Para la correcta estimación de la recarga por precipitación a los acuíferos tiene especial relevancia tener en cuenta la generación de escorrentía superficial. No considerarla en el cálculo de los recursos hídricos subterráneos puede suponer una sobreestimación de los mismos. En el sistema acuífero del Baix Ebre, en el Sur de Cataluña, es preciso evaluar la escorrentía superficial y de la zona vadosa que se producen en las formaciones carbonatadas karstificadas del macizo de los Ports de Beceit con el objetivo de realizar una estimación más aproximada de los recursos transferidos desde ese macizo a la Plana de La Galera. A partir del modelo conceptual hidrogeológico se realiza la estimación de la escorrentía superficial media anual, que incluye la de los acuíferos colgados temporales de los Ports de Beseit, tanto en su vertiente NW, cuenca del río Matarraña, como en su vertiente SE, Plana de La Galera. Para ello se analizan los hidrogramas de caudales de los ríos y sus afluentes, los hidrogramas de llenado y vaciado del embalse de Ulldecona y el balance de agua en el suelo realizado con el código Visual Balan en la cuenca receptora del embalse de Ulldecona. La escorrentía superficial en los Ports se ha estimado en 105±20 mm·a −1, lo cual supone el 20–30% de la recarga media anual calculada por los métodos de balance de agua en el suelo y deposición atmosférica de ión cloruro, en torno a 350–500 mm·a−1, cuya mayor parte es transferida lateralmente a la Plana de La Galera.
For the right estimation of aquifer recharge by precipitation surface taking into account runoff is particularly relevant. Non considering it in the estimation of the groundwater resources can overestimate them. In the Baix Ebre aquifer system, in southern Catalonia, the surface and vadose zone runoff produced in the karstified carbonate formations in the Ports de Beseit massif has to be evaluated in order to achieve a better estimation of the resources transferred from this massif to the Plana de La Galera plain. Starting from the conceptual hydrogeological model, the average annual runoff is estimated. It includes the discharge from temporal perched aquifers in the Ports de Beseit massif, in the Matarraña river basin, and in the SE watershed to the Plana de La Galera plain. This is performed by analyzing the river and tributaries hydrographs, the filling and emptying hydrographs of the Ulldecona reservoir, and the soil water balance using the Visual Balan code applied to obtain the runoff in the Ulldecona reservoir watershed. The runoff has been estimated about 105±20 mm·yr −1, which represents 20–30% of average annual recharge in the Ports, estimated with soil water balance and atmospheric chloride deposition balance, about 350–500 mm·yr−1, which is mostly transferred laterally to the Plana de La Galera plain.
En cuencas de clima árido-semiárido y sub-húmedo mediterráneas, la disminución de la incertidumbre en la estimación de la recarga debido a la escasez de recursos hídricos que suele caracterizarlas tiene especial importancia. En dichas áreas, la demanda de caudal para el abastecimiento poblacional y para el desarrollo de actividades agrícolas es notable y por ello un buen conocimiento de sus recursos hídricos, en especial de los subterráneos, juega un papel clave en su desarrollo socio-económico (Sahuquillo
En estas áreas las actividades humanas se desarrollan frecuentemente en zonas llanas y los recursos de agua disponibles proceden de acuíferos recargados desde sistemas montañosos adyacentes. Su estudio ha tomado especial relevancia en las últimas dos décadas en áreas áridas y semiáridas de diversos lugares del mundo, incluyendo el oeste Norteamericano (Manning,
La importancia del estudio de la escorrentía superficial ya ha sido establecida en macizos montañosos de clima atlántico europeo en los que la escorrentía supone del 35 al 55% de la precipitación media anual (Samper
Este trabajo tiene como objetivo la estimación de la escorrentía superficial media anual para contribuir a acotar la incertidumbre en la estimación de los recursos hídricos subterráneos del sistema kárstico de los Ports de Beseit (en adelante referido también como Els Ports).
