LA RECARGA ARTIFICIAL DE ACUÍFEROS EN LA GESTIÓN CONJUNTA DE LOS RECURSOS DEL RÍO LLOBREGAT.

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1 LA RECARGA ARTIFICIAL DE ACUÍFEROS EN LA GESTIÓN CONJUNTA DE LOS RECURSOS DEL RÍO LLOBREGAT. AUTOR: FRANCISCO F. LUQUE MONTILLA Empresa: Sociedad General de Aguas de Barcelona S. A. Palabras claves: Recarga artificial. Gestión conjunta de recursos Resumen: El abastecimiento de agua potable a Barcelona y su área metropolitana depende en una parte importante de los recursos de agua superficial y subterránea del río Llobregat. El Llobregat es un río típicamente mediterráneo en el que se alternan épocas de sequías severas, en las que el caudal circulante por el río es muy pequeño, con épocas húmedas en las que los caudales pueden llegar a ser altos, produciéndose periódicamente inundaciones más o menos importantes de sus márgenes. Con la recarga artificial de los acuíferos de dicho río se pretende incrementar el volumen de agua que de forma natural se infiltra en el subsuelo en épocas de caudales circulantes por el río medios o altos, con objeto de disponer de una mayor reserva de agua subterránea que se podrá utilizar en épocas de sequía cuando los recursos de agua superficial del río sean insuficientes para satisfacer la demanda de agua potable para la población El abastecimiento de agua a Barcelona y su zona metropolitana El abastecimiento de agua potable a Barcelona se realiza con los recursos de las tres fuentes siguientes: - Agua superficial del río Ter tratada en la Planta potabilizadora de Cardedeu. - Agua superficial del río Llobregat tratada en las Plantas potabilizadoras de Sant Joan Despí y Abrera. - Agua subterránea de los acuíferos del Valle Bajo y del Delta del río Llobregat. En el año 2002 se ha iniciado la recuperación para el abastecimiento de los recursos del acuífero del Delta del río Besós que se habían dejado de utilizar en los años 80 a causa de su contaminación. El agua de este acuífero se trata en una Planta de nanofiltración antes de ser suministrada para su consumo. Aguas de Barcelona suministra agua potable a la ciudad de Barcelona y a 22 municipios de su área metropolitana. Los principales datos de este suministro son los siguientes: - Nº. de habitantes suministrados Superficie 422 km 2 - Longitud red de distribución km

2 - Consumo medio diario m 3 - Volumen anual agua entregada a la red 250 hm 3 Superficial río Llobregat hm 3 Superficial río Ter hm 3 Subterránea río Llobregat hm 3 Fig. 1.- Situación geográfica de las fuentes de abastecimiento de Barcelona 2. - Características de los acuíferos del río Llobregat Los acuíferos más importantes del río Llobregat se encuentran en su cauce bajo y más concretamente en sus últimos veinte kilómetros antes de desembocar en el mar Mediterráneo. Se trata de los acuíferos del Valle Bajo y del Delta que en realidad son una formación hidrogeológica unitaria, siendo su superficie de 110 km 2. El acuífero del Valle Bajo del Llobregat tiene una longitud aproximada de unos diez kilómetros y una anchura que varía entre 250 y m. Se trata de un acuífero libre formado por gravas y arenas cuaternarias conectado con el río y por tanto es una zona importante de recarga natural por infiltración del agua superficial del río Llobregat, sobretodo en épocas de avenidas. Tiene un espesor que oscila entre 20 y 40 m y en su parte superior tiene una capa de limos de unos cinco metros, salvo en el lecho del río. La velocidad media del agua en este acuífero es de unos 10 m/día. El acuífero del Delta del río Llobregat tiene forma de triángulo y está dividido en dos por una capa de limos impermeables creciente hasta llegar al mar donde llega a tener un espesor de unos 40 m. El acuífero

