los caudales ambientales y la dma
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113/04/23
LOS CAUDALES AMBIENTALES Y LA DMA: EL CASO DEL EBRO
Nuno Caiola & Carles Ibáñeznuno.caiola@irta.cat carles.ibanez@irta.cat
1. Que dice la DMA sobre los caudales ambientales?
2. El estado de la cuestión en el Ebro
3. Propuestas de caudales ambientales en el tramo final del Ebro
4. Estado ecológico del tramo final del Ebro
5. Caudales ambientales y especies introducidas
6. Validación biológica de caudales utilizando la comunidad de peces
13/04/232
Resumen
13/04/233
Caudal ambiental
• La cuestión de los caudales ambientales es de una gran complejidad por el hecho de reunir componentes científicos, técnicos, políticos, sociales y económicos.
• La dificultad de su cuantificación y la trascendencia de su aplicación hacen de los caudales ambientales un tema polémico, sobre todo en la medida que presenta de forma creciente un componente de tipo legal.
• La Directiva Marco del Agua no ha echado luz sobre el tema, más bien parece a primera vista que lo ha esquivado, probablemente a causa de su complejidad. Aunque directamente los caudales ambientales no aparecen en la DMA, sí lo hacen de forma clara en relación a diversos aspectos de esta legislación.
13/04/234
Caudal ambiental• No existe una definición única y de consenso del concepto
de caudal ambiental, ni siquiera de su nombre (caudal ecológico, caudal de mantenimiento, caudal mínimo, etc.).
• La idea de caudal ecológico parte más bien de la hipótesis
que cualquier detracción de caudal o alteración del régimen hidrológico implica una alteración significativa de la estructura o la función del ecosistema; mientras que la idea de caudal de mantenimiento o caudal mínimo parte de la hipótesis que se puede alterar el régimen hidrológico sin modificar significativamente las funciones vitales del ecosistema.
• La aceptación o el rechazo de estas hipótesis es un reto científico complejo y de gran importancia por sus implicaciones socioeconómicas.
Los principales motivos por los cuales es muy difícil establecer una relación cuantitativa entre el régimen hidrológico y el estado ecológico de un sistema acuático son los siguientes:
• La comprobación directa, mediante experimentos a gran escala, es prácticamente imposible.
• Normalmente la alteración hidrológica de un río va acompañada de otras alteraciones, siendo muy difícil aislar los efectos de cada factor.
• La respuesta del ecosistema fluvial a la alteración hidrológica puede ser bastante específica i retardada en el tiempo, así que no podemos sacar conclusiones generales a partir de un caso ni de forma rápida.
A pesar de esta gran dificultad, es posible avanzar en la buena dirección si se realizan estudios detallados a largo plazo y se desarrollan modelos de simulación apropiados.
13/04/235
Caudal ambiental
• La relación cualitativa entre el régimen de caudales y las características ecológicas de un río son evidentes, pero la cuantificación siempre tiene un componente de incertidumbre y a menudo presenta componentes de subjetividad (“criterio de experto”).
• La pregunta clave: qué pierde el ecosistema fluvial a medida que reducimos el caudal y regularizamos el régimen hidrológico ?
• La complejidad del tema se puede ilustrar con algunas paradojas: por ejemplo, la regularización del régimen de caudales en ocasiones comporta un aumento de la biodiversidad (cuando se suprimen las perturbaciones naturales extremas). Por otra parte, la disminución del caudal (sin otras alteraciones) cambia la estructura y composición del ecosistema, pero ello no significa necesariamente que los indicadores de estado ecológico den valores inferiores (podemos pasar de un río en buen estado a otro río en buen estado, el tamaño no es determinante).
• Por ejemplo, el río Ebro, a pesar de sus evidentes alteraciones hidromorfológicas tiene valores elevados en algunos indicadores de estado ecológico.
13/04/236
Caudal ambiental
13/04/237
Directiva Marco del Agua
1. El termino caudal ambiental no aparece explícitamente pero sí de forma indirecta.
2. La DMA establece la necesidad de alcanzar el buen estado ecológico de los ríos (y otras masas de agua), cosa que difícilmente se puede conseguir si un régimen de caudales adecuado.
