ANEXO

Memoria Técnica de los trabajos a desarrollar en el Convenio entre la Confederación Hidrográfica del Júcar y Universitat Politècnica de València

A) Descripción de los trabajos objeto del Convenio:

A continuación se describen los trabajos a realizar, desde los modelos más generales cuyo ámbito abarca toda la demarcación hasta los modelos más de detalle para zonas y problemáticas concretas de la cuenca del Júcar:

• 1. Mantenimiento mejora del modelo Patrical, incluyendo calibración de detalle en la piezometría del régimen alterado por los bombeos de agua, los caudales circulantes en régimen natural, la descarga de manantiales, los caudales de los ríos temporales, las salidas al mar, y especialmente los caudales durante los estiajes.

  Se mejorará la calibración del modelo de simulación hidrológica mensual Patrical operativo en la Confederación Hidrográfica del Júcar para el inventario de recursos hídricos, tanto en condiciones naturales como en condiciones alteradas por los bombeos de aguas subterráneas. Para ello la CHJ facilitará para su uso toda la información mensual disponible de caudales aforados, de entradas a embalses y de caudales naturalizados, restituidos a régimen natural y de ríos temporales. También se utilizará la información de niveles piezométricos en los acuíferos facilitada por la CHJ, así como los caudales disponibles de salidas por los manantiales. El ajuste se realizará mediante el contraste gráfico de series simuladas y observadas y mediante la utilización de indicadores de ajuste, incluyendo la desviación media, bias, y el índice de Nash. Igualmente, la CHJ definirá aquellos puntos que son significativos y requieren un ajuste adecuado para su empleo en la calibración. Por su parte la UPV realizará los ajustes necesarios en la programación del modelo para lograr un mejor ajuste del mismo.

  Se han observado desajustes en la reproducción de la descarga de los acuíferos a las masas de agua superficial por lo que se realizará un análisis de detalle de los caudales durante los estiajes aplicando indicadores de ajuste específicos para estos periodos, que serán definidos por la UPV. Además de la utilización de funciones de distribución estadística en los puntos de especial interés debido a la definición de caudales ecológicos. La CHJ colaborará en la definición de los puntos donde este ajuste es clave.

  La CHJ definirá, en base a los datos resultantes de la calibración, aquellas masas de agua donde las salidas al mar deben reajustarse para adaptarse a los datos publicados en diferentes artículos científicos e información de referencia existente, siendo la UPV responsable de los ajustes necesarios en el modelo.

• 2. Adaptación y mejora del modelo Patrical implantado en la Confederación Hidrográfica del Júcar para simular la contaminación difusa, incluyendo: Nitratos, Fosforo, Conductividad eléctrica del agua y pesticidas.

  La UPV adaptará y mejorará el modelo de simulación Patrical implantado en la Demarcación del Júcar para realizar el inventario de recursos hídricos de manera que permita realizar la simulación de la contaminación difusa, incluyendo: el transporte de nitrato a través del ciclo hidrológico, la generación y transporte de fósforo, la generación y transporte de sedimentos y la conductividad eléctrica, en todos los casos tanto la concentración de estos contaminantes en aguas subterráneas como su aporte a las aguas superficiales. Además, se iniciarán los trabajos para la simulación del transporte de pesticidas a través de las aguas superficiales y subterráneas.

  Este trabajo estará muy estrechamente ligado a los trabajos de RREA definidos en las siguientes tareas.

  Para la simulación de datos de entrada se tendrá en cuenta la bibliografía y documentación técnica existente sobre el aporte de los distintos contaminantes y la simulación de cada uno de estos compuestos se contrastará con los datos disponibles en las redes de medida de aguas superficiales y subterráneas para su calibración, que deberá facilitar la CHJ, participando a su vez en el ajuste del modelo a estos datos a través de reuniones aportando no solo datos sino también su conocimiento sobre las problemáticas específicas.

• 3. Adaptación del modelo RREA para permitir la modelización de la contaminación difusa variable en el tiempo, incluyendo pesticidas y contaminantes emergentes.

  El GIRH de la UPV en los últimos años ha desarrollado el programa Respuesta Rápida del Estado Ambiental que permite establecer una forma de cálculo de las presiones e impactos en el medio hídrico. Este programa está centrado en el cálculo físico-químico de los contaminantes convencionales. Por parte de la OPH de la CHJ se ha desarrollado un modelo RREA para todo el territorio de la CHJ. Este modelo permite estimar en todas las masas de agua de la Confederación el estado físico-químico en cuanto a los constituyentes principales: fósforo, materia orgánica, amonio y nitratos. Sin embargo, en los últimos trabajos que se están realizando se ha detectado que el modelo es incapaz de reproducir la dinámica de los nitratos debido, fundamentalmente, a que la contaminación difusa de este contaminante se produce de forma variable en el tiempo (vinculada a los aportes recibidos en la masa de agua, generalmente asociada a momentos de grandes precipitaciones). Por otro lado, desde la OPH se tiene preocupación por los contaminantes químicos principalmente pesticidas, de los cuales cada vez se detecta una mayor presencia en el medio hídrico tanto en las masas de agua subterráneas como superficiales.