Para la estimación de la escorrentía media anual en los Ports de Beseit se ha procedido a la recuperación de las series históricas de caudales diarios de las bases de datos de la Confederación Hidrográfica del Júcar (CHJ) en lo referente al embalse de Ulldecona (vertiente sureste de los Ports) y de la Confederación Hidrográfica Ebro (CHE) en cuanto a los cauces afluentes al río Matarraña con nacimiento en los Ports (ríos Figuerales, Pena, Ulldemó) y del río Algars, como apoyo a la interpretación del comportamiento hídrico del macizo de los Ports de Beseit (
A partir de los datos de caudales diarios recopilados de trabajos previos (Tourís,
Se dispone de las series pluviométricas de las estaciones meteorológicas de Fredes y del Parque Natural (PN) Els Ports, esta última la más representativa del área considerada. Como la estación PN Els Ports entró en funcionamiento en enero de 2007, se ha tenido que extender la serie de datos a partir de los de la estación de Mas de Barberans, que está óptimamnte ubicada en el centro de la cuenca de la Plana de La Galera (
A partir de la representación gráfica de las series históricas de caudales, tanto del embalse de Ulldecona como de los afluentes de los ríos Matarraña y Algars, se ha determinado de forma aproximada la escorrentía media anual, considerando las superficies de las cuencas receptoras correspondientes.
Para la interpretación de los hidrogramas se definen tres horizontes: a) suelo superior y roca aflorante, con escasa cubierta vegetal y donde tiene lugar la evapotranspiración y lo que se puede denominar escorrentía superficial y subsuperficicial o rápida; b) tramo de gran espesor no saturado o zona vadosa en cuyo seno se pueden formar acuíferos colgados semipermanentes y ocasionales sobre intercalaciones litológicas de muy baja permeabilidad y cuyo agotamiento produce una escorrentía lenta que se suma a la escorrentía superficial; y c) zona saturada donde tiene lugar el flujo subterráneo. La designación de suelo superior debe considerarse como el suelo que pueda existir, en general pobre y de escasa profundidad, más la roca alterada y fracturada somera, que en algunos lugares puede llegar a ser un exokarst.
Paralelamente se ha realizado el estudio del comportamiento hidrológico de la cuenca receptora del embalse de Ulldecona, aplicando técnicas hidroquímicas e isotópicas ambientales, que han sido básicas para formular el modelo conceptual de funcionamiento hidrológico que soporta la interpretación del balance de agua en el suelo con el código Visual Balan en dicha cuenca. Para el balance de agua en el suelo se ha partido de los parámetros hidráulicos del suelo superior, zona no saturada y acuífero utilizados en la resolución del balance de agua en el suelo general (Espinosa,
El área de estudio se encuentra localizada en el Baix Ebre, noreste de la Península Ibérica, entre las provincias de Tarragona, Castellón y Teruel. Els Ports actúa de límite provincial y de divisoria de aguas superficiales (
Localización de la zona de estudio, Baix Ebre, S de Cataluña, NE de la Península Ibérica (izquierda) y Embalse de Ulldecona en el sistema Ports de Beseit, con los límites de la zona de estudio (derecha).
Se ha partido del modelo hidrológico conceptual general de la zona definido en la Tesis Doctoral del primer autor (Espinosa,
En la vertiente SE de los Ports de Beseit, parte de la escorrentía superficial producida en Els Ports es transferida a través de los materiales de piedemonte hacia la Plana de La Galera, infiltrándose en el acuífero a medida que avanza en esa dirección, habiéndose estimado su valor entre 95 y 115 mm·a−1 con el balance general de agua en el suelo, tal y como se describe en Espinosa (
Tres factores principales hicieron plantear la hipótesis de la importancia de la escorrentía superficial en el sistema Ports de Beseit-Plana de La Galera: (1) ocurrencia de eventos de precipitación estacionales de fuerte intensidad, con escurrimiento superficial, los cuales se observaron en campo y son bien conocidos por la población local, (2) existencia de un embalse en la zona sur de los Ports de Beseit con un comportamiento de llenado y vaciado ligado a estos eventos de precipitación y (3) los resultados previos obtenidos en el balance de agua en el suelo con el código Visual Balan, que muestran que la escorrentía superficial media anual en la zona de montaña, puede suponer aproximadamente un 20–25% de la recarga media anual (Espinosa,
El área estudiada se caracteriza por un fuerte contraste de relieves, entre 2 y 300 m en la Plana y hasta cerca de 1500 m de los Ports. La precipitación media es de 550 mm·a−1 en la Plana de la Galera (condiciones de semi-aridez), aproximadamente 1100 mm·a−1 en la zona alta de los Ports de Beseit (clima mediterráneo sub-húmedo) y de 690 mm·a−1 en la cuenca del río Matarraña. Se trata de lluvias estacionales que pueden llegar a ser intensas. Se pueden diferenciar 4 grupos principales de usos de suelo y cobertera vegetal: coníferas y matorral bajo en la zona de los Ports y cultivo de secano y mixto (con regadío de apoyo) en la Plana y cuenca del río Matarraña.
