El impacto ambiental de los embalses es objeto de un escrutinio cada vez mayor a medida que aumenta la demanda mundial de agua y energía y el número y tamaño de los embalses.
Las presas y los embalses pueden utilizarse para suministrar agua potable , generar energía hidroeléctrica , aumentar el suministro de agua para riego , proporcionar oportunidades recreativas y controlar las inundaciones . En 1960, la construcción de Llyn Celyn y la inundación de Capel Celyn provocaron un alboroto político que continúa hasta el día de hoy. Más recientemente, la construcción de la presa de las Tres Gargantas y otros proyectos similares en toda Asia , África y América Latina han generado un considerable debate ambiental y político. Actualmente, el 48 por ciento de los ríos y sus sistemas hidroecológicos se ven afectados por embalses y presas. [1]
Una presa actúa como una barrera entre el movimiento ascendente y descendente de los animales migratorios del río, como el salmón y la trucha . [3]
Algunas comunidades también han comenzado la práctica de transportar peces migratorios río arriba para desovar mediante una barcaza. [3]
Los ríos arrastran sedimentos por sus cauces, lo que permite la formación de características deposicionales como deltas fluviales , abanicos aluviales , ríos trenzados , lagos en forma de meandro , diques y riberas costeras . La construcción de una presa bloquea el flujo de sedimentos río abajo, lo que provoca la erosión río abajo de estos entornos de deposición sedimentaria y una mayor acumulación de sedimentos en el embalse. Si bien la tasa de sedimentación varía para cada presa y cada río, con el tiempo todos los embalses desarrollan una capacidad de almacenamiento de agua reducida debido al intercambio de espacio de "almacenamiento vivo" por sedimento. [4] La disminución de la capacidad de almacenamiento da como resultado una menor capacidad para producir energía hidroeléctrica, una menor disponibilidad de agua para riego y, si no se aborda, puede resultar en última instancia en la expiración de la presa y el río. [5]
La captura de sedimentos en los embalses reduce el aporte de sedimentos aguas abajo, lo que afecta negativamente la morfología del canal, los hábitats acuáticos y el mantenimiento de la elevación del terreno en los deltas . [6] Además de la eliminación de presas , existen otras estrategias para mitigar la sedimentación de los embalses.
El método de flujo de descarga implica vaciar parcial o totalmente el reservorio detrás de una presa para erosionar el sedimento almacenado en el fondo y transportarlo río abajo. [7] [6] Los flujos de descarga tienen como objetivo restaurar los flujos naturales de agua y sedimentos en el río aguas abajo de la presa, sin embargo, el método de flujo de descarga es menos costoso en comparación con la eliminación de presas o la construcción de túneles de derivación.
Desde 2003 se han implementado flujos de descarga en el río Ebro dos veces al año en otoño y primavera, a excepción de dos años secos en 2004 y 2005. [8] [9] La construcción de múltiples presas en el río Ebro interrumpió el suministro de sedimentos río abajo y, como resultado, el delta del Ebro enfrenta un déficit de sedimentos . El canal del río también se estrechó y la erosión de las orillas aumentó. [7] Durante los experimentos, se encontró que la concentración de sedimentos en suspensión durante los flujos de descarga es el doble que la de las inundaciones naturales , aunque la descarga total de agua es menor. Esto significa que los flujos de descarga tienen una capacidad de transporte de sedimentos relativamente alta , [8] lo que a su vez sugiere que los flujos de descarga impactan positivamente en los ecosistemas fluviales río abajo , maximizando el suministro de sedimentos a los tramos más bajos del río. [10] Un total de 340.000 t/año de sedimentos podrían ser entregados al delta del Ebro, lo que podría resultar en una tasa de acreción neta de 1 mm por año. [7]