3 superior es libre y tiene un espesor de gravas y arenas que oscila entre seis y veinte metros, mientras que el acuífero inferior es cautivo y tiene un espesor de gravas y arenas que varía entre 10 y 25 m. ACUÍFERO LIBRE ACUÍFERO CONFINADO Martorell Castellbisbal Santa Andreu de la Barca Pallejá Sant Vicenç Acuífero del Valle Bajo Molins de Rei Sant Feliu de Llobregat Sant Joan Despí Cornella de Llobregat L Hospitalet Sant Boi de Llobregat Gava Viladecans El Prat de Llobregat Río Llobregat Acuífero del Delta Castelldefels Mar Mediterráneo Fig. 2.- Situación y sección del acuífero del Valle Bajo y del Delta del Río Llobregat La reserva útil máxima de este acuífero se estima en unos 114 hm 3. Este volumen da una idea de las posibilidades de regulación interanual de los recursos hidráulicos del río Llobregat, al poder utilizar en épocas de sequía el agua almacenada en el acuífero en los años húmedos ya sea por recarga natural o inducida. El acuífero del Valle Bajo del río Llobregat, al ser libre, es una zona de recarga, almacenamiento y captación, existiendo una relación directa entre su nivel freático y el volumen de agua almacenada. El acuífero del Delta del río Llobregat, al ser confinado y con una morfología muy uniforme, permite una buena distribución del agua a todo su territorio y por tanto una fácil captación y extracción de agua mediante pozos Uso conjunto de los recursos del río Llobregat Como ya se ha indicado, los recursos hídricos del río Llobregat puede ser superficiales, que son los que circulan por el lecho del río, y subterráneos que son los que se almacenan y circulan por el subsuelo formando acuíferos, siendo los más importantes, como también se ha indicado, los del Valle Bajo y del Delta. Estos acuíferos se alimentan del agua superficial de la misma cuenca del río por percolación del agua que circula por su cauce, por infiltración de las aguas de lluvia y de riego y por recarga inducida o artificial. Por tanto, se puede distinguir dos circuitos claramente diferenciados por los que circula el agua. Uno de ellos sería el circuito superficial que tiene una baja impedancia y elevada velocidad, del orden de m/día. El otro sería el circuito subterráneo, de alta impedancia y baja velocidad, unos 10 m/día. Esta duplicidad de vías, con tiempos de tránsito tan diferentes, ha permitido, mediante la utilización conjunta de

4 los recursos subterráneos y superficiales, la optimización de su disponibilidad a lo largo del tiempo con una clara compensación entre los años hidráulicamente secos y los húmedos. RÍO PLANTA TRATAMIENTO SISTEMA DISTRIBUCIÓN RECARGA NATURAL RECARGA ARTIFICIAL EN SUPERFICIE ESTACIÓN DE BOMBEO ACUÍFERO POZOS ALMACENAMIENTO AGUA AGUA SUBTERRÁNEA Fig. 3.- Uso conjunto de aguas superficiales y subterráneas RECARGA ARTIFICIAL EN PROFUNDIDAD Aguas de Barcelona utiliza con prioridad los recursos superficiales del río Llobregat manteniendo como reserva estratégica los recursos subterráneos. En caso de problemas de calidad o cantidad en el agua superficial, se puede llegar a captar hasta m 3 al día de agua subterránea, lo que representa más del 30% de la demanda media diaria de la zona abastecida. Por esta razón, el agua subterránea del río Llobregat es un recurso imprescindible sin el cual la ciudad de Barcelona y su zona metropolitana podría tener en ocasiones algunos problemas de suministro. En épocas de sequía, esta agua subterránea puede llegar a satisfacer hasta un 20% de la demanda total. A la vista de estos datos se comprende porque Aguas de Barcelona lleva realizando operaciones de recarga artificial de estos acuíferos del río Llobregat desde hace más de treinta años con el objetivo principal de disponer de recursos de agua subterránea de buena calidad alternativos a las aguas superficiales. Esta explotación conjunta de recursos ha permitido la extracción de hasta 30 hm 3 de agua subterránea en años secos y la recarga neta de hasta 7 hm 3 en años húmedos. Lógicamente, esta explotación conjunta y óptima de los recursos se puede malograr si no se consigue mantener una calidad adecuada de dichos recursos. A diferencia de las aguas superficiales, cualquier episodio de contaminación de las aguas subterráneas puede llegar a tener una duración muy larga como consecuencia de la baja velocidad de tránsito del agua por el medio permeable, y puede llegar a deteriorar la calidad del agua de la totalidad del acuífero de una forma grave e incluso irreversible. Es preciso pues establecer medidas de protección que regulen las actividades y las infraestructuras permitidas en las zonas que ocupan los acuíferos y en sus zonas de recarga. En el caso del río Llobregat, y a pesar de la importancia que como ya se ha indicado tienen sus acuíferos, no se han implantado prácticamente ninguna medida de protección por lo que ya se han producido varios episodios de contaminación, algunos de ellos graves,

