aplicación al sistema quiebrajano

CAUDALES ECOLÓGICOS Y GESTIÓN CONJUNTA DE RECURSOS HÍDRICOS:
APLICACIÓN AL SISTEMA QUIEBRAJANO-VÍBORAS (JAÉN)
J. M. MURILLO DÍAZ (1), J. A. NAVARRO IÁÑEZ (2)
(1)
Instituto Geológico y Minero de España
(2)
Dpto. Ingeniería Geológica
ETSI Minas (UPM)
RESUMEN
Las líneas de actuación que en políticas de aguas emanan de la Directiva Marco de Aguas (Directiva 2000/60/CE)
obligan a considerar nuevos enfoques en las metodologías hasta ahora empleadas en el análisis y simulación de la
gestión conjunta de aguas superficiales, subterráneas y no convencionales.
Con este objetivo el Instituto Geológico y Minero de España (IGME) y la Agencia Andaluza del Agua están
desarrollando trabajos enfocados al análisis de la gestión conjunta de recursos hídricos en sistemas hidráulicos de la
Comunidad Autónoma Andaluza donde las aguas subterráneas se integran en las infraestructuras de explotación,
incorporando criterios ecológicos, económicos y de calidad de las aguas a los sistemas tradicionales de gestión
conjunta, en los que sólo se consideraban criterios garantes en la satisfacción de las demandas consuntivas con
recursos regulados procedentes de fuentes de suministro superficiales o subterráneos o recursos no convencionales
(desaladoras o aguas residuales depuradas).
En la comunicación se muestran las conclusiones y resultados obtenidos en el estudio de uso conjunto llevado a
cabo en el Sistema Quiebrajano-Víboras, el cual está constituido por dos embalses (Quiebrajano y Víboras) y 15
acuíferos, que suministran agua potable a una población que se aproxima a las 221.000 personas y permite el riego
de unas 4.100 ha.
El estudio realizado se fundamenta en el desarrollo de un modelo para la simulación de la gestión conjunta de
recursos hídricos sobre el que se simulan diversos escenarios de gestión, pero considerando el mantenimiento de un
determinado régimen de caudales ecológicos en zonas de especial interés medioambiental. Así, se ha intentado
conjugar la satisfacción de la demanda para abastecimiento urbano y regadío, con el mantenimiento ecológico de los
principales cursos fluviales (cabecera del río Víboras -río Grande-, cañones de Mingo -río Frío- y el Nacimiento del
río San Juan).
1. INTRODUCCIÓN
Los esquemas de uso conjunto de aguas superficiales y subterráneas constituyen una alternativa
de gran relevancia en la gestión de los sistemas hidráulicos existentes en la Comunidad
Autónoma de Andalucía. Estos esquemas de gestión surgen de forma espontánea a lo largo de la
década de 1970, a partir de actuaciones programadas, fundamentalmente, por los propios
usuarios, con el único objetivo de asegurar la disponibilidad de agua para satisfacer unas
demandas que crecían de acuerdo a las expectativas que generaba el desarrollo económico de la
región andaluza.
1
Estos esquemas de gestión conjunta han sido objeto de análisis mediante la utilización de
modelos matemáticos que utilizan una metodología que atiende exclusivamente a criterios
estrictamente garantes y que sólo pretende un uso optimizado de las infraestructuras hidráulicas
(regulación, conducción, potabilización y depuración), ya fueran éstas de tipo superficial,
subterráneo y en menor medida de tipo no convencional.
Los trabajos de gestión conjunta que se están desarrollando actualmente tienden a conjugar y
compatibilizar la utilización de infraestructuras hidráulicas tanto superficiales, como
subterráneas y no convencionales, con aspectos que garanticen el mantenimiento ambiental y el
uso sostenible de los recursos hídricos, dentro de un marco que busque prioritariamente la
equidad económica y social. En la presente comunicación se exponen algunos de los trabajos que
se están desarrollando para incluir en los tradicionales modelos de gestión conjunta criterios de
tipo ecológico, de calidad de las aguas y del coste del recurso agua.
2. METODOLOGÍA
El desarrollo metodológico que se está siguiendo complementa el procedimiento general que
normalmente se utiliza en los estudios de uso conjunto, desarrollando una serie concatenada de
acciones que pueden concretarse en los siguientes apartados:
•
•
•
•
•
•
Cálculo de las aportaciones (superficiales y subterráneas) en régimen natural que registra
el sistema.
Caracterización de las infraestructuras hidráulicas referidas tanto al almacenamiento
superficial (embalses) como al subterráneo (acuíferos) y a las infraestructuras de
conexión entre elementos.
Análisis de las posibilidades de utilización de recursos no convencionales (aguas
desaladas o aguas depuradas).
Cuantificación de las demandas consuntivas y no consuntivas.
Construcción de una herramienta de decisión para la optimización de la gestión hídrica.
Simulación sobre dicha herramienta de las alternativas de gestión y cálculo de los índices
de garantía, imbricando criterios ambientales, de calidad y económicos.
La imbricación de criterios ambientales sobre la anterior metodología parte de la premisa de
fijar conceptos y procedimientos de cálculo que permitan cuantificar el régimen ambiental de
caudales a respetar en la explotación del sistema y fijar, así, cuáles son los recursos hídricos
realmente disponibles que se pueden destinar para usos consuntivos y no consuntivos. Estos
planteamientos han derivados la necesidad de contemplar conceptos relacionados con el cálculo
del caudal ambiental crítico, la garantía ambiental y la reserva ambiental estratégica en los
embalses subterráneos a considerar en la gestión de recursos hídricos, así como en desarrollar
métodos para la inclusión de restricciones ambientales en los sistemas de gestión conjunta.
