CONCLUSIONES

1.    Nuevo estado del arte de la sedimentología en el Perú
Documentar las tasas de erosión, patrones y procesos son cruciales para la caracterización de la evolución de las tasas de erosión en una región montañosa. Sin embargo, el principal reto para el estudio de los sedimentos es el registro y la disponibilidad de la información hidro-sedimentológica. En el Perú, en comparación con otras ramas de la hidrología, lo alcanzado en el transporte de sedimentos ha sido limitado. La principal razón es la complejidad del área de estudio que dificulta el acceso, la instalación y el mantenimiento de las estaciones a lo largo de la vertiente del Pacífico (4°S a 18°S). Si a ello se suman los eventos extremos como El Niño donde es necesaria una estrategia de muestreo, dicha labor se vuelve todo un reto. A pesar de lo antes mencionado, actualmente no existe una institución u organismo que esté encargado de procesar bajo una misma metodología, además, de poner a disponibilidad una base de datos hidro-sedimentológica a nivel nacional. La base de datos hidro-sedimentológica serviría para futuros estudios académicos y/o planificación de las principales cuencas productoras del país. En este sentido, el capítulo 3 muestra registros inéditos de una base de datos hidro-sedimentológica ampliamente dispersa a lo largo de los Andes centrales occidentales. El análisis de la disponibilidad de datos de la SSY a un paso de tiempo horario y diario muestra la confiabilidad de los datos, cuyos registros históricos datan desde 1948 hasta 2012.

2.    Estrategias de muestro para detectar el ciclo de la producción de sedimentos en cuencas de montaña
Basado en muestreos continuos de los caudales y horarios del MES, en el capítulo 4 se evalúa la incertidumbre durante la estimación anual y mensual de los flujos de sedimentos en cuatro cuencas de montañas (10411- 1757 km2). Los caudales son generados a partir de registros de los niveles del río a la altura de la estación de aforo. Durante este capítulo se desconoce la incertidumbre derivada del muestreo y procesamiento de la información. Sin embargo, se analizó la incertidumbre producida por una estrategia de muestreo a baja frecuencia del MES (diario, pentadiario, semanal, decadiario, mensual, bimensual); a partir de estas nuevas series de datos se estimó el flujo sólido mensual y anual. Mediante pruebas estadísticas comparamos los datos modelados y los observados a un 25 y 75 percentil, estas muestran una alta variabilidad temporal reflejada en un amplio rango de la desviación estándar (DS) que va desde 1.3 hasta 11.7 veces su caudal líquido. La estrategia de muestreo para estas cuencas altoandinas puede variar entre  6 a  12 (moderado) días la cual produciría una subestimación del ~20 % durante una estimación anual; mientras que para estimar la producción de sedimentos a nivel mensual y durante la época de lluvias (enero-abril) se requiere un intervalo de muestreo que va de 1 y 5 días (intenso), este incluiría un error de ± 40 %. Sin embargo, para el periodo de estiaje (junio-setiembre) puede ser realizado una vez al mes, este incluye un error del ± 45 % y representa menos del 2 % de la estimación de la SY a una escala anual. Finalmente, los resultados muestran que las frecuencias de muestreo antes mencionado deben de reducirse a la mitad de tiempo cuando se monitorea eventos extremos (durante lluvias de El Niño 1982-83 y 1997-98) donde el error anual asciende a 300 %.

3.    Eficiencia del monitoreo indirecto del material sólido en suspensión
En el capítulo 5 se evaluó la eficiencia del sensor óptico de turbidez como alternativa de monitoreo instantáneo del MES en alta frecuencia con el fin de estimar y entender los flujos sólidos en cuencas de montaña (caso de la cuenca del río Santa). Las tres estaciones de piedemonte evaluadas mostraron un alto grado de dependencia del NTU medido en laboratorio a partir del MES (2007-2012). La cuenca media y alta del río Santa (estación Santa) presentan los mayores rangos de error y el más bajo coeficiente de Nash-Sutcliffe para el periodo evaluado. Mediante pruebas estadísticas de Nash-Sutcliffe y Error absoluto, se encontró una alta significancia entre los datos del MESobservada y el MESgenerado. Por otro lado, debido al bajo volumen de arcillas (±15%) en las muestras de sedimentos durante la época de lluvias la cuenca del río Tablachaca presenta la mejor relación del MES y NTU a una escala estacional. A pesar de no haber calibrado el MES=f(NTU) en función de la granulometría (partículas finas y gruesas), se obtuvieron resultados de alta precisión, esto se atribuye a la turbulencia del flujo en las estaciones de monitoreo (Estaciones de pie de monte). Adicionalmente, las mejores estimaciones del MES se observan para los meses de mayo a setiembre (época de estiaje), para el resto de meses sería necesario tomar muestras de sedimentos en suspensión. Cabe mencionar que en ríos de montaña a una escala temporal estacional las estimación del MES son alentadores debido a que la turbiedad es un predictor que brinda mejores resultados que las descargas líquidas. Bajo este contexto se demostró el alto potencial del uso del turbidímetro como alternativa para el monitoreo continuo del MES en cuencas de montaña.

