, 1979)
Caudales medios
mensuales
Estima durante períodos húmedos y secos
los caudales ecológicos como un
porcentaje de la mediana de los caudales
medios mensuales (0.60 y 0.4,
respectivamente)
h. Método de Dakota del
Sur (South Dakota
Department of
Environment and Natural
Resources, 1998)
Caudales medios
diarios
Utiliza el 7Q5 y el 7Q25 como condiciones
límite baja y alta, respectivamente, para el
desarrollo de peces
i. Método de Georgia
(Georgia Dept. of Natural
Resources, 1995)
Caudales medios
mensuales
Propone estimar el caudal ecológico en
corrientes naturales como el 30% del
caudal medio multianual y en ríos regulados
de acuerdo con el método de Tennant.
j. Método de aproximación
por rangos de variabilidad
RVA (Richter et al., 1996)
Caudales medios
diarios con longitud
mayor de 20 años
Desarrollado con el fin de conservar en la
estimación de los caudales ambientales la
variabilidad hidrológica natural, a partir del
establecimiento de objetivos de alteración
de 32 índices los cuales pueden estimarse
con ayuda del software (Indicators of
Hydrologic Alteration (IHA), Richter et al.,
1996)
Canadá a. Método de aplicación
en la provincia de Ontario
(Ontario Ministry of
Natural Resources, 1994;
Ministry of Environment
and Energy, 1994 )
Caudales mínimos
diarios
Métodos del 7Q20 y 7Q2 como índices
hidrológicos del hábitat del ecosistema y
como umbrales para la obtención de
permisos de vertimientos de aguas
residuales, donde 7Q20 se considera el
caudal de la corriente receptora.
Canadá b. Método de aplicación
en las provincias en el
Atlántico
Caudales medios
mensuales
Estimación del caudal ambiental como una
fracción fija (25%) del caudal medio
multianual
c. Método canadiense Define el caudal ecológico como el 10% del
caudal medio de invierno y el 30% del
caudal medio de verano
México a. Método de la Comisión
Nacional del Agua.
Anteproyecto de Norma
Oficial (CNA,
Anteproyecto de Norma
Oficial Mexicana que
establece el
procedimiento para la
estimación de los
caudales para la
conservación ecológica en
cuencas hidrológicas)
Caudales medios
diarios de
exactamente 10 años
Ver descripción detallada de la metodología
en el anteproyecto de Ley.

17
Hidrológicas
Requeridas
Brasil a. Método 7Q10 Caudales mínimos
diarios
Ver descripción detallada de la metodología
en Estados Unidos
b. Método percentil fijo de
la curva de duración de
caudales (Domínguez y
Rodrigues, 2005)
Caudales medios
diarios
Se recomienda un caudal ambiental fijo
correspondiente a una fracción de un
caudal entre el Q85 y el Q95 (e.g. Estado
de Pernambuco: 0.05*Q90)
Chile a. Criterio 1 de la
Dirección General de
Aguas (DGA, 1999)
Caudales medios
mensuales
Se recomienda estimar el caudal ambiental
como un porcentaje fijo (10%) del caudal
medio multianual. Adicionalmente se
impone un umbral superior al caudal
ambiental igual al 20% del caudal medio
multianual
b. Criterio 2 de la
Aguas (Zavala y Cepeda,
2006)
Caudales mínimos
diarios
Sugiere estimar el caudal ambiental como
0.50 * Caudal mínimo del 95%
c. Criterio 3 de la
2006)
Recomienda un caudal ambiental igual al
Q120 (caudal excedido durante 120 días al
año=Q33%)
d. Criterio 4 de la
2006)
Recomienda un caudal ambiental igual al
Q347 (Caudal excedido durante 347 días al
año = Q95%)
c. Casos particulares Caudales medios
mensuales
Caudal mínimo diario
(30 años)
Embalse Illapel: 0.7*Caudal medio mensual
multianual (fijo)
Embalse Corrales: 0.20* caudal mínimo
diario mensual (incluye estacionalidad)
Francia,
España, Suiza
a. Ley Francesa de Aguas Caudales medios
diarios de mínimo 5
años
Porcentaje fijo (10%) del caudal medio
multianual
b. Método de la Dirección
General de Obras
Hidráulicas (España)
Caudales medios
diarios
multianual
c. Legislación Suiza (1) Caudales medios
diarios
multianual
d. Normatividad Suiza (2) Caudales medios
diarios de mínimo 5
años
Qmin > 0.050 m3/s
Dependiendo del tamaño de la corriente
propone estimar el caudal mínimo en
función del Q347. Existe software
HYDMOD-F
Dinamarca a. Método Danés Caudales mínimos
diarios
Recomienda estimar el caudal ambiental
como la mediana multianual de los
caudales mínimos diarios
A partir del análisis de las metodologías hidrológicas presentadas en la Tabla 2, es posible
realizar varias consideraciones con respecto a las características generales, las características
de los datos requeridos, y la caracterización del régimen hidrológico, las cuales se resumen a

18
continuación. La premisa sobre la cual se ha hecho el análisis parte del hecho de que no existe
un método o enfoque único mejor que todos los demás para el establecimiento de los caudales
ambientales, pues la aplicación de uno u otro método dependerá de los objetivos que se deseen
conseguir con respecto a criterios económicos y sociales, de calidad de agua, de salud y buen
funcionamiento de los ecosistemas, entre otros, que de alguna forma definen la condición
deseada para la corriente.
2.2.1 Características generales de las metodologías hidrológicas
Las metodologías hidrológicas de mayor aplicación a nivel mundial (Tennant, Q95% (caudal
igualado o excedido el 95% del tiempo) y 7Q10 (caudal promedio mínimo semanal con período
de retorno 10 años)) fueron propuestas para cuencas con regímenes hidrológicos naturales
(corrientes de montaña no reguladas) y especies (salmónidos), muy diferentes a las existentes
en Colombia, por lo que su aplicación directa al caso colombiano resulta bastante limitada, y
requeriría por ende adaptaciones y validaciones importantes.
Varias de las metodologías analizadas utilizan un índice hidrológico sencillo y único para la
estimación de caudales mínimos (caso de 7Q10, Q95). Uno de los aspectos considerados en la
literatura para el caso de este tipo de índices hidrológicos individuales como el 7Q10 es su
relación con los índices o percentiles obtenidos a partir de las curvas de duración de caudales. El
estudio realizado por Pyerce (2004) en once corrientes naturales en la provincia de Ontario en el
Canadá reveló que el 7Q10 es equivalente a caudales con duraciones entre el Q98.85 y Q99.85,
mientras que el 7Q20 sería equivalente a caudales con duraciones entre el Q99.5 y Q99.9. El
7Q2 y el 7Q5 aunque utilizados menos frecuentemente como criterios límite de caudales
mínimos estarían siempre por encima del caudal Q92. Lo anterior sugiere que el establecimiento
de un índice individual de caudal mínimo como el Q95 resulta más estricto que el índice 7Q10, y
confirma lo reportado en la literatura para este índice, como criterio que subestima los caudales
ambientales (Caisse y Al-Jabi, 1985). Sin embargo, el índice Q95 aún conserva las limitaciones
de un índice hidrológico individual (caudal único fijo y constante a lo largo del año, que
desconoce la ocurrencia de eventos extremos y tampoco brinda información acerca de su fecha
de ocurrencia, y adicionalmente, y de acuerdo con algunos autores (Belzile et al., 1997), propicia,
debido a la baja magnitud de los caudales, estrés en algunas comunidades de peces y en sus
hábitats).
Si bien es cierto que la mayoría de los métodos hidrológicos propuestos en la literatura para la
estimación de los caudales ambientales asumen que los ecosistemas ribereños se han adaptado
a las variaciones estacionales del régimen hídrico, o lo que es lo mismo, que la variabilidad de
los caudales está asociada con la integridad del ecosistema, un buen número de estos métodos
no incorporan en su formulación esta suposición al proponer la estimación de un caudal único y
fijo durante el año, o lo hacen de forma limitada al proponer caudales únicamente para dos
estaciones (seca y húmeda). Propuestas como el cálculo del Q95%, el cual permite estimar un