Respecto a los criterios económicos a incluir en el análisis de la gestión conjunta, se están
considerando aspectos relacionados con la integración, en los modelos de simulación de la
gestión conjunta, de los procedimientos de cálculo de costes para la implantación de
infraestructuras hidráulicas (costes de construcción y explotación de infraestructuras de
regulación, conducción, potabilización y reutilización). La valoración de los aspectos
económicos se plantea como un cálculo económico donde los beneficios sobrevienen a partir del
análisis comparativo de los costes fijos y variables vinculados a las diferentes alternativas.
2
También se está trabajando en la integración de aspectos de calidad como condicionantes en la
satisfacción de las demandas o como un sobrecoste por la necesidad de adecuar el recurso a las
exigencias cualitativas de la demanda.
3. EL SISTEMA QUIEBRAJANO-VÍBORAS
Estos nuevos enfoques en la simulación conjunta de recursos hídricos han sido aplicados
tentativamente en el sistema Quiebrajano-Víboras (provincia de Jaén) y se está aplicando en el
sistema Alto Genil (Granada). A continuación se presentan los resultados obtenidos en el sistema
Quiebrajano-Víboras que constituye el entramado hidráulico más importante de la provincia de
Jaén, aportando recursos hídricos para el abastecimiento de una población próxima a 221.000
personas y permitiendo satisfacer la demanda de algo más de 4.100 ha de regadíos (huerta y
olivar), con un volumen anual de demanda consuntiva satisfecho de 40,2 hm³.
Este sistema se compone de dos subsistemas que hasta fechas muy recientes (primeros meses de
2004) han funcionado de forma independiente:
•
La Mancomunidad del Quiebrajano, que abastece a la ciudad de Jaén y a municipios de
la campiña de Jaén y Córdoba, disponiendo de los recursos regulados por el embalse del
Quiebrajano y la captaciones de recursos subterráneos.
•
El abastecimiento de la Comarca de Martos, que incluye los municipios de Martos,
Torredelcampo, Torredonjimendo y Jamilena, que tradicionalmente se ha abastecido de
captaciones de aguas subterráneas.
El sistema Quiebrajano-Víboras incluye, además de los subsistemas presentados, el
abastecimiento a una serie de municipios aislados (Los Villares, Valdepeñas de Jaén, Fuensanta
de Martos y Alcaudete), el suministro de unas 4.109 ha de regadíos de olivar y hortícolas,
además de abastecimientos puntuales a industrias y urbanizaciones (dependientes de aguas
subterráneas).
El sistema de explotación Quiebrajano-Víboras ha sufrido en las últimas 3 décadas una
significativa evolución en sus infraestructuras hidráulicas provocada por la necesidad de
sostener, fundamentalmente, el abastecimiento urbano del conjunto de municipios que
constituyen la Mancomunidad del Quiebrajano y los asociados a la Comarca de Martos. Por otra
parte, es de resaltar el importante aumento que ha registrado la demanda agrícola como
consecuencia de la transformación en regadío, mediante iniciativa privada, que han sufrido
amplias zonas de olivares, lo que ha originado un notable aumento de la demanda total
dependiente del sistema, que ha sido solventada mediante la captación de aguas subterráneas y la
reutilización de recursos no convencionales (aguas residuales depuradas y sin depurar).
3
Figura 1. Infraestructuras del sistema Quiebrajano-Víboras
Los subsistemas solventaban los problemas de abastecimiento mediante un uso combinado de
aguas superficiales reguladas en embalses y aguas captadas en drenajes de acuífero o mediante
bombeos, en función de la disponibilidad de estos recursos. Situaciones coyunturales de déficits
hídricos para abastecimiento, sobre todo a partir de la sequía de 1992-1995, han derivado en la
ejecución de nuevas infraestructuras de regulación, conducción y potabilización, acometidas por
el Ministerio de Medio Ambiente, la Sociedad Estatal AQUAVIR y EGMASA. Estas
actuaciones, parcialmente en funcionamiento, han permitido la conexión de ambos subsistemas y
corresponden a:
•
•
•
•
•
Construcción del embalse del Víboras, con una capacidad de almacenamiento de 19,11 hm³.
Conexión entre los subsistemas de explotación Víboras y Quiebrajano mediante una
conducción reversible, por lo que actualmente es factible el aporte de agua del subsistema
Quiebrajano al subsistema Víboras y viceversa.
Incremento de la capacidad de potabilización de la ETAP de Martos (pasando de 160 l/s a
363 l/s) y disponiendo los elementos de desalinización necesarios para adecuar la calidad
que presentan las aguas del embalse del Víboras (el vaso del embalse y parte de la cuenca
de recepción se encuentran asociadas a formaciones salíferas –sulfatos-).
Conexión del embalse del Víboras con la ETAP de Martos, mediante la construcción de un
sistema de bombeo aguas abajo del embalse de 190 m de altura de elevación, depósito de
regulación intermedio (Cerro Quemado) y conducciones.
