GESTIÓN AMBIENTAL INTEGRAL DE CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

GESTIÓN AMBIENTAL INTEGRAL DE CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

Manejo Ambiental de Embalses
GESTIÓN DE LOS SEDIMENTOS GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS Manejo Ambiental de Embalses

GESTIÓN DE LOS SEDIMENTOS
GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 1. INTRODUCCIÓN La erosión y el transporte de sedimentos en los ríos es un proceso geo-dinámico que se produce de manera natural en los cursos fluviales y que determina la configuración de los ríos y su evolución a lo largo del tiempo. La presencia de una barrera física en el discurrir fluvial, bien sea una barrera de origen natural (acumulación de ramas, caída de rocas, etcétera) o de origen artificial (estructuras de regulación, como por ejemplo, una presa) genera la acumulación de sedimentos en la parte de aguas arriba de la barrera y esta acumulación puede tener repercusiones ambientales de diversa índole, tanto aguas arriba como aguas abajo. Presa Limón (Perú)

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 1. INTRODUCCIÓN Entre las finalidades de este tipo de estructuras de regulación (presas) se destacan el almacenamiento y la disposición de agua para abastecimiento a poblaciones, para generación de energía eléctrica o para irrigación de cultivos. Por esta razón, los embalses de los ríos regularizados almacenan grandes volúmenes de agua y, por extensión, una gran cantidad de sedimentos que es necesario gestionar y que, de manera natural, no se produciría en un río. Distribución de la sedimentación en embalses y representación del descargador de fondo de la presa y de tareas de dragado. Los sedimentos más gruesos son depositados en la cola del embalse, donde la velocidad de la corriente de agua empieza a disminuir. Fuente: imagen tomada de

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 1. INTRODUCCIÓN Así mismo, durante las inundaciones (fenómenos naturales extremos) se producen importantes episodios de erosión y sedimentación. La erosión produce importantes daños en vías de comunicación y campos de cultivos establecidos en las llanuras de inundación. Durante los episodios de inundación se han medido concentraciones de sedimento de 20 g/l. Según Huntley et al. (2001), el umbral a partir del cual las cargas de sólidos en suspensión transportados pueden considerarse significativas es de 50 mg/l. La mayoría de los ríos que nacen en los Andes y fluyen hacia el este a través de la cuenca alta del Amazonas tienen una tonalidad amarillo-marrón oscuro, con concentraciones de sedimentos en suspensión de mg/l en las zonas más turbulentas. - Huntley, D.A., Graham, J.L. y Walling, D.E. (2001), Land-Ocean Interaction: Measuring and modelling fluxes from river basins to coastal seas. IWA Publishing. London. 286 pp) Ejemplo de la distribución de sedimentos a la entrada del embalse. La disminución de la velocidad de la corriente favorece la deposición de sedimentos.

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 1. INTRODUCCIÓN Algunos ejemplos de ríos en el Perú con concentraciones de sedimentos en suspensión de mg/l en las zonas más turbulentas son el río Ucayali y el río Huallaga. Río Huallaga durante una crecida ordinaria a su paso por Huánuco. Fotografía tomada en 2014 en el marco de los trabajos de campo del proyecto para la determinación del Perfil de riesgo de inundación en Perú desarrollado por ADASA.

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 1. INTRODUCCIÓN El aporte de sedimentos al embalse depende de las características de su cuenca vertiente. Las fuentes singulares de sedimentos son aquellas que proporcionan sedimentos que pueden alterar la composición fisicoquímica esperada del agua y proceden de la cuenca vertiente al embalse. Pueden ser: De origen antrópico, por ejemplo, procedentes de canteras y minas a cielo abierto. De origen natural, por ejemplo, si existen zonas de yesos u otras rocas de características fisicoquímicas muy particulares existentes en la cuenca. En el caso de que el origen de los sedimentos singulares sea natural, no obstante, considerando que un embalse es una interrupción artificial del curso de un río, que actúa como trampa de sedimentos que de otra forma se lavarían aguas abajo, y además de que se trata de una explotación del agua para actividades humanas, el hecho de que el agua resulte tener unos parámetros de calidad no aptos para el uso al que está destinado sí puede considerarse un impacto.

