Crítica al embalse del Ciguiñuela

Trabajo sobre SIG
Título	Crítica al embalse del Ciguiñuela
Autores	Álvaro Cáceres Alonso Javier Díez Ávila Gonzalo Marinas Sanz
Asignatura	Sistemas de Información Geográfica Aplicados a la Ingeniería Civil
Curso	Curso 14/15
Este artículo ha sido escrito por estudiantes como parte de su evaluación en la asignatura

Tras la propuesta del presidente de la Confederación Hidrográfica del Duero de la construcción del embalse en el río Ciguiñuela (afluente del Eresma) para solucionar los problemas que existen de abastecimiento en la provincia de Segovia, se quiere analizar la viabilidad del proyecto y su impacto en el territorio.

Para ello, se procederá a generar el embalse conocido el volumen propuesto y la cerrada. Una vez hecho esto, se detallarán los terrenos, municipios y construcciones afectadas, así como posibles zonas de protección medioambiental dañadas. Además, se calculará el coste de las expropiaciones y se comentará la litología encima de la cual se va a embalsar. Finalmente, se hará un somero estudio hidrológico como complemento a su estudio.

Durante el análisis, se usará cartografía del IGN (MTN25, MDT05, BTN25, PNOA...) así como capas del Catastro y mapas del IGME. También se utilizarán archivos del Geoportal de la IDE de Castilla y León, de la Diputación Provincial de Segovia, y datos del INE, de AEMET y de la CHD.

Se esperan obtener mapas con el embalse y las superficies expropiadas, infraestructuras y zonas protegidas afectadas... con los cuales sea posible llevar a cabo una crítica a grandes rasgos de la necesidad o no de la obra.

1 Introducción

Situación geográfica

La ciudad de Segovia, a día de hoy, se abastece gracias a dos embalses situados en sus alrededores:

• Pontón Alto (en el río Eresma y en los municipios de La Granja de San Ildefonso y Palazuelos de Eresma): 7,41 hm³
• Puente Alta (en el río de la Acebeda en el municipio de Revenga): 2,50 hm³

En el proyecto de “Regulación de caudales para el abastecimiento de Segovia y otras poblaciones de la cuenca del Eresma”, planteado por el Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente, se propone la construcción de un embalse de 29 hm³ en el río Ciguiñuela (tributario del Eresma, tal y como se ve en la figura 1), que cuadruplicará la cantidad de agua disponible para abastecimiento (de los 9,91 hm³ actuales a los 38,91 hm³ futuros). Evidentemente, tal incremento para una ciudad y sus municipios circundantes que han tenido un crecimiento demográfico muy discreto en los últimos años, está injustificado, por lo que buena parte del agua del nuevo embalse se destinará a reducir la presión sobre algunos acuíferos de Castilla y León, muy castigados hoy día por las dotaciones requeridas para regadío).

La crítica de esta infraestructura hidráulica se articulará en diferentes apartados, que considerarán su emplazamiento geográfico y las posibles repercusiones a su entorno, así como la viabilidad económica y técnica del proyecto. Para ello, se empleará principalmente el programa de código libre QuantumGIS. Por último, es necesario mencionar los datos iniciales disponibles a partir de los cuales se realizarán todas las operaciones:

1. Posición aproximada de la presa

2. Volumen del embalse: 29 hm³

3. Superficie ocupada por la lámina libre: 200 ha

2 Metodología

2.1 Digitalización de la presa y tanteo de inundaciones

La primera operación a realizar es digitalizar la presa mediante una línea. Con ese fin, a partir del MTN25 hoja 0483-1 y el MDT05-LIDAR hoja 0483 , se dibuja de forma grosera el eje de la presa con el primer mapa, y se realiza un ajuste más fino una vez extraídas las curvas de nivel metro a metro del segundo.

