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23 de marzo de 2017

HERRAMIENTAS PARA LA GESTIÓN DE ACUÍFEROS COSTEROS ANTE EL CAMBIO CLIMÁTICO

Dra. Ester Vilanova

Ester.vilanova@amphos21.com

Amphos 21

Amphos 21 es una consultora científico técnica que desarrolla estudios y

proyectos medioambientales. Amphos 21 es ciencia, consultoría y experiencia

pero, ante todo, es un equipo humano pluridisciplinar (químicos, geólogos,

ingenieros, ambientólogos, físicos, etc.) y entusiasta integrado por más de 100

profesionales altamente cualificados,

Nuestros Ámbitos de Actividad

I+D+i

Modelización numérica

ÍNDICE

• Acuíferos costeros y cambio climático

• Herramientas:

– GIRH

– Modelos numéricos:

• Datos satelitales

• Modelos biofísicos

• Modelos sociales

• Modelos económicos

– Recarga de acuíferos

– Fuentes alternativas de agua

ACUÍFEROS COSTEROS

• Elevada demanda (y estacional)

• En regiones semiáridas (o áridas)

• Frecuente escasez de recursos superficiales explotables

• Explotación intensiva del acuífero

• Acuíferos heterogéneos (variación lateral y vertical)

• Zonas de tormentas, ciclones, inundaciones

• Procesos mareales

• Acumulación de lo procesos contaminantes de toda la cuenca

• Descensos piezométricos importantes por sobreexplotación: procesos de

salinización

• Una vez salinizado es muy difícil revertir el mal estado

ACUÍFEROS COSTEROS

• El acuífero está en contacto con una masa infinita de agua salada

• Equilibrio natural agua dulce-agua salada

ACUÍFEROS COSTEROS

IRREGULARIDADES Y UPCONING

• Un 2% del agua del mar convierte al pozo en no potable. Por lo tanto hay que evitar la mínima entrada de agua salina.

• Existe un ascenso crítico para un caudal crítico por debajo del cual casi no hay salinización y por encima del cual el ascenso es muy rápido

ACUÍFEROS COSTEROS: equilibrio y cambio climático

ACUÍFERO COSTERO

CAMBIOS EN EL RÉGIMEN HIDROLÓGICO

Cambios en la recarga natural: precipitación y evapotranspiración

RÍOS Y ESTUARIOS

Efecto backwaterAgua salina superficialFiltraciones

Subsidencia (natural/antropogénica)Tectonic uplift

InundacionesCambios en la dinámica estacionalInfiltración agua superficial

EVENTOS NATURALES

Intrusión cuña salinaAumento infiltración (afecciones

cualitativas y cuantitativas)Disminución recursos subterráneos

Salinización de cultivosDegradación de los ecosistemas

Afectación a lagunas

ACTIVIDADES HUMANAS

AUMENTO RELATIVO NIVEL DEL MAR

ZONAS COSTERAS

EFECTOS

Extracción de GWUsos del sueloExplotaciones mineras, gas, petróleo, …Descenso NFBarreras al flujo natural

Erosión costeraRetroceso line a de costaEfecto de las mareas

GESTIÓN INTEGRAL DE RECURSOS HÍDRICOS

La Gestión Integrada de Recursos Hídricos (GIRH) es un proceso

sistemático para el desarrollo, concesión y monitoreo de los usos

de los recursos hídricos y se fundamenta en la interdependencia de

los recursos hídricos y la gestión sustentable.

Es una herramienta de planificación del agua basada en el estudio del

territorio, comunidades y agua que sirve para diagnosticar, analizar y

diseñar las actuaciones para luego planificar las inversiones siempre contando

con los gobiernos locales y las comunidades para conseguir así el fortalecimiento

de la capacidad organizativa, todo ello con enfoque de cuenca hidrográfica.

Fase 1 inicial

Fase 2. Diagnóstico

Fase 3. Planificación

Fase 4. Desarrollo de estrategias y herramientas

Fase 5. Planes de Acción

Fase 6. Monitoreo y formación

Para evaluar los recursos,

las capacidades de

gestión y los actores

GESTIÓN INTEGRAL DE RECURSOS HÍDRICOS

Es una herramienta dinámica y participativa que permite tener en cuenta los impactos del cambio climático

DIAGNÓSTICO y PLANIFICACIÓN

Los modelos sociales pretenden mejorar el diálogo y la cooperación sobre la gestión.Los modelos económicos es una representación ideal y simplificada de un proceso económico y permite predecir comportamientos y tomar decisiones

Modelos biofísicos para reproducir las características observadas en el diagnóstico y realizar predicciones de cambio climático.

