Optimización de la red hidrológica básica bajo los ... · notablemente en la interpretación de...

Ministerio de la Enseñanza de la Federación Rusa

Universidad Estatal Hidrometeorológica de Rusia

En calidad de manuscrito

УДК 556.048

Miguel Angel Ontiveros Mollinedo

OPTIMIZACION DE LA RED HIDROLOGICA BASICABAJO LOS ESCENARIOS DEL CAMBIO CLIMATICO EN

LA REPUBLICA DE BOLIVIA

Especialidad 11.00.07 – Hidrología Continental, Recursos Hídricos, Hidroquímica

RESUMEN

de la tesis de candidato a

Doctor en Ciencias Técnicas

San-Petersburgo

2000

Optimización de la Red Hidrológica Básica…

PREFACIO

En el último lustro del presente siglo, mediante el apoyo del Programa HidrológicoInternacional UNESCO para América Latina y el Caribe, se ha logrado evolucionarnotablemente en la interpretación de los procesos naturales de nuestra región, hasta talnivel profesional, que a inicios del tercer milenio podemos afirmar: el enfoque ingenierilpara abordar la gestión pública del recurso hídrico es una herramienta real y eficiente.

Obviamente, ello no implica que sin aspectos relevantes, tales como la efectividad deldesempeño profesional, el cual esta influenciado fuertemente por las características dela sociedad nuestra, la eficiencia en la gestión pública de los recursos naturales segarantiza. Es decir, las interpretaciones (estáticas, dinámicas y estocásticas) de losprocesos naturales con enfoque matemático en manos de profesionales (ingenieroshidrólogos, civiles, hidráulicos, geólogos, forestales, agrónomos, planeadores ygestores, etc.) débilmente preparados se convierten en herramientas que antes deconllevar a beneficios, generan malestar económico, ambiental y social. Un ejemploclásico de tal situación vienen a ser los balances hídricos nacionales en la región,basados sólo en el enfoque estático, que de acuerdo al aparato matemático utilizado selimita exclusivamente a operaciones de “sumas y restas”, que reflejan de manera muydistorsionada el estado real del recurso hídrico en una nación y el método NAUGLS(National Assessment Using Generalized Least Square) para optimizar una redhidrométrica básica.

Dourojeanni, A. (1994) advierte, que para convertir las políticas ambientales enacciones es preciso disponer de entidades adecuadas de gestión. En este estudio seconsidera como factor relevante en una “entidad adecuada”, a la existencia deherramientas ingenieriles válidas para administrar los recursos naturales de nuestromedio latino americano, es decir, la aplicación de tecnologías ingenieriles que faciliten yagilicen de manera efectiva la gestión. Esto último infiere el manejo de conocimientosadecuados para interpretar un proceso natural tan complejo como lo es la dinámica delrecurso hídrico en determinada unidad de análisis. En ello, muy al lugar llega laapreciación conocida como “la emotividad no sustituye una buena informaciónnumérica” (CEPAL, 1994) y, es precisamente la efectividad ambiental, económica ysocial del “paso” del conocimiento cualitativo al cuantitativo sobre la dinámica delrecurso hídrico lo que se pretende sustentar con la presente investigación.

Sin embargo, no sólo basta con “pasar” de una descripción cualitativa a unacuantitativa, ya que la naturaleza del proceso hidrológico es dinámica e incierta y, porello, las interpretaciones estáticas no ofrecen mayores beneficios. Para llegar a talconclusión hemos realizado un breve análisis de la evolución de la interpretacióncientífica de los procesos desde el siglo XV hasta hoy día: la interpretación de losprocesos económicos, biológicos, termodinámicos, al igual que los hidrológicos,durante los últimos 500 años se ha venido dando mediante el enfoque estático(balances económicos, balances hídricos, etc.), dinámico (mediante la aplicación detecnología moderna como el modelo comercial europeo SHE o el modelo estatal IBP deRusia) y estocástico (“simulaciones FPK” u otras). De por sí, la interpretación estáticano reconoce que el agua varía en tiempo y espacio, lo cual es adverso a la realidadcircundante; los enfoques dinámicos agregan el parámetro espacio-temporal y lacerteza en las simulaciones del proceso económico, biológico, termodinámico óhidrológico; mientras que los probabilísticos nos permiten estimar el grado deincertidumbre existente en el escenario generado, acercándose de mejor manera a larealidad.

Las denominadas “Leyes del Agua”, los balances hídricos en diferentes naciones de laregión y la optimización de las redes han sido elaborados partiendo del enfoqueestático, el cual data desde el siglo XV, habiendo sido desplazado por Newton en 1686,quien junto a Leibnizt sustentaron y generaron el enfoque dinámico (para ello crearon el


aparato de ecuaciones diferenciales y las integrales, en los cuales aparece el “tiempo”ó el “espacio”) para interpretar los procesos, obviamente que ellos no sin dificultadeslograron estremecer a la comunidad científica de ese entonces. Los débiles intentos deinterpretar desde el enfoque dinámico al proceso hidrológico en la región mediante laaplicación del modelo SHE y otros, no han ofrecido beneficios mayores debidoprincipalmente a la falta de información hidrométrica y en casos especiales debido a losaltos grados de error de la misma.

Dado que actualmente a causa de la “Ley del Tiempo” se están difundiendoaceleradamente los alcances de la ciencia moderna y clásica hasta los másabandonados rincones del mundo, hoy día, son pocos los profesionales que dudan delhecho “los recursos hídricos varían en espacio y tiempo y su naturaleza en sí esincierta” y, además, cada día se siente en cada nación los efectos del denominado“cambio climático” (ya sea enfriamiento ó calentamiento). En América del Sur y elCaribe se desconoce por parte del autor cualquier intento de interpretar el balancehídrico u optimizar una red hidrométrica bajo un escenario de cambio climático y conenfoque estocástico.

El presente trabajo interpreta al proceso hidrológico bajo un escenario de cambioclimático de manera estocástica para abordar la fase inicial del módulo de monitoreodel manejo integral del recurso hídrico, aplicando los alcances logrados en lacibernética tanto en las geociencias como en la mecatrónica.


CONTENIDO

INTRODUCCION

1. CARACTERISTICAS GENERALES DEL TRABAJO.

1.1 ACTUALIDAD DEL TEMA.

1.2 OBJETOS DE INVESTIGACION.

1.3 METODOLOGIA DE INVESTIGACIONES Y MATERIALES INICIALES.

1.4 CERTEZA CIENTIFICA.

1.5 NOVEDAD CIENTIFICA Y SIGNIFICACION PRACTICA.

1.6 APROBACION DEL TRABAJO.

1.7 ESTRUCTURA Y VOLUMEN DEL TRABAJO.

2. CONTENIDO PRINCIPAL DEL TRABAJO

CONCLUSIONES


INTRODUCCION

Una de las funciones principales del Estado que en los últimos años ha venido tomandorelevancia viene a ser el manejo de los recursos naturales, en especial, el control delaprovechamiento de los recursos renovables como el hídrico. Para ello, en las últimas décadas anivel suramericano se han venido generando diferentes estrategias a nivel constitucional en cadapaís (por ejemplo, en Bolivia se está gestionando la Ley de Aguas y en Colombia la EstrategiaNacional del Agua), tendientes a generar el aprovechamiento óptimo del agua, el cual garantice laeficiencia de la gestión pública en términos económicos, ambientales y sociales (Rivera H., 2000).

