METODOLOGÍA PARA LA DETERMINACIÓN DEL RÉGIMEN

METODOLOGÍA PARA LA DETERMINACIÓN DEL RÉGIMEN HÍDRICO
RESUMEN
En el Plan Director de Riberas de Andalucía se tipificaron los tramos de la red fluvial de Andalucía
según el régimen hídrico, diferenciándose tres tipos (permanente, temporal y esporádico). Para su
determinación se desarrolló una metodología sobre un Sistema de Información Geográfica. Ésta
considera que la red fluvial transporta agua de forma continua por el drenaje de los suelos de la
cuenca cuando superan la capacidad de campo, correspondiendo los flujos súbitos (avenidas) a una
respuesta inmediata generada por la escorrentía directa ocasionada por una tormenta. La influencia
de los aportes realizados por los acuíferos y embalses se incorporan en una segunda fase al conjugar
coberturas hidrogeológicas, de embalses, y datos de campo. El drenaje de la cuenca vertiente se
determina a través de un modelo de balance hídrico que determina el balance de agua de cada celda
mediante el computo, a escala mensual, de: entradas (precipitación y escorrentía positiva), salidas
(evaporación y escorrentía directa), reserva y capacidad de almacenamiento del terreno (capacidad
de campo del suelo).
PALABRAS CLAVE: Régimen hídrico, balance hídrico, Plan Director de Riberas de
Andalucía.
AUTORES:
Consejería de Medio Ambiente, Junta de Andalucía. Avda. Manuel Siurot 50, 41071 Sevilla
*Juan Carlos Costa Pérez [email protected]
Ricardo Lozano Arribas [email protected]
EGMASA, Johan Gutenberg s/n, 41092 Sevilla
Maria Jesús Calvo Amuedo [email protected]
María Cruz Domínguez Parrilla [email protected]
Juan Blas González Sitges [email protected]
Manuel Hernández Martínez [email protected]
*Oscar Marchena López [email protected]
Maria Rafaela Izquierdo Ruibérriz de Torres [email protected]
Departamento de Ecología e Hidrología de la Universidad de Murcia. Facultad de Biología Campus
de Espinardo. 30100 Murcia
*Rosario Vidal-Abarca Gutiérrez [email protected]
INTRODUCCIÓN
El régimen hídrico de la red fluvial define el período de permanencia de agua en el cauce
independiente de su cuantía. Esta simplificación del sistema permite determinar los periodos del
año con recursos hídricos suficientes para el desarrollo de comunidades vegetales freatófilas. La
red fluvial de Andalucía se tipificó en tres tipos de régimen hídrico:
·
Permanentes: Transportan agua durante todo el año.
·
Temporales: Se caracterizan por presentar sequía estival, aunque pueden albergar pozas de
agua y/o flujos intermitentes. La duración del período seco es variable, pudiendo llegar hasta
cinco meses.
·
Esporádicos: Presentan más de seis meses de sequía. Aunque transportan agua en superficie
durante un período menor de cinco meses, pueden presentar un flujo subterráneo que permite el
desarrollo de vegetación riparia.
DETERMINACIÓN DEL RÉGIMEN HÍDRICO DE LA RED FLUVIAL
La determinación del régimen hídrico se ha realizado a partir de un modelo digital de la cuenca
vertiente. Las distintas cuencas se estructuraron a través del tramo fluvial y su polígono vertiente
asociado, formando un doble sistema de red compuesto por tramos fluviales y polígonos
vertientes. La red se encuentra jerarquizada e interconectada en el sentido del flujo, permitiendo
determinar la subcuenca de drenaje desde cualquier punto (nodo) o la ruta de drenaje de cualquier
tramo de cabecera.
Una vez establecido el modelo de cuenca vertiente para cada cuenca del territorio andaluz se
determinó el régimen hídrico en dos fases diferenciadas. La primera fase preclasificó los tramos
fluviales con datos de gabinete, corrigiéndolos en una segunda fase de trabajo con los datos
recogidos en campo durante la temporada estival del año 2002.
