PROYECTOS DE RECUPERACIÓN HIDRÁULICO-AMBIENTAL DE CAUCES EN ZONAS URBANAS JORGE ROJO GÓMEZ, ANDRÉS GARCÍA GÓMEZ, CÉSAR ÁLVAREZ DÍAZ, JOSE ANTONIO REVILLA CORTEZÓN, JOSÉ ANTONIO JUANES DE LA PEÑA, ARACELI PUENTE TRUEBA, BRUNO PIMENTEL GIUSTI. Instituto de Hidráulica Ambiental de Cantabria. Grupo de Emisarios Submarinos e Hidráulica Ambiental. ETS de Ingenieros de Caminos Canales y Puertos, Universidad de Cantabria. RESUMEN La ordenación de los espacios fluviales, entendido este término como toda la zona de influencia de un río, debe compaginar el ineludible compromiso de protección de las áreas urbanas frente a las inundaciones con los objetivos orientados a minimizar el impacto de las actuaciones hidráulicas sobre el medio. En este marco se presentan dos proyectos de recuperación de cauces en zonas urbanas. El primero de ellos se refiere al río estepona a su paso por la localidad de Bakio (Bizkaia), es este un cauce en el que las zonas inundables pueden alcanzar más de 200 metros de anchura, lo que permite establecer bermas de laminación de avenidas destinadas a otros usos urbanos sin grandes cambios en la morfología existente. En el caso del arroyo Borrico, Limpias (Cantabria), se trata de un cauce de mucho menor tamaño que se encuentra muy alterado por su integración en la zona urbana, siendo necesarias importantes modificaciones para intentar devolver la naturalidad al mismo. 1 INTRODUCCIÓN La recuperación de cauces en zonas urbanas debe plantearse como un compromiso entre la protección frente a las inundaciones y la posibilidad de desarrollar un espacio fluvial sostenible e integrado de forma razonable en los núcleos de población. Se exponen a continuación dos proyectos propuestos en la cornisa cantábrica en los municipios de Bakio (Bizkaia) (1) y Limpias (Cantabria) (2). En el caso de Bakio, localidad con una población de 2200 habitantes, se estudia el cauce del río Estepona, que transcurre a través del Valle de Uribe hasta desembocar en la ría de Bakio, a unos 25 Km. al este de Bilbao (Figura 1), y al que se incorporan una serie de afluentes en el mismo municipio. 1 Figura 1. Valle de Uribe por el que transcurre el río Estepona en el municipio de Bakio. Es esta una zona sometida a una gran presión antrópica, principalmente por el crecimiento urbano en el entorno del cauce; existen también zonas próximas a los nuevos desarrollos previstos ocupadas por plantaciones de txacolí, cultivo tradicional en la localidad. El núcleo urbano de Bakio situado a lo largo de ambas márgenes del río Estepona viene sufriendo numerosos problemas de inundabilidad, quedando registradas en la historia reciente del municipio las inundaciones de los años 1983 y 2002. La primera de las inundaciones catalogada, la del 26 de agosto de 1983, provocó en toda la provincia de Bizkaia la pérdida de vidas humanas, y arrasó la cuenca baja del río Estepona. Al objeto de paliar esta problemática, en la zona de la desembocadura de dicho río la Confederación Hidrográfica del Norte acometió en 1994 las obras de encauzamiento de un tramo del río de 555 metros de longitud y, al mismo tiempo, realizó diversas actuaciones aisladas para la estabilización del cauce. No obstante, estas actuaciones no lograron paliar el problema y en la segunda riada, acaecida en 2002, un nuevo episodio de fuertes precipitaciones originó la inundación de los terrenos en ambas márgenes del río, la destrucción del puente de Santa Catalina y de diversos muros de encauzamiento realizados tras la crecida anterior, el hundimiento de la carretera a Mungía y la socavación de márgenes (figuras 2 y 3). En este contexto, el Ayuntamiento de Bakio se planteó la realización de los oportunos estudios al objeto de establecer las bases para la futura ordenación del espacio fluvial del río, que han tenido como punto final el “Estudio integral del río Estepona en Bakio (Bizkaia)” donde se recoge la solución definitiva de encauzamiento del río Estepona, que se expondrá en los siguientes apartados. 