Evaluación de escenarios de gestión mediante un modelo lineal mareal en el estuario del Guadalquivir

Abstract

Los estuarios son zonas de transición entre el medio fluvial y marino, donde interactúa el flujo fluvial con el mareal y existe un gradiente de densidad con importantes efectos dinámicos. Se trata de cuerpos semicerrados en conexión con el mar abierto cuyo límite aguas arriba del estuario se define hasta donde alcanza la marea. Su importancia social, económica y ambiental son difícilmente sobreestimadas. No sólo procesos morfo-hidrodinámicos naturales han modificado los estuarios. La influencia antrópica ha variado artificialmente sus características: dragando, modificando su trazado original con cortas y canalizaciones, ocupando terrenos para conferirle nuevos usos o construyendo presas. Numerosos cambios con la finalidad de captar agua para riego, favorecer la navegabilidad o evitar inundaciones, en muchos casos contraviniendo la legislación vigente, han propiciado con el tiempo conflictos socio-económicos y ambientales. Los procesos de toma de decisiones por parte de Administraciones para promover un uso sostenible del agua, prevenir su deterioro, garantizar la reducción progresiva de contaminantes y contribuir a paliar los efectos de inundaciones y sequías, requiere modelos de gestión la asistan y optimicen para compatibilizar usos y actividades. Esta tesis está encaminada a evaluar escenarios de gestión actuales y confeccionar una herramienta ´útil fundamentada en el conocimiento científico más actual para optimizar la gestión de espacios estuarinos, tal y como estipulan las políticas y Directivas Comunitarias. La evaluación de escenarios se realiza mediante un modelo hidrodinámico idealizado. Los modelos idealizados son teóricamente sencillos y flexibles, lo suficiente para ser implementados fácilmente con el fin de proporcionar una evaluación rápida del comportamiento del sistema bajo diferentes escenarios. En concreto, en esta Tesis se desarrolla e implementa un modelo unidimensional, lineal, mareal con fricción permite evaluar diferentes escenarios de gestión para obtener elevaciones, corrientes y la distribución de sal a lo largo de un estuario dividido por tramos. El punto de partida nace del análisis de propagación de la onda a través de la red mareal usando las soluciones bien conocidas de las ecuaciones linealizadas, unidimensionales, de conservación de la masa y de cantidad de movimiento en aguas someras para canales rectangulares. La respuesta dinámica del estuario enmarcada en sus distintos tramos espaciales viene establecida en términos de un conjunto de variables físicas y biogeoquímicas, la cual se determina mediante la solución semi-analítica del modelo matemático hidrodinámico y de transporte de sal confeccionado. El modelo se aplica al Estuario del Róo Guadalquivir. Se trata de un estuario altamente antropizado, sujeto a fuertes estiajes y en el que concurren importantes conflictos de gestión, sociales, económicos y ambientales. Se estudiará la problemática actual de este estuario con el propósito de analizar diferentes estrategias de dragado, regulación de caudales, desecación e inundación de caños mareales y eliminación de la barrera aguas arriba. En concreto, considerando el contexto histórico, se definen los siguientes escenarios: (1) Efecto de Profundización del canal de navegación; (2) La Reconexión del Brazo del Oeste; (3) La Recuperación de Marismas en Doñana y (4) Eliminación de la Presa de Alcalá del Río. En general, los cambios observados con el modelo idealizado apuntan que (1) un dragado de profundización en todo el estuario incrementa la amplitud de elevaciones y corrientes mareales, así como la intrusión salina. las elevaciones submareales disminuyen cuando se reduce la entrada de agua dulce, y aumentan como consecuencia de la profundización del canal. (2) La onda de marea que se propaga por el canal de marea reconectado interacciona con aquella del canal principal. Asimismo, dependiendo de los parámetros geométricos asignados al canal secundario, la onda de marea en el canal principal puede o bien amplificarse o amortiguarse. En relación al escenario (3), para caudales reducidos y áreas recuperadas, la recuperación de los humedales no supone cambios significativos en la propagación de onda e intrusión salina en el estuario. (4) El efecto aguas arriba de las amplitudes de las elevaciones mareales debido a la geometría convergente del estuario, se visualiza completamente cuando la presa de cabecera (Alcalá del Río) es eliminada. Además, si la barrera se desplaza aguas arriba, la amplitud de las elevaciones mareales presentaría una menor amplificación que lo observado actualmente cerca de la presa de cabecera. El análisis de las soluciones permite afirmar que el modelo es una herramienta ´útil para la gestión medioambiental y que, combinando adecuadamente actuaciones, pueden mitigarse o compensarse los efectos de escenarios de gestión específicos. Las soluciones del modelo están sujetas a restricciones legales y ambientales (p.ej., umbrales de calidad del agua impuestos por la Directiva Marco del Agua), o por aspectos socio-económicos (p.ej., rendimientos económicos de actividades portuarias o agrarias) encaminadas a proporcionar herramientas para una mejor gestión integral en los estuarios.