LAS RECURSOS HÍDRICOS SUBTERRÁNEOS EN LOS MODELOS DE USO CONJUNTO DE LAS CUENCAS MEDITERRÁNEAS
Bruno J. Ballesteros Navarro INSTITUTO GEOLÓGICO Y MINERO DE ESPAÑA
AGUAS SUBTERRÁNEAS • Las generadas en los acuíferos como cuerpo de agua o que discurren a través é de d ellos ll • En gestión hidrológica: Las que pueden ser moduladas/reguladas de forma natural p por los acuíferos AGUAS SUPERFICIALES • Las generadas en las superficies de las cuencas hidrológicas y discurren a través de los ríos Aguas superficiales: Observación y evaluación normalmente directa Aguas subterráneas: Evaluación normalmente indirecta (visibles sólo cuando afloran)
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EL USO CONJUNTO AGUAS SUPERFICIALES/SUBTERRÁNEAS Mayor proporción de aguas subterráneas = mayor regulación natural Mayor capacidad para aplicar técnicas de uso conjunto Los ríos í son sistemas poco inerciales Velocidad del agua en ríos: 0,5-2 m/s (86,4 km/día para V=1 m/s) Los acuíferos son sistemas muy y inerciales Velocidad del agua en acuíferos: 0,5 m/día- 20 m/día (Kársticos>)
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PRESENCIA AGUAS SUPERFICIALES/SUBTERRÁNEAS Depende de: • Precipitación y régimen de lluvias • Presencia/ausencia P i / i d de permeables: Acuíferos
f formaciones i
• Dimensión y morfología de las cuencas hidrológicas y de los acuíferos
Cuencas mediterráneas: elevado porcentaje de los recursos hídricos corresponden a RECURSOS SUBTERRÁNEOS
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LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS. Interés medioambiental Constituyen el caudal base de ríos y zonas húmedas
Cuencas mediterráneas Mantienen ecosistemas acuáticos continentales en estiaje (> % A. sub.)
Cuencas mediterráneas Son idóneas para aplicar USO CONJUNTO. Con limitaciones ambientales
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LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS EN LAS CUENCAS MEDITERRÁNEAS • Diferencias entre cuencas del norte de Europa y cuencas mediterráneas • Cuencas hidrográficas mediterráneas en España: entre 38 38-80% 80% (según cuencas) del total de recursos hídricos es de origen subterráneo Cuenca Júcar: 77 % de 4.142 hm3/a (RD 1664/1998)
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Mapa acuíferos de España
(IGME, 1971)
Cuenca Hidrográfica del Júcar
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INCORPORACIÓN DE LOS ACUÍFEROS A LOS MODELOS DE USO CONJUNTO. REQUERIMIENTOS BÁSICOS
Códigos matemáticos adecuados: Robustez, Robustez flexibilidad, flexibilidad capaces de introducir condicionantes en los sistemas acuíferos M d l conceptual Modelo t l de d funcionamiento f i i t de d la l cuenca fiable fi bl (esquema ( topológico): Modelos que reproduzcan la realidad Calidad de datos aceptable
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LOS ACUÍFEROS EN LOS MODELOS DE USO CONJUNTO. ASPECTOS A CONSIDERAR
NECESIDAD DE MODELAR ADECUADAMENTE LOS SISTEMAS ACUÍFEROS (objetivo: optimización en el aprovechamiento de los recursos hídricos) Volumen agua en acuíferos >>> volumen aguas superficiales REQUIERE MODELOS NUMERICOS DE ELEVADA EXIGENCIA COMPUTACIONAL (modelos distribuidos de parámetros distribuidos)
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LOS ACUÍFEROS EN LOS MODELOS DE USO CONJUNTO. ASPECTOS A CONSIDERAR
• Dificultad de conocer su funcionamiento • Las reservas hídricas subterráneas. Curvas de llenado • Descensos piezométricos é (bombeos): Modificación ó del líneas í de flujo • Sobreexplotación: compartimentación • Recarga g inducida • El problema de los límites abiertos: - acuíferos litorales (la intrusión marina) - salidas/entradas entre acuíferos. íf Conexiones concatenadas. Recirculaciones y bucles hídricos (retornos ...). Pérdidas embalses • Condicionantes de calidad y requerimientos ambientales (usos, (usos zonas húmedas, caudales ecológicos,). Limitaciones de la DMA (2000/60/CE)
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LOS ACUÍFEROS EN LOS MODELOS DE USO CONJUNTO. ASPECTOS A CONSIDERAR
• Comportamiento de los acuíferos en situaciones extremas (sequías) • Desconocimiento de los mecanismos que controlan la relación ríoacuífero Tipologías acuífero.
