Sistemas Soporte de Decisión para la consideración de aspectos
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Sistemas Soporte de Decisión para la consideración de aspectos
Sistemas Soporte de Decisión para la consideración de aspectos ambientales en los procesos participativos de la planificación y gestión hídrica Prof. Javier Paredes Instituto de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente Universidad Politécnica de Valencia. ([email protected]) Introducción Necesidad de considerar los aspectos ambientales en la gestión y planificación de recursos hídricos La gestión integral de los recursos hídricos es la única forma para mantener un sistema sostenible a medio-largo plazo La calidad del agua y las condiciones físico-químicas limitan el uso del recurso así como la vida acuática Los caudales ecológicos y asignaciones medioambientales son las herramientas que permiten que existe vida acuática en los ecosistemas acuáticos Aspectos ambientales en los recursos hídricos. Marco legal 1985 Nueva Ley de Aguas Diferentes Directivas Europeas: Depuración, control de la calidad del agua según uso (abastecimiento, piscícolas, moluscos, recreativo) 1999: Modificación de la ley de aguas para considerar los caudales ecológicos (restricción al uso) 2000: Directiva Marco en Política de Aguas Establece los criterios para el desarrollo de los planes de cuenca Objetivo de alcanzar el buen estado ecológico en todas las masas de agua Participación pública Consideración de aspectos económicos Inclusión de aspectos ambientales en el SSD AQUATOOL Módulo GESCAL para la simulación de la calidad del agua CAUDECO: programa para estimar el hábitat producido en función de la gestión realizada Aplicación: Cuenca del río DUERO CONSIDERACIÓN DE ASPECTOS AMBIENTALES EN LA CUENCA DEL RÍO DUERO Cuenca del río Duero Fuente: Plan Hidrológico Duero Recursos y demandas Demanda Recurso natural 2724 (hm3 /año) 3000 2500 1770 1436 1229 2000 1500 1000 500 651 Demanda agraria y recursos hídricos (hm 3 /año). Variabilidad temporal 904 614 921 486 175 844 818 219 362 117 246 857 612 290 1800 360 662 672 254 1600 49 0 1400 Águeda Tormes Bajo Duero Adaja-Cega Riaza Alto Duero Arlanza Pisuerga Carrión Esla-Valderaduey Órbigo Tera 1200 1000 800 600 400 200 Totales 0 Recurso natural 12387.9 Oct Nov Dic Ene Feb Mar Demandas 4883.64 Demanda 0 5000 10000 (hm3/año) 15000 Abr May Recursos Jun Jul Ago Sep Calidad del agua DMA y el buen estado ecológico de las masas de agua Buen estado ecológico una masa de agua: Cuando las condiciones físico químicos, hidromorfológicos y biológicos de la masa de agua son equivalentes a una situación no antropizada Los estados miembros tomarán las medidas necesarias para que todas las masas de agua alcancen el buen estado ecológico Máximo potencial ecológico, costes desproporcionados,… Deberán estimar la eficacia de las medidas Necesidades… Estimar los condicionantes físico químicos en las masas de agua no muestreadas Estimar cuáles son las condiciones de referencia Estimar la eficacia de las medidas en los parámetros físico – químicos de las masas de agua Estimar el efecto de las combinación de medidas Ayudar en el proceso de toma de decisión de medidas> Negociación + coste-eficacia MODELO GESCAL MODELACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA EN SISTEMAS DE RESCURSOS HÍDRICOS Objetivo de la herramienta GESCAL Módulo para crear modelos que simulen la evolución de la calidad del agua en una cuenca Modelo mecanicista en tramos de río y embalses. Contaminantes convencionales y tóxicos. GESCAL Formulación y desarrollo del modelo: ríos Características de la modelación: Hipótesis: unidimensional con advección y dispersión Estacionario a escala mensual Cálculos hidráulicos: manning o potencial Conexiones hidráulicas con acuíferos Contaminación difusa Temperatura: modelación o especificada por el usuario d dC d uC Sd Ce q e Cqs Si 0 E dx dx dx V Formulación y desarrollo del modelo: embalses GESCAL Características de la modelación: Dinámico Ciclo de estratificación Dispersión entre capas Temperatura: modelación o especificada por el usuario Flujos desde el sedimento d V1C1 ' C2 C1 Si1 Q1eCe