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 1. INTRODUCCIÓN Por tanto, en la gestión y manejo ambiental de los embalses se han de tener en cuenta temas primordiales y, al mismo tiempo, condicionantes, como son la calidad del agua, el estado de la sedimentación, la necesidad de un régimen ambiental de caudales (también denominados caudales ecológicos), la presencia de especies invasoras, el uso recreativo y el hecho de que un embalse sea o se encuentre localizado dentro de un espacio natural protegido. Actualmente, existe una amplia bibliografía sobre la sedimentación en embalses: SEPREM (Sociedad Española de Presas y Embalses), 2002, Sedimentación en Embalses < FAO, 1997, Medición sobre el Terreno de la Erosión del Suelo y de la Escorrentía (Boletín de Suelos de la FAO - 68) < de los sedimentos depositados en embalses> MAGRAMA, Buenas prácticas ambientales en la gestión de embalses <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 2. PROBLEMÁTICA DE LA SEDIMENTACIÓN EN EMBALSES La sedimentación en embalses acarrea problemas de diversa índole como son: Afección a la calidad de las aguas Afección a las peces y otra fauna asociada Afección a los ecosistemas de ribera Potenciación de la eutrofización Riesgos hidrológicos Afección a los usos del agua del embalse y del tramo fluvial Riesgos para la navegación Afección a la maquinaria de la presa (compuertas, turbinas, sistema de enfriamiento…) Pérdida de capacidad útil de embalse Obstaculización de la bocatoma Abrasión de las estructuras hidráulicas Acumulación en conductos…

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 2. PROBLEMÁTICA DE LA SEDIMENTACIÓN EN EMBALSES Además de los problemas derivados de la presencia de sedimentos en embalses, la falta de gestión de estos sedimentos puede desembocar en la reducción de la vida útil del embalse debido a su aterramiento o colmatación por sedimentos. Imagen tomada de Artículo de Gustavo Hermoso en Ejemplo de colmatación en embalses por sedimentos: Estado del embalse de Cordobilla, en el río Genil (España), prácticamente rellenado de lodos.

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 2. PROBLEMÁTICA DE LA SEDIMENTACIÓN EN EMBALSES La colmatación de embalses por sedimentos es, hoy en día, un problema ambiental de primer orden, en particular en zonas donde la erosión potencial (y real) afecta con intensidad a un buen número de ríos regulados. Tasa y grado de colmatación en algunos embalses españoles (Palau, A.). - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente < Las consecuencias ambientales de la colmatación de embalses van más allá de la regresión de deltas o las pérdidas de volumen embalsable y afectan o pueden afectar al funcionamiento general de los embalses como ecosistemas acuáticos.

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 2. PROBLEMÁTICA DE LA SEDIMENTACIÓN EN EMBALSES Un aspecto menos conocido de la colmatación de embalses, es la capacidad erosiva de las aguas salientes, tanto mayor cuanto más decantadas, capaces de erosionar el cauce y las riberas río abajo, alterando el hábitat físico de las comunidades naturales acuáticas, desde los productores primarios y secundarios (granulometría, descohesión, etc.) hasta los peces que ven cómo el tamaño medio del sustrato aumenta y pueden faltar, por ejemplo, los materiales de granulometría apta para la reproducción. Por tanto, la sedimentación en embalses tiene repercusiones en las siguientes zonas: Aguas arriba del embalse (depósito de sedimentos aguas arriba del vaso del embalse o aumento del nivel del río: inundaciones, saturación del suelo) Dentro del embalse (reducción capacidad útil, obstrucción y deterioro de maquinaria y estructuras) Aguas abajo - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 3. CÁLCULO DE LOS SEDIMENTOS DEPOSITADOS EN EMBALSES La medición de la cantidad total de sedimentos depositados en embalses evita la cuestión de la relación de distribución de los mismos pero, a menos que el embalse sea lo suficientemente grande como para contener la totalidad de la escorrentía, parte del sedimento pasará por encima del aliviadero del embalse. Si bien es necesario señalar que toda medición lleva implícito una serie de errores, que son más o menos subsanables. La proporción de sedimentos recogida se denomina eficiencia de captura y depende de: la dimensión de la trampa en comparación con la cantidad del caudal de entrada, es decir la proporción del caudal que se recoge en el embalse, y la velocidad de la corriente a través del embalse que, combinada con la dimensión de las partículas del material en suspensión, determina el tiempo que falta para que el sedimento se asiente en el embalse. Fuente:FAO, 1997, Medición sobre el Terreno de la Erosión del Suelo y de la Escorrentía (Boletín de Suelos de la FAO - 68) < de los sedimentos depositados en embalses>

