EXTRACCIÓN DE ARENAS   El Grupo de Investigación Ojos Negros 4.  ESTRATEGIAS PARA EL VALLE DE OJOS NEGROS La extracción de arenas en el sur de California ha experimentado cambios marcados en los últimos años. Las regulaciones ambientales han desalentado a los operadores de extracción de arena en arroyos de los Estados Unidos. Un gran número de operadores están encontrando más rentable importar la arena de Baja California. Por ejemplo, de once operadores en el río San Luis Rey, en el condado de San Diego, hace aproximadamente 10 años, solamente dos permanecen en el negocio en la actualidad. En el condado de Los Angeles, el consumo anual de arena para agregados es cerca de 9 millones de toneladas; en el condado de San Diego es cerca de 3.5 millones de toneladas. En los ultimos años el costo de la arena en California del Sur ha aumentado de $6.50 a $12.00 por tonelada ($4.64 a $8.57 por metro cúbico). Este aumento está directamente relacionado con el ambiente de regulación, que desalienta la extracción de arena de arroyos locales. El alto costo de la arena y la relativa cercanía de los arroyos mexicanos hace económicamente factible importar arena del sur de la frontera. En los últimos 6 años la cantidad de arena que se usa en en el condado de San Diego ha aumentado constantemente, desde cero hasta cerca del 40% en la actualidad. El U.S. Army Corps of Engineers requiere un permiso 404 (Clean Water Act: Discharge of dredge of fill material into navegable waters) para operar una cantera dentro de un arroyo o río. El U.S. Fish and Wildlife Service y el California Department of Fish and Game requieren que los operadores obtengan permisos de "extracción" para remover hábitat o especies en peligro de extinción. Este requisito limita la capacidad de los operadores para continuar extrayendo arenas de arroyos en el sur de California. Esta circunstancia propicia la extracción de arenas en otras zonas, particularmente Baja California, que está bastante cercana, y donde los reglaamentos vigentes no son tan rigurosos como los de California. El arroyo El Barbón (Ponce, et al.1999) es el principal en el valle de Ojos Negros (Fig. 6) y sus alrededores. Actualmente, la arena está siendo extraida en el arroyo El Barbón por operadores autorizados (Fig. 7). La fosa actual tiene dimensiones de aproximadamente 1800 m de longitud por 200 m de ancho y 2.3 m de profundidad, lo cual resulta en 828,000 metros cúbicos, o 1.2 millones de toneladas. El material extraido es arena para construcción; este material es transportado en camiones a Ensenada, en donde es fletado por vía marina a diferentes destinos en el sur de California. La arena es utilizada como agregado para concretos de cemento y asfalto. Fig. 6   Ubicación goegrafica del Valle de Ojos Negros, Baja California, Mexico. 4.1 Impactos ambientales Los impactos ambientales de la extracción de arenas en el valle Ojos Negros y sus alrededores pueden ser resumidos como sigue: Los volúmenes extraidos se deben limitar a aquéllos que puedan ser rellenados normalmente con el transporte hidráulico de las arenas provenientes de la cuenca aguas arriba. Además, la extracción debe concentrarse en areas de deposición, si las hubiera. Existe la posibilidad de erosion local hacia aguas arriba (headcutting) y degradación del cauce hacia aguas abajo, las cuales pueden llevar eventualmente a la falla de los banco y el ensanchamiento del arroyo. En el arroyo El Barbón, la degradación aguas abajo dependerá de la medida en que el cañon de Real del Castillo Viejo (Fig. 8) esté actuando como control geológico. No se espera ningún impacto a la fauna del arroyo, puesta que ésta es insignificante. Los impactos a la flora del arroyo dependerán del grado al cual las áreas riparias sean afectadas por las operaciones de extracción. La flora observada en el arroyo El Barbón incluye las siguientes especies: Baccharis sarathroides (Hierba del pasmo), Baccharis glutinosa (Guatamote o batamote), Chilopsis linearis (Mimbre), Chrysanthemun leucanthemum, Clematis lasianatha (Barbas de chivo), Clematis pauciflora, Dasylirion wheeleri, Ferocactus acanthodes, Haplopappus sonorensis (Romerillo amargo), Heteromeles arbutifolia (Toyon), Lathyrus laetiflorus, Linanthus sp., Lonicera subspicata, Pluchea sericea (Cachanilla), Rhus ovata (Lentisco), Rhus diversiloba, Ribes malvastrum, Ribes viburnifolium, Salvia columbariae (Salvia), Salvia pachyphylla (Salvia rosa), Salvia vaseyi, Tamarix pentandra (Pino salado), and Yucca whipplei. No hay puentes en la vecindad del arroyo El Barbón. Por lo tanto, el impacto a las estructuras estara limitado al vado de concreto existente aguas abajo de la explotación acutal. La excavación