Fuente: CHJ TÍTULO DEL EVENTO (CONGRESO, SEMINARIO, REUNIÓN, ETC.)
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LAS RESERVAS SUBTERRÁNEAS
TIPOS DE RESERVAS DE UN ACUÍFERO (Ballesteros et al, 2009) Reservas Totales (RT): Volumen de agua existente entre su base y la superficie piezométrica en un instante determinado Reservas Explotables por una captación (Rexca): Limitadas por la profundidad de la captación Reservas Utilizables con Demanda Garantizada (RUDG): Dada por la piezometría a partir de la cual alguna de las captaciones de un acuífero presenta fallos y no puede satisfacer totalmente la demanda Reservas Utilizables Totales (RUT): Volumen de agua almacenado en un acuífero entre una superficie piezométrica definida para un momento dado y una cota, denominada Nivel Piezométrico Límite (NPL), a partir de la cual ninguna de las captaciones existentes puede extraer agua agua. Pueden estar limitadas también por factores de calidad (uso) y ambientales.
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500
1
2
Cota piezométrica (m s.n.m.)
400 300
R Reserva Má Máxima i (R (Rmax)) o R Reserva T Total t l Máxima Má i (RTmax) (RT ) =36,5 36 5 h hm3 3
200
Reservas (R) o Reservas Totales (RT) = 32 hm3 Secado del manantial M
100 0 -100
CLex1=NPG
Res. Expl. por 1 (Rex1) = 21 hm3 (32-11) Res. Expl. por 2 (Rex2) = 24 hm3 (32-8)
CLex2=NPL
-200 200
Reserva Utilizable con Demanda Garantizada (RUDG) = 21hm3 = Rex 1
-300
Reserva Explotable (RE) = 24 hm3 = Rex 2
-400
20
25
30
35
40
Reservas (hm3)
1
Res. Expl. por 1 (Rex) oRUDG 1
CURVA DE LLENADO/VACIADO DE UN ACUÍFERO. TIPOS DE RESERVAS
Reservas (hm3)
Res. Expl. por 2 (Rex) ET 2 oR
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Reserva (R R) oRerservas Totales (RT)
10
Reserva Má áxima (Rmax) oReservas Máxim mas Totales (RTmax)
5
x)
0
2 M CLex1=NPG CLex2=NPL
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LA SOBREEXPLOTACIÓN
Catálogo de acuíferos con problemas de sobreexplotación o salinización (DGOHCA--ITGE, 1997) (DGOHCA 1997)
Ö 77 acuíferos con pproblemas. Casi todos en el tercio suroriental ppeninsular e islas Ö 24 acuíferos pertenecen a las cuencas del Júcar y Segura. TÍTULO DEL EVENTO (CONGRESO, SEMINARIO, REUNIÓN, ETC.)
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LA SOBREEXPLOTACIÓN
EVOLUCIÓN PIEZOMÉTRICA DEL ACUÍFERO SOLANA DE LA LLOSA 100
80 3032-2-68 60 3032-3-4 40
msnm
20 3032-3-11 0
160 m
-20
-40 3032-3-13
3032-3-73
-60
-80
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1991
1990
1989
1988
1987
1986
1985
1984
1983
1982
1981
1980
1979
1978
1977
1976
1975
1974
1973
1972
1971
-100
AÑOS
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LA SOBREEXPLOTACIÓN. COMPARTIMENTACIÓN
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LA SOBREEXPLOTACIÓN. CAMBIOS EN LA GEOMETRÍA
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LA INTRUSIÓN MARINA
ACUÍFERO PLANA DE JÁVEA TÍTULO DEL EVENTO (CONGRESO, SEMINARIO, REUNIÓN, ETC.)
