Metodología para el balance hidrológico Proyecto SYWAG

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SYWAG (System of Water Accounting in Guadalquivir River Basin)
Dec 2014
Metodología para el balance
hidrológico
Proyecto SYWAG
(System of Water Accounting in Guadalquivir River Basin)
Proyecto: 0329/2013/671250/SUB/ENV.C (DG ENV-Comisión Europea)
Informe elaborado por: ---------------------- (EVREN) Fecha: 02/01/2015
Objeto: Informe final
Consorcio:
Contenido
1.
Resumen ................................................................................................................................ 1
2.
Procesamiento de las variables hidrológicas modelizadas ................................................... 2
2.1 Variables hidrológicas del modelo de balance hidrológico global SIMPA .......................... 2
2.1.1. Descripción del modelo ............................................................................................... 2
2.1.2. Tratamiento de datos de las variables hidrológicas SIMPA ........................................ 2
2.1.3. Resultados del análisis de variables SIMPA ................................................................. 4
2.2 Almacenamiento superficial de recursos .......................................................................... 15
2.2.1. Fuentes de datos ....................................................................................................... 15
2.2.2. Resultados del análisis de reservas en embalses. .................................................... 15
2.3 Flujos de interacción entre recursos ................................................................................. 16
2.3.1. Flujo desde ríos a embalses ...................................................................................... 16
2.3.2. Flujo desde embalses a ríos ...................................................................................... 17
2.3.3 Otros flujos entre recursos ......................................................................................... 18
2.4. Recursos subterráneos en acuíferos. ............................................................................... 18
2.4.1. Fuentes de datos ....................................................................................................... 18
2.4.2. Datos de piezometría de referencia ............................................................................ 2
2.4.3. Análisis de reservas de recursos subterráneos ........................................................... 2
2.5 Contribución nival ............................................................................................................... 2
2.5.1. Fuente de datos........................................................................................................... 2
2.5.2. Resultados del análisis de reservas nivales y aportación ........................................... 3
2.6 Salidas al mar....................................................................................................................... 4
2.6.1. Fuente de datos........................................................................................................... 4
2.6.2. Resultados de análisis de salidas al mar...................................................................... 5
3.
Descripción y comentarios al proceso de ajuste y cierre de balance ................................... 5
4.
Referencias ............................................................................................................................ 8
Índice de tablas
Tabla 1 – Ejemplo de inclusión de datos SIMPA.
Tablas 2 y 3 – Series de precipitación y evapotranspiración real en la DHG.
Tablas 4 y 5– Series de escorrentía superficial y subterránea en el periodo de estudio
Tablas 6 y 7– Series de infiltración y reserva de humedad en el suelo en el periodo de estudio
Tabla 8 – Serie de reservas en embalses s/ Anuarios Hidrológicos de la CHG.
Tabla 9 – Serie de aportaciones a embalses s/ Anuarios Hidrológicos de la CHG.
Tabla 10 – Estado inicial de embalses, aportaciones a embalse desde ríos y salidas de embalses
hacia ríos.
Tabla 11 – Estado inicial de embalses, aportaciones a embalse desde ríos y salidas de
embalses hacia ríos.
Tabla 12 – Ejemplo de inclusión de datos nivales en la tabla de balance.
Tabla 13 – Salidas al mar desde río y acuífero a reflejar en el balance.
Tabla 14 – Identificación y desglose de flujos de interacción según origen /destino.
Tabla 15 – Orden de balance por componente del recurso.
Índice de figuras
Figuras 1– Mapas de distribución de precipitación en la cuenca, año promedio.
Figuras 2– Mapas de distribución de precipitación en la cuenca, año máximo.
Figuras 3– Mapas de distribución de precipitación en la cuenca, año mínimo.
Figuras 4– Mapas de distribución de evapotranspiración real en la cuenca, año promedio.
Figuras 5– Mapas de distribución de evapotranspiración real en la cuenca, año máximo
Figuras 6– Mapas de distribución de evapotranspiración real en la cuenca, año mínimo.
Figuras 7– Mapas de distribución de escorrentía superficial en la cuenca, año promedio.
Figuras 8– Mapas de distribución de escorrentía superficial en la cuenca, año máximo.
Figuras 9– Mapas de distribución de escorrentía superficial en la cuenca, año mínimo.
Figuras 10– Mapas de distribución de escorrentía subterránea en la cuenca, año promedio.
Figuras 11– Mapas de distribución de escorrentía subterránea en la cuenca, año máximo.
Figuras 12– Mapas de distribución de escorrentía subterránea en la cuenca, año mínimo.
Figuras 13– Mapas de distribución de infiltración en la cuenca, año promedio.
Figuras 14– Mapas de distribución de infiltración en la cuenca, año máximo.
Figuras 15– Mapas de distribución de infiltración en la cuenca, año mínimo.
Figuras 16– Mapas de distribución de humedad del suelo en la cuenca, año promedio.
Figuras 17– Mapas de distribución de humedad del suelo en la cuenca, año máximo.
Figuras 18– Mapas de distribución de humedad del suelo en la cuenca, año mínimo.
Figura 19 – Mapa de Unidades hidrogeológicas y su tipología en la cuenca del Guadalquivir
Figura 20 – Cuenca nival del Alto Genil.
Índice de gráficas
Gráficas 1 y 2 – Evolución de la precipitación y evapotranspiración real en el periodo de
estudio.
Gráficas 3 y 4 – Evolución de los volúmenes de escorrentía superficial, subterránea e
infiltración.
Grafica 5– Serie de Infiltración y humedad del suelo
Gráfica 6– Evolución de reservas, su variación y aportación a embalses s/ Anuarios
Hidrológicos (CHG)
Gráfica 8 – Cuenca nival del Alto Genil.
