Análisis multicriterio para el manejo del recurso hídrico en un río de Costa Rica.

Dentro de los problemas multicriterio podemos distinguir dos grupos diferenciados. Por un lado aquellos problemas de decisión en los que el conjunto de alternativas a considerar por parte del centro decisor es infinito, tanto en el caso monocriterio como en el multicriterio, suelen denominarse problemas contínuos dado el carácter matemáticamente continuo del conjunto de soluciones factibles.

Por otra parte se encuentran los problemas de decisión de tipo discreto en los que el conjunto de alternativas a considerar por parte del centro decisor es finito y normalmente no muy elevado. El interés práctico de los problemas multicriterio discretos resulta evidente. Así pues existen multitud de contextos de decisión en los que un número reducido de alternativas o elecciones posibles deben evaluarse en base a varios atributos.

Para el tratamiento y el análisis apropiado del tipo de problemas señalados en último lugar, se han desarrollado gran número de métodos de Decisión Multicriterio, todos ellos de gran interés y de importante aplicación en la práctica. En concreto nos referiremos a un amplio conjunto de métodos de decisión multicriterio agrupables bajo la denominación común de Métodos de Superación, pues todos ellos giran en torno del concepto teórico de las relaciones de superación, propuesto por un grupo de investigadores franceses a mediados de los años sesenta y que hoy en día goza de una amplia aceptación dentro del mundo de la Decisión Multicriterio Discreta. Ellos son:

  • El Método de las Jerarquías Analíticas (AHP).
  • El Método ELECTRE.
  • El Método axiomático de ARROW y RAYNAUD.

Todos estos métodos discretos se caracterizan porque son métodos de sobreclasificación. ¿Qué quiere decir esto? La alternativa A sobreclasifica a la alternativa B (o la alternativa A es preferible a la alternativa B), cuando A es igual o superior a B en una mayoría de criterios y cuando en los restantes criterios la diferencia de puntuación no es demasiado importante.

Fundamentos básicos de los métodos de sobreclasificación:

  1. Son menos sólidos teóricamente pero más fáciles de aplicar a problemas reales.
  2. Tienen un número reducido de alternativas o de elecciones posibles que deben ser evaluadas en base a varios atributos o criterios.

No podemos dejar de mencionar que la sobre-clasificación se establece en base a dos conceptos: concordancia y discordancia. La concordancia cuantifica hasta qué punto para un elevado número de atributos la alternativa A es más preferida que B. La discordancia cuantifica hasta qué punto no existe ningún atributo para el que B sea mucho mejor que A.

En nuestro caso práctico, desarrollaremos el método de las Jerarquías Analíticas (AHP), el que se basa en la obtención de preferencias o pesos de importancia para los criterios y las alternativas. Para ello, el decisor establece “juicios de valores” a través de la escala numérica de Saaty (del 1 al 9) comparando por parejas tanto los criterios como las alternativas.

Para la aplicación de este método es necesario que tanto los criterios como las alternativas se puedan estructurar de forma jerárquica. El primer nivel de jerarquía corresponde al propósito general del problema, el segundo a los criterios y el tercero a las alternativas.

ValorDefiniciónComentario
1Igual importanciaA y B tienen la misma importancia
3Importancia moderadaA es ligeramente más importante que B
5Importancia grandeA es más importante que B
7Importancia muy grandeA es mucho más importante que B
9Importancia extremaA es extremadamente más importante que B

CASO PRACTICO:

La disponibilidad del recurso hídrico en calidad y cantidad puede determinar el potencial de crecimiento económico de un país, debido a la variedad de actividades de consumo y producción que dependen de ella. La cuenca del río Sarapiquí es una de las de mayor importancia para Costa Rica en cuanto al aprovechamiento de sus recursos hídricos, utilizados ampliamente para la generación de energía eléctrica, consumo, pesca, vías de navegación y actividades ecoturísticas. Sin embargo, la cuenca tiene problemas de deterioro de los recursos naturales, tales como deforestación y fragmentación de bosques, cambio de uso del suelo y aprovechamiento inadecuado del agua.

Por esta razón se considera prioritaria la generación de información y herramientas que permitan dirigir los escasos recursos financieros para fomentar un proceso de planificación del desarrollo de la cuenca. Para satisfacer esta necesidad, se realizó la presente investigación con el objetivo de desarrollar una metodología de Análisis, para la identificación de áreas prioritarias de manejo del recurso hídrico en la cuenca del río Sarapiquí, Costa Rica.