Para limitar las superficies de inundación a la presa y la cuenca del Ciguiñuela aguas arriba de ella (y no obtener las inundaciones en todo la extensión de la malla LIDAR), se genera un polígono coincidente exactamente con la cerrada y las crestas que delimitan las hondonadas del río y sus afluentes más próximos. Después, se cargan en GRASS las capas adecuadas y se rasteriza el polígono para poder operar con él. Mediante la herramienta r.mapcalc se opera para introducir en el polígono ráster las elevaciones asociadas a los píxeles equivalentes del MDT05.

Por último, se tantean distintas inundaciones con r.lake.seed para obtener el embalse dato y se vectoriza y exporta el resultado para operar con él más cómodamente a posteriori.

2.2 Zonificación del espacio fluvial

Para calcularlas, basta con realizar sendos buffers de cinco

2.3 Municipios afectados

Lo único que hay que hacer en este punto es cargar la capa con los municipios de Segovia del CartoCiudad e intersecarla dos veces:

1. Previamente con un rectángulo que delimita la zona de estudio a la extensión de la hoja 0483-1 del MTN25

2. Posteriormente con la capa vectorial del embalse

El área afectada se obtiene añadiendo la columna apropiada en la tabla de atributos de la última capa hallada.

2.4 Catastro

A la hora de analizar las parcelas a expropiar para establecer el embalse, se recurre a los archivos .shp que proporciona el Catastro con las parcelas de cada municipio afectado . Una vez cargadas, se añade una columna con el nombre del pueblo al que pertenecen, se intersecan con la lámina del embalse y se exporta la tabla de atributos a Excel. Después, estableciendo la condición de que aquellas parcelas ocupadas en una superficie mayor al 30 % serán expropiadas completamente, se calcula la superficie expropiada y su coste total.

2.5 Geología

Lo primero que se hace es descargar la hoja 0483 georreferenciada del MAGNA 50 , para después superponer encima el embalse obtenido en el apartado 2.1. Se georreferencia el mapa al encontrarse en un sistema de referencia que no encaja en QGIS ni con la reproyección al vuelo activada.

2.6 Superficie vegetal

Para analizar la cubierta terrestre solo es preciso cargar las dos capas vectoriales (puntual y lineal) con esa información .

2.7 Medio ambiente

Las afecciones medioambientales se han estudiado desde varios puntos de vista que se detallan a continuación.

2.7.1 LIC y ZEPA

Para comprobar si la infraestructura afecta o no a estos lugares, se abren las capas que los incluyen y se eliminan todos los que no sean cercanos a la zona de estudio. Existen varias fuentes de las cuales se pueden obtener, pero aquí se ha optado por el Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente (MAGRAMA) por tener la información más actualizada .

2.7.2 Zona forestal de valor

La Diputación de Segovia define en su cartografía provincial (hoja 45) zonas forestales de valor fácilmente digitalizables a partir de la hoja 0483 del PNOA . Estas zonas se observan bien en la fotografía georreferenciada y cargada en QGIS con el complemento Photo2Shape.

2.7.3 Vías pecuarias

Cerca de la ubicación del embalse se encuentra la Cañada Real Soriana Occidental, por lo que se considera preciso comprobar la interrupción o no de las sendas para el ganado. De la IDE de Castilla y León se toman los caminos por la zona del embalse , y se consideran aquellos pertenecientes a la Red Nacional de Vías Pecuarias según el MAGRAMA . Por otra parte, de la BTN25 se abre el .shp perteneciente a este ámbito.

2.7.4 Aguas subterráneas

Se hace uso de dos capas, obtenidas del MAGRAMA superpuestas al mapa de España :

• Aguas subterráneas
• Acuíferos sobreexplotados

2.8 Estudio hidrológico

Calculada la extensión del embalse, lo primero que se necesita es su cuenca para hacer el estudio pluviométrico. Para ello, partiendo de la malla LIDAR y con GRASS, se realizan las cuencas con el comando r.watershed, que se convierten a capa vectorial y se exportan a QGIS. A partir de esta capa, se seleccionan las subcuencas que drenan en el embalse a partir de la capa de ríos (obtenida de la BTN25) y del embalse. Seleccionando como objetos espaciales las cuencas necesarias, se realiza la diferencia entre la capa de subcuencas y estos objetos, obteniendo la cuenca del embalse.