Metodología para el Balance Hidrológico
1. Resumen
La generación del balance hidrológico se realiza mediante el tratamiento de los datos
recopilados de acuerdo al método definido en el capítulo VI del Manual de cuentas del agua
’SEAAW’, el cual incluye las tareas adicionales siguientes:
a) Desarrollo de una metodología de tratamiento de los datos según el origen / destino
de los flujos intervinientes.
b) Cierre de los balances, análisis de resultados e incertidumbre.
c) Comentarios y recomendaciones sobre las limitaciones y potencialidades del método
de balance.
El cierre del balance necesita el estudio de dos tipos de variables: hidrológicas y de uso del
agua, siendo el tratamiento de las variables hidrológicas obtenidas de modelos o mediciones
existentes lo que se trata en esta sección del informe. A continuación se muestran la lista de
variables intervinientes:
Procesamiento de las variables hidrológicas
−
Obtención y tratamiento de las variables de ciclo hidrológico del modelo SIMPA.
−
Determinación de reserva iniciales de recursos superficiales.
−
Determinación de reservas iniciales de recursos subterráneos.
−
Aportación nival.
−
Salida de recursos al mar.
−
Otros flujos entre recursos.
En algunos casos se incorpora un ejemplo de inclusión de datos en el balance para facilitar la
comprensión en su formación. Al final del apartado que trata sobre las variables hidrológicas,
se incluye la descripción y comentarios sobre el proceso de ajuste y cierre del balance de
acuerdo a los niveles de certidumbre de los datos recogidos y las hipótesis consideradas.
1
2. Procesamiento de las variables hidrológicas modelizadas
2.1 Variables hidrológicas del modelo de balance hidrológico global
SIMPA
2.1.1. Descripción del modelo
SIMPA es el modelo hidrológico de referencia para la evaluación de recursos hídricos a nivel
de cuenca hidrográfica. Es un modelo distribuido que opera a escala mensual, por lo que
atendiendo a las limitaciones de datos socioeconómicos (habitualmente anuales) que
intervienen en otros capítulos del Manual de Cuentas del Agua ‘SEEAW’, se agregan los
resultados mensuales por años hidrológicos.
El balance de recursos estudiado por SIMPA se realiza por medio de las variables:
precipitación, evapotranspiración, humedad del suelo, infiltración, escorrentía total,
subterránea y superficial, que representan cada fase del ciclo hidrológico.
En este caso, son de directa aplicación la precipitación y evapotranspiración para obtención de
aportaciones de agua debido a la lluvia y la detracción por reincorporación a la atmósfera; así
como las de escorrentía subterránea, superficial, infiltración y humedad del suelo.
De estas cuatro últimas son escorrentía superficial, subterránea e infiltración las utilizadas para
definir la interacción de flujos entre los distintos recursos hídricos: de acuíferos o suelos a ríos
y viceversa.
Queda finalmente la humedad del suelo como fuente de datos para obtener el volumen de
agua almacenada en el terreno, a reflejar como estado inicial de recursos suelos.
Los datos obtenidos de SIMPA son un buen soporte general para construir el balance, habida
cuenta de que el modelo se encuentra calibrado para los datos de aforos publicados por el
CEDEX, datos también utilizados en la estimación de flujos de salida en ríos y embalses, y que
se comenta más adelante.
Sin embargo, sí se ha tenido en cuenta las limitaciones de precisión que SIMPA presenta, dada
la marcada tendencia extremal de la cuenca, donde años muy lluviosos pueden estar seguidos
de prolongadas sequías. Es por ello, que especialmente la evapotranspiración al ser la variable
en la que más incertidumbre se aloja, la que se ajustará durante el proceso de cierre de los
balances.
2.1.2. Tratamiento de datos de las variables hidrológicas SIMPA
A continuación se detalla el tratamiento realizado para cada variable SIMPA:
1. La Precipitación se calcula por agregación de los valores mensuales sobre el conjunto
de la cuenca, si bien desglosando los volúmenes (en Hm3) recibidos sobre los cuerpos
de agua: embalses, a reflejar en su columna ‘1311 Reservoirs’, y ríos ‘1313 Rivers’.
Para el primero se considera toda la superficie de embalse máximo sobre la hipótesis
de que los suelos desnudos del vaso no son capaces de retener humedad como el
2
suelo natural. En el segundo caso, la superficie de cursos de agua se ha estimado por
muestreo de caracterización de secciones según jerarquización de la red fluvial.
Finalmente, sobre el cómputo general de precipitación sobre suelos se detraen los
volúmenes correspondientes a embalses, ríos y nieve (tratado en su propio
apartado).
2. La evapotranspiración define la pérdida total de agua por evaporación y transpiración
desde las plantas. Estos valores son aplicables al balance de agua en el suelo, pero no
a las masas de agua donde el volumen evaporado no está sometido a las
restricciones de humedad disponible a evaporar desde el suelo. Obtenidas las
superficies de embalse (variables) y cursos de agua, se aplican sobre ellas los valores
de acuerdo a la regresión lineal del total de superficie de embalse y la evaporación
real medida de los tanques evaporimétricos (tratado en el anexo ‘Metodología para
el cálculo de variables hidrológicas’).
3. Las variables de escorrentía implican la introducción de interacciones entre los
distintos recursos hídricos reflejados en el balance. Es el caso de los flujos desde
suelo a ríos (escorrentía superficial), desde acuífero a río (escorrentía subterránea) y
desde suelo a acuífero (infiltración). El valor de esos flujos se incluye en las columnas
de los dos recursos que intervienen, de modo que lo que en un recurso aparece
como salida quede reflejado en el otro como entrada.
4. Por último, el volumen almacenado de agua en el suelo se incorpora al balance por
medio de la variable humedad del suelo ‘HI’ de SIMPA.