Mejora de la conducción del embalse del Quiebrajano hasta la ETAP de Jaén, disponiendo
una nueva conducción con capacidad de transporte de 580 l/s que permite conducir a la
4
•
ETAP de Jaén los recursos regulados en el embalse del Quiebrajano y los bombeados en los
sondeos de La Merced y en las captaciones de Mingo II y III.
Mejora de las conducciones desde las Fuentes de Martos a la ETAP de Martos y desde el
Partidor del Reventón a los depósitos de regulación de los núcleos de la Campiña de JáenCórdoba adscritos a la Mancomunidad del Quiebrajano.
Además de estas actuaciones concretas, el Ministerio de Medio Ambiente, a través de la
Confederación Hidrográfica del Guadalquivir está analizando la posibilidad de limitar las
filtraciones que presenta el embalse del Quiebrajano a través de su vaso. Estas filtraciones
constituyen una recarga artificial no programada del acuífero Grajales, cuya surgencia natural
más importante (manantiales de Mingo), es captado para el abastecimiento a la Mancomunidad
del Quiebrajano.
La nueva situación hidráulica generada en el sistema exige el análisis y valoración de escenarios
de gestión conjunta de los recursos hídricos del sistema, para la optimización en la satisfacción
de las demandas, incorporando criterios de gestión de recursos hídricos fundamentados en la
protección medioambiental de cauces y en el coste del agua suministrada.
El Sistema Quiebrajano-Víboras se caracteriza por unas aportaciones de acusada estacionalidad
anual e hiperanual. La restitución al régimen natural de las cuencas objeto de análisis se ha
realizado aplicando el modelo precipitación-escorrentía de Temez, partiendo de datos
fisiográficos de las subcuencas analizadas y de datos hidrometeorológicos. Los modelos
precipitación-escorrentía han sido calibrados utilizando las estaciones de aforos de la CH
Guadalquivir y los datos de aportaciones al embalse del Quiebrajano.
Tabla 1. Aportaciones en el Sistema Quiebrajano-Víboras para el régimen natural
APORTACIÓN RÉGIMEN NATURAL (hm³/año)
SUBCUENCAS
AÑOS TIPO
PROMEDIO
SECO
MEDIO
HÚMEDO
Emb. Quiebrajano
6,9
14,5
23,1
15,66
Río Quiebrajano
10,8
24,3
39,8
26,45
Río Frío (a)
Río Jaén (E-84)
18,9
29,9
28,1
52,3
39,3
78,5
30,31
56,77
Emb.Víboras
26,3
43,8
63,4
46,16
Río Víboras (E-82)
Subcuencas río Jaén (E-84)
y Víboras (E-82)
Acuíferos Perfiéricos (b)
Sistema QuiebrajanoVíboras
26,4
44,9
66
47,84
56,8
15,0
97,6
19,2
144,8
23,9
104,61
21,25
71,3
116,4
168,4
125,86
(a)
(b)
Las descargas de Mingo, aunque se asocian al acuífero de Grajales que se
ubica en la subcuenca del río Quiebrajano, se desarrollan en el curso bajo del
río Frío
Se incluyen los recursos subterráneos asociados a los acuíferos AhillosCaracolera, Gracia-Morenita y Jaén-Jabalcuz
La cuenca de recepción del sistema Quiebrajano-Víboras presenta una extensión superficial de
611 km², que corresponde a la suma de las cuencas vertientes de la estación de aforos E-84 (río
Jáen) en el subsistema Quiebrajano; y de la estación de aforos la E-82 (Venta Pantalones) en el
subsistema Víboras, con una aportación media anual en régimen natural de 97,6 hm³/a.
5
Además de las subcuencas de los ríos Jaén y Víboras, el sistema hidrológico asociado al Sistema
Quiebrajano-Víboras incluye los acuíferos de Ahillos-Caracolera, Gracia-Morenita y JaénJabalcuz (Acuíferos Externos), los cuales descargan su escorrentía subterránea hacia cauces
exteriores, pero cuyos recursos subterráneos son total o parcialmente captados para satisfacer
demandas del Sistema Quiebrajano-Víboras. Estos acuíferos periféricos poseen una superficie
aflorante de 77,4 km² y registran una escorrentía subterránea media anual de 19,2 hm³. Por tanto,
la aportación media anual del sistema Quiebrajano-Víboras es de 116,4 hm³, con una oscilación
de entre 28,18 hm³/a a 281,00 hm³ para el periodo analizado (1951-2002). Para el año tipo seco
la aportación que registra el sistema es de 71,3 hm³/a y para el año tipo húmedo 168,4 hm³.
Respecto a los embalses subterráneos asociados al Sistema Quiebrajano-Víboras, los recursos
renovables medios anuales que presentan se cifran en 62 hm³ (la escorrentía subterránea de este
sistema constituye un 42% de la escorrentía total). Existen infraestructuras de regulación para
captar unos 32,5 hm³/a de aguas subterráneas, algo más del 52% de los recursos renovables,
destinándose la mayor parte de las aguas subterráneas captadas para el abastecimiento urbano
(22,5 hm³/a). Las reservas hidrogeológicas estimadas para los acuíferos superan los 266 hm³,
presentando, por lo general y salvo sectores localizados, aguas de buena a aceptable calidad para
abastecimiento urbano, predominando la facies bicarbonatada cálcica de media salinidad.