2 Figura 2. Cauce del río Estepona tras las inundaciones de 2002. Figura 3. Antiguo puente de Santa Catalina y su estado tras las inundaciones de 2002. El segundo de los proyectos presentados se ocupa del arroyo Borrico afluente del río Asón a su paso por el núcleo urbano de Limpias (Cantabria), donde desemboca en la zona de influencia mareal (figura 4). El municipio de Limpias tiene una población de 1450 habitantes, y se encuentra situado 54 Km. al este de Santander. En este caso la principal problemática no la constituyen los episodios de inundabilidad en el arroyo (con una incidencia relativamente menor al no tratarse de caudales muy elevados), sino la grave degradación del mismo al haber sido absorbido por completo en la zona urbana, alterando y arrinconando el cauce en cunetas de los viales o entre cerramientos de fincas y pasos de hormigón tal y como se observa en las figuras 5 y 6. Para intentar paliar esta situación se ha redactado en marzo de 2007 el “Estudio Integral para la Recuperación Hidráulico-Ambiental del arroyo Borrico en Limpias (Cantabria)”, cuyas propuestas de actuación se resumen a continuación. 3 Figura 4. Arroyo Borrico a su paso por el núcleo urbano de Limpias. Figura 5. Alteraciones en el cauce del arroyo Borrico. 4 Figura 6. Cerramientos del cauce del arroyo Borrico. 2 DEFINICIÓN Y ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL 2.1 Modelado hidráulico El cálculo de los niveles de avenida en un cauce real de geometría compleja, obliga a la utilización de modelos matemáticos capaces de representar adecuadamente la hidráulica fluvial. Entre las herramientas disponibles actualmente en el mercado, el modelo HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center-River Analysis System) (3) es uno de los más habitualmente utilizados por organismos y empresas encargadas de la gestión de los cauces fluviales, por lo que sus resultados han sido ampliamente contrastados. Por ello, se selecciona dicho modelo para su utilización en estos estudios. Previamente a la aplicación del mismo ha sido necesario definir una serie de parámetros y condiciones que deben ser incorporados al modelo. • De esta forma, se establece en primer lugar la topografía de la zona de estudio, por medio de un levantamiento de detalle que incluya las estructuras singulares del cauce. En el caso del río Estepona, se trata de una zona de actuaciones de unos 3500 m de longitud en el cauce, con una cuenca cercana a los 25 km2, por lo que esta topografía se ha complementado con información procedente de la cartografía a escala 1:5000 de la Diputación Foral de Bizkaia. En cambio, para el arroyo Borrico, al tratarse de un tramo más corto (800 m) y con zonas inundables más reducidas, ha sido posible el empleo de una topografía de detalle mucho más precisa, con perfiles cada 10 m y curvas de nivel cada 0,2 m. 5 • En cuanto al nivel de marea que se utiliza como condición de contorno aguas abajo de los tramos de estudio, se corresponde con la cota de la pleamar máxima viva equinoccial en la desembocadura de los cauces (cota +2,78 m para el río Estepona y +3,01 m para el arroyo Borrico en la ría de Limpias). Hay que indicar que se ha considerado dicho nivel frente a la posibilidad de incorporar regímenes extremales de marea, ya que estos últimos, asociados a las avenidas máximas en los cauces, implican periodos de retorno muy por encima de 500 años. • El cálculo de los caudales de avenida para periodos de retorno entre 5 y 500 años se ha realizado con base en la Figura GN.1: “Caudales específicos de avenidas en función de la cuenca afluente y del periodo de retorno T”, contenida en el “Proyecto de Directrices del Plan Hidrológico Norte” (4). Para el río Estepona (cuenca total de 24,85 km2) se han seleccionado una serie de subcuencas correspondientes a los puntos de incorporación de los principales arroyos afluentes (figura 7), resultando los caudales que se indican en la tabla 1. Figura 7. Red fluvial de Bakio. 