DETERMINACIÓN DE LAS DOTACIONES DE

MODELACIÓN DE ACUÍFEROS EN LA CUENCA
HIDROGRÁFICA DEL ALTO GUADIANA MEDIANTE EL
MÉTODO DE AUTOVALORES. APLICACIÓN PARA EL
MODELO SIMGES
Agosto 2010
INDICE
INDICE ................................................................................................... 2
INDICE DE FIGURAS ................................................................................ 3
INDICE DE TABLAS .................................................................................. 4
1. INTRODUCCIÓN ................................................................................... 5
2. INFORMACIÓN DE PARTIDA .................................................................. 5
3. MODELO SIMGES DEL ALTO GUADIANA .................................................. 6
4. MÉTODO DE LOS AUTOVALORES............................................................ 9
4.1. Diseño del modelo de simulación de aguas subterráneas ..................... 9
4.2. Calibración del modelo .................................................................. 10
4.2.1. Discretización del acuífero, condiciones de contorno y condiciones
iniciales .......................................................................................... 10
4.2.2. Acciones elementales y parámetros de control ........................... 13
4.2.3. Resultados de la simulación histórica ........................................ 16
4.3. Datos de entrada para el modelo de autovalores en Simges .............. 26
5. IMPLEMENTACIÓN DEL MODELO AUTOVALORES EN SIMGES ................... 27
2
INDICE DE FIGURAS
Figura 1: Modelo Simges del Alto Guadiana ................................................. 6
Figura 2: Acuífero de Rus-Valdelobos ......................................................... 7
Figura 3: Resultados de la simulación actual con SIMGES ............................. 8
Figura 4: Masas de agua subterráneas ..................................................... 10
Figura 5: Discretización para el modelo de los autovalores en régimen
permanente .......................................................................................... 11
Figura 6: Discretización para el modelo de los autovalores en régimen
transitorio ............................................................................................. 13
Figura 7: Curva de distribución mensual para la recarga neta ...................... 14
Figura 8: Almacenamiento relativo en Mancha Occidental (incluye RusValdelobos) ........................................................................................... 18
Figura 9: Almacenamiento relativo en Mancha Occidental I ......................... 19
Figura 10: Almacenamiento relativo en Mancha Occidental II ...................... 20
Figura 11: Almacenamiento relativo en Rus-Valdelobos .............................. 21
Figura 12: Flujo hacia el río Júcar ............................................................ 22
Figura 13: Almacenamiento relativo en Mancha Occidental (sin drenaje) ...... 23
Figura 14: Almacenamiento relativo en Mancha Occidental I (sin drenaje) .... 24
Figura 15: Almacenamiento relativo en Mancha Occidental II (sin drenaje) ... 24
Figura 16: Almacenamiento relativo en Rus-Valdelobos (sin drenaje) ........... 25
Figura 17: Flujo hacia el río Júcar (sin drenaje) ......................................... 26
Figura 18: Insertar acuífero con autovalores en Simges .............................. 27
Figura 19: Lectura del archivo AltoGuad.acu ............................................. 28
Figura 20: Conexión del acuífero de autovalores con el modelo Simges ........ 29
Figura 21: Resultados de Simges. Recarga neta del acuífero ....................... 30
Figura 22: Resultados de Simges. Filtraciones del río ................................. 30
Figura 23: Resultados de Simges.
Suministro superficial y subterráneo a
demanda .............................................................................................. 31
Figura 24: Resultados de Simges. Volumen en Mancha Occidental I ............. 31
3
INDICE DE TABLAS
Tabla 1: Ancho de filas y columnas de las celdas del modelo ....................... 11
Tabla 2: Transmisividad y coeficiente de almacenamiento de las masas de
agua .................................................................................................... 12
4
1. INTRODUCCIÓN
Esta tarea se incluye dentro de los trabajos encomendados por la
Confederación Hidrográfica del Guadiana (en adelante, CHG) a la Asistencia
técnica para el apoyo a las Confederaciones Hidrográficas en las cuestiones
relativas a la modelación de sistemas de recursos hídricos para la elaboración
de los Planes Hidrológicos de Cuenca (Asistencia Aquatool de TRAGSATEC)
para la modelación de las masas de agua subterránea pertenecientes a
la cuenca del Alto Guadiana mediante el método de los autovalores y
su posterior inclusión en los modelos de simulación de cuenca
mediante el SSD Aquatool.
Para analizar un sistema de recursos hídricos interesa conocer tanto el estado
de las aguas superficiales como el estado de las masas de agua subterráneas
asociadas. Por todos es conocido el papel fundamental que implica el
aprovechamiento de los recursos subterráneos en las tareas de planificación
hidrológica. Los acuíferos suponen una importante fuente de recursos en el
sistema y por tanto, deben ser analizados junto con las interacciones que se
producen con el resto del sistema (conexiones con los ríos, manantiales y
humedales, efecto de los bombeos y recargas, etc.). Es necesario establecer el
uso de modelos de acuíferos que permitan evaluar tanto los niveles
piezométricos como los intercambios de flujo con el sistema superficial con el
grado de detalle deseado y con un coste computacional bajo para poder ser
integrados en un modelo global de gestión de cuencas.