El aprovechamiento óptimo del agua en términos ambientales exige de una disponibilidadeconómica, respaldo político, aceptación social y aplicación de tecnologías adecuadas. El rol delfactor económico viene a ser uno de los principales, ya que el uso óptimo del recurso hídrico debeadecuarse a nuestra capacidad económica, pues en las escuelas inglesa, francesa, china, rusa yaustraliana existen excelentes herramientas científicas, con la inconveniencia de exigir inversioneseconómicas muy superiores a la capacidad existente en nuestra nación; de allí, la importancia degenerar tecnología aplicable a la región suramericana que tenga en cuenta sus particularidades y,en ello, el Programa Hidrológico de la UNESCO ha enfatizado su atención, ya que incluye el apoyoa las investigaciones concernientes a comprender la naturaleza de los procesos naturales propiosdel territorio suramericano.

En el transcurso de los últimos cinco años ha venido creciendo con una aceleración antesno advertida, el interés sobre el tema denominado en diferentes instituciones de investigación anivel latinoamericano, “Manejo Integral de los Recursos Hídricos”, “La Gestión del Agua y lasCuencas”, “Manejo de Cuencas Hidrográficas”, “Ordenamiento Territorial” y otras similares, cuyosentido principal es enfocar la atención del Estado en cada nación suramericana hacia laAdministración Eficiente de los Recursos Naturales Renovables (agua, vegetación, etc.) ubicadosen la unidad territorial denominada, en común acuerdo, Cuenca Hidrográfica.

En esta función del Estado se han advertido por parte de la comunidad científica lassiguientes dificultades: carencia de una metodología que permita abordar de manera integral elmanejo del agua; ausencia de aplicaciones ingenieriles que ofrezcan soluciones veraces a losmódulos de la administración del agua, tales como el monitoreo del recurso hídrico y el control desu aprovechamiento por parte de los diversos usuarios reales y potenciales; ausencia deherramientas científicas que permitan abordar las diferentes fases del ciclo hidrológico desde losenfoques dinámicos y estocásticos.

El administrar un recurso natural como el hídrico, plantea la existencia de dos módulosprincipales (Ver esquema siguiente): el monitoreo (el cual incluye la medición del procesohidrológico y la simulación de su dinámica) y el manejo del aprovechamiento (mediante lasimulación de la intervención antropogénica sobre el recurso hídrico).


Cuenca h

Segundomódulo

Fuente: Kovalenko V.V. (1984)

El módulo de monitoreo (con sus faevaluación de recursos hídricos (definida por fuentes, su extensión, confiabilidad y calidad dedecisiones para el aprovechamiento de los medición de éstos. Este esfuerzo supone eobservación y medición, cuya responsabilidad eun caso especial la situación en Chile en dondeen la medida en que los países desarrollen esSENAMHI podrán desarrollar la segunda fase (recurso hídrico), consecuentemente y abordaagilizar la toma de decisiones bajo los programduración y naturaleza.

Pues bien, la realidad actual nos afortunadamente la primera fase del móduldesafortunadamente de manera ineficiente yprecisamente la eficiencia y la optimización ecriterios que nos garantizan la efectividad de la esfuerzos humanos implementados y, de espolíticas y ambientales que recaen sobre un SE

El presente trabajo, ofrece como resumódulo de la Administración Pública del Aguhidrológica básica en la República de Bolivia baclima.

Medición

Simudel phidro

(flujo enescur

superfi

Manipulacióndel procesohidrológico

(manejo integraldel recurso hídrico,

control del uso)

idrográfica

Primermódulo

ses de medición y predicción), entendido comoOMM / UNESCO como la determinación de las los recursos hídricos) sobre el cual se toman las

recursos hídricos exige en primera instancia lal establecimiento de programas permanentes den cada país suramericano es del Gobierno, siendo existe el denominado mercado de aguas. Por ello,ta primera fase de manera óptima y eficiente, loscorrespondiente a la predicción de la dinámica delr el segundo módulo, el cual tiende a facilitar yas de gobierno, que en cada país son de diferente

demuestra que en cada país sur americanoo de monitoreo se viene cumpliendo, aunque sin reflejar los principios de optimización. Esn el funcionamiento de una red hidrométrica losinversión económica realizada, la efectividad de losta manera, satisfacer las expectativas sociales,NAMHI.

ltado la solución de la primera fase del primera, correspondiente a la optimización de la red

jo los escenarios estacionario y no estacionario del

del procesohidrológico

(red pluviométrica,hidrométrica,

hidrogeométrica)

laciónrocesológico canales,

rimientocial, etc.)


Toma de decisionesDesarrollo (Ministros, Prefectos, Alcaldes, etc.)

[Segundo Módulo: Manejo del aprovechamiento] del agua ]

Esquema No. 1. Gestión pública del recurso hídrico

Fuente: Rivera H. (1999)

La Administración Pública del Agua sEstado de una nación al recurso hídrico, cuinternacionales suscritos y a la normativa nacioel bienestar social y la sustentabilidad del recilustra la gestión pública del agua, interpretampliamente aplicada en la cibernética y cuyoel esquema No. 2. a grosso modo se ilustra enfoque de la Teoría de Manejo, ampliamentegeofísica son prometedores.

El optimizar una red hidrométrica que runa tarea urgente en la actualidad (ademásprincipalmente a las restricciones económicaspaíses, en otros por los principios de austerfísicas y sociales que cada día exigen efectivasiguientes situaciones a nivel suramericano:

• El territorio de la República de Bolivia ( 100red básica óptima que refleje las particuldonde la cantidad de estaciones no supera

• El territorio de la República de Colombia contar con un millar de estaciones hidromé

Actividad científica del Ministerio de

Sostenible y Medio Ambiente basadaen la optimización de la red hidrológicay predicción de la dinámica del recursohídrico[Primer Módulo: Monitoreo hidrológico

e entiende como el manejo integral dado por elyo objetivo primordial (de acuerdo a los tratadosnal vigente) es garantizar el desarrollo económico,

urso. En el siguiente esquema a grosso modo seada desde el enfoque de la Teoría de Manejo,s resultados en la geofísica son prometedores. Enla gestión pública del agua, interpretada desde el aplicada en la cibernética y cuyos resultados en la

efleje la eficiencia en su funcionamiento resulta ser de ser obligación legal de un Gobierno) debido de los presupuestos nacionales en la mayoría deidad, en los terceros por las mismas condicioness inversiones. En calidad de ejemplos se citan las

0098 de Km2), en donde aún no se cuenta con unaaridades de la dinámica del recurso hídrico y, en un centenar (Ontiveros M., 2000)

(aprox. un millón de Km2), en donde a pesar detricas aún resulta imposible reflejar la dinámica del


recurso hídrico ya que las estaciones se encuentran concentradas en territorios de menorenvergadura (Rivera H., 2000).