Q1sC1 E12 dt d V2C2 ' C1 C2 Si 2 Q2 eCe Q2 sC1 E12 dt Constituyentes GESCAL Temperatura Contaminantes arbitrarios Oxígeno disuelto y materia orgánica OD+MO+ ciclo del nitrógeno Problema de eutrofización Contaminantes tóxicos Modelación de la calidad del agua en la Cuenca del río Duero DATOS NECESARIOS Modelo de simulación de cuencas Permite obtener los caudales circulantes Volúmenes embalsados… Datos de presiones antropogénicas Vertidos de Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDARs). Estimación de contaminación difusa Datos físico químicos de la red de calidad Características físicas de las masas de agua PASOS: - Modelos de calidad de tramo de río - Ampliación del modelo de gestión con el desarrollo del modelo de calidad - Calibración de los parámetros Desarrollo de modelos de tramos de río • 8 modelos de detalle de calidad de aguas para las zonas más conflictivas • Análisis de detalle de los grandes problemas de calidad de aguas • Comunicación entre comisaría y planificación • Mejora de la estimación de la eficiencia de las alternativas Modelo de cuenca completa • Permite incorporar la conexión de la gestión con la calidad del agua • Indicador físico químico en las masas de agua no monitorizadas • Sirve para establecer la eficacia de las medidas en la cuenca • Definición de medidas en la mesa de negociaciones de participación pública • … CAUDALES ECOLÓGICOS Instrucción de Planificación Hidrológica-2008. Metodologías para definir los caudales ecológicos SIMULACIÓN DEL HÁBITAT Método estadístico: medias móviles Curva SPU 100% 600 500 80% 400 300 50% 200 30% 100 20 17 14 11 9.5 8.5 8 5 6.5 4.2 3 2.4 1.8 1.2 0.9 0.6 0.3 0 0 Q (m3/s) - El objetivo de esta instrucción es el de establecer los criterios para el desarrollo de los planes de cuenca (al amparo de la Directiva Marco del Agua. ¿Cómo definir el q-eco dentro del posible rango estimado? ¿Cómo calcular el efecto de los q-eco sobre el resto de usos ? PROBANDO JUICIO DE EXPERTO MODELOS- SISTEMAS SOPORTE DE DECISIÓN Proceso de concertación de caudales ecológicos Proceso de concertación: Compatibilizar los derechos de uso del agua con los caudales ecológicos para que se puedan implementar OBJETIVOS de la concertación: Valorar su integridad hidrológica y ambiental Analizar la viabilidad técnica, económica y social de su implementación Proponer un plan de adaptación y gestión adaptativa Los caudales ecológicos deben ser definidos para todas las masas de agua Dentro del posible rango de variabilidad se debe definir un valor (valor + régimen) en el plan de cuenca CAUDECO Módulo para el cálculo de caudales ecológicos. Evaluación del hábitat CAUDECO Los métodos de simulación del habitat (Metodología IFIM) permiten relacionar el Hábitat Potencial disponible con el caudal circulante por el tramo de río A estas curvas se les llama “Curvas de Habitat Potencial Útil” CAUDECO: relaciona la Gestión del Agua (decisión del Gestor)->Caudales en los ríos->Habitat Potencial que estamos creando Esquema del programa CAUDECO CAUDECO CAUDECO inputs SIMGES output Habitat studies Instream flow m2 m3/s Weighted Usable Area - Flow curve 20000 400 15000 300 10000 200 5000 100 0 0 oct-96 oct-97 oct-98 oct-99 Habitat studies Species Size Oct oct-00 oct-01 oct-02 oct-03 oct-04 oct-05 oct-06 oct-07 Bio Periods Nov Dec Jan Feb Mar Apr May June July Aug 0 oct-08 2.5 5 7.5 10 m3/s 12.5 15 17.5 20 22.5 CAUDECO output Sept Luciobarbus b. Large Luciobarbus b. Small Squalius c. Large Squalius c. Medium Squalius c. Small Habitat Time Series % 100 75 50 Other outputs Habitat Duration Curves Cumulated Habitat Time Series Other habitat availability indicators 25 0 oct-96 oct-97 oct-98 oct-99 oct-00 oct-01 oct-02 oct-03 oct-04 oct-05 oct-06 oct-07 oct-08 CAUDECO CAUDECO Proporciona las Series Totales de Hábitat (STH) y las Curvas de Duración de Hábitat (CDH) para cada especie, etapa vital y zona del río teniendo en cuenta los bioperíodos de los mismos en función de la gestión del Sistema Indicadores del habitat por acumulación de STHs. Acumulación por pesos o por mínimos. Ecuación de cálculo: m STH t HPU F t BIOP t Long ki ct i 1 DEFINICIÓN Y OPTIMIZACIÓN DE CAUDALES ECOLÓGICOS