Gestión integrada de recursos hídricos

en la cuenca del Besòs (Barcelona)

GIRBESÒS

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Responsables de la práctica innovadora :

Carme Barba – carme.barba@upc.edu

El proyecto GIRBESÒS nace de la necesidad de agua del área metropolitana de Barcelona (AMB) y de la posibilidad de explotar el acuífero del Besòs para abastecer al AMB. El proyecto desarrollado por el Grupo de Hidrología Subterránea de la Universitat Politècnica de Catalunya GRIBESÒS aborda el problema de la cantidad y calidad del acuífero.
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En este sentido, es necesario desarrollar herramientas que permitan evaluar diferentes estrategias de manejo y que a su vez minimicen el impacto en el río, los ecosistemas hídricos y los efectos sobre terceros. Estas herramientas deben integrar todas las condiciones a las que está sometido el acuífero, incluido el cambio climático. Así, GHS ha desarrollado un modelo de gestión integrada de los recursos hídricos del Besòs que reproduce las diferentes unidades hidrogeológicas
Por otro lado, el modelo 3D desarrollado tiene en cuenta las diferentes condiciones de contorno que incluyen flujos, extracciones de recarga natural, etc. Es notable cómo el modelo hace explícito el río como una parte activa en el modelo y no como un parámetro de contorno.

Entidad responsable

El Grupo de Hidrología Subterránea (GHS) de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) es un grupo de investigación consolidado por la Generalitat de Catalunya. Es uno de los grupos de investigación de referencia mundial en el campo de la hidrogeología, que trabaja en la caracterización y modelización de acuíferos desde hace más de 30 años. Su misión es promover la investigación, impartir docencia y realizar transferencia de conocimiento a la sociedad. 

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El GHS está conformado por 8 profesores/investigadores sénior, 3 investigadores post-doctorales y alrededor de 25 estudiantes de doctorado y máster. Las principales líneas de investigación abordadas por el GHS son:

  • La modelización hidrogeológica
  • La modelización hidrogeoquímica
  • Los procesos de transporte en el medio poroso
  • El almacenamiento de CO2
  • La recarga artificial de acuíferos
  • Los acuíferos costeros y la descarga de agua subterránea al mar

Cabe enfatizar el papel del GHS en el conocimiento, monitoreo y modelización de los recursos hidrogeológicos locales, en particular, de los acuíferos del delta del Llobregat y Besòs. Los modelos desarrollados por el GHS en estas cuencas integran con gran detalle las estructuras geológicas del medio y son capaces de reproducir fielmente las interacciones de las aguas subterráneas con los distintos elementos que condicionan su flujo (p.e. las infraestructuras soterradas, los cursos fluviales, la dinámica pluviométrica, las explotaciones en el acuífero, etc).

El GHS colabora con distintas organizaciones, tanto del sector público (administraciones, universidades) como privado, llevando a cabo proyectos de investigación y desarrollo.

Explicación detallada

Aunque los acuíferos asociados al río Besòs fueron intensamente explotados durante la primera mitad del S.XIX y parte de la segunda, su aprovechamiento nunca fue planificado ni se llevó a cabo de manera sostenible. La mala calidad de las masas de agua debida a una explotación indiscriminada y a una falta de control, forzó el abandono de gran parte de los aprovechamientos subterráneos en la cuenca. 

Con la creación de la ACA y sus planes de acciones y medidas, la recuperación de la calidad y cantidad de recursos hídricos subterráneos ha ido recuperándose progresivamente. La mejora de la calidad del agua en la cuenca del Besòs y el restablecimiento de los niveles piezométricos respecto a la década de 1970 es un hecho que ha vuelto a poner al Besòs como punto de referencia en la planificación futura de la ACA. 

Con el fin de garantizar el abastecimiento de la población, la ACA prevé incrementar las extracciones en el acuífero del Besòs con el fin de producir agua potable para abastecer Barcelona y su área metropolitana.

En este sentido, es necesario desarrollar herramientas que permitan evaluar diferentes estrategias de gestión y que a su vez minimicen el impacto sobre el río, los ecosistemas hídricos y las afectaciones a terceros. Estás herramientas deben integrar los efectos sobre el ciclo hidrológico que el cambio climático ya está evidenciando, y que se van a agravar en un futuro (aumento de la evapotranspiración y disminución de la recarga efectiva, mayor ocurrencia de los fenómenos climáticos extremos, reducción de los caudales en los ríos y consecuente aumento de la concentración de contaminantes, aumento del nivel del mar y avance de la intrusión marina). Conocer estos efectos y encontrar herramientas para paliarlos o adaptarnos a ellos es fundamental para la supervivencia de los sistemas naturales y humanos. 

