BARRERA HIDRÀULICA CONTRA LA INTRUSIÓ MARINA A L AQL. AQÜÍFER DEL LLOBREGAT Estat del projecte i resultats obtinguts. Barcelona, 20/05/2009

Transcripción

1 Felip Ortuño o Gobern Unitat Singular de Planificació i Coordinació Hidrogeològica gica Àrea de Planificació per a l Úl Ús s Sostenible de l Aigual BARRERA HIDRÀULICA CONTRA LA INTRUSIÓ MARINA A L AQL AQÜÍFER DEL LLOBREGAT Estat del projecte i resultats obtinguts Barcelona, 20/05/2009 Reunió General Tècnica de Comunitats d Usuaris d Aigües Subterrànies del LLobregat 20 de Maig del

2 INDEX 1. La intrusió marina i la barrera hidràulica a l aqüífer del Llobregat. 2. Equipament i control de la primera fase. 3. Resultats de la primera fase. 4. Segona fase de la barrera hidràulica. 5. Inversions. 2

3 1.- LA INTRUSIÓ MARINA I LA BARRERA HIDRÀULICA A L AQÜÍFER PRINCIPAL DEL LLOBREGAT 3

4 1) La intrusió marina i la barrera hidràulica al Llobregat La intrusió marina a l aqüífer principal del Llobregat: L aqüífer principal del Delta del Llobregat, reserva estratègica d aigua per a Barcelona i la seva Àrea Metropolitana, està afectat per intrusió marina, producte de la seva sobreexplotació des dels anys 70 i de les obres del port. Per a aturar-la s està realitzant, entre d altres accions, una barrera hidràulica positiva, que consisteix en la injecció en l aqüífer d aigua regenerada amb diferents tractaments. La injecció d aigua mitjançant bateries de pous aixeca el nivell piezomètric i evita que l aigua salada penetri terra endins. La barrera hidràulica per a aturar la intrusió marina és un projecte pioner a tot l Estat i gairebé únic a Europa per les seves característiques. Experiències similars es donen a Califòrnia, Austràlia i Israel principalment. A: Situació natural B: Intrusió marina Concentració de clorurs a l aqüífer principal del Llobregat en el 2007 C: Barrera hidràulica 4

5 1) La intrusió marina i la barrera hidràulica al Llobregat Accions per a la millora del recurs i de la qualitat de l aigua a la Vall Baixa i Delta del Llobregat: 1. Realització d un Pla d Ordenació d Extraccions (en curs). 2. Recàrrega per escarificació del riu (Agbar). 3. Recàrrega artificial als pous de Cornellà (Agbar) Recàrrega artificial mitjançant basses. 5. Construcció d una barrera hidràulica contra la intrusió marina. 1 5

6 1) La intrusió marina i la barrera hidràulica al Llobregat Previsió de l augment de la intrusió marina a l aqüífer en un futur: Simulació al 2036 SENSE barrera hidràulica Simulació al 2036 AMB barrera hidràulica La intrusió marina ocupa ja gairebé una tercera part de l aqüífer principal del Delta del Llobregat. En un futur, i després de 30 anys sense aplicar cap mesura, els models numèrics de l Agència indiquen que la intrusió augmentarà a l aqüífer. 6

7 1) La intrusió marina i la barrera hidràulica al Llobregat Barrera hidràulica contra la intrusió marina al Llobregat: La barrera hidràulica contra la intrusió marina al Llobregat s està desenvolupant en dues fases: FASE 1: La societat Depurbaix S.A. elaborà el projecte constructiu per a la primera fase o prova pilot. Aquesta primera fase injecta ara m 3 /dia en 3 pous a l aqüífer, i està en marxa des del Març del FASE 2: La segona fase està sent executada íntegrament per l Agència Catalana de l Aigua, i preveu un cabal d injecció total de m 3 /dia en 14 pous. Està en construcció, i s espera que estigui finalitzada a mitjans del ª Fase: Zona Franca 1ª Fase: 3 pous d injecció 1 piezòmetre 7 pous d injecció 9 piezòmetres 2ª Fase: Zona Prat 4 pous d injecció 6 piezòmetres 1ª Fase: m 3 /dia 2ª Fase: total de m 3 /dia 7

