UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE CAMINOS CANALES Y PUERTOS

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1 UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE CAMINOS CANALES Y PUERTOS Colaboración en el desarrollo y aplicación de un modelo matemático distribuido de flujo subterráneo de la Unidad Hidrogeológica Mancha Oriental, en las provincias de Albacete, Cuenca y Valencia. M E M O R I A Ejercicio Final de Carrera Tipo III Autor: Enrique Font Vicent Tutores: D. Miguel Ángel Pérez Martín D. Francisco Javier Ferrer Polo Tutor en empresa: D. Teodoro Estrela Monreal

2 A mon pare; ell té la culpa.

3 AGRADECIMIENTOS Un trabajo de este tipo es imposible sin la ayuda y el ánimo de muchas personas, a las cuales deseo expresar mi más sincero agradecimiento. A D. Teodoro Estrela Monreal, Jefe de la Oficina de Planificación Hidrológica de la Confederación Hidrográfica del Júcar, por su atención, sus orientaciones y su implicación personal en el desarrollo del trabajo. A mis tutores, D. Javier Ferrer Polo, por su apoyo técnico y moral y D. Miguel Ángel Pérez Martín, por su inestimable colaboración y su apoyo firme en mis constantes desánimos. A la Confederación Hidrográfica del Júcar, y especialmente a la Oficina de Planificación Hidrológica, donde se ha realizado este trabajo, y sobre todo al gran grupo humano que la forma: Juan, Arancha, Luis, José Manuel, Rolando, Chelo, Nuria, Inma, Salvador y José Ignacio; trabajar con gente tan cualificada como vosotros ha sido un gustazo. Muchas gracias a todos.

4 RESUMEN En las últimas décadas, la agricultura de la zona de la Mancha Oriental, ha sufrido una fuerte transformación. Los tradicionales cultivos de secano han sido sustituidos por cultivos de regadío provocando un aumento considerable de las extracciones de agua subterránea. La explotación intensiva de la Unidad Hidrogeológica para regadío, unida a las características hidroclimáticas de la zona (precipitación de 400 mm/año, y altas tasas de evapotranspiración potencial, alrededor de 700 mm/año que hacen que sea necesario recurrir a dotaciones de riego superiores a los 5000 m 3 /ha/año) han provocado el descenso continuado de los niveles piezométricos. Este alto volumen de extracciones produce afecciones a los caudales del río Júcar, llegándose a secar un sector de su cauce durante el estiaje final del período de sequía que tuvo lugar entre los años 1990 y En la actualidad, es posible recurrir a modelos matemáticos de simulación del flujo subterráneo, que constituyen un buen método para mejorar el conocimiento hidrogeológico del sistema, ayudando en la toma de decisiones para el uso racional de sus recursos. El objeto principal del presente Ejercicio Final de Carrera ha sido la elaboración de un modelo matemático distribuido de simulación del flujo subterráneo en régimen transitorio de la Unidad Hidrogeológica 08.29, que además de mejorar el conocimiento del sistema y de su conexión con el río Júcar, permita la evaluación de situaciones futuras, analizando su comportamiento al realizar determinadas actuaciones.

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6 MEMORIA ÍNDICE 1. Introducción y objetivos Antecedentes y estudios previos Ámbito de estudio Unidad Hidrogeológica Mancha Oriental Análisis piezométrico de la Unidad Hidrogeológica Acciones exteriores Modelo Matemático distribuido de flujo subterráneo Simulación y resultados Análisis de escenarios futuros. Hipótesis de sustitución de bombeos Resumen y Conclusiones Líneas futuras. Estudios futuros Referencias y bibliografía

7 ÍNDICE DETALLADO DE LA MEMORIA 1. Introducción y objetivos Antecedentes y estudios previos Estudio de la explotación de aguas subterráneas. DGOH, Estudio del impacto de las extracciones. DGOH, Convenio CHJ-ITGE Estudio de utilización conjunta Ámbito de estudio Confederación Hidrográfica del Júcar Sistema de explotación Júcar Ríos Júcar y Cabriel Unidad Hidrogeológica Mancha Oriental Marco físico Caracterización de la geología Estructura Materiales Acuíferos Problemática Análisis piezométrico de la Unidad Hidrogeológica Análisis de la piezometría en régimen natural Análisis de las series históricas de piezometría Análisis de la piezometría en régimen alterado Acciones exteriores... 81

8 6.1. Entradas al sistema Recarga Infiltración de cauces Retornos agrícolas Transferencias laterales Salidas del sistema Extracciones para uso agrícola Extracciones para uso urbano e industrial Modelo Matemático distribuido de flujo subterráneo Modelos matemáticos de flujo de aguas subterráneas Modelo matemático distribuido de flujo subterráneo de la UHG mancha oriental Visual Modflow construcción del modelo Discretización espacial Parámetros hidráulicos Barreras verticales de baja permeabilidad Acciones exteriores Calibración del modelo Calibración en régimen permanente Calibración en régimen transitorio Análisis de sensibilidad Leyes de influencia

9 8. Simulación y resultados Régimen permanente Niveles piezométricos Relación río-acuífero Balance del sistema en régimen permanente Régimen Transitorio Niveles piezométricos Relación río-acuífero Análisis de escenarios futuros. Hipótesis de sustitución de bombeos Generación de escenarios futuros Hipótesis de sustitución de bombeos Sustitución de bombeos del acuífero de la Mancha Oriental en el Plan Hidrológico de Cuenca del Júcar Análisis de la sustitución únicamente del abastecimiento urbano a Albacete Análisis de la sustitución de extracciones para uso agrícola Resumen y Conclusiones Líneas futuras. Estudios futuros Referencias y bibliografía Referencias Bibliografía