  Bajo estas condiciones, en este apartado se enmarcan las siguientes tareas:

  • –  La UPV adaptará la herramienta para poder modelizar el efecto de la contaminación difusa de una forma más precisa. Para ello se establecerán modificaciones pertinentes en el método de cálculo del modelo RREA. Las metodologías se diseñarán y validarán de forma colaborativa con los técnicos de la OPH de la CHJ con miras a encontrar la mejor forma de modelar este tipo de procesos teniendo en consideración la escasez de datos directos de proceso y la necesaria simplicidad paramétrica del modelo dada su aplicación a escala de cuenca. Se adaptará el modelo y se comprobará su aplicación.
  • –  Partiendo de estudios previos y datos disponibles en la CHJ, que deberá facilitar a través de la OPH, se plantea como objetivo una posible adaptación del modelo RREA para tener en cuenta los contaminantes requeridos para la evaluación del estado de las masas de agua de acuerdo al RD 817/2015.
• 4. Análisis de la eficacia de las medidas para el alcance de los OMA, mediante RREA, aplicado a la contaminación puntual y difusa.

  Siguiendo con el marco de trabajo del punto anterior los técnicos de la OPH de la CHJ se enfrentan, dentro de sus tareas de desarrollo del plan de cuenca, a la necesidad de definir un programa de medidas eficaz en base al análisis coste eficacia de las medidas. Entre estas medidas de mejora medioambiental las medidas de depuración son las más comunes y efectivas. Debido a la existencia de muchas de estas medidas el reto del planificador es encontrar cuál es el conjunto de medidas óptimo a definir en el plan de cuenca. Una forma de definir la mejor combinación de estas medidas es la simulación físico-química del modelo de presiones e impactos RREA.

  Por ello se define la tarea de establecer una metodología de trabajo que permita simular combinaciones de diferentes medidas de depuración y analizar de forma múltiple los resultados. Esto permitirá mejorar las decisiones que se tomen en el próximo plan hidrológico de la cuenca del Júcar en lo relativo a materia de inversión en depuración.

  Los técnicos de OPH facilitarán las medidas incluidas en el programa de medidas a tener en cuenta para que la UPV, en base a criterios objetivos, defina la mejor combinación de medidas en cada zona. De forma conjunta de definirán las masas de agua o zonas y la combinación de medidas a estudiar en cada caso.

• 5. Integración de modelos RREA y Patrical para modelar los contaminantes requeridos para la evaluación del estado de las masas de agua de acuerdo al RD 817/2015.

  Se adaptarán la salida de resultados de aguas superficiales del modelo Patrical para su enlace con los análisis de aguas superficiales realizados por la Confederación Hidrográfica del Júcar, incluyendo el enlace con el modelo RREA. En este sentido, se facilitará para cada uno de los puntos de control superficial definidos, donde estarán incluidas todas las masas de agua superficial, las series mensuales de caudales circulantes, de carga de contaminantes acumulada hasta ese punto y de concentración química obtenida en ese punto. Los técnicos de ambas entidades implicados analizarán los resultados obtenidos y se desarrollarán las mejoras necesarias, tanto en el modelo RREA como en el modelo de Patrical, para compatibilizar las simulaciones y los resultados del modelo con el resto de análisis realizados de aguas superficiales en la Demarcación.

• 6. Revisión de las curvas de hábitats para el establecimiento de caudales ecológicos en puntos conflictivos.

  Subtarea 1. La UPV revisará los modelos de simulación del hábitat cuyas curvas de Hábitat Potencial Útil (HPU) versus Caudal tienen tendencias monótonas crecientes. Dichas curvas suponen una dificultad práctica en la aplicación de los criterios de la Instrucción de Planificación Hidrológica y una mayor incertidumbre, debido a que implican la aplicación de un criterio hidrológico. Se toma el 25% del caudal medio anual como caudal máximo de la serie, sobre el cual se aplican los criterios de porcentaje del máximo HPU (50% o 30%). Para ello se revisarán sistemáticamente los modelos existentes en los puntos designados por los técnicos de la OPH donde se han detectado problemas, para contrastarlos después con la información más reciente disponible y la propuesta de mejoras.

