Sistemas Soporte de Decisión para la consideración de aspectos

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  ct 
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