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11 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Principales estudios analizados como antecedentes... 6 Tabla 2. Evolución de la demanda de agua subterránea para abastecimiento y regadío en el período (Tomada de DGOH, 1988)... 8 Tabla 3. Balance tras el ajuste en régimen estacionario (Tomada de DGOH, 1988) Tabla 4. Evolución de la demanda de agua subterránea para abastecimiento urbano en el período (Tomada de DGOH, 1993) Tabla 5. Evolución de la demanda de agua subterránea para regadío en el período (Tomada de DGOH, 1993) Tabla 6. Tabla. Información de la UGH aportada por los estudios analizados (Tomada de ITGE,1999) Tabla 7. Denominación y delimitación de la UHG en los diferentes estudios analizados. (ITGE,1999) Tabla 8. Esquema de flujo subterráneo de la UHG según los diferentes estudios analizados (Tomada de ITGE,1999) Tabla 9. Calidad del agua subterránea de la UHG en los diferentes estudios analizados (Tomada de ITGE,1999) Tabla 10. Acuíferos y sus características hidráulicas de la UHG según los diferentes estudios analizados (Tomada de ITGE,1999) Tabla 11. Balances hídricos de la UHG según los diferentes estudios analizados (Tomada de ITGE,1999) Tabla 12. Valores medios del tramo Alarcón Molinar para el periodo 1940/ /01. (OPH, 2002) Tabla 13. Parámetros hidráulicos de los acuíferos de la Mancha Oriental (Tomada de Sanz,. 2003) Tabla 14. Piezómetros con serie histórica Tabla 15. Código de los piezómetros pertenecientes a cada grupo Tabla 16. Acciones exteriores consideradas en la modelización... 82

12 Tabla 17. Recarga media anual por infiltración de lluvia para el período 1940/ / Tabla 18. Cultivos de referencia para cada estación Tabla 19.- División en grupos para el completado de superficies Tabla 20.- Nº de UGH s por grupo y superficie catastral de las superficies de cada grupo en ha Tabla 21. Superficie en regadío de cultivos herbáceos en la provincia de Albacete en ha Tabla 22. Cultivos de referencia para Primavera, Verano y Primavera-Verano Tabla 23. Dotaciones netas estacionales según estudios de la JCRMO en m 3 /ha/año Tabla 24. Dotaciones brutas según estudios de la JCRMO en m 3 /ha/año Tabla 25. Dotaciones netas para los cultivos de referencia en la comarca de Albacete según el Plan de Cuenca del Júcar en m 3 /ha/año Tabla 26. Distribución porcentual estacional de los cultivos representativos Tabla 27. Dotaciones netas según Plan de Cuenca del Júcar en m3/ha/año Tabla 28. Dotaciones brutas según Plan de Cuenca del Júcar en m 3 /ha/año Tabla 29. Dotaciones netas medias para los cultivos de referencia en la comarca de Albacete para el período según informe del CEDEX en m 3 /ha/año Tabla 30. Dotaciones netas según informe del CEDEX en m3/ha/año Tabla 31. Dotaciones brutas según informe del CEDEX en m3/ha/año Tabla 32. Distribución mensual de las dotaciones netas medias para el período de los cultivos de referencia, según informe del CEDEX en m 3/ ha/año Tabla 33. Distribución porcentual mensual de la dotación de riego Tabla 34. Dotaciones netas para el período en m 3 /ha/año Tabla 35. Dotaciones netas por cultivos obtenidas mediante aplicación del modelo SIMPA en m 3 /ha/año

13 Tabla 36. Dotaciones netas obtenidas a partir de la aplicación del modelo SIMPA en m 3 /ha/año Tabla 37. Dotaciones netas obtenidas a partir de la aplicación del modelo SIMPA en m 3 /ha/año Tabla 38. Tabla resumen de las dotaciones brutas por tipos de cultivo y dotación media ponderada con las superficies regadas (m 3 /ha/año) Tabla 39. Dotaciones brutas según estudios de la JCRMO en m 3 /ha/año Tabla 40. Extracciones para uso urbano en Albacete Tabla 41. Coordenadas de los puntos de extracción para uso urbano de Albacete Tabla 42. Coordenadas del marco envolvente de la zona de estudio considerada Tabla 43. Balance de todo el sistema en régimen permanente y condiciones naturales Tabla 44. Balance de la UHG en régimen permanente y sin bombeos ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Tramificación del río Júcar entre los embalses de Alarcón y El Molinar (Adaptada de OPH, 2002)... 9 Figura 2. Mapa de transmisividadades del modelo (Tomada de DGOH, 1993) Figura 3. Nuevos límites propuestos para la UHG Mancha Oriental (Tomada de ITGE, 1999) Figura 4. Propuesta de zonificación hidrogeológica de la UHG (Tomada de ITGE, 1999) Figura 5. Situación de posibles áreas de sustitución de bombeos por aguas superficiales (Tomada de ITGE, 1999) Figura 6. Esquema del río Júcar en el tramo Alarcón - embalse de Molinar(Tomada de OPH, 2002) Figura 7. Aportación anual intermedia aforada en el tramo del río Júcar entre Alarcón y Molinar (Tomada de OPH, 2002) Figura 8 Esquema del modelo en el tramo Alarcón Molinar (Tomada de OPH, 2002)... 30

14 Figura 9. Evolución de bombeos bruto y neto considerados en el acuífero de la Mancha Oriental (Tomada de OPH, 2002) Figura 10. Aportaciones aforadas, restituidas a régimen natural y detracciones del tramo Alarcón Molinar (Tomada deoph, 2002) Figura 11. Confederación Hidrográfica del Júcar en España Figura 12. Ámbito territorial de la Confederación Hidrográfica del Júcar y porcentaje de territorio por Comunidades Autónomas Figura 13. Población de derecho en la C.H.J. por Comunidades Autónomas en porcentaje Figura 14. Mapa de temperatura media anual en ºC Figura 15. Precipitación anual en la C.H.J. en mm/año Figura 16. Mapa de precipitación media anual en la C.H.J. en mm/año Figura 17. Sistemas de explotación de la C.H.J Figura 18. Río Júcar en Cuasiermas Figura 19. Unidades Hidrogeológicas en la C.H.J Figura 20. Unidad Hidrogeológica Mancha Oriental y adyacentes Figura 21. Unidad Hidrogeológica Mancha Oriental. Ámbito Figura 22. Imagen de satélite IRS (5 x 5 m) donde se observa el regadío (color verde intenso) en el acuífero de la Mancha Oriental en el año Figura 23. Plano de situación de las columnas litoestratigráficas y cortes hidrogeológicos. (Tomado de Sanz, 2003) Figura 24. Cortes geológicos 6-6 y 7-7. (Tomado de Sanz, 2003) Figura 25. Síntesis de las diferentes formaciones que constituyen la U.H.G (Tomada de Sanz, 2003) Figura 26. Dominios estructurales en la UHG (Adaptada de Sanz, 2003) Figura 27. Superficie en regadío en el año Figura 28. Imagen de satélite IRS donde se observa parte del regadío en el acuífero de la Mancha Oriental en el año