• El territorio de la República de Venezuela, en donde a pesar de haber sido sometidaparcialmente la red a análisis específicos por parte de expertos internacionales tales como I.Rodríguez-Iturbe, en la actualidad es obligada a su reducción debido principalmente a loscriterios económicos.

Además de ello, la futura planificación de la Administración Pública del Agua deberá tomar enconsideración los escenarios sobre posibles cambios climáticos a fecha de la segunda ó terceradécada del siglo XXI, que podrían originarse debido al denominado efecto invernadero. Alrespecto, Moss M. (1982) enfatiza la atención sobre la necesidad de hallar respuesta alinterrogante. ¿Qué hacer si la serie de datos resulta no estacionaria?

Las restricciones enunciadas sobre la aplicabilidad de los métodos son superadas mediante elenfoque dado en la presente investigación patrocinada por el PHI de la UNESCO mediante unestudio grant y, la ayuda logística del IRD (ex Orstom), siendo facilitador de la misma una becadel VCP de la OMM a solicitud del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología de Bolivia.

De igual manera, el proyecto HYNET apoyado por la OMM (Steward, B., 1998) y el análisisrealizado por Rivera H. (2000) dejó en claro que los métodos existentes de optimización (VerTabla No. 1.), incluso los modernos como el NAUGLS sólo son aplicables bajo las siguientesasunciones:

a) el proceso hidrológico (precipitación y escorrentía superficial) debe ser aleatorio, estacionario yergódico;

b) la región en la cual se aplica el método debe tener como propiedad la homogeneidad..

Sin embargo, previo análisis, se estableció que gran parte del territorio sur americano, enparticular, aproximadamente el 40% de Bolivia presenta condiciones naturales que no seconsideran homogéneas.


Tabla No. 1. Algunos métodos de optimización de la red hidrométrica creados en el siglo XX (entérminos de cantidad del recurso hídrico para corrientes superficiales de agua).

No. País Autor Año

1 URSS Velikanov M. A., Ivanov P. V. 1940

2 USA Eagleson P. S. 1965

3 URSS Karaciev I. F. 1968

4 Canadá Solomon S. I. 1968

5 USA Moss M. E. 1970

6 URSS Alekciev G. A. 1971

7 USA Moss M.E., Karlinger M. R. 1974

8 USA I. Rodríguez-Iturbe, J. Mejía 1974

9 Canadá Villeneuve J. P., Morin G., Bobee B., Leblanc D. 1979

10 USA Tasker G. D., Moss M. E. 1979

11 USA Stedinger J. R., Tasker G. D. 1985

Fuente: Rivera H. (1999, 2000)

Los métodos enunciados en la anterior tabla pueden ser clasificados dependiendo del tipo deredes que facilitan optimizar; por ejemplo, la red básica en determinado territorio puede seroptimizada aplicando los métodos KRIGIN (desarrollado por Villeneuve et al.), NAUGLS(desarrollado por Stedinger et al.) o mediante los criterios de Karasiev I. F.

Para efectos del presente estudio, basados en un exhaustivo análisis de los límites para laaplicación de cada método enunciado, se llegó a la conclusión que los criterios de Karasievofrecen una descripción física mas cercana a la realidad del proceso hidrológico, aunque ello nosignifique que carezca de debilidades.


1. CARACTERISTICAS GENERALES DEL TRABAJO

1.1 ACTUALIDAD DEL TEMA

La red hidrológica básica de la República de Bolivia contiene aproximadamente 60 estaciones yempezó a crecer principalmente después de la reestructuración jurídica de 1952 y numerososintentos de superar el atraso económico del país. Sin embargo, tomando en cuenta que lasuperficie de Bolivia es igual a 1,098 millón de km2, cada uno de las estaciones abarca el territoriode 18,3 mil km2, que resulta ser mucho mayor del territorio recomendado por la OrganizaciónMeteorológica Mundial (OMM, 1994). Las recomendaciones de dicha organización en cuanto a lasuperficie del territorio abarcado por una estación (un mil de km2) no resisten ninguna crítica desdeel punto de vista económico (en tal caso es necesario extender la red de puestos en 15 ! veces) nise pone en concordancia con los criterios de la red básica óptima científicamente argumentados yelaborados en la ex-URSS. Dichos criterios toman en consideración no sólo condiciones físico-geográficas de la formación de la escorrentía, sino también la exactitud de su colección; el últimomomento esta relacionado con el nivel del desarrollo económico del país. He aquí el por qué parael Gobierno de Bolivia son muy importantes las evaluaciones numéricas concretas de la redóptima.

1.2 OBJETOS DE INVESTIGACION

El objeto de la presente investigación es la evaluación de las características numéricas óptimasde la red básica hidrológica de Bolivia, tomando en consideración tanto el régimen actual de laescorrentía anual, como sus cambios perspectivos (alteración climática).

Con este fin fueron resueltos los problemas siguientes:

- Colección y elaboración estadística de los datos sobre las precipitaciones y escorrentía en 104estaciones hidrometeorológicas de Bolivia desde 1943 hasta 1998;

- Restauración de las series perdidas de observaciones hidrológicas con consecuentedeterminación de la relación entre el coeficiente de variación y el valor normal de móduloutilizada para la formación del mapa de isolíneas del coeficiente de variación de la escorrentíaanual de Bolivia;

- Levantamiento de mapas de los momentos iniciales de la distribución de la densidad deprobabilidad de las series de precipitaciones totales anuales con base en los resultados de suelaboración estadística;

- Evaluación de la intensidad del ruido climático y levantamiento de su mapa para Boliviautilizando la metodología elaborada en la Universidad Estatal Hidrometeorológica de Rusia porI. I. Pivovarova;

- Realización de la evaluación estadística de seguridad de aplicación del modelo estocástico dela formación de la escorrentía anual en una aproximación normal según el criterio deconcordancia de Kholmogorov;

- Evaluación del nivel de argumentación del sistema actual boliviano de división del territorio delpaís en zonas naturales (también hidrológicas); formación de la curva de reducción ydeterminación de la representatividad para las zonas marcadas;

- Evaluación del valor del criterio de gradiente para cinco regiones diferentes en condiciones delrégimen hidrológico contemporáneo y sus cambios perspectivos;

- Formación de funciones espaciales correlativas de la escorrentía anual y las precipitacionestotales anuales en Bolivia con el fin de evaluar sus radios de correlación y determinación delvalor numérico del criterio de correlación de la red hidrológica óptima;


- Cálculo de la cantidad óptima de estaciones para la red básica en cinco regiones que ocupantodo el territorio del país, en condiciones del régimen existente de escorrentía anual;

- Cálculos de valoración y levantamiento de mapas predictivos de las característicasestadísticas de la escorrentía anual en Bolivia para diferentes variantes de cambios climáticosy antropogénicos;

- Evaluación de la sensibilidad de criterios de gradiente y correlación a los cambios probablesde nivel de la escorrentía y realización del análisis comparativo de las variantes actual yóptima de la red para las condiciones de la escorrentía anual actual y esperada.