A modo de ejemplo, se incorporan los datos derivados de SIMPA tal y como aparece en la
siguiente figura:
Tabla VI.1 Water assets accounts
Total Guadalquivir
hm 3
2004-05
Opening Stoc
Increase in
Stock
Decrease in
Stock
Final state
Element
Variable
1311 Reservoir
1313 Rivers
1314 Snow, ice132 Groundwater
133 Soil
Total
1 Initial state StateInitial
1 010.27
1 010.27
2 Returns
3 Precipitation Precipitation
97.49
56.40
27.09
16 443.99
16 624.98
4a Upstream input
4b Other resources input
2 242.99
FromArtificialReservoirs
FromRivers
FromSnow/Ice
FromGW
1 023.84
1 023.84
FromSoilWater
705.96
513.20
1 219.16
5 Abstractions
6 Evapotranspiration Evapotranspiration
15 561.08
-15 561.08
7a Output Downstream
7b Output To the Sea ToSeaTotal
7c Output other resources
ToArtificialReservoirs
ToRivers
1 023.84
705.96
-1 729.80
ToGW
513.20
-513.20
ToSoil
8 Other Loses OtherLosses
Total
97.49
1 786.20
27.09
513.20
1 893.18
4 317.17
Tabla 1 – Ejemplo de inclusión de datos SIMPA.
3
2.1.3. Resultados del análisis de variables SIMPA
Los resultados del análisis de variables SIMPA muestran principalmente la magnitud de los
procesos hidrológicos en la cuenca, pudiendo apreciarse cómo la mayoría de los recursos son
movilizados por la precipitación y evapotranspiración (sección atmosférica del ciclo
hidrológico) frente a la magnitud de los componentes terrestres del ciclo hidrológico
(infiltración, escorrentía superf. y subt) que es de al menos un orden de magnitud inferior.
Se muestran a continuación tablas y figuras obtenidas del procesamiento de las variables
usadas para alimentar tanto las tablas de recursos como las tablas de suministro y uso de los
capítulos de cuentas híbridas.
Precipitación y evapotranspiración real
Precipitación
Precipitación
acumulada
acumulada
Año
(mm)
(hm3)
2003-04
714
40809
2004-05
291
16625
2005-06
523
29883
2006-07
571
32634
2007-08
521
29760
2008-09
511
29217
2009-10
910
52021
2010-11
723
41346
2011-12
346
19783
Promedio
568
32453
Guadalquivir
Tabla 2 – Serie de precipitación en la cuenca del Guadalquivir.
Guadalquivir
Año
2003-04
2004-05
2005-06
2006-07
2007-08
2008-09
2009-10
2010-11
2011-12
Promedio
Evapotranspiración
real
(mm)
508
270
465
489
462
458
510
505
325
444
Evapotranspiración
real
(hm3)
29013
15409
26590
27969
26415
26202
29166
28848
18571
25354
Tablas 3 – Series de evapotranspiración real en la cuenca del Guadalquivir.
4
Gráficas 1 – Evolución de la precipitación en el periodo de estudio.
Gráfica 2 – Evolución de la evapotranspiración real en el periodo de estudio.
Figura 1 – Mapa de distribución de precipitación anual en la cuenca, año promedio.
5
Figura 2 – Mapa de distribución de precipitación anual en la cuenca, año máximo
Figura 3. Mapa de distribución de precipitación anual en la cuenca, año mínimo
Figura 4– Mapa de distribución de evapotranspiración anual en la cuenca, año promedio
6
Figura 5– Mapa de distribución de evapotranspiración anual en la cuenca, año máximo.
Figura 6– Mapa de distribución de evapotranspiración anual en la cuenca, año mínimo.
La precipitación y evapotranspiración muestran marcadas diferencias en años húmedos. Como
las lluvias son mayores en invierno cuando el potencial evaporante es menor su diferencia
aumenta en las temporadas lluviosas. En años secos como 2004-05 y 2011-12 la ETR se ajusta a
la menor disponibilidad de agua. En cualquier caso se muestran importantes contrastes entre
los años húmedos y secos, característico de la cuenca del Guadaquivir.
7
Escorrentía superficial y subterránea
Guadalquivir
Año
2003-04
2004-05
2005-06
2006-07
2007-08
2008-09
2009-10
2010-11
2011-12
Promedio
Escorrentía
superficial
(mm)
118
12
26
45
31
37
255
132
8
74
Escorrentía
superficial
(hm3)
6748
706
1484
2589
1800
2119
14604
7521
443
4224
Tabla 4 – Serie de escorrentía superficial en el periodo de estudio.
Escorrentía
subterránea
Año
(mm)
2003-04
89
2004-05
18
2005-06
35
2006-07
39
2007-08
31
2008-09
66
2009-10
149
2010-11
88
2011-12
18
Promedio
59
Guadalquivir
Escorrentía
subterránea
(hm3)
5107
1024
1979
2225
1754
3751
8494
5042
1011
3376
Tabla 5– Serie de escorrentía subterránea en el periodo de estudio.
Escorrentía superficial, esc. subterránea
e infiltración(mm)
(mm)
300
255
250
200
Esc. superficial (mm)
Esc. Subterránea (mm)
132
8
18
12
88
83
37
66
45
31
31
27
45
39
36
26
35
32
0
12
18
9
50
118
89
88
100
149
144
150
Infiltración (hm3)
Gráfica 3 – Evolución de los volúmenes de escorrentía superficial, subterránea e infiltración unitarios.
8
Escorrentía superficial, esc. subterránea
e infiltración (hm3)
(hm3)
16000
10000
2119
3751
2600
8494
8250
Esc. superficial (hm3)
1800
1754
1528
0
2589
2225
2063
2000
1484
1979
1807
4000
706
1024
513
6000
6748
5107
5046
8000
Esc. Subterránea (hm3)
443
1011
679
12000
7521
5042
4733
14604
14000
Infiltración (hm3)
Gráfica 4 – Evolución de los volúmenes de escorrentía superficial, subterránea e infiltración globales.
Figura 7– Mapa de distribución de escorrentía superficial anual en la cuenca, año promedio
Figura 8– Mapa de distribución de escorrentía superficial anual en la cuenca, año máximo
9
Figura 9– Mapa de distribución de escorrentía superficial anual en la cuenca, año mínimo
Figura 10– Mapa de distribución de escorrentía subterránea anual en la cuenca, año promedio.