5 aunque en todos los casos sus efectos han podido ser eliminados o reducidos de tal forma que solo afecten a zonas muy concretas del acuífero hm3 hm V. Extraído V. Recargado Recarga en profundidad Recarga en superficie V. Extraído V. Recargado Recarga en profundidad Recarga en superficie Fig. 4.- Explotación del acuífero del Valle Bajo y del Delta del río Llobregat 4. - La recarga artificial de los acuíferos del río Llobregat En la gestión de los recursos subterráneos de un acuífero, los factores que determinan su explotación son la cantidad máxima que se puede extraer del mismo y su calidad. La cantidad máxima de agua que puede extraerse, en promedio, es la misma que se infiltra en el terreno más/menos la que puede circular desde o hacia otras unidades hidrogeológicas y menos la que circula hacia el mar. Frecuentemente hay un desequilibrio entre la extracción y la infiltración natural del agua de los ríos y del agua de lluvia, nieve, riego, etc. que percola por el terreno permeable. Normalmente este desequilibrio es estacional o transitorio y puede ser compensado por la capacidad de almacenamiento de los acuíferos. Si esta capacidad de almacenamiento es insuficiente para regular este desequilibrio, la recarga artificial puede constituir una ayuda para amortiguar las variaciones del nivel freático y evitar que las captaciones menos profundas queden inutilizadas temporalmente por falta de agua. En el caso de que el desequilibrio sea permanente, para corregir este déficit se ha de recargar artificialmente en la cuantía que sea necesaria para corregirlo. De lo contrario se producirá una sobreexplotación del acuífero que puede tener graves consecuencias como es la intrusión marina en el caso de acuíferos costeros. Los principales objetivos que se persiguen con la recarga artificial de los acuíferos que se utilizan para el abastecimiento de agua, aparte de reducir el desequilibrio anteriormente mencionado, son los siguientes: - Incrementar los recursos de agua.

6 - Utilizar el acuífero como infraestructura de transporte del agua. - Mejorar la calidad del agua. - Conseguir un efecto barrera al aumentar el nivel freático. Con la recarga que Aguas de Barcelona realiza en los acuíferos del Valle Bajo y del Delta del río Llobregat se cumple todos los objetivos indicados. Se reduce de manera notable el desequilibrio entre la infiltración natural y las extracciones, incrementándose las reservas de agua para poder extraerlas cuando las puntas de consumo lo requieran o cuando los recursos de agua superficial no estén disponibles. Como término medio se estima que un aumento de tres metros en el nivel freático permite almacenar 1 hm 3 por cada km 2 de superficie. Asimismo el acuífero actúa como medio natural de transporte ya que algunas de las operaciones de recarga se realizan a unos 10 km de los pozos de extracción. Esta distancia significa que el agua está casi tres años en contacto con el subsuelo lo que mejora sensiblemente su calidad y finalmente el incremento del nivel freático ayuda a luchar contra la intrusión salina que existe en algunas de las zonas costeras del acuífero. Un aspecto que se ha de tener en cuenta al realizar la recarga artificial de un acuífero es la calidad del agua con la que esta se hace para evitar efectos perjudiciales en la calidad del agua del acuífero o en las zonas e instalaciones que se utilizan para llevar a cabo dicha recarga artificial. Las operaciones de recarga artificial que Aguas de Barcelona realiza en los acuíferos del río Llobregat son de dos tipos: Recarga artificial en superficie por escarificado del lecho del río y recarga artificial en profundidad mediante pozos Recarga artificial en superficie por escarificado del lecho del río Los acuíferos del Valle Bajo y del Delta del río Llobregat se alimentan principalmente por infiltración del agua del río y en menor cuantía por infiltración directa del agua de lluvia, por percolación de los canales de riego y campos de cultivo y por aportaciones laterales. El agua que circula por el río contiene habitualmente una cierta cantidad de materia en suspensión que produce la colmatación progresiva del lecho permeable al quedar retenida entre los huecos existentes entre las gravas y arenas que constituyen el citado lecho. Cuando se produce una crecida del río, se limpia de forma natural su lecho ya que toda la materia sedimentada es arrastrada por la alta velocidad del agua, quedando el cauce en condiciones para permitir la infiltración del agua. Estas crecidas se producen en contadas ocasiones al año y lo más frecuente es que su duración sea de unas pocas horas por lo que esta infiltración natural no se realiza de manera constante. Con la recarga artificial en superficie por escarificado o labrado del lecho del río se intenta aumentar la infiltración al tener el lecho del río libre de colmatación durante el mayor tiempo posible. Estas operaciones de escarificado del lecho del río se están realizando desde el año 1950 en el acuífero del Valle Bajo del río Llobregat en una zona donde las gravas que forman dicho acuífero están en contacto directo con el río. Desde ese año, la zona de escarificado es siempre la misma, en el término municipal de Pallejá, y su eficacia se mantiene lo que demuestra el éxito del procedimiento.