19
caudal mínimo fijo y constante durante el año, desconocen la variabilidad estacional del régimen
hidrológico de la corriente. Este tipo de metodologías, siendo las más sencillas, resultan ser
bastante imprecisas y podrían considerarse como bastante limitadas; en cualquier caso
metodologías que contemplen variación estacional de los caudales ambientales deberían
preferirse. A este respecto, varios autores (Heredia, 2006; Richter et al., 1996, Poff y Allan, 1997,
Richter et al., 1997) han mostrado la importancia de mantener, tanto como sea posible, la
estacionalidad (patrón intranual) y la variabilidad interanual del régimen hidrológico natural de
una corriente bajo criterios de: i) Preservación de la variabilidad hidrológica como el factor más
importante para el desarrollo de ecosistemas ribereños (Richter et al., 1997) ii) Regularidad del
régimen hidrológico, necesario para soportar el buen desarrollo de los ecosistemas y para
regular la productividad y la diversidad biológica iii) Preservación de los diferentes componentes
del flujo, desde caudales en extremo bajos hasta grandes pulsos de inundación necesarios para
favorecer el desarrollo y mantenimiento de hábitats iv) Mantenimiento de la periodicidad
(frecuencia), oscilación, magnitud y duración de los caudales, a los cuales de algún modo se han
adaptado los ecosistemas, v) Mantenimiento de las interacciones con otros sistemas, diferentes
del acuático, como planicies de inundación, humedales, zonas hiporreicas etc.
Todas las metodologías analizadas, con excepción de la mexicana y el RVA-IHA (Análisis por
Rangos de Variabilidad – Indicadores de Alteración Hidrológica) agrupan la totalidad de los
registros en una sola categoría (año promedio), desconociendo de alguna forma la variabilidad
interanual propia de los caudales y a la cual teóricamente los ecosistemas se han adaptado. A
este respecto el caso colombiano es bastante particular en este sentido, pues los efectos de
fenómenos macroclimáticos como El Niño y La Niña sobre cuencas ubicadas en diversas partes
del territorio colombiano, son muy importantes y generan condiciones hidrológicas no solo
promedio, sino también secas y húmedas..
La estimación del caudal ambiental mediante metodologías no solo hidrológicas, sino también
hidráulicas y holísticas, usualmente no incorpora la estimación de la incertidumbre asociada con
las estimaciones, resultado de las limitaciones en la utilización de las curvas de calibración,
especialmente para los casos de niveles y por consiguiente caudales muy bajos, la calidad y
cantidad de la información disponible, y determinada por el tipo de series existentes (caudales
medios, caudales mínimos), el nivel de agregación temporal de las mismas (subhorario, horario,
diario, mensual, anual), su longitud, la variabilidad hidrológica a diferentes escalas temporales
(diaria, mensual, anual, interanual), la existencia, para el caso de corrientes reguladas, de reglas
de operación, entre las más importantes. Sin duda, la cuantificación de la incertidumbre y su
incorporación directa en una propuesta de estimación de caudales ecológicos resulta ser muy
importante.

20
Finalmente, solo una de las metodologías (RVA-IHA) permite efectuar análisis simultáneos para
las condiciones sin y con proyecto, aspecto que en términos hidrológicos es básico para
identificar los posibles impactos (en términos hidrológicos únicamente) de la posible intervención.
2.2.2 Características de los datos
La mayoría de las metodologías hidrológicas analizadas utilizan, para la estimación de los
caudales ambientales, series de caudales medios mensuales, en algunos casos medios diarios y
solo dos métodos (7Q10 y Metodología Danesa) requieren caudales mínimos diarios.
Claramente, el tipo de datos y el período de agregación temporal de los mismos van a influenciar
en forma importante la estimación de los caudales ambientales. Estrictamente hablando es
mucho más consistente y correcto en la determinación de los caudales ambientales utilizar
caudales mínimos en vez de caudales medios, pues los primeros representan las condiciones
críticas en una corriente. Sin embargo, este tipo de información usualmente no se encuentra
disponible. A este respecto, no todas las estaciones hidrológicas en Colombia proporcionan
datos de caudales mínimos diarios, pues a manera de ejemplo, un buen porcentaje de las
operadas por el IDEAM (47%) corresponde a estaciones limnimétricas, en las que se estima un
valor de caudal diario a través del promedio de dos lecturas diarias de nivel. Claramente bajo
estas condiciones, la metodología propuesta debería ser flexible en la utilización de caudales
mínimos diarios (en lo posible) o caudales medios diarios.
Con respecto al nivel de agregación temporal de los datos, este va a brindar mayor precisión en
las estimaciones, y por ende es preferible analizar datos diarios y si fuese posible horarios, que
datos promediados a nivel mensual.
El segundo aspecto de importante trascendencia en cuanto a las características de los datos se
refiere a la longitud de la serie considerada. La gran mayoría de las metodologías analizadas no
especifican explícitamente esta característica, otras sugieren series con longitud entre 5 y 10
años, una específicamente requiere series de 10 años (metodología mexicana) y otras, mucho
más exigentes, requieren series con longitudes de registro mayores de 20 años (RVA-IHA).
Considerando que la longitud de los registros juega un papel primordial en el cálculo de los
estadísticos de una serie de tiempo y que estos a su vez determinan los índices hidrológicos que
reflejan el grado de alteración de la corriente por efecto de la intervención, la metodología
propuesta debiera explícitamente definir la longitud mínima de la serie, e intentar abordar el
aspecto de series limitadas en el tiempo a través de la propuesta de aplicación de técnicas
hidrológicas de extensión de series de caudales, o a través de modelación matemática
hidrológica utilizando protocolos rigurosos de modelación.
Con excepción del anteproyecto de norma oficial mexicana, la cual propone la estimación de
caudales ambientales tramo a tramo de río, definiendo un tramo a partir de la identificación de
sitios con variaciones importantes en el caudal de la corriente, y en donde cada tramo queda