Figura 11–Mapa de distribución de escorrentía subterránea anual en la cuenca, año máximo
10
Figura 12–Mapa de distribución de escorrentía subterránea anual en la cuenca, año mínimo.
En el caso de escorrentía e infiltración, la escorrentía directa aumenta su peso relativo en los
años húmedos (2003-04, 09-10, 10-11), si bien muestra importante variabilidad espacial según
de las características geológicas de la zona, donde la margen derecha del Guadalquivir por
Sierra Morena genera casi todo el aporte como superficial al presentar geología impermeable.
Infiltración y reserva de agua en suelos
Guadalquivir
Año
2003-04
2004-05
2005-06
2006-07
2007-08
2008-09
2009-10
2010-11
2011-12
Promedio
Infiltración
(mm)
88
9
32
36
27
45
144
83
12
53
Infiltración
(hm3)
5046
513
1807
2063
1528
2600
8250
4733
679
3024
Tabla 6 – Serie de infiltración en el periodo de estudio
Guadalquivir
Año
2003-04
2004-05
2005-06
2006-07
2007-08
2008-09
2009-10
2010-11
2011-12
Promedio
Agua en el
suelo
(mm)
72
18
36
42
19
46
68
66
7
41
Agua en el
suelo
(hm3)
4099
1010
2080
2379
1085
2605
3915
3756
411
2371
Tabla 7– Serie de reserva de humedad en el suelo en el periodo de estudio
11
Gráfica 5– Serie de Infiltración y Humedad del suelo
De manera similar, las variables de infiltración y humedad del suelo están muy relacionadas
con las características del suelo, con diferencias marcadas entre la impermeabilidad de Sierra
Morena, la alta permeabilidad de las Sierras Béticas, y los suelos muy desarrollados de las
llanuras aluviales del Guadalquivir.
El gran rango de valores tanto de infiltración como de humedad en el suelo entre años
húmedos y secos denota la importancia de contar con mediciones más fiables de las
interacciones entre suelo, acuífero y ríos. Son estos flujos de los que depende la aptitud del
balance hídrico, por la gran incertidumbre que sus valores arrastran, y obligan a la
consideración de sus valores como susceptibles de ajuste de cara al cierre del balance
hidrológico.
Es de reseñar los valores mínimos de estas dos últimas variables SIMPA (infiltración y humedad
del suelo) durante los años muy secos, pues delata el previsible impacto sobre las actividades
dependientes del recurso en suelo (agricultura de secano) y recurso subterráneo (regadío de
olivar principalmente).
Figura 13 – Mapas de distribución de infiltración en la cuenca, año promedio
12
Figura 14 – Mapas de distribución de infiltración en la cuenca, año máximo
Figura 15 – Mapas de distribución de infiltración en la cuenca, año mínimo.
Figuras 16– Mapas de distribución de humedad en suelos en la cuenca, año promedio.
13
Figuras 17- Mapas de distribución de humedad en suelos en la cuenca, año máximo
Figuras 18- Mapas de distribución de humedad en suelos en la cuenca, año mínimo.
14
2.2 Almacenamiento superficial de recursos
2.2.1. Fuentes de datos
Tradicionalmente el control sobre los volúmenes de reserva en embalses ha sido considerado
la piedra angular de la gestión hídrica, por lo que se cuenta con registros muy continuos y
fiables de su medida. Se encuentran disponibles dos fuentes principales al respecto:
−
Los anuarios de aforos del CEDEX para cada embalse, que posibilitan el estudio
temporal a escala mensual y hasta diaria de la reserva. Se puede alcanzar el volumen
de reserva de la cuenca mediante agregación de los volúmenes de todos los embalses.
−
Anuarios hidrológicos del organismo de cuenca (CHG) de los que se puede extraer
información a nivel de la cuenca, sin necesidad del proceso de agregación de datos de
la fuente anterior.
Por el carácter oficial y validado de los datos de los Anuarios, se tomaron éstos finalmente
como referencia para la construcción de la serie de reserva inicial en la cuenca que mostramos
a continuación.
Guadalquivir
Reservas
mes
hm3
2003-04
10
4160
2004-05
10
4837
2005-06
10
2603
2006-07
10
1940
2007-08
10
2309
2008-09
10
2166
2009-10
10
2577.3
2010-11
10
6106
2011-12
9
6083.3
Año
Tabla 8 – Serie de reservas en embalses s/ Anuarios Hidrológicos de la CHG.
2.2.2. Resultados del análisis de reservas en embalses.
A diferencia de las series de resultados del modelo SIMPA, donde la respuesta de las variables
hidrometeorológicas se mostraba muy dependiente de los periodos húmedos o secos, en el
caso de las reservas de embalses se plasma el efecto de la regulación sobre el régimen natural
de recursos.
Así, los volúmenes en reserva muestran resiliencia a la sequía, debido a la gran regulación
hiperanual en la cuenca, haciendo necesario encadenar años secos para apreciar una bajada
continua de niveles como en el periodo 2004-07.
15
En cualquier caso el volumen general de reserva es muy sensible a la variabilidad de la
precipitación y escorrentía en el espacio, pues no todos los sectores de la cuenca cuentan con
la misma capacidad de embalse y regulación.
2.3 Flujos de interacción entre recursos
A efectos del sistema de contabilidad SEEAW, al ser necesario relacionar los balances de cada
columna de recurso (embalses, ríos, nieve, acuíferos y agua de suelo), se hace necesario
considerar los flujos de interacción desde una perspectiva distinta a la habitual en el balance
hídrico. La causa principal es la dificultad para estimar esos flujos, pues en ocasiones las
medidas de recurso habituales (Aforos, balances CH…) no se corresponden con la definición
necesaria para contabilizarlos en las cuentas del agua SEEAW.
2.3.1. Flujo desde ríos a embalses
El más claro ejemplo de estas interacciones resulta del cómputo de las aportaciones a
embalses. Las aportaciones son un flujo de interacción que ha de ser computado como entrada
en el balance de embalses y como salida en el balance de ríos. Si bien se cuenta con los datos
de entrada (aportaciones) de todos los embalses de la cuenca, la fuente de datos más fiable
sobre aportaciones a embalses son los anuarios hidrológicos publicados por la CHG.