El área pertenece a la rama NE de la Cordillera Ibérica en su tránsito a la Cordillera Prelitoral Catalana. Se pueden distinguir tres zonas: los Ports de Beseit, que son la cabecera de la red hidrográfica, con sus dos vertientes, la cuenca del Matarraña limitando con la depresión del Ebro al noroeste de los Ports y la Plana de La Galera al sudeste de los Ports.
En los Ports de Beseit predominan los materiales mesozoicos, marcando un tránsito entre los dominios de la Cordillera Ibérica y las Cordilleras Costero-Catalanas. Estos materiales se apilan en escamas cabalgantes y pliegues con direcciones dominantes SW-NE en la zona oriental y dirección NW-SE en la zona occidental y vergencia dominante al NW, donde los niveles arcillosos del Muschekalk medio y del Keuper actúan como planos de despegue y su existencia da lugar a manantiales que generan el caudal de base en la cabecera de los ríos Matarraña y Algars. La estructura geológica facilita la presencia repetitiva de afloramientos permeables de edad mesozoica, en ocasiones con alto grado de karstificación evidenciado por la existencia de lapiaces y en especial de cuevas y simas, las que están más desarrolladas en la cara NW del macizo. Se dispone de una cartografía de los “avencs” (galerías) de la potente zona no saturada explorados por el Club de Espeleología de Tortosa y realizada por ellos mismos (CHE,
Los materiales dominantes, notablemente fallados y fracturados, son las calizas y dolomías mesozoicas, además de conglomerados terciarios asociados al frente de cabalgamiento. Las calizas y dolomías mesozoicas también afloran formando las sierras de Godall y Montsià al SE de la zona de estudio (
Mapa geológico de la zona de estudio según la Confederación Hidrográfica del Ebro (
Los acuíferos presentes en los Ports de Beseit corresponden a una serie fundamentalmente dolomítico-calcárea que abarca el Triásico, Jurásico y Cretácico (Mesozoico). Aunque existen niveles margosos de baja permeabilidad intercalados, especialmente en las series del Triásico y del Dogger (Jurásico), la compleja fracturación tectónica pone en contacto entre sí los diferentes niveles permeables, de forma que cabe considerar al conjunto como un sólo acuífero kárstico de elevada heterogeneidad, aunque con la posible existencia de acuíferos colgados de funcionamiento temporal. La karstificación tiene un desarrollo muy diferente en función de su localización en la serie estratigráfica. Los materiales mesozoicos karstificados que afloran en los Ports continúan en profundidad hacia la Plana de La Galera, lo que da lugar a la posibilidad de un flujo de agua subterránea perpendicular a las estructuras desde los Ports a la Plana de La Galera.
Los materiales más abundantes que afloran en la depresión del Ebro son de edad cenozoica (Terciario y Cuaternario). Son materiales terrígenos (conglomerados, areniscas y margas), calizas lacustres y evaporitas (yesos). Los cauces principales (ríos Matarraña y Algars) se encajan en su tramo medio-bajo en depósitos aluviales que afloran en el lecho del río a lo largo de todo el recorrido (CHE,
La Plana de la Galera forma parte de una fosa tectónica (graben) delimitada por un conjunto de fallas subverticales que separan la fosa de la Plana de La Galera, rellena de materiales de edad terciaria a cuaternaria con predominancia de materiales plio-cuaternarios, de los bloques levantados (al SE horst del Montsià y Godall y al NE-SW de los Ports de Beseit) donde afloran materiales de edad mesozoica. El río Ebro circula por una falla de desgarre que desplaza su margen izquierdo en dirección NW respecto a su margen derecho; esta falla actúa de límite geológico e hidrogeológico (Tourís,
Los principales cauces presentes en la vertiente NW de los Ports de Beseit, ordenados de SW a NE, son los ríos Tastavins, Pena, Matarraña y Ulldemó, que constituyen la cabecera del río Matarraña, y los ríos Algars y Canaleta. Sus cursos están adaptados a los cambios orográficos, que a su vez están condicionados por la geología y la tectónica, con barrancos de mayor pendiente en cabecera y que se suavizan hacia la depresión del Ebro. La orientación de los cauces es de S a N en el sector occidental y cambia a SE-NW en el sector oriental.