21
delimitado por dos estaciones hidrométricas (una aguas arriba y otra aguas abajo), las demás
metodologías analizadas proponen el análisis de los datos de una única estación. La evaluación
de los datos de dos estaciones cercanas ubicadas sobre la misma corriente permitiría realizar
estimaciones del aporte de escorrentía en el tramo analizado, aportes de flujo base, al igual que
evaluaciones de la consistencia y homogeneidad de la información disponible, lo mismo que el
llenado de datos faltantes en caso de ser necesario.
No menos importante que los otros dos aspectos antes discutidos resulta ser el tema del análisis
preliminar de la información hidrológica, aspecto que solo aparece mencionado de forma
explícita en la metodología mexicana. Con frecuencia los datos hidrológicos pueden tener
errores, por lo que de forma previa a la aplicación de cualquier metodología, es necesario
realizar un análisis exploratorio de los mismos (análisis de consistencia y homogeneidad de la
información, identificación de puntos anómalos y tratamiento de los mismos, llenado de datos
faltantes etc.) aspecto de gran trascendencia en el cálculo de estadísticas paramétricas y no
paramétricas de la serie histórica. Por ende, la metodología propuesta debería indicar con
claridad el tipo de análisis preliminares que se recomienda efectuar sobre la información
hidrológica primaria.
2.2.3 Caracterización del régimen hídrico
Como se mencionó anteriormente, una de las características que en términos hidrológicos y que
con el fin de preservar la biota y la integridad y conectividad del ecosistema deben cumplir los
caudales ambientales es la preservación del régimen hídrico natural de la corriente. En este
sentido y con excepción del método RVA-IHA ninguna de las metodologías analizadas permite
caracterizar y comparar los regímenes hídricos antes y después de la intervención, a través del
cálculo simultáneo de índices hidrológicos pre y post intervención.
A este respecto, y de acuerdo con Poff y Allan (1997), el análisis del régimen hidrológico de una
corriente debe considerar cinco criterios: i) magnitud, ii) frecuencia, iii) duración, iv) período de
ocurrencia y v) tasa de cambio, los cuales influencian el funcionamiento del ecosistema acuático.
Al respecto, Olden y Poff (2003), a partir de datos hidrológicos diarios de 420 cuencas en los
Estados Unidos, con diferentes regímenes climáticos, físicos e hidrológicos, y longitudes de 36
años, estudiaron y compararon más de 170 indicadores hidrológicos diferentes (incluidos los 32
indicadores del IHA) reportados en la literatura por diferentes investigadores. Los estudios
reportados muestran la redundancia que existe en algunos de estos índices, han determinado
que los 32 índices hidrológicos incluidos en IHA permiten representar adecuadamente el régimen
hidrológico de una cuenca, algunos de ellos con un alto grado de correlación (índices
redundantes), y proponen un conjunto reducido de 9 índices hidrológicos, (ver Tabla 3) que
permiten explicar con buen grado de detalle el régimen hidrológico de las corrientes analizadas.

22
De esta forma, la evaluación de las alteraciones en el régimen natural de una corriente,
ocasionadas por intervenciones antrópicas, podría por lo tanto realizarse, a partir del uso a nivel
exploratorio de una herramienta como IHA (que considera 32 indicadores de alteración
hidrológica) o utilizando un subconjunto de índices hidrológicos no redundantes como los
propuestos en la Tabla 3. Para ello, y tal como se describe más adelante en este documento
sería necesario evaluar a nivel cualitativo y para cada uno de los 32 indicadores si la propuesta
hidrológica de caudales ambientales cumple con rangos de alteración predeterminados (media ±
una desviación estándar para el caso de evaluaciones paramétricas, o los cuantiles del 25 y 75%
para el caso de evaluaciones no paramétricas), definiendo el nivel tolerable de posible
incumplimiento de estos rangos y su posible ajuste de forma adaptativa.
Tabla 3. Subconjunto de índices hidrológicos no redundantes propuesto por Olden y Poof (2003)
para la caracterización del régimen hidrológico de una corriente
Componente de Flujo Índice hidrológico sugerido
Magnitud Eventos promedio Sesgo de los caudales diarios: Qpromedio/Qmediano
Eventos mínimos Índice de flujo base: Q mínimo de 7 días/Qpromedio,
promediado para todos los años1
Eventos máximos Promedio del Percentil 10% de la curva de duración de
caudales/Qmediano, promediado para todos los años
Frecuencia Eventos mínimos Frecuencia de eventos mínimos: Número total de eventos
críticos (con Q< 0.05Qpromedio) / longitud del registro L (años)
Eventos máximos Número promedio de eventos anuales durante los cuales el
caudal supera 3Qmediano
Duración Eventos mínimos Número promedio anual de días con caudal igual a cero1
Eventos máximos Q promedio anual máximo en 30 días/ Qmediano
Fecha de ocurrencia Índice de constancia C definido por Colwell (1974)
Tasa de cambio Coeficiente de variación del número de cambios negativos y
positivos en los caudales de un día a otro1
2.3 Metodologías con enfoques ecológicos
En la determinación de los caudales ecológicos y ambientales subyace una pregunta: ¿cuánta
agua necesita un río? Para resolverla, se han propuesto diferentes metodologías, desde las que
plantean el análisis de series de caudales, pasando por las que establecen relaciones entre una
variable hidráulica y el caudal, hasta llegar a las que están basadas en la relación funcional entre
hábitat y caudal. Las metodologías ecológicas pueden dividirse en cuatro grandes tipos:
 Métodos hidrológicos con enfoque ecológico
 Métodos hidráulicos con enfoque ecológico
 Metodologías de simulación de hábitat fluvial
1
Representa índice hidrológico incluido en el IHA

23
 Métodos holísticos o funcionales
A continuación se mencionan con mayor detalle algunas de estas metodologías. No se pretende
incluir todas las que se han desarrollado sino mostrar un panorama de la gran diversidad de
técnicas que han surgido, en especial en los últimos años.
2.3.1 Métodos hidrológicos e hidráulicos con elementos ecológicos
Dentro de los métodos hidrológicos con enfoque ecológico se encuentra el de Montana (Tennant
1976, citado por Agualimpia y Castro 2006), que plantea el establecimiento de la relación entre
porcentajes del caudal medio anual y la disponibilidad de hábitat, considerando el ancho, la
profundidad y la velocidad como variables relacionadas con el hábitat para peces. Este método
propone dejar porcentajes fijos (10, 30 o 60%) del caudal medio anual para el mantenimiento de
hábitats a corto o largo plazo, según el interés.
Por otro lado, el Método del Rango de Variabilidad (RVA) propone un régimen de caudal para
diferentes épocas a partir de 32 parámetros indicadores de variación hidrológica, garantizando
con esto que en el sistema se conserve una variación hidrológica semejante a la natural. La
organización no gubernamental “The Nature Conservancy” ha desarrollado un programa
computacional conocido como IHA (Indicators of Hydrologic Alteration) para valorar los 32
parámetros, para lo cual se requiere una sería mínima de 20 años de caudales diarios.
Los métodos hidráulicos con enfoque ecológico tienen en cuenta la variabilidad de los caudales y
el consecuente cambio de las variables hidráulicas de importancia ecológica. El método del
perímetro mojado (línea de contacto entre el agua y el lecho), es quizás el más conocido. Este
método relaciona el caudal con el perímetro mojado, planteando que el punto de inflexión de la
relación perímetro mojado-caudal es el punto donde se maximiza el hábitat usable por las
especies.
Otros métodos ecohidráulicos se basan en transectos múltiples. A diferencia de la técnica del
perímetro mojado (utilizado para un único transecto), los métodos de transectos múltiples
evalúan varias secciones transversales. En cada una de ellas se miden, bajo diferentes
caudales, la velocidad, el nivel, el sustrato y la cobertura. Estos datos se someten a modelación
para determinar los cambios en las variables hidráulicas, lo cual da una idea de la “habitabilidad”
del río sometido a variaciones de caudal. Estos métodos tienen en cuenta la variabilidad de los
caudales y el consecuente cambio de las variables hidráulicas de importancia ecológica. Hay
varios métodos de transectos múltiples propuestos para Estados Unidos; algunos miden
variables como cobertura vegetal, caudales medios anuales, longitud y área de la sección
(Método del Water Resources Research Institute “WRRI Cover”, 1973). Otros determinan
velocidad de la corriente, profundidad de flujo y necesidades de hábitat para el ciclo biológico de
algunas especies ícticas (Método de Washington, 1974), o velocidad, profundidad de flujo, área