Guadalquivir
Año
Aportaciones
hm3
2003-04
4795
2004-05
862
2005-06
1178
2006-07
2116
2007-08
1541
2008-09
2589
2009-10
12001
2010-11
7980
2011-12
1173
Tabla 9 – Serie de aportaciones a embalses. Fuente: Anuarios Hidrológicos de la CHG.
Son las aportaciones las principales causantes de la variación de la reserva, dado que las
extracciones para usos tienen un carácter más constante (o lo intentan, caso de uso agrario).
Muestra de este fenómeno se aprecia en la siguiente gráfica.
16
Hm3
Reserva en embalses (hm3)
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
-2000
-4000
Aportación anual (hm3)
Reserva en embalse (hm3)
Var. anual reserva (hm3)
Gráfica 6– Evolución de reservas, su variación y aportación a embalses s/ Anuarios Hidrológicos (CHG)
2.3.2. Flujo desde embalses a ríos
Sin embargo, el otro flujo de interacción como salida de embalses hacia ríos no presenta el
mismo grado de certeza. Los valores recopilados en salida de embalse expresan detracciones
totales de la reserva sin desglosar su destino, y dado que a menudo los cauces sirven de canal
de distribución de las demandas, los volúmenes desde embalse hacia río incluidos en las tablas
se han definido como los excedentes de embalse vertidos en periodos muy húmedos.
Es posible, a vista de los valores de las tablas y de acuerdo a esta definición del flujo de
embalse a río, los periodos secos 2004-08 y 2011-12 los volúmenes que los embalses aportan
como excedente a ríos disminuye mucho o incluso se anula.
En el lado opuesto, los periodos muy húmedos 2003-04, 2009-11 generan grandes excedentes
que elevan el flujo de embalses a ríos, lo que coincide por otra parte con los mayores desfases
en el balance de recursos para ríos, atribuible a la dificultad en la caracterización de las
interacciones del río con acuíferos y suelo durante las avenidas en la llanura aluvial y estuario
del Guadalquivir.
17
Tabla VI.1 Water assets accounts
Total
Total Guadalquivir
hm 3
2011-12
Opening Stock
Increase in
Stock
Decrease in
Stock
Final state
Element
Variable
1311 Reservoir
1313 Rivers
1314 Snow, ice132 Groundwater
1 Initial state StateInitial
6 083.33
2 Returns
3 Precipitation Precipitation
4a Upstream input
4b Other resources input
1 173.00
3 123.35
FromArtificialReservoirs
3 123.35
FromRivers
1 173.00
FromSnow/Ice
FromGW
FromSoilWater
5 Abstractions
6 Evapotranspiration Evapotranspiration
7a Output Downstream
7b Output To the Sea ToSeaTotal
7c Output other resources
3 123.35
1 173.00
ToArtificialReservoirs
1 173.00
ToRivers
3 123.35
ToGW
ToSoil
8 Other Loses OtherLosses
Total
4 132.98
1 950.35
133 Soil
Total
6 083.33
4 296.35
3 123.35
1 173.00
-4 296.35
-1 173.00
-3 123.35
6 083.33
Tabla 10 – Estado inicial de embalses, aportaciones a embalse desde ríos y salidas de embalses hacia ríos.
2.3.3 Otros flujos entre recursos
Otras interacciones que se producen en el balance son:
−
La incorporación a suelos de los volúmenes extraídos destinados a regadío, y la de sus
retornos como entrada a ríos/acuíferos, que a su vez ha de incluirse en los volúmenes
de salida de suelo/acuíferos a ríos obtenidos inicialmente de SIMPA como escorrentía
superficial y subterránea respectivamente.
−
La ya reflejada salida de aportación liquida desde nieve en la columna de recursos
nivales, que produce entradas como aportación en embalses y en suelos.
−
Otras interacciones de difícil caracterización entre río y suelo/acuífero se aprecian en
situaciones de grandes avenidas como delatan los grandes excedentes del balance
correspondiente a ríos en años húmedos.
2.4. Recursos subterráneos en acuíferos.
2.4.1. Fuentes de datos
El documento ‘Actividad 4, Identificación de las interacciones río acuífero…’ del IGME, así
como el Anejo Nº2 ‘Inventario de recursos’ del Plan hidrológico de cuenca (Apéndice IV:
Recursos de las masas de agua subterráneas), retratan las características de cada unidad
hidrogeológica presente en la cuenca.
Dichos documentos definen para cada UH sus valores de recarga y recursos disponibles
mediante balances de la infiltración y aportaciones con las extracciones y descargas a ríos o
manantiales.
18
Figura 19 – Mapa de Unidades hidrogeológicas y su tipología en la cuenca del Guadalquivir.
Se ha tomado como referencia el recurso renovable a la hora de considerar los
almacenamientos de recurso subterráneo. El conjunto de unidades hidrogeológicas con datos
disponibles eleva la cifra de recurso disponible o renovable hasta los 1962 Hm3.
La fuente de incertidumbre viene de la existencia únicamente de valores medios, lo que no
permite estimar la evolución de la reserva subterránea una evolución en función de la
infiltración SIMPA anual disponible.
DHG
U.H.
51.001
51.002
51.003
51.004
51.005
51.006
51.007
51.008
51.009
51.010
51.011
51.012
51.013
51.014
Unidad
hidrogeológica
Nombre
Cazorla
Quesada-Castril
La Sagra
Huescar-La Puebla de
Don Fadrique
La Zarza
Orce
Ahillo-Caracolera
Sierra de las Estancias
Baza-Caniles
Jabalcón
Sierra de Baza
Guadix-Marquesado
El Moncal
Bedmar-Jodar
Recursos
renovables
(hm3)
128.7
136.5
8.0
16.0
1.0
19.0
2.6
3.1
24.3
5.7
21.0
20.0
2.5
0.3
DHG
U.H.