3. Para evaluar el estado ecológico de una forma cuantitativa y, a la vez, estándar, la DMA establece una serie de indicadores de diversos tipos.
4. La mayoría de estos indicadores están relacionados directa o indirectamente con los caudales, pero establecer una relación cuantitativa no es nada fácil.
5. Los indicadores hidromorfológicos son los menos desarrollados en la DMA, parecen adoptar un papel secundario.
13/04/238
Directiva Marco del Agua
Estado ecológicoEstado ecológico
I. Hidromorfologic
os
I. Hidromorfologic
os
I. Fisico-químicosI. Fisico-químicos
ContinuidadContinuidad
HidrodolgíaHidrodolgía
MorfologíaMorfología
Ta, O2, salinidad, pH
Ta, O2, salinidad, pH
NutrientesNutrientes
ContaminantesContaminantes
I. BiológicosI. Biológicos
FitoplanctonFitoplancton
Otra flora
acuática
Otra flora
acuática
MacroinvertebrosMacroinvertebros
PecesPeces
Muy bueno(1)
Bueno (2)
Moderado (3)
Pobre (4)
Malo (5)
E-5592/09ES, Respuesta del Sr. Dimas en nombre de la Comisión (2.2.2010): •La fijación de un caudal ecológico mínimo en las cuencas de los ríos regulados por presas y sometidos a un uso intensivo de sus aguas se considera sumamente importante para la aplicación de la DMA. • No es posible alcanzar el objetivo de la DMA −un buen estado ecológico de las aguas superficiales− si no se garantiza un caudal ecológico mínimo. • El caudal mínimo ha de estar vinculado al objetivo de buen estado ecológico y, por consiguiente, deberá abordarse caso por caso, teniendo en cuenta las características físicas, hidrológicas y ecológicas de las masas de agua de que se trate.• Además del objetivo general del «buen estado ecológico», en el caso de las zonas designadas para la protección de los hábitats y las especies (como el lugar de importancia comunitaria ES0000020 Delta de l´Ebre), pueden ser necesarias medidas complementarias para garantizar el cumplimiento de los objetivos de las Directivas 92/43/CEE y 79/409/CEE. Al fijar objetivos de conformidad con la DMA, se deberían tener en cuenta estas medidas complementarias.• Con arreglo a la DMA, el proceso de establecimiento de condiciones de referencia y de la definición operativa de «buen estado ecológico» es independiente de los usos del agua que existan en ese momento (véanse artículo 4.1 y anexo V de la DMA). • Por consiguiente, es probable que un método que fije el caudal mínimo «como el restante de las concesiones de agua» no esté en consonancia con la DMA. En algunos casos, la cantidad de agua restante después de las concesiones puede ser suficiente para alcanzar los objetivos de la DMA y de la legislación sobre la protección de la naturaleza, pero el planteamiento teórico que se apunta en la pregunta escrita no garantiza que ello vaya a ser así en este caso.
13/04/239
DMA y caudales ambientales: ¿qué dice la Comisión Europea ?
13/04/2310
-Aparecen por primera vez en el Plan Hidrológico de la Cuenca del Ebro (PHCE), recientemente caducado. En este Plan se fijó un caudal mínimo en Tortosa de 100 m3/s, con carácter provisional y orientativo, a la espera de estudios posteriores…
- Sin embargo, el nuevo PHCE “en proceso de aprobación” sigue sin concretar una propuesta de caudales ambientales, y tampoco conocemos a día de hoy los estudios encargados por el gobierno en los cuales se debe basar el régimen de caudales ambientales
- A lo largo de los últimos años, y tras la aprobación del Plan Hidrológico Nacional (2001) se desata la polémica sobre los caudales ambientales y se plantean varias propuestas, más o menos basadas en estudios:
• 121 m3/s (PHN)• 88 m3/s (CHE)• 227, 301 y 397 m3/s para años secos, medios y húmedos (IRTA)
Caudales ambientales en el Ebro
13/04/23Peces del tramo final del Ebro
11
Caudales ambientales en el Ebro- La Ley del PHN, reformada el año 2004, establece en su Disposición Adicional Décima (PIPDE) que hay que definir un régimen de caudales ambientales específico para el tramo final del río Ebro, que garantice la conservación en buen estado ecológico del río, el delta y la zona marina de influencia.- Con el objetivo de cumplir con esta ley el Gobierno de Catalunya, a través de la Agencia Catalana del Agua, encargó al Programa de Ecosistemas Acuáticos del IRTA un estudio dirigido a plantear una propuesta de régimen de caudales.