24
de la subsección y tipos de sustrato (Método de California o de Waters, 1976). En el método de
Oregón (1980) se mide velocidad, profundidad de flujo y caudal (Agualimpia y Castro 2006).
2.3.2 Métodos de simulación de hábitat
Algunas de las metodologías de simulación de hábitat fluvial se basan en aspectos
geomorfológicos y otras en las características del hábitat para la biota. En los dos casos, se
requiere un entendimiento geomorfológico de la distribución de los procesos físicos en el río y el
análisis y modelación del hábitat hidráulico. Para ello, es necesario conocer los procesos que
estructuran los hábitats del río. Además, en la evaluación del hábitat debe tenerse en cuenta la
escala a la cual se quiere determinar el caudal ecológico (sector, tramo, sitio, parche).
El método basado en la geomorfología propuesto en Australia por Thoms y Sheldom (2002),
plantea los siguientes pasos para el establecimiento de caudales ecológicos.
 Determinación de la naturaleza física (hábitat) del sistema: A partir de imágenes de
sensores remotos, fotografías aéreas, datos históricos y estudios de campo se
describe el sistema en múltiples escalas enfatizando e interpretando ecológica y
funcionalmente los hábitats físicos dominantes y su conexión.
 Determinación de los caudales asociados con los principales hábitats físicos y las
funciones ecológicas. Estos análisis se hacen en secciones transversales
representativas, en las cuales se establece la relación caudal-hábitat.
 Identificación de conductores hidrológicos claves del sistema ribereño y
determinación de las implicaciones del uso de los recursos hídricos. Para esto, se
define la “firma hidrográfica” del río, la cual depende de la geomorfología, la
conectividad longitudinal, los intercambios verticales, la conectividad lateral, los
caudales de mantenimiento de los canales, los caudales mínimos y los caudales
estacionales. Mediante modelación se analizan los impactos de la utilización de los
recursos hídricos sobre la firma hidrográfica y se establece el comportamiento
hidrológico a varias escalas temporales (régimen de caudales a más de 100 años,
historia de los caudales entre 1 y 100 años y pulsos de inundación de menos de un
año).
 Establecimiento de opciones de manejo del caudal teniendo en cuenta las
características hidrográficas del río para determinar sus opciones de extracción.
Aquí es necesario pronosticar si los pulsos de inundación afectarán los niveles de
prioridad para la conservación del funcionamiento ecológico y en qué zonas del río
ocurrirán. Los pulsos que superen el nivel de prioridad corresponden al caudal que
puede ser utilizado en consumo.

25
El otro método muy conocido y utilizado es el análisis y modelación de hábitat hidráulico. Se
propuso en Estados Unidos y se conoce como “The Instream Flow Incremental Methodology
(IFIM)”. Esta metodología se planteó para especies de peces salmónidos, pero es una de las
más aceptadas y se ha implementado en muchos países. Uno de sus componentes implica el
uso de procedimientos analíticos y métodos computacionales (PHABSIM II o RHABSIM). A partir
de datos hidrológicos, hidráulicos y biológicos, se modela el efecto de los cambios en caudal
sobre la estructura del canal, la calidad del agua, la disponibilidad de hábitats y la temperatura
del agua.
Antes del desarrollo de la modelación se identifican los objetivos y límites del estudio y se realiza
la tipificación e inventario de los diferentes hábitats eco-hidráulicos. Para estos fines el hábitat se
define como un área relativamente homogénea en cuanto a velocidad, profundidad y tipo de
sustrato. El inventario de hábitats se realiza mediante el levantamiento topográfico de secciones
transversales (Díez y Burbano, 2002).
La metodología IFIM tiene cinco fases principales: la identificación del problema y su diagnóstico,
la planificación del estudio, la aplicación del modelo (PHABSIM O RHABSIM), el análisis de
alternativas y la solución del problema (determinación del régimen de caudales admisibles).
La modelación mediante PHABSIM O RHABSIM requiere que el sistema se divida en celdas, en
las cuales se definen las relaciones entre pendiente, rugosidad, velocidad y profundidad, y se
predicen los campos de velocidades y profundidades con diferentes caudales. Posteriormente
se construyen las curvas de preferencias referenciales, las cuales reproducen el grado de
adecuación de un organismo (coeficiente de adecuación de 0 a 1), respecto a las variables que
determinan su hábitat físico. El coeficiente de conformidad evalúa la calidad de los micro hábitats
físicos para cada tramo del río. Luego se relacionan las curvas de preferencia de hábitats con las
simulaciones de velocidad y profundidad mediante el uso de la relación entre el índice de
hábitats y el caudal. Se generan curvas de índice de hábitat (IH-superficie ponderada útil en m2)
contra caudal y los puntos de inflexión son los caudales mínimos permisibles. Los índices de
hábitat se suman para obtener el hábitat total del tramo, cuyos valores se grafican contra el
caudal y el tiempo.
Las alternativas de extracción de agua se analizan relacionando los índices de hábitat bajo
diferentes condiciones de retiro de caudales y se negocia el establecimiento de caudales de
acuerdo con la opción que satisfaga mejor los objetivos colectivos en términos de efectividad,
factibilidad, riesgo y valoración económica.
2.3.3 Métodos holísticos
Los métodos holísticos o funcionales, desarrollados principalmente en Sudáfrica y Australia,
tienen dos enfoques:

26
 Aproximación „bottom-up‟: diseñados para “construir” un régimen de caudal
modificado mediante la adición de componentes de caudal a una línea base de
caudal cero.
 Aproximación „top-down‟: abordan la pregunta “¿Cuánto se puede modificar el
régimen de caudal de un río antes de que los ecosistemas acuáticos cambien
notablemente o se degraden seriamente?”
Una lista no exhaustiva de métodos holísticos o funcionales se presenta en la Tabla 4. A
continuación se describen algunos de estos métodos holísticos. Se incluye el método de
caudales de garantía ambiental, propuesto por Grecco (2005) y adaptado por la Secretaría del
Convenio Andrés Bello (SECAB 2006), ya que tiene un enfoque similar a los métodos
funcionales disponibles.
El método de Evaluación por Grupo de Expertos (EPAM) es un método tipo “bottom-up” que
fue propuesto en Australia y plantea que un grupo de expertos en varios temas (ecología de
peces, macroinvertebrados y geomorfología) deben llegar a un consenso sobre los efectos de los
cambios en el caudal sobre el sistema. Este método está enfocado hacia la conservación de
peces y requiere pocos datos de campo, confiando en el juicio de profesionales. Es un método
subjetivo y simplista en términos ecológicos, al cual no puede realizársele una validación
posterior.
El método de Evaluación por Equipo Científico (SPAM-Australia) también se basa en el
trabajo de un equipo, pero incorpora una inspección visual, la colecta de información de campo y
la interpretación de datos en el sitio de estudio. Es un método “bottom-up”, derivado del EPAM.
Los pasos para llegar a un acuerdo sobre los caudales requeridos son: 1) identificación de
criterios de manejo por un panel de expertos para 5 componentes principales del ecosistema:
peces, árboles, macrófitas, invertebrados y geomorfología; 2) aplicación de criterios para 3
elementos (régimen de caudales, hidrografía y estructura física) a 3 escalas espaciales; 3) taller
para elaborar una matriz que permita identificar las respuestas e impactos para cada
componente del ecosistema con respecto a cada descriptor, a fin de relacionar el régimen de
caudal con las respuestas del ecosistema.
Tabla 4 – Métodos holísticos o funcionales
Aproximación Holística (Holistic Approach): (Arthington et al. 1992; Davies et al. 1996; Arthington
1998; Petit et al. 2001).
Building Block Methodology (BBM): (King y Louw 1998; King et al. 2000).
Evaluación por Grupo de Expertos (Expert Panel Assessment Method-EPAM): (Swales y Harris
1995).
Evaluación por Equipo Científico (Scientific Panel Assessment Method-SPAM): (Thoms et al. 1996;
Cottingham et al. 2002).
Análisis del Hábitat (Habitat Analysis Method): (Walter et al. 1994; Burgess y Vanderbyl 1996;
Arthington 1998).

27
Evaluación Comparativa (Benchmarking Methodology): (Brizga et al. 2001, 2002), “top-down”.
Plan de Manejo de Caudal Ambiental (Environmental Flow Management Plan Method-FMP): (Muller
1997; DWAF 1999).
Método del Río Babingley (River Babingley (Wissey) Method: (Petts et al. 1999).
Respuesta Aguas Abajo a Transformaciones Impuestas al Caudal (Downstream Response to
Imposed Flow Transformations-DRIFT): (King et al. 2003; Arthington et al. 2003a), “top-down”.
Metodología BBM-DRIFT Adaptada: (Steward et al. 2002), “top-down”.
Método de Restauración del Caudal (Flow Restoration Methodology-FLOWRESM): (Arthington et
al. 1999; Arthington et al. 2000).
Método de Eventos de Caudal (Flow Events Method-FEM): (Stewardson y Cottingham 2002), “top-
down”.
La Aproximación Holística es otra metodología “bottom-up”, desarrollada en Australia, que
sirvió de base al Building Block Metodology (BBM) y parte de los siguientes supuestos:
 El agua pertenece al ambiente y otros usuarios del agua pueden satisfacerse de la
cantidad de agua que el río no requiere.
 Los ríos poseen más agua de la que es estrictamente necesaria para el
mantenimiento del ecosistema.
 Si las características esenciales del régimen de caudal natural se identifican e
incorporan adecuadamente en el régimen de caudal modificado, entonces la biota
existente y la integridad funcional del ecosistema se mantendrán.
Esta metodología se enfoca en el sistema riverino completo (cabecera, plano de inundación,
aguas subterráneas y estuario). Para alcanzar los objetivos predeterminados de caudal, se hace
una construcción sistemática del régimen de caudal modificado, mes a mes y elemento a
elemento con base en los datos científicos disponibles. La evaluación detallada del régimen de
caudales, incluye la generación de curvas de desventaja para examinar las alternativas de uso
del recurso hídrico. Es una metodología aplicable a ríos regulados o no, a la restauración del
caudal y a otros ecosistemas acuáticos.
El Building Block Methodology (BBM) es una metodología “bottom-up” desarrollada en Sur
África, donde se requería una evaluación rápida de los sistemas. Los supuestos del método son:
 La biota presente en un río está adaptada a las fluctuaciones naturales en el caudal.
 Los caudales que no son característicos del río, provocan una perturbación atípica
en el ecosistema y pueden cambiar su carácter.
 Para mantener la biota y la funcionalidad del sistema se deben identificar los
componentes principales del régimen de caudal e incorporarlos en el nuevo régimen.

28
El régimen de caudal se propone teniendo en cuenta la variación natural del río. En una primera
fase de esta metodología, se realiza un taller con los expertos, para el cual se debe organizar la
información disponible y se colecta la información necesaria. El equipo de trabajo completo
(compuesto por ecólogos de peces, de vegetación riparia y macroinvertebrados, especialistas en
geomorfología y modelación hidráulica) se encarga de identificar el área de estudio, escoger la
longitud del tramo (con base en la integridad del hábitat) e identificar la importancia económica
social y ecológica del río a nivel local, regional, nacional e internacional. Para esta primera fase
se propone un tiempo de 6 meses, durante los cuales se realiza la caracterización
geomorfológica, se analiza la química del agua y se establece su relación con los requerimientos
para las especies y para el consumo humano, y se recolectan datos de distribución longitudinal,
tolerancia e historias de vida de las especies. Luego se escogen de 1 a 5 transectos en los que
se describen detalladamente las características del sustrato, de la vegetación riparia y de las
macrófitas. El análisis de la información hidrológica disponible se realiza a partir de curvas de
duración de caudal y del período de retorno para diferentes magnitudes de inundación. También
se estudia la entrada de agua subterránea al sistema. En el análisis de secciones transversales
se establece la relación entre el caudal y las características hidráulicas, la morfología del canal y
los biotopos En esta primera fase se define cuál es el estado deseado del sistema y se genera
un documento que recopila esta información.
En una segunda fase el equipo de trabajo desarrolla un trabajo de campo de un día, en el que se
hace la observación del sistema. A partir de la información disponible, se plantean propuestas de
regulación de caudales para cada mes.
El método del cálculo de caudales de garantía ambiental (Grecco 2005, SECAB 2006) es una
propuesta que en términos generales da cumplimiento a los siguientes pasos:
 Definir el Caudal Ecológico Natural (a partir de la base de datos históricos) que será
la referencia para el cálculo de los caudales de garantía ambiental (QGA).
 Evaluación Ambiental Multivariable: Recopilación de información de campo, para
permitir la calificación de las variables ambientales. Se determinan 10 variables
correspondientes tanto a aspectos físicos y biológicos como sociales, que en
conjunto calificarán ambientalmente el sector del cauce alterado. Estas variables
son: Longitud del río con drástica reducción de caudal, calidad fisicoquímica,
demanda de agua para dilución de contaminantes, importancia de la actividad
pesquera, migración de peces, especies acuáticas amenazadas o en peligro de
extinción, calidad biológica del agua, importancia del transporte fluvial, modificación
del paisaje y usos del agua en el sector con caudal alterado.
 La metodología determina la calificación ambiental en el sector del río que sufrirá
reducción de caudal, mediante la evaluación de estas 10 variables, cada una con un
peso del 10%, (el investigador podrá variar esta ponderación de encontrar aspectos