Creada la cuenca, se calcula la precipitación media anual a partir de los polígonos de Thiessen o de Voronoi. Los pluviómetros de la provincia de Segovia (aquellos que dan datos mensuales) se descargan en una tabla Excel, que se guarda con formato .txt para, acto seguido, crear una capa desde un fichero de texto delimitado con sus coordenadas. Con el centroide (obtenido con las herramientas de geometría de objetos vectoriales) del embalse se realiza un buffer de 15 km, que interseca a la de pluviómetros. Con esta nueva capa, se calculan los polígonos de Voronoi, y, realizando la intersección con la cuenca del embalse, se tienen los datos necesarios para el cálculo de la lluvia de proyecto y el volumen de lluvia anual, conociendo la superficie de las subcuencas y la precipitación media de cada zona (a partir de los datos pluviométricos obtenidos de la AEMET).

Para hallar los perfiles de los ríos, se hace uso de la herramienta Profile Tool seleccionando como polilínea la correspondiente a los ríos que atraviesan la subcuenca. Para el umbral de escorrentía, se carga la capa del MAGRAMA .

2.9 Eutrofización

Para este apartado solo se calcula la cota media del embalse a partir de la herramienta ráster Estadísticas de zona.

3 Resultados

3.1 Digitalización de la presa y tanteo de inundaciones

Figura 2. Presa

En la figura 2 se ve la posición final de la presa una vez encajada adecuadamente. Es necesario mencionar que, para la cota 1093, se obtiene una longitud de cerrada de casi 1500m.

Para generar las inundaciones, se emplea el polígono ráster con las elevaciones que se muestra en la figura 3, tal y como se indica en el apartado 2.1.

Después, se realizan varios tanteos con diferentes cotas y los resultados expuestos por r.lake.seed se comparan con los datos iniciales:

• Inundación a la cota 1085:

Figura 3: MDT coincidente con la presa

Profundidad del lago de 0.00 a 43.8149 metros

Superficie del lago: 1429761.82 metros cuadrados

Volumen del lago: 19646003 metros cúbicos

• Inundación a la cota 1090:

Profundidad del lago de 0.00 a 48.8149 metros

Superficie del lago: 1867055.83 metros cuadrados

Volumen del lago: 27842255 metros cúbicos

• Inundación a la cota 1091:

Profundidad del lago de 0.00 a 49.8149 metros

Superficie del lago: 1974197.51 metros cuadrados

Volumen del lago: 29761121 metros cúbicos

Aunque, llegados a este punto, está bastante claro por dónde debe andar el Nivel Máximo Normal (NMN), es necesario observar (en la figura ) cómo se produce el desbordamiento del agua por la margen izquierda del río al aumentar la cota de la superficie libre a 1092.

Figura 4. Inundación de la presa

Para ver este fenómeno, es necesario considerar otro polígono de referencia con las elevaciones del terreno.

Como se señala en el apartado 4, se toma como Nivel de Avenida de Proyecto la cota 1090 (lo cual será usado para los siguientes cálculos), aunque eso suponga no alcanzar las condiciones de contorno establecidas.

Figura 5. Embalse a la cota 1090

3.2 Zonificación del espacio fluvial

Antes de nada, es necesario recordar los conceptos asociados a este punto.

Dominio público hidráulico es el conjunto de las aguas continentales superficiales y subterráneas renovables, los cauces de corrientes naturales continuas y discontinuas, los lechos de lagos y lagunas o embalses superficiales en el cauce público y los acuíferos subterráneos, delimitados a la máxima crecida ordinaria (en este caso, 1090).

Zona de servidumbre es la franja de protección de cinco metros de anchura al dos márgenes del cauce, que son de uso público y que tiene la finalidad de proteger el ecosistema fluvial y el dominio público hidráulico, de paso público peatonal y para el desarrollo de los servicios de vigilancia, conservación y salvamento, y para el amarre de embarcaciones de manera ocasional o en caso de necesidad.

