EJEMPLO DE DESARROLLO DE UN MODELO DE SIMULACIÓN CON AQUATOOL

Transcripción

1 EJEMPLO DE DESARROLLO DE UN MODELO DE SIMULACIÓN CON AUATOOL DESARROLLO DE UN MODELO DE SIMULACIÓN DE HÁBITAT CON CAUDECO Andrea Momblanch Benavent Javier Paredes Arquiola Abel Solera Solera Joaquin Andreu Álvarez Grupo de Ingeniería de Recursos Hídricos Universidad Politécnica de Valencia

2 ÍNDICE 1. Introducción Planteamiento del problema Simulación con Caudeco Análisis de resultados

3

4 1. Introducción El establecimiento del régimen de caudales ecológicos en los distintos tramos de un río en un sistema de recursos hídricos es una tarea compleja, ya que debe garantizar la existencia de un hábitat adecuado para albergar a la fauna acuática sin perjudicar en exceso a los usos económicos del agua. Existen numerosas metodologías para determinar estos regimenes de caudales, de las cuales en España se aplican las metodologías estadísticas complementadas con métodos de simulación de hábitat, tal como indica la legislación (IPH, 2008). En los métodos de simulación de hábitat el indicador de la mejora del estado ecológico en los tramos de río es el aumento del hábitat potencial útil () de las especies piscícolas presentes. Las series temporales de hábitat (STH) representan la variación temporal del disponible en un tramo de río para los individuos de cierta especie piscícola en una determinada etapa del desarrollo vital. La determinación de las STH requiere las series de caudales circulantes por los tramos de estudio y las curvas de hábitat potencial útil en función del caudal. Mediante el módulo Caudeco se combinan estos datos y se generan las series totales de hábitat. Para una mejor interpretación de la información que ofrecen las STH es habitual emplear índices o simplificaciones de estas curvas. Uno de los más utilizados son las Curvas de Duración de Hábitat (CDH), que son curvas de probabilidad de superación de hábitat que indican el porcantaje de tiempo en el que se supera un determinado valor del en el periodo de estudio. En este ejercicio se va a implementar un modelo de simulación de hábitat y se van a analizar los resultados de distintas simulaciones para mostrar las posibilidades que ofrece el módulo Caudeco. 2. Planteamiento del problema Se va a trabajar sobre el esquema del Río Mayu mostrado en el documento de desarrollo de un modelo de gestión con Simges (Ejemplo de desarrollo de un modelo de simulación con AquaTool. Desarrollo del modelo de simulación de la cuenca), pero con nuevos datos de demanda, volumenes de embalse y aportaciones. Los nuevos datos se pueden encontrar en el archivo Datos.zip correspondiente a este ejemplo. El objetivo del ejercicio consiste en fijar los caudales ecológicos en dos tramos de río Chicharro_Grande y AzudGrande_VertVillaAbajo. En estos tramos se encuentran las siguientes especies objetivo con las características que se muestran en la tabla: 3

5 Tramo de río Especie Estadio Bioperíodo Curva - Trucha Adulto Unidad TruchaAdulto Chicharro_Grande AzudGrande_VertVillaAbajo Barbo Juvenil Biop_1 BarboJuvenil Barbo Adulto Unidad BarboAdulto Trucha Juvenil Biop_1 TruchaJuvenil Trucha Freza Biop_2 TruchaFreza Bordallo Alevín Biop_2 BordalloAlevin Tabla 1. Datos de las especies estadio a considerar en cada tramo de estudio. Otro de los datos que se debe proporcionar al módulo Caudeco son los bioperiodos. Se trata de series que representan la presencia temporal de las especies-estadio en cada tramo de río. Las series utilizadas en este ejercicio son las siguientes: Bioperíodo Oct. Nov. Dic. Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ag. Sept. Unidad Biop_ Biop_ Tabla 2. Series de bioperiodos de las especies estadio consideradas. Finalmente, el dato clave para realizar la simulación de hábitat son las curvas -. Estas curvas reflejan el grado de aprovechamiento del cauce que pueden realizar las especie-estadio presentes en cada tramo de río para su desarrollo vital. Las curvas - se obtienen a partir de las curvas de idoneidad o preferencias, que a su vez se obtienen por conteo de peces en el río evaluando la profundidad, la velocidad y el sustrato. Las curvas - consideradas en el problema son las siguientes: Chicharro_Grande AzudGrande_VerVillaAbajo Trucha/Adulto Barbo/Adulto Barbo/Juvenil Trucha/Juvenil Trucha/Freza Bordallo/Alevín