29
relevantes de mayor valor o que deban ser protegidos bajo circunstancias
especiales).
 Determinación del Caudal de Garantía Ambiental (QGA, caudales mínimos
mensuales multianuales a los cuales se les aplica el porcentaje obtenido dentro del
proceso anterior). El panel de expertos determina el factor de reducción del Caudal
Medio Anual Multianual, QMA.
QMAFPQGA  (1)
donde, FP es el factor ponderado de reducción dado por,
i
ii
I
FI
FP
 
 (2)
donde, Ii es la importancia relativa de los criterios aplicables que varía entre 1 y 10; y
Fi es el factor de reducción que puede oscilar entre 0.05 y 1.
 Determinación del Caudal de Recuperación (fracciones del QGA proporcionado por
la recuperación natural del río, reboses en el vertedero e infiltraciones)
 Determinación del Caudal Adicional (requerimientos adicionales comparando la
curva de QGA con la curva de los caudales que ingresarán)
 Determinación de Requerimientos Excepcionales (para caudales excesivamente
bajos o cuando hay especies endémicas, amenazadas o en peligro de extinción, o
procesos migratorios de las especies reófilas, se deberán realizar los análisis de
ancho requerido del canal y lámina de agua asociada para mantener tales
organismos).
2.3.4 Consideraciones y análisis de los métodos con enfoque ecológico
Los métodos hidrológicos más sencillos proponen por lo general un caudal fijo o en el mejor de
los casos caudales de periodos secos y de épocas húmedas. Por lo tanto, no se mantiene la
variabilidad natural de los ríos intervenidos. Aquellos métodos hidrológicos que pretenden
mantener dicha variación, como el RVA, requieren series de datos muy largas que en muchos
casos no existen para las condiciones colombianas. De los métodos hidráulicos, el del perímetro
mojado ha sido fuertemente criticado por ser simplista y por no considerar los componentes del
régimen hídrico. Las otras técnicas que buscan solucionar esto (basadas en transectos múltiples)
tienen un acercamiento más completo, pero la información ecológica se utiliza de manera
indirecta.
Como críticas a las metodologías de modelación de hábitats (IFIM, por ejemplo), se puede
señalar que la confiabilidad se logra sólo con datos muy exactos y con una calibración rigurosa

30
de los modelos. Uno de los supuestos ecológicos de estos modelos, es asumir que la preferencia
por un tipo de hábitat se equipara a la probabilidad de presencia de los organismos, planteando
que existe una relación entre área disponible y biomasa o biodiversidad. Esto no necesariamente
es así, ya que el uso del hábitat está influenciado por múltiples factores, y no necesariamente las
variables hidráulicas son las determinantes en la distribución y estructura de las comunidades.
Para el caso de los peces, que han sido las especies más empleadas en este tipo de modelos, el
IFIM no considera que además del hábitat, la distribución de las fuentes alimenticias puede ser
un mejor indicador de la distribución de estos organismos. Otros cuestionamientos que se hacen
al modelo es que no establece qué hacer cuando el uso de hábitat por las especies no presenta
una relación asintótica. Tampoco es posible analizar con este modelo una comunidad diversa, ya
que en este caso se deben encontrar caudales que equilibren las necesidades de múltiples
especies, a veces contrapuestas, exigiendo escrutinio de muchas relaciones Q-IH. El modelo
además fue planteado para especies de hábitats de tipo turbulento, y no se ha adecuado para
especies de hábitats de pozos.
Para el caso de los ecosistemas colombianos, es importante conservar la diversidad biológica y
la variabilidad espacial y estacional. Para lograr esto el modelo debería adaptarse considerando
gremios que tengan requerimientos de hábitat similares. Otra limitante para el uso de esta
metodología en el país, es que no se cuenta con datos hidrológicos suficientes ni con el
conocimiento ecológico necesario para determinar los requerimientos de hábitat de las especies
de peces colombianas.
Los métodos holísticos, como el método BBM, hacen énfasis en el manejo del ecosistema
completo y de su área asociada y no en especies particulares. Las críticas a estas metodologías
son similares a las que se hacen al método IFIM, es decir, que presentan limitaciones severas en
términos de datos y tiempo. A diferencia de este último, el BBM no realiza modelación. Por otra
parte, esta propuesta se encuentra aún en fase de desarrollo y puede considerarse como un
esquema de trabajo para incorporar metodologías más precisas en algunos componentes (por
ejemplo, modelación detallada de características hidráulicas, hidrológicas y ecológicas).
En general, todos los procedimientos holísticos requieren datos de buena calidad (vegetación
riparia, geomorfología y características hidráulicas de tramos, registro histórico de caudales e
información ecológica, económica, conservación y cultural), y confían en el juicio profesional y la
experiencia del equipo de trabajo. Además, el riesgo de omitir caudales críticos es común a
todos lo métodos holísticos, debido a que carecen de procedimientos estructurados y claramente
identificados para una aplicación rigurosa de rutina.
En la Tabla 5, que se presenta a continuación, se resumen algunas de las ventajas y
desventajas de las diferentes metodologías que de manera indirecta o directa incluyen
elementos ecológicos.