puede conducir a la degradación del fondo del arroyo, la cual puede afectar negativamente la estabilidad del vado. Los impactos a los recursos de agua subterránea dependerán de si la excavación llega a alcanzar la napa freática. La profundidad a la napa en el arroyo El Barbón no se ha medido; además, está sujeta a fluctuación estacional y anual. La excavación debe ser restringida a profundidades que estén bien por encima de la napa de agua; si no es así, hay riesgo de pérdida de agua por evaporación y escorrentía superficial, que pueden afectar negativamente los recursos hídricos locales. Los impactos al paisaje local y al hábitat ripario dependerán de la medida en la cual la operación de extracción cambie el paisaje natural para satisfacer sus objetivos. Se espera que los impactos a la calidad del agua superficial sean insignificantes mientras la explotación se haga en arroyos secos. Los impactos a la calidad del agua subterránea dependerán del grado al cual la operación minera origine derrames de gasolina, aceite, y otros productos químicos, los cuales puedan alcanzar eventualmente la tabla del agua. El aumento en el ruido y el polvo dependerá directamente del volumen de explotación. Los niveles de ruidos permitidos se resumen en el Cuadro 4. 4.2 Impactos socio-económicos Los impactos socioeconómicos de la extracción de arenas en el valle de Ojos Negros y sus alrededores pueden ser resumidos de la siguiente manera: La explotación minera actual abarca áreas de lecho de arroyo y afecta áreas riparias adyacentes. Estas áreas no han sido declaradas como "propiedad nacional", "zonas federales," o no han sido delimitadas correctamente. Por lo tanto, permanecen como parte de las parcelas individuales de los ejidos y de propiedad privada. El acceso a las áreas de extracción es a través de las tierras del ejido, y esto conduce a conflictos potenciales con los propietarios locales. La exportación sin precedente de grandes volúmenes de arena de construcción a los Estados Unidos ha afectado la economía local de muchas maneras. Desde el inicio del exportación hace más de 2 años, el costo de la arena en Ensenada ha aumentado considerablemente, de $40 pesos mexicanos por metro cúbico antes de la exportación, a $100 pesos mexicanos en la actualidad. Esto ha aumentado el costo de construcción y ha resultado en costos más altos de las viviendas. La exportación de las arenas ha causado una escasez de este material de construcción en los mercados locales y regionales. Además, la arena localmente disponible es de mala calidad; esto ha afectado un sector de las industrias que dependen de esta arena, particularmente las que fabrican productos de concreto. La exportación de la arena en cantidades grandes compromete la economía regional, puesto que el material extraido no es fácilmente reponible. Por lo tanto, las operaciones de explotación actuales pueden conducir a la escasez regional de arena dentro de un horizonte de planeamiento de 50 años (véase la sección 4.4). Las leyes y las regulaciones actuales no consideran la exportación de cantidades grandes de arena de lechos fluviales naturales. Por lo tanto, hay un vacío legislativo y de regulación en este tema. Un gran porcentage de los beneficios económicos de la explotación de arenas se exporta fuera de la región; muy poco de este beneficio queda para sostener la economía local. La frecuencia y el peso de los carros (30-40 toneladas) ha afectado negativamente la infraestructura local del transporte (caminos y puentes). El polvo y el ruido adicional causado por los camiones han afectado negativamente a la población local. La arena que cae de los camiones durante el transporte afecta a los vehículos y pasajeros que viajan inmediatamente detrás de ellos. 4.3  Explotación de arenas El arroyo El Barbón está siendo actualmente explotado, y la arena se exporta fuera del valle a localidades en el sur de California. Se hizo un estudio hidrológico e hidráulico para determinar la extensión, el impacto y el sustentabilidad de las operaciones relacionadas con la extracción de arenas. El perfil del arroyo El Barbón, mostrado en la Fig. 9, fue obtenido de mapas topográficos existentes. El Barbón tiene una pendiente alta, con un promedio de 0.03 de A a B, es decir, bajando de la sierra Juarez (punto A) hasta alcanzar la entrada al valle (punto B). Dentro del valle, el perfil de El Barbón tiene una pendiente promedio de 0.00535, medida de B a H, el punto más aguas abajo de la hoja Ensenada, cerca de la salida del valle. La Fig. 10 muestra una imagen del arroyo El Barbón y del valle de Ojos Negros, indicando las localizaciones de los puntos B a F (A está al este de B; G y H están al oeste