Captaciones de agua para abastecimiento

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1 Demanda 1 Demanda 2 Demanda 3 Oferta Captaciones de agua para abastecimiento Criterios legislativos de calidad y cantidad para el uso del agua La dotación del agua, como objetivo mínimo debería tener 100 litros / habitante y día (RD140/2003 de 7 de febrero por el que se establecen los criterios sanitarios de la calidad del agua de consumo humano) Las aguas superficiales destinadas a su uso como agua potable, se clasifican en (RD 1541/1994) Tipo A1: trat. físico normal y desinfección Tipo A2: trat. físico normal, químico y desinfección Tipo A3: trat. físico y químico intensivo, afino y desinfección y para cada tipo se establecen límites a ciertos indicadores ó parámetros de calidad - El número, naturaleza y valor límite de los parámetros varían según el uso (ej. aguas de baño) 1

2 R.D. 1541/11994 de 8 de julio, Calidad exigida a las aguas que sean destinadas a la producción de agua potable (ANEXO 1 del R.D. 927/1988 de 29 de julio (Reglamento de la Administración Pública del Agua y de la Planificación Hidrológica) Criterios legislativos de calidad y cantidad para el uso del agua La dotación del agua, como objetivo mínimo debería tener 100 litros / habitante y día (RD140/2003 de 7 de febrero por el que se establecen los criterios sanitarios de la calidad del agua de consumo humano) Las aguas superficiales destinadas a su uso como agua potable, se clasifican en (RD 1541/1994) Tipo A1: trat. físico normal y desinfección Tipo A2: trat. físico normal, químico y desinfección Tipo A3: trat. físico y químico intensivo, afino y desinfección y para cada tipo se establecen límites a ciertos indicadores ó parámetros de calidad - El número, naturaleza y valor límite de los parámetros varían según el uso que se le de al agua 2

3 R.D. 734/1988 de 1 de julio, por el que se establecen normas de calidad de las aguas de baño Criterios legislativos de calidad y cantidad para el uso del agua La dotación del agua, como objetivo mínimo debería tener 100 litros / habitante y día (RD140/2003 de 7 de febrero por el que se establecen los criterios sanitarios de la calidad del agua de consumo humano) Las aguas superficiales destinadas a su uso como agua potable, Usos consuntivos se clasifican en (RD 1541/1994) Otros Tipo A1: trat. físico normal y desinfección - Generación de energía - Urbano o doméstico Tipo A2: trat. físico normal, químico y desinfección - Medio vida acuático - Industrial Tipo - Agropecuario A3: trat. físico y químico intensivo, -afino Navegación y desinfección - Recreativo o estético - Otros: medioambientales y para cada tipo se establecen límites a ciertos indicadores ó parámetros de calidad - El número, naturaleza y valor límite de los parámetros varían según el uso que se le de al agua 3

4 Usos del agua Usos del agua en España Regadío; ; 81% Industrial; ; 5% ESPAÑA Hm3 % ANDALUCIA Hm3 % Abastecimiento % % Abastecimiento ; ; 14% Regadío Industrial % 5% % 4% Total % % Usos del agua en Andalucía Regadío; 4726; 85% Industrial; 194; 4% Abastecimiento; 602; 11% Fuente: Libro Blanco del Agua/AEAS Usos del agua depende de la climatología y del estado de desarrollo 4

5 Otros criterios de selección de fuentes de abastecimiento Calidad y cantidad de agua en origen, y su adecuación a la demanda (uso) Seguridad de suministro ( calidad y cantidad son variables en el tiempo) Cercanía puntos de destino (no siempre se elegirá el más cercano: por ejemplo aguas de mar) Topografía de la zona Facilidad de extracción y/o captación Posibilidades de ampliación Objetivos del tema Entender el abastecimiento como el encuentro satisfactorio entre oferta y demanda de agua, en cantidad y calidad determinadas por el uso al que vaya a ser destinada Revisión de las fuentes de abastecimiento (obras de captación en Obras Hidráulicas) Seguridad y garantía de las fuentes de abastecimiento Conocer los procedimientos de cálculo de garantías de caudal Entender el funcionamiento de los embalses como fuentes de agua gestión de la calidad del agua 5

6 Referencias McMahon Hydrologic design for water use. In Maidment Ed. Handbook of Hydrology. Mays, L.W. and Y-K Tung Hydrosystems engineering and management. MacGraw-Hill. Vallarino, E Obras hidráulicas. Tomo I: Cuestiones Generales y Funcionales. Escuela de Ing. Caminos de Madrid. Fischer et al Mixing in Inland and Coastal Waters. Hernández Muñoz Abastecimiento y distribución de agua. 5ª ed. Colección Seinor. Fuentes de abastecimiento 6

7 Fuentes de agua para abastecimiento - Aguas superficiales Aguas pluviales, fuentes* y manantiales*, ríos, lagos y embalses Convencionales - Aguas subterráneas - Reutilización - Desalación - Gestión de la demanda Noconvencionales Aljibes 7

8 Toma de abastecimiento de Alfacar en la Fuente Grande ó Aynadamar (Granada) S. XI Fuentes o manantiales (A. Castillo) Toma de abastecimiento en el nacimiento del río Alhama (Granada) para la población de Alhama de Granada Cortesía de Antonio Castillo 8

