Un viaje hacia la sostenibilidad hídrica y la visibilización del agua subterránea

Este artículo es un resumen del trabajo presentado en el marco del Concurso de Indicadores lanzado en la gestión 2023. El documento ha sido elaborado para el fortalecimiento o ampliación del indicador RAPReHS en Bolivia (ODS 13). 

 

Introducción

En Bolivia, el agua subterránea desempeña un papel esencial en el consumo humano, al igual que en las actividades agrícolas e industriales realizadas por los bolivianos. Según datos del Ministerio de Medio Ambiente y Agua al 2017, el 78% de las EPSAS^[1] (con seguimiento regulatorio) explotan aguas subterráneas para el abastecimiento de al menos 6 ciudades capitales y 32 ciudades intermedias. Por otro lado, las cooperativas y comités de agua del área rural también hacen uso de las fuentes de agua subterránea. En el Altiplano su uso principal es para consumo, por otro lado, tanto en valles como en llanos su uso es múltiple: consumo – producción agrícola y pecuaria (Ministerio de Medio Ambiente y Agua, 2021).

Ya sea mediante su aporte en pozos y manantiales (uso directo), y/o su contribución al flujo de ríos durante los periodos secos (uso indirecto), el agua subterránea cumple una doble función, y esto la hace especialmente valiosa ya que cumple como un escudo protector contra los impactos del cambio climático. Es así que, una adecuada gestión integral del agua es muy importante. Sin embargo, a la vez, es complicada, principalmente debido a la escasez de información precisa sobre las aguas subterráneas. En áreas como la Chiquitanía de Santa Cruz, donde el agua en la superficie es escasa y muchas veces no apta para consumo humano, muchas de las comunidades dependen en gran medida del agua subterránea, tanto para su consumo como para su producción de alimentos. Sin embargo, el incremento de la frontera agrícola y los frecuentes incendios forestales representan un riesgo latente no solo para los acuíferos, sino también para el flujo constante de los ríos, que son esenciales tanto para la diversidad de la vida natural como para las actividades diarias de la población.

Bolivia, comprometida con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), enfrenta desafíos únicos en la lucha contra el cambio climático, especialmente en la gestión de sus recursos hídricos. El ODS 13, que se centra en la acción climática, es de vital importancia en un país donde los efectos del cambio climático, como las alteraciones en los patrones de lluvia y el aumento de eventos extremos, impactan directamente en la disponibilidad de agua. A pesar de la importancia de este recurso, medir el impacto del cambio climático en las aguas subterráneas es complejo debido a su naturaleza indirecta. Por lo tanto, es crucial visibilizar y comprender la importancia de medir el impacto para desarrollar estrategias efectivas que aseguren una gestión sostenible del agua en Bolivia.

Este artículo destaca el desarrollo del indicador «Tasa de Reducción Anual del Potencial de Recarga Hídrica Subterránea (RAPReHS)» en Bolivia, una iniciativa pionera para medir y visibilizar el estado de la recarga hídrica en el tiempo. Al visibilizar este recurso oculto, el RAPReHS ofrece una perspectiva crucial para entender y responder a los cambios en la disponibilidad de agua subterránea, siendo este esencial para la preservación de los acuíferos y el mantenimiento de los caudales de los ríos. A través de este enfoque, se busca fomentar una gestión más informada y sostenible del agua a nivel municipal, TIOCs y TCOs para el equilibrio ecológico y el bienestar de las comunidades bolivianas.

Metodología

La comprensión de la recarga de aguas subterráneas en Bolivia ha avanzado gracias a dos estudios fundamentales. El primero realizado por Luiza Silva de Freitas en 2021, titulado ‘Remotely-sensed estimate of groundwater recharge and its correlation with deforestation and fire in eastern Bolivia’, el cual utilizó técnicas de teledetección en el municipio de San José de Chiquitos. Este estudio, supervisado por la Prof. Marijke Huysmans y la Prof. Mónica X. Guzmán Rojo, demostró la viabilidad de usar teledetección en áreas con escasez de datos hidrometeorológicos. El segundo realizado por Enrique Francisco Coritza Taquichiri, en su tesis de 2023 ‘Groundwater Recharge Estimation in Eastern Bolivia Using Remotely-Sensed Hydrometeorological Variables’, amplió esta metodología a otras regiones del Bosque Chiquitano, reafirmando la eficacia de esta técnica para identificar tendencias a largo plazo en la recarga de aguas subterráneas.