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 3. CÁLCULO DE LOS SEDIMENTOS DEPOSITADOS EN EMBALSES Es necesario realizar levantamientos topográficos de las cuencas de los embalses naturales o artificiales, precisos y a intervalos, para calcular la acumulación. En un embalse que se seca totalmente la realización de un levantamiento topográfico es relativamente sencillo. Cuando el embalse está parcialmente inundado, el levantamiento debe realizarse desde botes (batimetrías) y el nivel de los sedimentos se puede determinar por medio de un sondeo de control o de una sonda acústica. Es asimismo necesario tomar muestras y determinar la densidad del sedimento para calcular el peso de la medición a partir del volumen. La situación ideal es llevar a cabo el levantamiento una vez que la construcción de la presa se haya terminado y antes de que el embalse empiece a llenarse; los embalses existentes se pueden utilizar para comparar levantamientos topográficos sucesivos a lo largo del tiempo. En todos los casos es sumamente conveniente establecer una línea de referencia permanente para que en levantamientos sucesivos se utilicen las mismas secciones transversales. Fuente:FAO, 1997, Medición sobre el Terreno de la Erosión del Suelo y de la Escorrentía (Boletín de Suelos de la FAO - 68) < de los sedimentos depositados en embalses>

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 3. CÁLCULO DE LOS SEDIMENTOS DEPOSITADOS EN EMBALSES Junto con las técnicas batimétricas, que permiten determinar el volumen que ocupa el sedimento, se emplean técnicas sedimentológicas, es decir, se toman muestras de sedimentos y se analizan para conocer sus propiedades, entre las que destaca la densidad del sedimento. Esto facilita la transformación de unidades de volumen en unidades de masa. Hoy en día, se dispone de programas de informática para calcular el volumen almacenado a partir de la relación del área superficial con la profundidad del agua (a lo que se designa con el nombre de curva nivel/superficie); el peso total del sedimento se puede calcular a partir de su volumen y densidad. Sanz, M.E. (2002) Aportes de sedimentos a embalses y tasas de erosión en distintos sectores de la cuenca del Ebro (España) <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 3. CÁLCULO DE LOS SEDIMENTOS DEPOSITADOS EN EMBALSES Otro método empírico para determinar los sedimentos transportados por los cauces fluviales considera las medidas de caudal sólido y líquido que se realizan en estaciones de aforo. De esta manera se elaboran curvas de tipo Qs = f(Q) tanto para sólidos en disolución como para sólidos en suspensión y, posteriormente, se extrapola esta relación a los datos de caudal líquido de los que existe un registro diario. Generalmente, las relaciones entre la carga de sólidos en suspensión o disolución (Qs, g·s-1) y el caudal líquido (Q, m3·s-1) adoptan la forma Qs = aQb, donde a y b son constantes (Sanz, M.E., 2002). La gestión de sedimentos, incluyendo su estimación, cálculo, control y tratamiento se ha de contemplar desde la redacción del anteproyecto de implementación de la presa y ha de formar parte del operativo del plan de mantenimiento de la presa junto con estudios de colmatación con el fin de mantener a largo plazo la viabilidad ambiental, técnica y económica de este tipo de infraestructuras, es decir, su vida útil. Fuente:FAO, 1997, Medición sobre el Terreno de la Erosión del Suelo y de la Escorrentía (Boletín de Suelos de la FAO - 68) < de los sedimentos depositados en embalses>

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 3. CÁLCULO DE LOS SEDIMENTOS DEPOSITADOS EN EMBALSES El actual Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente de España pone a disposición del público el manual de Buenas prácticas ambientales en la gestión de embalses que se complementa con una base de datos que permite realizar un rápido diagnóstico de la gestión ambiental del embalse, en el que quedan incluidos los criterios de aportes de sedimentos y de sedimentación.