8 2.- EQUIPAMENT I CONTROL DE LA PRIMERA FASE DE LA BARRERA 8

9 2) Equipament i control de la primera fase de la barrera Aigua d injecció per a la barrera: L aigua d injecció per a la barrera hidràulica va ser inicialment un 50% d aigua regenerada de la EDAR del Baix Llobregat, mentre que el 50% restant era aigua potable de xarxa, de manera similar a com es realitzava a Califòrnia. Des del Març del 2008, en plena crisi de sequera i després d analitzar la sostenibilitat econòmica i ambiental de la barrera, l aigua potable de xarxa ha estat substituïda per aigua també regenerada, de manera que tota l aigua d injecció prové ara de l EDAR de El Prat. Això s'estendrà també a la segona fase, suposant un estalvi de 2.7 M anuals. L aigua procedent de l EDAR és sotmesa a tractaments secundari i terciari (coagulació-floculació, decantació lamelar, filtració i desinfecció per UV). El terciari s aplica pel manteniment del riu Llobregat, zones humides i regadius, i alimenta la planta de tractament d aigua per a la barrera hidràulica. En aquesta planta es realitzen addicionalment els tractaments d ultrafiltració, osmosi inversa (l osmosi només al 50% de l aigua) i desinfecció, i també la barreja i el bombament als pous. EDAR Baix Llobregat SECUNDARI TERCIARI Usos ambientals (riu i zones humides) DESINFECCIÓ OSMOSI 50% 50% ULTRAFILTRACIÓ POUS D INJECCIÓ Planta de tractament d aigua per a la barrera 9

10 2) Equipament i control de la primera fase de la barrera Aigua d injecció per a la barrera: L aigua d injecció es controla de manera contínua. Es fan anàlisis d elements químics majoritaris, metalls presents a l aigua i elements biològics per tal de realitzar estudis hidrogeològics i hidroquímics i per complir amb el RD 1620/2007 sobre reutilització d aigües depurades. Aigua d injecció: Clorurs: 240 a 320 mg/l Duresa: 250 a 270 mg/l Conductivitat: μs/cm ph: 6.9 a 7.7 No s han detectat coliformes fecals Matèria en suspensió < 10 mg/l Ultrafiltració Desinfecció (UV) Osmosi inversa 10

11 2) Equipament i control de la primera fase de la barrera Primera fase: pous d injecció. Per a la primera fase es van perforar i equipar 4 pous d injecció al Polígon Pratenc, prop de l EDAR, a uns m de la costa i separats entre sí uns 300 m. Els pous tenen uns 70 m de profunditat i estan ranurats uns 6 m en l aqüífer principal. Els materials de l aqüífer són aquí graves i sorres fines, confinades per llims d uns 40 m de potència. Els pous estan equipats amb sistemes de neteja mitjançant electrobombes submergibles o gas-lift. Per a les neteges es segueix un estricte programa de control de rentats, ja que la colmatació dels pous (física, química o biològica) és la principal causa de fracàs en les injeccions directes d aigua en aqüífers arreu del mon. 11

12 2) Equipament i control de la primera fase de la barrera Primera fase: sistema de control i pous d injecció. 12

13 2) Equipament i control de la primera fase de la barrera Primera fase: xarxa de control a l aqüífer. La xarxa de control hidroquímica i de nivells piezomètrics a l aqüífer va ser establerta per l Agència Catalana de l Aigua, utilitzant pel seu disseny diverses simulacions amb els models numèrics de l aqüífer. Punts de la xarxa de control (1ª fase) Pous d injecció de la barrera (1ª fase) Mesures continues: nivells als pous d injecció, cabals, paràmetres F-Q i microbiològics de l aigua d injecció, i nivells i conductivitat en 3 piezòmetres. Xarxa local: aigua d injecció i tots els pous i piezòmetres dins d un radi d un quilòmetre (8 punts). Cada 15 dies es mesuren nivells i paràmetres F-Q in situ. Cada 2 mesos se fan anàlisi de components majoritaris, i amb menor freqüència elements majoritaris, metalls i microbiològics. Actualment es realitzen les analítiques i les mesures de paràmetres mensualment (majoritaris i metalls). Primera fase: tasques de la CUADLL. La CUADLL realitza en aquesta primera fase les tasques de recollida de mostres i de mesura de paràmetres físic-químics de camp. 13