13/04/2312
La propuesta catalana de caudales ambientales en tramo final del Ebro
• Los requerimientos de caudales ambientales anuales para las tres condiciones (año húmedo, normal y seco) son respectivamente de 12783 Hm3, 9691 Hm3 y 7305 Hm3, que representa aproximadamente el 70%, 53% y 40% de las aportación natural del río Ebro.
• Asumiendo los usos del agua en la cuenca del Ebro de los últimos 15
años, para los regímenes de caudales ambientales propuestos han existido a escala anual suficientes recursos el 75% de los años. En cambio, a escala mensual sólo se ha cubierto los regímenes RCAh, RCAm y RCAs el 20, 25 y 40% de los meses respectivamente.
• Esta propuesta basada en métodos hidrológicos se debe validar biológicamente (métodos de simulación de hábitat) y se deben incorporar específicamente las crecidas necesarias para el aporte de sedimentos al tramo final del río Ebro y el delta.
• En última instancia se debería llegar a una propuesta integrada, basada en un conjunto de métodos, que contemplen todas las funciones y valores que se deben conservar: especies y hábitats de interés, control de especies invasoras, control de la cuña salina, control de la regresión y la subsidencia, hidromorfología del río, productividad de la plataforma costera, etc.
13/04/2313
En definitiva…
- El establecimiento de caudales ambientales con criterios técnicos que garantice la conservación del río y el delta es una exigencia legal y un reto científico.
- La propuesta avalada por la Comissió de Sostenibilitat de les Terres de l’Ebre y por la Generalitat de Catalunya está basada en los mejores datos y métodos científicos existentes. Sin embargo, la propuesta es discutible y mejorable (como todo en el mundo científico), pero lamentablemente no se discute... ojalá se discutiese y se mejorase !
- El proceso de elaboración del nuevo PHCE ha esquivado el tema de los caudales ambientales de forma descarada, con una falta total de transparencia e incumpliendo la legislación.
-En la aprobación del anterior PHCE el Consejo del Agua votó que el cambio climático no era relevante... Votará ahora un régimen de caudales ambientales con criterios políticos, arbitrario y contrario a las exigencias legales ?
13/04/23 14
Validación biológica de propuestas de caudales para el tramo bajo del río Ebro
13/04/23 15
Área de estudio
13/04/23 16
Uno de nuestros objetivos
1. Conocer el estado actual de la estructura de las comunidades biológicas de este tramo de río
2. Entre esas comunidades, la ictiofauna:• Importante para la sensibilización de la opinión pública• Valor económico y lúdico• Buenos indicadores del estado ecológico• No existían estudios completos de la ictiofauna del tramo
bajo del Ebro
13/04/23 17
1.Clasificación de la morfología del canal según la clasificación de Rosgen
2.Definición de un número mínimo de estaciones de muestreo representativo de la variabilidad morfológica
3.Cada estación de muestreo de 2 Km de acuerdo con las normas CEN de muestreo con pesca eléctrica (10x la anchura media del río)
Diseño del estudio
13/04/23 18
Diseño del estudio
13/04/23 19
Adecuación del muestreo
1. El muestreo debe de ser representativo
2. Se debe de optimizar el esfuerzo empleado
13/04/23 20
Muestreo
1. En cada punto:• Pesca eléctrica• Variables ambientales asociadas
Calidad y estructura de la vegetación de ribera (vegetación dominante, % cobertura, índice QBR, etc.)
Calidad y estructura del hábitat acuático (sustrato dominante, velocidad de corriente, profundidad, cobertura de macrófitos, etc.)
Parámetros FQ del agua (pH, TºC, O2, etc.)