Metodología

  • Descripción del área de estudio:

La cuenca se localiza en la subvertiente Norte del país (Vertiente Caribe) entre los 10°05’ y 10°50’ de Latitud Norte y 83°52’ y 84°20’ de Longitud Oeste. Comprende áreas de las provincias de Heredia, Alajuela, San José y Limón, tiene una extensión de 2025 km (INEC 2000) y tres niveles perfectamente diferenciables (cuenca alta, media y baja) desde su nacimiento hasta la desembocadura en el río San Juan, frontera con Nicaragua.

En la cuenca se registran 51 comunidades y 71 asentamientos campesinos, principalmente en la cuenca media (IDA 2002). La población es de 51 454 habitantes y el 59,4% de los trabajadores se dedican a labores agrícolas y ganaderas. El alfabetismo de los pobladores mayores de diez años es de 91,1%. La red hidrológica (703,6 km) está conformada por una corriente principal denominada río Sarapiquí, 18 afluentes y unas 16 quebradas.

En la cuenca se reconocen nueve zonas de vida; el clima es tropical lluvioso, con una precipitación anual entre 3000 y 5000 mm. El rango altitudinal de la cuenca va de 2700 hasta 10 msnm, con diversos tipos de relieve: planicies, faldas de cordillera, llanuras bajas, declives de ondulado a accidentado, valles y lomas y un relieve montañoso con crestas y picos. La cobertura predominante es el bosque (54,7% del área);51,4% de esta cobertura se encuentra dentro de áreas silvestres protegidas en la parte alta de la cuenca; el resto son bosques fragmentados con diferentes niveles de intervención (ITCR 2000). Según FONAFIFO (2002), desde 1997 se han asignado pagos por servicios ambientales en 30 346 ha distribuidas en casi toda la cuenca.

  • Caracterización de la cuenca e identificación de los principales usuarios del recurso hídrico:

Los aspectos biofísicos y antropogénicos de la cuenca se caracterizaron detalladamente por medio de la generación de información primaria y revisión de información secundaria.

La información fue digitalizada utilizando las herramientas del SIG. La mayor parte de los datos requirieron de análisis estadístico descriptivo para su transformación y adaptación a la zona de interés. La identificación y caracterizaron de los principales usuarios, así como la estimación cualitativa del beneficio percibido, se hicieron en el espacio (ubicación y áreas de influencia del uso) y en el tiempo (identificación y caracterización de usuarios actuales y potenciales).Para ello se empleó una entrevista cualitativa semiestructurada, subdividida en dos secciones temáticas: descripción de la actividad productiva y forma de uso del agua por tipos de usuarios. Los usuarios principales se agruparon por usos: consumo humano, agropecuario (pecuario, agrícola y agroindustrial), transporte fluvial, actividad turística (hoteles y navegación recreativa) y producción hidroenergética.

Prioridad de zonas para el manejo del recurso hídrico por medio de Análisis Multicriterio (AMC)

Un listado preliminar de criterios de prioridad fue propuesto, discutido y validado en un taller con expertos e interesados en el manejo de los recursos hídricos (líderes locales, representantes de instituciones gubernamentales y ONG, empresas privadas, administradores de recursos naturales e investigadores). Con el taller se obtuvo un listado final de criterios, la definición conceptual de cada uno y el enfoque de prioridad de áreas de manejo del agua: calidad y cantidad aprovechable en la cuenca.

Los criterios fueron valorados por medio de una encuesta de opinión a los mismos expertos (consulta electrónica), usando como insumo la información detallada de cada criterio y el mecanismo de valoración dentro y entre criterios. Cada criterio se valoró en una escala de 1 a 5 (valores mayores indican mayor grado de prioridad de manejo). La valoración entre criterios consistió en la ponderación de los mismos en una escala porcentual, según su grado de influencia (Cuadro 1).

Cuadro 1.

Criterios de prioridad de áreas para el manejo del recurso hídrico en la cuenca del río Sarapiquí,

Costa Rica.

