Regímenes de caudales ecológicos, requerimientos ambientales y volúmenes
ambientales de las masas de agua: aspectos conceptuales (referencia especial a Red Natura
2000) y metodológicos a tener en cuenta
Diego García de JalónUniversidad Politécnica de Madrid
“La Nueva Política Europea de Aguas: claves para la participación ciudadana
efectiva en la implementación de la Directiva Marco del Agua en España”
III Jornadas del Observatorio de Seguimiento de la
Implementación de la Directiva Marco del Agua en España
Regímenes ecológicos
de caudales, requerimientos ambientales y volúmenes
ambientales de las masas de agua: aspectos conceptuales y metodológicos
(referencia especial a Red Natura 2000)
Diego García de JalónUniversidad Politécnica de Madrid
“La Nueva Política Europea de Aguas: claves para la participación ciudadana
efectiva en la implementación de la Directiva Marco del Agua en España”
III Jornadas del Observatorio de Seguimiento de la
Implementación de la Directiva Marco del Agua en España
Instrucción de Planificación Hidrológica ORDEN MARM /2656/2008, de 10 de septiembre
1.
DISPOSICIONES GENERALES2.
DESCRIPCION GENERAL DE DEMARCACION HIDROGRAFICA
3.
USOS, PRESIONES E INCIDENCIAS ANTROPICAS SIGNIFICATIVAS–
3.1. Usos y demandas
–
3.2. Presiones–
3.3. Prioridad y compatibilidad de usos
–
3.4. Caudales ecológicos–
3.5. Asignación y reserva de recursos
4.
ZONAS PROTEGIDAS5.
ESTADO DE LAS AGUAS
6.
OBJETIVOS MEDIOAMBIENTALES7.
RECUPERACION DEL COSTE DE LOS SERVICIOS DEL AGUA
8.
PROGRAMAS DE MEDIDAS9.
OTROS CONTENIDOS
3.4. Caudales Ecológicos
1.
Régimen de caudales ecológicos
2.
Masas de agua muy alteradas hidrológicamente
3.
Régimen de caudales durante sequias prolongadas
4.
Requerimientos hídricos de lagos y zonas húmedas
5.
Repercusión del régimen de caudales ecológicos sobre los usos del agua
6.
Proceso de concertación del régimen de caudales
7.
Seguimiento del régimen de caudales
Concepto: caudal ecológico
•
Caudal que contribuye a alcanzar el buen estado
o buen potencial ecológico en los ríos
o en las aguas de transición y…
•
mantiene, como mínimo, la vida piscícola que de manera natural habitaría o pudiera habitar en el rio, así
como su vegetación de ribera.
Objetivos
de los Caudales Ecológicos
•
mantener de forma sostenible la funcionalidad y estructura de los ecosistemas acuáticos y de los
ecosistemas terrestres asociados, contribuyendo a alcanzar el buen estado
o buen potencial ecológico
en los ríos o aguas de transición.
•
Requisitos:a)
Proporcionar hábitat
mediante procesos ecológicos y
geomorfológicos
b)
Ofrecer pauta temporal de caudales que permita cambios en composición y estructura en las comunidades
Fases en la implantación del RCE
1.
Estudios técnicos:–
determinar los elementos del régimen de caudales
ecológicos en todas las masas de agua. –
Identificar y caracterizar aquellas masas muy alteradas
hidrológicamente. –
régimen de caudales mínimos menos exigente para sequias
2.
Concertación. Niveles de acción: –
información,
–
consulta publica –
participación activa
3.
Implantación y seguimiento de todos los componentes del régimen de caudales ecológicos.
Prioridades
en los Caudales ecológicos
•
Red Natura 2000 y
Humedales Ramsar–
Mantener o restablecer estado de conservación favorables
de los hábitats o especies según sus exigencias ecológicas y su funcionamiento ecológico
a largo plazo.