Tabla 2. Resumen de datos relevantes sobre los acuíferos vinculados al Sistema Quiebrajano-Víboras
Acuíferos
Lías de Jabalcuz (11)
Dogger de Jabalcuz (6)
Cerro Fuente (4)
Castillo-La Ímora (3)
05.17
La Peña de Jaén (10)
Mentidero (12)
05.22
Montesinos (13)
Fresnedilla-Pico
05.28
Maleza (7)
(sector Quiebrajano)
Grajales (14)
05.66
Pandera (9)
Carchel (16)
Cornicabra-Noguerones
(5)
05.70
Gracia-Morenita (8)
Ventisquero (15)
Ahillos (1)
Aislados
Caracolera (2)
05.16
Suma
Recursos
Renovables
(hm³/a)
Recursos
Regulados
(hm³/a)
1,30
1,20
0,20
2,00
1,00
3,00
2,00
1,30
1,20
0,20
2,80
1,00
1,73
1,60
Usos
abto.
Urbano
(hm³/a)
0,30
1,20
1,80
0,66
1,60
2,50
2,5(a)
20,50
3,50
0,50
Reservas
(hm³)
Transmisiv.
(m²/d)
Coefic. Agotam
(días-1)
10
54
1
5
2,5
24
5
750 a 1000
50 a 100
500 a 1000
-
0,0098-0,019
0,024-0,051
0,0073-0,011
2,5
-
-
-
7,50
3,25
0,15
7,50
2,50
0,15
90
-
200
0,0047
0,00071-0,0047
-
3,00
0,75
0,75
8,5
-
0,0071
10,50
7,00
2,00
1,70
1,00
4,60
>2,00
0,77
2,60
0,64
0,26
36
30
-
300-1500
100
0,0042
0,011-0,026
-
61,9
32,45
22,46
> 266
(a) Recursos regulados por el embalse del Quiebrajano
6
Salinidad
(µS/cm)
300-5.370
230-2.250
370-810
264-721
236-1.045
370-950
Cuando los recursos captados (regulados) son superiores a los recursos
renovables
Cuando los recursos regulados son superiores al 60% de los recursos
Embalses Subterráneos Regulados
renovables
Cuando los recursos regulados son inferiores al 60% de los recursos
Embalses Subterráneos Excedentarios
renovables
Embalses Subterráneos Deficitarios
Figura 2. Situación hidrológica de los acuíferos vinculados al Sistema Quiebrajano-Víboras
La demanda total del Sistema Quiebrajano-Víboras asciende a un promedio anual de 71 hm³, de
la que un 56,6% es demanda consuntiva (40,2 hm³/a) y el 43,4% restante corresponden a
caudales ecológicos (30,8 hm³/a).
Las demandas medias para abastecimiento urbano son de 27,19 hm³/a y para riegos 12,49 hm³/a.
Existen otros usos aislados urbanos e industriales cifrados en 0,61 hm³/a. Las
demandas
consuntivas máximas se han fijado en 46,87 hm³/a, de las que 33,77 hm³/a son para
abastecimiento urbano, 12,49 hm³/a para uso agrícola y 0,61 hm³/a se destinan a satisfacer usos
aislados (urbanos e industriales). No
obstante, unos 3,85 hm³/a de las
demandas consuntivas agrícolas son
satisfechas con recursos alternativos
procedentes de aguas residuales
urbanas depuradas en la EDAR de
Jaén y las ARU de Alcaudete y
Martos.
Por tanto, actualmente la demanda
consuntiva neta anual media de
recursos hídricos que presenta el
Sistema Quiebrajano-Víboras es de
36,43 hm³.
Figura 3. Demandas dependientes del Sistema Quiebrajano-Víboras
7
Respecto a la depuración de aguas residuales, los caudales de abastecimiento suministrados a la
ciudad de Jaén son retornados al sistema tras su depuración en la EDAR de Jaén, mientras que en
el resto de municipios de la Mancomunidad del Quiebrajano y de la Comarca de Martos los
vertidos urbanos no están sujetos a depuración. En el resto de municipios que no dependen de los
Subsistemas Quiebrajano y Víboras (Los Villares, Valdepeñas de Jaén, Fuensanta de Martos y
Alcaudete) sólo se realizan depuración de aguas residuales urbanas en Los Villares (vertido
aguas arriba de la captación para abastecimiento urbano de la Mancomunidad del Quiebrajano en
Cañones de Mingo). Tanto los vertidos depurados de Jaén, como los no depurados de la Comarca
de Martos y algunos de los pueblos no incluidos en el microsistema son reutilizados para labores
agrícolas (riego intensivo del olivar).
En lo referente al suministro de potables, el sistema de abastecimiento a la Mancomunidad del
Quiebrajano y de la Comarca de Martos dispone de una capacidad de suministro de aguas
potables de 91.476 m³/d, considerando las fuentes de suministro y las infraestructuras de
potabilización existentes en la actualidad. El caudal punta de suministro registrado en el sistema
asciende a 81.248 hm³/a, por lo que bajo un régimen de aportaciones medio el suministro de
aguas potables parece asegurado. Si bien, en periodos de sequía es previsible que la capacidad de
suministro de aguas potables sólo ascienda a 78.467 m³/d, pudiendo generarse problemas
coyunturales a pesar de la gran cantidad e importancia de las infraestructuras hidráulicas
implantadas.