Valor porcentual de la prioridad de manejo del agua

Criterios                                             Calidad                                  Cantidad

Precipitación1035
Proximidad al río20
Profundidad de pozo15
Uso actual del suelo10
Densidad de población5
Proximidad del camino al río20
Meses secos535
Textura del suelo510
Pendiente1020

Los resultados de la valoración por expertos fueron estandarizados para someterlos al análisis multicriterio por medio del analista espacial (Spatial Analyst) con las herramientas del Model Builder (MB) de ArcView 3.2a. Las capas de información iniciales corresponden a las bases de datos de cada criterio, transformados a formato raster. Se crearon dos proyectos independientes de análisis espacial: uno para la prioridad de áreas de manejo de calidad del agua y otro para la cantidad aprovechable.

El procedimiento de modelaje se inició con el ingreso de la información, posteriormente se crearon las categorías de valores por criterio y finalmente se introdujeron los atributos que describen los criterios de prioridad. La tabla general de criterios de prioridad se construyó con los resultados de la valoración dentro y entre criterios (ver un extracto de la tabla en Cuadro 2). El análisis concluyó con la ejecución del modelo, el cual relacionó la información espacial y la codificación de la tabla general de criterios de prioridad con sus respectivas valoraciones. El resultado del AMC fue la generación de los mapas y las bases de datos para determinar las áreas prioritarias de manejo de la calidad del recurso hídrico y de la cantidad aprovechable del recurso hídrico.

Cuadro 2.

Extracto de la tabla general de valoración de criterios de prioridad para el manejo de la calidad del recurso hídrico en la cuenca del Río Sarapiquí, Costa Rica.

Capas de información        (%) Categorías              Atributos             Valores

Proximidad del río:2010 – 505
La distancia de comunidades250 – 1005
y actividades productivas a3100 – 3004
los ríos es un indicador de4300 – 5003
riesgo de contaminación5500 – 9 7572
por fuentes antropogénicasSin datosSin datosRestringido

Adicionalmente, se generó un modelo de AMC en un escenario que considera como medida de manejo del recurso hídrico la reforestación de 200 m a ambos lados de las orillas de los ríos de la cuenca. En formato raster se creó la zona de amortiguamiento de las áreas reforestadas, la cual se sobrepuso a la capa de información del uso actual del suelo utilizada en la confección del modelo de áreas prioritarias de manejo de la calidad del recurso hídrico. La nueva capa de información de uso actual del suelo remplazó a la utilizada en la determinación del modelo de calidad del recurso hídrico, pero se conservaron los ocho restantes criterios con sus respectivas valoraciones (considerando que la reforestación tendrá un efecto de cobertura similar al bosque secundario) y la tabla general. El modelo se desplegó y se obtuvo un nuevo mapa de calidad del recurso hídrico bajo el escenario de recuperación de la cobertura vegetal en las orillas de los ríos de la cuenca.

Resultados y discusión

  • Condición del recurso hídrico:

El estado del recurso hídrico en la cuenca y la interrelación del recurso con las actividades de los usuarios muestra marcadas diferencias a lo largo de la cuenca. Cada grupo de usuarios tiene necesidades específicas en cuanto al recurso hídrico y su utilización origina cambios en las condiciones del agua; esta situación es más evidente conforme se desciende en la cuenca. El río Sarapiquí es considerado como no potable en cuanto a la calidad biológica (coliformes totales, fecales y potabilidad), debido al alto grado de contaminación bacteriana. Los usuarios del recurso hídrico coinciden en que el río ha experimentado cambios en poco tiempo, principalmente por la sedimentación en los cauces , la disminución de agua en pozos, quebradas y nacientes, y la deforestación de las riberas. Las causas actuales y potenciales de degradación obedecen a la existencia de características biofísicas y antropogénicas particulares que afectan tanto la calidad como la cantidad de agua aprovechable.

Calidad del agua: Una condición particular del desarrollo antropogénico de la cuenca es el alto grado de dependencia de algunas actividades sobre los cauces principales. El grado de acceso de pobladores y turistas a las márgenes de los ríos es elevado en algunos sectores, debido a que las aguas son utilizadas para múltiples propósitos. Esto se evidencia en la ubicación de la infraestructura vial y urbana a partir de la cuenca media, desde donde la carretera principal va paralela al cauce del río, a escasos metros de zonas urbanísticas, sitios turísticos y sistemas productivos. En la cuenca no existen causas naturales de deterioro de la calidad del agua; las causas obedecen a agentes antropogénicos: vertido de basura doméstica, aguas residuales, agentes contaminantes de actividades agropecuarias, desechos agroindustriales y transporte fluvial.