•
Especies protegidas (D. Aves/D. Habitat/Catálogos Nac. Auton).–
Mantener su Funcionamiento poblacional y sus Hábitats
atendiendo a sus requerimientos.
•
También fuera de las zonas protegidas
1.
Zonas Protegidas2.
Masas de agua naturales
3.
Masas de agua Fuertemente Modificadas
Componentes
del Régimen Caudales Ecológicos
a)
Caudales mínimos
que deben ser superados con el fin de:–
mantener la heterogeneidad espacial del hábitat y su conectividad, de forma que se
favorezca el mantenimiento de las comunidades autóctonas
b)
Caudales máximos
que no deben ser superados en la gestión ordinaria de las
infraestructuras, con el fin de –
proteger a las especies autóctonas más vulnerables a estos caudales
c)
Distribución temporal de los caudales mínimos y máximos, con el objetivo de que sea compatible con los requerimientos de los diferentes estadios vitales
de las principales especies de fauna y flora autóctonas.
d)
Caudales de crecida, con objeto de: –
controlar la presencia y abundancia de las especies introducidas, –
mantener las condiciones físico‐químicas del agua y del sedimento, –
mejorar las condiciones del hábitat a través de la dinámica geomorfológica
y–
favorecer los procesos hidrológicos que conectan
el río con los estuarios y sus acuíferos.
e)
Tasa de cambio, con objeto de: –
Evitar el arrastre de organismos acuáticos durante la curva de ascenso y su aislamiento
en seco durante el descenso de los caudales.
–
Favorecer la regeneración
de especies vegetales acuáticas y ribereñas.
RÍOS
Componentes
del Régimen Caudales Ecológicos
•
Caudales mínimos
y su distribución temporal, con el fin de:
–
mantener unas condiciones del hábitat compatibles con los requerimientos de las especies autóctonas más
representativas–
controlar la penetración de la cuña salina aguas arriba
•
Caudales máximos
y crecidas
con el fin de:–
favorecer la dinámica sedimentaria y de nutrientes en
las aguas de transición y los ecosistemas marinos próximos,
–
controlar de la intrusión marina en los acuíferos adyacentes
ESTUARIOS y DELTAS
Caudales Mínimos
a)
Definidos mediante variables de medias móviles anuales, de orden:–
único, ( p.ej. 21 días consecutivos)
–
variable, identificándose posibles discontinuidades del ciclo
hidrológico para determinados nºs de días consecutivos.
b)
Definidos mediante percentiles
entre el 5 y el 15% a partir de la curva de caudales
clasificados.
•
serie hidrológica representativa :–
de al menos 20 años, preferentemente consecutivos, con
años secos y húmedos.–
característica del régimen natural
–
a escala diaria, siempre que sea posible. –
Obtención mediante modelización hidrológica de series
en régimen natural a escala:a)
diaria.
b)
mensual y posterior aplicación del patrón de distribución diario
correspondiente a estaciones de control en régimen natural o cuasi‐
natural situadas en tramos pertenecientes al mismo tipo fluvial.
RÍOS PERMANENTES: método hidrológico
Sección 1
velocidadprofundidad
Sección 2
CAUDAL
MODELO HIDRÁULICO
0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
VELOCIDAD (cm/s)
Idon
eida
d
0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
PROFUNDIDAD (cm)
Idon
eida
d
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
Freza Alevines Juveniles Adultos
Idon
eida
d
Freza Alevín Juvenil Adulto
MODELO DEL HÁBITAT
SUSTRATO
AREA PONDERADA ÚTIL
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,50
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
Caudal (m³/s)
WU
A (x
1000
m²)
Freza Alevín Juvenil Adulto
Caudales MínimosRÍOS PERMANENTES: método modelización del hábitat
Caudales Mínimos
a)
Selección de tramos:–
10% de las masas de agua; –
prioridad ma debajo embalses o mayor importancia ambiental–
longitud, suficiente para que incluya variabilidad física y ecológica del río.