• Bajo Lempa, El Salvador.

• Zona con baja disponibilidad de datos

CARACTERIZACIÓN BIOFÍSICA: ZONA DEL BAJO LEMPA

• Amphos 21 ha desarrollado una aplicación (WATERLINK) para obtener datos de precipitación a partir de datos satelitales del satélite TRMM, Tropical Rainfall Measuring Mission. Añadir que Amphos 21 ha desarrollado una aplicación mediante GIS para la selección y tratamiento de estos datos

MODELOS BIOFÍSICOS: ZONA DEL BAJO LEMPA

• El PR es el primer radar de observación de la precipitación a bordo de un satélite, diseñado para proveer mapas tridimensionales de precipitación (incluye tipo de lluvia, nieves, ..).

• Tiene resolución horizontal de 5 km.

• Es capaz de detectar la lluvia desde 0,7 mm/hora, aunque atenúa los eventos de precipitación intensa.

• Se han descargado los datos de las celdas de alrededor de la zona de estudio, entre 89ºW y 88ºW de longitud, y 12.75ºN y 13.5ºN de latitud entre los años 1998 y 2015.

• Las celdas A y B corresponden a la zona más llana y las C y D a la más montañosa. La precipitación es bastante similar en cada una de las celdas registrando precipitaciones menores en la zona llana.

• Se ha comparado la precipitación registrada por los datos satelitales y las estaciones meteorológicas cercanas observando que son del mismo orden de magnitud. Los datos del satélite son ligeramente más elevados

MODELOS BIOFÍSICOS: ZONA DEL BAJO LEMPA

MODELOS BIOFÍSICOS: EN CUENCAS ALTOANDINAS

La resolución espacial de cada pixel es de 0.25° x 0.25°

Fechas: Desde el 01/03/2000 al 15/05/2016

Representación en QGIS de la precipitación total el día 17/04/2000 en las Cuencas Alto Andinas

Escala: mm/día

Esta herramienta exporta archivos con formato CSV (archivo de valores separados por comas) para el periodo de tiempo y cobertura geográfica que se establezca. Este formato permite la lectura en Excel, Bloc de notas y QGIS.

MODELOS BIOFÍSICOS: EN CUENCAS ALTOANDINAS

• Disponibilidad de datos permite la elaboración de modelos numéricos de flujos superficial, subterráneo e integrado.

• Una vez se calibran los datos, se pueden realizar predicciones respecto los impactos del cambio climático.

MODELOS BIOFÍSICOS DE FLUJO.

MODELOS BIOFÍSICOS DE FLUJO. MAR DEL PLATA

2015 2030Nivel piezómetrico

Concentración cloruros

Escenarios RCP2.6 y RCP4.5 y desplazamiento de pozos hacia el interior

MODELO SOCIOECONÓMICO EN MAR DEL PLATA

Modelo Económico:• 4 Modelos alternativas identificados• Recopilación de datos de estas 4 alternativas• Análisis VAN: para analizar y comparar/priorizar la eficiencia económica del tipo

de alternativas

Modelo Social (un total de 16 retos identificados):

Reto 1 : Cooperación de los recursos hídricos con la Universidad

Status : Acuerdo de Provisión del Modelo Matemático 4 Reuniones con Gerencia de Recursos 1 Jornada de Captación de modelos uso personalCompromiso Adquirido: Aval Empresa Obras Sanitarias (participación) Acta Acuerdo GRH Acta Acuerdo complementaria para realizar actividades con Asociación de Productores Frutihortícolas

Reto 2: Mejor acceso información ambiental a través de fuentes fiablesStatus: Diseño y Construcción del sistema información geografía del Barrio Playa Los Lobos Entrenamiento para potenciales usuarios Distribución del informe técnico censal del Barrio La HerraduraCompromiso Adquirido: Se firmará acta de acuerdo entre Sociedad de Fomento, Secretaria de Desarrollo (Municipio de Gral Pueyrredon) i

Universidad Nacional de Mar del Plata

LA RECARGA ARTIFICIAL DE ACUÍFEROS

• La recarga artificial es una alternativa hídrica de gestión del agua que utiliza la capacidad de almacenamiento que tienen los acuíferos para introducir en los mismos, mediante diferentes tecnologías, agua procedente de distintas fuentes. La recarga artificial requiere de la disponibilidad de recursos hídricos excedentarios y de terrenos adecuados bien para su inyección al acuífero o para su infiltración

• La recarga artificial de acuíferos se ha constituido como una herramienta de gestión hídrica económica y de gran efectividad con respecto a las grandes obras hidráulicas.