13/04/23 21
Las comunidades piscícolas: especies autóctonas(tramo final estrictamente fluvial)
Familia Especies Nombre comúm
Petromyzontidae Petromyzon marinus Lamprea
Acipenseridae Acipenser sturio Esturión
Anguillidae Anguilla anguilla Anguila
Clupeidae Alosa fallax Saboga
Alosa alosa Sábalo
Cyprinidae Barbus graellsii Barbo del Ebro
Chondrostoma miegii Madrilla
Squalius laietanus Bagre
Cobitidae Cobitis paludica Colmilleja
Blennidae Salaria fluviatilis Fraile
Mugilidae Mugil cephalus Cabezudo
Liza ramada Liza
Chelon labrosus Liza
13/04/23 22
Las comunidades piscícolas: especies autóctonas(tramo final estrictamente fluvial)
Familia Especies Nombre comúm
Petromyzontidae Petromyzon marinus Lamprea
Acipenseridae Acipenser sturio Esturión
Anguillidae Anguilla anguilla Anguila
Clupeidae Alosa fallax Saboga
Alosa alosa Sábalo
Cyprinidae Barbus graellsii Barbo del Ebro
Chondrostoma miegii Madrilla
Squalius laietanus Bagre
Cobitidae Cobitis paludica Colmilleja
Blennidae Salaria fluviatilis Fraile
Mugilidae Mugil cephalus Cabezudo
Liza ramada Liza
Chelon labrosus Liza
13/04/23 23
Las comunidades piscícolas: especies introducidas(tramo final estrictamente fluvial)
Familia Especies Nombre comúm
Cyprinidae Alburnus alburnus Alburno
Carassius auratus Pez rojo
Cyprinus carpio Carpa
Pseudorasbora parva Pseudorasbora
Rutilus rutilus Rutilo
Scardinius erythrophthalmus Gardí
Gobio lozanoii Gobio
Siluridae Silurus glanis Siluro
Poecilidae Gambusia holbrooki Gambusia
Centrarchidae Micropterus salmoides Perca Americana
Lepomis gibbosus Pez sol
Percidae Sander lucioperca Sandra
13/04/23 24
Resultados
13/04/23 25
Resultados
13/04/23 26
Algunas conclusiones preliminares
1. La comunidad piscícola del tramo bajo del Ebro está desestructurada
2. Clara dominancia de especies introducidas:• Estas especies suelen estar asociadas a ambientes
degradados• Las especies introducidas son una de las principales causas de
la pérdida de diversidad• Pueden causar graves problemas socioeconómicos
3. Averiguar si existe una relación causa/efecto entre caudales y establecimiento de especies introducidas
4. Si es así, esta debería de ser una de las funciones ambientales de los caudales: proporcionar un hábitat adecuado a las especies nativas
13/04/23 27
Validación Biológica: Principios básicos
Estructura y funcionalidad del
hábitat
Régimen de caudales
AfectaComunidades
biológicas
Afecta
Si sabemos
13/04/23 28
Estructura y funcionalidad del
hábitat
Régimen de caudales
AfectaComunidades
biológicas
Afecta
Podemos inferir
Hábitat Adecuado Hábitat Adecuado
Validación Biológica: Principios básicos
13/04/23 29
Estructura y funcionalidad del
hábitat
Régimen de caudales
AfectaComunidades
biológicas
Afecta
Podemos simular
Caudal ambiental
Podemos determinar
Validación Biológica: Principios básicos
13/04/23 30
Modelización biológica
1. Dividir la comunidad de peces en dos tipos: 50% y < 50% de especies Introducidas (CPUE)
2. Considerar como variables abióticas a analizar solo aquellas que son “simulables” con el software de simulación de hábitat (profundidad, velocidad de corriente y sustrato dominante)
3. De las variables ambientales disponibles analizar el “mejor subconjunto posible de variables” para determinar los efectos de las tres variables sobre el tipo de comunidad piscícola
13/04/23 31
Modelización biológica
1. Regresión logística multivariante. Valor del test de Wald y respectivo P valor que determina la entrada de cada variable testada en el modelo.