Estas cifras de suministro de recursos hídricos no consideran las restricciones ambientales que
existen en algunos de los cauces que son severamente influenciados por las captaciones que
existen. Ante esta coyuntura se consideró necesario optimizar la gestión de los recursos hídricos
del sistema, bajo la implantación de esquemas de uso conjunto, considerando las
correspondientes restricciones ambientales que aseguren el mantenimiento de un régimen de
caudales ecológicos en las zonas más sensibles y reduciendo los costes del agua en alta,
partiendo de los costes de suministro existentes.
4. RÉGIMEN DE CAUDALES ECOLÓGICOS
Para fijar el régimen de caudales ecológicos críticos en los tramos de cauces considerados de
mayor relevancia ecológica se parte del régimen natural del cauce (calculado mediante modelos
calibrados precipitación-escorrentia) y se calcula el caudal ambiental crítico, que corresponde al
caudal circulante mínimo que habría que asegurar en el cauce para el mantenimiento y
conservación del funcionamiento y la estructura del ecosistema fluvial, de manera que, cualquier
disminución en su cuantía implique una pérdida marcada de los mismos. Para definir este caudal
ambiental crítico se están utilizando técnicas hidrobiológicas, en concreto el método IFIM
(Instream Flor Incremental Methodology –Bovee,1982-), mediante el que se cuantifica el caudal
ambiental crítico en función de la relación entre el hábitat físico de una especie de referencia (se
está utilizando la trucha) y el caudal circulante, utilizando para ello modelos de simulación (se ha
utilizado el modelo RHYHABSIM -River Hydraulics and HABitat SIMulation, Jowett,1998-).
8
Figura 4. Curvas APU-Caudal en Río Frío
Figura 5. CurvasAPU-Caudales para el río San Juan
Todos los cauces del sistema se encuentra influenciados, bien por la captación directa en
manantiales de cabecera o en los propios cauces para dotar el abastecimiento urbano; o bien por
la existencia de embalses de regulación. No existen, por tanto, en el sistema cauces que registren
un funcionamiento en régimen natural. No obstante, y considerando el listado de hábitats de
interés comunitario en la provincia de Jaén que ha concretado la Consejería de Medio Ambiente
de la Junta de Andalucía, se han fijado como zonas de interés hidroecológico las siguientes
(habitats fluviales):
•
Cañones de Mingo (río Frío), sección en el río Frío antes de la confluencia con el río
Quiebrajano. Esta sección del cauce recibe, en régimen natural, la escorrentía subterránea
de los acuíferos Grajales y Pandera y la escorrentía superficial del río Frio. La aportación
anual media en régimen natural es de
34,50 hm³/a. El río Frío está sometido
a un régimen influenciado como
consecuencia de la captación de
recursos para abastecimiento a Los
Villares y Jaén (canal de Los Villares),
los vertidos de la EDAR de Los
Villares y las captaciones de Mingo
para abastecimiento a Jaén y la
Mancomunidad del Quiebrajano.
F
F
Figura 6. Régimen de caudal ecológico en la zona hidroecológica
Cañones de Mingo
•
Alto Víboras (río Grande), se ha seleccionado una sección del cauce situado aguas arriba
del embalse del Víboras y aguas abajo de la toma de las Fuentes de Martos. Esta sección
recibe la descarga subterránea de los acuíferos Ventisquero, Cornicabra-Noguerones y
Montesinos y la escorrentía superficial del río Grande, en una zona donde existen
captaciones en manantiales y cauces para abastecimiento a Valdepeñas de Jaén y la
Comarca de Martos (Fuentes de Martos), para dotar riegos hortícolas y que recibe vertidos
9
de aguas residuales sin depurar de Valdepeñas de Jaén, retornos de riegos y vertidos
accidentales de alpechines. Se trata, por tanto, de un cauce que está severamente
influenciado. La aportación anual media en régimen natural es de 42,11 hm³/a.
Figura7. Régimen de caudal ecológico en la zona hidroecológica Alto Víboras
(río Grande, aguas abajo de la Toma Fuentes de Martos)
•
Nacimiento del río San Juan, corresponde a la descarga natural del acuífero GraciaMorenita. Se ha seleccionado una sección del cauce situado aguas abajo de la zona de ocio
que existe en el propio nacimiento y de las tomas y canales de derivación que dotan
abastecimientos urbanos y regadíos. La descarga natural del acuífero Gracia-Morenita
supone una aportación media anual de 10,01 hm³. Esta descarga está influenciada por los
bombeos que pudieran producirse en los bombeos del Víboras que dotan el Canal de
Martos. Para mitigar este efecto se previó la interposición de una instalación de recarga
artificial del acuífero Gracia-Morenita con excedentes del Alto Víboras.
Figura 8. Régimen de caudal ecológico en la zona hidroecológica
Nto. del río San Juan
Los datos de caudales ecológicos críticos fijados ascienden a un volumen anual de 30,8 hm³, lo
que supone un 77,5% del caudal correspondiente a la escorrentía en régimen natural para años
tipo seco y el 40,7% de la escorrentía en régimen natural para años tipo medio.