Zona de policía es la constituida por una franja lateral de cien metros de anchura a cada lado, contados a partir de la línea que delimita el cauce, en las que se condiciona el uso del suelo y las actividades que en él se desarrollen.

Todos estas superficies se delimitan en la figura 6.

Figura 6: Zonificacióon del espacio fluvial

3.3 Municipios afectados

A la hora de analizar este punto, lo primero que llama la atención es la discrepancia existente entre las diversas entidades oficiales a la hora de delimitar las poblaciones, llamando la atención el solape de superficies según el Catastro. En la figura 7 se detallan los lindes según el IGN (Cartociudad y MTN25) y el Catastro, y se observa que se producen desfases de hasta 50m.

Entrando ahora en materia, en la figura se ve cómo la lámina de agua a la cota 1090, solapándola a la capa del Cartociudad, inunda tres términos municipales :

1. Espirdo: 86,02 ha

2. Trescasas: 74,95 ha

3. Torrecaballeros: 25,73 ha

Figura 7: Discrepancias entre límites municipales

Figura 8: Municipios afectados y superficies [ha]

3.4 Catastro

Para la construcción del embalse habrá que expropiar una serie de parcelas, que se muestran en la figura 9. Aquellas fincas no completamente cubiertas por el embalse, se expropian en toda su extensión si están ocupadas en más del 30 %, obteniendo los siguientes resultados :

Tomando como Justiprecio 5.000 €/ha : 299, 5 x 5000 ≈ 1 500 000 €

Figura 9: Parcelas afectadas

3.5 Geología

El estudio consiste en la determinación del sustrato y afloramientos rocosos presentes en la zona del embalse y de la cerrada de la presa, para determinar posibles afecciones asociadas a la geología, tales como la erosionabilidad y estabilidad de la las laderas del vaso (para ver posibles deslizamientos, filtraciones e impermeabilidad del sustrato rocoso) y la comprobación de la existencia de un sustrato rocoso competente en la cerrada, admisible para una presa de hormigón.

En la figura 10 se observan las principales litologías sobre las que se asienta la construcción:

• Formaciones metamórficas tipo gneis

• Formaciones ígneas graníticas

Figura 10: Litología

3.6 Superficie vegetal

El embalse inundará superficies tipo prado y eriales (tierras sin cultivar ni labrar) en las que antaño se cultivaban cereales y patatas.

Figura 11: Cubierta terrestre

3.7 Medio ambiente

3.7.1 LIC y ZEPA

La Red Natura 2000 es la mayor apuesta en materia de conservación realizada por la Unión Europea, e incluye:

LIC (Lugares de Interés Comunitario) zonas que, en la región o regiones biogeográficas a las que pertenece, contribuyan de forma apreciable a mantener o restablecer un tipo de hábitat natural en un estado de conservación favorable y que puedan de esta forma contribuir de modo apreciable a la coherencia de Natura 2000, y/o contribuyan de forma apreciable al mantenimiento de la diversidad biológica en la región o regiones biogeográficas de que se trate.

ZEPA (Zonas de Especial Protección para Aves) se designan para procurar la conservación de las especies de aves silvestres y de las aves migratorias de llegada regular.

En la figura 12 se observa como el embalse no afecta a ninguna de estas áreas (aunque sí se acerca a algo menos de 1 km).

Figura 12a: LIC

Figura 12b: ZEPA

3.7.2 Zona forestal de valor

Como se detalla en el apartado 2.7.2, la Diputación de Segovia define una superficie forestal de valor que es cortada por el embalse. Esta zona está formada por los árboles que se aprecian en el interior del valle de la figura 13.

Figura 13: Zona forestal de valor

3.7.3 Vías pecuarias

La obra interrumpe unas veredas de acceso a la Cañada Real Soriana Occidental, obligando al ganado trashumante que circule por la región a dar un importante rodeo.