  Subtarea 2. Revisión de modelos de simulación del hábitat con discordancia apreciable entre los caudales mínimos establecidos según criterios de hábitat (50 o 30 % del máximo HPU) y los resultados por métodos hidrológicos, según los contrastes y estudios hechos por los técnicos de OPH. Esto supone una incertidumbre mayor en las propuestas, desde el punto de vista técnico y también en cuanto a la participación pública. La UPV revisará estos casos para proponer medidas de mejora.

  Subtarea 3. Revisión de la distribución espacial de modelos de hábitat para implementar nuevos modelos en tramos relevantes. Los tramos de modelación del hábitat de la demarcación cubren muchos puntos críticos del sistema fluvial, pero no cubren toda la casuística existente en cuanto a ecotipos, presiones e impactos, los técnicos de la OPH junto con los técnicos de la UPV definirán aquellos puntos críticos de la red fluvial donde hay que establecer nuevos modelos de hábitat.

  A partir de aquí, las tareas a desarrollar se centrarán en aspectos y problemáticas locales, pero con especial incidencia en la planificación hidrológica y la gestión.

• 7. Evaluación en detalle del balance de recursos hídricos disponibles en las masas de agua del sistema Vinalopó-Alacantí, teniendo en cuenta, en los acuíferos compartidos, su relación con la cuenca del Segura.

  La CHJ aportará datos reales y conocimiento de las problemáticas de las masas de agua compartidas y la UPV igualmente su conocimiento para la realización de modificaciones en el modelo tendentes al ajuste del modelo a la información disponible.

  La OPH tiene interés en la mejora del conocimiento de las masas de agua subterráneas compartidas. Así, a propuesta de esta oficina y en estrecha colaboración entre los técnicos de ambas entidades se evaluará, de forma detallada, mediante el modelo de simulación hidrológica Patrical, el balance de agua subterránea para las masas de agua del Vinalopó-Alacantí, incluyendo las interacciones con la cuenca del río Segura. Para ello se elaborará previamente, para cada una de las masas de agua, un modelo conceptual del funcionamiento hidrogeológico a partir de la actual modelización de las masas de agua y de cualquier información disponible, incluyendo los planes de cuenca del Júcar y Segura. Este análisis incluirá las masas de agua de la demarcación del Júcar y del Segura. Para ello se tendrá en cuenta tanto la información piezométrica, como los resultados de la modelización de calidad recogidos en la tarea anterior (concentración de nitratos y conductividad eléctrica particularmente) y su calibración en la medida de lo posible con datos reales. En base a este análisis se incluirán las modificaciones necesarias en el modelo Patrical para la mejora del balance. Se tendrán en cuenta también, en la medida de lo posible, los resultados de la tarea siguiente.

• 8. Modelación del flujo de agua subterránea de las masas compartidas con la Confederación Hidrográfica del Segura en el sistema Vinalopó-Alacantí, de acuerdo a los Planes Hidrológicos.

  En este trabajo se diseñarán e implementarán modelos numéricos de flujo para los acuíferos compartidos entre la Confederación Hidrográfica del Júcar y la Confederación Hidrográfica del Segura. Todos los modelos se construirán con la interfaz de usuario ModelMuse (Winston, R. B., 2009) y se resolverán con el código MODFLOW (McDonald y Harbaugh, 1984). Está por determinar el número de modelos a realizar dependiendo del grado de interrelación entre ellos y del conocimiento que se tenga de las condiciones en los límites de cada masa, decisión que se tomará de forma conjunta por los técnicos de la OPH y de la UPV involucrados en estos trabajos. Sí se sabe que el número de masas es de entre 6 y 8. Se revisarán los antecedentes que pueda haber en la zona, tanto de modelos como de trabajos relacionados. La OPH facilitará toda la información (geología, hidrología y geofísica de la zona) que pueda ser utilizada para el diseño de los modelos, que será completada con información de otras fuentes. Se propondrá un modelo conceptual y se implementará el o los modelos numéricos necesarios. Los modelos serán calibrados para reproducir la realidad en base, principalmente, a la información piezométrica disponible. En este trabajo se prevé también la transferencia de los modelos a los técnicos de la OPH.

• 9. Mejora y actualización de los modelos de flujo subterráneo de las masas de agua de Requena Utiel y Cabrillas Malacara y de la Plana de Valencia.