7 Para el escarificado se utiliza un tractor equipado con una pala, para retirar y trasladar las gravas, y un ripper para labrar el lecho. La técnica empleada en el escarificado es sencilla pero hay que seguirla cuidadosamente para evitar que se pueda producir con el tiempo la colmatación en profundidad del lecho del río. El escarificado se realiza siempre en el mismo sentido que la corriente del río y la velocidad del tractor ha de ser siempre menor que la del agua para conseguir que esta arrastre los sedimentos arrancados y que no vuelvan a precipitar en la zona recién escarificada. Fig. 5.- Recarga artificial en superficie por escarificado del río Las condiciones de caudal y de calidad del agua del río que se han fijado para poder realizar este escarificado son las siguientes: - Caudal: entre 10 y 35 m 3 /s - Turbidez: < 100 NTU - Amonio: < 1mg/l - Cloruros: <350 mg/l Lógicamente, estas operaciones de recarga se detienen en el caso que se detecte cualquier contaminación aguas arriba de la zona donde se realizan. El coste del agua recargada depende mucho del volumen anual recargado pero en promedio es de unos dos céntimos de euro por m 3 y se estima que cada día que se realiza esta recarga se infiltra en el acuífero unos m 3.

8 Recarga artificial en profundidad Cuando los acuíferos están separados de la superficie por capas de terreno impermeable, como ocurre en el caso del acuífero profundo del Delta del río Llobregat, puede ser muy caro o prácticamente imposible realizar su recarga en superfície. En estos casos la mejor solución es realizar lo que se denomina recarga artificial en profundidad utilizando pozos, que pueden ser los mismos que se utilizan para la extracción del agua del acuífero. El principal problema de la recarga artificial en profundidad es la colmatación del terreno como ocurre con la recarga artificial en superficie. La diferencia es que esta colmatación se puede producir en los alrededores de la rejilla de los pozos a muchos metros de profundidad, disminuyendo la filtrabilidad local del acuífero con el consecuente riesgo de dañar o inutilizar unas instalaciones importantes y costosas. Flujo agua subterránea Fig. 6.- Situación pozos de recarga en profundidad del acuífero del Delta del río Llobregat Aguas de Barcelona inició la recarga artificial en profundidad en los pozos de Cornellá de Llobregat, situados en la cabecera del acuífero del Delta del río Llobregat, en el año En esta fecha, y a causa de la llegada a Barcelona del agua del río Ter tratada en la Planta de Cardedeu, la Planta de Sant Joan Despí, que trata el agua superficial del río Llobregat, dejó de funcionar a plena capacidad salvo en las épocas de mayor demanda de agua. Por esta razón, se pensó en aprovechar este excedente de capacidad de tratamiento para recargar el acuífero utilizando para ello parte del agua tratada en la Planta de Sant Joan Despí.