El objetivo por tanto de este trabajo consiste en la obtención de un modelo
subterráneo de los acuíferos del Alto Guadiana basado en el método de
autovalores a partir de la información recabada y los resultados
proporcionados por el modelo de flujo de agua subterránea utilizado en la
Oficina de Planificación Hidrológica de la CHG. Una vez construido y calibrado
dicho modelo se conectará con el modelo de simulación superficial para crear
un modelo de uso conjunto.
2. INFORMACIÓN DE PARTIDA
Los antecedentes de estudios en esta zona son extremadamente numerosos.
Los estudios de referencia que han servido de ayuda para la elaboración de
este trabajo han sido:
 Mejora del conocimiento hidrológico e hidrogeológico del Alto Guadiana,
realizado por la CHG.
 Encomienda de gestión para la realización de trabajos científico-técnicos
de apoyo a la sostenibilidad y protección de las aguas subterráneas, en
particular, la Actividad 4: Identificación y caracterización de la
interrelación que se presenta entre aguas subterráneas, cursos fluviales,
descargas por manantiales, zonas húmedas y otros ecosistemas
5
naturales de especial interés hídrico para la Demarcación Hidrográfica
del Guadiana, realizado por el Instituto Geológico y Minero de España.
En los trabajos de Mejora del conocimiento hidrológico e hidrogeológico del
Alto Guadiana se describe el modelo de flujo de agua subterránea que está
siendo utilizado en la Oficina de Planificación Hidrológica de la CHG y que ha
sido construido mediante la herramienta MODFLOW. En el presente trabajo se
elude con frecuencia al modelo Visual Modflow ya que se ha tomado como
referencia en este estudio.
3. MODELO SIMGES DEL ALTO GUADIANA
En el modelo Simges del Alto Guadiana actualmente están modeladas diez
masas de agua subterráneas que son: Lillo-Quintanar, Consuegra-Villacañas,
Sierra de Altomira, La Obispalía, Rus-Valdelobos, Campo de Montiel, Campo de
Calatrava, Mancha Occidental I, Mancha Occidental II y Aroche-Jarabugo. En la
siguiente figura se muestra un esquema del actual modelo de simulación.
Figura 1: Modelo Simges del Alto Guadiana
Estas masas de agua se han modelado como acuífero de tipo depósito.
Habitualmente esta forma de modelar se utiliza en acuíferos que no están
conectados hidráulicamente con el sistema superficial y en los que únicamente
interesa conocer un parámetro de indicación de su estado de llenado y vaciado
(volumen almacenado). Los datos a aportar son el volumen inicial y la recarga
6
natural del acuífero que se incluye mediante 12 datos de recarga media
mensual.
Como ejemplo se ha tomado el acuífero de Rus-Valdelobos.
Figura 2: Acuífero de Rus-Valdelobos
En el modelo de este acuífero se han considerado tres demandas cuyo
suministro es mayoritariamente superficial, que son D. 5-A5, D. I-2ª y D. R3A. En aquellos meses en los que el recurso superficial es inferior al volumen
demandado se permiten los bombeos en el acuífero, definiéndose además un
caudal máximo de bombeo (hm3/mes) diferente según cada demanda.
Para considerar las filtraciones que se producen en el río y que llegan al
acuífero se ha modelado como un tramo de río tipo 2 (denominado C2-1 en el
modelo) en el que se define una ley de filtraciones del tipo QFiltración = a + b ·
Qc.
Esta metodología de trabajo implica por una parte, repetir los doce valores
mensuales de recarga de lluvia durante todo el periodo de simulación, de esta
forma no se refleja la variabilidad anual de la recarga en el acuífero.
Por otro lado, se ha definido también un parámetro de control del bombeo en
el acuífero de 4.477 hm3, de forma que el bombeo queda suspendido en el
7
momento en que el volumen almacenado en el acuífero es inferior a este valor
y únicamente se puede bombear el mismo valor que se recarga. En la Figura 3
se presenta los resultados obtenidos con el actual modelo de simulación
Simges.
Figura 3: Resultados de la simulación actual con SIMGES
Con el fin de mejorar la calidad de los resultados del modelo de simulación de
forma que se consiga reflejar el uso conjunto que se está haciendo en la zona
de las aguas superficiales y subterráneas se propone simular los acuíferos del
Alto Guadiana mediante el método de los autovalores. Los aspectos más
importantes, así como las principales ventajas que presenta este tipo de
simulación se describen en el apartado siguiente.