9 Azud de Xerta, río Ebro (S.XIII) Spring Hollow Reservoir (Virginia, EEUU) ejemplo de embalse off-stream 9

10 El Gergal (Sevilla), ejemplo de embalse on-stream ORIGEN DEL AGUA SEGÚN EL TAMAÑO DE LA POBLACIÓN PORCENTAJE 100% 80% 60% 40% 20% 0% Entre 20 y 50 mil Entre 50 y 100 mil Superior a 100 mil hab. hab. hab. Superficial Subterránea Manantiales Áreas metropolitanas Desalada 10

11 Sistema de abastecimiento de Granada Fuentes de abastecimiento 2 Conducciones alta 3 ETAP 4 Depósitos 5 Red de distribución 6 Red alcantarillado 7 EDARs Captaciones subterráneas. Granada 11

12 Características de las fuentes convencionales Aguas superficiales -Caudales y propiedades físicoquímicas variables a escalas estacionales e incluso sinópticas - Más susceptibles a la contaminación - Menores costes operativos, y mayores costes de tratamiento Aguas subterráneas - Caudales y propiedades físicoquímicas estables en el tiempo - Menor riesgo de contaminación - Menores costes de tratamiento - Mayores costes de explotación COSTES PRODUCCIÓN ORIENTATIVOS Aguas SUPERFICIALES /m3 Aguas SUBTERRANEAS 100 ms /m3 Aguas DESALACIÓN /m3 12

13 El concepto de garantía de abastecimiento La calidad y cantidad de agua ofertada no es constante Volumen (hm 3 /mes) Conc. (µmol N-NO 3 /L) Enero Enero Febrero Febrero Marzo Marzo Abril Abril Mayo Mayo Junio Junio Julio Julio Agosto Agosto Septiembre Septiembre Octubre Octubre Noviembre Noviembre Diciembre Diciembre Datos de un embalse de abastecimiento en España 13

14 Definición de garantía n = número de días en un período de tiempo n f = número de días en que la captación no satisface las necesidades de abastecimiento o demanda (en cantidad ó calidad) n f P n n f G = Pf = 1 n f = Probabilidad de fallo 1 Garantía Curvas de garantía G = f (Demanda D, ) Variables de decisión Garantías de caudal para abastecimiento 14

15 I. Ríos no regulados G = f (D) Curvas de caudales clasificados o Curvas de duración-caudal 1.- Partimos de una serie larga (N registros) de tiempo de caudales medios diarios, Q 2.- Los ordenamos de mayor a menor, Q s 3.- A cada caudal se le asigna la fracción de tiempo en que es igualado o superado G = n / N, siendo n el rango en la serie ordenada, 4.- Representamos Q s = f ( G ), ó Q s / Q m = f ( G ), siendo Q m el caudal medio circulante Ejemplo - Estación de Restábal (río Izbor) Q m = 1.67 m 3 /s Series de tiempo de caudales 15

16 Ejemplo - Estación de Restábal (río Izbor) Curva de duración-caudal o de garantía Q m = 1.67 m 3 /s Garantía (%) Caudal con garantía absoluta ( firm-yield ) = 0.35 m 3 /s II. Embalses G = f (D, almacenamiento útil C) Métodos gráficos Determinan la capacidad de almacenamiento necesaria para garantizar (100%) una demanda determinada Simulaciones Solución de la ecuación de continuidad aplicada a un elemento de control CURVAS de GARANTíA 16

17 II. Embalses G = f (D, almacenamiento útil C) Métodos gráficos Simulaciones Base de datos hidrológica (suficientemente larga) la cual debe contener el período crítico, i.e. el período más largo durante el cual los caudales han alcanzado un mínimo, causando el mayor descenso de nivel del embalse II. 1. Métodos gráficos Método de Ripple o de la curva de masa Q t V = AB + CD min C D A S 0 = Demanda garantizada (100%) B Tiempo en el período crítico 17

18 ( Q D) t II. 1. Métodos gráficos Método de secuencial t V min Período crítico II. 2. Simulaciones Ecuación de conservación de masa en embalses on-stream S Agua almacenada en el tiempo n +1 n+ 1 = Sn + Qn Dn ( En Pn ) L n Aportes por escorrentía superficial Extracciones para abastecimiento Evaporación neta Otras pérdidas (filtraciones, etc.) Sujeto a la condición S Sn C min +1 18

19 II. 2. Simulaciones Ecuación de conservación de masa en embalses off-stream S Volumen de agua bombeado n+ 1 = Sn + X n Dn ( En Pn ) Sujeto a las condiciones: L Smin Sn+1 C X n P Capacidad de bombeo X n Q t X n C ( Sn Dn ( En Pn ) Ln ) n Caudal del río II. 2. Simulaciones Ecuación de conservación de masa en embalses on-stream S Agua almacenada en el tiempo n +1 n+ 1 = Sn + Qn Dn ( En Pn ) L n Aportes por escorrentía superficial Extracciones para abastecimiento Evaporación neta Otras pérdidas (filtraciones, etc.) Sujeto a la condición S Sn C min +1 19

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