15 Figura 29. Superficie regada y extracciones de agua subterránea en las UGH s definidas por la JCRMO Figura 30. Extracciones brutas de agua subterránea en la UHG Figura 31. Descensos piezométricos producidos en la Unidad Hidrogeológica 8.29 Mancha Oriental en la ciudad de Albacete Figura 32. Río Júcar a su paso por la llanura manchega, en una situación normal Figura 33. Río Júcar a su paso por la llanura manchega durante la sequía de Figura 34. Distribución espacial de los piezómetros con medida en diciembre de Figura 35. Mapa de Isopiezas en diciembre Figura 36. Direcciones principales de flujo en diciembre de Figura 37. Grupos de piezómetros considerados en el análisis de evolución piezométrica Figura 38. Evolución histórica de los niveles de los piezómetros del Grupo Figura 39. Evolución histórica de los niveles de los piezómetros del Grupo Figura 40. Evolución histórica de los niveles de los piezómetros del Grupo Figura 41. Evolución histórica de los niveles de los piezómetros del Grupo Figura 42. Evolución histórica de los niveles de los piezómetros del Grupo Figura 43. Evolución histórica de los niveles de los piezómetros del Grupo Figura 44. Evolución histórica de los niveles de los piezómetros del Grupo Figura 45. Síntesis de la evolución de niveles por grupos de piezómetros Figura 46. Mapa de Isopiezas en diciembre Figura 47. Comparación entre las direcciones principales de flujo de diciembre de 1974 y de diciembre de Figura 48. Descenso de niveles durante el período Figura 49. Esquema de funcionamiento del Modelo SIMPA. (Tomada de Ruiz, 1998) 84

16 Figura 50 Discretización de la cuenca en celdas para la aplicación del modelo. (Tomada de Ruiz, 1998) Figura 51. Zonificación hidrogeológica propuesta. (Tomada de ITGE, 1999) Figura 52. Ámbito cubierto por el modelo, con las zonas de agregación de la recarga88 Figura 53. Recarga media anual por infiltración neta de lluvia agregada por zonas Figura 54. Recarga media anual por infiltración neta de lluvia para todo el ámbito cubierto por el modelo Figura 55. Drenaje de la UHG Jardín - Lezuza Figura 56. Zonas añadidas al modelo desde las cuales pueden producirse transferencias laterales de agua subterránea Figura 57.- Pantalla de inicio de la aplicación Ges Figura 58.- Evolución del regadío en el municipio de La Gineta Figura 59.- Evolución del regadío en La Gineta entre 1986 y Figura 60. Recintos con datos de teledetección para cada año Figura 61 Ley bilineal utilizada en el completado de datos del grupo A Figura 62. Evolución superficies de las UGH s que pertenecen al grupo A Figura 63. Superficie comparada con los datos de regadío en la provincia de Albacete Figura 64. Evolución superficies de las UGH s que pertenecen al grupo B Figura 65. Evolución superficies de las UGH s que pertenecen al grupo B Figura 66. Superficie total en regadío con agua subterránea en la UHG Figura 67.- Evolución superficies de regadío para los diferentes grupos comparadas con la evolución de superficie de regadío en la provincia de Albacete Figura 68. Evolución superficies regadío comparadas en % Figura 69. Pívot de regadío en los alrededores de Albacete Figura 70. Distribución porcentual de los cultivos representativos de Primavera y Verano, a partir de los datos de superficie de los formularios 1T

17 Figura 71. Distribución porcentual mensual de las dotaciones estacionales Figura 72. Variabilidad año a año de las dotaciones brutas por tipos de cultivo y media ponderada con las superficies regadas Figura 73. Evolución de la superficie en regadío en la UGH ejemplo AB Figura 74. Evolución anual de las extracciones en la UGH ejemplo AB Figura 75. Evolución mensual de las extracciones en la UGH ejemplo Figura 76.. Ejemplo UGH con varias tomas Figura 77. Distribución espacial de los puntos de extracción de agua subterránea Figura 78. Extracciones brutas de agua subterránea para regadío en la UHG Figura 79. Evolución de las extracciones para uso urbano de Albacete Figura 80. Situación de los puntos de extracción de agua subterránea Figura 81. Discretización horizontal. Mallado del modelo Figura 82. Discretización vertical. Sección A-A Figura 83. Conductividad hidráulica constante Figura 84. Distribución espacial de la conductividad por capas Figura 85. Conductividad hidráulica. Sección B-B Figura 86. Coeficiente de almacenamiento constante Figura 87. Distribución espacial del coeficiente de almacenamiento por capas Figura 88. Coeficiente de almacenamiento. Sección C-C Figura 89. Representación conceptual de la conexión río-acuífero en una celda Figura 90. Nivel de la lámina de agua en la EA.36 Los Frailes Figura 91. Celdas de río(azul oscuro) y de nivel constante(granate) consideradas en el modelo Figura 92. Celdas con condición de pantalla vertical impermeable (color marrón verdoso) en el modelo Figura 93. Recarga media para el período , agrupada por zonas