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS Las consecuencias ambientales de la colmatación de embalses van más allá de la regresión de deltas o las pérdidas de volumen embalsable y afectan o pueden afectar al funcionamiento general de los embalses como ecosistemas acuáticos. No hay soluciones definitivas ni para nuevos embalses ni para embalses en funcionamiento pero existen medidas tanto preventivas como correctoras que pueden contribuir a minimizar los procesos de colmatación de embalses y/o a reducir los efectos ambientales derivados. De manera general y según se trate de evitar, reducir o controlar el aporte de sedimentos o bien la sedimentación en los embalses, se realiza una primera aproximación a las medidas. MAGRAMA, Buenas prácticas ambientales en la gestión de embalses < Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS En relación al aporte de sedimentos y teniendo en cuenta el origen natural o antrópico de los mismos, las medidas aplicables en la cuenca en relación a la corrección de la acumulación de sedimentos en embalses son, en general, las mismas que para el caso de la erosión: Restauración hidrológico forestal Repoblación forestal Corrección de cauces torrenciales Estabilización de cauces Creación de balsas de sedimentación MAGRAMA, Buenas prácticas ambientales en la gestión de embalses < Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS En relación a la sedimentación en el embalse, las medidas aplicables de manera general son: Derivación para evitar acumulación de sedimentos en embalses Adecuación de los órganos de desagüe de las presas para permitir el flujo de sedimentos Disposición de tomas a cota variable en embalses Modificación del punto de extracción Estudios del potencial contaminante de los sedimentos Dragado Azudes de cola Fuente: MAGRAMA, Buenas prácticas ambientales en la gestión de embalses <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS MEDIDAS PREVENTIVAS La prevención en materia de colmatación de embalses se puede aplicar a dos niveles: Sobre el medio productor de sedimentos (la cuenca), promocionando la minimización en la producción y movilización de sedimentos y A nivel de la propia obra hidráulica, maximizando el control sobre el paso de los sedimentos por el vaso del embalse. La prevención de la colmatación de embalses por sedimentos es una tarea que ha de preverse y mantenerse en la consciencia para ser aplicada durante el mantenimiento y explotación a lo largo de toda la vida media de la presa, que suele ser de entre 50 y 150 años. - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS MEDIDAS PREVENTIVAS PRODUCCIÓN, TIPO Y MOVILIZACIÓN DE SEDIMENTOS (1/3) Punto de partida: Disponer de información sobre el aspecto objeto de estudio: Tasas de erosión real de las cuencas donde se encuentra el embalse o donde se proyecta su construcción. Localización de zonas productoras de sedimento. Conocimiento de la naturaleza mineral del sedimento, dado que sus efectos (sedimentación, abrasión) son sustancialmente distintos según el tipo de sedimento. Ejemplo: en aprovechamientos hidroeléctricos es particularmente interesante conocer el contenido en cuarzo de los sedimentos, como medida de su capacidad abrasiva. Medición del transporte de sedimentos, que permite conocer la tasa de colmatación, así como su distribución en el vaso del embalse. - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS MEDIDAS PREVENTIVAS PRODUCCIÓN, TIPO Y MOVILIZACIÓN DE SEDIMENTOS (2/3) La adecuación de las zonas productoras de sedimento es un aspecto clave en la reducción de la producción de sedimentos y en la conservación de la vida útil de los embalses. Puede llevarse a cabo mediante: Obras de contención, entre las que se incluyen medidas para evitar el proceso de generación de cárcavas, que son fuentes significativas de sedimentos, y/o Correcta recuperación y mantenimiento de la cubierta forestal, preferentemente. - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS MEDIDAS PREVENTIVAS PRODUCCIÓN, TIPO Y MOVILIZACIÓN DE SEDIMENTOS (3/3) Las mediciones del transporte de sedimentos tienen una precisión limitada por varios motivos: Existen diversos mecanismos de transporte a los que se ven sometidos los sedimentos (suspensión, de fondo, en saltos, etc) Notable variabilidad temporal del aporte Heterogeneidad espacial del transporte En este tipo de estudios, es habitual que las estimaciones de transporte de sedimentos sean infravaloraciones de la realidad y es frecuente que las tasas de colmatación medidas en los embalses sean superiores a las previstas por estos modelos. Pese a esta dificultad, resulta importante conocer, con la máxima precisión, posible el transporte y la distribución de los sedimentos en los embalses con el fin de aplicar medidas. - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS MEDIDAS PREVENTIVAS PREVENCIÓN APLICADA AL DISEÑO DE PRESAS Y AZUDES (1/6) Pese a que existen medios para conocer la problemática en cuanto a la producción y movilización de sedimentos… … en muchas obras hidráulicas nunca se ha cuantificado este problema … y en muchos nuevos proyectos sigue sin tenerse en cuenta y se continúan adoptando diseños inadecuados para los efectos de la sedimentación en embalses en cuencas con alta probabilidad de generar problemas de colmatación. - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS MEDIDAS PREVENTIVAS PREVENCIÓN APLICADA AL DISEÑO DE PRESAS Y AZUDES (2/6) En la definición de la altura de la presa y, sobre todo, de la cota de las tomas de agua así como en la definición de su diseño y gestión más adecuados, debe valorarse: La dinámica de los sedimentos en la zona Las previsiones de colmatación del embalse proyectado en ella Éstas son cuestiones a tener en cuenta en la fase de redacción del proyecto. - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS MEDIDAS PREVENTIVAS PREVENCIÓN APLICADA AL DISEÑO DE PRESAS Y AZUDES (3/6) Posibles medidas (inicio): Aumentar la altura de la presa para compensar la previsible colmatación (solución temporal) Para presas pequeñas: Dimensionar los órganos de evacuación preferente de sedimentos (compuertas o desagües de fondo), para que la presa sea capaz de absorber la máxima crecida de diseño sin modificar el perfil hidráulico del río aguas arriba de la presa, permitiendo la movilización del sedimento y el mantenimiento del cauce limpio de acumulaciones (aguas arriba y aguas abajo). - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS MEDIDAS PREVENTIVAS PREVENCIÓN APLICADA AL DISEÑO DE PRESAS Y AZUDES (4/6) Posibles medidas (continuación): Construir azudes de cola con el fin de controlar la dispersión de sedimentos en el vaso de embalse y facilitar su extracción. Posteriormente, estos sedimentos pueden ser depositados en algún lugar predefinido aguas abajo de la presa y ser distribuidos por el río mediante crecidas controladas. - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente < Distribución longitudinal esquemática del sedimento en un embalse con una buena gestión de los desagües de fondo y provisto de un dique (o azud) de cola (Palau, A.).