En la vertiente SE, la red fluvial de los Ports de Beseit está compuesta por una serie de barrancos que recogen tanto la descarga de las surgencias de los niveles acuíferos colgados como la escorrentía superficial producida en los Ports, desembocando en el margen derecho del río Ebro. Los barrancos de mayor entidad son los barrancos de Xalamera, Paüls, Conca, Lloret, Sant Antoni y La Galera (
Ubicación de subcuencas de la vertiente Matarraña y embalse de Ulldecona, así como de los puntos de aforo y estaciones meteorológicas utilizadas. Se resaltan los límites de las cuencas principales y el área semiendorreica notablemente karstificada de la Mola de Catí.
Existen dos embalses construidos en la década de 1960, el embalse de Pena en la vertiente W y el embalse de Ulldecona en la vertiente E, de 18 hm3 y 11 hm3 de capacidad respectivamente. En ambos casos el agua embalsada se destina al abastecimiento local y riego.
El embalse de Ulldecona, emplazado en el sureste de los Ports de Beseit (
La cuenca receptora, de 126 km2, consiste en dos subcuencas distintas en su ubicación y orientación: el barranco de La Fou hacia el NNE y el barranco de Corruscars hacia el SW (
El embalse puede llenarse hasta verter por coronación con eventos de lluvia de dos o tres días de duración que totalicen unos 100 mm. Cuando esto ocurre, el embalse mantiene el nivel máximo de la lámina de agua durante aproximadamente 1 a 1,5 meses, con una evacuación diaria en el frente de presa de unos 0,5 m3·s−1 de agua. Por tanto, el llenado del embalse se produce tanto por la escorrentía superficial rápida como por la que se deriva de acuíferos colgados temporales y de cierta descarga subterránea. Para comprobarlo se procedió a la caracterización hidroquímica del agua embalsada en comparación con la composición química del agua de lluvia (punto de control TMM P3-B,
Localización de los puntos de control de calidad del agua del embalse de Ulldecona de la red de puntos de aforo de la Confederación Hidrográfica del Júcar (Mapa base: GoogleEarth-Institut Cartogràfic de Catalunya).
Se trata de aguas bicarbonatadas cálcico-magnésicas con concentración de sulfato variable. Se pueden diferenciar 3 grupos a partir de los cuales se plantea la hipótesis del modelo conceptual de funcionamiento: a) grupo de menor concentración que corresponde la lámina de agua más superficial del embalse y las surgencias Font del Teix y Font de La Fou que descargan al embalse; su concentración es comparable a la del agua de lluvia, lo que indica que la descarga ha sido rápida, con escasa interacción con el terreno b) grupo con concentración media que corresponde a la Font dels Rossegadors y a las muestras del frente de presa localizadas al pie de la misma; indica que el agua embalsada procede tanto en la escorrentía superficial como del agotamiento de los acuíferos colgados de la zona vadosa como de la propia lluvia y c) grupo con mayor concentración de iones en general y en especial de sulfatos que corresponde a las muestras de agua de la Font de Sant Pere y piezómetro surgente aguas abajo del embalse, que es surgente la mayor parte del año (
Estudio de las series temporales hidrométricas diarias del embalse de Ulldecona
Se dispone de las series temporales diarias de las reservas y de las salidas del embalse de Ulldecona para un periodo de 15 años. Por tanto es posible calcular las entradas diarias al embalse a partir de: E=ΔV+S+Ev+f
siendo E=entradas, ΔV=variación de volumen, S=salidas, Ev=evaporación, f=fugas del embalse.
La serie de entradas al embalse (E) ha sido considerada como la escorrentía total de la cuenca, que es la suma de la escorrentía superficial y la de acuíferos colgados temporales. Las variaciones de volumen se han calculado a partir de la serie diaria de reservas calculadas en el embalse. Se supone que las fugas del embalse por la presa y su entorno son nulas ya que en la década de 1970 se realizaron inyecciones de cemento de la cerrada y no se produce drenaje significativo por sus galerías.