EN LA CUENCA DEL DUERO “IMPLEMENTING ENVIRONMENTAL FLOWS IN COMPLEX WATER RESOURCES SYSTEMS - CASE STUDY: THE DUERO RIVER BASIN, SPAIN.” J. Paredes-Arquiola, F. Martinez-Capel, A. Solera, V. Aguilella. River Research & Applications Objetivos Estimar el efecto de los 40 nuevos caudales ecológicos a definir en el plan de cuenca ->Sobre las demandas agrarias, urbanas e hidroeléctricas de la cuenca así como de sobre el hábitat creado para las diferentes especies Definir una combinación de caudales ecológicos para optimizar el hábitat en su conjunto manteniendo la producción de energía y las garantías de abastecimiento de demandas Datos iniciales Estudios de Caudales Ecológicos(INFRAECO, JAN 2009) Q-eco por método estadístico y de simulación de habitat para 40 puntos de la cuenca 3 Tramos analizados Rango m /s Correspondecia modelo aquatool general Duero Adaja en Arévalo Águeda, en Castillejo Arlanzón en Villasur de Herreros Duero en Toro Duero, en Quintanilla de Onésimo De 0.5 a 2 De 0.5 a 2 De 0.5 a 2 De 7 a 40 De 5 a 10 r. Adaja 452 r. Águeda 525 r. Arlanzón 184 Duratón, aguas debajo de Las Vencias Eresma, debajo de Segovia Esgueva en Villanueva de los Infantes Esla, antes del Porma Órbigo, en La Bañeza Pisuerga, en Herrera de Pisuerga Porma, antes del Esla De 0.5 a 2 De 0.5 a 2 De 0.2 a 1 De 4 a 8 De 2 a 10 De 2 a 4 De 2 a 5 r. Duratón 407 r. Eresma 544 r. Esgueva 311 r. Esla 38 c r. Órbigo 46 r. Pisuerga 57 Riaza, aguas abajo del embalse de Linares de Arroyo Tera, en Quiruelas de Vidriales Tormes, debajo de La Almendra Tuerto, en Astorga De 0.2 a 1 Puede ser en r. Riaza 372_b o r. Riaza 372_c r. Tera 258 r. Tormes 412 De 2 a 5 De 0.5 a 5 De 0.2 a 2 r. Duero 408_b r. Duero 344 r. Porma 829 r. Tuerto 102 Rango de q-eco Localización de los nuevos Qeco ± Puntos donde los 40 fueron Localización de tramos de Q-eco estimación del HPU analizados Porma en Secos de Porma Tuerto antes de Duerna Esla en Villomar Pisuerga en Herrera de Pisuerga Valderaduey en Santervás de Campos Carrión en Palencia Arlanzón en Villasur de Herreros Órbigo en Cebrones Arlanza en Quintana del Puente Tera en Mozar de Valverde Pisuerga entre Arlanza y Carrión Esla en Bretó Esla en Villalcampo Duero en Aldeadávila Duero en Garray Esgueva en Villanueva de los Infantes Duero después del río Riaza Rituerto en Sauquillo de Boñices Duero en Toro Duero en Peñafiel Riaza aguas abajo de Linares del Arroyo Duratón aguas abajo de Las Vencías Guareña en Toro Zapardiel antes del Duero Tormes aguas abajo de Almendra Voltoya en Coca Tormes en Contiensa Adaja en Arévalo Eresma en Segovia Huebra en Puente Resbala simulado no simulado Tormes aguas abajo de Villagonzalo Águeda en Castillejo Martín Viejo 0 25 50 100 150 200 km Datos iniciales Modelo de simulación (SIMGES) de la cuenca completa Desarrollo del modelo CAUDECO CURVAS HPU: 284 curvas en 40 puntos DEFINICIÓN DE CRITERIOS AMBIENTALES PARA EL HÁBITAT POTENCIAL: - Percentiles - Acumulado del 80% - Resiliencia ACUMULACIONES HTS TSH (284) Duero en Toro/Barbo/Adulto Agregation by sizes STH for location Duero en Toro/Barbo and species (125) agregation by species Agregation by location STH in location (32) STH by species (7) Duero en Toro Barbo Metodología: Estimando el efecto de los nuevos q-eco Rangos de Caudales ecológicos (10 posibles caudales por rango) 1 caudal DATA BASE OF RESULTS Results: Reliability of water supply (urban and agricultural) and Energy production Resultados: Afección de los q-eco Gráficos de ayuda para las negociaciones públicas de definición de caudales ecológicos Resultados: Afección de los q-eco Simulaciones de escenarios de posibles q-eco en toda la cuenca 1. ANÁLISIS DE LA AFECCIÓN A ESCALA GLOBAL 2. ANÁLISIS A ESCALA DE SUBSISTEMA HIDROELÉCTRICOS ÍNDICES DE SERIES DE HÁBITAT DEMANDAS AGRÍCOLAS COMPROBAR DEM. URB 3. ASPECTOS SENSIBLES DEMANDAS AGRARIAS CON PROBLEMAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS ESPECIALES ESPECIES DE ALTO INTERÉS DE PROTECCIÓN ¡Gracias! Prof. Javier Paredes Instituto de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente Universidad Politécnica de Valencia. ([email protected]) Fuente: Engineering News Record, 1993