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS MEDIDAS PREVENTIVAS PREVENCIÓN APLICADA AL DISEÑO DE PRESAS Y AZUDES (5/6) Posibles medidas (continuación): Diseño de compuertas sin guías susceptibles de sufrir abrasión o la construcción de sistemas decantadores en las tomas. El material mineral en suspensión tiene como consecuencia la abrasión sobre elementos mecánicos y estructurales de la obra hidráulica. Implantación habitual en sistemas de derivación de aguas desde azudes o pequeñas presas. Su eficacia depende en gran medida de su diseño. - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS MEDIDAS PREVENTIVAS PREVENCIÓN APLICADA AL DISEÑO DE PRESAS Y AZUDES (6/6) Posibles medidas complementarias: Mantener mínimamente operativos los túneles de desvío de la construcción (si no se tiene previsto utilizarlos para otro fin), para poderlos acondicionar como elementos adicionales de desagüe. Contemplar la posibilidad de prever aliviaderos o compuertas adicionales, o espacio para construirlos con facilidad, si llegado el momento se consideran necesarios. - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS MEDIDAS CORRECTORAS La corrección de la colmatación de embalses raramente se lleva a cabo en forma de actuaciones de mantenimiento constantes y de baja intensidad. Habitualmente se fundamenta en actuaciones puntuales de alta intensidad que llevan asociadas un buen número de posibles afectaciones ambientales sobre el ecosistema fluvial. Es decir, las medidas correctoras deben integrarse en las labores de mantenimiento y explotación de la presa y deben realizarse a lo largo de su vida útil. Las medidas que se comentan a continuación, no son aplicables de forma universal y el tamaño del embalse suele ser un aspecto determinante en la definición de la actuación correctora finalmente seleccionada. - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS MEDIDAS CORRECTORAS REMOCIÓN TOTAL O PARCIAL DE PRESAS Y AZUDES Es una actuación finalista, que sólo tiene sentido cuando la obra hidráulica que padece la colmatación ya no es funcional ni es rentable acondicionarla para que pueda serlo. VACIADOS DE EMBALSES Habitualmente se lleva a cabo este tipo de actuaciones para la reparación o supervisión de órganos de regulación de la presa como son los desagües de fondo, compuertas, paramento de la presa, etc. Es decir, no se plantea su necesidad como una medida de corrección de la colmatación. Sino que es el efecto de llevar a cabo tareas de mantenimiento. No obstante, la evacuación de sedimentos es por tanto un valor añadido a la actuación de vaciado de embalses, pero en casos críticos puede ser la mejor opción de reducción de la colmatación. - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS MEDIDAS CORRECTORAS EXTRACCIÓN (RETIRADA) DE SEDIMENTOS DEL VASO DEL EMBALSE (1/4) Existen tres opciones: Sifonado o aspiración de sedimentos. Medida derivada de técnicas portuarias marinas. Inconvenientes: Los rendimientos, en términos de extracción neta, son muy bajos, del orden del 5-20%. Y, como producto, la suspensión de sedimentos no admite demasiadas soluciones de acopio, transporte o depósito. Dragado. Medida derivada de técnicas portuarias marinas. Inconvenientes similares a la aspiración de sedimentos, si bien los rendimientos son algo mejores. - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS MEDIDAS CORRECTORAS EXTRACCIÓN (RETIRADA) DE SEDIMENTOS DEL VASO DEL EMBALSE (2/4) Excavación (inicio). Retirada de sedimentos en seco. Es decir esta opción de retirada de sedimentos se lleva a cabo en momentos con un bajo nivel de embalse. Inconvenientes de la opción de Excavación: Se ha de realizar en momentos con un bajo nivel de embalse. Para identificar esos momentos, se requiere de un buen conocimiento de la dinámica de funcionamiento del embalse así como del régimen fluvial (en qué épocas del año se dan los mayores aportes