4.    Transporte de los flujos sólidos desde los Andes hacia el Océano Pacífico
Las tasas de erosión y los flujos de sedimentos desde los Andes hasta la costa del Perú son desconocidos. El capítulo 6 contribuye a resolver el vacío del conocimiento cuantificando y caracterizando la señal de la magnitud y frecuencia del transporte de sedimentos desde los Andes centrales occidentales hacia el océano Pacífico. Las muestras de sedimentos fueron tomadas a la salida de veinte cuencas (638-16949 km2), ubicadas entre los 2°S y 18°S. El análisis estadístico de las series diarias y subdiarias revelan una fuerte gradiente latitudinal y longitudinal, con escorrentías que fluctúan entre 2.4 a 25.5 l.km2.año-1, así como un amplio rango de caudal sólido específico que va de 9 a 2000 t.km2.año-1. Los resultados muestran que hay una fuerte variación temporal de los flujos sólidos donde el material en suspensión muestra una respuesta inmediata a la escorrentía durante los picos de descarga. El análisis interanual entre la escorrentía y la producción de sedimentos muestra una correlación que varía entre 0<r<9.0 (p<0.05) a lo largo del Pacífico. Durante eventos catastróficos como El Niño de 1982-83 y 1997-98, los flujos sólidos se incrementan entre 10 a 30 veces el promedio anual. Durante dichos eventos la variabilidad espacial y temporal es mucho más marcada en el norte del Perú. Sin embargo, un análisis a una escala diaria y subdiaria muestran eventos mucho más marcados. Finalmente, los factores que controlan la producción de sedimentos no son completamente entendidos a lo largo de la vertiente del Pacífico. Futuros estudios se ocuparán de dicho tópico.

5.    Factores que controlan una de las tasas de erosión más críticas de la vertiente del Pacífico
El capítulo 7 presenta las tasas de erosión más elevadas en Sudamérica y los factores que la controlan. El área de estudio comprende las cuencas del río Tablachaca (3,132 km²) y el río Santa (6,815 km²), dos cuencas andinas geográficamente vecinas. Ambas son estadísticamente similares respecto a las precipitaciones y caudales diarios, sin embargo, muestran un gran contraste en la SY. Con el fin de investigar cuales factores controlan la SY, se trabajó con los caudales instantáneos y datos horarios del material en suspensión (MES) para toda la cuenca del río Santa. A partir de una serie histórica de 54 años de monitoreo no se observó una relación entre los caudales y los ENOS. No obstante, se observó que la cuenca del río Santa fue altamente sensible durante eventos mega El Niño (e.j. 1982-83, 1997-98), a pesar de las condiciones hidroclimáticas, cobertura vegetal  y geomorfologías similares, la subcuenca Santa y Tablachaca presentan una media anual de SSY de 779 y 2,204 t.km2.año-1, respectivamente. Las últimas cifras califican con una de las más altas a lo largo de la cadena de los Andes. La marcada diferencia en las tasas de erosión es causada por una litología específica que, a la vez, está altamente relacionada con la actividad minera en la cuenca. Los resultados en el presente documento muestran que el análisis de los factores que controlan la producción de sedimentos en una escala regional en los Andes debe realizarse cuidadosamente. El análisis basado en valores medios anuales de las variables relevantes puede conllevar a malinterpretaciones acerca de los factores que controlan la producción de sedimentos. Lógicamente, la escala pertinente para construir una base de datos está relacionada principalmente a la heterogeneidad espacial y temporal de los procesos erosivos. Finalmente, en los Andes centrales la actividad minera está relacionada a una litología específica e información espacial altamente heterogénea, es necesaria la información a una escala de kilómetros, además, de caudales líquidos y MES diarios para definir el principal factor de erosión en todo un rango espacial.

 

 

PERSPECTIVAS

Las tasas de erosión actual fueron cuantificadas en base al sedimento en suspensión observado y los factores que controlan la producción de sedimentos en dos cuencas de montaña, abren una serie de preguntas científicas y técnicas  que deberían ser respondidas:

1.     Factores que controlan la producción de sedimentos a nivel regional
Los factores que controlan las tasas de erosión a lo largo de la costa peruana no son entendidos completamente. Futuros trabajos analizarán estadísticamente cada uno de los factores que interviene en la erosión y transporte de sedimentos en cuenca alto andinas. Parte de los resultados serán plasmados en un mapa de erosión de la vertiente del Pacífico. Este trabajo puede ser complementado con el uso de técnicas que estudian la variabilidad espacial de las tasas de alteración química.

2.     El transporte de fondo
En el norte del Perú el sedimento de fondo tiende a ser significativa durante la estimación del caudal sólido total anual sin embargo es desconocido. Actualmente, se viene monitoreando el sedimento fluvial de fondo. Debido a los primeros resultados se recomienda extenderlo a lo largo de la vertiente del Pacífico.