  Continuando con los trabajos iniciados en el convenio anterior, en esta etapa se propone mejorar los modelos previos. En el caso de Requena Utiel y Cabrillas Malacara, se procederá a mejorar la reproducción de los flujos superficiales en los ríos Madre, Magro y Buñol así como en la Rambla de la Torre. Se calibrará un modelo estacionario representando la situación no influenciada en la cual los cauces eran ganadores. El modelo transitorio, situación de acuífero explotado, ya disponible se recalibrará para reproducir el estado de cauces perdedores que se desarrolló a partir de los 80’s. En el caso de la Plana de Valencia el trabajo se centrará en la mejora del funcionamiento del lago de l’Albufera y su relación con el mar y el acuífero, siendo tarea de la UPV la mejora de los modelos y de la CHJ la validación de resultados y la provisión de datos e información complementaria. Ambos modelos se actualizarán incorporando la información de los últimos años. En este trabajo se prevé también la transferencia de los modelos a la OPH de la CHJ.

• 10. Mejora del modelo Aquatool Albufera, específicamente en el conocimiento de entradas al lago y aportes contaminantes.

  El Grupo de Ingeniería de Recursos Hídricos (GIRH) de la UPV junto con la OPH Júcar llevan muchos años desarrollando y perfeccionando de forma conjunta dos modelos matemáticos para el seguimiento del estado del lago de l’Albufera y su parque natural.

  En primer lugar, se dispone de un modelo de balance del parque natural que permite estimar los flujos de agua que se producen dentro del parque natural de l’Albufera formado por el conjunto de arrozales, demandas agrarias, escorrentía superficial y subterránea y lago.

  Dentro de este marco de trabajo se definen las siguientes tareas a realizar en este convenio: Actualización y ampliación del modelo del balance del parque natural de l’Albufera. En particular se mejorará la modelación del balance subterráneo tratando de implementar el conocimiento adquirido con otros trabajos recientes y en curso en modelos de detalle del flujo subterráneo en el acuífero de la Plana de Valencia. Será tarea de la UPV modificar el modelo en base los nuevos datos disponibles y tarea conjunta de la OPH y la UPV la validación de los resultados y la provisión de datos para su actualización.

• 11. Mejora del modelo cualitativo Albufera, en particular en lo referente al aporte de fósforos.

  Conectado con el punto anterior, el segundo modelo matemático permite simular la calidad del agua del lago de l’Albufera. Este modelo permite estimar el contenido de clorofila-a y de los nutrientes principales a lo largo del tiempo y frente a diferentes situaciones. Como tarea, dentro de este convenio, se plantea la actualización del modelo de calidad con nuevos datos que se obtengan durante la ejecución del proyecto, siendo tarea de la OPH la provisión de dichos datos y la definición de los objetivos a conseguir mediante la modificación del modelo, que será competencia de la UPV.

• 12. Estudio de la afección de la modernización de la Ribera del Júcar y la Real Acequia de Moncada y la Vega de Valencia.

  En trabajos previos se ha analizado el balance de aforos a nivel general de diferentes tramos del río Júcar aguas abajo de Tous determinando parámetros generales de comportamiento de los retornos de riego en la Ribera Alta.

  En este capítulo se pretende ampliar el estudio con ampliación a otras zonas de la cuenca baja del Júcar y del Turia. Particularmente se estudiarán los siguientes casos:

  • –  La Ribera Baja del Júcar. Con especial atención a los retornos subterráneos y al lago. (En estudio previo se concluye que esta zona no tiene retornos superficiales al río).
  • –  La Real Acequia de Moncada. Es estudiara todos los datos de aforo disponibles, facilitados por los técnicos de la OPH y el SAIH, así como cualquier información topográfica o modelos previos que puedan contribuir a la mejora del conocimiento en los flujos de agua superficial y subterránea en el entorno de la acequia y las zonas de riego.
  • –  Las acequias de la Vega de Valencia. Al igual que el caso anterior se estudiará el balance en estas acequias atendiendo especialmente al retorno que pueda generarse con destino al parque de l’Albufera.

  Otro objetivo importante de esta tarea es el estudio de las posibilidades de modernización de los riegos tradicionales del Turia, tanto proponiendo las medidas necesarias y los ahorros previsibles resultantes de estas medidas. La OPH proveerá para ello todos los estudios y datos disponibles al respecto.

• 13. En el caso de la modernización de la Acequia Real del Júcar, estudio de retornos a nivel de sector modernizado, teniendo en cuenta el análisis agronómico y el estudio de las eficiencias. Análisis de afecciones ambientales.