Estas investigaciones han sido cruciales para validar una metodología simplificada que, a pesar de ciertas limitaciones en precisión, ha probado ser eficaz para capturar tendencias confiables en la recarga de aguas subterráneas. La aplicación inicial de Silva de Freitas y la posterior extensión realizada por Coritza Taquichiri han demostrado que la teledetección es una herramienta valiosa en contextos con datos limitados. Estos avances han inspirado la aplicación de esta metodología a una escala más amplia en Bolivia, permitiendo visibilizar y comprender mejor el estado y las tendencias de la recarga hídrica subterránea a nivel nacional, por TIOCs y TCOs.

La metodología, inspirada en las investigaciones de Magnoni (2020), Silva de Freitas (2021) y Coritza (2023), se enfoca en estimar el potencial de recarga de las aguas subterráneas en Bolivia, para ello emplea Google Earth Engine herramienta que permite analizar datos de la base TerraClimate (Monthly Climate and Climatic Water Balance for Global Terrestrial Surfaces) construida por Abatzoglou et al. (2018), la cual brinda información vital sobre variables hidrometeorológicas como la precipitación, evapotranspiración y escorrentía. Se debe destacar que inicialmente se trabajó simultáneamente con la base de datos FLDAS (Famine Early Warning Systems Network (FEWS NET) Land Data Assimilation System) que presenta una resolución espacial de aproximadamente 11 [Km] propuesta por Mcnally et al. (2017), pero luego de un análisis holístico de los resultados preliminares, se decidió trabajar solamente con los resultados obtenidos por la base de datos TerraClimate debido a una mayor precisión obtenida con su resolución espacial de 4.6 [Km].

Posteriormente, se calculó la recarga de agua subterránea (RAS) usando una fórmula simplificada de balance hídrico (ver ecuación 1).

RAS = P – ET – ES (1)

Donde:

P = Representa la precipitación

ET = Representa la evapotranspiración real

ES = Representa la escorrentía superficial.

Para llevar a cabo este análisis a nivel nacional, se aplicó el balance hídrico mencionado a todos los municipios de Bolivia, abarcando los Territorios Indígenas de Origen Campesino (TIOCs) y los Territorios Comunitarios de Origen (TCOs). Este proceso se tradujo en la identificación de 595 polígonos de análisis (340 municipios, 211 TCOs, y 44 TIOCs). El periodo de estudio abarcó veinte años de datos hidrometeorológicos, los cuales fueron agregados anualmente en cada polígono.

La exhaustiva recopilación de datos permitió establecer líneas de tendencia que ilustran la evolución de la recarga de aguas subterráneas a lo largo de las últimas dos décadas. Es relevante destacar que se generaron dos líneas de tendencia por cada polígono, una para cada conjunto de datos (TerraClimate y FLDAS), lo que sumó un total de 1188 tendencias. Estas tendencias proporcionaron una representación de la tasa de cambio en el potencial de recarga durante este extenso periodo de tiempo y ayudaron a identificar la base de datos que generaba resultados con mayor precisión durante el análisis exploratorio de datos.

De esta manera, se logró la estimación de la recarga mensual de agua subterránea en cada unidad de superficie de análisis de aproximadamente 5 [Km²], aplicando técnicas de teledetección para compensar la escasez de datos hidrometeorológicos detallados en la región. Es importante mencionar que los resultados obtenidos para el indicador RAPHReS están expresados en unidades de milímetros por año [mm/año].