Variable Estimador Desv. estándar Estadística de Wald P-valor
V (m/s) -16.82 5.99 7.903941 0.005
Z (cm) 2.50 3.07 0.664905 0.415
Sust. Domin. -2.94 3.05 0.932068 0.334
13/04/23 32
Modelización biológica
1. Regresión logística entre tipo de comunidad y velocidad de corriente
E01_01E01_02E01_03
E01_04E01_05E01_06E01_07
E01_08 E01_09E01_10E02_01 E02_02
E02_03
E02_04E02_05E02_06E02_07
E02_08
E02_09E02_10E03_01E03_02E03_03E03_04E03_05 E03_06E03_07E03_08 E03_09E03_10
E04_01 E04_02
E04_03E04_04E04_05
E04_06
E04_07
E04_08
E04_09E04_10E05_01E05_02
E05_03 E05_04
E05_05 E05_06
E05_07E05_08 E05_09E05_10
E06_01E06_02E06_03E06_04E06_05E06_06E06_07E06_08
E06_09
E06_10
-0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
V (m/s )
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2In
tr/N
at<5
0
E01_01E01_02E01_03
E01_04E01_05E01_06E01_07
E01_08 E01_09E01_10E02_01 E02_02
E02_03
E02_04E02_05E02_06E02_07
E02_08
E02_09E02_10E03_01E03_02E03_03E03_04E03_05 E03_06E03_07E03_08 E03_09E03_10
E04_01 E04_02
E04_03E04_04E04_05
E04_06
E04_07
E04_08
E04_09E04_10E05_01E05_02
E05_03 E05_04
E05_05 E05_06
E05_07E05_08 E05_09E05_10
E06_01E06_02E06_03E06_04E06_05E06_06E06_07E06_08
E06_09
E06_10
13/04/23 33
Validación biológica
1. Porcentaje de casos bien clasificados, haciendo la relación entre los valores observados y predichos de la estructura de la comunidad de peces del tramo fina del Ebro
Valores
observados
Valores predichos Porcentaje correctos
0 1
0 34 2 94.44
1 6 8 42.86
13/04/23 34
Modelización hidráulica
1. Aplicar un modelo hidráulico que permita realizar simulaciones de la velocidad de la corriente en los márgenes con diferentes escenarios de caudal (Hec-Ras, ACA)
2. Hacer las simulaciones para diferentes regimenes de caudal:
• 88 m3/s (CHE)
• 100 m3/s (caudal actual)
• 121 m3/s (PHN)
• 227, 301 y 397 m3/s para años secos, medios y húmedos, respectivamente (IRTA)
3. Hacer un análisis de la cantidad de hábitat idóneo para mantener comunidades no dominadas por especies introducidas
13/04/23 35
Validación biológica1. Dispersión y tendencia (valor mediano; percentiles 25 y 75; rango sin
outliers) de las velocidades de corriente en los márgenes del tramo bajo del río Ebro con diferentes valores de caudal.
88 100 121 227 301 397
Q (m3/s )
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
V (
m/s
)
88 100 121 227 301 397
Q (m3/s )
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
P_I
nt/N
at<0
.5
13/04/23 36
Validación biológica1. Dispersión y tendencia (valor mediano; percentiles 25 y 75; rango sin
outliers) de la probabilidad de encontrar una comunidad piscícola que no esté dominada por especies introducidas en el tramo bajo del río Ebro con diferentes valores de caudal.
13/04/23 37
Validación biológica1. Porcentaje de hábitat idóneo para los diferentes escenarios de
caudal
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
88 100 121 227 301 397
Q (m3/s)
13/04/23 38
Conclusiones
1. Las comunidades de peces se ven afectadas por los caudales circulantes
2. A caudales más elevados corresponden velocidades de corriente más altas en los márgenes
3. Velocidades de corriente más altas de 0.4 m/s favorecen a comunidades piscícolas con una proporción de especies introducidas inferior al 50%
4. De las seis propuestas de caudales las tres que cumplen este objetivo ambiental son aquellas calculadas con el modelo Sacramento para diferentes tipos de años según la pluviosidad
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