de F). Fig. 10   El valle de Ojos Negros y el arroyo El Barbon, lugares donde se han sacado muestras de tierra y donde se esta minando acualmente. De acuerdo a la inspección de campo realizada en febrero del 2002, el punto C es la localización más aguas arriba de las extracciones, y D es la localización más aguas abajo. Este trecho tiene una longitud total de 1800 m, medidos a lo largo del arroyo. El ancho de la excavación se estima en cerca de 250 m. La profundidad media de la excavación se estima en 2.3 m (Fig. 11). La cantidad total extraida a la fecha es de cerca de 1 millon de m3. Las operaciones de explotación actuales tienen permiso para trabajar en un área de 2.530.217 m2 en el lecho del arroyo, con una longitud de 10 km y un ancho de 253 m. Con una profundidad final estimada de 3 m, el volumen total de la extracción es permitida de 7.590.651 m3. Se recogieron seis muestras para el análisis del tamaño de la partícula en cuatro lugares representativos, entre los puntos C y D mostrados en la Fig. 10. Los resultados del análisis de granulometría se muestran en el Cuadro 1. Las distribuciones del tamaño de partícula se muestran en la Fig. 12. Fig. 11   Extracción de arenas en arroyo El Barbon, mostrando una altura de excavación de 2.3 m (23 de Febrero del 2002).   Cuadro 1.   Resumen del analisis del tamaño del gran, muestras del arroyo El Barbon. Muestras numero/ubicación D50 (mm) D60 (mm) D90 (mm) 1 1.070 1.311 3.384 2 1.033 1.321 3.728 3A (arriba) 0.800 1.000 2.322 3B (medio) 1.205 1.475 3.526 3C (abajo) 0.870 1.110 2.656 3 Promedio 0.958 1.195 2.835 4 0.938 1.136 2.610 Promedio 0.986 1.226 3.038 4.4  Modelación del transporte de arenas La arena que origina en las cuencas de la sierra Juárez se entrega al arroyo El Barbón en el punto B (Fig. 10). Aguas abajo de esta localidad, la pendiente del arroyo disminuye marcadamente, a 0.00535. Este cambio de pendiente hace posible la deposición de una fracción de los sedimentos que son transportados que originan en las cuencas altas. La cantidad que se deposita depende de las características hidrológicas, hidráulicas, y sedimentológicas del sistema. Las estimaciones de la deposición de las arenas en El Barbón, aguas abajo del punto B (Fig. 10), fueron realizadas usando el modelo hidráulico MODELRIO. Este modelo ha sido desarrollado en la Universidad del Estado de San Diego (SDSU) emulando el estándar HEC-6 del U.S. Army Corps of Engineers. Para determinar las descargas de avenida en el punto B (Fig. 10), se obtuvieron las tormentas de 4 horas, con frecuencias de 2 a 50 años, del documento "Isohyetas de Intensidad-Duración-Frecuencia, República Mexicana" (1990) (véase el Cuadro 2, Columna 2). La conversión a tormentas de 24 horas fue realizada asumiendo que la tormenta de 4 horas está contenida dentro de la tormenta de 24 horas Tipo I del Servicio de Conservación de Suelos (USDA SCS). Otros datos hidrológicos requeridos (área de drenaje, longitud hidráulica, pendiente del canal, y números de la curva) fueron obtenidos de Ponce et al. (1999). Los hidrogramas de avenida fueron calculados utilizando el programa HEC-HMS del U.S. Army Corps of Engineers. Las descargas pico se muestran en el Cuadro 2 y los hidrogramas correspondientes se muestran en la Fig. 13. Cuadro 2.   Hidrología de avenida del arroyo El Barbón Período de retorno (años) Tormenta de 4 horas (cm) Tormenta de 24 horas (cm) Descarga pico (m3/s) 2 2.8 5.7 328 5 3.6 7.3 614 10 4.0 8.2 801 25 4.3 8.8 935 50 4.6 9.4 1068 Se escogió un tramo de 13,500 m para estudio y propósitos del modelaje, comprendido del punto B al punto F (Fig. 10). Este alcance abarca las operaciones de explotación actuales, del punto C al D, con una longitud de 1800 m. El modelo fue realizado con secciones transversales cada 100 m, haciendo un total de 136 secciones transversales. Se utilizó un modelo digital del terreno (DTM) para determinar el ancho medio del cauce en el tramo de estudio, el cual fue fijado en 240 m. Se especificó secciones transversales trapezoidales con anchos de 240 m y pendientes laterales de 2:1. Aguas arriba del tramo, se desarrolló una curva de aforos de transporte de sedimentos utilizando el método de Colby  (véase Fig. 14). MODELRIO fue corrido para una serie de 50 años, asumiendo una secuencia hipotética de avenidas de 2, 5, 10, 25 y 50 años. Los resultados de los cálculos del tránsito de sedimentos se muestran en el Cuadro 3. Cuadro 3.   