Propuesta de abastecimiento a la localidad de Toén

Trabajo sobre SIG
Título	Propuesta de abastecimiento a la localidad de Toén
Autores	Ana España Franco Pablo Requena Martín Paula Cons González
Asignatura	Sistemas de Información Geográfica Aplicados a la Ingeniería Civil
Curso	Curso 24/25
Este artículo ha sido escrito por estudiantes como parte de su evaluación en la asignatura

1 Resumen del proyecto

Este proyecto tiene como finalidad desarrollar un plan de abastecimiento de agua para el municipio de Toén, en la provincia de Ourense (Galicia), integrando el uso de Sistemas de Información Geográfica (SIG) y conocimientos básicos de ingeniería hidráulica. La primera fase consistió en el análisis geológico y visual del entorno, utilizando cartografía oficial del Instituto Geográfico Nacional. Se identificaron y digitalizaron diversas cuencas hidrográficas para valorar posibles ubicaciones de una presa, estimando el caudal disponible y la capacidad de almacenamiento de cada alternativa. También se calculó la demanda hídrica de la población y de zonas agrícolas. En base a la orografía, se seleccionaron distintas alturas de presa y se definió la ubicación óptima para el depósito de distribución en el núcleo urbano, priorizando el abastecimiento por gravedad. Para la alternativa más viable, se planteó además la inclusión de una pantalla de impermeabilización. A continuación, se trazaron los posibles recorridos de las conducciones desde la presa hasta el depósito. El análisis final comparó las distintas soluciones, evaluando costes de ejecución y mantenimiento, impactos ambientales y sociales, y la posible interferencia con infraestructuras existentes. Una de las propuestas destacó por su bajo coste, ya que permite un sistema completamente gravitacional, a diferencia de otras opciones que requieren bombeo. De cara a futuras mejoras, se recomienda una evaluación ambiental más exhaustiva, debido a que la zona forma parte de la Red Natura 2000, lo que sugiere la necesidad de una Evaluación de Impacto Ambiental. También sería conveniente optimizar el diseño hidráulico del embalse para reducir la altura de la presa y considerar diferentes tipologías estructurales, con el objetivo de adaptar mejor la solución al entorno y reducir costes.

2 Introducción

La garantía de abastecimiento de agua potable constituye un pilar esencial para la sostenibilidad de cualquier núcleo urbano, especialmente en aquellos situados en zonas rurales o con condicionantes geográficos singulares. El municipio de Toén, ubicado en la provincia de Ourense (Galicia), se enfrenta al reto de asegurar un suministro eficiente y sostenible de agua para su población actual, estimada en 4.776 habitantes. La dotación media de consumo se ha fijado en 300 litros por habitante y día, lo que supone una demanda total de 522.972 m³ anuales. Esta necesidad se ve condicionada tanto por las características geográficas como por los condicionantes ambientales del entorno. Toén se sitúa en una zona montañosa, en un valle próximo al río Miño, lo que implica un terreno con notables desniveles y condicionantes topográficos que influyen directamente en el diseño de infraestructuras hidráulicas. Además, el municipio se encuentra cercano al área protegida de Allariz, perteneciente a la Red Natura 2000. Esta circunstancia añade un componente de especial sensibilidad ambiental, exigiendo soluciones respetuosas con el entorno natural y compatibles con las normativas de conservación. El clima de la región presenta una precipitación media anual de 811 mm, de los cuales se estima que un 30% contribuye directamente a la escorrentía. Por tanto, el recurso hídrico disponible no es despreciable, pero sí limitado, por lo que se hace necesario un aprovechamiento óptimo del mismo. A ello se suma una producción media de sedimentos de 100 t/km² al año, un factor relevante en el diseño y mantenimiento de embalses. Desde el punto de vista geológico, el área de estudio presenta una composición predominante de materiales graníticos —granodioritas, sericitoesquistos y granito de dos micas—, que aportan condiciones favorables para la cimentación de presas, gracias a su elevada dureza y resistencia mecánica. En este contexto, el presente trabajo tiene como objetivo principal definir una solución técnica viable para el abastecimiento de agua en Toén, mediante el análisis de distintas alternativas de ubicación de una presa, integrando criterios técnicos, ambientales y económicos.

Figura 1: Plano de estudio previo

3 Metodología

El desarrollo del presente proyecto se basa en la aplicación de herramientas SIG, principalmente QGIS y su módulo GRASS, para el análisis hidrológico y territorial del municipio de Toén. El primer paso consistió en la delimitación de cuencas hidrográficas utilizando la hoja del Mapa Topográfico Nacional a escala 1:50.000 (MTN50) correspondiente a la zona de estudio. Esta operación permitió identificar las áreas de drenaje más relevantes y definir tres emplazamientos potenciales para la ubicación de presas. Posteriormente, se digitalizaron las cuencas asociadas a cada emplazamiento, tomando en cuenta criterios topográficos y trayectorias naturales de escorrentía. Con la superficie de cada cuenca determinada, se estimó su aportación hídrica anual considerando los datos climáticos disponibles: una precipitación media de 811 mm/año y un coeficiente medio de escorrentía del 30%. Esta información permitió calcular el volumen de agua efectivo que puede abastecer cada embalse. Una vez evaluado el aporte hídrico, se digitalizaron las superficies de los embalses para cada alternativa y se generaron curvas de embalse que permitieron estimar el volumen de almacenamiento disponible y la altura aproximada de presa necesaria para cubrir la demanda anual (522.972 m³).

