Unidad de ensayo de embalse2

							         PROYECTO UNIDAD DE ENSAYO DE EMBALSE

        Cada día es mayor la preocupación por la calidad de las aguas potables de
consumo humano. En este sentido, en los ecosistemas naturales que se utilizan para el
abastecimiento tienen lugar procesos que no son bien conocidos y necesitan ser
estudiados con más detalle para poder garantizar en todo momento un agua en origen de
buena calidad.
        Un embalse constituye un sistema mixto entre un río y un lago. La zona de la
presa de un embalse tiene un comportamiento parecido a un lago, con un transporte
vertical de los elementos y la posibilidad de estratificación térmica debido al aumento
de profundidad. Este comportamiento térmico de la masa de agua es uno de los factores
desencadenantes de buena parte de los procesos químicos y biológicos que se observan
en los embalses.

       La estratificación térmica es una consecuencia de la distribución de calor en
profundidad en la columna de agua, por lo que cuando un embalse está estratificado se
pueden distinguir tres capas de agua:


              Epilimnion: Capa superficial homogénea y caliente.
              Metalimnion: Capa intermedia con un fuerte gradiente térmico
               (termoclina, 1º por metro)
              Hipolimnion: Capa profunda homogénea y fría.


        El água caliente epilimnética tiene una densidad mucho menor que el agua fría
hipolimnética. Por lo tanto la termoclina también representa un fuerte gradiente de
densidades (picnoclina) que va a influir en la distribución de los elementos en
suspensión y diluidos en el agua, como en el caso del oxígeno disuelto, cuya
distribución no es uniforme bajo estas condiciones. Sólo las capas superficiales podrán
intercambiar oxígeno con la atmósfera por las turbulencias del viento. Además es en las
capas superficiales, es donde se produce la fotosíntesis y por tanto la producción de
oxígeno.
       En las capas profundas, donde no penetra la luz, sólo se produce un consumo de
oxígeno por la respiración de los organismos y por la mineralización (degradación) de la
materia orgánica producida por la fotosíntesis y procedentes de los aportes exógenos de
la cuenca. Una vez formada la termoclina y la picnoclina no hay posibilidad de que el
oxígeno difunda desde las capas superficiales a las profundas. Como resultado el
hipolimnion se vaya haciendo deficitario en oxígeno, a expensas de el almacenado en
épocas de turbulencia. Si la producción de materia orgánica es muy elevada, esta
cantidad de oxígeno puede no ser suficiente para su mineralización y, por lo tanto, se
puede llegar a anoxia en el hipolimnion y a la formación de condiciones reductoras en el
mismo.

        La formación de condiciones reductoras hipolimnéticas genera importantes
problemas en la explotación de los embalses. Bajo estas condiciones se produce la
liberación y solubilización de iones hierro, manganeso (ó arsénico, los mayores niveles
de arsénico suelen encontrarse en las aguas bicarbonatadas y de baja dureza. En el agua,
el arsénico se encuentra en sus estados oxidados trivalentes (arsenitos) y pentavalentes
(arsenitatos) dependiendo del potencial de reducción de los mismos), que en
condiciones oxidantes están retenidos en el sedimento en forma de precipitados,
enriqueciéndose el agua del hipolimnion en hierro y manganeso disuelto. Elevadas
concentraciones de estos metales pesados en aguas destinadas a consumo humano son
tóxicas. Por otra parte se favorece la formación de compuestos reducidos como el
sulfhídrico, amonio, nitrito y metano, altamente tóxicos. Por último en estas capas se
favorece el crecimiento de una microbiología anaerobica cuya posterior eliminación
resulta más dificultosa. Falta comentar el ciclo del fósforo.
        Otro factor muy importante a tener en cuenta en la gestión de los embalses es el
grado de eutrofia del mismo. La eutrofia en una masa de agua se debe a la existencia de
altas concentraciones de nutrientes que determinan un grado de desarrollo del
fitoplancton de las capas de agua iluminadas. Esto supone un aumento de la materia
orgánica. Por otra parte esta materia orgánica sintetizada, al sedimentarse es
descompuesta en primer lugar por las bacterias heterótrofas aeróbicas que consumen
grandes cantidades de oxígeno. Cuanto mayor sea el nivel de eutrofia, mayor será el
riesgo de anoxia en el hipolimnion. Por tanto el grado de eutrofia también interviene en
la formación de ambientes reducidos.