1.3 METODOLOGIA DE INVESTIGACIONES Y MATERIALES INICIALES

El método principal de solución de los problemas planteados consiste en la utilización de la teoríade optimización de Drozdov-Shepelevski-Karasiev bien conocida en hidrometeorología (Drozodv,1936; Shepelievskii, 1946; Karasiev, 1968). Además, fueron utilizados tales métodos comocomputación matemática y elaboración estadística de los resultados de observaciones deprecipitaciones totales anuales y escorrentía durante muchos años. La realización numérica y loscálculos estadísticos se realizaron utilizando la maquina computadora personal IBM-Pentium II.

1.4 CERTEZA CIENTIFICA

Los resultados se argumentan por las circunstancias siguientes:

1. Utilización de evaluaciones estadísticas de los resultados intermedios.

2. Comparación de las curvas calculadas y efectivas de abastecimiento según el criterio deconcordancia de Kholmogorov en diferentes niveles de significancia estadística.

3. Utilización de la ecuación de Fokker-Planck-Kholmogorov (FPK) ampliamente aprobada en losúltimos 15 años, que en caso estable lleva al grupo de curvas de distribución de Pirson, encalidad del modelo de formación de la escorrentía anual.

4. Utilización de criterios contenidos en Manuales internacionales de planificación yestandarización de la red hidrológica básica para su optimización.

1.5 NOVEDAD CIENTIFICA Y SIGNIFICACION PRACTICA

1. Realización de argumentación hidrológica de la división del territorio del país en zonasnaturales, para la cual fue realizada la evaluación estadística de los momentos iniciales dedistribución de la escorrentía anual y levantamiento de los mapas de isolíneas del valornormal de módulo y coeficiente de variación.

2. Realización de evaluación de intensidad del ruido climático y levantamiento de los mapas deisolíneas de su valor, que permitió la argumentación estadística de la seguridad de aplicaciónpráctica del modelo FPK para el territorio de Bolivia por comparar las curvas calculadas yefectivas de abastecimiento según el criterio de concordancia de Kholmogorov en niveles designificancia estadística corrientemente utilizados en hidrología.

3. Formación de evaluaciones numéricas de criterios de gradiente y correlación para cincoregiones de Bolivia, que permitió determinar la estructura óptima de la red.

4. Determinación de limites probables de cambios antropogénicos de las característicashidrológicas calculadas, a base de los cuales se determina la sensibilidad de la red básica deBolivia a los cambios perspectivos de escorrentía anual.


El presente trabajo fue realizado en límites de los planes perspectivos del Servicio Nacional deMeteorología e Hidrología de Bolivia y fue parcialmente financiado por la OrganizaciónMeteorológica Mundial y el Programa Hidrológico Internacional de la UNESCO mediante el StudyGrant; algunos resultados fueron recibidos durante la realización del grant intrainstitucional de laUniversidad Estatal Hidrometeorológica de Rusia.

1.6 APROBACION DEL TRABAJO

Los momentos principales de la presente investigación fueron referidos en el seminario científicoconjunto de las cátedras de hidrología de tierra , hidrofísica e hidropronósticos de la UniversidadEstatal Hidrometeorológica de Rusia en el año 2000.

1.7 ESTRUCTURA Y VOLUMEN DEL TRABAJO

La tesis consiste de la introducción, cuatro capítulos, conclusión, lista de literatura (68 fuentes) ynueve apéndices. El trabajo contiene 184 paginas de texto e incluye 22 dibujos y 24 tablas.


2. CONTENIDO PRINCIPAL DEL TRABAJO

La introducción contiene los argumentos de actualidad del tema y formulación de los objetivos deltrabajo.

El primer capítulo contiene la descripción físico-geográfica breve de las regiones naturalesprincipales de Bolivia (Puna y Cordilleras Occidentales, las Laderas Orientales de los Andes, lasLlanuras Orientales). Además, se da la característica de las observaciones hidrometeorológicas enBolivia y se formulan los objetivos de la investigación presente. Desde el punto de vista delobjetivo de la tesis presente, el rasgo más importante del relieve es la diferencia significante entrelas regiones naturales: el altiplano o Puna (4000 m sobre el nivel del mar) casi no tieneescorrentía externa, mientras que la escorrentía interna se realiza por las áreas de los lagosPoopo y Titicaca, además, por las salares Coipasa, etc. Las laderas orientales de los Andesposeen la zonificación bien expresada del clima, así como de los terrenos y las plantas. Lasllanuras orientales se irrigan por medio de la red amplia de los ríos del sistema Beni-Mamore ygradualmente se bajan a la depresión de Amazonas. Las precipitaciones totales anuales varíande 150 mm en el oeste semidesierto hasta 2000 mm en las laderas orientales de los Andes(SENAMHI, 1999).

La red hidrológica es desuniforme; se trata especialmente de los puestos hidrológicos de laescorrentía, la cantidad total de los cuales es igual a 60 (la mitad de estos puestos actualmente nofuncionan); es decir, la superficie del territorio cubierto por cada puesto es casi la misma como enlas deshabitadas de Yakutia (Rusia). La duración de las series de observaciones no supera 30años; las series tienen numerosos vacíos. En cuanto a las observaciones meteorológicas, lasituación es mas favorable; existen 76 puestos con duración de observaciones de unos deceniosde años.

El análisis de hidrología sintética realizado a la información disponible nos permitió generarcaudales en los casos necesarios; para ello se tienen en cuenta dos circunstancias principales:

• Cuando las series de caudales no contienen mas de seis años de información ( 6<n );

• Cuando las series de caudales contienen mas de seis años de información ( 6≥n ).

En la actualidad el primer caso es frecuente y generalmente esta información no se utiliza en lasestimaciones hidrológicas tendientes a establecer el manejo del recurso hídrico debido a lacarencia de herramientas ingenieriles que permitan aprovecharla. Por ejemplo, en nuestro medioregional ante tal situación, solemos ser testigos de las expresiones “es imposible extender estasseries” y nuestros colegas agregan justificaciones que en la actualidad no tienen sustentocientífico alguno. El segundo caso, es fortuna en algunos países, en donde desde la década delos años 60, bajo el apoyo de la Década Hidrológica Internacional se montaron por primera vezgran cantidad de estaciones hidrométricas en Sur América. Por ejemplo, a nivel internacional enel Global Runnof Data Center (Koblenz, Alemania) oficialmente sólo se labora con series decaudales que superan los ocho-diez años de información; en Rusia existen las Normas deConstrucción, las cuales incluso establecen qué expresiones matemáticas utilizar para prolongarlas series, etc. Este último caso es el conocido por la mayoría de nuestros colegas.

De igual manera, en hidrología sintética se consideran tres situaciones de incertidumbre clásicas:

• Cuando las estimaciones estadísticas se realizan bajo un grado mínimo de incertidumbre,es decir, cuando la información hidrométrica se considera “suficiente”;

• cuando las estimaciones estadísticas se realizan bajo un grado medio de incertidumbre,es decir, cuando la información hidrométrica se considera “insuficiente”;

• cuando las estimaciones estadísticas se realizan bajo un grado máximo de incertidumbre,es decir, cuando la información hidrométrica se considera “nula”;


En cada escuela científica hidrológica los términos “suficiente”, “insuficiente” y “nula” se interpretande diferente manera. Por ejemplo, en algunos centros de investigación una serie con diez años deinformación se considera “suficiente”, mientras que en otros se considera “insuficiente”, losterceros mediante enfoques de la Teoría de la Información, aplicando análisis de entropía y bajoconceptos probabilísticos clásicos pueden considerarla “nula”.