Trabajo de campo Proyecto CReA (Comunidad, Resiliencia y Aprendizaje). Universidad Católica Boliviana San Pablo. Municipio de San José de Chiquitos. Proyecto Gestión Integral del Agua Subterránea. Grupo de Investigación – IHDRA

Principales resultados obtenidos

A partir de los datos analizados, primeramente, se planteó la siguiente clasificación de riesgo en relación con el incremento o disminución de la recarga hídrica estimada. Se identificaron 5 niveles de riesgo, estos son: 

• Nivel. Riesgo Muy Bajo: Se aplica cuando la pendiente es mayor a 0, señalando una ausencia de impacto negativo significativo en las áreas naturales responsables de la recarga en el territorio analizado. Esto sugiere estabilidad o incluso una mejora en las condiciones de recarga hídrica.
• Nivel. Riesgo Bajo: Cuando la pendiente varía entre 0 y -0.49, refleja un impacto leve en los servicios ambientales responsables de la recarga en el territorio bajo estudio. Esta categoría implica la necesidad de ciertas medidas de gestión y seguimiento para evitar un deterioro futuro.
• Nivel. Riesgo Moderado: Se establece cuando la pendiente se sitúa entre -0.5 y -1.49. Aquí, el impacto negativo en el ecosistema responsable de la recarga de agua subterránea es más evidente en el territorio. Se necesitan medidas más enfocadas para mitigar sus efectos.
• Nivel. Riesgo Alto: Se establece que cuando la pendiente se sitúa entre -1.50 y -2.50 implica que enfrentamos un impacto considerable en el ecosistema responsable del balance hídrico y de la recarga de agua en el territorio bajo estudio. Se caracteriza por una disminución significativa en la recarga hídrica, lo que demanda acciones urgentes de mitigación y adaptación.
• 5to Nivel. Riesgo Severo: Se establece cuando la pendiente es inferior a -2.51. Este es el escenario más crítico, donde se evidencia una afectación del ciclo hidrológico a partir de un impacto directo en los ecosistemas naturales responsables de recarga hídrica subterránea en el territorio bajo estudio. Esto exige medidas de gestión inmediatas y extensas para combatir las causas subyacentes de este problema.

Una vez analizados los datos, la Tabla 1 presenta los principales estadísticos obtenidos a nivel municipal, y la Tabla 2 presenta los 5 municipios con mayor disminución en la recarga hídrica de agua subterránea.

Tabla 1. Estadísticos Descriptivos. RAPReHS a nivel municipal

 

Fuente: Elaboración de los autores con base a análisis estadístico de datos con SPSS v.29. Indicador RAPReHS por Municipio.

 Tabla 2. Municipios con índices más extremos de reducción de recarga de agua subterránea

Fuente: Elaboración de los autores con base a análisis estadístico de datos con SPSS v.29. Indicador RAPReHS por municipio.

De los 340 municipios analizados, 20% están con riesgo muy bajo, 25% con riesgo bajo, 27.65% con riesgo moderado, 20.29% con riesgo alto, y 7.06% con riesgo alto. A partir de esta clasificación se ha realizado el siguiente mapa que muestra la distribución geográfica del indicador (ver Gráfico1).

Gráfico 1: Distribución geográfica de RAPReHS por municipio

Fuente: Elaboración de los autores con base a Mapas Municipales y software Notebook de Júpiter. Indicador RAPReHS por municipio.

En la fase conclusiva de nuestro análisis, al aplicar los datos procesados de TerraClimate en el mapeo del potencial de recarga de aguas subterráneas en Bolivia, descubrimos tendencias notables. Se resalta particularmente una franja central que atraviesa el país y se expande hacia el este en Santa Cruz. Esta región, identificada en alto riesgo, muestra una disminución gradual y preocupante del potencial de recarga hídrica. Este fenómeno ya está generando, y probablemente seguirá provocando, serios problemas de abastecimiento de agua en las poblaciones locales.

En el gráfico 2 representamos la distribución de los diferentes niveles de riesgo en cada uno de los nueve departamentos del país. A diferencia de una distribución espacial como en el mapa, este gráfico ofrece una perspectiva cuantitativa y comparativa de cómo se distribuye el potencial de recarga en diferentes niveles de riesgo en los nueve departamentos.

Gráfico 2. Análisis comparativo del porcentaje de riesgo por departamento

Fuente: Elaboración de los autores con base a Mapas Municipales y software Notebook de Júpiter. Indicador RAPReHS por municipio.