8
4. MÉTODO DE LOS AUTOVALORES
En este punto se pretende reflejar lo descrito en el apartado anterior pero
particularizando para los acuíferos del Alto Guadiana. Como herramienta de
cálculo se plantea un modelo simplificado de autovalores. Para la aplicación del
método se ha utilizado el programa Aquival incluido en el módulo SSD
Aquatool.
4.1. Diseño del modelo de simulación de aguas subterráneas
El método de los autovalores se utiliza en aquellos acuíferos conectados con el
río para los que se considera necesario el uso de un modelo de parámetros
distribuidos. Consecuentemente se requiere una localización detallada de las
acciones que se ejercen sobre dichos acuíferos, así como de las respuestas del
acuífero.
Se ha demostrado que el método de los autovalores (Andreu y Sahuquillo,
19871) es el más eficiente para sistemas que puedan ser supuestos lineales, en
los que interesa conocer unas pocas respuestas (parámetros de control) y
sobre los que se ejerzan unas pocas acciones que puedan ser descritas como
combinaciones lineales de unas acciones unitarias predeterminadas (acciones
elementales).
La aplicación del método de los autovalores permite integrar en un único
modelo las transferencias entre las distintas celdas en las que se ha
discretizado el acuífero, reflejar el efecto de las extracciones producidas por los
bombeos, así como plantear escenarios futuros (por ejemplo, el trasvase de
del Sistema Tajo).
Los pasos a seguir son:
a) Definición
de
las
características
hidrodinámicas
del
acuífero
(transmisividades, coeficiente de almacenamiento), así como de su
geometría y de las condiciones de contorno e iniciales.
b) Confección de una malla de diferencias finitas o elementos finitos
adaptada a la forma del acuífero.
c) Definición de acciones elementales.
d) Definición de los parámetros de control.
e) Definición de la simulación.
Andreu, J. y A. Sahuquillo, “Efficient Aquifer Simulation in Complex Systems”, Journal Water
Plann. And Manag. Vol. 113, No.1, 1987
1
9
4.2. Calibración del modelo
4.2.1. Discretización del acuífero, condiciones de contorno y condiciones
iniciales
Para el desarrollo de este punto ha sido necesario recurrir a los trabajos de
Mejora del conocimiento hidrológico e hidrogeológico del Alto Guadiana, de
forma que todos aquellos datos de entrada requeridos para la construcción del
modelo de autovalores son los considerados en el modelo de flujo de agua
subterránea que está siendo utilizado en la Oficina de Planificación Hidrológica
de la CHG y que ha sido construido mediante la herramienta MODFLOW.
En la Figura 4 se muestra la localización de las masas de agua subterráneas
que forman el Sistema Alto Guadiana. En el modelo Visual Modflow que se ha
tomado como información de partida no se han considerado las masas de agua
Campo de Calatrava y Bullaque, por considerarse impermeables, ni el Aluvial
de Jabalón y el Aluvial de Azuer por su escasa extensión; del mismo modo en
el modelo de autovalores tampoco se consideran.
Figura 4: Masas de agua subterráneas
10
Se ha optado por trabajar con dos modelos de autovalores en paralelo. De esta
forma se tendrá un modelo de partida, simulado en régimen permanente,
cuyos resultados permitirán realizar una segunda simulación en régimen
transitorio (modelo de calentamiento). Ambos modelos tienen características
comunes. En ambos casos, se ha trabajado con una discretización similar a la
utilizada en el método de diferencias finitas asemejando cada masa de agua a
un número determinado de celdas rectangulares siendo cada uno de ellos de
diferente tamaño.
Con la intención de reflejar la influencia que los bombeos en la Mancha Oriental
(perteneciente a la Confederación Hidrográfica del Júcar, en adelante CHJ)
ejercen sobre el flujo subterráneo del Alto Guadiana se ha incluido en el
modelo la masa de agua subterránea Mancha Oriental y el río Júcar.
Las principales diferencias entre ambos modelos se describen a continuación:

Modelo de autovalores definido para el régimen permanente
Este modelo se ha utilizado para obtener un vector de estado que sirva como
condición inicial para la simulación del régimen transitorio.
La siguiente figura representa el mallado del modelo de autovalores para el
régimen permanente. El modelo ha sido definido mediante 6 filas y 8
columnas. Para la definición de la geometría es necesario establecer la longitud
x e y de cada una de las celdas (ver Tabla 1).
LA OBISPALÍA
LILLO-QUINTANAR
SIERRA DE
ALTOMIRA
CONSUEGRA-VILLACAÑAS
RUSVALDELOBOS
MANCHA ORIENTAL
MANCHA II
MANCHA I
CAMPO DE MONTIEL
Figura 5: Discretización para el modelo de los autovalores en régimen permanente
Longitud Y (m)
14400
34560
28800
18720
21600
28800
Longitud X (m)
21600
17280
28800
33120
23040
50000
50000
5000
Tabla 1: Ancho de filas y columnas de las celdas del modelo
11
Las celdas de color gris representan las celdas inactivas, las celdas azul oscuro
son celdas de nivel constante y las restantes son las celdas activas. Tal y como
se ha comentado en párrafos anteriores se ha incluido la masa de agua
subterránea Mancha Oriental y el río Júcar, éste último a la derecha de la
Mancha Oriental y como una celda de nivel constante. Por otro lado y para
considerar también las salidas de los acuíferos del Alto Guadiana hacia el río
Guadiana se ha añadido también una celda de nivel constante a la derecha del
modelo.