18 Figura 94. Distribución espacial de las tomas de extracción para regadío en el modelo Figura 95. Distribución espacial de los pozos de abastecimiento urbano a Albacete en el modelo Figura 96. Contraste de los valores medidos de piezometría con los calculados por el modelo en régimen permanente Figura 97. Valores de conductividad hidráulica una vez calibrado el modelo Figura 98.Mapa de transmisividadades Figura 99. Valores del coeficiente de almacenamiento una vez calibrado el modelo 155 Figura 100. Contraste de los valores medidos de piezometría con los calculados por el modelo para el tiempo final de la simulación en régimen transitorio Figura 101. Comparación de los niveles simulados por el modelo con los medidos en los piezómetros y Figura 102. Comparación de los niveles simulados por el modelo con los medidos en los piezómetros y Figura 103. Detracciones al río Júcar. Comparación modelo Modflow con OPH Figura 104. Contraste de los valores medidos de piezometría con los calculados por el modelo en régimen estacionario con valores de conductividad multiplicados por Figura 105. Contraste de los valores medidos de piezometría con los calculados por el modelo en régimen estacionario con valores de conductividad divididos entre Figura 106. Situación de las extracciones puntuales usadas en la determinación de las líneas de influencia Figura 107. Porcentaje de agua detraída al río Júcar respecto a la extracción total en puntos situados a diferente distancia Figura 108. Mapa de isopiezas simulado por el modelo en régimen natural, sin bombeos Figura 109. Tramificación del río Júcar para el análisis de los aportes al río Figura 110. Entradas y salidas al río Júcar en régimen estacionario, en hm 3 /año

19 Figura 111. Niveles piezométricos medidos y simulados por el modelo en régimen transitorio Figura 112. Aportes netos al río Júcar. Simulación en régimen transitorio 1940/ / Figura 113. Afección al río Júcar en la simulación en régimen transitorio Figura 114. Aportes netos al río Júcar en régimen natural por tramos (1940/ /01) Figura 115. Salidas al río Júcar en régimen alterado por tramos (1940/ /01) Figura 116. Esquema del punto de desconexión río-acuífero Figura 117. Niveles piezométricos a lo largo de la traza del río Júcar Figura 118. Avance del punto de desconexión entre el río Júcar y la UHG Figura 119. Cortes transversales al río Júcar Figura 120. Evolución de niveles sin sustitución de extracciones Figura 121. Aportes netos al río Jucar sin sustitución de extracciones Figura 122. Sustitución de bombeos en zonas de iniciativa pública en fase de proyecto o ejecución Figura 123. Efecto de la sustitución del abastecimiento urbano a Albacete sobre los niveles en el acuífero Figura 124. Ubicación de las zonas de sustitución de bombeos Figura 125. Efecto de la sustitución sobre los niveles en el acuífero Figura 126. Efecto de la sustitución sobre los aportes netos al río

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21 1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS El agua no se agota si se extrae del pozo de la sabiduría humana ; con esta magnífica frase, Koichiro Matsuura, director general de la Unesco, invita a trabajar para resolver los problemas de la escasez de agua desde el optimismo y la creatividad. El agua es un recurso escaso, esto unido al uso intensivo que se realiza del mismo, hace que cada día sea más valorado por la sociedad. El hombre necesita agua, tanto para su vida cotidiana (consumo, higiene, etc.), como para desarrollar muchas de sus actividades económicas, principalmente agricultura de regadío, ganadería estabulada, industria y generación de energía eléctrica. La disponibilidad de agua es un factor de desarrollo económico, mientras su escasez puede limitar muchas actividades y provocar estancamiento y pérdida de población. Para disponer siempre del recurso, se utilizan todas las fuentes disponibles, recurriéndose tanto al agua superficial como al agua subterránea, almacenando la primera en embalses y la segunda en los acuíferos. En España, las precipitaciones suministran la mayor parte de las aportaciones a los ríos en épocas en las que suelen ser menos requeridas, al no coincidir, normalmente, con los períodos en los que las demandas para riego alcanzan Memoria 1

22 sus valores máximos. Por tanto, es necesario acumular el agua en las épocas húmedas para su utilización en los períodos de estiaje o de sequía. En este sentido, los acuíferos cubren funciones similares a las de los embalses superficiales: el bombeo de las reservas subterráneas en épocas secas o con grandes demandas de agua es equiparable al agua tomada de un embalse. Sin embargo, las aguas subterráneas constituyen un recurso frágil tanto en sus aspectos de calidad como de cantidad. De un lado, la explotación de los acuíferos por encima de sus posibilidades efectivas está abocando a algunos hacia situaciones no sostenibles de desarrollo; en otros casos, existen zonas húmedas en proceso de regresión por afección al flujo que las alimenta; a su vez, la contaminación, localizada o difusa, conlleva una pérdida de la capacidad de los acuíferos para atender determinados usos, por lo que exige actuaciones para prevenirla y corregirla. En las últimas décadas, la agricultura de la zona de la Mancha Oriental, ha sufrido una fuerte transformación. Los tradicionales cultivos de secano han sido sustituidos por cultivos de regadío provocando un aumento considerable de las extracciones de agua subterránea. La explotación intensiva de la Unidad Hidrogeológica para regadío, unida a las características hidroclimáticas de la zona (precipitación escasa, unos 400 mm/año, y altas tasas de evapotranspiración potencial, alrededor de 700 mm/año que hacen que sea necesario recurrir a dotaciones de riego superiores a los 5000 m 3 /ha/año) han provocado el descenso continuado de los niveles piezométricos. Este alto volumen de extracciones produce afecciones a los caudales del río Júcar, llegándose a secar un sector de su cauce durante el estiaje final del período de sequía que tuvo lugar entre los años 1990 y La Unidad Hidrogeológica Mancha Oriental es la más extensa de la Confederación Hidrográfica del Júcar, por lo que, dada su importancia socioeconómica y su relación con los caudales del río Júcar, es necesario analizar con detalle su funcionamiento. Con el avance actual de las aplicaciones informáticas es posible recurrir a modelos matemáticos de simulación del flujo subterráneo, que constituyen un buen método para mejorar 2 Memoria

