Conservación de Cuencas

La conservación de cuencas tendiente a la protección de cuerpos de agua, se refiere a las acciones estructurales y no estructurales -sobre todo de carácter preventivo- que favorecen la reducción del aporte de sedimentos, no sólo para impedir la colmatación de los embalses sino para emprender trabajos serios en cuanto a conservación de los recursos naturales (suelo, agua, vegetación). En el año 2017, como un complemento de trabajos realizados para la Presa El Palote (Guanajuato, México), se efectuó un análisis del estado que guarda la cuenca vertiente con el fin de identificar las zonas potenciales de erosión hídrica, y se hicieron una serie de recomendaciones para su conservación, mismas que, por su carácter general, pueden ser llevadas a la práctica en cualquier otra región hidrológica.

Guías para la protección del embalse

Sea una zona urbana o una rural, toda superficie de terreno se encuentra o pertenece a una cuenca hidrográfica, esto es el territorio donde toda el agua de lluvia se drena cuesta abajo hacia una sola masa de agua, por ejemplo, un arroyo o río, lago o humedal. La cuenca también se conoce como área de captación, porque en los terrenos altos o corriente arriba se capta toda el agua que luego fluye hacia aguas abajo. Las cuencas se pueden extender por miles de kilómetros cuadrados, o ser tan pequeñas como un solo valle; sin embargo, en cualquier caso, el recurso fluye de las partes altas hacia los lugares de menor pendiente; prosigue hacia cuencas más bajas y, finalmente, se evapora, infiltra o termina en los grandes cuerpos receptores.

Una cuenca saludable protege el abastecimiento de agua, alimenta los bosques, las plantas y la vida silvestre; mantiene el suelo fértil y respalda la autosuficiencia de las comunidades. Los cambios grandes y repentinos que ocurren cuando se cortan los árboles, se eliminan los matorrales, se vacían desechos y se construyen caminos, casas y represas pueden dañar las cuencas y sus recursos, alterando la capacidad de los terrenos para sostener comunidades saludables, lo que puede dar lugar a problemas de salud, hambre y migración. Si se planifica debidamente, el desarrollo y utilización que se dé al agua y a los terrenos podrá evitar problemas en el futuro.

La inversión para desarrollar, construir y operar una obra de contención –como la presa El Palote– es elevada, por lo que resulta conveniente cuidar y conservar las obras existentes y planear las medidas de preservación necesarias para que su vida útil sea lo más larga posible. La presencia de sedimentos provoca serios problemas en las condiciones de operación del embalse, especialmente por efectos de abrasión de las estructuras de control; asimismo, la sedimentación en el cuerpo de agua conduce a la pérdida de su capacidad y vida útil. El uso irracional de una cuenca hidrográfica incrementa la erosión de los suelos, lo que a su vez causa el arrastre de sedimentos y depósito final en el vaso receptor.

Tradicionalmente, durante el proceso de construcción de una presa importante, no se llevan a cabo acciones para prevenir la erosión de las cuencas ni el azolvamiento de los embalses. Lo más común es construir nuevos almacenamientos cuando las pérdidas de capacidad de los antiguos han hecho incosteable su utilización. En la actualidad, existen diversas dependencias oficiales, por lo menos a nivel federal, interesadas en el desarrollo y conservación de las cuencas. Para esto, la legislación en materia de aguas nacionales auspicia la convergencia de las acciones a nivel regional de los diferentes sectores de gobierno y de los propios habitantes de la cuenca, con propósitos de conservación de sus recursos naturales.

La CFE, a través de su Gerencia de Estudios de Ingeniería Civil, ha planteado algunos de los requisitos previos relacionados directamente con la elaboración de un plan de protección de embalses, independientes de otra clase de estudios complementarios o de apoyo (edafológicos, hidrológicos, sociales y de otra índole que pudieran ser necesarios):

1. Recursos materiales y equipo para disponer o preparar información sobre la cuenca, el embalse y las obras de regulación y control que conforman la obra; programas de cómputo para la modelación de los fenómenos de erosión, transporte y depósito de sedimentos; soporte computacional de propósitos generales y con capacidad para la aplicación de los programas.
2. Recursos humanos para la ejecución de proyectos y obras necesarias tendientes a la protección de los embalses. Se debe considerar: un encargado de proyecto, un grupo de profesionales, consultores y personal de apoyo.