51.015
51.016
51.017
51.018
51.019
51.020
51.021
51.022
51.023
51.024
51.025
51.026
51.027
51.028
51.029
Unidad
hidrogeológica
Nombre
Torres-Jimena
Jabalcuz
Jaen
San Cristobal
Mancha Real-Pegalajar
Almadén
Sierra Mágina
Mentidero-Montesinos
Úbeda
Guarromán-Linares
Rumblar
Aluvial del Guadalquivir
Porcuna
Montes orientales
Sierra de Colomera
Recursos
renovables
(hm3)
3.0
3.2
2.8
0.5
1.2
5.1
24.2
5.1
30.0
1.5
2.8
75.0
0.1
44.0
41.0
19
DHG
U.H.
51.030
51.031
51.032
51.033
51.034
51.035
51.036
51.037
51.038
51.039
51.040
51.041
51.042
51.043
51.044
51.045
Unidad hidrogeológica
Nombre
Sierra Arana
La Poza
Depresión de Granada
Sierra Elvira
Madrid-Parapanda
Cabra-Gaena
Rute-Horconera
Albacaye
El Pedroso-Arcas
Hacho de Loja
Sierra Gorda-Zafarraya
Guadahortuna-Larva
Tejeda-Almijara
Sierra y Mioceno de
Estepa
Altiplanos de Écija
Sierra Morena
Recursos
renovable
hm3
50.0
71.0
165.0
4.5
11.0
45.3
23.5
11.5
1.1
11.4
126.0
4.3
37.0
DHG
51.046
51.047
51.048
51.049
51.050
51.051
51.052
51.065
51.066
51.068
51.069
51.070
51.071
Unidad hidrogeológica
Aluvial del Guadalquivir
Sevilla-Carmona
Arahal-Coronil
Niebla-Posadas
Aljarafe
Almonte-Marismas
Lebrija
Sierra de Padul
Grajales-Pandera
Puente Genil-La Rambla
Osuna
Gracia-Ventisquero
Campo de Montiel
Recursos
renovable
43.0
125.0
2.6
0.0
25.0
96.0
7.0
46.5
16.0
23.5
23.0
21.8
0.0
11.0
0.0
275.3
Tabla 11– Listado de Unidades hidrogeológicas en la cuenca del Guadalquivir y su recurso renovable
2.4.2. Datos de piezometría de referencia
Con el fin de obtener una referencia sobre la evolución de los volúmenes almacenados a lo
largo del periodo de estudio, se llevó a cabo la recopilación de los niveles piezométricos
disponibles en las Unidades Hidrogeológicas de la cuenca (Red piezométrica del IGME).
% de nivel piezométrico
en la cuenca respecto al
inicio de la serie
Evolución de Piezometría en las UH de la cuenca del Guadalquivir,
periodo Sept. 2003- Nov. 2009
120.00%
100.00%
80.00%
60.00%
40.00%
20.00%
Gráfica 7 – Evolución de la piezometría en la DHG respecto al año de inicio del periodo de estudio.
2
sep-09
jun-09
mar-09
dic-08
sep-08
jun-08
mar-08
dic-07
sep-07
jun-07
mar-07
dic-06
sep-06
jun-06
mar-06
dic-05
sep-05
jun-05
mar-05
dic-04
sep-04
jun-04
mar-04
dic-03
sep-03
0.00%
Con ello se buscó conseguir un índice de nivel de las UH para cada año respecto al nivel
presente al inicio de la serie, primero por cada unidad hidrogeológica y posteriormente para el
conjunto de la cuenca, ponderando esos índices según el volumen de recurso disponible de
cada UH.
No se cuenta con datos públicos a partir de Noviembre del 2009, por lo que no podemos
conocer la mejora de los niveles durante los años húmedos 2009-2011.
En la gráfica de evolución mostrada a continuación se aprecia el descenso de piezometría a
partir del 2007 retrasada respecto al encadenamiento de años secos 2004-07, explicado en
gran medida por la distribución de la precipitación, al resultar esos años más secos en el sector
sur y oriental de la cuenca que alberga la mayor parte de las Unidades hidrogeológicas.
Otro factor importante puede ser la distribución temporal de la lluvia, al resultar las lluvias
fuera del invierno en una menor infiltración.
2.4.3. Análisis de reservas de recursos subterráneos
El balance de los recursos subterráneos reflejado en la columna Groundwater de la tabla de
activos del agua, se realiza exclusivamente a nivel de entradas y salidas a acuíferos con los
valores proporcionados por las variables SIMPA (infiltración y escorrentía subterránea) y
extracciones/retornos, obteniendo un balance relativo al estado inicial del año de inicio de la
serie.
De este modo definido el stock inicial como cero, podemos apreciar el aumento o disminución
del recurso subterráneo a lo largo de la serie con valores de volumen positivos o negativos
respectivamente.
Se considera este procedimiento con el fin de evitar inducir mayor incertidumbre en el balance
de activos del agua, debido a la complejidad de una estimación aceptable de reservas
subterráneas para el conjunto de la cuenca con los datos públicos disponibles.
2.5 Contribución nival
El macizo de Sierra Nevada supone la única región de interés para el estudio de los recursos
nivales en la cuenca del Guadalquivir, y aunque de extensión reducida y de influencia pequeña
en los recursos, se ha decidido su incorporación al balance hídrico.
Es la cuenca del alto Genil la encargada de recoger las aportaciones nivales de los 176 km2 de
superficie de esa cabecera, donde la media de aportaciones arroja valores de 34 Hm3 anuales
regulados en el embalse de Canales.
2.5.1. Fuente de datos
El modelo ERHIN reporta datos discontinuos sobre la cuenca, reflejados en la publicación ‘El
Programa ERHIN, datos sobre la nieve y los glaciares en las cordilleras españolas’, y en los
informes de estado de la reserva nival del MAGRAMA, donde se señala que la aportación nival
se encuentra en torno al 50% de la aportación de lluvia en la cuenca del Alto Genil.