23 el conocimiento hidrogeológico del sistema, ayudando a decidir sobre el uso razonable de sus recursos. El Ejercicio Final de Carrera propuesto se centra en la elaboración de un modelo matemático distribuido de flujo de aguas subterráneas para analizar la evolución del sistema y estudiar su comportamiento futuro, de forma que permita determinar el uso sostenible de los recursos la Unidad Hidrogeológica Los principales aspectos a desarrollar en el E.F.C. son: 1. Evaluación cuantitativa de las extracciones de aguas subterráneas, considerando la evolución histórica y su distribución espacial. Para ello se realizará: a. el análisis de evolución de superficies de regadío mediante técnicas de teledetección b. la estimación de las dotaciones de riego de los cultivos existentes 2. Elaboración de un modelo conceptual de funcionamiento del acuífero, con especial hincapié en la relación río-acuífero. 3. Construcción de un modelo matemático distribuido de flujo en régimen transitorio de agua subterránea, con la resolución de la ecuación de flujo en medio poroso mediante diferencias finitas con la herramienta informática Visual MODFLOW. 4. Simulación de diferentes alternativas de explotación, analizando: a. la evolución de los niveles piezométricos y el efecto de la detracción sobre el caudal del río producido a lo largo del período b. la previsión de evolución futura, según el Plan de explotación reflejado en el Plan Hidrológico de Cuenca del Júcar Memoria 3

24 c. distintas alternativas de gestión con el objetivo de conocer la explotación más adecuada de la Unidad Hidrogeológica, entre las cuales se encuentra el estudio de los efectos que se producen al sustituir bombeos por aguas superficiales, en determinadas áreas 4 Memoria

25 2. ANTECEDENTES Y ESTUDIOS PREVIOS Tanto la Unidad Hidrogeológica Mancha Oriental como los acuíferos que la componen, han sido analizados con detalle en los últimos años, debido a su importancia socio-económica para la región y para el conjunto de la Confederación Hidrográfica del Júcar. Como paso previo a la realización de este trabajo, se analizan los numerosos estudios existentes relacionados con hidrogeología de la zona de estudio. De entre todos ellos, se destacan los más relevantes en la siguiente tabla: Año Autor Título 1971 IGME Estudio hidrogeológico de la comarca de Cazorla-Hellín- Yecla 1980 IGME El Sistema Hidrogeológico de Albacete(Mancha Oriental) IGME Síntesis hidrogeológica de Castilla-La Mancha DGOH 1993 IGME 1997 CAMA, JCCCLM Estudio de la explotación de aguas subterráneas en el acuífero de la Mancha Oriental y su influencia sobre los caudales del río Júcar. (6 vol.). Estudio de seguimiento de del impacto de las extracciones de aguas subterráneas en los acuíferos de la Mancha Oriental y los caudales del río Júcar. (5 vol.). Evolución de la piezometría y calidad del agua en la Unidad Hidrogeológica Mancha Oriental. Memoria 5

26 CAMA, JCCCLM OPH, CHJ Informe sobre sustitución de bombeos por aguas superficiales en regadíos de iniciativa pública Consultoría y asistencia para el estudio de utilización conjunta de los recursos hídricos superficiales y subterráneos de las cuencas media y baja de los ríos Júcar y Turia. Tabla 1. Principales estudios analizados como antecedentes IGME: Instituto Geológico y Minero de España. DGOH: Dirección General de Obras Hidráulicas. CAMA: Consejería de agricultura y Medio Ambiente. JCCCLM: Junta Central de Comunidades de Castilla La Mancha. OPH: Oficina de Planificación Hidrológica de la Confederación Hidrográfica del Júcar. De entre ellos, se realiza un breve análisis de los estudios más destacados, analizando de forma sucinta el contenido de cada uno de ellos. Los estudios comentados son los siguientes: Estudio de la explotación de aguas subterráneas en el acuífero de la Mancha Oriental y su influencia sobre los caudales del río Júcar (6 vol.). DGOH IGME, Estudio de seguimiento del impacto de las extracciones de aguas subterráneas en los acuíferos de la Mancha Oriental y los caudales del río Júcar (5 vol.). DGOH, Convenio específico entre la Confederación Hidrográfica del Júcar y el Instituto Tecnológico Geominero de España para actuaciones de apoyo a la gestión hídrica en la Unidad Hidrogeológica Mancha Oriental. Informe final. ITGE, Consultoría y asistencia para el estudio de utilización conjunta de los recursos hídricos superficiales y subterráneos de las cuencas media y baja de los ríos Júcar y Turia. OPH, Memoria

27 2.1. ESTUDIO DE LA EXPLOTACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS. DGOH, Este estudio realizado por la Dirección General de Obras Hidráulicas y por el instituto Geológico y Minero de España, destaca por la construcción de un modelo matemático de flujo subterráneo. El estudio consta de los siguientes volúmenes: Volumen 1: Resumen Volumen 2: Demanda de agua Volumen 3: Hidrología superficial Volumen 4: Geología Volumen 5 Hidrogeología Volumen 6: Modelo de simulación del acuífero y análisis de situaciones futuras En el volumen 2 se estudia la demanda para abastecimiento urbano y agrícola. Se presentan tablas con la evolución de población, demanda y origen del agua y de superficie cultivada, evolución de regadíos, cultivos principales, superficie regada según el origen del agua, dotaciones y demandas. Las conclusiones se presentan en la tabla siguiente, donde destaca fundamentalmente el crecimiento de las superficies de riego y por lo tanto de la demanda de agua entre los años 1972 y 1986, alcanzándose las ha y los 324 hm 3 de extracción de agua subterránea, para el último año. Año Habitantes Abastecimiento (hm 3 ) 20,33 20,61 20,66 21,25 21,74 22,41 23,00 Regadío (ha) Memoria 7

28 Demanda regadío (hm 3 ) Demanda total (hm 3 ) 28,4 44,4 51,8 83,6 115,4 213,16 301,0 48,73 65,01 72,46 104,85 137,14 236,01 324,00 Tabla 2. Evolución de la demanda de agua subterránea para abastecimiento y regadío en el período (Tomada de DGOH, 1988) En el volumen de hidrología superficial (Volumen 3), se plantea la demostración de la existencia de afecciones, ubicación en el espacio, determinación de su inicio en el tiempo, evaluación de volúmenes implicados y su evolución temporal en el período considerado (1946/ /86). Las conclusiones obtenidas son las siguientes: La pérdida de aportes corresponde al tramo de río comprendido entre las estaciones de aforo de El Carrasco y los Frailes, sector en que se producía, en condiciones naturales, la mayor parte de drenaje del río. En el tramo inferior, Los Frailes-Molinar no se detecta una pérdida de aportes significativa. El inicio de la afección se localiza en el año hidrológico 1982/83, comprobándose que hasta esa fecha el drenaje se mantiene en condiciones estacionarias. La disminución de aportes en 1986 se cifra en 150 hm 3. 8 Memoria