Se deben introducir además los datos de transmisividad entre filas, entre
columnas, el coeficiente de almacenamiento, las alturas iniciales y los niveles
externos en caso de conocerlos. A continuación se presenta una tabla con los
valores de cada una de las variables anteriores:
Masa de agua
Transmisividad
(m2/día)
Obispalía
Altomira
Lillo-Quintanar
Consuegra-Villacañas
Río Guadiana
Mancha Occidental I
Mancha Occidental II
Campo de Montiel
Rus-Valdelobos
Mancha Oriental
Río Júcar
15000
800
2000
5
12600
12600
91200
1160
2000
6000
10000
Coeficiente de
almacenamiento
(adim)
0.03
0.03
0.03
0.03
0.08
0.08
0.015
0.015
0.015
0.015
0.015
Tabla 2: Transmisividad y coeficiente de almacenamiento de las masas de agua
El hecho de no disponer información acerca de las alturas iniciales ni de los
niveles externos, obliga a utilizar la simulación en régimen permanente para la
obtención de las alturas piezométricas de las masas de agua una vez
alcanzado el equilibrio. Este dato se utilizará en simulaciones posteriores.

Modelo de autovalores definido para el régimen transitorio
Este modelo toma como datos de partida los resultados obtenidos del anterior
modelo definido en régimen permanente.
La siguiente figura representa el mallado del modelo de autovalores para el
régimen transitorio. A diferencia del modelo en régimen permanente, este
modelo se va a utilizar para plantear una serie de escenarios futuros. Uno de
estos escenarios puede ser el siguiente: debido a la intensa explotación del
acuífero se ha producido un cambio en las direcciones del flujo y se considera
por ende, que ya no se producen las salidas de los acuíferos del Alto Guadiana
hacia el río Guadiana y por tanto, para esta simulación, se eliminaría la celda
de nivel constante situada a la derecha del modelo. En cuanto al resto de
parámetros, éstos coincidirían con los utilizados en la Tabla 2.
12
LA OBISPALÍA
LILLO-QUINTANAR
SIERRA DE
ALTOMIRA
CONSUEGRA-VILLACAÑAS
RUSVALDELOBOS
MANCHA ORIENTAL
MANCHA II
MANCHA I
CAMPO DE MONTIEL
Figura 6: Discretización para el modelo de los autovalores en régimen transitorio
En cada una de las masas se han incluido sus respectivos bombeos. Mención
especial merece la masa de agua Mancha Oriental, ya que ésta se ha
considerado dividida en dos zonas para distinguir los bombeos se efectúan en
zonas alejadas del río. Además, y como resultado de la simulación en régimen
permanente, se han incluido las alturas piezométricas en cada una de las
celdas de la simulación. De esta forma se dispone de una condición inicial y se
obtiene un vector de estado inicial necesario para la resolución del método de
los autovalores.
4.2.2. Acciones elementales y parámetros de control
Mediante las acciones elementales se definen los tipos de acciones a las que se
somete al acuífero, como puede ser recarga de lluvia, bombeos, retornos de
riego, etc.
Para una mayor simplicidad del modelo se introduce un único valor de la
recarga neta para cada una de las masas de agua consideradas en el mismo. El
valor de la recarga neta implica varios términos como son la recarga por
infiltración de lluvia y la procedente de las filtraciones de los ríos a los que hay
que restarle otros términos como son la evapotranspiración, el drenaje hacia
los ríos y las extracciones por bombeos que afectan a cada una de las masas
de agua. Los valores de todos estos parámetros coinciden con los empleados
en el modelo Visual Modflow que se ha utilizado como referencia en este
estudio.
Dado que el método de los autovalores se ha aplicado a escala mensual y la
fuente de datos de cada uno de los términos es anual es necesario aplicar una
curva de distribución mensual (ver Figura 7).
13
Curvas de distribución mensual
30%
25%
20%
15%
10%
5%
0%
oct
nov
dic
ene
feb
mar
abr
may
Recarga de lluvia
Extracciones
Drenaje hacia los ríos
Recarga desde los ríos
jun
jul
ago
sep
ETR
Figura 7: Curva de distribución mensual para la recarga neta
La curva de distribución de la recarga de lluvia muestra como ésta se produce
exclusivamente durante los meses de octubre a abril, siendo nula la recarga de
lluvia durante los meses de verano. Estos valores coinciden con la curva
teórica de recarga utilizada en el modelo Visual Modflow para la estación de
Alcázar de San Juan.