Al analizar los resultados por departamento, se destaca que Tarija, Santa Cruz, Cochabamba y Chuquisaca enfrentan los mayores desafíos en términos de recarga hídrica subterránea, presentando situaciones más críticas. En contraste, regiones como Pando y Beni, al norte de Bolivia, exhiben tasas de recarga más estables. Asimismo, departamentos como Oruro y Potosí revelan escenarios de recarga relativamente constantes. No obstante, al identificar áreas con un riesgo muy alto, Beni y La Paz evidencian la posibilidad de un aumento con el tiempo. Finalmente, Santa Cruz, uno de los departamentos con mayor extensión territorial de Bolivia, donde el incremento de la frontera agrícola ha sido mayor, presenta una situación crítica en cuanto a la recarga hídrica de sus aguas subterráneas (ver Gráfico 2).

En el caso de los Territorios Indígenas Originarios Campesinos – TIOCs los resultados destacan una reducción de la recarga de agua subterránea promedio de -0.4428 [mm/año] con un error típico de 0.1451 que es bastante diferente del RAPReHS promedio para municipios (-0.8088 [mm/año]). La Tabla 3 presenta las cinco TIOCs con índices más extremos de reducción de agua subterránea. Destacar los resultados favorables de estas unidades de análisis respecto del nivel municipal, el cual puede deberse al manejo integral que tienen de estos territorios.

Tabla 3. TIOCs con índices más extremos de reducción de recarga de agua subterránea

Fuente: Elaboración de los autores con base a análisis estadístico de datos con SPSS v.29. Indicador RAPReHS por TIOCs.

Por otro lado, en lo referente a los Territorios Comunitarios de Origen – TCOs los resultados destacan una reducción de la recarga de agua subterránea promedio de -0.54417 [mm/año] con un error típico de 0.076168, igual de diferente del RAPReHS promedio para municipios y ligeramente menor que RAPReHS de TIOCs. La Tabla 4 presenta las cinco TCOs con índices más extremos de reducción de agua subterránea. Destacar los resultados favorables de estas unidades de análisis respecto del nivel municipal, el cual puede deberse al manejo integral que tienen estos territorios.

Tabla 4. TCOs con índices más extremos de reducción de recarga de agua subterránea

Fuente: Elaboración de los autores con base a análisis estadístico de datos con SPSS v.29. Indicador RAPReHS por TCOs.

Desde el año 2006, el término TCO (Tierra Comunitaria de Origen) se cambió oficialmente por TIOC (Territorio Originario Indígena Campesino) (Ley 1715, 1996, Decreto Supremo 727, 2010). A pesar del cambio de nombre, los principales objetivos de las TCO y ahora denominados TIOC se mantuvieron. Estos objetivos buscan conferir derechos jurisdiccionales colectivos a los pueblos indígenas y comunidades, buscando con ello mejorar la gobernanza de bosques y otros recursos naturales (De Jon et al., 2014;  Chirif, 2014; Gambon, 2018). Aunque los TIOC permitieron el registro de grupos de agricultores no indígenas dentro de esta categoría, mientras que los TCO no lo hicieron.

Gráfico 3. Análisis comparativo RAPReHS. Diferentes niveles

Fuente: Elaboración de los autores con base a análisis estadístico de datos con SPSS v.29. Indicador RAPReHS por municipio, TIOCs y TCOs.

En el Gráfico 3, es crucial notar que más del 75% de los Territorios Indígenas Originarios Campesinos (TIOC) y más del 50% de los Territorios Comunitarios de Origen (TCO) se encuentran en categorías de riesgo muy bajo o bajo. Por el contrario, más del 55% de los municipios se encuentran en categorías de riesgo moderado, alto y muy alto. De esta manera queremos contrastar la diferencia que existe en la reducción de la recarga hídrica de agua subterránea de los municipios vs. TIOCs / TCOs. No obstante, resulta preocupante observar que cerca del 34% de los TCO están ingresando a la categoría de riesgo moderado. Se destaca la importancia de comparar el desempeño de estos TIOC y TCO con respecto al municipio donde se ubican. En algunos casos, su desempeño puede superar la media municipal, lo que indica la necesidad de promover el tipo de gobernanza y manejo de recursos naturales que están aplicando estos territorios, y extrapolar sus buenas prácticas a otros municipios. Por otro lado, si su desempeño es inferior al promedio municipal, podría sugerir una afectación severa a la integridad de sus territorios, lo que requeriría una acción inmediata.