29 E. Alarcón EXP: Río Valdemembra EA107 (Alarcón ) EA129 (El Picazo ATS ) Marina Baja EA132 (P. Carrasco ; ; ) Júcar Ayo. Ledaña EA133 (La Teja ) EA36 (Los Frailes ; ; ) EA144 (Alcalá del Júcar ; ; ) EA38 (Cofrentes ; ) Canal de María Cristina Rambla Carcelén E. Molinar Ent HE: EXP: Figura 1. Tramificación del río Júcar entre los embalses de Alarcón y El Molinar (Adaptada de OPH, 2002) En el volumen de geología (Volumen 4) se describen los dominios geológicos, estatigrafía y tectónica. En el volumen 5, de Hidrogeología, se estudian los principales acuíferos, analizando sus parámetros hidráulicos y se realiza un estudio de piezometría comparando el comportamiento según diferentes zonas hidrogeológicas en las que dividen el sistema. Además se desarrolla un modelo hidrogeológico conceptual, identificando las recargas y descargas y planteando un esquema general de flujo y un balance global. En el volumen 6 se construye un modelo de simulación del acuífero a partir del antecedente Modelo matemático de los acuíferos de Albacete, IGME, El modelo consta de una malla rectangular de tamaño de celda variable (entre 3x3 km 2 y 18x12 km 2 ), constituida por dos capas de 16 filas y 18 columnas, abarcando una superficie de 6174 km 2. Las transmisividades para la capa 1 varían entre 200 y m 2 /día, y para la capa 2 entre 50 y 300 m 2 /día. Después del ajuste y calibración del modelo el balance obtenido para todo el Memoria 9

30 territorio abarcado por la Unidad Hidrogeológica Mancha Oriental se refleja en la tabla siguiente: Recargas (hm 3 /año) Descargas (hm 3 /año) Infiltración Júcar 15,55 Infiltración Lezuza 12,00 Inf. Jardín y Mirón 30,00 Retorno abastecimientos 11,60 Drenaje Júcar 319,83 Retorno riego ag. superficial 7,66 Bombeos abastecimiento 17,51 Retorno riego ag. subterránea 5,11 Bombeos regadíos 51,10 Infiltración Lluvia 230,25 Procedente almacenamiento 31,07 Entradas limite norte 44,30 Total Recargas 387,54 Total descargas 388,44 Tabla 3. Balance tras el ajuste en régimen estacionario (Tomada de DGOH, 1988) 10 Memoria

31 2.2. ESTUDIO DEL IMPACTO DE LAS EXTRACCIONES. DGOH, 1993 Es una actualización del Estudio de la explotación de aguas subterráneas en el acuífero de la Mancha Oriental y su influencia sobre los caudales del río Júcar, DGOH El estudio consta de los siguientes volúmenes: - Tomo I. Informe de síntesis. - Tomo II. Estudio económico y demanda de agua. - Tomo III. Hidrología superficial. - Tomo IV. Hidrogeología. - Tomo V. Modelo matemático. En el estudio económico se hace una valoración del coste del agua de riego, de los costes y beneficios de las explotaciones de secano y de regadío con aguas subterráneas. Además incluye un apartado de conclusiones donde se analiza la problemática agrícola actual (1993). También se analiza la demanda de agua para el período , completando el período analizado en DGOH 1988, del que puede concluirse la estabilización de la demanda urbana y el aumento de la superficie de regadío, alcanzándose en el año 1990 las ha de regadío, con unas extracciones cercanas a los 360 hm 3. Año Habitantes Abastecimiento (hm 3 ) 22,41 23,00 23,45 Tabla 4. Evolución de la demanda de agua subterránea para abastecimiento urbano en el período (Tomada de DGOH, 1993) Memoria 11

32 Año Riego agua subterránea ha m 3 /ha/año hm 3 /año Tabla 5. Evolución de la demanda de agua subterránea para regadío en el período (Tomada de DGOH, 1993) En el tomo de hidrología superficial se amplía y completa el informe de hidrología superficial incluido en DGOH Incluye un estudio de precipitaciones, con series ampliadas, corregidas y completadas a partir de las utilizadas en el estudio anterior. También se han ampliado y completado las series de aportaciones. Como apoyo y complemento del análisis hidrológico, el estudio lleva adjunto una campaña de aforos en ocho puntos. Las principales conclusiones son las siguientes: En el tramo comprendido entre las estaciones de aforo de El Picazo y Los Frailes el río aumenta su caudal en 2-3 m 3 /s durante los meses de invierno-primavera; en verano se reduce progresivamente el drenaje hasta invertirse, de modo que en septiembre circula por Los Frailes menos agua que la que se desembalsa en Alarcón. Durante los años 70, los datos disponibles muestran que el río aumenta su caudal en unos 5 m 3 /s entre Los Frailes y Alcalá del Júcar. En 1993 este drenaje se mantiene sustancialmente, al menos en invierno y primavera. El estudio hidrogeológico está basado en la revisión de los antecedentes y en una serie de campañas de campo realizadas para la recogida de nuevos datos: inventario de nuevos puntos de agua, medida de niveles en sondeos profundos, toma de muestras y análisis de agua subterránea y nivelación 12 Memoria

33 topográfica. En el estudio se mantienen las zonas con similar evolución piezométrica definidas anteriormente, y se analiza su comportamiento desde 1986, constatándose el descenso generalizado de niveles en todas ellas. Para el planteamiento y elaboración del modelo matemático se ha contado con la información procedente del modelo previo (DGOH, 1988), manteniendo su estructura básica (condiciones de contorno, discretización de nudos,...). El período de simulación abarca desde el año hidrológico hasta , en intervalos semestrales. Se ha utilizado el programa Trescott, desarrollado por el U.S. Geological Survey que resuelve la ecuación de flujo subterráneo en diferencias finitas. En la Figura 2 se muestra el mallado del modelo y los resultados de transmisividad obtenidos tras el proceso de calibrado. Figura 2. Mapa de transmisividadades del modelo (Tomada de DGOH, 1993) Memoria 13