2
Dadas las lagunas entre los años 2007-2010, se aplica ese 50% sobre la precipitación SIMPA
para los años sin registro disponible.
Figura 20- Cuenca nival del Alto Genil.
Gráfica 8 – Nieve acumulada y aportación liquida a embalse. (ERHIN)
2.5.2. Resultados del análisis de reservas nivales y aportación
Las diferencias entre los volúmenes computados como precipitación y los recibidos en el
embalse de Canales, pueden atribuirse a otras pérdidas hacia el suelo o subsuelo, quedando
incluidos en el primero a efectos de nuestro balance.
3
Tabla VI.1 Water assets accounts
Total Guadalquivir
2007-08
hm 3
Opening Stock
Increase in
Stock
Decrease in
Stock
Final state
Element
Variable
1311 Reservoir
1313 Rivers
1 Initial state StateInitial
2 Returns
3 Precipitation Precipitation
4a Upstream input
4b Other resources input
FromArtificialReservoirs
33.47
FromRivers
FromSnow/Ice
FromGW
FromSoilWater
5 Abstractions
6 Evapotranspiration Evapotranspiration
7a Output Downstream
7b Output To the Sea ToSeaTotal
7c Output other resources
ToArtificialReservoirs
ToRivers
ToGW
ToSoil
8 Other Loses OtherLosses
Total
1314 Snow, ice132 Groundwater
133 Soil
Total
41.13
41.13
7.65
41.13
33.47
-41.13
-33.47
7.65
-7.65
Tabla 12 – Ejemplo de inclusión de datos nivales en la tabla de balance.
2.6 Salidas al mar
2.6.1. Fuente de datos
El cómputo del volumen de agua liberado en el mar se realiza tratando los datos del Anuario
de Aforos del CEDEX para la presa de Alcalá del Río, aguas arriba de Sevilla. Si bien un punto de
referencia tan alejado de la desembocadura pudiera hacer pensar en la falta de
representatividad de sus datos como punto de desagüe, la realidad es que apenas se realizan
nuevas extracciones debido al carácter de ‘Aguas de transición’ que adquiere el Guadalquivir
aguas abajo de la misma.
A los datos de la anterior, sí que resulta necesario incorporar el valor de la escorrentía
subterránea desaguada por los acuíferos situados entre este Guadalquivir con carácter de
estuario y el mar, como es el caso del Acuífero Almonte-Marismas; así como los retornos
procedentes de los cultivos de arroz y los retornos urbanos de Sevilla como principal
conurbación generadora de escorrentías.
Por otra parte, se ha considerado necesario distinguir las componentes del volumen de salidas
al mar: retornos de regadío y urbanos, y escorrentía natural de modo que la identificación de
su origen facilite posteriores procesos de cómputo en los otros capítulos de cuentas del agua
en la cuenca del Guadalquivir.
Las salidas al mar medidas en aforo se repercuten en el balance como salida desde río,
mientras las de acuíferos en su correspondiente casilla de salida de acuíferos.
4
Tabla 13 – Salidas al mar desde río y acuífero a reflejar en el balance.
2.6.2. Resultados de análisis de salidas al mar
Los datos foronómicos de la presa de Alcalá representan la mayor parte de las salidas al mar,
especialmente durante los años de gran escorrentía. Es la gran variabilidad climatológica lo
que repercute en que el rango de salidas registradas en Alcalá fluctúe entre menos de 1.000 y
más de 10.000 Hm3.
Las aportaciones subterráneas siguen seguramente este mismo patrón dependiente de la
climatología pero ante la escasa disponibilidad de datos (sólo valores medios de descarga de
las UH) se ha optado por introducir el valor medio, con el objetivo de introducir al menos un
valor representativo en las salidas al mar desde acuíferos, aún cuando no permita estudiar su
evolución.
Respecto a las salidas al mar por retornos urbanos (área metropolitana de Sevilla) y retornos
agrícolas sí podemos apreciar la serie de valores recopilados para el periodo de estudio 20042012.
3. Descripción y comentarios al proceso de ajuste y cierre de
balance
El proceso de balance se realiza procediendo al balance individual de cada componente del
ciclo hidrológico desglosada en la tabla de activos del agua del capítulo 6 del manual de
cuentas del agua SEEAW: 1311 Reservoirs,1313 Rivers, 1314 Snow,ice,glaciars, 132
Groundwater, 133 Soil Water.
A pesar de no considerarse el ciclo atmosférico por escapar del ámbito territorial de la cuenca,
sí ha de mantenerse la continuidad de los procesos en la fase terrestre, por lo que debe
asegurarse la continuidad temporal y entre los componentes del ciclo enumerados arriba
debe ser coherente.
En el primer caso, como inicio del balance de cada componente se cuenta con los valores
iniciales de recurso al principio de cada periodo de estudio (anual en nuestro caso). Estos
valores servirán de punto de partida sobre el que se cargan las incorporaciones o detracciones
de recurso, de manera que el valor final de cada recurso ha de coincidir con el inicial del
periodo siguiente.
En segundo lugar, la continuidad entre componentes obliga a que los flujos de interacción
entre recursos estén bien caracterizados. Estos flujos complican sustancialmente el balance, ya
sea desde las infiltraciones que se dan como flujos entre embalses y acuíferos, los recíprocos
río-acuífero o incluso río-suelo para casos de avenidas. Casi todos ellos están poco estimados y
los pocos valores disponibles generan errores que se acumulan al balance de los componentes
a donde llegan. Así, como norma general, se ha evitado ajustes de los volúmenes de
interacciones, manteniendo como referencia el de aquellos flujos bien estudiados y valorados.
5
Dada la dificultad en su tratamiento, se estimó oportuno detallar las posibles combinaciones
de flujos entre recursos de modo que resultara más sencilla la introducción en la tabla de sus
valores. El desglose caracteriza los flujos en función de su origen y destino, por ejemplo:
Volumen de embalses a ríos o acuíferos (filtraciones de embalse). Las tablas así propuestas se
muestran así:
Tabla 14 – Identificación y desglose de flujos de interacción según origen /destino.