Figura 2: Aportaciones y capacidad del embalse

La herramienta profile.tool fue utilizada para obtener perfiles transversales en las cerradas seleccionadas, facilitando la estimación del volumen de material necesario para la ejecución de presas de gravedad, adecuadas al tipo de terreno, compuesto principalmente por granodioritas y granitos de dos micas. Para la alternativa seleccionada, se diseñó además una pantalla de impermeabilización mediante la herramienta Buffer. Paralelamente, se trazaron las conducciones desde los embalses hasta el depósito propuesto en Toén, considerando tanto su recorrido en planta como en alzado, utilizando Terrain Profile y funciones de digitalización. Finalmente, se realizó un análisis comparativo preliminar de costes, impactos ambientales y sociales de cada alternativa, con el fin de fundamentar la selección de la solución más viable para el abastecimiento del municipio.

4 Resultados

4.1 Obtención de cuencas

El análisis hidrológico comenzó con la delimitación de las cuencas hidrográficas en el área de Toén, utilizando la herramienta r.watershed de GRASS GIS en el entorno QGIS. Esta herramienta permitió generar un mapa de cuencas con precisión, diferenciando claramente las divisorias de aguas mediante una representación altimétrica en escala de colores. Las zonas de mayor altitud se representaron con tonos oscuros, mientras que las zonas más bajas, donde confluyen los flujos de agua, se visualizaron con colores más claros. Esta información fue fundamental para identificar las zonas de escorrentía y analizar qué áreas eran más propicias para albergar embalses que pudieran garantizar el abastecimiento de agua en la zona.

Figura 3: Plano de las cuencas

4.2 Selección de emplazamientos

La selección de los emplazamientos potenciales para la construcción de presas se realizó integrando el análisis de las cuencas con la vista 3D de Iberpix (IGN). Se establecieron tres localizaciones posibles basadas en criterios técnicos clave: presencia de cerradas naturales (estrechamientos topográficos favorables), proximidad al núcleo urbano de Toén y capacidad de almacenamiento natural (vasos amplios). También se consideraron aspectos como la cota relativa respecto al depósito previsto (415 m), ya que algunas opciones requerirán bombeo.

4.3 Delimitación de cuencas hidrográficas por alternativa

Para cada emplazamiento seleccionado, se procedió a digitalizar manualmente las cuencas hidrográficas específicas que vierten agua al punto de embalse. La digitalización se realizó en QGIS y permitió estimar con precisión la superficie de cada cuenca. Estas superficies, combinadas con datos de precipitación media (811 mm/año) y un coeficiente de escorrentía del 30%, permitieron calcular la aportación hídrica anual para cada alternativa. Los resultados mostraron que todas las cuencas analizadas generan un caudal muy superior a la demanda anual del municipio, lo que garantiza el abastecimiento en cualquiera de las opciones consideradas.

4.4 Estimación de volúmenes embalsables

Utilizando herramientas de digitalización, se definieron las superficies inundables de cada embalse a distintas cotas, lo que permitió calcular los volúmenes de agua embalsables en cada alternativa. Estos cálculos se complementaron con curvas de embalse obtenidas a partir de la relación superficie-altura, lo que permitió determinar la altura de presa necesaria para almacenar un volumen objetivo (equivalente al 70% de la demanda anual, como volumen regulador). Los resultados indicaron que para almacenar el volumen requerido se necesitarían presas de 27 m (Ría das Fontes), 15 m (Regueiros) y 16 m (Puga).

4.5 Análisis geométrico de las cerradas

Mediante la herramienta Profile Tool, se analizaron los perfiles transversales de cada cerrada para estimar la longitud de la presa y el volumen de material necesario. Se aplicó la fórmula de cálculo de volumen para presas en valles en V, considerando una pendiente media total de taludes de 0,8. Se observaron diferencias significativas: la opción de Regueiros, a pesar de su baja altura, requería una longitud de presa muy elevada (373 m), mientras que las otras dos alternativas presentaban longitudes más razonables (207 m y 195 m).