6 Tabla 1. Caudales de avenida en el río Estepona por subcuencas. Periodo de Retorno T (años) Caudal Específico Q (m3/seg*km2) 5 10 25 50 100 500 Caudal (m3/seg) A=13.53 (Punto 5) A=15.61 (Punto 4) A=19.16 (Punto3) A=21.50 (Punto 2) A=23.83 (Punto 1) 2.2 2.5 2.9 3.3 29.76 33.82 39.23 44.64 34.32 39.00 45.24 51.48 42.13 47.87 55.50 63.19 47.30 53.75 62.35 70.95 52.43 59.58 69.11 78.64 A=24.85 (Desembocadura ) 54.67 62.13 72.06 82.00 4.0 6.1 54.11 82.53 62.40 95.16 76.60 116.8 86.00 131.15 95.32 145.36 99.40 151.59 En el caso del arroyo Borrico (cuenca de 4,23 km2), al disponer de mayor precisión en la cartografía se han aplicado, además del gráfico GN1 de la Confederación Hidrográfica del Norte, el método racional modificado (5) y los modelos avanzados HEC-HMS (6) HEC-GeoHMS (figura 8) (7). Finalmente se adoptan los caudales correspondientes al primer método por mantenerse del lado de la seguridad, aunque se considera que están sobredimensionados (tabla 2). Figura 8. Esquematización de la cuenca del arroyo Borrico en HEC-HMS. Tabla 2. Caudales de avenida en la desembocadura del arroyo Borrico. Periodo de Retorno T (años) Caudal (m3/s) PHN II Caudal (m3/s) Modelo HMS 5 12.60 11.26 9.11 10 25 50 100 500 15.23 20.01 23.01 28.09 40.90 13.53 17.75 20.17 23.28 30.44 10.72 15.35 17.73 21.07 28.86 7 Caudal (m3/s) Método racional • Finalmente, entre los parámetros que hay que definir para el modelado hidráulico es la rugosidad del cauce el que más incide sobre los niveles de avenida resultantes. En estos casos se han utilizado diferentes valores del coeficiente de rugosidad de Manning en función de la naturaleza del cauce principal y de la posible llanura de inundación. Los valores seleccionados son los que se indican en la tabla 3. Tabla 3. Valores del coeficiente de rugosidad de Manning adoptados. Tipología Número de Manning (n) Cauces con estructuras de hormigón (Dependiendo de las condiciones de los mismos) Cauce principal Con fondos de gravas Cauce natural (Según el grado de ocupación de las márgenes por vegetación de ribera) Vega de inundación (Según el grado de ocupación de las márgenes por vegetación de ribera) 0,015 – 0,020 0,025 0,030 – 0,035 0,08 – 0,09 2.2 Análisis de la situación actual El estudio de los resultados obtenidos del modelado hidráulico permite definir de forma concreta los problemas de inundabilidad originados por los cauces que se analizan. De esta forma el río Estepona se desborda en la zona superior del cauce (en el entorno del punto de caudal nº 5), alcanzando la carretera nacional y superando el puente situado en Garategi que no tiene suficiente capacidad hidráulica. En esta zona se produjo la socavación de márgenes y hundimiento de muros en el episodio de inundaciones de 2002. Aguas abajo de esta zona la avenida alcanza la margen derecha, inundando en parte el campo de fútbol de la localidad y el barrio de Zubiaur. En el tramo final hasta la desembocadura, la inundación de 500 años de periodo de retorno afecta a ambas márgenes, con anchuras de lámina de agua de hasta 400 m, y desbordándose en algunos puntos el río incluso para las avenidas de menor periodo de retorno. En la localidad de Limpias se produce el desbordamiento del arroyo Borrico para las avenidas de mayor periodo de retorno en la mayor parte del tramo de estudio (figura 9). Esto es debido, fundamentalmente, a que el cauce ha sufrido graves alteraciones que han reducido su capacidad hidráulica. Como se observa en la figura, antes del tramo final canalizado, la inundación alcanza en la margen izquierda anchuras de más de 100 m. Por otra parte, ninguna de las estructuras singulares (puentes) existentes en el arroyo tiene capacidad suficiente para desaguar las avenidas de mayor periodo de retorno. 8 Figura 9. Línea de inundación para T=500 años en el arroyo Borrico en la situación actual. 