34 Los resultados a destacar obtenidos tras la simulación con el modelo son: Incremento de las entradas subterráneas laterales (que se producen desde la zona noroccidental), que aumentan en unos 50 hm 3 respecto al anterior modelo. Reducción notable del drenaje al río Júcar, cifrado en unos 200 hm 3. Pérdida acumulada de reservas en el acuífero superior a 2500 hm 3, de los que más de 1500 corresponden a la influencia de los bombeos, y el resto al efecto de la sequía. Tendencia descendente generalizada de los niveles piezométricos, aunque muy variable de unos puntos a otros. Mientras que para la margen izquierda del río Júcar los descensos son poco pronunciados (muchas veces inferiores a un metro), para la margen derecha, y en especial para el SO de Albacete, existen fuertes descensos, llegándose en algunas zonas a más de 30 m entre 1974 y Memoria

35 2.3. CONVENIO CHJ-ITGE El Informe Final del Convenio específico entre la Confederación Hidrográfica del Júcar y el Instituto Tecnológico y Geominero de España para actuaciones de apoyo a la gestión hídrica en la Unidad Hidrogeológica Mancha Oriental (ITGE, 1999) se realiza una recopilación y análisis de toda la información existente, se analiza la delimitación y zonificación de la UHG 08.29, se realiza una propuesta de red transitoria de piezometría y se estudian posibles zonas de recarga artificial y de sustitución de extracciones. En el Capítulo I, Recopilación y análisis de la información existente sobre la Unidad Mancha Oriental, se seleccionan 26 referencias bibliográficas, y se realiza un análisis del contenido de cada una de ellas. Esta referencias, ordenadas de más antiguas a más recientes, son: 1. Estudio hidrogeológico de la comarca de Cazorla-Hellín-Yecla (7 vol.). IGME, Investigación hidrogeológica de la cuenca alta de los ríos Júcar y Segura (12 vol.). IGME, El Sistema Hidrogeológico de Albacete(Mancha Oriental). IGME, Actualización de datos hidrogeológicos para la planificación de las aguas subterráneas en Castilla-La Mancha (21 vol.). IGME, Síntesis hidrogeológica de Castilla-La Mancha. IGME, Delimitación de la Unidades Hidrogeológicas del territorio peninsular e Islas Baleares, y síntesis de sus características. Cuenca del Júcar. DGOH-IGME, Estudio de la explotación de aguas subterráneas en el acuífero de la Mancha Oriental y su influencia sobre los caudales del río Júcar. (6 vol.). DGOH, Memoria 15

36 8. Las aguas subterráneas en España. Estudio de síntesis. ITGE, Plan General de Transformación de la zona regable del Canal de Albacete. MAPA, Plan General de Transformación de la zona regable de la Manchuela- Centro (Cuenca). MAPA, Propuesta de normas de explotación de Unidades Hidrogeológicas en el Sistema Hidráulico Alarcón-Contreras. (2 vol.). CHJ-ITGE, Estudio de seguimiento de del impacto de las extracciones de aguas subterráneas en los acuíferos de la Mancha Oriental y los caudales del río Júcar. (5 vol.). DGOH, Redes de Control de las Aguas Subterráneas en la Cuenca del Júcar. DGOH-ITGE, Proyecto de instalación, mantenimiento y operación de redes oficiales de control de aguas subterráneas. Cuenca del Júcar. DGOHCA-CHJ, Calidad química y contaminación de las aguas subterráneas de España, período Cuenca del Júcar. ITGE, Plan Hidrológico de la cuenca del Júcar. CHJ, Síntesis hidrogeológica de Castilla-La Mancha: descripción de las Unidades Hidrogeológicas y calidad de las aguas subterráneas (2 vol.). Consejería de Agricultura y Medio Ambiente Castilla-La Mancha ITGE, Evolución de la piezometría y calidad del agua en la Unidad Hidrogeológica Mancha Oriental. Consejería de Agricultura y Medio Ambiente Castilla-La Mancha ITGE, Delimitación de zonas vulnerables a la contaminación de las aguas subterráneas por nitratos de origen agrario en Castilla-La Mancha. 16 Memoria

37 Consejería de Agricultura y Medio Ambiente Castilla-La Mancha ITGE, Informe sobre sustitución de bombeos por aguas superficiales en regadíos de iniciativa pública. Delegación de Albacete de la Consejería de Agricultura y Medio Ambiente Castilla-La Mancha, Puntos de agua inventariados en la Unidad Hidrogeológica Columnas litológicas en la Unidad Hidrogeológica Aforos de captaciones de agua subterránea en la Unidad Hidrogeológica Prospecciones geofísicas en la Unidad Hidrogeológica Cartografías geológica e hidrogeológica de la Unidad Hidrogeológica Estudios de ámbito local en la Unidad Hidrogeológica De todas estas referencias bibliográficas, se estudian con detalle doce, que tienen entidad de estudio o síntesis de la totalidad de la Unidad Hidrogeológica. El análisis se realiza en función de los datos que aporta cada estudio sobre algunas características básicas de la Unidad: denominación y delimitación, esquema de flujo subterráneo, acuíferos presentes, calidad del agua subterránea, zonificación hidrogeológica y balance hídrico. En la Tabla 6 se muestra la información contenida en cada uno de estos estudios analizados. Memoria 17

38 Tabla 6. Tabla. Información de la UGH aportada por los estudios analizados (Tomada de ITGE,1999) Se elaboran unas tablas resumen, tras el examen detallado de las características principales en cada uno de los estudios elegidos, siguiendo las directrices establecidas en la tabla anterior. Cada estudio establece una delimitación diferente y una denominación de la zona de la Mancha. En la tabla siguiente puede observarse la variación de los límites de la Unidad, la superficie y su denominación según los diferentes estudios analizados. 18 Memoria