14 2) Equipament i control de la primera fase de la barrera Primera fase: xarxa de control a l aqüífer. TABERSA CLARIANT P5 POU B-7-B TOTAL PETR. POU 5 GEARBOX PRAT CLARIANT P4 POU MP-47 14

15 2) Equipament i control de la primera fase de la barrera Primera fase: recolida de mostres a la xarxa de control de la barrera Calibrat dels aparells de mesura Mesura de nivells als pous Bombament Recollida de les mostres 15

16 3.- RESULTATS DE LA PRIMERA FASE DE LA BARRERA 16

17 Volum d aigua injectat i colmatació dels pous: 3) Resultats de la primera fase de la barrera La injecció començà el 26 de Març del 2007, i des d aquesta data s han injectat uns m 3. Des del 4 de desembre del 2007 s injecta de manera continua les 24 h del dia. Actualment el cabal total d injecció és de m 3 /dia a tres pous (P-1, P-2 i P-3). No s han observat fins ara fenòmens de colmatació als pous (clogging), degut a l alta qualitat de l aigua d injecció i a l estricte programa de control de rentats dels pous. 17

18 3) Resultats de la primera fase de la barrera Evolució piezomètrica del pou d injección P-3 18

19 3) Resultats de la primera fase de la barrera Colmatació dels pous (clogging): Després de gairebé dos anys de funcionament, no s'han observat fins a la data fenòmens severs de colmatació als pous d'injecció ni descens en el seu rendiment, sent la relació cabal/ascens bastant estable des que es disposa de dades. Això s'atribueix a la bona qualitat de l'aigua d'injecció (aigua ultrafiltrada) i al programa de neteges dels pous. El càlcul dels índexs de saturació de l'aigua d'injecció a partir de les analítiques revela que aquest aigua està en equilibri amb quars i sobresaturada en calcita. Actualment s'estan analitzant els gels i sòlids de les netedats dels pous per identificar-los i procedir a solucionar el possible problema si es dona el cas. Índex de saturació Precipitació Dissolució CALCITA 50% EDAR + 50% Xarxa 100% EDAR 17/04/ /04/ /06/ /07/ /09/ /11/ /12/ /01/ /03/ /07/

20 Canvis en la conductivitat de l aigua de l aqüífer: En sis punts d observació a l aqüífer, la conductivitat de l aigua ha disminuït clarament des de la injecció: Gearbox: de a 4000 us/cm MP-47: de a 2000 us/cm Clariant P-5: de 9000 a 4000 us/cm Clariant P-4: de 6500 a 5000 us/cm Total P-4: de 7000 a 5000 us/cm Total P-6: de 4000 a 3500 us/cm 3) Resultats de la primera fase de la barrera En els altres dos punts de la xarxa local d observació, s han produït increments de la conductivitat previs als descensos, donat que la distribució de la salinitat en l aqüífer no és homogènia, i l aigua d injecció desplaça primer aigua més salina fins el punt d observació: Tabersa B-7-b 20

21 3) Resultats de la primera fase de la barrera Contingut de clorurs a l aqüífer: El contingut de clorurs a l aqüífer ha disminuït a tots els punts de control per efecte de la injecció de l aigua de la barrera, sent ara inferior a 2000 mg/l en tot l entorn de la injecció. Evolució dels clorurs als punts de control de la barrera hidràulica a l aqüífer principal del Llobregat. 21

22 Canvis en altres components de l aigua a l aqüífer: 3) Resultats de la primera fase de la barrera SUSTITUCIÓ AIGUA DE RED PER AIGUA ULTRAFILTRADA (18/03/08) REINICI DE LA INJECCIÓ (22/07/08) SUSTITUCIÓ AIGUA DE RED PER AIGUA ULTRAFILTRADA (18/03/08) REINICI DE LA INJECCIÓ (22/07/08) SUSTITUCIÓ AIGUA DE RED PER AIGUA ULTRAFILTRADA (18/03/08) REINICI DE LA INJECCIÓ (22/07/08) SUSTITUCIÓ AIGUA DE RED PER AIGUA ULTRAFILTRADA (18/03/08) REINICI DE LA INJECCIÓ (22/07/08) 22