10
Tabla 3. Comparativa de los caudales ecológicos críticos fijados y los caudales correspondientes
a la escorrentía superficial obtenidos en la restitución al régimen natural en años tipo SECO
CAUDAL ECOLÓG. CRÍTICO (hm³)
ESCORRENTÍA RÉG. NATURAL
(AÑO TIPO SECO) (hm³)
Río
Caños de Nto. del
Grande
Mingo
río San
(Alto
SUMA
(Río Frío)
Juan
Víboras)
1,27
0,48
1,35
3,11
1,29
0,53
1,26
3,08
1,33
0,55
1,20
3,08
1,35
0,58
1,52
3,45
1,48
0,61
1,68
3,77
1,61
0,62
2,50
4,73
1,62
0,64
2,21
4,47
1,47
0,62
2,02
4,11
1,32
0,57
1,42
3,30
1,17
0,53
1,10
2,80
1,06
0,48
0,97
2,51
0,97
0,45
0,99
2,40
Caños de
Mingo
(Río Frío)
Nto. del
río San
Juan
Octubre
Noviembre
Diciembre
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
0,62
0,80
1,17
1,32
1,35
1,32
1,35
1,22
0,83
0,73
0,62
0,57
0,34
0,43
0,67
0,65
0,75
0,75
0,58
0,50
0,43
0,37
0,32
0,31
Río
Grande
(Alto
Víboras)
0,72
0,90
0,89
0,96
1,21
1,65
1,73
1,45
1,01
0,86
0,74
0,69
ANUAL
11,90
6,08
12,81
30,79
15,92
6,66
18,22
40,80
PROMEDIO
0,99
0,51
1,07
2,57
1,33
0,55
1,52
3,40
MESES
SUMA
1,68
2,13
2,73
2,93
3,31
3,73
3,65
3,17
2,27
1,95
1,68
1,56
Ratio entre el
Caudal
Ecológ. Crítico
y el Rég.Nat.
año Tipo Seco
63,4%
70,7%
88,7%
90,1%
89,0%
83,2%
80,1%
78,7%
70,2%
68,5%
66,4%
67,3%
77,5%
5. MODELO DE GESTIÓN CONJUNTA
La simulación del uso conjunto del Sistema Quiebrajano-Víboras se ha realizado mediante el
paquete AQUATOOL, basado en el código SIMGES. Los escenarios de gestión conjunta
simulados se han vertebrado en dos situaciones hidráulicas:
•
•
ESCENARIO DE GESTIÓN SIN CONEXIÓN responde a un esquema donde se consideran
por separado los subsistemas Quiebrajano (Mancomunidad del Quiebrajano) que abastece a
Jaén capital y municipios de la Campiña de Jaén-Córdoba) y Víboras (abastecimiento a los
municipios de la Comarca de Martos).
ESCENARIO DE GESTIÓN CON CONEXIÓN corresponde al supuesto de que las obras
de interconexión y las actuaciones complementarias entren en funcionamiento.
Tabla 4. Cálculo de costes específicos en alta correspondientes a las diferentes simulaciones
de gestión consideradas
VOLÚMENES CAPTADOS (hm³/a)
FUENTES DE SUMINISTRO
PARA ABASTECIMIENTO
URBANO
SISTEMA QUIEBRAJANOVÍBORAS
Embalse Quiebrajano
Sondeos La Merced
Elevaciones de Mingo
Fuentes de Martos
Canal Los Villares
Sondeos abto. Jaén
Sondeos abto. Comarca de Martos y
Bajo Víboras
Captación manantiales para
abastecimiento a Los Villares y
núcleos aislados de la cuenca del
Víboras
Embalse del Víboras
Sondeos Gracia-Morenita (a)
5,280
0,734
9,060
5,290
2,380
0,246
Simulación
Situación
CON
Conexión
sin embalse
Víboras
5,530
0,812
8,690
5,410
2,430
0,295
Simulación
Situación CON
Conexión
impermeabilizando
el embalse del
Quiebrajano
8,600
0,710
5,450
5,170
2,150
0,380
1,207
0,833
0,886
0,870
0,025
2,187
2,177
2,147
2,100
0,340
0,212
0,000
1,243
1,620
0,977
0,000
1,172
1,690
1,150
Suma (hm3)
26,846
28,596
27,373
28,266
0,056
0,069
0,055
0,079
Tarifas en
alta (€/m³)
Simulación
Situación
SIN
Conexión
Simulación
Situación
CON
Conexión
0,105
0,108
0,042
0,108
0,045
0,090
5,220
0,818
8,530
4,710
2,500
0,431
0,080
Coste promedio del agua para
abastecimiento urbano (€/m³)
(a) Incluye un sobrecoste por la recarga artificial
11
ÍNDICES DE GARANTÍA ABASTECIMIENTO SISTEMA QUIEBRAJANO-VIBORAS
Nº Fallos
389
65
84
61
Garantía mensual
Gm
36,4%
89,4%
86,3%
90,0%
Garantía volumétrica (Gv)
Máximo Déficit Mensual
(hm³)
Garantía mensual
91,1%
97,0%
94,7%
92,1%
1 mes
1,25
0,71
0,85
0,68
2 meses
2,41
1,23
1,59
1,17
104
104
ÍNDICES DE GARANTÍA AMBIENTALES
Nº Fallos
77
104
Gm
87,4%
83,0%
83,0%
83,1%
Garantía volumétrica (Gv)
97,8%
97,2%
97,1%
97,0%
1 mes
1,79
1,98
2,03
1,98
2 meses
3,37
3,51
3,61
3,51
Máximo Déficit Mensual
(hm³)
Para el modelo de gestión con conexión se han diseñado dos variantes que constituyen
alternativas de gestión para la situación generadas tras la conexión de los subsistemas
Quiebrajano y Víboras, las características esenciales de estas variantes se exponen a
continuación:
•
No utilización del embalse del Víboras para abastecimiento urbano y explotación de los
sondeos de Gracia-Morenita, aprovechando la mayor capacidad de la ETAP de Martos. Se
considera que las conducciones desde las Fuentes de Martos hasta la ETAP de Martos se
mantienen bajo las actuales circunstancias y que se dispone de las instalaciones de recarga
artificial del acuífero Gracia-Morenita. A este escenario de simulación se le ha denominado
ESCENARIO CON CONEXIÓN alternativa sondeos Víboras.