La evaporación media anual de agua del embalse (superficie máxima del embalse de 0,47 km2) calculada para el periodo 1994–2009 (Espinosa,
La
Relación entre entradas anuales (mm·a−1) del embalse de Ulldecona y precipitación anual (mm·a−1) de la estación PN Els Ports (izquierda) y de los valores acumulados (mm) (derecha).
En el hidrograma se diferencian 2 fases en el agotamiento de los eventos de caudal de entrada (fase 1 y 2 en la
Cálculo del agotamiento en los eventos de caudales de entrada del embalse de Ulldecona. Figura superior: hidrograma de caudales (no se han representado los caudales mayores que 14 m3·s−1) y selección de los tramos de ampliación; los valores de <0,2 m3·s−1 no tienen significación porque están dentro del error de estimación. Figura inferior: detalle de los agotamientos de caudal de entrada al embalse de Ulldecona con ordenadas en escala logarítmica.
De la serie diaria de caudales se ha calculado la aportación total, que es de 103 mm·a−1 para las entradas y de 100 mm·a−1 para salidas.
A partir de la representación gráfica de las entradas diarias al embalse las aportaciones medias anuales de escorrentía superficial del suelo superior se han evaluado en 30 mm·a−1 y en 73 mm·a−1 para la zona vadosa, como el área bajo la curva descrita por el hidrograma (
Entradas al embalse de Ulldecona en el periodo octubre 1994-septiembre 2009 e interpretación del hidrograma. La parte sombreada en azul es lo se que supone que corresponde a la escorrentía de la zona vadosa, apreciado por ajuste manual (Qe = caudal de entrada en hm3·d−1).
Como apoyo a la interpretación del comportamiento hídrico del macizo de los Ports de Beseit frente a eventos de lluvia se han estudiado los hidrogramas de las series temporales de caudal para los ríos con nacimiento en los Ports localizados en la vertiente noroeste del macizo (
A partir de la representación gráfica y tras separar la escorrentía del suelo superior de la de la zona vadosa (sombreados de color rojo y azul respectivamente en la
Caudal del río Ulldemó en el periodo octubre 1994-septiembre 2009 e interpretación del hidrograma. El sombreado en rojo es lo que se identifica como escorrentía de los acuíferos colgados temporales en la zona vadosa y el en azul es la escorrentía del medio subterráneo.
Aportaciones medias anuales para los afluentes del río Matarraña y para el río Algars. La situación espacial de la estaciones se muestra en la
PERIODO | ID | ESTACIÓN | Años | Sup. km2 | Aportaciones medias anuales (mm·a−1) | |||
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|
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AT | AS | ASS | AL | |||||
1994–2010 | 9113 | Figuerales | 16 | 55 | 2,25 | 0,25 | 2,00 | |
1994–2010 | 9110 | Pena (Beceite) | 16 | 49 | 52,49 | 4,25 | 48,24 | |
1994–2007 | 9052 | Matarraña (Ulldemó) | 13 | 48 | 176,63 | 15,46 | 81,7 | 80,00 |
1994–2010 | 9153 | Algars (Horta S. Joan) | 16 | 115 | 180,4 | 19,20 | 160,94 |
*A: aportación (T: total, S: escorrentía superficial del terreno, SS: escorrentía zona vadosa, L: flujo subterráneo, ID: identificación).