b)
Selección de especies:–
Prioridad spp amenazadas–
Viabilidad en la elaboración de sus curvas de preferencia–
Sensibilidad a la alteración hidrológica
c)
Curvas HPU‐Q–
al menos, para dos estadios del ciclo vital de la especie objetivo: adulto‐juvenil‐
alevín
–
Curva combinada: ponderación para los estadios mas sensibles según épocas del
año (al menos estiaje y estación húmeda)
–
Preferencia modelo simulación bidimensional
d)
Caracterización de Qmin–
Caudal correspondiente un HPU comprendido en el intervalo 50‐80% del HPU máximo–
el caudal correspondiente a un cambio significativo de pendiente en la curva de
hábitat potencial útil‐caudal
–
Distribución Q min se validará
mediante su influencia en la vegetación de ribera
RÍOS PERMANENTES: método modelización del hábitat
Distribución temporal de Caudales Mínimos
a)
Se seleccionan periodos homogéneos y representativos (al menos dos períodos dentro del
año) en función de: –
la naturaleza hidrológica de la masa de agua
–
los ciclos biológicos de las especies autóctonas
b)
Se obtiene una distribución temporal de Qmin aplicando un criterio hidrológico a cada uno de estos
periodos , dentro de la serie hidrológica representativa
c)
Esta distribución deberá
ser ajustada mediante la modelación de la idoneidad del hábitat en tramos fluviales representativos de cada tipo de río
RÍOS PERMANENTES
Caudales Máximos
•
Q max se definirán para, al menos, dos periodos hidrológicos homogéneos y representativos, correspondientes al periodo húmedo y seco del año. ¿¿??
•
Su cuantificación se realizará
mediante percentiles (<90%) de excedencia mensuales de una serie representativa de caudales en régimen natural de al
menos 20 años de duración.
•
Este régimen de caudales máximos deberá
ser verificado
mediante el uso de los modelos hidráulicos asociados a los modelos de hábitat, de forma
que se garantice tanto una adecuada existencia de refugio para los estadios o especies más sensibles:
–
Velocidades máximas admisibles: alevines (0,5‐1 m/s), juveniles (1,5‐2 m/s) y
adultos (<2,5 m/s).
–
A falta de estudios de más detalle, se asegurará
que al menos se mantenga un
50% de la superficie mojada del tramo como refugio en las épocas de
predominancia de los estadios más sensibles.
RÍOS PERMANENTES
Tasas de Cambio
•
tasa máxima de cambio: es la máxima diferencia de caudal entre dos valores sucesivos de una serie hidrológica por unidad de tiempo, tanto para
las condiciones de ascenso como de descenso de caudal
•
Su estimación se realizará
a partir del análisis de las avenidas ordinarias de una serie hidrológica representativa de caudales medios diarios de, al
menos, 20 años de duración.
•
Se calcularán las series clasificadas anuales de tasas de cambio en dichas avenidas, tanto en ascenso como en descenso.
•
Se establecen las TMC respectivas como las que corresponden a un percentil comprendido entre el 70‐90%, tanto en ascenso como en
descenso.
•
En determinados casos particulares será
necesario considerar otra escala temporal que permita limitar la tasa de cambio a nivel horario.
RÍOS PERMANENTES
Variación diaria del caudal del río Tera
debajo del Embalse de Cernadilla en Julio
de 1990 (datos del estudio de impacto del embalse de Valparaiso).
0
20
40
60
80
100
120
140
12 13 14 15 16 17 18 19 20
dias de Julio 1990
suel
tas
de C
erna
dilla
(m
Régimen de Crecidas
•
Crecida asociada al caudal generador:
Caudal que llena la sección del cauce. Definida tanto en la curva de ascenso como en la de descenso por su:
–
Magnitud, –
frecuencia,
–
duración, –
Estacionalidad
–
tasa máxima de cambio
•
Se obtendrán del análisis estadístico de una serie representativa del régimen hidrológico del río y con, al menos, 20 años de datos.