Los túneles de derivación de sedimentos pueden restaurar parcialmente la dinámica de sedimentos en los ríos aguas abajo de las presas , y se utilizan principalmente en Japón y Suiza . [11] Los túneles de derivación desvían parte del agua entrante y los sedimentos durante las inundaciones hacia un túnel alrededor de un embalse y una presa . De este modo, el agua y los sedimentos nunca entran en el embalse, sino que se unen al río nuevamente debajo de la presa. [12] Los túneles de derivación reducen la erosión del lecho del río y aumentan la variabilidad morfológica debajo de la presa. [13]
Como todas las represas resultan en una carga reducida de sedimentos río abajo, un río represado tiene una gran demanda de sedimentos ya que no tendrá suficiente sedimento. Esto se debe a que la tasa de deposición de sedimentos se reduce en gran medida ya que hay menos para depositar pero la tasa de erosión permanece casi constante, el flujo de agua erosiona las orillas y el lecho del río, amenazando los ecosistemas costeros, profundizando el lecho del río y estrechando el río con el tiempo. Esto conduce a un nivel freático comprometido, niveles de agua reducidos, homogeneización del flujo del río y, por lo tanto, variabilidad reducida del ecosistema, menor apoyo para la vida silvestre y menor cantidad de sedimentos que llegan a las llanuras costeras y deltas. [5] Esto provoca la erosión costera , ya que las playas no pueden reponer lo que las olas erosionan sin la deposición de sedimentos de los sistemas fluviales de apoyo. [14] La erosión del canal aguas abajo de los ríos represados está relacionada con la morfología del lecho del río, que es diferente de estudiar directamente las cantidades de sedimentación porque está sujeta a condiciones específicas a largo plazo para cada sistema fluvial. Por ejemplo, el canal erosionado podría crear un nivel freático más bajo en el área afectada, lo que afectaría a los cultivos de las tierras bajas, como la alfalfa o el maíz , y daría como resultado un suministro menor. [15] En el caso de la presa de las Tres Gargantas en China, los cambios descritos anteriormente parecen haber llegado a un nuevo equilibrio de erosión y sedimentación durante un período de 10 años en los tramos inferiores del río. Los impactos en la región de mareas también se han vinculado a los efectos aguas arriba de la presa. [16]
Además de los impactos de la erosión costera, la reducción del caudal de los ríos también puede alterar las corrientes oceánicas y los ecosistemas. [17]
Una vez que se coloca una presa, representa un obstáculo para el flujo de nutrientes como el carbono (C), nitrógeno (N), fósforo (P) y silicio (Si) en el río, las llanuras de inundación y el delta del río. El mayor tiempo de residencia de estos elementos en el sistema léntico de un embalse, en comparación con el sistema lótico de un río, promueve su sedimentación o eliminación [18] que puede ser de hasta 40%, 50% y 60% para nitrógeno, fósforo y sílice respectivamente [19] y esto en última instancia cambia la estequiometría de los nutrientes en el ecosistema acuático río abajo de una presa. El desequilibrio estequiométrico de nitrógeno, fósforo y silicio del desagüe puede repercutir en los ecosistemas río abajo al cambiar la comunidad de fitoplancton en la base de la red alimentaria con consecuencias para toda la población acuática. [20] [21] [22] Un ejemplo es el efecto de la construcción de la presa alta de Asuán en Egipto, donde la caída de la concentración de nutrientes en el delta del Nilo impidió las floraciones de diatomeas causando una disminución sustancial de la población de peces de Sardinella aurita y Sardinella eba , mientras que la carga reducida de lodo y limo afectó a la fauna microbentónica llevando a la disminución de la población de camarones. [23] El cambio en la estequiometría de nutrientes y el agotamiento de silicio en el delta de un río también pueden causar floraciones de algas y bacterias dañinas en detrimento del crecimiento de las diatomeas para quienes la disponibilidad de silicio representa un hito para la formación de conchas.
Dado que los ríos represados almacenan nutrientes durante su vida útil, se puede esperar que cuando se elimina una represa, estos nutrientes heredados se removilicen causando la eutrofización de los ecosistemas río abajo y una probable pérdida de biodiversidad , logrando así el efecto opuesto deseado por la acción de restauración del río al desmantelar la represa.