En el caso de las extracciones se ha estimado una curva de distribución de los
bombeos de acuerdo con la hipótesis utilizada en el modelo Visual Modflow y
es que el 75% de las extracciones se produce en los meses de julio, agosto y
septiembre, el periodo de mayor déficit hídrico del año y cuando es menos
probable que se produzca infiltración neta del agua regada, al ser aprovechada
en su práctica totalidad por los cultivos.
Para el cálculo de la evapotranspiración se ha tomado como ejemplo la
estación de Ciudad Real, y de acuerdo con los datos históricos de la AEMET se
obtiene una evapotranspiración real de 343 mm anuales.
La estimación de la distribución mensual del drenaje hacia los ríos así como de
la recarga procedente de las filtraciones de los ríos adquiere cierta complejidad
dada la existencia y la estacionalidad de los tramos ganadores y/o perdedores
en un mismo río. Por esta razón se ha recurrido a los resultados del modelo
Visual Modflow para expresar esta distribución.
14
Todas estas acciones que se han agrupado bajo el término de recarga neta van
a ser diferentes en función de si trabajamos en régimen permanente o
transitorio.

Modelo de autovalores definido para el régimen permanente
Las acciones elementales consideradas en el régimen permanente son la
agrupación de la recarga por infiltración de lluvia, la evapotranspiración, el
drenaje hacia los ríos y la recarga procedente de las filtraciones de los ríos. Se
ha definido una recarga neta para cada una de las masas de agua. Éstas han
sido:
- Recarga neta de La Obispalía
- Recarga neta de Sierra de Altomira
- Recarga neta de Lillo-Quintanar
- Recarga neta de Consuegra-Villacañas
- Recarga neta de Rus-Valdelobos
- Recarga neta de Mancha Occidental I
- Recarga neta de Mancha Occidental II
- Recarga neta de Campo de Montiel
- Recarga neta de Mancha Oriental
Cada una de estas acciones afecta a una serie de celdas dentro del mallado
empleado en el modelo de autovalores (ver Figura 5).

Modelo de autovalores definido para el régimen transitorio
Las acciones elementales consideradas en el régimen transitorio son la
agrupación de la recarga por infiltración de lluvia, la evapotranspiración, el
drenaje hacia los ríos, la recarga procedente de las filtraciones de los ríos y los
bombeos que afectan a cada una de las masas de agua.
Las acciones elementales consideradas en el régimen transitorio coinciden
espacialmente con las empleadas en el régimen permanente a excepción del
tratamiento que se le ha dado a la recarga de la Mancha Oriental ya que ésta
se encuentra dividida en dos zonas para destacar que los bombeos se efectúan
en las celdas alejadas del río, mientras que el resto de la recarga se efectúa en
toda la extensión de la masa de agua. Éstas han sido:
- Recarga neta de La Obispalía
- Recarga neta de Sierra de Altomira
- Recarga neta de Lillo-Quintanar
- Recarga neta de Consuegra-Villacañas
- Recarga neta de Rus-Valdelobos
- Recarga neta de Mancha Occidental I
- Recarga neta de Mancha Occidental II
- Recarga neta de Campo de Montiel
- Recarga de Mancha Oriental
- Bombeo de Mancha Oriental
15
Cada una de estas acciones afecta a una serie de celdas dentro del mallado
empleado en el modelo de autovalores (ver Figura 6).
Con los parámetros de control se definen las variables cuyo seguimiento puede
ser interesante, ya sea a efectos de información o a efectos de influir en la
gestión que se realice del acuífero. Como ya se ha comentado con
anterioridad, algunos de los parámetros de control obtenidos del régimen
permanente se han incluido a posteriori como datos de entrada para el modelo
en régimen transitorio.

Modelo de autovalores definido para el régimen permanente
Los parámetros de control empleados han sido:
- Flujo de salida a nivel constante. Para estimar el flujo hacia el río Júcar
- Volumen en La Obispalía
- Volumen en Sierra de Altomira
- Volumen en Lillo-Quintanar
- Volumen en Consuegra-Villacañas
- Volumen en Rus-Valdelobos
- Volumen en Mancha Occidental I
- Volumen en Mancha Occidental II
- Volumen en Campo de Montiel
- Volumen en Mancha Oriental
- Altura piezométrica en todas las celdas activas del modelo. El resultado
obtenido de este parámetro de control se emplea como dato de entrada
en el modelo en régimen transitorio

Modelo de autovalores definido para el régimen transitorio
En el régimen transitorio los parámetros de control requeridos coinciden con
los empleados en el régimen permanente a excepción de las alturas
piezométricas, que en el régimen alterado no se han considerado.