Deposición de arenas en el arroyo El Barbón, del punto B al F (Fig. 9). Horizonte de tiempo (años) Volumen depositado (m3) 2 34,000 5 180,000 10 363,000 25 913,000 50 1,830,000 Los resultados mostrados en el Cuadro 3 representan una aproximación, pues la secuencia real de las avenidas no se conoce a priori. Además, el modelo no toma en cuenta la histéresis en la curva de transporte de sedimentos, cuyo efecto sería el aumentar la cantidad de deposición de arenas si de recesión de los hidrograma fuera más larga que la normal. Esto es ciertamente una posibilidad en el arroyo El Barbón, donde los tiempos de recesión de los hidrogramas, documentados por testigos presenciales, son de días e inclusive de semanas. En vista de las incertidumbres en el transporte de sedimentos, se considera apropiado multiplicar la cantidad mostrada en el Cuadro 3 por un factor de seguridad igual a 3. Por tanto, la deposición de sedimentos en el tramo de estudio es de 5.5 millones de m3 en el horizonte de planeamiento de 50 años. Este valor es comparable con los 7.6 millones de m3 que es la cantidad actualmente permitida para extracción en el arroyo El Barbón. La estratígrafia de pozos en el arroyo El Barbón muestra materiales aluviales. Para referencia, la Fig. 15 muestra la estratígrafia de tres pozos en correspondientes parcelas del valle de Ojos Negros. 4.5 Regulaciones de la explotación de arenas en México El gobierno de México, a través de sus varias agencias que tienen jurisdicción en los recursos hídricos y el medio ambiente, está desarrollando actualmente una norma de emergencia (Norma Oficial Mexicana de Emergencia) para regular la extracción de arenas y rocas de los ríos y arroyos. La norma estipula las condiciones que gobiernan las operaciones de extracción de arenas en todo el país, con referencia específica a la situación emergente en Baja California (Fig. 16). En los últimos años, la extracción de arenas para la importación a los Estados Unidos ha aumentado considerablemente, y se ha presentado la necesidad de regular la explotación para preservar los recursos naturales, los cuales podrían ser afectados por esta explotación. Las provisiones específicas de la norma (tentativa) son las siguientes: El cauce natural es aquél ocupado por la avenida máxima ordinaria, la cual corresponde a la avenida de frecuencia de 5 años para corrientes perennes y a la frecuencia de 10 años para corriente efímeras. La zona federal consiste del cauce natural y la porción inmediatamente adyacente, a ambos lados. Para cauces mayores de 5 m, el ancho de la zona federal, fuera del cauce natural, es de 10 m a cada lado, medidos horizontalmente; para cauces de 5 m o menos, el ancho de la zona federal es de 5 m a cada lado, medidos horizontalmente. Una vez que se complete la explotación minera, el borde de la fosa se debe mantener a una pendiente de 2.5:1 en la dirección del flujo. Durante la explotación, el operador está obligado a mantener una capa de sedimentos no perturbada de 8 m de profundidad mínima para la protección del acuífero. Durante la explotación, el operador está obligado a mantener una zona no saturada no perturbada de 4 m de profundidad mínima para la proteccion del acuífero. No se permiten caminos pavimentados dentro del cauce natural, y hay un límite superior al tamaño y peso de vehículos que se permiten dentro del cauce. En el caso del Arroyo El Barbón, el requerimiento de una zona no saturada no perturbada de 4 m de profundidad mínima parece excesivo. En base al analisis granulométrico realizado, la altura de capilaridad se estima en 0.5 m. En otros lugares, la altura de capilaridad dependerá del tamaño de las partículas; sin embargo, en lechos arenosos la altura de capilaridad debe mantenerse por debajo de 2 m. Fig. 16   Explotación de arenas en el arroyo El Barbon, delegación Real del Castillo, municipio de Ensenada, Baja California (Febrero 2002). La contaminación de ruido es regulada por el municipio de Ensenada, que tiene jurisdicción sobre el valle de Ojos Negros. La legislación aplicable es el "Reglamento para el control de la calidad ambiental del municipio de Ensenada." El ruido se define como cada sonido que causa molestia, interfiere con el sueño, trabajo o descanso, o que produce daño físico o psicológico a individuos, flora, fauna, y a bienes públicos o privados. El Cuadro 4 muestra los niveles permitidos en la contaminación de ruido. Las operaciones de extracción de arenas están obligadas a satisfacer esta regulación local. Cuadro 4.   Nivel de ruido permisible en el municipio de Ensenada. Origen Nivel, Db(A) Fijo 68 (de 06:00 a 22:00) 65 (de 22:00 a 06:00) Carga y descarga de productos y materiales 90 (de 07:00 a 22:00) 85 (de 22 a 07:00) Vehículos automotores (Peso < 3 ton) (Peso 3-10 ton) (Peso > 10 ton)   79 81 84   Impactos Manejo Reglamentaciones en los Estados Unidos Resumen Extracción de arenas   http://ponce.sdsu.edu/tres_problemas_arenas04.html 030228