Cantidad aprovechable de agua:La abundancia del agua en la cuenca ha sido erjudicada por causas naturales (meses secos y escorrentía superficial), así como por la acción humana (pérdida de cobertura boscosa, contaminación, sedimentación y presencia de embalses para la producción hidroeléctrica). Asimismo, en la cuenca no existe forma de administrar y regular el uso del cauce para la navegación y el turismo, lo que ha ocasionado controversias entre los usuarios.

Análisis de los modelos de prioridad de áreas de manejo del recurso hídrico

Los resultados del modelo de prioridad de áreas para el manejo de la calidad del agua muestran que la categoría Muy Alta prioridad es inexistente y la Alta prioridad alcanza apenas un 0,4%, que representa 810 ha del área total de la cuenca. Las áreas predominantes fueron las de Mediana y Baja prioridad (esta última para el 79,0% del área). La predominancia de cobertura forestal en la cuenca determinó bajos valores de riesgo sobre las condiciones de calidad del agua, según el criterio de prioridad de Uso actual del suelo. Sin embargo, debe tomarse en consideración que la información base de cobertura se generó en 1992 y que las visitas de campo corroboraron la desactualización de la información; adicionalmente, el nivel de detalle no refleja la condición de discontinuidad o fragmentación del bosque remante en la cuenca.

Por otro lado, las carreteras, las comunidades y los sistemas productivos desarrollados en las riberas significan focos de contaminación del recurso hídrico, por lo cual se asignó una alta ponderación (20%) a los criterios de prioridad Proximidad de caminos a ríos y Proximidad de los centros de población a ríos. Este alto valor relativo influyó en la determinación de las zonas de Mediana prioridad, lo cual se observa en el patrón de distribución de estas áreas en la cuenca. Las escasas zonas de Alta prioridad corresponden más que todo, a localidades con pozos de baja profundidad, donde el riesgo de contaminación es mayor.

El modelo de prioridad de áreas de manejo de la cantidad aprovechable del agua muestra una predominancia de áreas catalogadas como de Mediana (65,3%) y Baja (33,0%) prioridad . El modelo no identifica sitios de Muy A l t a ni Muy Baja prioridad de manejo, y la categoría de A l t a prioridad es de 1,7% que corresponde a alrededor de 3500 ha.

Las áreas de Mediana prioridad s e ubican en la cuenca alta y baja, debido a que en esas áreas la precipitación es menor. La limitada disponibilidad de información para seleccionar criterios de prioridad en este modelo tuvo como resultado la excesiva influencia del criterio Precipitación (proceso de recarga de la cuenca, ponderado con 35%); esta es una fuerte limitación del modelo, el cual deseablemente debería incorporar criterios relacionados con la oferta y demanda hídrica y la medición de caudales. La cuenca media presenta la mayor demanda de agua y mayor nivel de residuos líquidos, elementos que no pudieron ser incorporados como criterios para el modelo pues no se contó con la información necesaria . La cuenca alta presenta significativas zonas de Alta prioridad determinadas por la predominancia de fuertes pendientes y por la influencia adicional de menor precipitación y mayor cantidad de meses secos.

Consideraciones de la metodología de prioridad con AMC:

La metodología de AMC desarrollada con herramientas de SIG tiene características que le confieren practicidad para la identificación de áreas prioritarias para el manejo del recurso hídrico. Su aplicación en este estudio demostró fortalezas relacionadas con la flexibilidad y versatilidad de su desarrollo, la oportunidad de incorporar elementos participativos y la posibilidad de manipular la información secundaria para consolidarla con información primaria. Sin embargo, es necesario identificar sus debilidades y necesidades de mejoramiento en el abordaje de estudios de esta naturaleza.

Según el conocimiento que se tenga de la problemática de la cuenca, la disponibilidad de información y su compatibilidad con los requerimientos del AMC, así será la efectividad de los criterios de prioridad seleccionados y su valoración. Es indispensable analizar los criterios de acuerdo con las características particulares de la cuenca; además, es conveniente trabajar con un número amplio de criterios para reducir la posible influencia que un criterio ejerza sobre los otros.

La amplia extensión del área de estudio no permitió generar información primaria en temas claves para definir prioridades de manejo, como la capacidad de recarga acuífera y ubicación de usuarios principales.