de agua al embale, tanto de manera ordinaria como extraordinaria). Con esta información ya es posible realizar la planificación de la actuación. - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS MEDIDAS CORRECTORAS EXTRACCIÓN (RETIRADA) DE SEDIMENTOS DEL VASO DEL EMBALSE (3/4) Excavación (continuación) Ventajas de la opción de Excavación: Se pueden llegar a recuperar volúmenes significativos de capacidad de embalse. Los sedimentos retirados pueden reutilizarse en actuaciones de restauración de suelos, como enmiendas agrícolas o para compostaje, aunque las experiencias en esta línea son muy escasas (es un potencial un campo para la investigación). Los materiales retirados de las colas de embalses en épocas de bajo nivel de agua, pueden ser aptos para la construcción (gravas, gravillas, arenas). - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS MEDIDAS CORRECTORAS EXTRACCIÓN (RETIRADA) DE SEDIMENTOS DEL VASO DEL EMBALSE (4/4) Excavación (continuación) Ventaja general de la opción de Excavación: El aprovechamiento de los sedimentos retirados no deja de ser una puesta en valor de un componente residual y problemático de los embalses, que: puede ser de bajo coste (si los accesos son fáciles y las cantidades acumuladas importantes), permite recuperar volumen de embalse y evita la apertura de nuevas graveras en otros tramos de río susceptibles de mayor valor de conservación. - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS MEDIDAS CORRECTORAS GESTIÓN DEL NIVEL DE EMBALSE Y DE CRECIDAS (1/2) Es sin duda la mejor opción desde un punto de vista ambiental. Su eficacia requiere aplicarla de forma continuada e iniciarla preferentemente desde el momento de puesta en carga del embalse. Existen pocas opciones de aplicación: Se pueden generar crecidas controladas a través de los desagües de fondo (en combinación con otras tomas intermedias), con un determinado nivel de embalse y en un período de avenida. O bien puede realizarse la misma operación en períodos sin crecidas naturales. - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS MEDIDAS CORRECTORAS GESTIÓN DEL NIVEL DE EMBALSE Y DE CRECIDAS (2/2) En la gestión de avenidas  Cuanto más bajo este el nivel de embalse y mayor sea crecida natural recibida, más amplia e intensa es la remoción de sedimentos en el vaso de embalse en dirección a la presa. En la gestión de sueltas controladas  Los mayores efectos de movilización de sedimentos se obtienen con embalses llenos y vaciados rápidos a través de los desagües de fondo. Sin duda la gestión de avenidas, combinada con una gestión de los niveles de embalse y de sueltas controladas es una buena opción de cara a la descolmatación de embalses. La mayor eficacia se consigue en los aprovechamientos fluyentes o semifluyentes. - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS MEDIDAS CORRECTORAS. En grandes y medianos embalses a largo plazo (1/6) La problemática principal de los grandes y medianos embalses radica en su carácter anual o hiperanual. Esta característica intrínseca, convierte a los grandes y medianos embalses en trampas casi absolutas de todo el sedimento producido en sus cuencas. Sólo las fracciones más finas, capaces de mantenerse fácilmente en suspensión, pueden proyectarse aguas debajo de los embalses. - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS MEDIDAS CORRECTORAS. En grandes y medianos embalses a largo plazo (2/6) A lo largo del eje de cualquier embalse, se establece un gradiente granulométrico decreciente en dirección a la presa, como lógica consecuencia del aumento de residencia del agua y la pérdida de la componente horizontal (transporte) de los ríos (se reduce la velocidad del agua). - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente < Distribución longitudinal esquemática más probable de las fracciones granulométricas de sedimento a lo largo del eje de un gran embalse (Palau, A.).