3.      Modelización de las tasas de erosión actual local y regional
La modelación del transporte de sedimentos en la cuenca del río Santa y Tablachaca con el uso de los modelos SWAT y WATEN-SEDEM. Por otra parte la modelación de la SSY para toda la vertiente del Pacífico requerirá modelos más globales como el PSIAC y FSM.

4.      Las tasas de erosión en el Holoceno y factores que los controlaron
A una escala de tiempo geológico es importante entender el rol de la tectónica. Por ello es necesario realizar pruebas de la composición física y las características químicas del sedimento. En este sentido, técnicas recientes basadas en el uso de trazadores geoquímicos e isotópicos, en particular la radioisotopía, permiten el estudio de una serie de procesos ambientales a escala geológica. Por ejemplo, los radionúclidos cosmogénicos (26AL/10Be), los cuales han permitido cuantificar la magnitud de la erosión del suelo, integrando efectos de intemperismo sobre las escalas espaciales y temporales al mostrar el tiempo de residencia de las cargas de sedimentos.

5.     La gestión integrada de la producción de los sedimentos
La vertiente del Pacífico (Perú) ocupa el 21.8% de la superficie del territorio nacional y concentra el 65% de la población. Esta última es abastecida con el 1.8% del recurso hídrico disponible a nivel nacional. Estas cifras se tornan críticas si consideramos el ciclo hidrológico altamente estacional en la cual el periodo de lluvias se realiza de enero a abril con los picos máximos en marzo. A las condiciones adversas climáticas se suma los suelos poco estables, topografía (fuerte pendiente) y geología (altamente erosiva) y durante las últimas décadas la alta densidad poblacional, actividades mineras, industriales y la agricultura.

La degradación del suelo y el proceso severo de desertificación se reflejan en la erosión, el transporte de sedimento y deposición, y estos tienen un impacto directo en el uso de los recursos hídricos. Estos se reflejan en la degradación de la calidad del agua, el cual se agrava con la escasez y restricciones al acceso de los usuarios. Es así que, el incremento de la erosión y el impacto en los ecosistemas acuáticos y los corredores húmedos del sistema hidrológico afectan las actividades económicas, sociales y ambientales, los cuales son vitales para el desarrollo de la región.

Estas características hacen que la vertiente del Pacífico posea grandes limitaciones en la disponibilidad del recurso hídrico donde existe un déficit crónico del suministro de agua a lo largo de la costa peruana durante la época de estiaje; esto hace de la vertiente del Pacífico una zona de conflictos entre sus diferentes usuarios que compiten por el agua. A ello se suma la ausencia de un marco legal, político e interinstitucional debido al déficit financiero.

Se recomienda fortalecer el marco institucional a nivel de cuenca (e.j; involucrar a los gobiernos regionales, proyectos especiales, universidades, Autoridad Nacional del Agua (ANA-ALA), Servicio Nacional de Áreas Naturales Protegidas por el Estado (SERNANP), Agrorural, SENAMHI y otras empresas ligadas al recurso hídrico) con la finalidad de articular el accionar de los usuarios en la gestión integrada de la producción de sedimentos y asegurar la sostenibilidad de los recursos más importantes como son el suelo y el agua.

Se reconoce una urgente implementación de la gestión integrada de la producción de sedimentos en la política y la estrategia nacional de recursos hídricos que impulse el monitoreo de los flujos sólidos, así como la implementación de un laboratorio a nivel nacional. Entre los planes a corto plazo, y como parte de la culminación de este trabajo, se tendría la elaboración de un mapa de erosión a nivel nacional para priorizar un plan de mitigación y control de la erosión y sedimentación en el cual se priorizará la protección de la biodiversidad con el fortalecimiento y consolidación de áreas protegidas, seguido de la elaboración de un marco legal que contemple mayor investigación de los recursos agua y suelo, así como el uso y manejo de tecnologías adecuadas que conlleven la sostenibilidad del recurso hídrico y sobre todo permitan actuar frente a desastres naturales.

Entre los objetivos a mediano plazo se abordaría la concientización pública, mediante la educación ambiental desde las escuelas, hasta la diseminación de la información generada a nivel de toma de decisiones. Paralelo a ello, es necesario el desarrollo de instrumentos económicos y mecanismos financieros.

En resumen, el Perú concentra el 71% de los glaciares tropicales de los Andes Centrales, además, la vertiente del Pacífico está conformada por altas cuencas montañosas, de fuerte pendiente y de régimen hídrico irregular. La configuración de la vertiente del Pacífico genera lagunas altoandinas, las cuales presentan un potencial de almacenamiento es de 1996 MMC, estas cifras muestran su elevado potencial energético. También, se resalta la presencia de paramos y ecosistemas de humedales. Por otro lado, en la cuenca baja (costa peruana) el potencial para la agricultura es de 1 080 000 ha, y  que actualmente el 80% de uso consuntivo es agrícola; por lo antes mencionado se hace necesario implementar y continuar con el monitoreo del transporte de sedimentos fluviales en la vertiente del Pacífico.