23 Canvis en altres components de l aigua a l aqüífer: 3) Resultats de la primera fase de la barrera SUSTITUCIÓ AIGUA DE RED PER AIGUA ULTRAFILTRADA (18/03/08) REINICI DE LA INJECCIÓ (22/07/08) SUSTITUCIÓ AIGUA DE RED PER AIGUA ULTRAFILTRADA (18/03/08) REINICI DE LA INJECCIÓ (22/07/08) SUSTITUCIÓ AIGUA DE RED PER AIGUA ULTRAFILTRADA (18/03/08) REINICI DE LA INJECCIÓ (22/07/08) 23

24 Canvis en altres components de l aigua a l aqüífer: 3) Resultats de la primera fase de la barrera SUSTITUCIÓ AIGUA DE RED PER AIGUA ULTRAFILTRADA (18/03/08) REINICI DE LA INJECCIÓ (22/07/08) SUSTITUCIÓ AIGUA DE RED PER AIGUA ULTRAFILTRADA (18/03/08) REINICI DE LA INJECCIÓ (22/07/08) 24

25 Impacte de la primera fase de la barrera: 3) Resultats de la primera fase de la barrera Mapa de diferències de clorurs a l aqüífer, (maig maig 2008) El mapa de diferències de clorurs en un any mostra l impacte actual aproximat de la injecció i la millora de la qualitat de l aqüífer. 25

26 3) Resultats de la primera fase de la barrera Estudis en curs: Re-disseny i ampliació de la xarxa de control, coincidint amb la posada en marxa de la segona fase. Assaigs hidràulics als pous d'injecció (rendiment dels pous d injecció i caracterització del medi). Assaigs de traçadors per tal de caracteritzar els paràmetres de transport. Anàlisi dels components sòlids de les neteges dels pous. Seguiment i control de les neteges dels pous i de les relacions ascensos/cabals. Anàlisi mensual d'elements majoritaris i de metalls de l'aigua d'injecció i la de l'aqüífer. Anàlisi de components hidroquímics principals. Càlcul de composicions teòriques de l'aigua en els punts d'observació. Conveniència o no de la cloració de l'aigua d'injecció. Recopilació de mostres inalterades de l'aqüífer per si fos necessària l'anàlisi posterior de la fase sòlida. Assessors: Per tal de garantir l èxit de la Barrera Hidràulica, l Agència Catalana de l Aigua compta amb assessors de primer nivell, hidrogeòlegs de reconegut prestigi nacional i internacional, com son Emilio Custodio, Jesús Carrera i en Mario Lluria. 26

27 4.- SEGONA FASE DE LA BARRERA HIDRÀULICA 27

28 4) Segona fase de la barrera hidràulica 2ª Fase: Zona Franca 1ª Fase: 3 pous d injecció 1piezòmetre 7 pous d injecció 9piezòmetres 2ª Fase: Zona Prat 4 pous d injecció 6 piezòmetres Situació actual de clorurs a l aqüífer 28

29 4) Segona fase de la barrera hidràulica Situació dels pous a la segona fase de la barrera hidràulica: Després dels excel lents resultats de la primera fase, l Agència va decidir continuar com a obra d emergència amb la segona fase, ampliant la quantitat disponible d aigua per a la barrera fins els m 3 /dia, i perforant més pous d injecció tant a la Zona Franca com a la Ricarda (Zona Prat), on es localitzen els principals fronts de la intrusió salina. BH-15 BH-12 BH-13 BH-14 BH-11 BH-10 BH-9 BH-8 BH-7 BH-6 BH-5 Pous d injecció de la segona fase, Zona Prat Pous d injecció de la segona fase, Zona Franca 29

30 4) Segona fase de la barrera hidràulica Simulación de la evolución de la concentración de cloruros en el acuífero con la barrera hidráulica (1ª y 2ª fase) ( ) 30

31 Tipus d aigua d injecció per a la segona fase: 4) Segona fase de la barrera hidràulica L ampliació de la planta de tractament d aigua fins arribar als m 3 /dia ja ha estat adjudicada i està en obra, i s espera que sigui operativa al febrer del A la segona fase s injectarà el mateix tipus d aigua que s està injectant ara (només aigua regenerada de l EDAR Prat, amb tractaments secundari, terciari, ultrafiltració i desinfecció, i un 50% osmotitzada), el que suposa un estalvi anual de 2.7 M respecte al projecte inicial d injecció amb aigua de xarxa. Ampliació dels tractaments d ultrafiltració (esquerra) i d osmosi (dreta) per a la segona fase de la barrera hidràulica. 31