•
La validación del caudal generador deberá
llevarse a cabo mediante la modelación hidráulica
del cauce, en un tramo representativo de su
estructura y funcionalidad, teniendo en cuenta:–
estudios de inundabilidad del
tramo afectado, –
sus posibles efectos
perjudiciales sobre las variables
ambientales
RÍOS PERMANENTES aguas debajo de embalses
Ríos Temporales, Intermitentes y Efímeros
a)
En ríos temporales: –
se utilizarán los criterios definidos para la determinación de la distribución mensual de
caudales mínimos y máximos en ríos permanentes.
–
Se caracterizará
el periodo de cese de caudal atendiendo a la frecuencia, duración,
estacionalidad y tasa de recesión de los episodios de cese de caudal característicos del
régimen natural, utilizando una serie hidrológica representativa de, al menos, 20 años.
b)
En ríos intermitentes se caracterizarán los siguientes aspectos:–
Periodo de cese de caudal atendiendo a la frecuencia, duración, estacionalidad y tasa
de recesión de los episodios de cese de caudal característicos del régimen natural.
–
Conexión con las aguas subterráneas, definiendo los volúmenes mínimos necesarios
para preservar el flujo subsuperficial que alimenta las pozas y remansos.
–
Magnitud de la crecida y período de tiempo de recesión al caudal base, que permiten el
desarrollo del ciclo biológico de las comunidades adaptadas.
–
Caudal generador, que permite mantener la dimensión del canal principal del río y su
buen funcionamiento morfodinámico.
c)
En ríos efímeros se determinarán: –
el tiempo de recesión tras la crecida, clave para el buen funcionamiento de las
comunidades propias de estos sistemas,
–
el caudal generador, que permite mantener su funcionamiento morfodinámico.
Masas de agua muy alteradas Hidrológicamente
•
Identificación mediante el cálculo de índices de alteración hidrológica.•
Comparación
del régimen natural con el régimen actual, utilizando conjunto
de parámetros que caracterizan la variabilidad hidrológica (magnitud, duración,
frecuencia, estacionalidad y tasa de cambio).•
Se entenderá
como muy alterada hidrológicamente cuando presente una
desviación significativa :–
Se considerara que la desviación es significativa cuando la magnitud del parámetro anual o
mensual se desvía significativamente de los valores del percentil del 10% al 90% de la
serie en régimen natural.
•
En las masas de agua muy alteradas hidrológicamente se definirá
un régimen de
caudales con los criterios anteriores, ajustando los caudales mediante la
simulación de la idoneidad del hábitat. •
Cuando la diferencia entre el régimen de caudales reales y el determinado por
estos procedimientos es muy significativa, se fijará
el régimen de mínimos con
umbrales entre el 30 y el 80% del hábitat potencial útil máximo
de la masa de
agua. •
Para las demás características del régimen de caudales se propondrán
escenarios adecuados a la intensidad de la alteración que presentan y, en su
caso, se contemplaran las condiciones especificas que para las masas designadas
como muy modificadas se hayan establecido.
•
se han cuantificado los parámetros hidrológicos
IAH utilizando la serie foronómica de los años 1965 al 2004 de la estación de Salas (programa IHAv7).