• La recarga de los acuíferos puede producirse de forma natural a través de la precipitación, de forma accidental mediante pérdidas en las redes (Bouwer, 2002), riego y urbanización (Lerner, 2002), o de manera intencionada mediante la aplicación de métodos de recarga artificial.

• El objetivo final es aumentar la disponibilidad de agua, la garantía de suministro y mejorar la calidad del agua.

• En zonas costeras es una herramienta estratégica para frenar la intrusión salina y aumentar la disponibilidad de agua.

Dos grandes grupos para clasificar los métodos de recarga artificial:

Los métodos superficiales, basados en la infiltración del agua a través de la superficie permeable, se aplican en aquellos casos en los que el acuífero libre que desea recargarse se encuentra situado cerca de la superficie. También incluye recarga inducida: SAT

Los métodos de recarga profundaimplican la introducción directa del agua a través de pozos de inyección, simas o dolinas, y/o sondeos de recarga. Cuando las capas superficiales presenten escasa permeabilidad y el acuífero confinado se encuentre elevada profundidad: ASR

LA RECARGA ARTIFICIAL DE ACUÍFEROS

Fuente: DEMEAU, 2013.

(Sprenger et al., 2017)

SOLUCIONES IMPLEMENTADAS / INVESTIGADAS

Balsas de infiltración Escarificación

Barrera hidráulica Recarga profunda

Reutilización de agua

6,3 Hm3/a en balsas

(información de ACA, AGBAR, CETAQUA)

ESCARIFICACIÓN

Molins de ReiSant Vicenç

dels Horts

Intake channel

Llobregat River plain

Settling pond

Infiltrationpond

690 m

BALSAS DE RECARGA

BARRERA CONTRA LA INTRUSIÓN SALINA

BARRERA CONTRA LA INTRUSIÓN SALINA

RECARGA DE ACUÍFEROS CON AGUA REGENERADA

Drinking water well

700m

Infiltration basins

WWTP

Reclaimed water tank

• Cuenca: 10.5 Km2.

• Formación aluvial: 0.66 Km2.

• 14 pozos moniroreo.

MODELO para la estimación de la llegada a los pozos de abastecimiento (tiempos de tránsito y factor de dilución)

28• 24.11.2016Puy-de-Fou

450 days travel time (scenario 5): dilution rate 5%

530 days travel time (scenario 5): dilution rate 13% (maximum “concentration”)

Scenario 1Scenario 2Scenario 3Scenario 4Scenario 5

350 days travel time (scenario 5 (wet+dry)): first arrival

RESULTADOS DE LA MODELACIÓN

• Los acuíferos costeros tienen alta vulnerabilidad específica frente a la salinización

• Los acuíferos costeros suelen recibir elevadas cargas contaminantes

• La explotación de los acuíferos costeros requiere un exhaustivo control hidrogeológico

• Los impactos del cambio climático pueden ser muy severos en estos acuíferos.

• Algunos de estos impactos son de difícil recuperación.

• Existen herramientas para la minimización de estos impactos los cuales abarcan desde estrategias de gestión a construcción de infraestructuras pero es clave e indispensable disponer de datos para poder realizar las mayores predicciones con modelos, si es el caso, y para poder monitorizar los sistemas

CONCLUSIONES CAMBIO CLIMÁTICO EN ACUÍFEROS COSTEROS

ESPAÑAPaseo de García Faria, 49-5108019 BarcelonaTel.: +34 93 583 05 00

Paseo de la Castellana 40, 8ª Planta28046 MadridTel.: +34 620634729

CHILEAvda. Nueva Tajamar, 481WTC – Torre Sur – Of 1005Las Condes, SantiagoTel.: +562 2 7991630

PERÚJr. Pietro Torrigiano 396San Borja, Lima 41Tel.: +51 1 592 1275

FRANCE92 Rue du Sergent Blandan54000 NancyTel.: +33 645 766 322

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Dra. Ester Vilanova

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Muchas gracias por su atención!