Además, la escala y el nivel de detalle de alguna información secundaria (uso actual del suelo, textura del suelo y densidad de población) exigieron un trato prudente en las bases de datos digitales, por lo que en ocasiones se debió modificar y adaptar la información para realizar el análisis espacial.

Los resultados de la investigación sugieren que el abordaje del manejo de áreas para asegurar la calidad del agua en la cuenca debe orientarse específicamente a la itigación de los focos de contaminación mediante la corrección de prácticas productivas y educación ambiental a las comunidades aledañas a los cursos de agua, así como la recuperación de la cobertura natural en las riberas de los drenajes de la cuenca media y baja. Por esta razón, el modelo se desarrolló bajo el escenario de reforestación de las riberas de los ríos para la prioridad áreas de manejo de la calidad futura del agua, la cual mostró como patrón una evidente recuperación de las condiciones de la cuenca. En este modelo, la categoría de Muy Alta prioridad es inexistente, y las áreas críticas de A l t a , M e d i a n a y Baja prior i d a d fueron de 0,1%; 18,9% y 8 1 , 1 % , respectivamente, del área total de la cuenca.

Conclusiones y Recomendaciones

En el AMC es recomendable contar con la mayor cantidad de criterios de prioridad posibles para reducir la influencia de algún criterio en particular. Además, es conveniente hacer la valoración de criterios con base en las características de la cuenca y en la influencia directa que la cuenca ejerce en la conceptualización de cada uno de los criterios, para evitar que se sobrevalore algún criterio.

La herramienta MB es práctica, flexible y factible para la aplicación de AMC y para la identificación de áreas prioritarias. Se puede utilizar como herramienta de modelaje para la toma de decisiones en estrategias de manejo y recuperación de la cuencas, así como herramienta de monitoreo para evaluar el desempeño y resultados de su implementación. Además, puede usarse con una base limitada de información secundaria, complementada y actualizada conforme se genere nueva información.

Se recomienda aplicar y validar la metodología en una cuenca de menor extensión, donde se pueda generar información primaria más precisa y verificación de campo más eficiente.

La identificación de áreas prioritarias en categorías jerárquicas brinda información de hacia dónde deben dirigirse los esfuerzos a corto, mediano y largo plazo para la recuperación del recurso hídrico. La aplicación de medidas de mitigación, como el plan de reforestación de las riberas de los ríos, puede tener considerables efectos en la recuperación de los niveles de prioridad de la calidad del recurso hídrico.

Es necesario abordar los problemas y posibles soluciones en cuanto al manejo del recurso hídrico con un enfoque integral que reconozca el carácter multisectorial de su aprovechamiento. Es deseable contar con autoridades descentralizadas que coordinen y fomenten esfuerzos para el manejo del agua, como los programas de compensación por beneficios ambientales y la internalización de costos ambientales por el manejo del servicio ambiental hídrico. Tales programas pueden desarrollarse con la colaboración de usuarios y proveedores del servicio hídrico, como las empresas hidroeléctricas, turísticas, agroindustrias y sistemas productivos que son posibles generadores de fondos para el manejo del recurso hídrico en la cuenca.

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Sarría Castillo Saylí. (2011, mayo 27). Análisis multicriterio para el manejo del recurso hídrico en un río de Costa Rica.. Recuperado de https://www.gestiopolis.com/analisis-multicriterio-manejo-recurso-hidrico-rio-costa-rica/
Sarría Castillo, Saylí. "Análisis multicriterio para el manejo del recurso hídrico en un río de Costa Rica.". GestioPolis. 27 mayo 2011. Web. <https://www.gestiopolis.com/analisis-multicriterio-manejo-recurso-hidrico-rio-costa-rica/>.
Sarría Castillo, Saylí. "Análisis multicriterio para el manejo del recurso hídrico en un río de Costa Rica.". GestioPolis. mayo 27, 2011. Consultado el 8 de Noviembre de 2018. https://www.gestiopolis.com/analisis-multicriterio-manejo-recurso-hidrico-rio-costa-rica/.
Sarría Castillo, Saylí. Análisis multicriterio para el manejo del recurso hídrico en un río de Costa Rica. [en línea]. <https://www.gestiopolis.com/analisis-multicriterio-manejo-recurso-hidrico-rio-costa-rica/> [Citado el 8 de Noviembre de 2018].
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