Con ese fin, y atendiendo a las dificultades de estimación de los componentes del ciclo
hidrológico menos monitorizados / estudiados y sus balances, el balance hidrológico parte de
los recursos superficiales, embalses principalmente, para ir cerrando los sucesivos balances por
componentes.
Tabla 15 –Orden de balance por componente del recurso.
En primer lugar, el cierre de balance de volúmenes se realiza con el volumen en embalse
donde se evidencia la pequeña incertidumbre asociada a estos valores, seguramente debido al
mayor seguimiento y control de los recursos hídricos en estos elementos, tradicionalmente
considerados la principal fuente de recurso hídrico disponible en una cuenca.
Siguiendo con balance de recursos superficiales, el balance en ríos resulta, a la vista de los
balances realizados, muy dependiente del carácter seco o húmedo del año hidrológico. Este
fenómeno puede deberse a que los valores de entrada de recurso como escorrentía superficial
y subterránea procedentes de SIMPA se refieren a una situación en régimen natural que
6
sobreestiman excesos y déficits, induciendo volúmenes no ajustados que en el balance sólo
pueden asignarse a la incertidumbre reflejada en ‘otras pérdidas’.
El caso de los recursos nivales es sin embargo más sencillo por el reducido número de fuentes
y sumidero de recurso que intervienen en su balance, lo que no debe hacer pensar en mayor
certidumbre de los valores debido a la gran incertidumbre que sobrelleva el actual método de
seguimiento de la acumulación de nieve.
Es el recuso subterráneo junto con el recuso en suelos los de mayor grado de incertidumbre,
debido en parte a la dificultad de registro de sus volúmenes y evolución, así como la
dependencia existente con otros recursos previamente ajustados, de los que arrastran su
incertidumbre asociada.
En el caso de los acuíferos, es no sólo el desconocimiento del nivel inicial de recurso sino
también el carácter dilatado de la respuesta de las aguas subterráneas lo que parece
distorsionar notablemente los balances, obligando a incurrir en la asignación de ‘otras
pérdidas’ para el cierre de balance.
El debate sobre la idoneidad del periodo de tiempo a considerar como base del estudio
reaparece de la mano del tiempo de respuesta de los acuíferos, reflejando la necesidad de
mayor conocimiento en el comportamiento de las unidades hidrogeológicas como requisito
indispensable para la definición realista de balances globales de recurso hídrico como los del
Sistema de cuentas del agua de la ‘SEEAW’.
Otro componente que complica el manejo de los flujos e interacciones en acuíferos es el
apartado de salidas al mar, que en el caso del Guadalquivir y su estuario obliga a tener muy en
cuenta el comportamiento del acuífero Almonte-Marismas, que presenta importantes
descargas al mar.
A la vista de la difícil interacción acuífero-suelos que se da en los años húmedos y de avenidas,
existen indicios que apuntan a que los aluviales del Guadalquivir y la extensa zona de
Marismas de Doñana son lugares de notables interacciones acuífero-suelos que necesitan de
estudio en detalle.
Finalmente, los recursos hídricos del suelo se muestran especialmente sensibles a las variables
precipitación y evapotranspiración, elementos principales de su balance por grado de
magnitud. Magnitud que subyace en todo el balance hídrico del suelo, pues al contrario que
en embalses o ríos, este recurso se encuentra distribuido espacialmente y es precisamente el
conocimiento de las variables distribuidas el más complejo y difícil de acotar en incertidumbre
aún hoy en día.
Otra fuente de error que afecta al recurso hídrico en suelos proviene de los volúmenes de
regadío que van a parar a los cultivos. Su aportación ha de desacoplarse de las lecturas de
humedad del suelo que se extraen de los modelos o la teledetección para evitar doble
cómputo de recursos.
El último paso (sexto en la figura) es el de comprobación de los valores finales de balance de
cada recurso y la asignación de pérdidas no atribuibles a los flujos ya contemplados, de modo
7
que se alcancen los valores iniciales del año siguiente. Los valores de ajuste puntualmente
altos demuestran la necesidad de abordar el ciclo hidrológico no sólo mediante de los recursos
superficiales, sino también contabilizando todos sus componentes tal y como es considerado
en el método de cuentas del agua SEEAW.
4. Referencias
−
CHG, Plan Hidrológico del Guadalquivir 2009-2015, 1. Plan Hidrológico aprobado por
R.D. 55/2013, Confederación Hidrográfica del Guadalquivir, Sevilla, España.
−
CHG, Informes Hidrológicos y de Campaña de Riego, publicaciones 2003-12.
Confederación Hidrográfica del Guadalquivir, Sevilla, España.
−
CHG, SAIH Guadalquivir, Sistema Automático
Confederación Hidrográfica del Guadalquivir.
−
Quintas, L; Estrela, T (2004) SIMPA model, a GRASS based tool for Hydrological Studies.
Hydrology Department of the Centre for Hydrographic Studies of CEDEX, Paseo Bajo de
la Virgen del Puerto, 3, 28005 Madrid, España.
−
MAGRAMA, SIA: Sistema de Información del Agua.
−
MAGRAMA, CEDEX, Anuario de aforos.
−
MAGRAMA, IGME, DGA: Encomienda de gestión para la realización de trabajos
científico-técnicos de apoyo a la sostenibilidad y protección de las aguas
subterráneas, Actividad 4: Identificación y caracterización de la interrelación que se
presenta entre aguas subterráneas, cursos fluviales, descargas por manantiales,
zonas húmedas y otros ecosistemas naturales de especial interés hídrico:
Demarcación Hidrográfica, 051 Guadalquivir. Madrid. España
−
MAGRAMA, Programa ERHIN de evaluación de recursos hídricos procedentes de la
innivación.
−
IGME, Red piezométrica de seguimiento del estado cuantitativo.
de
Información
Hidrológica.
8
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