Al momento de elaborar este plan de protección, los objetivos se deben orientar hacia la definición y puesta en marcha de todas las acciones necesarias para proteger la vida útil de los embalses, examinando la factibilidad técnica, económica y ambiental de dichas acciones. Los aspectos fundamentales de tal elaboración comprenden:

1. Diagnóstico. Consiste en la descripción general de la cuenca tributaria desde un punto de vista de las ciencias de la tierra, abarcando aspectos de: clima, geología edafología, vegetación e hidrografía (se recomiendan las guías publicadas por la FAO para dicho propósito). Se consideran sólo aquellas acciones de conservación ya existentes en la cuenca y está enfocado fundamentalmente a definir tres aspectos: (1) La situación actual y futura del embalse (capacidad del vaso contra tiempo, operación del vaso); (2) La situación actual y futura del estado de erosión en la cuenca (se debe presentar una caracterización por regiones y una cuantificación de aportación de sedimentos por unidad de área, en cada zona en que se divida la cuenca); y (3) descripción general de las condiciones socioeconómicos actuales y futuras de la población ubicada en la cuenca así como de las condiciones ambientales prevalecientes.
2. Anteproyecto de las medidas de control. Con base en las guías FAO y los resultados del diagnóstico, se realizan diseños preliminares específicos, considerando medidas como las siguientes: (1) Estructurales, tales como: diques, bordos, estabilización de taludes y terrazas; y (2) No estructurales, como: mejoras en las prácticas de los cultivos, reforestación y bioingeniería. En las primeras etapas, estos diseños sirven para obtener un costo aproximado de las medidas por unidad de superficie. De existir en la cuenca algunas acciones de conservación y saneamiento, éstas deben servir de base para la elaboración de los anteproyectos. Desde luego, se deben tomar en cuenta las condiciones naturales de la región, por cuanto hace a la revegetación (empleo de especies nativas) y al empleo de materiales existentes en la zona para construcción de las obras.
3. Análisis económico del plan. La factibilidad de realizar por parte del organismo cualquiera de las intervenciones que se identifiquen y proyecten, depende fundamentalmente de las inversiones necesarias para preservar la capacidad de regulación del vaso. Un primer paso consiste en estimar el costo de mantener la capacidad de almacenamiento (evaluar el costo de obras y acciones que eviten el proceso e azolvamiento) y luego compararlo con el valor del daño que se podría evitar aguas abajo al momento de tener una buena capacidad para regular la escorrentía pluvial. Por otro lado, con base en el diagnóstico, se pueden definir las inversiones necesarias para retener el sedimento aguas arriba, o bien para extraer ese volumen del embalse; y, con tales valoraciones, tratar de confrontar el valor del volumen de sedimento acumulado contra el costo de la intervención para que dicho volumen no se deposite.
4. Proceso de gestión para la implantación del plan. Independientemente de los resultados económicos, una de las etapas más importantes es la elaboración de un programa de gestión, basado en métodos de apoyo (Dourojeanni, 1989) para vincular todos los factores que intervienen en el desarrollo del plan. Para diseñar del programa, es preciso identificar de inicio las partes involucradas con el fin de integrar las actividades que realice cada una de manera independiente, sea fuera o dentro de la dependencia u organismo. Es necesario involucrar también, en este proceso de gestión, a otras instancias públicas y/o privadas, tales como SEMARNAT y CONAGUA.

Prácticas de conservación en la cuenca

Tal como fue explicado en el subcapítulo anterior, los objetivos de un plan de protección para una cuenca que aporta escorrentía superficial a un cuerpo de agua o embalse, se orientan al diseño y puesta en marcha de todas las acciones necesarias para proteger su vida útil, examinando y validando siempre la factibilidad técnica, económica y ambiental de dichas acciones. Además de elaborar el diagnóstico general de la cuenca, se procede de inicio con el anteproyecto de las medidas de control, las cuales se pueden clasificar en (1) Estructurales, tales como: diques, bordos, obras para estabilización de taludes y terrazas, entre otras; y (2) No estructurales, como: mejoras en las prácticas de los cultivos, reforestación y bioingeniería.

Para asegurar que el plan de protección sea exitoso, es necesario habilitar una estrategia de largo plazo para la cuenca, basada en principios del desarrollo sustentable, esto además de trabajar en la gestión de fondos concurrentes por parte de instituciones y dependencias que suscriban objetivos comunes (relacionados con la conservación de los recursos naturales). Un ejemplo del esfuerzo que se emprende en León a propósito de planes como el descrito, es el rescate de la cuenca propuesto por el Instituto Municipal de Planeación y para el que realiza importante difusión, según se ilustra con parte del tríptico mostrado en la Figura 1.