El río Ulldemó es el que reproduce mejor los eventos de precipitación con generación de escorrentía similar a la producida en el embalse de Ulldecona. Los restantes difieren ya que el río Figuerales es de pequeña entidad y no nace propiamente en el macizo, el río Pena se alimenta de manantiales permanentes al pie de los Ports y el río Algars nace en el área notablemente karstificada de la Mola del Catí (
La obtención de la escorrentía media anual en la cuenca receptora del embalse de Ulldecona se ha realizado mediante el balance de agua en el suelo con el código Visual Balan v2.0 (Samper,
Parámetros hidráulicos finales introducidos en el código Visual Balan para el balance de agua en el suelo en la cuenca del Embalse de Ulldecona
DATOS | Años | 15 | |
---|---|---|---|
HIDROMETEO | EMET | PN Els Ports | |
Punto Control | Aforo salida Embalse de Ulldecona | ||
área cuenca receptora (km2) | 126 | ||
CUBIERTA VEGETAL | Interceptación-Cubierta vegetal | Bosque de pinares | |
Método de cálculo: Singh | |||
Capacidad de almacenamiento (mm) | 1,27 | ||
Coeficiente de interceptación | 0,2 | ||
SUELO EDÁFICO | Porosidad total | 0,3 | |
Humedad inicial | 0,04 | ||
Conductividad hidráulica (m·d−1) | 0.1 | ||
Reserva útil máx. (mm) | 20 | ||
ETP | datos usuario | ||
ETR por el método exponencial | Umbral déficit hídrico, CEME (mm) | 10 | |
CKRD | 0,1 | ||
Escorrentía superficial (Número de curva) | Lluvia mínima del aguacero (mm) | 1,5 | |
Número de curva | 50 | ||
ZONA NO SATURADA | Resolución por Método Explícito | Coef. agotam. flujo hipodérmico (d−1) | 0.099 |
Tiempo semi-agotamiento (d) | 7 | ||
Contenido inicial de agua (mm) | 10 | ||
Cond hidráulica vertical (m/d) | 0,1 | ||
Coeficiente de percolación (d−1) | 0,231 | ||
Tiempo semi-agotamiento (d) | 3 | ||
ACUÍFERO | Coeficiente de agotamiento (α) (d−1) | 0,0036 | |
Tiempo semi-agotamiento (d) | 192,5 | ||
Coeficiente almacenamiento (porosidad drenable) | 0,025 | ||
Nivel inicial (m snm) | 43,63 | ||
Nivel de descarga (m snm) | 30 |
Para el balance hidrometeorológico se ha utilizado la serie diaria de datos de precipitación (mm), temperatura media (°C), velocidad del viento (km·h−1), humedad relativa (%) y evapotranspiración potencial (mm) de la estación meteorológica PN Els Ports.
El balance de agua en el suelo se calcula teniendo en cuenta la infiltración de agua de lluvia, que es la precipitada menos la interceptación y la escorrentía superficial, descontando la evapotranspiración real calculada por el método exponencial (Samper
Hidrograma de precipitación versus escorrentía superficial y de la zona vadosa producida en los Ports (mm·d−1), derivado de la escorrentía calculada por el balance de agua en el suelo con el código Visual Balan.
Resultados medios del balance de agua en el suelo, en mm·a−1, para la cuenca receptora del Embalse de Ulldecona en el periodo octubre de 1994 a septiembre de 2009
Precipitación | Interceptación | Escorrentía superficial | Escorrentía zona vadosa | ETR | Recarga | Caudal total |
---|---|---|---|---|---|---|
1087 | 98 | 51 | 56 | 370 | 515 | 619 |
Para la calibración del modelo del balance de agua se ha utilizado la serie histórica de caudales diarios de entrada al embalse de Ulldecona. Los caudales totales calculados a partir del balance de agua en el suelo son considerablemente mayores que los medidos debido a que son la suma de los caudales de escorrentía superficial, escorrentía en zona vadosa y flujo subterráneo en el punto de aforo considerado (
Evolución temporal de los caudales diarios medidos y calculados (m3·s−1) y de la precipitación (mm·d−1). No se han representado los caudales >50 m3·s−1.
Para determinar de la bondad del ajuste entre los caudales de entrada del embalse con la escorrentía superficial más la vadosa calculada por el modelo se ha aplicado el Criterio D de Schultz (Cabrera,
donde Qcal,i es el valor simulado, Qi es el valor medido, Qmax es el caudal máximo observado en el periodo de estudio y n el número de datos de la serie. D puede variar entre 0 y 18, considerándose que el ajuste es muy bueno cuando D queda en el intervalo 0 a 3. El valor obtenido es D=0,008.
Se ha realizado un análisis de sensibilidad de los diferentes caudales que componen el caudal total y de los otros componentes del balance frente a los parámetros que presentan mayor incertidumbre y que mayor influencia pueden tener en su variación (
Sensibilidad de los componentes del balance de agua frente a los parámetros de mayor influencia: (a) espesor equivalente del suelo; la escorrentía superficial (del suelo superior) no está afectada por el espesor equivalente del suelo según el modo de cálculo realizado, (b) número de curva. (c), coeficiente de flujo preferente, CRKD y (d) coeficiente de agotamiento de la zona vadosa.