32 4) Segona fase de la barrera hidràulica Perforació de pous i piezòmetres a la segona fase: La perforació i instrumentació dels 11 nous pous d injecció, de 16 piezòmetres de control i el soterrament de les conduccions d aigua des de la planta de tractament, va ser adjudicada per procediment d emergència a l'empara del Decret de Sequera el mes d abril del Després de coordinar i consensuar les actuacions amb l Ajuntament de El Prat, AENA, el Consorci de la Zona Franca i l Ajuntament de Barcelona, s està procedint ara amb les perforacions i conduccions. S espera que els pous d injecció de la segona fase estiguin operatius i en funcionament durant el segon semestre del Perforació i instrumentació dels nous piezòmetres de la segona fase de la barrera hidràulica a la Zona Prat. 32

33 La CUADLL ha estat contractada per la direcció de l obra, a sol licitud de l Agència, per tal de realitzar les següents tasques a la segona fase de la barrera: seguiment geològic e hidrogeològic de la perforació i instrumentació dels 11 nous pous d injecció; seguiment geològic e hidrogeològic de la perforació i instrumentació dels 16 nous piezòmetres de control; perfils verticals de conductivitat i de temperatura en els piezòmetres de control; seguiment i control dels assajos hidràulics als pous d injecció: mostreig inicial de tots els punts de control; 4) Segona fase de la barrera hidràulica Tasques de la CUADLL a la segona fase de la barrera hidràulica: 33

34 5.- INVERSIONS I COSTOS 34

35 Barrera hidràulica contra la intrusió marina al Llobregat: inversions: 5) Inversions Primera fase de la Barrera Hidràulica: Realitzada per la Societat Estatal Depurbaix (participada en un 85% per la Dirección General de Patrimonio (Ministerio de Medio Ambiente) i en un 15% per l Agència Catalana de l Aigua): 5.5 M La primera fase ha estat transferida en el mes de Maig del 2008 a l Agència Catalana de l Aigua (Àrea d Inspecció i Control), que ha designat un nou explotador pel seu funcionament durant el següent any i una assistència tècnica per l anàlisi hidroquímica dels resultats: 0.5 M Segona fase: Agència Catalana de l Aigua (Àrea Tècnica): ampliació de la planta de tractament d aigua: 5.3 M (ja adjudicat i en obra, i en previsió de funcionament al juny del 2009). Segona fase: Agència Catalana de l Aigua (Àrea Tècnica): ampliació de la ultrafiltració en substitució de l aigua de xarxa per a la injecció: 2.5 M (ja adjudicat per via d emergència i en obra, i en previsió de funcionament al juny del 2009). Segona fase: Agència Catalana de l Aigua (Àrea Tècnica amb la coordinació de l Àrea de Planificació i d Inspecció i Control): perforació i instrumentació de pous d injecció, piezòmetres de control i realització de conduccions: 9.1 M (ja adjudicat per via d emergència i en obra, i en previsió de funcionament al segon semestre del 2009). La inversió total per a la realització de la Barrera Hidràulica és d uns 22.8 M, i part de la mateixa es recupera de fons europeus. 35

36 Barrera hidràulica contra la intrusió marina al Llobregat: Cost futur d explotació: 5) Explotació La terciarització de 20,000 m 3 d aigua de secundari de la EDAR de El Prat per a la Barrera Hidràulica, que s estima seran els necessaris quan estigui en funcionament la segona fase, suposa un cost de /m 3. Els costos fixes d explotació de la barrera (reposició de membranes, personal de manteniment, neteges de pous, assegurances i analítiques de control) s estima que suposaran /m 3. Els costos variables d explotació (consum de reactius) suposaran uns /m 3. El cost de la energia, segons dades reals de la fase 1, és actualment de 1.2 kw/h/m 3 injectat, el que suposa una despesa aproximada de /m 3. El cost de la assessoria hidrogeològica, anàlisi addicional i tractament de dades, pot situar-se sobre els /m 3. La explotació de la Barrera Hidràulica sense amortització, fases 1 i 2, requerirà una inversió anual sobre els 1.9 M, estimant-se un cost total d explotació de /m 3. 36

37 Gracies 37