En este sentido, el GHS ha desarrollado un modelo de gestión integrada de los recursos hídricos del Besòs. Los modelos hidrogeológicos integrados son aquellos que reproducen el comportamiento del flujo subterráneo y el transporte de solutos teniendo en cuenta la interacción del río con el acuífero y la presencia de infraestructuras soterradas que puedan ocasionar un impacto en el acuífero. 

Este modelo integrado parte de un modelo geológico 3D, el cual reproduce las distintas unidades hidrogeológicas en el ámbito de estudio, gracias a la revisión e interpretación de aproximadamente 800 sondeos. El modelo geológico 3D incluye las diferentes infraestructuras soterradas que interceptan el acuífero, como los distintos túneles de metro y el túnel de la línea de alta velocidad a su paso por Montcada i Reixac. 

El modelo hidrogeológico se ha desarrollado con el código libre MODFLOW 6 que resuelve la ecuación de flujo por el método de diferencias finitas integradas. Este enfoque es idóneo para poder generar mallas no estructuradas, que permiten una mejor adaptación a los contornos, una mayor discretización ante objetos singulares en el terreno y la definición de diferentes capas con propiedades hidrogeológicas distintas.

Las diferentes capas del modelo están zonificadas en base a diferentes valores de transmisividad, de acuerdo a los valores bibliográficos y acorde al modelo geológico establecido. 

Por otro lado, el modelo tiene en cuenta las diferentes condiciones de contorno (flujos laterales, extracciones por bombeo, drenajes en túneles, recarga natural) y explicita el río como parte activa en el modelo y no como una mera condición de contorno. 

Los ajustes del modelo en todo el ámbito se consideran muy buenos, puesto que el error cuadrático medio en la mayoría de los puntos de control está entre 0.2 y 2 metros. Este hecho toma aun más relevancia si se tiene en cuenta que el sistema hidrogeológico del delta del Besòs tiene una complejidad sedimentológica muy grande. 

Los buenos ajustes del modelo lo convierten en una herramienta muy potente para poder simular escenarios futuros y planificar las diferentes estrategias de gestión bajo un contexto de cambio climático. Las simulaciones podrán incluir las predicciones efectuadas por el Panel Intergubernamental del Cambio Climático (IPCC en sus siglas en inglés), es decir, la subida del nivel del mar, la reducción de caudales en los cursos superficiales o al aumento de la temperatura, que tiene un efecto directo en la evapotranspiración y la recarga natural del acuífero. 

Perspectivas de futuro

En los últimos años, las administraciones y las entidades de carácter local están haciendo grandes esfuerzos para lograr la restauración ecológica del río Besòs. Más recientemente, la ACA ha concretado, en su reciente Plan de Acción para el periodo 2022-2027, su intención de hacer un aprovechamiento más intensivo de los recursos hídricos del Besòs. El modelo de gestión integrada desarrollado por el GHS se presenta como una herramienta de planificación capaz de dotar a las administraciones de argumentos objetivos para la toma de decisiones, garantizando la buena gestión de los recursos hídricos, adaptándola a los retos que plantea el cambio climático.

Entorno institucional

La Agencia Catalana del Agua (ACA), empresa pública de la Generalitat de Catalunya, es la entidad que planifica y gestiona el ciclo integral del agua en Catalunya, siempre bajo los principios básicos de la Directiva Marco del Agua. La ACA, mediante sus planes de acción y medidas que se renuevan cada seis años, marca las directrices para garantizar el abastecimiento actual y futuro y la calidad del recurso en origen. Además, la ACA, a través de estos planes de acción, garantiza el saneamiento de las aguas residuales y la protección de las masas de agua y los ecosistemas dependientes. 

La planificación hidrológica vigente y su programa de medidas para el periodo 2022-2026 están especialmente enfocadas a favorecer la mitigación y adaptación al cambio climático, velando por la garantía de abastecimiento a la vez que se favorezca el buen estado de los ecosistemas hídricos. 

Parte de las medidas del presente ciclo de planificación pretenden financiar proyectos en la cuenca del río Besòs, muy especialmente enfocadas a gestionar sus recursos hídricos subterráneos.  

Aunque la ACA tiene la responsabilidad última en el cumplimiento de las medidas, diversas organizaciones participan local o transversalmente para que se desarrollen de manera óptima. En el caso de la cuenca de Besòs, organismos como el Consorci del Besòs, el Consorci Besòs-Tordera, las empresas concesionarias de abastecimiento de agua, Barcelona Cicle de l’Aigua SA, la Diputación de Barcelona, el Área Metropolitana de Barcelona, etc. se ven implicados en diferentes partes de la gestión del ciclo del agua y en la preservación de la cuenca.  

Entorno geográfico

La cuenca del río Besòs presenta una superficie de poco más de 1000 km2. Se extiende desde la vertiente norte de la Cordillera Litoral hasta el límite sur de la Plana de Vic, ocupando parte de la fosa tectónica del Vallès-Penedès, hasta el mar Mediterráneo, donde forma un pequeño delta al final de la llanura aluvial. 