4.2.3. Resultados de la simulación histórica
Una vez finalizada la fase de recopilación de información acerca de las
características hidrodinámicas del acuífero, se ha preparado una discretización
del mismo y se han definidos las acciones elementales y los parámetros de
control ya es posible ejecutar el modelo y definir una serie de escenarios. Los
resultados obtenidos en cada una de las simulaciones planteadas se muestran
a continuación:

Modelo de autovalores definido para el régimen permanente
El objetivo de este modelo es alcanzar el régimen estacionario por este motivo
se ha trabajado con un periodo de simulación de 300 años. Los resultados de
piezometría obtenidos para cada una de las masas de agua subterráneas
16
simuladas en el modelo se van a utilizar para el establecimiento de la condición
inicial en las simulaciones en régimen transitorio.

Modelo de autovalores definido para el régimen transitorio
El tiempo de simulación es de 32 años, que incluye desde octubre de 1974
hasta septiembre de 2006. Tal y como se ha mencionado anteriormente en
este periodo de tiempo se han tenido en cuenta los bombeos y la afección que
éstos han provocado sobre la masa de agua. En este sentido se ha tenido en
cuenta la situación piezométrica antes y después de la sobreexplotación del
sistema mediante dos simulaciones; en la primera de ellas se permite el
drenaje hacia el río Guadiana en la masa de agua Mancha Occidental I,
mientras que en la segunda simulación este drenaje está impedido.
Simulación del régimen transitorio con drenaje hacia el río Guadiana
Esta simulación pretende reflejar cuál sería el estado del sistema Alto Guadiana
si no se hubiese producido la desconexión del acuífero como consecuencia de
la intensa explotación que se ha hecho del mismo. De este modo, esta
simulación va a permitir el drenaje hacia el río Guadiana, en condiciones
similares al régimen natural, considerando que el acuífero se mantiene
inalterado por la afección de los bombeos y sigue alimentando el río.
En cuanto a la presentación de los resultados, éstos se centrarán en aquellos
relativos a Mancha Occidental por su alto grado de explotación y por los
numerosos antecedentes de estudios de la zona en comparación con el resto
de masas de agua subterráneas con mayor incertidumbre.
17
2004
2002
2000
1998
1996
1994
1992
1990
1988
1986
1984
1982
1980
1978
1976
1974
Almacenamiento relativo en la Mancha Occidental
(incluye Rus-Valdelobos)
0
hm3/año
1000
2000
3000
4000
Aquival
Modflow
Figura 8: Almacenamiento relativo en Mancha Occidental (incluye Rus-Valdelobos)
Los resultados obtenidos del modelo Visual Modflow muestran que en los
últimos años el almacenamiento relativo en la Mancha Occidental ha
descendido alrededor de 3000 hm3. Este mismo resultado también viene
reflejado por el modelo de autovalores siendo un indicador del ajuste del
mismo. Las masas de agua subterráneas agrupadas bajo el nombre de Mancha
Occidental son Mancha Occidental I, Mancha Occidental II y Rus-Valdelobos. En
las siguientes figuras se presentan los resultados obtenidos para cada una de
estas masas por separado.
En la masa de agua subterránea Mancha Occidental I la descarga se ha
producido tradicionalmente a través de los Ojos del Guadiana y Las Tablas de
Daimiel. La recarga de esta zona se produce principalmente por infiltración de
lluvia y de los ríos, así como del flujo de entradas procedentes de las masas
contiguas Mancha Occidental II y Consuegra-Villacañas. En el gráfico de la
Figura 9 se observa que según los resultados obtenidos con modelo Aquival el
almacenamiento relativo en esta masa de agua subterránea tiende a
estabilizarse. Por el contrario, los resultados obtenidos del modelo Visual
Modflow indican que esta masa de agua subterránea no alcanza el equilibrio y
sigue tendiendo a vaciarse.
18
2004
2002
2000
1998
1996
1994
1992
1990
1988
1986
1984
1982
1980
1978
1976
1974
Almacenamiento relativo en Mancha Occidental I
0
100
hm3/año
200
300
400
500
600
700
Aquival
Modflow
Figura 9: Almacenamiento relativo en Mancha Occidental I
La masa de agua Mancha Occidental II abarca una zona de elevada
explotación. Su descarga se produce hacia Mancha Occidental I, hacia el río
Guadiana y también hacia las zonas húmedas que se localizan en la misma. La
recarga se origina por infiltración de lluvia, de los ríos y también de las masas
vecinas Sierra de Altomira y Campo de Montiel. En el gráfico presentado en la
Figura 10 se observa una situación similar a la descrita anteriormente para la
Mancha Occidental I y es que el estado inicial que reproduce Aquival tiende a
estabilizarse con un almacenamiento relativo de 2000 hm3/año, mientras que,
los resultados obtenidos del modelo Visual Modflow indican que la masa tiende
a vaciarse aunque con un ritmo ligeramente inferior.