        Es muy importante tener en cuenta la influencia de la edad cuando se trata la
eutrofización de los embalses. La juventud de la mayoría de estos ecosistemas
introduce un nuevo factor de inestabilidad. En los de reciente construcción, hay una
fase previa de descomposición de la materia orgánica de la vegetación y la fauna
terrestre inundadas. Durante los primeros años hay una gran liberación de nutrientes a
la columna de agua, por lo que las características del embalse son de eutrofia
relativamente alta.

        Con el tiempo, parte de los nutrientes son eliminados por los desembalses de
agua o por inmovilización en los sedimentos (fósforo) y evacuación a la atmósfera
(nitrógeno), por lo que disminuye el nivel de eutrofia hasta alcanzar un equilibrio con la
cuenca en que se encuentre el embalse. Posteriormente, se irá incrementando
indefectiblemente el nivel de eutrofia por acumulación de nutrientes y por reducción
del volumen útil por acumulación de los sedimentos (proceso de colmatación).


         Tanto el comportamiento térmico de la masa de agua (viene determinado por las
características físicas del vaso del embalse, por las variables meteorológicas y por la
gestión, en términos de transvases), y las condiciones reductoras que se derivan del
mismo, así como el grado de eutrofia van a estar muy determinados por el régimen de
explotación, desde el punto de vista de su incidencia en la circulación, tasa de
renovación y estabilidad térmica de los embalses. Alteración de las capas de agua
estratificadas que provocan la intrusión hacia zonas superficiales de agua hipolimnética
(bombeo de agua del fondo). Oxigenación del fondo.
        La tasa de renovación de los embases genera comportamientos atípicos en la
masa de agua en los embalses lo que conlleva características distintas en cada una de las
situaciones. Éstos comportamientos atípico están debidos a la extracción y a la entrada
de aguas subsuperficiales, que pueden provocar distintas corrientes.
        Se producen numerosas variaciones en relación con la regularidad y dirección de
la circulación que, en parte, dependen de la carga en materia en suspensión y de la
temperatura del agua que entra con respecto a la del agua almacenada. Normalmente
siempre que hay una pequeña diferencia entre estas temperaturas se producen corrientes
subacuáticas. Otro factor condicionante es el nivel de salida del agua y el régimen de
explotación, que puede modificar el flujo de las capas de agua. En relación con estos
factores, la estratificación puede establecerse de varias formas distintas y el régimen del
embalse puede diferir profundamente de lo que sería de esperar en un lago de
proporciones semejantes.

       La tasa de renovación va a estar determinada por el funcionamiento del embalse,
que depende del uso al que se destine. Usos:

            Agrícola: Embalse se llena tras la época lluviosa de primavera,
             permanece lleno normalmente hasta el principio de verano, empieza
             el desembalse continuamente, en otoño prácticamente vacío (El
             Pintado).
            Abastecimiento: Llenado en primavera normalmente, descenso
             gradual y continuado a lo largo de todo el año hasta las lluvias
             otoñales o primaverales.
            Regulación: Llenado en primavera, pero no sufre pérdidas si no se
             necesita el agua en embalses situados aguas abajo, por lo que pueden
             permanecer muchos meses con el mismo volumen. Cuando
             suministran agua lo suelen hacer con brusquedad y en pocos días.
            Generación energía eléctrica: se utilizan según las necesidades. Se
             diferencian de los embalses de regulación en que los desembalses
             suelen ser graduales, como en el caso de los de abastecimiento.


DESARROLLO DEL ESTUDIO

        La unidad de ensayo de embalse está constituida por una balsa con un volumen
aproximado de unos 1000 m3 (20m x 10m x 5m), A través de esta unidad de ensayo se
abre la posibilidad para el estudio mediante la simulación a escala de las diferentes
condiciones que podrían afectar al comportamiento y la evolución de un embalse y por
tanto a las características biológicas y físico-químicas del agua almacenada.
La metodología consistirá principalmente en generar una serie de perturbaciones tanto
sobre el grado de eutrofia como en el ciclo térmico, a través de la simulación de las
condiciones de explotación de un embalse y de las condiciones meteorológicas que se
producen a lo largo del año. Esto último implica generar entradas y salidas de agua con
distintas características y a diferentes profundidades y estudiar como afectan a la
calidad del agua. De este modo, podrían proponerse protocolos de actuación frente a
los problemas que principalmente comprometen la buena calidad del agua