3 PROPUESTA DE ACTUACIONES En el caso del río Estepona el proyecto propuesto surge del análisis sucesivo de diferentes actuaciones que pudieran reducir el riesgo de inundación, partiendo de aquéllas que requerirían una menor intervención en el cauce e incrementando el grado de actuación hasta conseguir los objetivos perseguidos. De esta manera, se adoptan en primer lugar una serie de trabajos sobre las estructuras singulares de forma que se produzca una disminución de los niveles de avenida. Esta medida afecta a los puentes de de Garategi, Santa Catalina y de acceso al campo de fútbol, que serían sustituidos por estructuras que no afecten al régimen de avenidas, lo que supondría una reducción de la cota de inundación en torno a 0,5 m. 9 Junto a la eliminación o sustitución de puentes se proponen una serie de actuaciones encaminadas a la modificación de las secciones transversales del cauce en las que se han detectado problemas de inundación. Es en este punto donde se plantea la generación de zonas inundables a partir del puente de Zubiaur (punto nº 3 en la figura 7), sobre todo en la margen derecha, que se verán afectadas por el desbordamiento del río en avenidas extraordinarias. El objetivo de estas zonas inundables es, por un lado, la mejora del comportamiento hidráulico del cauce sin incurrir en grandes modificaciones del mismo, permitiendo la laminación de los caudales punta en un área de unos 35000 m2. Por otra parte, se pretende la recuperación de las zonas de ribera que se encuentran actualmente sometidas a una gran presión urbana y colonizadas por actividades agrícolas (figura 10). Figura 10. Llanuras de inundación del río Estepona que se pretende recuperar. Hay que señalar a este respecto que en un principio se consideró la posibilidad de desarrollar la zona inundable para periodos de retorno bajos (1 ó 2 años), de forma que se pudiera recuperar la misma como humedal. Se ha desestimado esta solución, ya que para mantener una lámina de agua permanente en dicho espacio no sería suficiente su inundación periódica, por lo que habría que efectuar aportes externos al río. Además existe bastante incertidumbre sobre la posible evolución futura de la zona, tanto en su funcionamiento como humedal, como en cuanto a la complejidad de su gestión. En el caso del arroyo Borrico en Limpias la degradación existente en el cauce actual y las escasas opciones de modificación en la mayor parte de las riberas (limitadas por las carreteras o edificaciones existentes), hacen necesarias modificaciones significativas del mismo. 10 De esta forma se plantea una “sección tipo” general de encauzamiento (figura 11), que se aplicará sobre los perfiles del terreno natural analizados en la situación actual, y que será retocada, en determinadas zonas, para adaptarse a los condicionantes constructivos. Se propone en esta sección un cauce ondulatorio de aguas bajas que permita una cierta variabilidad en el lecho en periodos de estiaje. T = 500 años 1 T = 5 años 2 1m 1 1,5 3,5 – 5,5 m Figura 11. Sección tipo propuesta para el arroyo Borrico. Cabe señalar también la necesidad de conservar, por motivos históricos, algunas estructuras del cauce, como un antiguo puente peatonal de época medieval (figura 12), lo que conlleva modificaciones en la sección tipo en ese entorno. Figura 12. Antiguo puente peatonal a conservar en el arroyo Borrico. 11 3.1 Revegetación Finalmente, debe señalarse la importancia de la revegetación como elemento fundamental para la restauración de las riberas tras cualquier alteración de las márgenes de un río. Las formaciones vegetales en los dos ríos estudiados se encuentran muy modificadas debido al fuerte impacto antrópico. Así, en el caso de las zonas de las riberas del Estepona el bosque primitivo prácticamente ha desaparecido, quedando reducida la vegetación a pequeñas manchas y dominando por el contrario las zonas de praderías, los cultivos y la vegetación ruderal nitrófila. Se alternan los tramos completamente canalizados, en los que la vegetación es prácticamente inexistente, con zonas donde se observa vegetación de ribera con diferente grado de estructuración y desarrollo (figura 13). Figura 13. Vegetación de ribera y zonas alteradas en los tramos medio y alto del río Estepona en Bakio. Devolver al río la naturalidad y restaurar las alteraciones que las obras de encauzamiento que se proponen ejercerán sobre el cauce son, de manera general, los dos grandes objetivos que se persiguen con un plan de revegetación. En estos casos, las plantas no serán un mero elemento