Impacto de la variabilidad climática en la infraestructura hidroeléctrica. Caso de estudio: Río Cañete.
Miluska A. Rosas Barturén,1,2,a, Veerle Vanacker1,b, Christian Huggel3,c
1 Earth and Life Institute, Université Catholique de Louvain, Place de l’Université 1, 1348 Ottignies-Louvain la Neuve, Bélgica.
2 Departamento de Ingeniería, Pontificia Universidad Católica del Perú, Av. Universitaria 1801, San Miguel, Lima, Perú
3 Department of Geography, University of Zurich, Rämistrasse 71, 8006 Zürich, Suiza
Resumen
La capacidad hidroeléctrica en América del Sur ha aumentado en gran medida en la última década. En Perú, la energía hidroeléctrica representó aproximadamente el 50% de la producción total de energía en 2016 [1]. Las plantas hidroeléctricas en Perú comúnmente cuentan con un reservorio para regular el flujo en la temporada seca. Las tasas de erosión de las cuencas que drenan desde los Andes hasta cuenca del océano Pacífico varían aproximadamente entre 0.1 y 1.0 mm/año, o 770 a 2200 t/km2/año [2]–[4]. Las altas tasas de erosión y transferencia de sedimentos en los Andes conducen a una acumulación rápida de sedimentos en los reservorios y a una disminución severa del almacenamiento. Sin embargo, hasta ahora se sabe poco sobre las evaluaciones cuantificadas de erosión y deposición y cómo los cambios climáticos influyen en estos procesos. Se estudia la cuenca del río Cañete, ya que juega un papel importante en el desarrollo social y económico de la región debido a su suministro de agua y energía a las zonas rurales y urbanas. La planta hidroeléctrica El Platanal de 220 MW, cuenta con el embalse Capillucas, ubicado en la cuenca media. Por otro lado, modelos de cambio climático regional y global no muestran claras tendencias para la tasa de precipitación proyectada para el final del siglo 21 [5]. Los cambios varían de -24% a +15% para la temporada de lluvia y entre -33% a +24% para la estación seca. En base a esta información, cuatro escenarios fueron desarrollados y evaluados. Dos de ellos muestran un aumento de 8% y 15% respectivamente, de la tasa de precipitación anual, distribuida en la temporada de lluvias. Mientras que los otros evalúan el impacto de estos incrementos solo en los eventos extremos o picos. Se aplicó un modelo hidrológico acoplado a un modelo de transporte de sedimentos para simular los cambios futuros en la descarga y la carga de sedimentos en el río. Como resultado se observó que el patrón de precipitación define la tasa de sedimentos suspendidos en el lecho del río. Este documento se centra en el impacto potencial del cambio climático en la dinámica de los sedimentos en los Andes peruanos, y evalúa los posibles cambios en la transferencia y movilización de sedimentos Así mismo, presenta nuevos datos sobre la sensibilidad de la infraestructura del agua y las instalaciones de energía hidroeléctrica a los cambios inducidos por el clima en la movilización de sedimentos en la red fluvial.
Descriptores: Cañete, variabilidad climática, sedimentos suspendidos, reservorio, hidroeléctrica.
Abstract
The hydropower capacity in South America has largely increased in the last decade. In Peru, hydropower is the largest energy resource accounting for about 50% of the total energy production in 2016 [1]. The hydropower plants in Peru commonly have a large impoundment facility, allowing to carry over the storage of river water from the wet season to supplement lower flows in the dry season. Erosion rates of catchments draining the steep escarpments of the Andean Cordillera, where hydropower plants are preferentially located, are known to range between 0.2 and 1.0 mm/yr, or roughly 520 to 2600 t/km2/yr [2]–[4]. High rates of erosion and sediment transfer in the Andes lead to rapid accumulation of sediment in the hydropower reservoirs and a potentially severe decrease of the carryover storage. However, little is known to date concerning quantified assessments of erosion and deposition and how climatic changes influence these processes. Within the Peruvian coastal mountain range, the catchment of the Cañete River is studied as it plays an important role in the social and economic development of the region due to its provision of water and energy to rural and urban areas. The 220MW El Platanal hydroelectric plant located on Canete’s river, involves the Capillucas reservoir dam that was constructed on the middle reach of the Cañete River. Global and regional climate models do not provide clear indications on future precipitation changes in the catchment [5]. Projections over the 21st century range from -24% to +15% change of precipitation for the rainy season and -33% to +24% for the dry season. Likewise, climate variability and land cover changes might trigger an important change in erosion and sediment transport rates. In this work, we use a hydrological model coupled to a sediment transport model to simulate future changes in discharge and river load. Four scenarios were developed, and evaluated. Two of them show an increase of 8% and 15%, respectively, of the annual precipitation rate, distributed in the rainfall season (December to March). While, the others, evaluate the impact of these increments in the extreme events or peaks only. We concluded, that the rainfall pattern plays an important role in the sediments rate in carreid by the river. The paper presents new data on the sensitivity of water infrastructure and hydro-power facilities to climate-induced changes in sediment mobilisation in the river network.
Keywords: Cañete basin, climate variability, suspended sediments, reservoir, hydroelectric
Referencias
[1] J. Tamayo, J. Salvador, A. Vasquez, C. Vilches, P. Edici, and C. Alberto, La industria de la electricidad en el Perú: 25 años de aportes al crecimiento económico del país” (Lima, 2016).
[2] E. M. Latrubesse and J. D. Restrepo, Geomorphology 216 (2014) 225–233.
[3] S. B. Morera, T. Condom, A. Crave, P. Steer, and J. L. Guyot, Sci. Rep. 7, 1 (2017) 1–14.
[4] V. Naipal, C. Reick, J. Pongratz, and K. Van Oost, Geosci. Model Dev. 8, 9 (2015) 2893–2913.
[5] J. Fluixá et al., Resumen Ejecutivo: Modelización hidrológica de la cuenca del Cañete y evaluación del impacto del cambio climático en los recursos hídricos (Lima, 2018).
Esta bien que se defina 4 escenarios de impacto climatico sobre la hidrologia del rio canete. Pero el mas probable impacto vendra por la reduccion de las precipitaciones y elevacion de la isoterma cero que reducira el area de hielo disponible. Teniendo en cuenta que el caudal del rio canete es alimentado por las lluvias estacionales de verano y, en epoca de estiaje, mantenido por el deshielo. Una reduccion de ambos tiene un impacto negativo. Ademas del presente estudio se debe priorizar uno estudio climatologico enfocado a entender la circulacion de los vientos humedos de origen amazonico responsables de las precipitaciones y como el cambio climatico puede modificarlos . Estudios realizados sobre la cuenca de rio rimac apuntan a una reduccion de su caudal. y otros estudios sobre el altiplano llega a la misma conclusion por lo que se desprende que el rio canete no puede ser la excepcion a esta tendencia asi que la reduccion de la disponibilidad de agua tiene la primera prioridad y por ende los estudios al respecto.