La variación de la reserva máxima en el suelo se representa como espesor equivalente del suelo (
El análisis de sensibilidad muestra que la escorrentía superficial sólo es sensible de forma importante al número de curva con un coeficiente de sensibilidad (CS) para valores de Número de Curva entre 45 y 55 es de 4 mm·a−1 por unidad de número de curva. El número de curva, definido por las características de cobertura de suelo (uso y pendiente), determina en gran parte el comportamiento hidrológico de la cuenca en relación con la capacidad de producir escorrentía en función de la magnitud del evento de precipitación que la genera. El coeficiente de flujo preferente y el coeficiente de agotamiento de la zona vadosa son otros dos parámetros que afectan sensiblemente al caudal de agua drenado de la zona no saturada y a la recarga.
El modelo conceptual de funcionamiento hidrodinámico de la cuenca receptora del embalse de Ulldecona parte de la hipótesis de que el llenado del embalse es mayoritariamente debido a la aportación de dos tipos de flujo, uno superficial con un agotamiento rápido y otro de escorrentía de la zona vadosa, más lento, que corresponde al agotamiento de niveles acuíferos colgados temporales (
Dicha hipótesis se apoya en el estudio hidroquímico (Espinosa,
Esquema del funcionamiento hidrodinámico de la cuenca receptora del embalse de Ulldecona y localización de los puntos de muestreo de agua superficial y subterránea. R: recarga en los Ports de Beseit, 1: Font del Teix, 2: Font de la Fou, 6: Piezómetro, 7: Font dels Rossegadors, 8: Font de Sant Pere; A: muestra de la zona media del embalse, B: muestra de la zona profunda del embalse y D: muestra de agua superficial del embalse.
Con todo lo anterior puede definirse que el modelo de funcionamiento de la cuenca receptora del embalse de Ulldecona consiste en escorrentía rápida en el suelo superior y escorrentía más lenta en la zona vadosa como consecuencia del agotamiento de niveles acuíferos colgados temporales. Ambos flujos alimentan al embalse, pero gran parte de la recarga se transfiere a otras cuencas o a aguas abajo, ya que la mayor parte del embalse está situado por encima del nivel piezométrico del acuífero regional.
Este modelo de funcionamiento de escala local puede extrapolarse al resto de los Ports de Beseit ya que aunque el grado de karstificación en todo el macizo sea variable a nivel de cuenca de barranco, en general las características geomorfológicas e hidrodinámicas son similares (Espinosa
Una vez obtenidos los valores de escorrentía media anual con el estudio de los hidrogramas de llenado-vaciado del embalse de Ulldecona y caudales de agua superficial de la vertiente NW del macizo y con el balance de agua en el suelo en la cuenca receptora del embalse de Ulldecona, ha sido posible comparar los resultados obtenidos con el balance general de agua en el suelo (Espinosa,
Valores de escorrentía media anual obtenida por los diferentes métodos de estimación. S: superficie en km2, A: aportación en mm·a−1, AT: aportación total, ASS: aportación escorrentía de la zona vadosa, AS: aportación superficial, AL: aportación de escorrentía lenta (flujo subterráneo)
PERIODO | ID | ESTACIÓN | Años | S km2 | Aportación media anual mm a−1 | |||
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AT | ASS | AS | AL | |||||
HIDROGRAMAS | ||||||||
1994–2010 | 9113 | Figuerales | 16 | 55 | 2 | 2 | ||
1994–2010 | 9110 | Pena (Beceite) | 16 | 49 | 52 | 48 | 4 | |
1994–2007 | 9052 | Matarraña (Ulldemó) | 13 | 48 | 177 | 81 | 15 | 80 |
1994–2010 | 9153 | Algars (Horta SJ) | 16 | 115 | 180 | 161 | 19 | |
1994–2009 | Embalse Ulldecona | |||||||
Entradas | 15 | 126 | 103 | 73 | 30 | |||
Salidas | 15 | 126 | 100 | |||||
VISUAL BALAN | ||||||||
1994–2009 | Embalse Ulldecona | 15 | 126 | 107 | 56 | 51 | ||
1994–2011 | Balance general de agua |
SZ4 | 17 | 175 | 103 | |||
SZ5 | 17 | 138 | 95–113 |
Las aportaciones de la cuenca receptora del embalse de Ulldecona calculadas a partir del hidrograma de volumen de entradas al embalse son de 103 mm·a−1. La diferencia con las salidas es de 3 mm·a−1, lo que supone un error del 3% que es menor que el de las propias medidas hidrométricas y está dentro de los errores de estimación atribuibles a la evaporación en el embalse y posibles pequeñas infiltraciones en el vaso del embalse no identificadas. Es posible que existan errores en la medición o incluso correcciones introducidas en las series, de las cuales se desconoce la metodología aplicada.