estético, superpuesto a las estructuras de defensa del cauce, sino que deben ser consideradas como parte de ellas mismas, lo cual contribuirá a la estabilización del suelo y al mantenimiento de la obra. La vegetación riparia desempeña una serie de funciones en el ecosistema fluvial que hacen imprescindible realizar el proceso de restauración. Estas funciones, de forma resumida, son las siguientes: • Mejora el comportamiento hidrológico e hidráulico de la cuenca, de forma que favorecen que en la llanura de inundación se produzca almacenamiento de agua, retraso de las avenidas, reducción de los daños producidos por la erosión en las márgenes, reducción de la sedimentación aguas abajo y mejora de la recarga acuífera. 12 • Control de la influencia de la cuenca, haciendo que la ribera actúe como “zona tampón”, en la que se retienen la escorrentía, sedimentos y nutrientes. • Estabilización de la forma y el trazado del cauce, actuando tanto con su parte aérea, dinámica y flexible al paso de las avenidas, como con su sistema radical, controlando la erosión del suelo. • Influencia sobre el funcionamiento del ecosistema fluvial, favoreciendo la formación de refugios, el sombreado del agua y el aporte de materia orgánica. • Mejora del paisaje e interés cultural. En cuanto a la elección de las especies con las que se llevará a cabo la revegetación, hay que considerar una serie de ventajas que ofrecen las especies nativas, como son: • Han evolucionado en las mismas condiciones locales de clima y suelo que el medio en el que se van a plantar. • Están adaptadas a las fluctuaciones meteorológicas y del régimen de caudales. • Son las que, a menudo, presentan menores problemas fitosanitarios (hongos, ataques de insectos, etc.). • Una vez establecidas, no necesitan riego ni mantenimiento. • Son las que utiliza la fauna silvestre de la zona. • Son las que mejor se integran en el paisaje fluvial del cauce a tratar. La asociación vegetal más representativas en este tramo de la ribera del río Estepona es la denominada Hyperico androsaemi - Alnetum, y son, por tanto, las especies pertenecientes a esta asociación y sus acompañantes las que se consideran más adecuadas para llevar a cabo la revegetación (Tabla 4). Tabla 4. Especies propuestas para llevar a cabo la revegetación en el río Estepona. ÁRBOLES Alnus glutinosa Salix alba Populus nigra Fraxinus excelsior Quercus robur Ulmus glabra Betula celtiberica Acer campestre Castanea sativa Tilia platiphillos ARBUSTOS Salix atrocinerea Salix eleagnos subs. angustifolia Corylus avellana Ilex aquifolium Cornus sanguinea Sambucus nigra Frangula alnus Euonimus europaeus Crataegus monogyna Prunus spinosa Laurus nobilis TREPADORAS Hedera helix Lonicera periclymenum Rubia peregrina Rosa sempervirens Clematis vitalba Tamus communis Smilax aspera 13 HERBÁCEAS Agropyron repens Dactylis glomerata Festuca rubra Festuca arundinacea Lolium perenne Lotus corniculatus Trifolium repens Poterium sanguisorba Hypericum androsaemun Hay que indicar que las diferentes unidades de revegetación que se contemplan han sido elaboradas en base a diferentes módulos de plantación, en los que se indican las especies más apropiadas en cada zona, así como su distribución espacial en la misma. Los módulos que se utilizarán en cada caso, y que se irán combinando según las características de cada tramo para constituir las unidades de revegetación son los que se muestran en la figura 14. Módulos G y H Módulo B Módulo A Módulos E y F Módulos C y D Segunda berma Talud sobre berma Primera berma Talud sin escollera Escollera Figura 14. Esquema de los módulos a utilizar en cada zona del cauce y riberas. En cada tramo, los módulos de plantación se irán repitiendo, manteniendo la composición y distribución de las especies dentro de cada uno de ellos. Entre dos módulos consecutivos (excepto en los módulos de escollera), habrá siempre un espacio de dos o tres metros libre de plantación de árboles y arbustos, que separará uno de otro, con el fin de facilitar las plantaciones y el acceso al río. Con el tiempo, dicho espacio se irá cubriendo de