6 Chicharro_Grande AzudGrande_VerVillaAbajo Trucha/Adulto Barbo/Adulto Barbo/Juvenil Trucha/Juvenil Trucha/Freza Bordallo/Alevín

7 Chicharro_Grande AzudGrande_VerVillaAbajo Trucha/Adulto Barbo/Adulto Barbo/Juvenil Trucha/Juvenil Trucha/Freza Bordallo/Alevín

8 Chicharro_Grande AzudGrande_VerVillaAbajo Trucha/Adulto Barbo/Adulto Barbo/Juvenil Trucha/Juvenil Trucha/Freza Bordallo/Alevín

9 Chicharro_Grande AzudGrande_VerVillaAbajo Trucha/Adulto Barbo/Adulto Barbo/Juvenil Trucha/Juvenil Trucha/Freza Bordallo/Alevín Tabla 3. Curvas - de las especies-estadio consideradas en los tramos de estudio. Figura 1. Gráficas de las curvas - de las especies-estadio consideradas en los tramos de estudio. Como ya se ha comentado anteriormente, el objetivo de este ejercicio es determinar el caudal ecológico en dos tramos de río. Para ello se deben probar distintos valores de caudal ecológico y escoger el que proporcione, conjuntamente, buenos resultados de disponibilidad de hábitat y de atención a las demandas. Por tanto, cuantas más simulaciones se realicen variando el caudal, mejor información se tendrá para la elección de los caudales ecológicos a implantar. En este ejercicio únicamente se va a analizar el efecto de los caudales mínimos que proporcionan el 30%, el 50% y el 80% del máximo de la especie-estadio más restrictiva en cada tramo de río estudiado. Estos porcentajes representan el rango de caudales exigido por la legislación (IPH, 2008), 50%-80% en situación normal y 30%-80% en caso de masas muy alteradas hidrológicamente o en épocas de sequía: 8

10 Nombre CaudalChicharro_Grande () AzudGrande_VertVillaAbajo () Tabla 4. Caudales ecológicos. El patrón temporal con el que se va a distribuir mensualmente cada uno de los caudales mínimos anteriores se ha obtenido a partir de la variabilidad del régimen natural en cada tramo de río: Mes Coeficiente Chicharro_Grande Coeficiente AzudGrande_VertVillaAbajo Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Tabla 5. Patrones de distribución mensual de los caudales ecológicos. Con estos datos, los caudales mínimos a introducir en las distintas simulaciones con Simges serían: (= i Patrón de distribución) Figura 2. Regímenes de caudales ecológicos considerados. 9

11 3. Simulación con Caudeco Con cada uno de los regímenes de caudales ecológicos anteriores se va a realizar una simulación con Caudeco, para lo cual se debe realizar previamente la simulación de la gestión del sistema con Simges, fijando el regímen de caudales mínimos circulantes en los tramos de estudio. Las simulaciones de la gestión deben abarcar almenos el período en que se desea simular la disponibilidad de hábitat. Dado que en las distintas simulaciones solo cambian los caudales mínimos en dos tramos, se ha decidio crear tres escenarios distintos dentro del mismo proyecto de AquaTool. Para más información sobre la simulación de la gestión, consultar el Ejemplo de desarrollo de un modelo de simulación con AquaTool. Desarrollo del modelo de simulación de la cuenca. Tras la simulación con Simges, se dispone de los caudales mensuales circulantes por los tramos de río estudiados, en función de los caudales mínimos establecidos en ellos y de la gestión llevada a cabo en el sistema. En este punto se puede realizar la simulación de hábitat con Caudeco. A continuación se muestra la implementacion de datos mediante figuras. Para más detalles acerca de la introducción de datos en Caudeco, consultar el Manual del usuario de Caudeco. Figura 3. Pestaña de especies objetivo. 10