Con el balance de agua en el suelo se ha obtenido como resultado de la aportación 107 mm·a−1, que es sensible al parámetro Número de Curva, con un coeficiente de sensibilidad de 4 mm a−1 por unidad de número de curva. El número de curva se ajusta en función de las características del suelo, por lo que un estudio más en detalle en que se distingan zonas en función de la cubierta vegetal podría reducir de la incertidumbre de la escorrentía.
Los resultados de los hidrogramas tienen una incertidumbre asociada considerable, propia del método, y a pesar de ello hay coincidencia de magnitudes con los balances de agua.
Las conversaciones con especialistas de la zona y las observaciones de campo apuntan a que la escorrentía superficial se produce sólo cuando se tienen determinadas condiciones del estado del suelo previas al evento de lluvia. Por ejemplo, se produce escorrentía si ha llovido durante algunos días consecutivos y la lluvia acumulada en dichos días supera los 100 mm„ como se observa en los meses de invierno de los años 1995, 1996, 1997, 2002, 2003, 2004 y 2006 (ver
Para la estimación de los recursos hídricos del sistema Ports de Beseit-Plana de La Galera (Espinosa,
Se ha comprobado que existen dos tipos de flujo que llenan el embalse, uno superficial con agotamiento rápido, con un tiempo de semi-agotamiento medio de unos 6 días, y otro de escorrentía de la zona vadosa más lento con un tiempo de semi-agotamiento de unos 35 días, que corresponde a la descarga de los niveles acuíferos temporales colgados en el medio no saturado. Este modelo de funcionamiento de escala local es extrapolable al resto de los Ports de Beseit ya que, aunque el grado de karstificación en todo el macizo sea variable, en general las características geomorfológicas e hidrodinámicas son similares (Espinosa
La escorrentía media anual estimada en la cuenca receptora del embalse de Ulldecona es comparable y de la misma magnitud cuando se calcula a partir de los caudales de entrada al mismo (103 mm·a−1) o por balance de agua en el suelo con el código Visual Balan (107 mm·a−1), siendo todos ellos a su vez coherentes con el rango de escorrentía media anual del balance de agua en el suelo con el código Visual Balan aplicado en toda la superficie de los Ports de Beseit (95 a 115 mm·a−1).
El análisis de sensibilidad de las variables del balance de agua en el suelo en la cuenca receptora del embalse de Ulldecona muestra que la escorrentía depende especialmente del número de curva seleccionado con un CS de 4 mm·a−1 por unidad de NC. La realización de un análisis de las varianzas de las variables que intervienen en el cálculo de la escorrentía superficial contribuiría a la disminución de su incertidumbre.
Como el valor de la escorrentía superficial media anual se evalúa en 105±20 mm·a−1, la escorrentía superficial representa entre un 20–30% de la recarga calculada a partir del balance general de agua en el suelo y del balance de la deposición atmosférica de ión cloruro, en torno a 500±60 mm·a−1 y a 350±150 mm·a−1 respectivamente (Espinosa
La investigación se enmarca en el desarrollo de la beca de FPI (CGL2009-12910-C03-01) del primer autor, dentro del proyecto REDESAC (MICINN CGLl2009-12910-C03-01). Los autores agradecen la disponibilidad de todas las personas que han hecho posible el desarrollo de los trabajos de campo, tanto en instalación de captadores de agua de lluvia como en localización y muestreo de puntos de interés. También se agradece a los laboratorios de análisis químico elemental e isotópico ambiental la eficiencia de su trabajo y aportación de ideas, en especial a Santiago Balagué, químico profesional y a Albert Solé de la Universidad de Barcelona. Diversos expertos en la zona han proporcionado notables datos e información, en especial Teresa Carceller, Javier San Román y Miguel Ángel García Vera de la Confederación Hidrográfica del Ebro, Javier Lambán y Antonio Azcón de la Unidad del IGME en Zaragoza y Josep Torrens, hidrogeólogo de Tarragona. Se agradece también la ayuda para acceder a los datos a la Confederación Hidrográfica del Ebro y de la Confederación Hidrográfica del Júcar.