Conclusiones

El presente estudio ha permitido reflexionar sobre el impacto negativo del cambio climático (ODS 13), exacerbado por la deforestación y los incendios forestales, en la disminución de la recarga hídrica subterránea a nivel municipal, TIOCs y TCOs. Los resultados son preocupantes y revelan los retos que se tienen como país para cumplir con una gestión integral efectiva del agua en los siguientes años hasta el 2030, tanto a nivel municipal como TIOC/TCOs.

En esta investigación subrayamos los retos significativos en la gestión hídrica boliviana, resaltando la complejidad asociada con las variaciones en la recarga de aguas subterráneas. La necesidad apremiante de abordar la gestión de los recursos hídricos subterráneos con igual énfasis que el agua superficial se convierte en un imperativo, considerando las implicaciones para el abastecimiento de agua y la sostenibilidad ambiental. Al examinar el rendimiento de Territorios Indígenas Originarios Campesinos (TIOC) y Territorios Comunitarios de Origen (TCO), se observa que, una mayoría se encuentra en categorías de riesgo bajo o leve, aunque un porcentaje considerable de TCO ingresa a la categoría de riesgo moderado. Esta variabilidad destaca la importancia de comparar el desempeño local y sugiere enfoques diferenciados para promover buenas prácticas y/o abordar afectaciones severas, proporcionando orientación crucial para estrategias adaptativas y sostenibles.

^[1] EPSAS: Entidad Prestadora de Servicios de Agua Potable y Saneamiento.

Referencias

Abatzoglou, J. T., Dobrowski, S. Z., Parks, S. A., & Hegewisch, K. C. (2018). TerraClimate, a high-resolution global dataset of monthly climate and climatic water balance from 1958–2015. Scientific Data, 5(1), 170191. https://doi.org/10.1038/sdata.2017.191

Bolivia. Decreto Supremo N° 727, 6 de diciembre de 2010. Available online: https://www.lexivox.org/norms/BO-DS-N727.xhtml

Cortiza, E. F. (2023). Groundwater Recharge Estimation in Eastern Bolivia Using Remotely-Sensed Hydrometeorological Variables [Master of Science in Water Resources Engineering]. Vrije Universiteit Brussel & Katholike Universiteit Leuven.

Chirif, A. La Normativa Sobre Territorios Indígenas y su Implementación en Bolivia. 2014. Available online: www.giz.de/ecuador.

Bolivia Ley 1715 de Servicio Nacional de Reforma Agraria, 18 de octubre de 1996. Available online: https://www.lexivox.org/norms/BO-L-1715.xhtml.

De Jong, W.; Becker, M.; Ruiz, S.; Gottwald, C. El nuevo Régimen Forestal en el Norte Amazónico Boliviano; CIFOR: Bogor, Indonesia, 2014; Available online: http://www.cifor.org/publications/pdf_files/Books/BDeJong0401S0.pdf.

Gambon, H.; Rist, S. Moving Territories: Strategic Selection of Boundary Concepts by Indigenous People in the Bolivian Amazon—An Element of Constitutionality? Hum. Ecol. 2018, 46, 27–40. Available online: http://link.springer.com/10.1007/s10745-017-9960-z.

Magnoni, P. H., de Oliveira Ferreira Silva, C., & Manzione, R. (2020). Groundwater recharge and water table levels modelling using remotely sensed data and cloud-computing. Sustainable Water Resources Management, 6, 113. https://doi.org/10.1007/s40899-020-00469-6

Mcnally, A., Arsenault, K., Kumar, S., Shukla, S., Peterson, P., Wang, S., Funk, C., Peters-Lidard, C., & Verdin, J. (2017). A land data assimilation system for sub-Saharan Africa food and water security applications. Scientific Data, 4, 170012. https://doi.org/10.1038/sdata.2017.12

Ministerio de Medio Ambiente y Agua (2021, octubre 22). La importancia de las aguas subterránea en Bolivia. Facebook. https://www.facebook.com/ViceministerioDeAgua/videos/aguas-subterr%C3%A1neas-consumo-humano/4129706813796022/

Silva de Freitas, L. (2021). Remotely-sensed estimate of groundwater recharge and its correlation with deforestation and fire in eastern Bolivia. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.15130.98243