Para efectos de generar caudales sintéticos en esta investigación, previo análisis de calidad de lainformación hidrométrica (metodología de recolección, frecuencia, instrumentos, etc.), seconsidera que el SENAMHI no está en la capacidad (económica y científica) de entregar la mismacon un grado de error menor al 20%, y en sí, el nivel de desarrollo de la nación no exige mejorcalidad. Ello significa, que el proceso de medición y observación debe ser reevaluado y mejoradocon el fin de obtener datos que por lo menos ofrezcan un grado de error no superior al 20%.

En el caso de la situación bajo la cual la información disponible se considera “suficiente” orepresentativa, la práctica internacional recomienda aplicar los procesamientos estadísticos paraestimar las características relevantes (tres primeros momentos) del recurso hídrico en determinadaunidad de análisis.

Cuando la información se considera insuficiente se obliga a realizar un análisis de analogías entrecuencas hidrográficas que conduzca a la generación de la serie representativa bajo criterioscorrelativos, antropogénicos, fisiogeográficos y climáticos.

Contando con información “nula” o “casi nula” nuestro profesional se convierte en un infante conconocimientos matemáticos básicos que trata de resolver problemas complejos del nivel depregrado, y de allí, su conclusión “esta información es inútil”. Sin embargo, en este trabajo sepresenta una metodología innovadora, la cual desvanece tal paradigma permitiendo extenderseries de caudales con menos de seis años de información con criterios físicos, obviamente queexcluimos el uso de métodos como el Monte Carlo y otros que los generan de manera aleatoriabajo ciertos criterios matemáticos. Este enfoque fue originado por Rozdientvenskii, A. V. (1990.) y,se basa, principalmente en los análisis espacio-temporales de la dinámica del proceso hidrológicoy ha sido aplicado para diversos territorios a nivel mundial (para Colombia por Oumanets, I., 1999;para Africa por Bonkang, C., 1998, etc.) en la década de los noventa.

El segundo capítulo describe los métodos de optimización de la red y la evaluación de lascaracterísticas estadísticas de la escorrentía anual utilizadas en el proceso de realización delpresente trabajo.

En primera instancia se analizó el diseño de redes mediante el método general de los mínimoscuadrados “NAUGLS”, en busca de su aplicación a la red básica de Bolivia. Antes de la aplicacióndel método, la unidad de análisis se sometió a un estudio específico de hidrología regional, el cualconsiste en determinar los factores relevantes en el proceso hidrológico; por ejemplo, en regionesde planicie se conoce el rol importante de factores fisiogeográficos tales como el área hasta el sitiode interés, las lluvias y otros, mientras que en regiones de relieve muy variado tenemos a la alturay la estructura de las montañas.

Generalmente, los estudios de hidrología regional se basan en análisis de correlogramas entre lacaudalidad y los factores climáticos y fisiogeográficos de una cuenca determinada. Algunosresultados de este tipo de análisis a nivel internacional se aprecian en la siguiente tabla.


Pais Cuenca Formula

New Zeland NelsonQmean=[7.62*10

-6]A

1,04* P

1,56

Australia Coastal Queensland Qmean=a+b(logA)+c(logP)+e

USA Upper Central Portion USA Qmean=a+b(logA)+c(logP)+e

Colombia Magdalena River BasinQlow= 0.096* A

0,84

Bolivia AltiplanoQlow=0.00032* A

1,35

En general la expresión matemática utilizada y recomendada por Moss M. (Steward, 1998) y otros,es la siguiente:

Q = f ( A, P, n )

Esta función establece que la escorrentía Q (caudales mínimos, medios ó máximos a nivelesdiario, mensual ó anual) es función del área (A) que ocupa la unidad de análisis, su precipitación(P) y del grado de reducción de la escorrentía [ q = f (A) ], en donde “q“ nos representa al módulode la escorrentía.

Una vez hallada la expresión matemática concreta que permite describir la influencia de losfactores mencionados en la caudalidad se procede a establecer la variación del grado de errorante diferentes escenarios de incertidumbre (éstos se generan bajo criterios variados dependiendode la experiencia del especialista), es decir, situaciones con diferentes niveles de información(aumento o disminución de la entropía) hidrometeorológica: series cortas y prolongadas a niveltemporal y cantidad de estaciones a nivel espacial. Posteriormente, se procede a la aplicación delmétodo NAUGLS, el cual cuenta con amplia experiencia a nivel internacional (Steward 1998); paraello, se procede a estimar la sensibilidad de la fórmula hallada ante los escenarios generados apriori, teniendo en cuenta los aspectos económicos que representa el contar con una informaciónregional disponible de determinada calidad.

El análisis realizado a su aplicación al territorio de Bolivia nos permite afirmar que resultainaplicable principalmente por dos causas:

• En la zona Andina del territorio en Bolivia el proceso hidrológico está fuertementeinfluenciado por la altura y por la estructura de las montañas (aspecto, pendiente,orientación hacia los vientos, etc.) y de allí, que con la información disponible no se lograapreciar dependencia significativa alguna en la relación Q = f (A);

• La red hidrométrica del SENAMHI existente en Bolivia, a fecha del año 2000 no supera las60 estaciones para un territorio que supera el millón de km2, lo cual dificultó obtenerresultados satisfactorios mediante el análisis regional.

A pesar de ello, este método nos permite confirmar la necesidad urgente en generar una redhidrométrica que refleje los principios de optimización del proceso de observación y medición.Igualmente, demostró que a fecha de hoy día, es difícil realizar un análisis regional hidrológicopara el territorio de Bolivia con resultados satisfactorios en calidad.

En segunda instancia, para optimizar la red hidrológica básica fue utilizada la metodología delprofesor I. F. Karasiev, basada en los trabajos de O. A. Drozdov, A. A. Shepelevski, L. S. Gandiny R. L. Kogan, dedicados al problema de optimización de las observaciones meteorológicas.Karasev introdujo nuevas particularidades específicas relacionadas con esquemas hidrográficosde las cuencas de los ríos. A pesar de la serie de opiniones críticas, principalmente en cuanto a la


utilización del termino “campo de la escorrentía”, las escuelas hidrológicos de todo el mundo nohan propuesto algo mejor que refleje el sentido físico de una red.

Para determinar la superficie óptima (Fopt) para una estación se utiliza la desigualdad siguiente(Karasiev, 1968, 1980, 1992):

Frepr < Fgrad ≤ Fopt ≤ Fcor, (1)

donde Fgrad – el criterio de gradiente (los puestos deben ser alejados uno del otro de tal modo queel error de determinación de la norma de la escorrentía no supere el volumen de su cambionatural), Fcor – el criterio de correlación, que no permite a los puestos alejarse uno del otro de talmanera que se pierda la relación estadística entre las escorrentías anuales, Frepr – el criterio derepresentatividad, que abastece la distribución de los puestos en los territorios de colección delagua, comparativamente grandes, que excluyen la influencia de los factores azonales.