La PRIMERA FASE del trabajo, fase de gabinete, predefine el régimen hídrico en función de las
siguientes etapas:
ETAPA I. Comprende la construcción del Modelo Hidrológico de Balance Hídrico que determina
los meses de tránsito de agua en función del balance hídrico de Thornthwaite realizado, a escala
mensual, el drenaje o excedente de agua de cada píxel. Contabilizándose los meses en los que se
transporta agua para predeterminar el régimen hídrico de cada tramo, a través del modelo de
acumulación de flujo.
El balance hídrico se ha establecido en función de los factores: precipitación, evapotranspiración,
capacidad de almacenamiento (capacidad de campo) y la escorrentía directa y positiva. Este
modelo determina el balance de agua en la celda mediante el computó mensual de las entradas
(precipitación y escorrentía positiva), y salidas (evapotranspiración y escorrentía directa) y la
reserva y capacidad de almacenamiento (capacidad de campo).
Drenaje = Entradas (Pe+ Ep) – Perdidas(ETP) – Almacenamiento (Re)
La unidad de trabajo es el píxel o celda, presentando una dimensión de 20x20 metros (400 m2),
para ello los datos de los factores se representan en mapas temáticos (Grids), donde cada celda
presenta un valor expresando en litros/píxel. Estos factores son los siguientes:
ƒ
Precipitación efectiva (Pe): Litros/píxel de precipitación media del mes menos la
escorrentía directa, más la escorrentía positiva correspondiente a las celdas que vierten a la
celda de estudio.
ƒ
Evapotranspiración (ETP): Litros/píxel de perdidas del sistema mensualmente.
La precipitación y la evapotranspiración provienen de una cobertura digital procesada con los
datos de las estaciones termopluviométricas de Andalucía según el modelo de Sánchez Palomares.
La caracterización del suelo se ha realizado para cada unidad edáfica (64 Uds. edáficas) descrita
en el Mapa de Suelos de Andalucía, 1:400.000.
ƒ
Escorrentía directa (Ed): Cuantía de agua que no entra en el sistema (píxel) por formar
parte de la escorrentía rápida, escorrentía generada en el momento de la tormenta. Se
calcula en función de la clasificación de Prevert, donde interviene el uso del suelo, su
textura y la pendiente.
ƒ
Escorrentía positiva (Ep): Comprende la escorrentía directa que llega a las celdas situadas
a menor cota, considerándose una entrada extra al sistema y por lo tanto se suma la
precipitación efectiva.
ƒ
Capacidad de almacenamiento (Ca): Contabilización del volumen de agua que puede
almacenar el píxel según la clasificación de Thornwaite y Mater (1957), determinada en
función de la profundidad edáfica y textura (ver tabla al final del apartado).
ƒ
Reserva (Re): nivel de agua que contiene la celda, no pudiendo sobrepasar la capacidad
de almacenamiento.
ƒ
Drenaje (Dr): Volumen de agua que no puede retener el suelo al haberse sobrepasado la
capacidad de almacenamiento y se traspasándose al siguiente píxel (píxel acumulador
contiguo).
Figura 1. Representación del balance hídrico.
P
Ed
Pe
ETP
P
Ep
ETP
P
Ep
Pe
ETP
Ed
Pe
Capacidad de campo
Reserva
Dr
P= Precipitación
Pe= Precipitación efectiva
Ed= Escorrentía directa
ETP= Evapotranspiración
Dr = Drenaje
Ep= Escorrentía positiva
Este modelo determina en una secuencia mensual la recarga de agua en el píxel, así como el
drenaje del exceso de agua del sistema, permitiendo contabilizar, a través de doce coberturas, el
periodo de transporte de agua sobre las celdas de acumulación de flujo establecidas como red
fluvial. Finalmente, la preclasificación del régimen hídrico se establece por la agrupación del
computo resultante de la suma de los meses que transportan agua para cada tramo fluvial, según
los datos del año medio:
ƒ
Permanente: transportan agua los 12 meses del año.
ƒ
Temporal: transportan agua durante 6 o más meses al año.
ƒ
Esporádico: transportan agua menos de cinco meses al año.
Figura 2. Régimen hídrico obtenido mediante el balance hídrico.