  En trabajo previo se ha obtenido información de gran valor para comprender los flujos de agua en la Ribera Alta concluyendo un esquema de balance general en las acequias de la Ribera Alta y de retornos al río Júcar. Se pretende continuar con este análisis precisando los balances a nivel de los diferentes sectores de riego en la Acequia Real y su evolución futura de acuerdo a los procesos de modernización. En particular:

  • –  Se determinará un balance de agua a nivel de sector de riego en situación actual y futura tras la modernización, la OPH facilitará para ello la información cartográfica disponible sobre los sectores objeto de modernización y su provisión temporal.
  • –  Se comprobará el balance en las acequias de distribución teniendo en cuenta los aportes superficiales y subterráneos.
  • –  Se analizará la mejora en la disponibilidad de agua liberada por la modernización para su uso en el cumplimiento de objetivos ambientales en el parque de l’Albufera.
• 14. Desarrollo de un Sistema Piloto de Ayuda a la Decisión (SAD) basado en el modelo TETIS para la alerta y control de crecidas, en un sistema o cuenca piloto del ámbito de la Demarcación Hidrográfica del Júcar.

  La evaluación de las crecidas debe servir para decidir el nivel de alerta y las medidas a adoptarse para evitar daños. La aplicación de un SAD en Sistemas de Alerta y Control de Crecidas es fundamentalmente en los aspectos de predicción y evaluación. Sus partes principales son tres: un subsistema de adquisición de datos, un subsistema de modelización y una interfaz de diálogo con el responsable. El objetivo a largo plazo sería la implementación de un SAD para la Alerta y Control de Crecidas integrado en el Sistema de Alerta e Información Hidrológica (SAIH) de la Confederación Hidrográfica del Júcar que cubra toda la demarcación. Como paso previo y con carácter piloto, se pretende el desarrollo de un demostrador en uno de los sistemas que forman parte de la CHJ (en adelante cuenca piloto), donde fundamentalmente se pongan en marcha las herramientas y metodologías relacionadas con la predicción de las crecidas, es decir, el subsistema de modelización. Con carácter previo será necesario desarrollar un modelo hidrológico distribuido de la cuenca piloto sobre la que desarrollar el SAD. En consecuencia, las tareas necesarias para el desarrollo de este SAD en una cuenca piloto son 2:

  Subtarea 1. Implementación del modelo TETIS en una cuenca piloto, que funcione tanto a escala diaria como sub-diaria: selección de la cuenca piloto, recopilación de datos a escala diaria o sub-diaria tanto del SAIH como del CEDEX, AEMET y otras fuentes disponibles (precipitaciones, temperatura, caudales, niveles en embalse,…) información topográfica, acuíferos, características hidráulicas,… y toda aquella información necesaria para construir el modelo TETIS, y finalmente calibración y validación del modelo.

  Subtarea 2. Desarrollo de un SAD ad hoc de predicción en la cuenca piloto. Se solicitarán las predicciones meteorológicas necesarias (AEMET y ECMWF) para los eventos de crecidas seleccionados, como base para la elección de la cuenca piloto. Adaptación del modelo TETIS a los inputs de predicciones, recalibración y validación. Todo ello para, finalmente, formalizar un SAD, en el que se automatizarán al máximo los procesos de adquisición de la información en tiempo real y de predicción.

  Será tarea de los técnicos de la Dirección Técnica y del SAIH facilitar toda la información disponible necesaria, y decidir la cuenca piloto a modelar, y de la UPV la construcción del modelo, que se calibrará y validará de forma conjunta.

B) Plan de trabajo:

La tarea 14 se desarrollará durante los primeros 2 años del convenio mientras que el resto de tareas del Convenio se extenderán a lo largo de los 4 años, centrándose durante los primeros 2 años en aquellos trabajos que sirvan para alimentar el próximo Plan de cuenca, que deberá aprobarse a finales de 2021.

C) Personal adscrito al presente Convenio:

Por parte de la CHJ queda adscrito al presente convenio el personal técnico que determine la Comisión de Dirección de la Oficina de Planificación Hidrológica y de la Dirección Técnica, unidades en las que han de integrarse los modelos desarrollados, para colaborar en el desarrollo de las tareas y particularmente para facilitar toda la información necesaria para el correcto desarrollo del objeto del convenio.

Por parte de la UPV participarán en el presente Convenio 6 PDI (Personal Docente Investigador), todos ellos profesores titulares adscritos al Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente, con largas trayectorias y experiencia en las competencias asignadas dentro del marco del Convenio. Estos a su vez, tendrán la facultad de contar con estudiantes o colaboradores investigadores para el desarrollo de dichas competencias, con la única finalidad de mejorar su formación.

Además, por parte de la UPV se contará con un asesor técnico, Catedrático y Responsable del Grupo de Investigación de Ingeniería de Recursos Hídricos, que supervisará la calidad técnica de los trabajos.