19
2004
2002
2000
1998
1996
1994
1992
1990
1988
1986
1984
1982
1980
1978
1976
1974
Almacenamiento relativo en Mancha Occidental II
0
hm3/año
500
1000
1500
2000
2500
Aquival
Modflow
Figura 10: Almacenamiento relativo en Mancha Occidental II
La masa de agua subterránea Rus-Valdelobos descarga principalmente hacia la
Mancha Oriental. La recarga se produce por infiltración de lluvia, de los ríos y
también de las masas vecinas Sierra de Altomira y Campo de Montiel. En el
gráfico de la Figura 11 se observa la existencia de unos flujos laterales hacia la
Mancha Oriental considerablemente altos, indicando que la masa tiende a
vaciarse. Los valores del almacenamiento relativos obtenidos tanto con el
modelo realizado en Visual Modflow como con el realizado en Aquival no llegan
a estabilizarse si bien los resultados del modelo de autovalores son
ligeramente inferiores.
20
2004
2002
2000
1998
1996
1994
1992
1990
1988
1986
1984
1982
1980
1978
1976
1974
Almacenamiento relativo en Rus-Valdelobos
0
200
hm3/año
400
600
800
1000
1200
1400
Aquival
Modflow
Figura 11: Almacenamiento relativo en Rus-Valdelobos
La siguiente figura representa el flujo que alimenta el río Júcar procedente de
la masa de agua subterránea Mancha Oriental. Se observa que el volumen de
agua cedido del acuífero al río ha sufrido un fuerte descenso en los últimos
años como consecuencia de la explotación en Mancha Oriental. Durante los
primeros años el río tiene un claro comportamiento ganador mientras que, a
partir del año 2000 se confirma la inversión del flujo subterráneo, ya que en
estos últimos años el río cede agua hacia el acuífero.
21
Flujo hacia río Júcar
300
250
hm3/año
200
150
100
50
2004
2002
2000
1998
1996
1994
1992
1990
1988
1986
1984
1982
1980
1978
1976
-50
1974
0
Aquival
Figura 12: Flujo hacia el río Júcar
Simulación del régimen transitorio impidiendo el drenaje hacia el río Guadiana
Esta simulación se asemeja a la situación actual del acuífero de modo que no
se va a permitir el drenaje hacia el río Guadiana, ya que se considera que el
acuífero está en tal grado de afección por los bombeos que ya no alimenta el
río.
En cuanto a la presentación de los resultados, éstos se centrarán en aquellos
relativos a Mancha Occidental y Rus-Valdelobos por su alto grado de
explotación y por los numerosos antecedentes de estudios de la zona en
comparación con el resto de masas de agua subterráneas.
22
2004
2002
2000
1998
1996
1994
1992
1990
1988
1986
1984
1982
1980
1978
1976
1974
Almacenamiento relativo en la Mancha Occidental
(incluye Rus-Valdelobos)
0
hm3/año
1000
2000
3000
4000
Aquival
Modflow
Figura 13: Almacenamiento relativo en Mancha Occidental (sin drenaje)
Los resultados obtenidos de la simulación de Aquival con el drenaje hacia el río
Guadiana impedido muestran un comportamiento casi coincidente con el
observado en el modelo Visual Modflow. La principal diferencia entre ambos
resultados está en que a partir del año 1992 el almacenamiento relativo
obtenido según el modelo de autovalores presenta síntomas de estabilización,
no así en el caso de los resultados de Visual Modflow que indican que el
acuífero sigue su tendencia al vaciado. En las siguientes figuras se presentan
los resultados obtenidos para cada una de estas masas por separado.
En el gráfico de la Figura 14 se comprueba como el hecho de impedir el
drenaje hacia los Ojos del Guadiana y Las Tablas de Daimiel, como
consecuencia de la desconexión del acuífero, implica un menor vaciado del
mismo.
23
2004
2002
2000
1998
1996
1994
1992
1990
1988
1986
1984
1982
1980
1978
-100
1976
1974
Almacenamiento relativo en Mancha Occidental I
0
hm3/año
100
200
300
400
500
600
700
Aquival
Modflow
Figura 14: Almacenamiento relativo en Mancha Occidental I (sin drenaje)
2004
2002
2000
1998
1996
1994
1992
1990
1988
1986
1984
1982
1980
1978
1976
1974
Almacenamiento relativo en Mancha Occidental II
0
200
hm3/año
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
Aquival
Modflow
Figura 15: Almacenamiento relativo en Mancha Occidental II (sin drenaje)
Por lo que respecta a la masa de agua Mancha Occidental II, el hecho de
impedir el drenaje hacia el río Guadiana de la masa Mancha Occidental I
implica un mayor vaciado en esta masa (ver Figura 15) y por tanto los
24
resultados del modelo Aquival indican que su descarga hacia Mancha
Occidental I se ve incrementada. La recarga se produce por infiltración de
lluvia, de los ríos y también de las masas vecinas Sierra de Altomira y Campo
de Montiel.