4.6 Trazado y análisis de conducciones

A continuación, se trazaron las conducciones desde cada embalse hasta el depósito ubicado en Toén, considerando tanto su planta como su perfil longitudinal. El análisis permitió distinguir entre las alternativas que requerían conducción por gravedad (aunque con dificultades topográficas) y la alternativa con bombeo (Puga), que resultó ser la más viable económicamente. Se analizaron aspectos como la longitud total de conducción, la necesidad de salvar cotas, la pendiente, y la interferencia con geología desfavorable (granodioritas). La opción de Puga presentó la conducción más corta (3.600 m), menor pendiente y menor impacto ambiental y social, al evitar zonas protegidas o de uso agrícola.

Figura 4: Plano trazados alternativos

4.7 Comparación y selección de la alternativa óptima

Se realizó una comparación cuantitativa y cualitativa entre las tres alternativas, considerando los siguientes aspectos: ● Altura y volumen de presa. ● Longitud y tipo de conducción. ● Aportación hídrica. ● Coste estimado de construcción y explotación. ● Impacto ambiental y social. Aunque la opción Puga no era la más eficiente en cuanto a relación coste/altura (CTH), sí presentaba la mejor relación ATD (aportación total / demanda), con un valor de 2,27, y el mejor equilibrio global entre coste, viabilidad técnica y sostenibilidad ambiental.

Figura 5: Perfiles longitudinales de los trazados alternativos

4.8 Diseño de pantalla de impermeabilización

Finalmente, para la alternativa seleccionada (Puga), se diseñó una pantalla de impermeabilización alrededor de la presa utilizando la herramienta Buffer de QGIS. Esta medida se incluyó para prevenir pérdidas por filtración a través del terreno granítico fisurado del área, garantizando la estanqueidad del embalse.

5 Conclusiones

El proyecto ha logrado con éxito identificar la alternativa más adecuada para el abastecimiento de agua a la localidad de Toén, mediante un análisis integral que combina criterios técnicos, geográficos, económicos y ambientales. Tras la comparación de tres emplazamientos distintos para la construcción de la presa, la solución elegida ha sido la alternativa Cerrada Bombeo - Río Puga.

Figura 6: Plano resumen de la solución

Esta alternativa se ha mostrado superior al resto en varios aspectos clave: Proximidad al núcleo de Toén, lo que reduce significativamente la longitud y coste de la conducción, así como las pérdidas energéticas y operativas a lo largo del sistema. Suficiente capacidad de aportación, gracias a una cuenca hidrográfica con buenos niveles de escorrentía, que garantiza el abastecimiento de agua sin comprometer la sostenibilidad del recurso. Menor impacto ambiental y social, ya que la alternativa evita zonas de alto valor ecológico, no afecta a núcleos habitados y reduce las interferencias con infraestructuras existentes. Optimización energética, ya que el trazado de la conducción ha sido diseñado para reducir al mínimo los tramos de bombeo, abaratando el coste energético global del sistema. Viabilidad técnica, al estar ubicada en una cerrada con condiciones topográficas adecuadas y un perfil geológico que minimiza el riesgo de infiltraciones, facilitando la implementación de medidas de impermeabilización. Además, se ha realizado un análisis detallado del volumen de embalse y del diseño hidráulico de las conducciones, incluyendo su trazado, perfil longitudinal y posibles puntos conflictivos, lo que permite una planificación realista y ejecutable del proyecto. Este enfoque integral ha sido posible gracias al uso de herramientas SIG (QGIS), que han permitido analizar gran cantidad de datos geográficos con un alto nivel de precisión y elaborar escenarios detallados para apoyar la toma de decisiones. El proyecto ha conseguido cumplir con sus objetivos principales, se identifican varias líneas de mejora para futuras fases o estudios similares: 1. Evaluación Ambiental más profunda. Sería recomendable realizar una Evaluación de Impacto Ambiental completa que contemple tanto el impacto sobre la biodiversidad como sobre el suelo, el paisaje y el equilibrio hidrológico del entorno. Especial atención debe prestarse a posibles afecciones a la Red Natura 2000 y a los cauces aguas abajo.

2. Estudio geotécnico detallado. Aunque se han tenido en cuenta criterios geológicos generales, es imprescindible realizar una caracterización geotécnica más precisa del terreno en la zona de la cerrada seleccionada para dimensionar con rigor la cimentación de la presa y validar la viabilidad estructural de la infraestructura. 3. Evaluación económica más detallada. Una vez elegida la alternativa preliminar, sería conveniente realizar un análisis económico-financiero más profundo que incluya el coste del ciclo de vida (construcción, operación y mantenimiento) y los beneficios a largo plazo, tanto directos como indirectos. 4. Análisis de escenarios energéticos. Dado que el sistema requiere bombeo, se recomienda investigar fuentes de energía renovable (como la energía solar o minihidráulica) que puedan integrarse en el diseño del sistema para reducir la dependencia energética y mejorar la sostenibilidad. 5. Proceso participativo. Incluir a la población local y a las autoridades competentes en el proceso de toma de decisiones permitiría enriquecer el proyecto y reducir el riesgo de conflictos durante su desarrollo.

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