La metodología de Karasiev propone fórmulas concretas para realizar el cálculo de Fgrad y

Donde:

Yo - Norma de Escorrentía ; Fgrad - Area aferente necesaria para que el incremento de "Y"garantice que el gradiente esta fuera del margen de error de la medición; gradY - gradiente de Y;F correlativa - Area correlativa después de la cual se pierde la conexión estadística entreestaciones; Cv - Coeficiente de Variación de "Y"; a=1/Lo; Lo- Radio Correlativo (distancia a la cualla correlación entre estaciones tiende a "0"); σO -Desviación estándar de "Y".

Como se observa en las fórmulas (2) y (3), para aplicar dichos criterios, se necesitan los mapas deisolíneas de la norma de la escorrentía y coeficiente de variación. Para levantar tales mapas fueemprendido el intento de evaluar la escorrentía anual con base en los resultados deobservaciones. Sin embargo, la desigualdad de la red actual de observaciones de la escorrentíapermitió la realización parcial de tal trabajo para Bolivia. Además, la presente metodología nospermite levantar los mapas predictivos de la escorrentía que toman en consideración los cambiosclimáticos probables, de los factores de formación de la escorrentía. Porque para realizar laevaluación tanto del régimen existente como del régimen esperado de la escorrentía anual, fuenecesario utilizar los modelos estocásticos de su formación.

Kovalenko V. (1984) propuso utilizar diferentes variantes de las ecuaciones diferencialesestocásticas para la descripción probabilística de los procesos hidráulicos e hidrológicos. Uno detales modelos más simples, es el modelo matemático (la ecuación FPK), que permite evaluar loscambios de características estocásticas de la escorrentía anual que tienen lugar durante muchosaños bajo la influencia de factores climáticos y la actividad económica:

)],,(),([5,0)],(),([),(

2

2

tQptQBQ

tQptQAQt

tQp

∂∂+

∂∂−=

∂∂

(4)

( )(2) 2

grad

228grad

Y

YF

ooσ≥

(3) 42

40

vCavacoorrelatiF

σ≤


p(Q,t) – densidad de probabilidad, y los coeficientes de desplazamiento (А (Q,t)) y difusión (B(Q,t)) se definen mediante las expresiones:

.2

,5,0)5,0(

~~~2

~

~~~

NNcc

Ncc

GQGQGB

NGQGcA

+−=+−+−=

Teniendo en cuenta que el proceso en este caso es estacionario, es decir, nuestra ecuación (4)

0),( =∂∂ ttQp , y el hecho de que en hidrología las series de datos son de tal longitud que los

momentos de distribución máxima llegan a tres (αn, n = 0, 1, 2, 3), se puede transformar laecuación (4) a un sistema de ecuaciones para los momentos

,0]1)2[(])1[( 12110 =α+++α−++α +− nnn bnàbnnb (5)

donde

;2

2

~

~~

c

Nc

Gc

NGa

++

= ;2 ~

~

0

c

N

Gc

Gb

+−

=

;2 ~

~~

1

c

Nc

Gc

Gb

+= .

2 ~

~

2

c

c

Gc

Gb

+−

=

Por lo común se estudia las reacciones estables de las aguas superficiales ante las influencias decarácter climático y antropogénico. Por ello la ecuación (4) se aproxima mediante un sistema deecuaciones algebraicas para los momentos iniciales αn (n = 0, 1, 2, 3): formula (5)

Al principio se realiza la parametrización del sistema según las series de observaciones; es decir,a base de las magnitudes conocidas de αn se determinan los valores numéricos de los parámetrosa, b0, b1, b2. Luego los parámetros recibidos se cambian debido a los factores de la superficie ( c )

o por medio del clima ( N ), o bajo la influencia de ambos factores (en cuanto a la intensidad de

ruidos cG~ , NG ~ , NcG ~~ hasta el momento se asumía su invariancia bajo condiciones nuevas).

Después se realiza el cálculo de los momentos nuevos de αn (“predictivos”), en base a los cualesse determinan y se reflejan en el mapa las características hidrológicas (norma, coeficientes devariación y asimetría).

En el presente estudio dicha metodología fue aplicada en aproximación normal, es decir, se

supuso que cG~ = NcG ~~ = 0. He aquí dos circunstancias importantes:

1. La duración de las series permite calcular aun los segundos momentos con grandes errores.Las generalizaciones territoriales, por lo menos para la evaluación aproximada del tercermomento, como se hace en Rusia, es imposible debido a la desigualdad de la red existente deobservaciones.

2. El estudio en su generalidad está dedicado a los problemas de optimización de la cantidad delas estaciones hidrométricas. El criterio de optimización contiene sólo la norma de escorrentíay el coeficiente de variación, es decir, el tercer momento (coeficiente de asimetría) como tal nose necesita.

También fue eliminada la suposición sobre la constancia de intensidad del ruido climático ( NG ~ ).


En el tercer capítulo se describe la optimización de la red a las condiciones contemporáneas de laformación de la escorrentía.

En la primera etapa se forma la base cartográfica para la aplicación de los criterios deoptimización. Al principio se utiliza la metodología normal de prolongación de las series deobservación existentes, con el consiguiente cálculo de la norma de la escorrentía y el coeficientede variación. Los errores de determinación de la norma son iguales a 15 %, que se consideraaceptable para las condiciones de Bolivia. Sin embargo, a base de estos resultados es posibleformar isolíneas sólo para las laderas orientales de los Andes, por eso en este caso se utilizaba elmétodo siguiente de evaluación de la norma (Y) y coeficiente de variación (Cν). En base a lasseries prolongadas de observaciones se calcularon los valores de Y y Cν además se definió ladependencia Cν = f(Y), que de cierto modo repite en forma general la dependencia analógica parael territorio de la URSS (al crecer el valor de la norma disminuye el coeficiente de variación).Utilizando el mapa de isolíneas de la escorrentía anual, presentada en el Atlas del Balance HídricoMundial (UNESCO, 1974), y la dependencia obtenida Cν = f(Y) , se calcularon los valores decoeficientes de variación, que luego se reflejaron en el mapa obtenido.

Además, se aplicó otro método de evaluación de la norma y el coeficiente de variación por mediodel modelo estocástico de formación de la escorrentía (5). Para su aplicación fue realizada la

evaluación estadística del campo de las sumas anuales de precipitaciones (norma N y dispersiónD) en base a las 76 series de observaciones realizadas durante unos decenios. Si en el modelo (5)

como factor exogénico no se aplica la dispersión D sino la intensidad del ruido climático NG ~ ,

entonces se opto por aplicar el método de Pivovarova I. (1998) para obtener NG ~ por medio de

D. Esta metódica esta basada en las conclusiones de N. A. Speranskaya sobre el papel decisivodel “ruido blanco” en la dispersión de las precipitaciones (95 %). Al suponer que la representaciónespectral del ruido externo se expresa como:

22~

2)exp()(

2

1)(

аw

aDdjwKwGN +

∫ ==π

τττπ

(donde K(τ) – función autocorrelativa de las precipitaciones con la velocidad de disminución α; ω –frecuencia) e idealizando este ruido como “blanco”, Pivovarova determinó la relación entre NG ~ y

la Dispersión:

¡Error!Marcador no definido.

(6)

donde la constante 1/2 πα se recibe en el etapa de parametrización del modelo.