Figura 14: Vías pecuarias afectadas

3.7.4 Aguas subterráneas

Dado que una parte fundamental del agua embalsada se destinará al regadío que suple actualmente el acuífero de Los Arenales , se considera preciso incorporar un mapa temático (figura 15) que incluya las aguas subterráneas de España resaltando aquellas que están sobreexplotadas.

Figura 15: Aguas subterráneas

3.8 Estudio hidrológico

Una cuenca hidrográfica es una superficie del terreno en la que todos los puntos drenan de forma natural al mismo punto. La cuenca del embalse del Ciguiñuela se muestra en la figura 16 (generada a partir de unas subcuencas de tamaño limitado que se agrupan para definir la cuenca total).

Figura 16: Área y perímetro de las subcuencas del embalse

Empleando el método explicado en el apartado 2.8, se calcula el volumen de la lluvia, en el año medio, empleando los polígonos de Voronoi que se muestran en la figura 17. Los resultados numéricos se arrojan en la siguiente tabla:

Ponderando los valores, se obtiene una precipitación de 459 mm/año y, multiplicando el número por la superficie de la cuenca (2291,70 ha), se obtiene el volumen de lluvia en el año medio: 10,50 hm³. El cálculo hidrológico no acaba en la obtención de la pluviometría, sino que se puede ampliar para calcular la infiltración y la aportación total del río (con el método racional, por ejemplo), así como la evaporación. En el apéndice se incluyen una serie de figuras que serían de interés para llevar a cabo el cálculo.

Figura 17: Intersección de la cuenca con los polígonos de Voronoi

3.9 Eutrofización

La eutrofización es el proceso de enriquecimiento en nutrientes de un ecosistema, originando en la superficie de la masa de agua la proliferación de algas plactónicas. Estas algas consumen el oxígeno disuelto, pudiendo producir el total agotamiento de este elemento. Como resultado final, la eutrofización conduce a la degradación del medio y a una disminución muy significativa de la calidad del agua.

La eutrofización puede tener origen en causas naturales o artificiales. Se puede admitir, en una primera aproximación al fenómeno, que una de las causas naturales de eutrofización está relacionada con la inercia térmica de un embalse , encontrándose esta correlacionada con la relación entre superficie libre y profundidad.

Se puede extraer que la cota media de la masa de agua es 1075, lo que supone quince metros de profundidad en relación a la superficie libre. Este resultado corrobora la excesiva relación superficie/volumen que se menciona en el apartado 4, lo cual supondrá que para pequeños descensos de lámina de agua, disminuirá mucho la inercia térmica, aumentando ello el riesgo de eutrofización.

4 Conclusiones

Comenzando por el encaje de la obra hidráulica, se concluye que la cota que mejor aproximaría las condiciones de contorno es la 1090 (con casi 190 ha ocupadas y 28 hm³). Esta elevación de la lámina de agua debería ser considerada como NMN, pero viendo que antes de llegar a la cota 1092 se produce el desbordamiento, se considerará como NAP. Por lo tanto, se resuelve que las estimaciones iniciales son demasiado optimistas en comparación a la situación real más ajustada, y que, considerando un nivel normal conservador (cota 1085), se reduce el volumen almacenado en casi un 40 % debido a la alta relación superficie ocupada/volumen (fruto de una geometría poco óptima del vaso). Por otra parte, la longitud de la presa es excesiva en relación a la cantidad de agua a almacenar, lo que conlleva un importante incremento en el coste de la obra en concepto de materia prima (hormigón).

Figura 19: Caudal del río Ciguiñuela

En el ámbito territorial, son tres los términos municipales afectados, quedando una cola del embalse a menos de 500 metros de la zona urbana de Cabanillas del Monte (perteneciente a Torrecaballeros) y acercándose una margen a menos de 200 metros de la Nacional 110. Como se ve en la figura 6, el Dominio Público Hidráulico y la Zona de Policía absorben varias naves ganaderas, que tendrán que ser derribadas y sus propietarios convenientemente compensados. Siguiendo con el tema de compensación, es notorio el hecho de que, aunque el embalse ocupe 190 ha, sea necesario expropiar 300 ha de fincas rústicas y de dominio público debido a la división parcelaria.