La masa de agua Rus-Valdelobos sigue descargando principalmente hacia la
zona Júcar. En el gráfico de la Figura 16 se observa dicho vaciado debido a las
transferencias laterales considerablemente altos, aunque 50 hm3 inferiores a
los obtenidos en la anterior simulación. Los valores del almacenamiento
relativos obtenidos tanto con Visual Modflow como con Aquival siguen sin
llegar a estabilizarse si bien los resultados del modelo de autovalores son
ligeramente inferiores.
2004
2002
2000
1998
1996
1994
1992
1990
1988
1986
1984
1982
1980
1978
1976
1974
Almacenamiento relativo en Rus-Valdelobos
0
200
hm3/año
400
600
800
1000
1200
1400
Aquival
Modflow
Figura 16: Almacenamiento relativo en Rus-Valdelobos (sin drenaje)
La siguiente figura representa el flujo que alimenta el río Júcar procedente de
la masa de agua subterránea Mancha Oriental. La no existencia de drenaje
hacia el río Guadiana no supone un cambio sustancial en el comportamiento
del acuífero de la Mancha Oriental. Se observa que el volumen de agua cedido
del acuífero al río sufre un fuerte descenso en los últimos años como
consecuencia de su explotación. Durante los primeros años el río tiene un claro
comportamiento ganador mientras que, a partir del año 2002 (este dato era
válido para el año 2000 en la anterior simulación) se confirma la inversión del
flujo subterráneo.
25
Flujo hacia río Júcar
300
250
Hm3/año
200
150
100
50
2004
2002
2000
1998
1996
1994
1992
1990
1988
1986
1984
1982
1980
1978
1976
-50
1974
0
Aquival
Figura 17: Flujo hacia el río Júcar (sin drenaje)
4.3. Datos de entrada para el modelo de autovalores en Simges
El principal dato de entrada para la inclusión en Simges del acuífero modelado
mediante el método de los autovalores es el archivo generado por Aquival que
tiene como extensión .acu.
Este archivo se obtiene una vez se ha simulado el modelo Aquival ya que
depende tanto de la geometría del acuífero como de las condiciones de
contorno, de las condiciones iniciales y de las acciones elementales. Así si en
Aquival se están considerando varios escenarios de simulación también se
dispondrá de un vector de estado diferente para cada uno de los escenarios y,
por tanto, un archivo .acu para cada uno de ellos. De este modo se trabajará
con tantos escenarios de simulación en Simges, como se hayan considerado en
el modelo de autovalores.
En el caso particular que nos acontece, se han considerado dos simulaciones;
en la primera de ellas se permite el drenaje hacia el río Guadiana y en la
segunda este drenaje está impedido. De este modo también se trabaja con dos
escenarios en Simges, uno con el acuífero conectado y otro con el acuífero
colgado.
26
5. IMPLEMENTACIÓN DEL MODELO AUTOVALORES EN SIMGES
Una vez construido y calibrado el modelo subterráneo del acuífero del Alto
Guadiana mediante el método de autovalores, dicho modelo se conecta con el
modelo de simulación superficial para crear un modelo de uso conjunto
mediante el módulo SIMGES.
Para ello es necesario hacer una serie de cambios en el modelo de simulación
Simges actual. En primer lugar se deben eliminar los acuíferos tipo depósito
actualmente definidos y añadir un nuevo modelo de acuífero por autovalores
que va a sustituir a todos los anteriores (ver Figura 18).
Figura 18: Insertar acuífero con autovalores en Simges
La herramienta Aquival genera una serie de archivos que pueden ser leídos por
el módulo Simges. Este es el caso del fichero AltoGuad.acu (puede llamarse de
otro modo pero la extensión debe ser la misma .acu), que debe copiarse y
pegarse dentro de la carpeta del escenario de Simges con el que se está
trabajando. Para agregar los datos del modelo de autovalores se selecciona
27
dicho archivo mediante la opción Leer Aquival que se encuentra en la ventana
de datos del acuífero (ver Figura 19).
Figura 19: Lectura del archivo AltoGuad.acu
Además todos los elementos que se encontraban conectados a los diferentes
acuíferos tipo depósito del modelo ahora deberán revisarse con los datos de la
conexión correspondientes al nuevo modelo.
28
Figura 20: Conexión del acuífero de autovalores con el modelo Simges
Una vez ya se ha exportado el modelo de autovalores de Aquival al módulo
Simges, es posible comprobar la interacción de los acuíferos con las masas de
agua superficial a la que están conectados (ríos, manantiales…) así como el
efecto de los bombeos y las recargas sobre los mismos.
En las siguientes figuras se muestran algunos de los resultados que es posible
obtener con la implementación del modelo de autovalores en Simges, como
son la recarga neta del acuífero, las filtraciones de los ríos, el suministro
superficial y subterráneo a las demandas o el volumen de las masas de agua.
29
Figura 21: Resultados de Simges. Recarga neta del acuífero
Figura 22: Resultados de Simges. Filtraciones del río
30
Figura 23: Resultados de Simges. Suministro superficial y subterráneo a demanda
Figura 24: Resultados de Simges. Volumen en Mancha Occidental I
31