Las medidas de control que se contemplan en esta clase de planes son, en efecto, estructurales (que suponen la ejecución de obras) y no estructurales (acciones y prácticas de manejo). Por los alcances del presente trabajo, a continuación, se presenta –a manera de recomendación– una breve descripción general de estas medidas o prácticas de conservación para una cuenca hidrográfica, varias de las cuales pueden ser aplicadas para proteger los recursos naturales de la sierra y el valle de León, así como para preservar la vida de la presa El Palote, hoy en día la principal obra de protección contra inundaciones pluviales en toda la zona metropolitana.

1. Presas con cortina de tierra compactada. El bordo de almacenamiento es una obra hidráulica consistente en una pequeña presa con cortina de tierra compactada, acompañada de un vertedor de excedencias y una obra de toma, para cuando se tienen pequeñas superficies de riego, o bien para el abrevadero y control de avenidas. Se recomienda que en la construcción de este tipo de obras se elija una boquilla estrecha, así como un valle o vaso de almacenamiento suficientemente amplio. Generalmente, se procura un enrocamiento de protección del talud aguas arriba, y revestimiento de la corona de protección con grava de tezontle, de tamaño medio, para brindarle mayor estabilidad a la estructura. (ver, como ejemplo, el detalle de la Figura 2).
   
   
   Figura 2 Prácticas de conservación en la cuenca. Presa con cortina de tierra compactada.
2. Ollas de agua (jagüey, bordo de agua). Son excavaciones sobre el terreno, que permiten almacenar agua proveniente de los escurrimientos superficiales. Se trata de vasos más pequeños que una presa de tierra compactada que permiten almacenar y distribuir, de manera controlada y por gravedad, los escurrimientos superficiales de cuencas pequeñas –por ejemplo, menores de 50 ha– que son encauzados generalmente por medio de canales de llamada. El jagüey se construye en hondonadas topográficas, de tal forma que el terraplén forme una cortina recta en forma de media luna o rectangular. Este tipo de obras se caracterizan por extraer del propio fondo el material con el que se conforma la cortina (ver Figura 3).
   
   
   Figura 3 Olla de agua (bordo de agua o jagüey).
3. Presas de mampostería. Se refiere a una presa con cortina de material rígido hecha a base de mampostería de piedra y mortero, con alturas de hasta 15 m y hasta 1.5 millones de m³ de capacidad de almacenamiento. Son obras que se construyen en forma transversal al cauce de un arroyo o torrente. Se les utiliza para captar y almacenar el agua de escurrimientos destinados al abrevadero de ganado, al riego de pequeñas superficies, para uso doméstico de comunidades rurales aledañas al vaso y como control de avenidas. Por el material que se ocupa y las características constructivas, se trata de obras costosas pero más duraderas, razón por lo que es habitual encontrarlas en zonas urbanas (ver Figura 4).
   
   
   Figura 4  Presa con cortina y vertedor de mampostería
4. Presas de concreto. Es una presa de tipo gravedad con cortina de material rígido a base de concreto y, al igual que las presas anteriores, se construye para alturas hasta de 15 m y 1.5 millones de m³ de capacidad de almacenamiento. De igual manera, se emplea para captar y almacenar el agua destinada al abrevadero de ganado, al riego de pequeñas superficies, para uso doméstico de comunidades rurales aledañas y para el control de avenidas (ver Figura 5).
   
   
   Figura 5 Presa con cortina y vertedor de concreto
5. Represas o diques con troncos de madera. Son estructuras temporales para el control de la erosión en cárcavas pequeñas y angostas, apropiada para zonas forestales, compuesta de troncos y ramas entrelazadas que se colocan transversalmente (en forma de barrera o trinchera) al flujo del agua o escurrimiento. Este tipo de estructuras reduce la velocidad de la escorrentía, retiene azolves y humedad, detiene el crecimiento de cárcavas, protege obras de infraestructura rural y permite la acumulación de sedimentos que favorecen el establecimiento de cobertura vegetal en el cauce. Se recomienda para cárcavas menores a un metro de profundidad (ver Figura 6).
   