•
A la situación correspondiente a la conexión de los subsistemas Quiebrajano y Víboras,
previendo la utilización del embalse del Víboras bajo las circunstancias descritas en la
simulación correspondiente al ESCENARIO CON CONEXIÓN, se suma la
impermeabilización del embalse del Quiebrajano, de forma que se anule la recarga artificial
no programada que recibe el acuífero Grajales. A este escenario de simulación se le ha
denominado ESCENARIO CON CONEXIÓN alternativa impermeabilización embalse
Quiebrajano.
En el análisis de gestión conjunta se han considerado las restricciones ambientales asociadas a
los regímenes de caudales ecológicos fijados y se han considerado los costes del agua de
abastecimiento en alta, ya que ésta es la principal demanda consuntiva del sistema (67,6 %),
comparando para cada escenario de simulación los índices de garantía obtenidos con el coste
unitario asociado a las diferentes fuentes de suministro.
Las simulaciones realizadas para escenarios en los cuales se considera la conexión entre los
subsistemas Quiebrajano y Víboras, ofrecen índices de garantías que se pueden considerar como
satisfactorios (garantía mensual superior al 85% y garantía volumétrica superior al 92%) y
déficits máximos mensuales asumibles (inferiores a 0,85 hm³ lo que constituye un 30% de la
demanda mensual promedio considerada en el modelo de simulación de la gestión conjunta para
la demanda urbana -2,81 hm³/a-), considerando, además, que las demandas urbanas empleadas
en las simulaciones corresponden a valores máximos.
Los resultados del modelo de simulación de la gestión conjunta para los escenarios de
interconexión de los subsistemas Quiebrajano-Víboras conlleva la paradoja de una merma en los
índices de garantía ambientales frente a la mejora de las infraestructuras hidráulicas, ya que la
conexión de ambos subsistemas propicia que el conjunto sea más exigente, por la necesidad de
12
satisfacción de un mayor número y cuantía de las demandas urbanas (las demandas urbanas de la
Mancomunidad del Quiebrajano y Comarca de Martos que se simulaban por separado en la
SITUACIÓN SIN CONEXIÓN, pasan a estar combinadas en la SITUACIÓN CON
CONEXIÓN), lo que propicia que en la resolución matemática de la ecuación que optimiza el
binomio recursos-demandas tienda a minimizar los déficits de abastecimiento, en detrimento de
la satisfacción de los caudales ecológicos, a pesar, que los caudales ecológicos hayan sido
declarados de máxima prioridad.
Por tanto, a pesar de la indiscutible mejora que ha registrado el sistema Quiebrajano-Víboras
como consecuencia del aumento en la disponibilidad de recursos y la mejora sustancial de las
infraestructuras, resulta necesario establecer una gestión sostenible del sistema a través de
esquemas de uso conjunto, que asegure el mantenimiento de un régimen ecológico adecuado en
los cauces más sensibles y que permita satisfacer las demandas urbanas del sistema con las
garantías exigibles y en condiciones de eficacia económica.
Por otra parte, la utilización intensiva que se ejerce sobre los recursos subterráneos del Alto
Víboras (acuíferos de las unidades hidrogeológicas Mentidero-Montesinos y GraciaVentisquero) provoca que en el cauce del río Grande se alcancen los máximos déficits en la
satisfacción de la demanda ecológica, por tanto, en este cauce se podría plantear la utilización de
las reservas de los embalses subterráneos de cabecera para el mantenimiento de caudales
ecológicos en periodos de intensa sequía en este cauce, mediante la disposición de bombeos
ecológicos de aguas subterráneas en los embalses subterráneos de cabecera de la cuenca del
Víboras, esto es, mediante la implantación de sondeos ecológicos de regulación en manantiales
(sondeos tipo SER), captaciones que tendrían un objetivo medioambiental, no comprometiendo,
los abastecimientos urbanos. Al objeto de analizar el dimensionamiento de la infraestructura de
sondeos tipo SER que habría que implantar en el Alto Víboras, se ha realizado un análisis
comparativo del aumento que se conseguiría en la garantía del caudal ecológico en el Alto
Víboras mediante bombeos de recursos hídricos almacenados en los embalses subterráneos
existentes en la cabecera de esta cuenca.
Según las simulaciones realizadas para el escenario CON conexión, se obtiene que mediante
unas infraestructuras de regulación que permitan aportar al cauce un total de 0,50 hm³/mes se
conseguiría una garantía ecológica
mensual superior al 95%. Este
caudal de 0,50 hm³/mes satisfaría
el déficit máximo mensual de los
meses de estío (0,3 a 0,5 hm³/mes).
Esto supondría instalar equipos de
bombeo de aguas subterráneas con
capacidad para extraer 193 l/s.
Estos sondeos sólo funcionarían en
periodos de intensa sequía.