•
caracterización estadística del régimen natural
(período pre‐
1966‐
1988) calculando para cada parámetro: mediana, percentil 10 y percentil 90
•
Evaluación de los regimenes anuales post‐
presa (1989‐2004)
•
Criterio: frecuencia >50% dentro del intervalo limitado por percentiles 10 y 90, para cada parámetro
Análisis de la Alteración Hidrológica del río Esla por la presa de Riaño
•
la presa de Riaño para riego y aprovechamiento hidroeléctrico se cerró
en 1988.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
1964
1966
1969
1971
1973
1975
1978
1980
1982
1984
1987
1989
1991
1993
1995
1998
2000
2002
m3 /s
Parámetro 10 pctile Median
90 pctile
nº años Cumplen
% cumplen
Anual 15,26 19,67 24,59 15 94
Octubre 2,26 10,08 18,31 13 81
Noviembre 5,57 12,51 35,21 11 69
Diciembre 9,45 22,65 42,76 0 0
Enero 11,02 23,30 34,37 2 13
Febrero 16,32 26,81 54,60 1 6
Marzo 20,65 28,95 44,31 2 13
Abril 22,15 38,85 56,72 6 38
May 10,75 33,36 50,85 11 69
Junio 5,67 12,41 29,33 11 69
Julio 1,86 3,74 10,21 0 0
Agosto 0,39 1,80 5,56 0 0
Septiembre 0,10 2,38 6,95 0 0
1-día min. 0,00 0,75 2,35 1 6
3-día min. 0,00 0,87 2,39 1 6
7-día min. 0,01 0,96 2,45 1 6
30-día min. 0,16 1,35 3,16 1 6
90-día min. 1,50 2,71 4,64 2 13
1-día máx. 107 171 363 0 0
3-día máx. 97 130 264 1 6
7-día máx. 74 98 163 0 0
30-día máx. 47 64 89 2 13
90-día máx. 36 51 60 6 38
Cero días 0 0 6 16 100
Caudal Base 0,00 0,04 0,12 2 13
Magnitud m
edias
Magnitud: Extremos
Grupo1. Magnitud de las condiciones mensuales
0
10
20
30
40
50
60
October
Novem
ber
Decem
ber
January
February
March
April
May
June
July
August
Septem
ber
Cau
dal (
m3/
se
pre-presa
post-presa
pctile10_pre-presa
pctile90_pre-presa
mediana_pre-presa
Grupo2. Magnitud de las condiciones máximas anuales
0
50
100
150
200
250
300
350
400
1-da
y m
ax
3-da
y m
ax
7-da
y m
ax
30-d
ay m
ax
90-d
ay m
ax
Grupo2. Magnitud de las condiciones mínimas anuales
0
2
4
6
8
1-da
ym
ax
3-da
ym
ax
7-da
ym
ax
30-d
aym
ax
90-d
aym
ax
Cau
dal (
m3/
s
prepostpctile10_pre-presapctile90_pre-presamediana_pre-presa
Caudal Base
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
1960 1970 1980 1990 2000 2010Años
Cau
dal (
m3/
se
Caudal Base
Presa
Caudal basemedio pre-presapctile10_pre-presapctile90_pre-presa
Río Esla, aguas abajo E.
Riaño
Parámetro 10 pctile Median
90 pctile
nº años Cumplen
% cumplen
Bajo pulso # 1,30 3,50 7,70 6 38
Bajo pulso L 2,15 9,00 46,90 6 75
Alto pulso # 7,30 11,00 14,00 2 13
Alto pulso L 2,15 4,00 8,55 6 38
Tasa de ascenso 1,61 2,45 3,40 0 0
Tasa de caída -2,55 -1,77 -1,33 1 6
Reversos 72 109 146 4 25
Date min. 212 239 276 0 0
Date máx. trasformado 63 129 201 3 19
Fenología
Frecuencia
y Duración
Tasas de
cambio
Grupo4. Frecuencia de pulsos
0102030405060708090
1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
Años
Núm
ero
Pulsos bajos Pusos altosPresa pcetile10 pulsos bajos_pre-presapcetile90 pulsos bajos_pre-presa pcetile10 pulsos altos_pre-presapcetile90 pulsos altos_pre-presa
enología de las conanualesRío Esla, aguas abajo E.
Riaño
Concertación
del Régimen de Caudales
•
tendrá
en cuenta los usos y demandas actualmente existentes y su régimen concesional, así
como las
buenas prácticas.
•
El objetivo de la concertación es compatibilizar los derechos al uso del agua con el régimen de
caudales ecológicos para hacer posible su implantación.