   
   Figura 6 Represa o dique con tronco de madera
6. Presas filtrantes de piedra acomodada. Es una estructura de piedras ensambladas que se coloca transversalmente a un cauce, en forma de barrera, y es utilizada principalmente para controlar el crecimiento de las cárcavas mediante la formación de una pendiente moderada. Este tipo de obra permite retener sedimentos, incrementar la infiltración en el cauce, disminuir la velocidad del flujo, estabilizar lechos de cárcavas y, en fin, mejorar la calidad del agua corriente. Se busca siempre construir con piedras y rocas que existan en el lugar, lo que la vuelve una solución sencilla y utilizada para los propósitos señalados, sin necesidad de almacenar el agua (ver Figura 7).
   
   
   Figura 7. Presa filtrante de piedra acomodada
7. Presas de gaviones. Se trata de estructuras similares a las anteriores, hechas de cajas o gaviones que se colocan transversalmente al flujo de un cauce. El gavión, en efecto, es una caja o canasta formada por malla de alambre de acero galvanizado que se rellena de piedra (boleo)  con objeto de formar, mediante el acomodo regular de varias cajas, el cuerpo de la cortina que constituye la obra de control. Por lo general, se recomienda utilizarlas en corrientes turbulentas donde se quiere evitar el azolvamiento de embalses (ubicados aguas abajo) o para el control de cárcavas. Como el caso anterior, este tipo de obra permite retener sedimentos, incrementar la infiltración y disminuir la velocidad del escurrimiento superficial (ver Figura 8).
   
   
   Figura 8. Presa de gaviones
8. Tinas ciegas. Son excavaciones que se hacen siguiendo determinada curva de nivel, para capturar la escorrentía procedente de las partes altas, esto con el fin de establecer vegetación perenne y controlar la erosión laminar. Con lo anterior, este tipo de obraspuede favorecer la recarga de acuíferos someros por lo que se recomienda en áreas donde exista presencia de manantiales. Es también conveniente que se construyan en regiones con alta precipitación y suelos permeables (ver Figura 9).
   
   
   Figura 9. Tinas ciegas
9. Terrazas. Se refiere a un conjunto de zanjas que se forman a lo largo de las curvas de nivel de una ladera, cuyo volumen excavado se coloca abajo según el sentido de dicha ladera para conformar así un bordo longitudinal. Las terrazas favorecen labores agrícolas, forestales y el crecimiento de vegetación permanente, reducen la velocidad de los escurrimientos, incrementan la infiltración y disminuyen la erosión del suelo. Se recomiendan en terrenos cuya pendiente fluctúe entre 5 y 15% (ver Figura 10).
   
   
   Figura 10 Terrazas en laderas (pendiente de 5 a 15%)

Por otro lado, existen muchas prácticas vegetativas y agronómicas que también se emplean como medidas de conservación de los recursos naturales en una cuenca hidrográfica. Si bien algunas de ellas pudieran requerir de cierto trabajo constructivo, la mayoría se les considera parte de las llamadas acciones no estructurales. En seguida se hace mención de algunas, en particular las que ayudan a la mitigación del impacto causado por los fenómenos de la erosión hídrica y eólica, así como el transporte de sedimentos.

