El impacto ambiental de los embalses está bajo un escrutinio cada vez mayor a medida que aumenta la demanda global de agua y energía y aumenta el número y tamaño de los embalses.
Las presas y embalses se pueden utilizar para suministrar agua potable , generar energía hidroeléctrica , aumentar el suministro de agua para riego , brindar oportunidades recreativas y controlar inundaciones . En 1960, la construcción de Llyn Celyn y la inundación de Capel Celyn provocaron un revuelo político que continúa hasta el día de hoy. Más recientemente, la construcción de la presa de las Tres Gargantas y otros proyectos similares en 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 están afectados por embalses y represas. [1]
Una presa actúa como barrera entre el movimiento río arriba y río abajo de animales migratorios de río, como el salmón y la trucha . [3]
Algunas comunidades también han comenzado a transportar peces migratorios río arriba para desovar en una barcaza. [3]
Los ríos transportan sedimentos por sus lechos, lo que permite la formación de elementos de depósito como deltas de ríos , abanicos aluviales , ríos trenzados , meandros , diques y costas . La construcción de una presa bloquea el flujo de sedimentos río abajo, lo que provoca la erosión de estos ambientes de depósito sedimentario aguas abajo y una mayor acumulación de sedimentos en el embalse. Si bien la tasa de sedimentación varía para cada presa y cada río, eventualmente todos los embalses desarrollan una capacidad reducida de almacenamiento de agua debido al intercambio de espacio de "almacenamiento vivo" por sedimentos. [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, en última instancia puede resultar en la expiración de la presa y el río. [5]
La captura de sedimentos en embalses reduce la entrega de sedimentos río abajo, lo que impacta negativamente la morfología del canal, los hábitats acuáticos y el mantenimiento de la elevación del suelo de los deltas . [6] Además de la remoción de presas , existen otras estrategias para mitigar la sedimentación del embalse.
El método de flujo de lavado implica vaciar parcial o completamente el embalse detrás de una presa para erosionar los sedimentos almacenados en el fondo y transportarlos aguas abajo. [7] [6] Los flujos de lavado 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 lavado es menos costoso en comparación con la eliminación de presas o la construcción de túneles de derivación.
Se han implementado flujos de descarga en el río Ebro dos veces al año en otoño y primavera desde 2003, excepto 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 consecuencia, el delta del Ebro se enfrenta a un déficit de sedimentos . El cauce del río también se estrechó y la erosión de las riberas aumentó. [7] Durante los experimentos, se descubrió 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 tienen un impacto positivo en los ecosistemas fluviales aguas abajo , maximizando la entrega de sedimentos a los tramos más bajos del río. [10] Un total de 340.000 t/año de sedimentos podrían entregarse al delta del Ebro, lo que podría dar como resultado una tasa de acreción neta de 1 mm por año. [7]
Los túneles de derivación de sedimentos pueden restaurar parcialmente la dinámica de los sedimentos en los ríos aguas abajo de las represas y se utilizan principalmente en Japón y Suiza . [11] Los túneles de derivación desvían parte del agua y los sedimentos entrantes 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 vuelven a unirse al río 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 reducen la carga de sedimentos aguas abajo, un río represado exige mucho sedimentos, ya que no tendrá suficientes sedimentos. Esto se debe a que la tasa de deposición de sedimentos se reduce considerablemente ya que hay menos que 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. tiempo. Esto conduce a un nivel freático comprometido, niveles de agua reducidos, homogeneización del flujo del río y, por lo tanto, una menor variabilidad del ecosistema, un menor apoyo a la vida silvestre y una menor cantidad de sedimentos que llegan a las llanuras costeras y los 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 soporte. [14] La erosión de los canales aguas abajo de los ríos represados está relacionada con la morfología del lecho del río, lo cual es diferente del estudio directo de las cantidades de sedimentación porque está sujeto a condiciones específicas de largo plazo para cada sistema fluvial. Por ejemplo, el canal erosionado podría crear un nivel freático más bajo en el área afectada, impactando los cultivos de tierras bajas como la alfalfa o el maíz , y resultando en un suministro menor. [15] En el caso de la presa de las Tres Gargantas en China, los cambios descritos anteriormente parecen haber llegado ahora 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 las mareas también se han relacionado con los efectos de la presa aguas arriba. [dieciséis]
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 carbono (C), nitrógeno (N), fósforo (P) y silicio (Si) en los ríos, llanuras aluviales y deltas aguas abajo. El mayor tiempo de residencia de estos elementos en el sistema léntico de un embalse, en comparación con el sistema lótico de un río, favorece su sedimentación o eliminación [18] que puede ser de hasta el 40%, 50% y 60% para el nitrógeno, fósforo y sílice respectivamente [19] y esto, en última instancia, cambia la estequiometría de los nutrientes en el ecosistema acuático aguas abajo de una presa. El desequilibrio estequiométrico de nitrógeno, fósforo y silicio del flujo de salida puede tener repercusiones en los ecosistemas aguas abajo al desplazar 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 de Asuán en Egipto, donde la caída en la concentración de nutrientes en el delta del Nilo impidió la floración de diatomeas provocando una disminución sustancial de la población de peces de Sardinella aurita y Sardinella eba , mientras que la reducida carga de lodo y limo afectó a la fauna microbentónica provocando la disminución de la población de camarón. [23] El cambio en la estequiometría de los nutrientes y el agotamiento del silicio en el delta de un río también pueden causar proliferación 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 aguas abajo y una probable pérdida de biodiversidad , logrando así el efecto opuesto deseado por la acción de restauración del río al momento del desmantelamiento de la represa. .