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS MEDIDAS CORRECTORAS. En grandes y medianos embalses a largo plazo (3/6) Sin embargo, en embalses que a menudo se encuentran en bajos niveles de agua embalsada durante situaciones de crecida, como por ejemplo los de riego que pueden recibir las lluvias otoñales con cotas mínimas, y en los que tampoco se manejan de forma habitual los desagües de fondo… … el sedimento de granulometría más fina (arcillas) se reduce y en las inmediaciones de la presa se acumulan mayores cantidades de arenas y limos, debido a un desplazamiento relativamente rápido de los materiales depositados desde la cola hacia la presa, tanto más acusado cuanto menor sea el nivel de embalse en el momento de las crecidas. - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente < Distribución longitudinal esquemática del sedimento en embalses estacionales, con un nulo o escaso manejo de los desagües de fondo (Palau, A.).

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS MEDIDAS CORRECTORAS. En grandes y medianos embalses a largo plazo (4/6) Estas acumulaciones de sedimentos en las inmediaciones de la presa, puede poner en peligro el suministro de agua desde los embalses, incluso a cotas relativamente altas, y, por lo tanto, poniendo en peligro: Riegos y abastecimientos, O limitando, de forma severa, el aprovechamiento hidroeléctrico. Un uso frecuente de los desagües de fondo, combinado con una adecuada gestión de los niveles de embalse durante el período de crecidas, reduce de forma apreciable la colmatación, en la medida en que se maximiza la evacuación de sedimentos río abajo (ver siguiente diapositiva). - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS MEDIDAS CORRECTORAS. En grandes y medianos embalses a largo plazo (5/6) Ejemplo de buena gestión de los sedimentos: - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente < Distribución longitudinal esquemática del sedimento en un embalse con una buena gestión de los desagües de fondo y provisto de un dique (o azud) de cola (Palau, A.).

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS MEDIDAS CORRECTORAS. En grandes y medianos embalses a largo plazo (6/6) Posibles medidas estructurales de carácter complementario: Eliminar temporalmente compuertas o estructuras que puedan favorecer la decantación. Construir aliviaderos y desagües de fondo adicionales. Proyectar las presas con aliviaderos laterales capaces de desviar parte del agua y sedimentos hacia barrancos marginales (medida de mayor complejidad). - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS MEDIDAS CORRECTORAS. En azudes y pequeñas presas (1/2) La problemática principal de los azudes y las pequeñas presas radica en su moderada o reducida capacidad de embalse, por esta razón su colmatación por sedimentos puede ser rápida si no se gestionan adecuadamente. Otros problemas habituales de los azudes y pequeñas presas son: La capacidad de los órganos desagüe suele ser inadecuada para una suelta eficiente de sedimento. En su explotación suele mantenerse un nivel de embalse constantemente alto, favoreciendo su rápida colmatación (se altera con facilidad el perfil longitudinal del cauce y consecuentemente se favorece la sedimentación). Abrasión de equipos mecánicos o estructurales. En saltos hidroeléctricos, dejar de turbinar en crecidas, puede ser una opción económicamente conveniente (coste del desgaste de las palas de las turbinas desgastadas y de posteriores dragados), con su inevitable problemática ambiental. Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente < Equipos mecánicos (turbinas, compuertas, tuberías forzadas, etc.) estructurales (conductos de desagüe, paramento, etc.)