En el presente trabajo en los puntos de observaciones actuales de la escorrentía se realizaba laparametrización del modelo (5); es decir, se calculaba, entre otros valores, la intensidad del ruido

climático NG ~ . Luego, en base a la dispersión conocida de precipitaciones y según la fórmula (6)

se determinaron los valores numéricos del parámetro a = 1/2 πα, por las cuales se obtuvieron lasmedias para cada una de las tres regiones naturales posteriormente se cálculo de intensidad delruido climático utilizando las evaluaciones interpoladas de dispersión en la red de 1˚ de longitud yde 1˚ de latitud , y asi de esta manera, concluir con el levantamiento del mapa de isolíneas del

parámetro NG ~ .

Después, en base a los mapas de N y NG ~ , así como de los mapas existentes de los

coeficientes de escorrentía, se realizaron los cálculos de dos de los momentos iniciales en losnodos de dicha red según el modelo (5). Estos momentos servían de base para calcular la normay coeficiente de variación que en seguida se reflejaban en el mapa. Las isolíneas formadas paralas laderas orientales de los Andes casi coincidieron con aquellos obtenidos según el métodonormal a base de las series reales de observaciones. A pesar de que el error de las evaluaciones


realizadas de este modo fue mas grande que el de la metodología normal (según Kovalenko 7 -12 % para la norma y 17 - 25 % para el coeficiente de variación), el modelo FPK ha sido adaptadoa las condiciones de Bolivia para realizar la optimización de la red hidrológica.

Para argumentar la seguridad del modelo, fueron realizadas, utilizando el criterio de concordanciade Kholmogorov las comparaciones de las curvas de probabilidad, formadas en base a los valoresde las características tomadas de los mapas y calculados en el modelo.

Para obtener las evaluaciones del criterio de representatividad fue formada una curva dereducción Y = f(F). Para la parte plana del país, donde la poca densidad de la red no permitióobtener una segura curva de reducción, el valor de Frepr fue tomado similarmente a la zona forestalde Rusia y en concordancia con las recomendaciones de la Organización Meteorológica Mundial(1500 km2).

Las evaluaciones numéricas del criterio de gradiente fueron realizadas integralmente para cadauna de las tres zonas marcadas. El carácter de las isolíneas del módulo de escorrentía permitiódividir la segunda zona en dos subzonas: los territorios de colección del agua de la parte del nortey de la del sur . Así como la parte llana del país se dividió en otras dos: el noroeste y el sudeste ypantanoso.

Debido a la cantidad insuficiente de los puntos de observación, para realizar la evaluación delcriterio de correlación fueron aplicadas las funciones espaciales de correlación del módulo deldesagüe anual y también de las sumas anuales de precipitaciones.

En el cuarto capítulo del trabajo fue realizada la optimización de la red teniendo en cuenta loscambios perspectivos de la escorrentía bajo su escenario no estacionario.

Existen dos causas principales de los cambios de la escorrentía: durante muchos años loscambios globales del clima (incluso los del carácter antropogénico) y variaciones de los factoresde la superficie. Es bien conocido, que los escenarios principales donde de observa uncalentamiento, como regla general, es en el hemisferio norte; por esta razón, debido a ausencia deun escenario seguro de los cambios del clima en Bolivia, el presente trabajo contiene lamodelación imitativa del cambio probable del campo de la escorrentía, considerando el aumento yla disminución total de la norma de las precipitaciones en limites de ± 20 %. En base a losresultados de dicha modelación fueron levantados los mapas predictivos de la norma y elcoeficiente de variación de la escorrentía (según los escenarios existentes para el hemisferio delnorte, los cambios significativos del nivel de precipitaciones puede tener lugar dentro de unosdecenios).

El modo más simple de tomar en cuenta las variaciones perspectivas de los factores de lasuperficie dentro del modelo utilizado (5) es utilizar el parámetro c (la cantidad inversa alcoeficiente de escorrentía). En el caso de Bolivia, tales factores son el cambio de densidaddemográfica y la probabilidad de la tala de los bosques, en relación con el desarrollo económicode la región de las Llanuras orientales.

Aproximadamente el 80 % de la población de Bolivia esta localizada en el altiplano o Puna y en lasladeras orientales de los Andes. La evaluación aproximada de la influencia del nivel deurbanización en el coeficiente de escorrentía puede ser realizada en base de los resultados de B.S. Ustyuzhanin:

k = k0 + aγ,

donde k0 – coeficiente de escorrentía en condiciones normales; a – parámetro, dependiente de lalatitud del lugar (para las regiones montañosas a = 0.05); γ – nivel de urbanización (relación entrela superficie ocupada por las poblaciones f y la superficie total del territorio investigado). Paradeterminar el valor de f Ustyuzhanin (1989) recomienda utilizar la fórmula siguiente:

f = (H/1000)n,

donde H – densidad de la población, n ≈ 0.7 ÷ 0.9.


Teniendo en cuenta, que la población de Bolivia es igual aproximadamente 8 millones de personasy que la superficie ocupada por 80 % de la población (montes, altiplano) es igual a 400 km2,recibimos f ≈ 5600 km2 (γ ≈ 1.4 %). Así, con el valor medio del coeficiente de escorrentía igual k =0,5, el componente de urbanización es igual a 0.07; es decir, existen motivos de aumentar elcoeficiente de escorrentía a 20 %. Esta variante predictiva del campo de la escorrentía fuerealizada para la Meseta Boliviana y las laderas orientales de los Andes.

Para la parte plana de Bolivia fue investigada la reacción del campo de la escorrentía a la talaprobable del bosque que ocupa 40 % del territorio del país. Según las evaluaciones hechas en laURSS a base de resultados de observaciones en 3362 estaciones (Rozhdextvenski A. et al.,1970), la disminución de dicha superficie en una cuarta parte disminuye la norma de la escorrentíaen un 12 % y aumenta el coeficiente de variación en 20 - 30 %. Así, en el proceso de predicciónde los cambios probables de la escorrentía para la parte llana del país, el coeficiente deescorrentía tendría que disminuir en un 15 %, lo cual fue realizado en la presente investigación.

Según los resultados obtenidos fueron levantados los mapas predictivos de la norma y elcoeficiente de variación del módulo de escorrentía, que sirvieron de base para la optimización dela red si los radios de correlación espacial y criterios de representatividad permanecen constantesbajo las nuevas condiciones climáticas. La densidad de la red varía en limites de ± 30 %, encomparación con su estado actual (sin tomar en consideración las estaciones conservadas) endependencia del cambio escogido. Sin embargo, para ciertas zonas marcadas la composiciónanómala de la red puede cambiar radicalmente en comparación a lo antes descrito.

Finalmente, se realizó un breve análisis económico con el fin de justificar la inversión estatal en elmontaje de la red hidrométrica básica con criterios óptimos y bajo un posible escenario climático,así como también bajo un comportamiento normal del clima. Los aspectos relevantes de talanálisis reflejan el beneficio netamente económico de tal inversión a largo plazo, así como tambiénlos beneficios ambientales y sociales de la misma, ya que la administración pública de los recursosnaturales tales como el hídrico exige ante todo una base de información mínima. La red nacionalbásica debe existir para generar bienestar en la población, en las inversiones del sector privado,en las inversiones del mismo Estado y en el bienestar del medio ambiente. Este proyecto no seráfácil de iniciar, exigirá múltiples esfuerzos, además, significará solucionar situaciones de conflictoscomplejas, pero estamos seguros que sí es posible realizarlo de manera colectiva e integral.