31
Tabla 5. – Ventajas y desventajas de las diferentes metodologías que incluyen elementos
ecológicos
Clase de Método Sub- Clases Ventajas Desventajas
Métodos de índices
directos o de tablas de
consulta
Hidrológico
Ecológico
Una vez calculado, su uso
es rápido
No es específico del escenario. Los
índices hidrológicos no son válidos
ecológicamente y los índices
ecológicos necesitan datos para ser
calculados
Métodos de análisis de
datos hidrológicos
Hidrológico
Hidráulico
Ecológico
Específicos del escenario.
Recopilación limitada de
información nueva
Requieren series de tiempo largas.
No hacen uso explícito de la
información ecológica
La recopilación de datos ecológicos
requiere demasiado tiempo
Modelación de hábitats Físico
(geomorfológico)
Ecológico
Replicables y predecibles La recopilación de datos hidráulicos
y ecológicos es costosa y demanda
mucho tiempo
Métodos holísticos o
funcionales
“Top-down”
“Bottom-up”
Flexibles, robustos e
inclusivos
Más completos y dirigidos
a explorar opciones
Los resultados pueden variar entre
los equipos de expertos. Podría no
llegarse a un consenso
Requieren un programa completo
de estudio y recursos suficientes
2.4 Metodologías que consideran la calidad del agua
Metodologías que contemplen el mantener o mejorar la calidad del agua como componente
principal para la estimación del caudal ambiental son muy pocas y se encuentran en desarrollo.
En Sur África recientemente se ha utilizado la predicción de la calidad del agua en la condición
con proyecto de alteración hidrológica para la estimación del caudal que mantenga una
adecuada integridad biótica y funcionamiento del río (Malan, et al., 2003). Es claro que las
alteraciones de los caudales en un ecosistema acuático cambian la calidad del agua y dichos
cambios pueden ejercer un profundo efecto sobre la biota acuática (Dallas y Day, 1993).
También, el funcionamiento eficiente de un ecosistema no depende sólo de un apropiado
régimen hidrológico, sino también de la provisión de agua con una apropiada calidad (King y
Louw, 1998). Por lo tanto, se considera fundamental que al definir un “caudal ambiental” se
asegure que se obtendrá la calidad del agua apropiada para los diferentes usos aguas abajo. Por
esta razón, a continuación se resumen brevemente algunas metodologías para la estimación de
caudales ambientales encontradas, que tienen en cuenta explícitamente determinantes de
calidad del agua.
2.4.1 Metodología DWAF, 1999
El DWAF (Department of Water Affairs and Forestry - South Africa) desarrolló una metodología a
nivel conceptual que se resume en cinco pasos, ver Figura 1 (Palmer et al., 2005).

32
 Iniciación de estudio: en el cual se define el área de estudio, la longitud del río,
tributarios, tributarios con calidad del agua diferente a la de la corriente principal por
acciones antropogénicas o por condiciones naturales. Al igual se establece si la
información de calidad del agua existente es consistente y se determinan las
variables de calidad del agua a analizar (nutrientes, materia orgánica, oxígeno
disuelto, coliformes).
Figura 1. - Diagrama de la Metodología DWAF, 1999. (Tomada y modificada de Palmer, et al. 2005)
 Selección preliminar de los sitios de estudio: se delimitan tramos del río homogéneos
según la calidad del agua, y los sitios puntuales de estudio.
 Recolección de información: se definen límites de las variables de calidad del agua
por subunidad y se establece una categorización del cuerpo de agua.
 Cuantificación de los escenarios: los valores límites de calidad del agua son usados
para evaluar la condición de referencia y el estado ecológico actual de la corriente,
estableciendo los posibles escenarios ecológicos en el río. La condición de
referencia o condición natural representa el estado del cuerpo de agua antes de la
intervención antropogénica.
 Descripción de las especificaciones ecológicas en cada tramo según la clase
establecida: a partir de la tabla genérica de valores límites de los determinantes de
la calidad del agua se establece si las condiciones ecológicas del cuerpo de agua
son buenas, regulares o pobres. A partir de lo anterior se definen las consecuencias
Definir las consecuencias
del régimen de flujo
recomendado
Iniciación
de estudio
•Se definen la longitud del río
y los tributarios a considerar.
•Se definen determinantes de calidad
del agua específicos para el estudio..
Selección
preliminar de los
sitios de estudio
Recolección de
información
Cuantificación
de los escenarios
Tabla genérica de
valores limites de
los determinantes
de la calidad del
agua.
Condición de
referencia
Condición
ecológica actual
Información adicional
de calidad del agu a
sobre:
•Evolución o cambios
•Causas y fuentes
•Importancia ecológica
y sensibilidad
•Restauración
potencial
Se definen tramos del río homogéneas
según la calidad del agua y los sitios
pu nt uales de estudio.
•Valores límites de las variables
de calidad el agu a por sub u nidad
•Categorización del cuerpo de agua
Método
Caudal -Concentración
Definir las consecuencias
del régimen de flujo
recomendado
Iniciación
de estudio
Selección
preliminar de los
sitios de estudio
Recolección de
información
Cuantificación
de los escenarios
Tabla genérica de
valores limites de
los determinantes
de la calidad del
agua.
Condición de
referencia
Condición
ecológica actual
sobre:
•Causas y fuentes
y sensibilidad
•Restauración
potencial
Método
Iniciación
de estudio
Selección
preliminar de los
sitios de estudio
Recolección de
información
Cuantificación
de los escenarios
Tabla genérica de
valores limites de
los determinantes
de la calidad del
agua.
Condición de
referencia
Condición
ecológica actual
sobre:
•Causas y fuentes
y sensibilidad
•Restauración
potencial
Método
Iniciación
de estudio
Selección
preliminar de los
sitios de estudio
Recolección de
información
Cuantificación
de los escenarios
Tabla genérica de
valores limites de
los determinantes
de la calidad del
agua.
Condición de
referencia
Condición
ecológica actual
sobre:
•Causas y fuentes
y sensibilidad
•Restauración
potencial
Método

33
del régimen de flujo recomendado. La metodología es flexible y no específica cuál es
el método a partir del cual se puede realizar el análisis anterior. Se recomienda
emplear metodologías holísticas como BBM (Building Block Methodology, King et al.,
2000), DRIFT (Downstream Response to Imposed Flow Transformations, King et al.,
2003), o el método caudal concentración que se explica a continuación.
2.4.2 Método Caudal – Concentración
El método simple Caudal-Concentración fue desarrollado en Sur África en los ríos Palmiet,
Pienaars, Oligant, Breeder. Interrelaciona la cantidad y calidad del agua (Malan, et al., 2003).
Permite predecir a partir de relaciones caudal versus Concentración (Q vs. C) las
concentraciones mensuales bajo los regímenes de flujo recomendados. Las concentraciones
calculadas pueden ser comparadas con la condición de referencia y las actuales con el fin de
evaluar el grado de modificación del río. Los pasos para la aplicación del método son:
 Revisar la información existente de datos de calidad del agua, fuentes de
contaminación, estructuras hidráulicas, la hidrología, etc. Localizar los puntos de
interés donde se determinará el caudal ambiental.
 Identificar las eco-regiones por las que el río transcurre. Dividir el río en los tramos
donde se espera una calidad del agua uniforme.
 Correlacionar los caudales mensuales y las concentraciones medianas mensuales
para cada determinante de calidad del agua analizado, tanto para la condición de
referencia (menos impactada) como para la condición actual (posiblemente
impactada), ver Figura 2.
 Examinar las relaciones numéricas encontrada por el ajuste de las gráficas Q vs. C.
No se aceptan ajustes de las curvas por debajo de 0.332 R2. Se estiman a partir de
las relaciones numéricas las concentraciones para la condición de referencia y la
condición actual
Figura 2. Ejemplo de correlación Caudal vs. Concentración (Tomada de Malan, et al., 2003)

34
 Predecir las concentraciones mensuales de los determinantes de calidad analizados
para el régimen de flujo recomendado con una banda de confianza del 95%
alrededor de la predicción.
 Estimar la desviación de la concentración de cada determinante para la condición
actual, y las predichas para el régimen de flujo recomendado en función de la
condición de referencia, ver ecuación 1.
 