12 Figura 4. Pestaña de estadios de vida de las especies objetivo. Figura 5. Pestaña de masas de agua o tramos de estudio. Figura 6. Pestaña de bioperiodos de las especies-estadios estudiadas. 11

13 Figura 7. Ventanas de implementación de las series de bioperiodos. Figura 8. Pestaña de curvas - de las especies-estadio estudiadas. 12

14 Figura 9. Ventanas de implementación de las curvas -. Figura 10. Opciones de simulación seleccionadas. 13

15 oct-1940 jul-1941 abr-1942 ene-1943 oct-1943 jul-1944 abr-1945 ene-1946 oct-1946 jul-1947 abr-1948 ene-1949 oct-1949 jul-1950 abr-1951 ene-1952 oct-1952 jul-1953 abr-1954 ene-1955 oct-1955 jul-1956 abr-1957 ene-1958 oct-1958 jul-1959 abr-1960 ene-1961 oct-1961 jul-1962 abr-1963 ene-1964 oct-1964 jul-1965 abr-1966 ene-1967 oct-1967 jul-1968 abr-1969 ene-1970 oct-1970 jul-1971 abr-1972 ene-1973 oct-1973 jul-1974 abr-1975 ene-1976 oct-1976 jul-1977 abr-1978 ene-1979 oct-1979 jul-1980 abr-1981 ene-1982 oct-1982 jul-1983 abr-1984 ene-1985 oct-1985 jul-1986 abr-1987 ene-1988 oct-1988 jul-1989 abr-1990 ene-1991 oct-1991 jul-1992 abr-1993 ene-1994 oct-1994 jul-1995 abr-1996 ene-1997 oct-1997 jul-1998 abr-1999 ene-2000 Modelo de simulación de hábitat con AquaTool Finalmente, se debe presionar el botón Calcular para obtener las STH, que reflejan la variación mensual del hábitat disponible para los caudales circulantes por el río, y las CDH, que muestran la frecuencia de presentación de los distintos valores de hábitat disponible para las especies-estadio estudiadas. 4. Análisis de resultados El proceso descrito en el apartado 3 se debe repetir para cada uno de los escenarios definidos, con distintos los regímenes de caudales ecológicos analizados. Se podrían realizar múltiples combinaciones de los caudales ecológicos en los distintos tramos (definiendo más escenarios), pero hay que tener en cuenta la capacidad de análisis que se tiene de los resultados, para no generar sobreinformación. En el ejemplo descrito en este documento se obtienen tres resultados distintos sobre la disponibilidad de hábitat y el grado de satisfacción de las demandas, en función de los caudales ecológicos implantados en las simulaciones con Simges. Los métodos de análisis que se pueden utilizar para estudiar las posibles soluciones del problema son muy diversos y se deben combinar para tratar de alcanzar la mejor solución: 1. Comparación de las STH y las CDH para distintos regímenes de caudales ecológicos, utilizando indicadores como la garantía y la resiliencia para las STH, y el acumulado (de los percentiles 80, 85, 90 y 95) y el valor del percentil 80 para las CDH. (%) STH-Barbo Adulto Escenario 1 40 Escenario 2 Escenario Figura 11. STH del barbo adulto en los distintos escenarios simulados. Simulación Criterio de fallo Garantía Resiliencia Escenario Escenario 2 < 70% Escenario Tabla 6. Indicadores de disponibilidad de hábitat derivados de las STH. 14