vegetación riparia, llegando a desdibujarse por completo la delimitación de los módulos. A modo de ejemplo, en la figura 15 se presenta el esquema de distribución de un módulo de árboles, arbustos y trepadoras (Módulo B), que se empleará en la zona de taludes sin escollera en el río Estepona. MODULO B Final de escollera ÁRBOLES ARBUSTOS TREPADORAS Alnus glutinosa Salix atrocinerea Hedera helix Salix alba Salix eleagnos subs. angustifolia Lonicera periclymenum Populus nigra Corylus avellana Rubia peregrina Fraxinus excelsior Ilex aquifolium Rosa sempervirens Quercus robur Cornus sanguinea Clematis vitalba Ulmus glabra Sambucus nigra Tamus communis Smilax aspera Betula celtiberica Frangula alnus Acer campestre Euonimus europaeus Castanea sativa Crataegus monogyna Tilia platiphyllos Prunus spinosa Laurus nobilis Figura 15. Módulo de revegetación B. Distribución de árboles arbustos y trepadoras. 14 En el arroyo Borrico a su paso por el núcleo urbano de Limpias el proceso de revegetación se plantea con los mismos objetivos y metodología, pero con una serie de limitaciones. De esta forma, aparte de las pequeñas modificaciones en la selección de las especies vegetales autóctonas a emplear, hay que tener en cuenta el reducido tamaño de las riberas y espacio fluvial disponible, por lo que no se necesitan módulos destinados a bermas o llanura de inundación. Además cabe señalar que el alto grado de degradación del cauce y las modificaciones a realizar sobre el mismo hacen que únicamente queden zonas con vegetación a conservar en la parte superior de la zona de actuaciones (figura 16). Figura 16. Vegetación a mantener en el tramo alto del arroyo Borrico. 15 4 CONCLUSIONES Las actuaciones hidráulicas propuestas suponen una reducción de los niveles de avenidas y el control de los riesgos de inundación en los cauces estudiados. La revegetación de las riberas con especies autóctonas y de forma adecuada a las características hidráulicas de cada tramo de los ríos, minimiza los efectos adversos que conlleva cualquier actuación de este tipo, favoreciendo el objetivo de recuperar ambientalmente la zona, y sin dejar de lado las importantes mejoras que supone sobre la calidad paisajística. En el caso del Estepona el diseño realizado contempla la existencia de zonas inundables para las avenidas extraordinarias, lo que permite al río recuperar, en la medida de lo posible, las llanuras de inundación por las que se desarrollaría sin presiones antrópicas. Además, posibilita reducir notablemente las modificaciones morfológicas a realizar sobre el cauce ordinario. Para el arroyo Borrico la integración del mismo en un espacio urbano más reducido ha hecho necesario compaginar las medidas de recuperación con las necesidades del núcleo de población por el que transcurre, lo que ha implicado la adecuación del acondicionamiento hidráulico y ambiental con la ordenación urbana de Limpias. Esta adecuación también se ha llevado a cabo en el municipio de Bakio, al destinar parte de las zonas inundables recuperadas, que únicamente serán afectadas por las mayores avenidas del río Estepona, a un uso habitual por la población (como parques o paseos). 16 REFERENCIAS (1) - GESHA (2004); “Estudio integral del río Estepona en Bakio (Bizkaia)”. (2) - GESHA (2007); “Estudio Integral para la Recuperación Hidráulico-Ambiental del arroyo Borrico en Limpias (Cantabria)”. (3) - USACE (2002-2005); HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center - River Analysis System), versiones 3.1.-3.1.3. (4) - CHNII (1998); PLAN HIDROLOGICO NORTE II. Ministerio de Medio Ambiente, Secretaría de Estado de Aguas y Costas, Dirección General de Obras Hidráulicas y Calidad de las Aguas, Confederación Hidrográfica del Norte. (5) - MOPU (1987): Cálculo hidrometeorológico de caudales máximos en pequeñas cuencas naturales. Madrid. (6) - USACE (2006); HEC-HMS (Hydrologic Engineering Center - Hydrologic Modeling System), versión 3.0.1, abril 2006. (7) - USACE (2003); HEC-GeoHMS (Hydrologic Engineering Center - Geospatial Hydrologic Modeling Extension), versión 1.1, diciembre 2003. 17