F
Figura 9. Aumento de la Garantía del Caudal Ecológico en el Alto Víboras
mediante Bombeos de las Reservas de los Embalses Subterráneos
Analizando las unidades hidrogeológicas definidas en la cabecera del Víboras podría emplearse
el embalse subterráneo de Cornicabra-Noguerones para asegurar los caudales ecológicos en el
río Grande, ya que sobre este acuífero sólo se aprovechan sus descargas naturales (manantiales
13
del Papel) para el abastecimiento a la Comarca de Martos (Fuentes de Martos). Como
consecuencia de los bombeos tipo SER (capacidad máxima de 193 l/s) se produciría un vaciado
temporal de las reservas hidrogeológicas del embalse subterráneo Cornicabra-Noguerones, pero
sólo cuando entran en funcionamiento dichos sondeos. Si bien, la respuesta del acuífero ante los
bombeos implica que se produciría la recuperación del mismo tras un periodo de extracciones,
por lo que la implantación de los sondeos SER constituiría un sistema de regulación del
embalse subterráneo para uso ecológico.
6. CONCLUSIONES
Los trabajos que se están desarrollando pretenden integrar el objetivo esencialmente garante que
persigue el uso conjunto en sistemas de explotación de recursos hídricos, con planteamientos que
permitan considerar las nuevas perspectivas que sobre el uso del agua se están generando y que
exigen aglutinar otros ámbitos de actuación: el ámbito ambiental y el ámbito económico.
Dentro del ámbito ambiental ha sido preciso considerar conceptos tales como caudal ambiental
crítico, garantía ambiental y reserva ambiental estratégica en embalses subterráneos.
Se han aplicado métodos específicos para el cálculo del régimen de caudales ambientales en
zonas hidroecológicas sensibles, lo que ha permitido establecer restricciones ambientales para la
gestión conjunta del sistema Quiebrajano-Víboras. Conjugando criterios de maximización de las
garantías con criterios de protección hidroecológica de cauces y de minimización de costes en
alta, estableciendo unas pautas de uso conjunto para el sistema Quiebrajano-Víboras, sustentadas
en el modelo matemático desarrollado para la simulación de gestión conjunta.
Respecto al cálculo del régimen de caudales ecológicos y su integración en modelos de
simulación del uso conjunto en sistemas de explotación de recursos hídricos, se ha concluido la
necesidad de establecer un protocolo de cálculo mediante la utilización de un método que se
adapte mejor a las condiciones hidrológicas de los cauces existentes en la Comunidad Autónoma
Andaluza, en concreto, el método IFIM ha ofrecido resultados que sobrevaloran los caudales
ecológicos, de manera que su utilización ha exigido fijar el régimen ambiental de caudales en
función del caudal crítico calculado.
Asimismo, en los sistemas hidráulicos en los que la escorrentía subterránea presenta una especial
importancia como sustento de los caudales base de los ríos en los periodos secos, es necesario
considerar el papel que pueden desempeñar los embalses subterráneos en el mantenimiento del
régimen ambiental de caudales ecológicos.
7. AGRADECIMIENTOS
El presente trabajo deviene de una colaboración entre el IGME y el Instituto Andaluz del Agua (Agencia Andaluza
del Agua), habiendo sido financiado en un 80% con fondos procedentes del Instituto Andaluz del Agua, ejerciendo
como director técnico del estudio Dª María Estirado.
Los autores del presente trabajo quieren agradecer la colaboración presentada por diferentes organismos públicos y
empresas, tanto en la consecución de los datos necesarios para el desarrollo de los trabajos como en la orientación e
información precisa suministrada sobre el funcionamiento del sistema. En particular nuestro agradecimiento a la
Delegación de Medio Ambiente de Jaén (en la persona de Inmaculada Ortuño); a la Delegación de Jaén de la
Confederación Hidrográfica del Guadalquivir (en la persona de Juan de Dios Gallego), a la Sociedad Estatal
AQUAVIR (en la persona de Antonio Sandoval), a las empresas Aqualia (Jaén y Martos) e HidroGestión
(Alcaudete), a la Diputación Provincial de Jaén, a los ayuntamientos de Los Villares, Valdepeñas de Jaén y
Fuensanta de Martos; y especialmente al equipo humano de la Oficina de Proyectos del IGME en Granada
(particularmente a Juan Carlos Rubio y Antonio González) y de la ETSI de Montes que colaboraron en el cálculo de
los caudales ecológicos (particularmente a Domingo Baeza).
14
BIBLIOGRAFÍA
Bovee, K.D., 1982: “ A guide to Stream Habitat Analysis using the Instream Flow Incremental Methodology. Instr. Flow
Inf. Paper 12. USDI Fish and Wildl. Serv. Washington. 248 págs.
(2) González Ramón, A.; Rubio Campos, J.C. y López Geta, J.A., 1995: “Potencialidad de los acuíferos situados en el sector
Quiebrajano-Víboras como apoyo al abastecimiento urbano en situación de sequía extrema”. VI Simposio de HidrogeologíaSevilla, octubre 1995.
(3) González Hernando, L.; Ruiz Fernández de la Lopa, V., 1995: “El abastecimiento de emergencia a Jaén capital”. VI
Simposio de Hidrogeología-Sevilla, octubre 1995.
(4) Jowett, I.G., 1998: “Hidraulic geometry of New Zealland rivers and its use as a preliminary method of habitat assessment.
Regulated Rivers: research and management 14: 45-466.
(1)
15