La cuenca del Besòs está formada mayormente por sedimentos aluviales y fluviodeltaicos del Cuaternario antiguo y recientes terrazas fluviales de la época holocena. Estos materiales cuaternarios se encuentran depositados encima de un zócalo formado pizarras o granitos paleozoicos en el tramo fluvial, mientras que en la zona deltaica descansan sobre un sustrato de margas y arcillas pliocenas. 

La zona de estudio, en un contexto regional, se enmarca en el tramo bajo de la cuenca aluvial del río Besòs, desde su confluencia con el río Ripoll, pasando por el estrecho de Montcada, hasta el delta y la desembocadura del río (Figura 1).

Figura 1. Situación geográfica de la zona objeto de estudio, límites del modelo hidrogeológico y principales infraestructuras de interacción. Fuente: GHS

Los diferentes conjuntos sedimentarios en la cuenca se pueden agrupar en cuatro unidades hidrogeológicas. Desde el río Ripoll hasta Sant Adrià de Besòs, se extiende un acuífero de carácter libre, directamente conectado al río con carácter mayoritariamente influente. Los materiales están constituidos por gravas limpias, arenas y pequeñas intercalaciones limo-arcillosas

En la zona del delta se pueden distinguir dos niveles más permeables, formados por arenas y gravas, separadas por una capa confinante de menor permeabilidad de depósitos del prodelta.  

Las transmisividades en la cuenca alcanzan valores máximos en la zona de apertura del estrecho de Montcada, con valores cercanos a los 14000 m2/d. 

Los valores mínimos de este parámetro corresponderían a los sedimentos del prodelta, siendo del orden de 10-2-10-3 m2/d.

Reseña histórica

El aprovechamiento de agua de la cuenca del Besòs no supone de por si una estrategia novedosa, puesto que la explotación de este acuífero se lleva a cabo desde principios del siglo XX. De hecho, gracias a la extracción de agua subterránea tanto del Llobregat como del Besòs y Llano de Barcelona, la industria de la ciudad condal experimentó un gran desarrollo a lo largo de todo el siglo pasado. Se calcula que las extracciones para usos industriales y para abastecer la población llegaron a su valor máximo en la década de 1960, con valores próximos a los 60 hm3/año. No obstante, con la migración de la industria y a causa de la mala calidad de las aguas subterráneas debido a fenómenos de contaminación, los recursos subterráneos en la zona del Bajo Besòs y Llano de Barcelona se dejaron de explotar de manera tan intensa. Los niveles del acuífero fueron recuperándose con el cese de la sobreexplotación, de manera que, desde hace años, se encuentran cercanos a su cota natural. 

No obstante, los cambios en los usos del suelo, y muy concretamente el fenómeno de urbanización en la segunda mitad del siglo XX, han hecho que el aumento progresivo de los niveles ocasione recurrentes problemas de filtración en infraestructuras subterráneas (garajes, bajos de edificios, túneles, etc). Estos drenajes alcanzaron valores máximos durante los años noventa, con volúmenes anuales de hasta 10 hm3. Actualmente el caso del Besòs es paradójico: mientras por un lado es necesario efectuar bombeos, drenajes y agotamientos de manera permanente para evitar afectaciones, por el otro, esta agua generalmente no se utiliza y se acaba vertiendo a alcantarillado. 

Evidencia de beneficios de la implementación

Conocer la afectación que tendrá el cambio climático en la disponibilidad de recursos hídricos es indispensable para anticiparse a sus efectos y poder hacer una planificación coherente a este marco. A su vez, el modelo permite simular escenarios en los cuales se incluyan medidas mitigadoras a un posible aumento de las extracciones o a una posible disminución de la disponibilidad de recursos hídricos a causa del cambio climático. Estas medidas mitigadoras tienen que ver con la recarga artificial de acuíferos, la cual permite recargar agua de diferentes orígenes (por ejemplo, agua del río o agua regenerada) aumentando así las reservas disponibles. 

Key points of the innovative method

  • Modelo elaborado con código libre y de referencia a nivel mundial, que permite la implementación de malla no estructurada
  • Herramienta muy útil para hacer planificación hidrológica y para la toma de decisiones
  • Herramienta de adaptación al cambio climático

Agradecimientos

La practica innovadora fue sugerida por Carme Barba del grupo GHS de la UPC. El desarrollo de esta herramienta ha sido posible gracias a la participación y el financiamiento del Ayuntamiento de Barcelona mediante el Proyecto GiR-Besòs. También se agradece la colaboración de Barcelona Cicle de l’Aigua, SA. 

Referencias

Toda la información ha sido aportada por el grupo GHS de la UPC.

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