El agua de un embalse profundo en climas templados suele estratificarse con un gran volumen de agua fría y pobre en oxígeno en el hipolimnio. El análisis de los perfiles de temperatura de 11 grandes presas en la cuenca Murray Darling (Australia) indicó diferencias entre las temperaturas del agua superficial y del fondo de hasta 16,7 grados Celsius. [24] Si esta agua se libera para mantener el caudal del río, puede causar impactos adversos en el ecosistema aguas abajo, incluidas las poblaciones de peces. [25] En las peores condiciones (como cuando el embalse está lleno o casi lleno), el agua almacenada está fuertemente estratificada y se liberan grandes volúmenes de agua al canal del río aguas abajo a través de las salidas del nivel inferior; se pueden detectar temperaturas deprimidas a 250-350 kilómetros (160-220 millas) aguas abajo. [24] Los operadores de la presa Burrendong en el río Macquarie (este de Australia) están intentando abordar la supresión térmica colgando una cortina geotextil alrededor de la torre de salida existente para forzar la liberación selectiva del agua superficial. [26]
Se construyen muchas presas para el riego y, aunque ya existe un ecosistema seco aguas abajo, se lo destruye deliberadamente para favorecer la agricultura de regadío. Después de que se construyera la presa de Asuán en Egipto, ésta protegió al país de las sequías de 1972-1973 y 1983-1987 que devastaron África oriental y occidental. La presa permitió a Egipto recuperar unas 840.000 hectáreas en el delta del Nilo y a lo largo del valle del Nilo, aumentando la superficie irrigada del país en un tercio. El aumento se produjo tanto irrigando lo que solía ser desierto como poniendo en cultivo 385.000 hectáreas que eran cuencas naturales de retención de inundaciones. Cerca de medio millón de familias se asentaron en estas nuevas tierras. En 1983, el proyecto de la presa Franklin en Tasmania, Australia, se canceló tras una campaña para proteger los bosques circundantes de la tala y las inundaciones. [27]
En muchos países en desarrollo de baja altitud [ cuantificar ] [ ejemplo necesario ] la sabana y la ecología forestal adyacentes a las llanuras aluviales y los deltas de los ríos se riegan mediante las inundaciones anuales de la estación húmeda. Los agricultores plantan anualmente cultivos de recesión de inundaciones, donde la tierra se cultiva después de que las inundaciones retroceden para aprovechar el suelo húmedo. Las represas generalmente desalientan este cultivo y previenen las inundaciones anuales, creando una ecología más seca aguas abajo al tiempo que proporcionan un suministro constante de agua para riego.
Estudios de caso
En ocasiones, las represas se rompen y causan daños catastróficos a las comunidades que se encuentran río abajo. Las represas se rompen debido a errores de ingeniería, ataques o desastres naturales. El mayor desastre por rotura de represa hasta la fecha ocurrió en China en 1975, donde murieron 200.000 ciudadanos chinos. Otras fallas importantes durante el siglo XX fueron las de Morbi, India (5.000 muertos) y Vajont, Italia (2.000 muertos), mientras que otras tres fallas de represas causaron al menos 1.000 muertos cada una .
La controvertida presa de las Tres Gargantas en China es capaz de almacenar 22 kilómetros cúbicos (5,3 millas cúbicas) de aguas de inundación en el río Yangtsé. Las inundaciones del río Yangtsé de 1954 mataron a 33.000 personas y desplazaron a 18 millones de personas de sus hogares. En 1998, una inundación mató a 4.000 personas y afectó a 180 millones de personas. La inundación del embalse provocó la reubicación de más de un millón de personas, y luego, en agosto de 2009, una inundación fue completamente capturada por el nuevo embalse, protegiendo a cientos de millones de personas río abajo.