ETAPA II. Cartografía de acuíferos y embalses del territorio andaluz. Se utilizó con la finalidad
de predeterminar que ríos podrían presentar un caudal base estival por aporte de acuíferos o un
cambio de régimen inducido por el manejo del embalse. Tras su aplicación se determinaron dos
tipos de tramos fluviales respecto a la preclasificación realizada en la etapa I: Con posibilidad de
cambio (SI), Sin posibilidad de cambio (NO).
Figura 3. Régimen hídrico rectificado con los acuíferos y embalses.
ETAPA III. Fotointerpretación donde se clasifican los puntos en función del flujo hídrico: Flujo
Continuo (FC), Flujo Intermitente (FI), Sin flujo (SF).
Figura 4. Régimen hídrico comprobado con los puntos fotointerpretados.
Con el modelo hidrológico, cada tramo fluvial del ámbito de estudio presentaba una clasificación
del régimen hídrico en función de Balance Hídrico de la Cuenca. Es decir, se clasificaron los ríos
en función de la hidrología superficial. Esta cobertura se cruzo con la cobertura de acuíferos y
embalses identificando los tramos fluviales que podrían estar afectados por estos elementos,
directamente o aguas abajo. Con ello, se identifican las zonas donde el régimen hídrico
establecido en función de la hidrología superficial (H. Superficial) puede estar influenciado por la
hidrología subterránea o por el manejo de la presa, quedando los tramos fluviales clasificados de
la siguiente forma:
P: Tramo definido como Permanente (H. Superficial).
TP: Temporal (H. Superficial) que puede ser Permanente por la descarga de un acuífero o el
manejo de un embalse.
T: Tramo definido como Temporal (H. Superficial).
EP: Esporádico (H. Superficial) que puede ser Permanente por la descarga de un acuífero o el
manejo de un embalse.
E: Tramo definido como Esporádico (H. Superficial).
Finalmente esta clasificación se cruzó con los datos de flujo hídrico fotointerpretados
obteniéndose finalmente la clasificación de la primera fase, fase de gabinete, con los mismos
grupos pero más acotada. Es decir, la mayoría de los tramos se encontraban claramente definidos,
quedando tramos donde no se había podido concretar el régimen.
Figura 5. Proceso en la clasificación del régimen hídrico.
1ª etapa
2ª etapa
Balance
hídrico
P
Presencia de
acuíferos/embalses
Si
No
P
3ª etapa
Puntos
fotointerpretados
ND FC SF FI
P
E
T
T
Si
No
Si
No
TP
T
EP
E
ND FC SF FI ND FC SF FI
TP P
T
T
ND FC SF FI ND FC SF FI
EP P
EP T
E
T
E
La segunda fase denominada fase de campo tenía el objetivo de concretar el régimen hídrico de
los tramos dudosos (TP y EP) y comprobar y corregir el régimen del resto de tramos. Para ello, se
realizó una estratificación de la cuenca, donde se marcaban zonas con régimen hídrico
homogéneo o con dudas para su determinación. Estas zonas se estudiarían detalladamente en la
campaña de muestreo de campo aportándose los datos necesarios para su clasificación definitiva
en función de la tabla adjunta.
Figura 6. Estratificación de la cuenca para el posterior muestreo en campo.
La clasificación efectuada en el campo se realizó durante época estival, donde se determinaba el
régimen e incluso se corregía el desfase entre el régimen del año de estudio con el régimen de un
año seco mediante bioindicadores (vegetación). En esta etapa se tomaron 2227 puntos de régimen
hídrico.
Figura 7. Obtención del régimen hídrico definitivo
BIBLIOGRAFÍA
ALLUÉ ANDRADE J.L., 1990. Atlas Fitoclimático de España. Taxonomías. Monografías INIA nº
69. Madrid.
LÓPEZ CADENAS DE LLANO, Filiberto. Restauración hidrológico- forestal de cuencas y control
de la erosión. Tragsa-Tragsatec / Ministerio de Medio Ambiente. Ediciones Mundi- Prensa, 1998.
Sánchez Palomares et. al. 1999. Modelos
termopluviométricas para la España Peninsular.
y
cartografía
de
estimaciones
climáticas