39 Tabla 7. Denominación y delimitación de la UHG en los diferentes estudios analizados. (ITGE,1999) Memoria 19

40 Nueve de los doce estudios analizados incluyen isopiezas correspondientes a diferentes períodos, que permiten determinar el flujo subterráneo. En la Tabla 1 se señalan los períodos considerados y los acuíferos a que corresponden las isopiezas tratadas. Tabla 8. Esquema de flujo subterráneo de la UHG según los diferentes estudios analizados (Tomada de ITGE,1999) La calidad del agua subterránea de la Unidad Mancha Oriental se contempla en diez de las doce referencias bibliográficas analizadas. Todos los estudios manejan análisis químicos de componentes mayoritarios. En la Tabla 9 se resumen los datos de análisis aportados por los diferentes estudios. 20 Memoria

41 Tabla 9. Calidad del agua subterránea de la UHG en los diferentes estudios analizados (Tomada de ITGE,1999) En la Tabla 10 se resume los acuíferos contemplados en cada uno de los estudios, junto con sus espesores y sus características hidráulicas. La Recopilación y análisis de la información existente sobre la Unidad Mancha Oriental finaliza con el estudio de los balances hídricos que establecen los diferentes estudios. Como se observa en la Tabla 11, unos balances se hacen en régimen natural y otros en régimen alterado (con explotaciones); algunos afectan a un solo año, otros son acumulados para un período plurianual y otros tienen un carácter mixto, considerando en las entradas la recarga media para un período largo y en las salidas las extracciones y el drenaje en el último año. Memoria 21

42 Tabla 10. Acuíferos y sus características hidráulicas de la UHG según los diferentes estudios analizados (Tomada de ITGE,1999) 22 Memoria

43 Tabla 11. Balances hídricos de la UHG según los diferentes estudios analizados (Tomada de ITGE,1999) Memoria 23

44 En el Capítulo II, Propuesta de delimitación y zonificación de la Unidad Hidrogeológica Mancha Oriental, se analiza la actual delimitación de la Unidad. En este capítulo se indica que algunos de los límites que hoy se mantienen son arbitrarios, y se fijaron en su día por conveniencia práctica de los estudios en curso, no por razones hidrogeológicas. Se propone una nueva delimitación, excluyendo el territorio no conectado hidráulicamente, y añadiendo nuevas zonas con flujo subterráneo no despreciable. Figura 3. Nuevos límites propuestos para la UHG Mancha Oriental (Tomada de ITGE, 1999) En el Capítulo II también se plantea la definición de zonas con características hidrogeológicas más o menos homogéneas, que puedan constituir elementos básicos de la gestión. 24 Memoria

45 Figura 4. Propuesta de zonificación hidrogeológica de la UHG (Tomada de ITGE, 1999) En el Capítulo III, Propuesta de Red Transitoria de piezometría en la Unidad Hidrogeológica Mancha Oriental, se analizan las previsiones del proyecto de red oficial, con el fin de optimizar la ubicación de nuevos piezómetros y de facilitar la correlación de los datos que se obtengan en la futura red oficial con las series históricas disponibles. Además se propone una red transitoria de piezometría, para asegurar la continuidad de la toma de datos durante el período que transcurra hasta la implantación definitiva de la red oficial. En el Capítulo IV, Criterios de selección de áreas de recarga artificial y sustitución de extracciones de agua subterránea en la Mancha Oriental, se proponen criterios para la selección de áreas de la Unidad donde puedan efectuarse recargas artificiales y sustitución de bombeos, y aplicando estos criterios se avanza un análisis previo de las alternativas más favorables. Memoria 25

46 Estas zonas, representadas en la Figura 5, son: Regadíos Aguas Nuevas El Salobral Santa Ana Regadíos la Herrera Riegos privados en la zona del Canal de Albacete Riegos privados en la margen derecha del Júcar Otras zonas regables de iniciativa pública Figura 5. Situación de posibles áreas de sustitución de bombeos por aguas superficiales (Tomada de ITGE, 1999) 26 Memoria

47 2.4. ESTUDIO DE UTILIZACIÓN CONJUNTA De la Consultoría y asistencia para el estudio de utilización conjunta de los recursos hídricos superficiales y subterráneos de las cuencas media y baja de los ríos Júcar y Turia. OPH, 2002 se tiene en cuenta en este estudio su capítulo 3 `Los recursos hídricos de la cuencas, y fundamentalmente el apartado de evaluación de los recursos superficiales en el río Júcar en el tramo Alarcón Molinar. En este apartado se realiza un análisis del tramo del río Júcar entre el embalse de Alarcón y el embalse de Molinar. Este tramo presenta un alto grado de afecciones en su régimen natural, debido a las extracciones de los riegos que utilizan aguas de la Unidad Hidrogeológica de la Mancha Oriental. Dichas afecciones hacen que la evaluación de los recursos naturales presente una gran complejidad ya que produce una disminución de los caudales que se aportan del acuífero al río. En la Figura 6 se muestra el esquema del río Júcar entre los embalses de Alarcón y Molinar, donde se indica la conexión entre el acuífero de la Mancha Oriental y el río Júcar. Memoria 27

48 E. Alarcón EXP: Río Valdemembra La Encina La Hoz EA107 (Alarcón ) ATS Marina Baja EA132 (P. Carrasco ; ; ) Ayo. Valhermoso EA129 (El Picazo ) Júcar C. Romera Ayo. Ledaña BOMBEOS EA133 (La Teja ) EA36 (Los Frailes ; ; ) EA144 (Alcalá del Júcar ; ; ) EA38 (Cofrentes ; ) ACUÍFERO MANCHA ORIENTAL Río Del Arquillo Canal de María Cristina Rambla Carcelén E. Molinar Ent HE: EXP: Río Lezuza EA138 (Balazote ) Río Mirón Río Cubillo Figura 6. Esquema del río Júcar en el tramo Alarcón - embalse de Molinar(Tomada de OPH, 2002) Se han analizado las aportaciones aforadas entre el embalse de Alarcón y el embalse de Molinar, resumidas en la figura siguiente, donde se aprecia una importante disminución en las aportaciones registradas, llegando incluso a ser el río perdedor en los últimos años. 28 Memoria