La creación de reservorios puede alterar el ciclo biogeoquímico natural del mercurio . Los estudios realizados sobre la formación de un reservorio experimental mediante la inundación de un humedal boreal mostraron un aumento de 39 veces en la producción de metilmercurio tóxico (MeHg) después de la inundación. [31] El aumento en la producción de MeHg solo duró alrededor de 2 a 3 años antes de volver a niveles casi normales. Sin embargo, la concentración de MeHg en los organismos de la cadena alimentaria inferior se mantuvo alta y no mostró signos de volver a los niveles previos a la inundación. El destino del MeHg durante este período de tiempo es importante si se considera su potencial de bioacumulación en peces depredadores. [32]
Enfermedades
Aunque los embalses son útiles para los seres humanos, también pueden ser perjudiciales. Un efecto negativo es que los embalses pueden convertirse en zonas de reproducción de vectores de enfermedades. Esto es así especialmente en las zonas tropicales, donde los mosquitos (que son vectores de la malaria ) y los caracoles (que son vectores de la esquistosomiasis ) pueden aprovechar esta agua de flujo lento. [33]
Las presas de reasentamiento
y la creación de embalses también requieren la reubicación de poblaciones humanas potencialmente grandes si se construyen cerca de áreas residenciales. El récord de la mayor población reubicada pertenece a la presa de las Tres Gargantas construida en China . Su embalse sumergió una gran superficie de tierra, obligando a más de un millón de personas a reubicarse. "La reubicación relacionada con la presa afecta a la sociedad de tres maneras: un desastre económico, un trauma humano y una catástrofe social", afirman el Dr. Michael Cernea del Banco Mundial y el Dr. Thayer Scudder, profesor del Instituto de Tecnología de California . [2]
Además de la reubicación de las comunidades, también se debe tener cuidado de no dañar irreparablemente los sitios de valor histórico o cultural. La presa de Asuán obligó al traslado del Templo de Asuán para evitar su destrucción por la inundación del embalse.
Los embalses pueden contribuir a los cambios en el clima de la Tierra. Los embalses de clima cálido generan metano , un gas de efecto invernadero cuando los embalses están estratificados, en los que las capas inferiores son anóxicas (es decir, carecen de oxígeno), lo que lleva a la degradación de la biomasa a través de procesos anaeróbicos. [34] [ página necesaria ] En una presa en Brasil, donde la cuenca inundada es amplia y el volumen de biomasa es alto, el metano producido resulta en un potencial de contaminación 3,5 veces mayor que el que tendría una planta de energía a base de petróleo. [35] Un estudio teórico ha indicado que, a nivel mundial, los embalses hidroeléctricos pueden emitir 104 millones de toneladas métricas de gas metano al año. [36] El gas metano es un contribuyente significativo al cambio climático global. Este no es un caso aislado, y parece que especialmente las presas hidroeléctricas construidas en áreas de selva baja (donde es necesaria la inundación de una parte del bosque) producen grandes cantidades de metano. Bruce Forsberg y Alexandre Kemenes han demostrado que la presa de Balbina , por ejemplo, emite 39.000 toneladas de metano cada año [37] y otras tres presas en la Amazonia producen al menos entre 3 y 4 veces más CO2 que una central eléctrica equivalente alimentada con carbón. Las razones de esto son que las selvas tropicales de las tierras bajas son extremadamente productivas y, por lo tanto, almacenan mucho más carbono que otros bosques. Además, los microbios que digieren material en descomposición crecen mejor en climas cálidos, por lo que producen más gases de efecto invernadero. A pesar de esto, a partir de 2020, se planea construir otras 150 presas hidroeléctricas en la cuenca del Amazonas [38] . Hay algunos indicios de que las emisiones de gases de efecto invernadero disminuyen durante la vida útil de la presa. "Pero incluso incluyendo las emisiones de metano , el total de GEI [gases de efecto invernadero] por KWh generado a partir de energía hidroeléctrica sigue siendo al menos la mitad del de las alternativas térmicas menos contaminantes. Por lo tanto, desde la perspectiva de la mitigación del calentamiento global, las presas son la alternativa más atractiva a las fuentes de energía basadas en combustibles fósiles". [34]
Las investigaciones realizadas en el Área Experimental de Lagos indican que la creación de reservorios mediante la inundación de humedales boreales, que son sumideros de CO2 , convierte a los humedales en fuentes de carbono atmosférico. [31] En estos ecosistemas, se ha descubierto que la variación en el contenido de carbono orgánico tiene poco efecto en las tasas de emisión de gases de efecto invernadero. Esto significa que otros factores como la labilidad de los compuestos de carbono y la temperatura del suelo inundado son importantes a considerar. [39]
La siguiente tabla indica las emisiones de los embalses en miligramos por metro cuadrado por día para diferentes cuerpos de agua. [40]