16 oct-1940 jul-1941 abr-1942 ene-1943 oct-1943 jul-1944 abr-1945 ene-1946 oct-1946 jul-1947 abr-1948 ene-1949 oct-1949 jul-1950 abr-1951 ene-1952 oct-1952 jul-1953 abr-1954 ene-1955 oct-1955 jul-1956 abr-1957 ene-1958 oct-1958 jul-1959 abr-1960 ene-1961 oct-1961 jul-1962 abr-1963 ene-1964 oct-1964 jul-1965 abr-1966 ene-1967 oct-1967 jul-1968 abr-1969 ene-1970 oct-1970 jul-1971 abr-1972 ene-1973 oct-1973 jul-1974 abr-1975 ene-1976 oct-1976 jul-1977 abr-1978 ene-1979 oct-1979 jul-1980 abr-1981 ene-1982 oct-1982 jul-1983 abr-1984 ene-1985 oct-1985 jul-1986 abr-1987 ene-1988 oct-1988 jul-1989 abr-1990 ene-1991 oct-1991 jul-1992 abr-1993 ene-1994 oct-1994 jul-1995 abr-1996 ene-1997 oct-1997 jul-1998 abr-1999 ene-2000 oct-1940 ago-1941 jun-1942 abr-1943 feb-1944 dic-1944 oct-1945 ago-1946 jun-1947 abr-1948 feb-1949 dic-1949 oct-1950 ago-1951 jun-1952 abr-1953 feb-1954 dic-1954 oct-1955 ago-1956 jun-1957 abr-1958 feb-1959 dic-1959 oct-1960 ago-1961 jun-1962 abr-1963 feb-1964 dic-1964 oct-1965 ago-1966 jun-1967 abr-1968 feb-1969 dic-1969 oct-1970 ago-1971 jun-1972 abr-1973 feb-1974 dic-1974 oct-1975 ago-1976 jun-1977 abr-1978 feb-1979 dic-1979 oct-1980 ago-1981 jun-1982 abr-1983 feb-1984 dic-1984 oct-1985 ago-1986 jun-1987 abr-1988 feb-1989 dic-1989 oct-1990 ago-1991 jun-1992 abr-1993 feb-1994 dic-1994 oct-1995 ago-1996 jun-1997 abr-1998 feb-1999 dic-1999 Modelo de simulación de hábitat con AquaTool (%) CDH-Barbo Adulto Escenario 1 Escenario 2 Escenario % 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% 55% 60% 65% 70% 75% 80% 85% 90% 95% Percentil temporal Figura 12. CDH del barbo adulto en los distintos escenarios simulados. Simulación Acumulado Valor del percentil 80 Escenario Escenario Escenario Tabla 7. Indicadores de disponibilidad de hábitat derivados de las CDH. 2. Utilización de los resultados de STH y CDH agregados por etapas y especies, y por etapas y masas para detectar aspectos conflictivos. (%) Barbo Figura 13. STH acumulada para el barbo en el escenario 1. (%) Chicharro_Grande Figura 14. STH acumulada para el tramo Embalse del Chicharro - Azud Grande en el escenario Estudio del grado de satisfacción de las demandas para cada caudal ecológico a través de los distintos tipos de garantías que proporciona Simges. 15

17 Déf. d. urbanas (hm 3 /año) eco en Chicharro-Grande Caudal mínimo (m 3 /s) Déf. d. agrarias (hm 3 /año) eco en Azud Grande-VertVillaAbajo Caudal mínimo (m 3 /s) Figura 15. Efecto de los caudales ecológicos sobre el sistema. Si los gráficos de la Figura 15 tuviesen más puntos, es decir que se hubiesen simulado más regímenes de caudales ecológicos, se podría definir una curva que relacionara el aumento del caudal mínimo con el aumento del déficit de suministro a las demandas. La principal ventaja de dicha información es que resulta fácilmente comprensible por las partes interesadas en los procesos de planificación. 16