El agua de un embalse profundo en climas templados normalmente se estratifica con un gran volumen de agua fría y pobre en oxígeno en el hipolimnion. El análisis de los perfiles de temperatura de 11 grandes represas 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 flujo del río, puede causar impactos adversos en el ecosistema río 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 salidas en el nivel del fondo, se pueden detectar temperaturas deprimidas 250 - 350 kilómetros río 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 de agua superficial. [26]
Muchas represas se construyen para riego y, aunque existe un ecosistema seco río abajo, se destruye deliberadamente en favor de la agricultura de regadío. Después de que se construyó la presa de Asuán en Egipto, protegió a Egipto de las sequías de 1972–73 y 1983–87 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 en un tercio la superficie irrigada del país . El aumento se produjo tanto mediante el riego de lo que solía ser un desierto como con la puesta en cultivo de 385.000 hectáreas que eran cuencas naturales de retención de inundaciones. Alrededor de medio millón de familias se asentaron en estas nuevas tierras. En 1983, el proyecto de la presa Franklin en Tasmania, Australia, fue cancelado tras una campaña para proteger los bosques circundantes de la tala y las inundaciones. [27]
En muchos [ cuantificar ] países en desarrollo de tierras bajas [ se necesita ejemplo ] la sabana y la ecología forestal adyacentes a las llanuras aluviales y los deltas de los ríos son irrigados por 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 río abajo más seca y al mismo tiempo proporcionando un suministro constante de agua para el riego.
Estudios de caso
En ocasiones, las represas se rompen y causan daños catastróficos a las comunidades río abajo. Las presas 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, matando a 200.000 ciudadanos chinos. Otras fallas importantes durante el siglo XX se produjeron en Morbi, India (5.000 muertes), en Vajont, Italia (2.000 muertos), mientras que otras tres fallas de presas causaron al menos 1.000 muertes cada una .
La controvertida presa de las Tres Gargantas en China puede almacenar 22 kilómetros cúbicos de aguas de inundaciones en el río Yangtze. Las inundaciones del río Yangtze en 1954 mataron a 33.000 personas y desplazaron a 18 millones de sus hogares. En 1998, una inundación mató a 4.000 personas y 180 millones de personas resultaron afectadas. La inundación del embalse provocó el traslado de más de un millón de personas, luego una inundación en agosto de 2009 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 embalse 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 entre 2 y 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 anteriores a la inundación. El destino del MeHg durante este período es importante al considerar su potencial de bioacumulación en peces depredadores. [32]
Enfermedades
Si bien los reservorios son útiles para los humanos, también pueden ser dañinos. Un efecto negativo es que los reservorios pueden convertirse en caldos de cultivo para vectores de enfermedades. Esto es especialmente cierto en las zonas tropicales donde los mosquitos (que son vectores de la malaria ) y los caracoles (que son vectores de la esquistosomiasis ) pueden aprovechar este agua que fluye lentamente. [33]
Reasentamiento
Las represas y la creación de embalses también requieren la reubicación de poblaciones humanas potencialmente grandes si se construyen cerca de áreas residenciales. El récord de mayor población reubicada pertenece a la presa de las Tres Gargantas construida en China . Su embalse sumergió una gran superficie de tierra, lo que obligó a más de un millón de personas a reubicarse. "La reubicación relacionada con represas 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, al igual que el reasentamiento de comunidades, también se debe tener cuidado de no dañar irreparablemente sitios de valor histórico o cultural. La presa de Asuán obligó al movimiento 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 mediante procesos anaeróbicos. [34] [ página necesaria ] En una presa en Brasil, donde la cuenca inundada es ancha y el volumen de biomasa es alto, el metano producido tiene un potencial de contaminación 3,5 veces mayor que el que tendría una central eléctrica alimentada con petróleo. [35] Un estudio teórico ha indicado que los embalses hidroeléctricos a nivel mundial pueden emitir 104 millones de toneladas métricas de gas metano al año. [36] El gas metano contribuye significativamente al cambio climático global. Este no es un caso aislado, y parece que especialmente las represas hidroeléctricas construidas en áreas bajas de selva tropical (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 el Amazonas producen al menos de 3 a 4 veces más CO 2 que una central eléctrica de carbón equivalente. Las razones de esto son que los bosques tropicales de tierras bajas son extremadamente productivos y, por lo tanto, almacenan mucho más carbono que otros bosques. Además, los microbios que digieren el material en descomposición crecen mejor en climas cálidos, produciendo así más gases de efecto invernadero. A pesar de ello, a partir de 2020 está prevista la construcción de otras 150 represas 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 [Gas de Efecto Invernadero] por KWh generado a partir de energía hidroeléctrica sigue siendo al menos la mitad que el de las alternativas térmicas menos contaminantes. Por lo tanto, desde la perspectiva de la mitigación del calentamiento global, las represas son la alternativa más atractiva a fuentes de energía basadas en combustibles fósiles." [34]
Las investigaciones realizadas en el Área de Lagos Experimentales indican que la creación de embalses mediante la inundación de humedales boreales, que son sumideros de CO 2 , convierte 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 sobre las tasas de emisión de gases de efecto invernadero. Esto significa que es importante considerar otros factores como la labilidad de los compuestos de carbono y la temperatura del suelo inundado. [39]
La siguiente tabla indica las emisiones de los embalses en miligramos por metro cuadrado por día para diferentes cuerpos de agua. [40]