Interpretando a Dourojeanni A. (1997), el proceso de materialización está integrado por 10 etapasque van desde la identificación de los actores hasta la ejecución del programa:

1. La determinación de los actores involucrados en la planificación de la red es una actividadesencial; actores se define como a todos los interesados que intervienen activa opasivamente o que contribuyen; es decir, los usuarios de la información hidrológica ytodos aquellos que reciben los efectos del conocimiento a generar.

2. la determinación de los criterios que rigen las acciones de los actores es fundamental paraconocer cuál es la posición de los actores en el proceso de planificación y consiste enaveriguar qué enfoques, paradigmas o principios tienen los participantes; este ejercicio esfundamental para facilitar el entendimiento mutuo de los actores ó los acuerdos entre losinteresados.

3. La identificación de los problemas vinculados a las condiciones de incertidumbre en lainversión en el ámbito de interés, tal y como lo perciben cada uno de los actores ó grupode actores participantes del proceso. Se debe analizar las causas y los efectos de cadaproblema, clasificarlos y categorizarlos desde diferentes perspectivas, determinar cuálesson los problemas actuales, y analizar los procesos históricos que llevaron a la situaciónactual y proyectarlos a futuro. La detección de problemas constituye la clave para definirlos objetivos medios de la planificación, pues los superiores se toman de la ConstituciónPolítica.

4. La transformación de las demandas en información y los problemas detectados enobjetivos es una tarea fundamental para convertir el conjunto de problemas identificados


por los usuarios del dato (externos e internos con respecto al SENAMHI) en diferentesformas y con diversos grados de precisión en objetivos jerarquizados lo más concretosque sea posible.

5. La delimitación y clasificación de los ámbitos ó territorios dentro de los cuales se pretendealcanzar los objetivos: ámbito geográfico, económico, institucional, etc.

6. La determinación de las restricciones que deben superarse para alcanzar los objetivosdentro de los ámbitos previamente delimitados son los obstáculos que se deben superarpara solucionar los problemas identificados (expresados en términos de objetivos) y no losproblemas en sí. Por ejemplo, si el problema es la pérdida de dineros en la inversiónestatal ó el malestar de la población en un sitio determinado debido a la incertidumbrehidrológica; las restricciones para alcanzar ese objetivo pueden ser la falta de información,el desconocimiento de tecnologías como las simulaciones, la falta de gestión pública, etc.Las restricciones podrían clasificarse en técnicas y físicas, políticas y legales, económicas,institucionales, administrativas, sociales y culturales, científicas, etc.

7. La propuesta de soluciones para superar las restricciones detectadas, con el fin de lograrlos objetivos medios establecidos dentro de los ámbitos delimitados se selecciona a partirde un conjunto de opciones posibles o se conciben específicamente de acuerdo con lasrestricciones, los ámbitos, los objetivos y las estrategias globales de acción; laspropuestas deben ser realistas.

8. La siguiente etapa consiste en determinar qué estrategias se van a aplicar, calculandocuidadosamente el beneficio y su contribución a la equidad de cada acción posible con elfin de: lograr soluciones políticas, sociales, económicas, ambientales, técnicas viables;superar las restricciones más urgentes y de menor complejidad y costo; armonizar losaportes de las diferentes instituciones que tengan responsabilidades e intereses en elámbito; determinar la efectividad en función de los costos de la superación de cadarestricción con los recursos y tiempo disponible, etc. Las estrategias determinan cómodeben realizarse las actividades continuas y las discontinuas y, cómo debe funcionar elsistema de organizaciones públicas encargadas de llevarlas a cabo.

9. La penúltima etapa consiste en la formulación de programas que permitan aplicar lasestrategias seleccionadas y evaluarlas.

10. La última etapa, consiste en la ejecución de las actividades y su posterior seguimiento.


CONCLUSIONES

Contiene el resumen de los resultados principales de la investigación:

A. Evaluación, prolongación y elaboración estadística de las series de observaciones del régimenhidrometeorológico de Bolivia, lo que permitió levantar los mapas de isolíneas de dosmomentos iniciales (norma y coeficiente de variación) de la escorrentía anual y precipitaciones(para los segundos momentos iniciales tal operación fue realizada por primera vez).

B. Evaluación de intensividad del ruido climático con reflexión de sus valores en el mapa deBolivia, lo que permitió aplicar el modelo de formación escorrential para la evaluaciónestadística de la norma y el coeficiente de variación de la escorrentía anual en aquellosdepartamentos de Bolivia, donde los resultados de observaciones hidrológicas antesrealizadas se consideraban insuficientes.

C. Levantamiento de los mapas donde se reflejan los cambios probables de las característicasestadísticas del campo de la escorrentía anual de Bolivia en el transcurso de muchos años,tomando en cuenta las variaciones más probables de las sumas anuales de precipitaciones,densidad demográfica y porcentaje del territorio cubierto por bosques.

D. Determinación de los valores numéricos de los criterios fundamentales de la red básica óptima(criterios de gradiente, de correlación y de representatividad) para cinco regiones (para todo elterritorio boliviano), lo que permitió determinar la cantidad óptima de estaciones hidrológicas,teniendo en consideración los cambios perspectivos de la escorrentía anual.

La presente investigación a nivel de doctorado co-patrocinada por el Programa HidrológicoInternacional UNESCO, cuyo Representante por América Latina y el Caribe es el Dr. CarlosFernández-Jáuregui, a quien le agradecemos su apoyo continuo e incondicional, permite porprimera vez enfocar el diseño de una red hidrométrica bajo escenarios de cambios climáticos.Obviamente, que la misma no es el final de tal tarea, sino por el contrario representa el inicio delmanejo integral del recurso hídrico en términos ingenieriles.


Principales resultados de la Optimización de la red Hidrológica básica de Bolivia

Zona

Planicie Alta montañaLaderas

orientales delos AndesCaracterísticas

Sur -Oriental

Nor -Occidental Sur Norte

Area км2 1440000 535000 151000 88000 190000

Módulo de escorrentíaanual, l/с км2

6.21 16.7 1.67 3.80 12.5

Coeficiente de Variación 0.44 0.17 0.73 0.46 0.26

Criterio de gradiente, км2 39000 99000 62000 2000 9000

Criterio de correlación, км2 3000 155000 450 3000 28000

Estaciones existentes 13 4 10 27 6

Cantidad óptima deestaciones, bajo escenariodel clima actual

7 4 5 36 10

Estimación de lasestaciones bajo el nuevoescenario *

11/11 2/5 14/14 19/32 6/21

Estaciones bajo: cambiodel coeficiente deescorrentía a causa delaumento de la población ydeforestación

20 6 9 2 11

Nota: *- Cantidad bajo el nuevo escenario con aumento de lluvias en un 20%/ Cantidad bajo el nuevoescenario con disminución de lluvias en un 20%.


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