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 4. MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS MEDIDAS CORRECTORAS. En azudes y pequeñas presas (2/2) Posibles medidas: Mantenimiento basado en dragados periódicos, como control de su aterramiento (estrategia ambiental y económicamente factible). Construcción de diques o pantallas en las colas de embalse. Retienen de forma importante los materiales medios y gruesos. Mientras que los más finos sólo se reducen alrededor de un 3% y son los responsables de la abrasión. Hay que realizar un análisis comparativo del coste de construcción y gestión de los diques de cola y del coste de restitución de las palas de las turbinas. Diseño óptimo de las turbinas (materiales constituyentes), accesos bien proyectados para facilitar su reparación y un plan de mantenimiento adecuado (anual por defecto) pueden reducir drásticamente los costes de reparar los efectos de la abrasión. - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 5. CONTROL Y SEGUIMIENTO DE LOS SEDIMENTOS EN EMBALSES Actividad fundamental que se ha de realizar de manera continuada en el tiempo e independiente de la implementación de medidas preventivas y/o correctoras. Controles: Control decenal del volumen de sedimentos almacenado en un embalse Controles extraordinarios después de crecidas extraordinarias (con gran efecto de aterramiento). Empleo de los resultados: Análisis de las desviaciones respecto a lo previsto en la fase de proyecto con la finalidad de Alimentar modelos y obtener previsiones más precisas sobre el grado y la tasa de colmatación. Adoptar las medidas correctoras más adecuadas y con mejor conocimiento de causa. - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 5. CONTROL Y SEGUIMIENTO DE LOS SEDIMENTOS EN EMBALSES (2/2) Casos: EEUU. Práctica habitual (criterios económicos) sobre la colmatación de embalses: Si pérdida de capacidad de embalse > 15% de la original  Iniciar actuaciones de control Si pérdida de capacidad de embalse > 40% de la original  Adoptar medidas correctoras En EEUU, la colmatación  Uno de los posibles motivos de la no renovación de la concesión de explotación de un embalse. Italia. Alta concienciación de la problemática de la colmatación por sedimentos. La legislación obliga a los concesionarios de grandes presas, a controlar y corregir el aterramiento de los embalses. Francia. Inspección obligatoria de presas cada 10 años: Seguridad y correcto funcionamiento de los mecanismos de regulación. Puede implicar el vaciado completo del embalse y con ello la evacuación de cantidades importantes de sedimento río abajo. - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente <

GESTIÓN AMBIENTAL DE EMBALSES Y RESTAURACIÓN DE RÍOS 6. IMPLICACIONES AMBIENTALES Efectos ambientales del vaciado del embalse  Variables en función de: Cantidad de sedimento movilizada Calidad o carga orgánica del agua embalsada que es vaciada Si bien, los casos estudiados en España (Santa Ana, en el río Noguera Ribagorzana entre otros (Palau, A.)) concluyen que las implicaciones ambientales del vaciado de embalses tienen efectos ambientales reversibles y que una práctica periódica de vaciados tiende claramente a reducir sus afectaciones río abajo, con el tiempo, dado que a cada vaciado consecutivo, es menor la cantidad de sedimentos movilizados y mejor su calidad físico-química. La retirada de sedimentos de embalses contribuye siempre (en mayor o menor grado) al mantenimiento de un estado trófico aceptable de los embalses y, por extensión, a una mejora de la calidad del agua y de sus capacidades bióticas. - Palau, A., La sedimentación en embalses. Medidas preventivas y correctoras. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente <

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