El vaso, en cuanto a la geología, está prácticamente constituido por ortoneises glandulares al igual que la cerrada, que son perfectamente válidos (en principio) para la construcción de una presa de hormigón y, si no están meteorizados, las laderas del embalse serán impermeables y estables. Se puede decir lo mismo de las inclusiones y de los leucogranitos. La cubierta sobre estos estratos está formada por prados y eriales que al quedar inundados serán inaccesibles para el ganado que frecuenta la zona.

Medioambientalmente, el embalse no afecta a unidades importantes, como pueden ser las pertenecientes a la Red Natura 2000, y la interacción con las zonas forestales y las vías pecuarias no son excesivamente importantes: las primeras porque ni siquiera parece que tengan mucha relevancia y las segundas porque ya están cortadas previamente por la Nacional 110. Respecto al tema de las aguas subterráneas, llama la atención el deterioro generalizado de los recursos del país; en lo que atañe al embalse del Ciguiñuela, el acuífero sobre el que se quiere actuar (Los Arenales) está a una distancia considerable (no inferior a 30 kilómetros).

Aunque el estudio hidrológico ha arrojado pocos resultados, se conoce que el río Ciguiñuela aporta 6,47 hm³ desde su nacimiento hasta la entrada en Segovia en el año medio . Solo con este dato queda claro que el río es incapaz de sostener un embalse de estas dimensiones (se puede apreciar el escaso caudal en la figura 19, habiendo sido tomada la fotografía a mediados del mes de noviembre). Planteando el balance hídrico entre entradas y salidas de agua, aun sin conocer las dotaciones para abastecimiento y regadío, se hace patente la necesidad de una mayor aportación de agua, lo cual se soluciona, supuestamente, con la creación de una tubería de dos metros de diámetro entre el Pontón Alto y el embalse del Ciguiñuela (con una longitud de más de 10 kilómetros) .

Finalmente, a pesar de que se podrían realizar mejoras en el estudio (haciendo un análisis más pormenorizado de todos los epígrafes planteados, sobre todo en el tema de cálculos hidráulicos e hidrológicos –en los que se podría ahondar en el cálculo de la tubería de trasvase y en la capacidad de respuesta del río Eresma– y de la eutrofización), se determina que no es adecuada la construcción de una presa en el río Ciguiñuela. Aunque en los ámbitos territorial, geológico y medioambiental pueda parecer una propuesta razonable, en los aspectos técnicos y económicos el proyecto falla, pues la cerrada tiene una amplitud exagerada y el vaso es poco óptimo para el almacenamiento de agua. Por otra parte, no existe una necesidad real para abastecimiento en los municipios circundantes, y, si se quiere utilizar para regenerar el acuífero de Los Arenales, sería mejor situar un embalse en aquella zona, y no a más de 30 kilómetros.

5 ANEJO

En el siguiente anejo se mostrarán las figuras y mapas temáticos no incluidos en la sección 3.

Es interesante la operación de asignar a un ráster las elevaciones de un MDT, como ya se explica en el apartado 2.1:

Las inundaciones con las que se ha tanteado la posible solución han sido las siguientes:

Inundación cota 1085

Inundación cota 1090

Inundación cota 1091

La inundación a la cota 1092 se muestra en la figura 4.

En esta imagen se muestra el sistema de referencia del MAGNA 50 georreferenciado descargado desde el IGME:

El umbral de escorrentía, necesario para operaciones hidrológicas, se observa en la siguiente figura:

centro

Los perfiles de los ríos que circulan por la cuenca se muestran a continuación:

Por último, el balance entre entradas y salidas del embalse se puede sintetizar en la siguiente figura:

Modelo 3D a partir de AutocAD