1. Barreras vivas. Se refiere a la siembra en línea de especies vegetales de manera que su follaje sirva para reducir la velocidad del viento, causante de erosión, para favorecer la infiltración y prevenir la formación de cárcavas. Además de proteger el suelo, sirven para delimitar potreros o terrenos de siembra, proporcionar sombra y mejorar el paisaje. Se recomienda el empleo de especies de rápido crecimiento, buen anclaje radical, resistentes a sequías y heladas. Su siembra debe ser al contorno, en zanjas-bordo, con separación horizontal entre líneas no menor de 20 m.
2. Terrazas de muro vivo. Se trata igual de barreras vivas, con propósitos similares a los descritos, pero formadas por especies vegetales –fundamentalmente, perennes– que se siembran en terrazas establecidas al contorno de laderas (ver apartado 9). Se pueden utilizar especies arbóreas o pastos que, al crecer, constituyan barreras útiles que ayuden a retardar el escurrimiento e impedir el arrastre de sedimento. Las ramas que sean producto de la poda se pueden colocar en la propia barrera para hacerla más impermeable y propiciar la formación de la terraza.
3. Contreo. Es una práctica de labranza utilizada en cultivos de escarda, en condiciones de secano, consistente en levantar montículos de tierra dentro del surco (a intervalos regulares) con el propósito de formar pequeños cuencos para la captación de lluvia. La práctica no se recomienda en lugares con problemas de drenaje o inundación, si bien en tales casos se acostumbra el empleo de surcos alternos donde se puede retener el agua, no sólo para regular los excedentes sino para facilitar después el paso de maquinaria durante la cosecha. El espaciamiento de montículos en los surcos –por lo general de 1.20 m– depende de la tasa de infiltración del suelo y el régimen de lluvias. El riego más adecuado para esta práctica es con pivote central y emisores de baja presión.
4. Abonos verdes. Se refiere al establecimiento de cultivos de crecimiento rápido y follaje denso cuya función no es el consumo (humano o pecuario) sino la mejora de las propiedades del suelo con fines meramente agrícolas. Lo que se logra también es aumentar el contenido de materia orgánica y la retención de humedad; esto se traduce en una reducción notable de la erosión hídrica. Para esta práctica se recomiendan plantas leguminosas (frijol, por ejemplo) cuyo producto se cosecha pero luego se cortan e incorporan al paso del arado. Tras la humificación, el nuevo ciclo agrícola (por decir, con maíz o sorgo) se inicia tres a cuatro semanas después.
5. Empastado de taludes. Es un método de recubrimiento que aprovecha el sistema radicular de los pastos para brindar estabilidad a taludes: en laderas naturales o que forman parte de alguna obra de captación de agua o conservación de suelo, así como en cárcavas de reciente formación donde se busca  evitar la progresión de su crecimiento. La finalidad es proteger los terraplenes y taludes contra la erosión hídrica al reducir la velocidad del escurrimiento superficial y amortiguar el impacto de las lluvias intensas; sirve además como recurso para mejorar el paisaje. Se recomienda el empleo de especies de rápido crecimiento, adaptadas al clima local, cuya siembra se realice sobre una capa de suelo fértil (5 cm) y al iniciar la temporada de lluvias, si bien puede requerir riegos de auxilio. Otra opción es el empleo de césped en cuadros de tierra previamente empastados, listos para colocarse sobre terrenos humedecidos y acabado rugoso para mejorar la adherencia (para esto último se puede recurrir al empleo de estacas, incluso de mallas geo-sintéticas, cuando las pendientes sean pronunciadas).
6. Plantación de especies perennes. Cuando se le asocia con tinajas ciegas o con zanjas trinchera, lo que se busca es garantizar la disponibilidad de agua, favorecer la infiltración y la protección de bordos; en caso de barreras vivas, tal plantación ayuda a reducir la escorrentía y la erosión eólica pero además, al emplear especies frutales, agaváceas (como el maguey) o cactáceas (nopal), se mejora el ingreso de las comunidades cercanas. Se trata propiamente de trabajos de reforestación que buscan atender tres propósitos: protección de los recursos agua y suelo, restauración del paisaje (con especies originarias de cada ecosistema) y el de producción (con fines económicos).
7. Repastización de agostaderos. Práctica destinada a establecer especies forrajeras perennes en terrenos no aptos para realizar cultivos anuales de labranza o en áreas desprovistas de vegetación debido al sobrepastoreo. No solo protege al suelo contra la erosión hídrica y eólica, sino que favorece la infiltración y reduce la velocidad de los escurrimientos; además de producir forraje para la alimentación del ganado. Se recomienda efectuar la siembra al iniciar la temporada de lluvias, aplicar insecticidas para el control de plagas y herbicidas para el de maleza. Se debe regular la intensidad del pastoreo de modo que el forraje consumible no exceda 50% de la biomasa aérea (ya que el pastoreo de los rebrotes, al ras, ocasiona debilitamiento y raleo de las plantas).
8. Manejo de ganado. Se refiere a todas aquellas acciones destinadas al contol del ganado y actividades relacionadas con la producción pecuaria. Se tienen, por ejemplo: los corrales de manejo (para beneficiar la actividad ganadera), cercos perimetrales (que limitan el paso del ganado y evitan el sobrepastoreo, daño a cultivos e infraestructura), cercos de división (al interior de los potreros, acorde con la carga animal recomendada según tamaño y tipo de hato), guardaganados (obras que limitan el paso del ganado). Son prácticas destinadas a mejorar la actividad pecuaria pero que protegen otras de tipo agrícola y forestal y, sobre todo, favorecen los trabajos de conservación.