9 Para realizar esta recarga se aprovecharon siete pozos ya existentes en dicha zona y se construyeron cinco más con mayor zona ranurada para poder incrementar el caudal recargado en cada uno de ellos. Los siete pozos existentes que se utilizaron para recarga son sondeos entubados de 950 mm de diámetro y unos 40 m de profundidad de los cuales unos 10 m están ranurados en la zona del acuífero profundo del Delta del río Llobregat. Estos pozos ya disponían de equipos de bombeo y por tanto solo fue necesario instalar la tubería que conduce el agua de recarga hasta un punto del pozo por debajo del nivel del agua. El caudal de recarga que permite estos pozos es de 50 l/s. Los cinco pozos que se construyeron para la recarga son del mismo diámetro y profundidad que los anteriores pero su zona de rejilla es de unos 15 a 20 m con lo que se consigue una mayor superficie de paso del agua y por tanto incrementar el caudal de recarga que es de 100 l/s. La capacidad total de recarga del sistema es de unos m 3 al día. Estos doce pozos están situados entre los municipios de Sant Boi de Llobregat y Cornellá de Llobregat, donde se unen los acuíferos del Valle Bajo y el Delta, en una sección transversal del acuífero y por tanto perpendicular a las líneas de flujo natural del agua. Esta situación de los pozos permite incrementar el nivel piezométrico en toda la sección del acuífero en dicha zona, y por tanto disminuir el gradiente hidráulico aguas arriba en el acuífero del Valle Bajo, incrementándose de esta forma el volumen de agua almacenada en dicho acuífero que como ya se ha indicado con anterioridad es libre. RECARGA LIMPIEZA BOMBEO Depósito Desagüe Depósito Fig. 7.- Esquema de funcionamiento de un pozo de extracción y recarga Aunque el agua utilizada para esta recarga es agua tratada y además con unos límites muy rigurosos de turbidez, aún contiene pequeñas cantidades de materia en suspensión que podría llegar a colmatar el acuífero

10 en la zona próxima a la rejilla de los pozos si no se limitara el caudal de recarga y no se realizaran limpiezas periódicas de dichas zonas por medio de fuertes extracciones de agua que arrastren toda la materia en suspensión retenida en el terreno. La experiencia de Aguas de Barcelona es que para este acuífero, el caudal de extracción necesario para realizar una limpieza efectiva ha de ser cuatro veces el caudal de recarga. Para los siete pozos con capacidad unitaria de recarga de 50 l/s, la experiencia ha demostrado que se ha de realizar la limpieza después de haberse infiltrado m 3, o lo que es lo mismo después de quince días de recarga en continuo. La limpieza se realiza bombeando 200 l/s durante diez minutos lo que representa unas pérdidas del 0,2%. Para los cinco pozos de capacidad unitaria de recarga de 100 l/s, la limpieza se realiza cuando se ha infiltrado m 3 por cada uno de ellos, o lo que es lo mismo cada quince días de recarga en continuo. El caudal de bombeo de limpieza es de 400 l/s y la operación dura unos veinte minutos lo que representa unas pérdidas de un 0,4%. Periódicamente se realiza un control del grado de colmatación de los pozos para conocer su estado y su capacidad de infiltración. Este control consiste en medir el cono de infiltración en el pozo después de una operación de limpieza. En el caso de que se detecte una colmatación en el entorno del pozo se procede a realizar una limpieza más enérgica con descargas de aire comprimido. Esta recarga artificial en profundidad se puede realizar siempre que se cumpla unas condiciones de calidad tanto en el agua superficial del río Llobregat como en el agua una vez tratada en la Planta de Sant Joan Despí. El agua superficial del río Llobregat ha de cumplir las siguientes condiciones de calidad: - Color <= 30 mg Pt/l - Turbidez <= 250 NTU - Olor <= 25 - Amonio <= 1,2 mg/l - TOC <= 8 mg/l - Absorción UV <= 15 ( 100 cm, 254 nm ) - Cianuros <= 0,02 mg/l - Cromo hexavalente <= 0,02 mg/l - Cadmio <= 0,002 mg/l - Plomo <= 0,01 mg/l - Níquel <= 0,015 mg/l - Detergentes <= 0,3 mg LSS/l - Conductividad <= 1700 µs/cm - ph entre 7,5 y 9

11 A su vez, el agua tratada en la Planta de Sant Joan Despí, que lógicamente cumple los criterios sanitarios de la calidad del agua de consumo humano establecidos por la correspondiente Normativa, ha de cumplir también las siguientes condiciones particulares de calidad: - Color <= 3mg Pt/l - Turbidez <=0,2 NTU - Olor <= 2 ( 25º ) - ph entre 6,5 y 8,5 - Sulfatos <=200 mg/l - Magnesio <= 30 mg/l - Sodio <= 200 mg/l - Aluminio <= 0,15 mg/l - Nitratos <=20 mg/l - Amonio <=0,1 mg/l - TOC <= 3 mg C/l - Detergentes <= 0,1 mg LSS/l - Trihalometanos <= 0,1 mg/l En cuanto al coste del agua recargada, este es en promedio del orden de unos dos céntimos y medio de euro por m 3.