referencia
referenciapredicha
C
CC
referenciadecondicionladesdeDesviacion


(3)
 Predecir las concentraciones mensuales de los determinantes de calidad analizados
para el régimen de flujo recomendado.
 Asignar una categoría al tramo durante cada mes según la calidad del agua para
cada uno de los determinantes y hacer las recomendaciones para cada escenario
El método trabaja bajo el supuesto de que si el caudal se altera, la calidad del agua también lo
hace. Sin embargo, los aportes puntuales y difusos de carga contaminante permanecen
constantes. Entrega mejores resultados para determinantes conservativos, y según los autores
no es apropiado para la simulación del oxígeno disuelto o temperatura.
2.4.3 Consideraciones y análisis
Las metodologías de calidad del agua revisadas, que relacionan empíricamente el caudal y la
concentración de diferentes determinantes, pueden ser adecuadas en casos en los que existan
abundantes datos confiables y concurrentes de calidad del agua y caudal (tomados
simultáneamente). En casos como los de Colombia donde esta información es limitada y escasa,
la propuesta metodológica debe propender primero por su recopilación a nivel de línea base en
las condiciones pre-intervención o regulación de caudales (condición sin proyecto).
Con el fin de predecir condiciones resultantes de calidad del agua para las condiciones
reguladas de caudal (condición con proyecto) y bajo escenarios de limitación de datos, la opción
disponible es utilizar modelos mecanísticos de calidad del agua. La aplicación de modelos de
calidad del agua se realiza cada vez con mayor frecuencia en Colombia.
Incluso modelos sencillos de calidad del agua han mostrado ser herramientas muy útiles para la
gestión y manejo de los recursos hídricos a nivel de cuencas y en particular para la autorización
de vertimientos y captaciones con criterios de cumplimiento de metas y objetivos de calidad del
agua, de acuerdo con los usos actuales y prospectivos predefinidos para la corriente. Un claro
ejemplo de modelos de este tipo es el modelo Simulate Catchment, (SIMCAT, EA, 1997) de
amplia utilización en el Reino Unido por la Agencia Ambiental (Crabtree y Sánchez, 2003).

35
3. CRITERIOS Y LINEAMIENTOS PARA UNA PROPUESTA
METODOLÓGICA DE ESTIMACIÓN Y EVALUACIÓN DEL
CAUDAL AMBIENTAL EN COLOMBIA
La revisión bibliográfica realizada y su análisis presentados en el Capítulo 2 resaltan la existencia
de un gran número de metodologías, sin que ninguna de ellas pueda aplicarse directamente al
contexto colombiano, dadas las limitaciones de información existentes, las particularidades de
los problemas de contaminación hídrica del país, el desconocimiento del ciclo de vida de la gran
variedad de especies existentes en los ecosistemas de agua dulce, los problemas
socioeconómicos de una buena parte de las comunidades ribereñas, las limitaciones de las
autoridades ambientales, y la falta de aplicación de mecanismos de planeación y gestión del
territorio, entre otras.
Sin embargo, lo que resulta evidente es que la filosofía detrás de una propuesta metodológica de
estimación de caudales ambientales en Colombia debe estar basada en un enfoque
ecosistémico, en el que de forma integral hagan parte e interactúen los componentes hidrológico,
hidráulico y de calidad de agua, biótico, socieconómico y legal. Para cada uno de estos
componentes existen criterios específicos que fueron de alguna forma mencionados
anteriormente, pero que en este numeral se listan de forma explícita, pues son los que brindan
los lineamientos de la propuesta metodológica presentada más adelante.
3.1 Criterios y lineamientos
3.1.1. Criterios generales
A nivel general se considera que la propuesta metodología para estimar y evaluar el caudal
ambiental debe cumplir con criterios de objetividad (sin convertirse en una receta, y
promoviendo la incorporación del conocimiento de los diversos actores, debe poder ser aplicada
de la manera más objetiva posible); flexibilidad (posibilidad de ser aplicada con algún grado de
ajuste bajo diferentes condiciones de información y en diversos tipos de corrientes);
adaptabilidad (resaltando la necesidad de realizar monitoreo, seguimiento y ajuste continuo de
las estimaciones y de la propuesta metodológica en caso de considerarse necesario a partir de
evaluaciones periódicas de índices de estado biótico); costo-efectividad (entendida como el
adecuado balance entre la eficacia de la metodología y su sostenibilidad); ecosistémicos y de
integralidad (considerando la necesidad de incorporar en los análisis los componentes
hidrológico, hidráulico, de calidad de agua, biótico, socioeconómico, etc.); precaución ambiental
(manteniendo prudencia ante el claro desconocimiento de nuestros ecosistemas y las
limitaciones de información existentes en el contexto colombiano); parte integral del
componente del marco normativo y de gestión ambiental (entendidos éstos como

36
instrumentos ambientales que son el nicho propicio para la determinación de los caudales
ambientales); y obviamente con fundamento en criterios científicos sólidos (pretende ser un
instrumento técnico que permita mejorar los Términos de Referencia de requerimientos de
información y metodología a seguir para la definición y evaluación de un caudal ambiental en
proyectos que requieran licencia).
3.1.2. Criterios específicos de la zona de estudio
Este tipo de criterios se refieren a la definición de las características generales de la intervención
sobre la corriente, la escala de estudio, los estudios específicos requeridos y fundamentalmente
la definición de la longitud del tramo afectado, así como la identificación de los usos actuales y
prospectivos del agua, aguas abajo del sitio afectado.
3.1.3. Criterios Hidrológicos
Se describen en este numeral los criterios específicos, asociados con el componente hidrológico,
que resultado de la identificación de las fortalezas y limitaciones de las metodologías
hidrológicas analizadas y de las particularidades del contexto colombiano, se propone considerar
en la propuesta metodológica:
Criterio 1: Información hidrométrica
El criterio de información se refiere a la definición del número mínimo de estaciones
hidrométricas necesarias, el tipo de información requerida, su nivel de agregación temporal y la
longitud mínima del registro histórico, para realizar la propuesta de caudales ambientales. A este
respecto, se propone contar con dos estaciones hidrométricas, y considerar los datos de la
estación más cercana al sitio de intervención para propósitos de caracterización del régimen
hídrico de la corriente, y los de la otra estación (ubicada aguas abajo) para propósitos de análisis
del balance hídrico (determinación de aportes de escorrentía, aportes de flujo base etc.), análisis
de consistencia y homogeneidad de la información y para complementación de registros
faltantes, en caso de ser necesario. Se propone igualmente contar con series de caudales
mínimos diarios (en lo posible) o caudales medios diarios con longitud mayor a 10 años, período
durante el cual, en la mayoría de los casos, se tendrían años con condiciones hidrológicas
disímiles: húmeda, normal y seca. Para el caso de proyectos licenciados, los cuales surten todas
las etapas del diseño ingenieril, desde la fase de análisis de prefactibilidad hasta el diseño
detallado, se considera que los criterios de información hidrológica aquí expuestos no resultan
excesivos y podrían ser cumplidos en la mayoría de los casos.
Criterio 2: Consistencia y calidad de la información hidrométrica primaria
Considerando que las estimaciones hidrológicas de caudales ambientales se basan en la
determinación de estadísticos de las series de tiempo, es necesario garantizar la confiabilidad,

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