•
El proceso de concertación del régimen de caudales ecológicos tendrá
los siguientes objetivos:a)
Valorar su integridad hidrológica y ambiental.b)
Analizar la viabilidad técnica, económica y social de su implantación efectiva.c)
Proponer un plan de implantación y gestión adaptativa.•
Este proceso de concertación e implantación afectara a los usos preexistentes, •
En aquellos casos en los que el régimen de caudales ecológicos condicione las asignaciones y reservas
del plan hidrológico, el proceso de concertación abarcara todos los niveles de participación:
información, consulta pública y participación activa.
–
En este último nivel se incluirá
una fase de negociación o resolución de alternativas, donde estén
representados adecuadamente todos los actores afectados: organismos oficiales, usuarios, organizaciones
económicas sociales y ambientales, expertos y en el caso concreto de los usos energéticos, organismos
oficiales responsables del suministro eléctrico. Este proceso deberá
ser previo a la inclusión del régimen de
caudales en el plan hidrológico.
–
En esta fase de negociación o resolución de alternativas deberá
disponerse de los informes y estudios
técnicos que justifiquen tanto el régimen de caudales ecológicos propuesto como los valores ambientales
asociados a dichos caudales, junto con los análisis de las repercusiones de su implantación, elaborados todos
ellos conforme a lo dispuesto en los epígrafes previos.
•
En el resto de los casos, el proceso de implantación del régimen de caudales será
objeto de un
programa específico que incluirá
la definición del proceso de concertación a realizar y, por tanto, será
posterior a la propia redacción del Plan. Este proceso de concertación deberá
abarcar, al menos, los
niveles de información y consulta pública, quedando a criterio del organismo de cuenca la necesidad
de iniciar el nivel de participación activa.
Seguimiento
del Régimen de Caudales
•
Serán objeto de seguimiento específico los siguientes aspectos:
a)
Eficacia y grado de cumplimiento de los caudales ecológicos implantados.
b)Sostenibilidad del aprovechamiento de las aguas subterráneas
y su relación con el mantenimiento de los
caudales ecológicos.
c)
Evolución y grado de cumplimiento del régimen de crecidas, desde la implantación del régimen de caudales ecológicos.
•
El régimen Natural
de caudales como paradigma (Poff et al., 1997)
•
Indicadores de Alteración Hidrológica
(Ritcher et al, 1996, 1997)
basados en el análisis de datos foronómicos, mediante 35‐70 parámetros
hidrológicos con influencia significativa en el funcionamiento del ecosistema fluvial:
Caracterización Régimen de Caudales
•
Magnitud:
determina la disponibilidad de agua en el ecosistema y por tanto la aptitud
de sus hábitats. −
condiciones medías
−
condiciones extremas en avenidas y estiajes.
•
Fenología:
época del año en que un evento acontece se vincula a los ciclos biológicos
de las especies. •
Frecuencia
con la que un evento se produce en un año es indicativa de la variabilidad
en el régimen de caudales y condicionante de la dinámica geomorfológica y ecológica.•
Duración
o intervalo de tiempo asociado a un evento está
ligada a los umbrales de
resiliencia
de las diferentes especies.
•
Tasas de cambio: es la rapidez con la que se producen los cambios de unas
magnitudes a otras, afectando a la capacidad de respuesta
de la biota.
R. Genil en Pte. Genil
0
10
20
30
40
50
60
Oc Nv Dc Jn Fb Mr Ap My Jn Jl Ag Sp
Cau
dale
s (m
3/
Reg. Natural (1942-1988)
Reg. Real (1970-1995)
23,7 m3/s 16,6 m3/s
Regadios: régimen ‘monzónico’
Máximos en verano
Cambios en la estacionalidad de las avenidas en el río Ebro a la altura de Arroyo como
consecuencia de la construcción del embalse del Ebro en el año 1945 (datos de la estación de
aforos 9026).
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