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CONDICIONANTES DE LA CALIDAD DEL RECURSO
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LOS ACUÍFEROS EN LOS MODELOS DE USO CONJUNTO
ALGUNAS LÍNEAS DE ACTUACIÓN: POR DONDE ESTAMOS AVANZANDO
Mejora conocimiento del funcionamiento de los acuíferos. Modelos determinísticos Mejora conocimiento del intercambio hídrico í entre aguas superficiales y subterráneas en las cuencas hidrológicas Conceptualización de diferentes tipologías de relación río-acuífero río acuífero
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FORMAS DE RELACIÓN RÍO-ACUÍFERO
• Existe intercambio hídrico entre las aguas subterráneas y los cursos de agua superficial que discurren sobre formaciones permeables o se encuentran próximos a ellas • Fenómeno poco conceptualizado, conceptualizado a pesar de su importancia. importancia Literatura escasa • Interacciones difíciles de observar y de medir: en muchos casos soslayadas o minusvaloradas en la gestión de los recursos • Clasificación simple basada exclusivamente en el sentido de la transferencia hídrica: ríos ganadores o efluentes, cuando drenan recursos hídricos de un acuífero, y perdedores o influentes, cuando ceden al flujo subterráneo parte su caudal (Winter TC, et al. 1998) • U.S. Geological Survey (Winter TC, et al. 1998) recopila la información básica de los diferentes ámbitos donde tiene lugar, tanto desde el punto de vista del medio físico y climático como hidroquímico
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FORMAS DE RELACIÓN RÍO-ACUÍFERO
Factores condicionantes de la relación río-acuífero • Geológicos: naturaleza formaciones geológicas
y
disposición
tecto-estratigráfica
de
las
• Geomorfológicos: geometría cauce (anchuraprofunidad), sinuosidad, pendiente (tiempo de residencia), sistema deposicional. • Hidrológicos: régimen fluvial • Hidráulicos: conductividad hidráulica, hidráulica, potenciales hidráulicos Criterios tipológicos de la relación río-acuífero
conductancia
A) Sentido de la relación hídrica B)) Existencia de continuidad/discontinuidad / hidráulica C) Características espaciales de la relación D) Temporalidad
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CRITERIOS TIPOLÓGICOS DE LA RELACIÓN RÍO-ACUÍFERO
A) Sentido de la relación hídrica
Efluente (río ganador)
Influente (río perdedor)
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TIPOLOGÍAS DE LA RELACIÓN RÍO-ACUÍFERO
B) Continuidad/discontinuidad hidráulica
Continuidad hidráulica
Discontinuidad hidráulica
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TIPOLOGÍAS DE LA RELACIÓN RÍO-ACUÍFERO
C) Característica espacial de la relación • puntual • grupal • difusa dif • múltiple Transferencia T f i dif difusa. Acuíferos A íf con permeabilidad bilid d por porosidad
Transferencia puntual (grupal). Acuíferos por permeabilidad por fisuración/karstificación. a
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TIPOLOGÍAS DE LA RELACIÓN RÍO-ACUÍFERO
D) Temporalidad: Permanente, estacional, ocasional Lluvias estacionales
Estacional
È
PERIODO SECO (menor piezometría)
PERIODO HÚMEDO (mayor piezometría) Episodio torrencial
(Ballesteros et al, en elaboración) TÍTULO DEL EVENTO (CONGRESO, SEMINARIO, REUNIÓN, ETC.)
t
Ocasional 26
TIPOLOGÍAS DE LA RELACIÓN RÍO-ACUÍFERO
Relaciones río-acuífero de tipo mixto
(Ballesteros et al, en elaboración) TÍTULO DEL EVENTO (CONGRESO, SEMINARIO, REUNIÓN, ETC.)
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MEJORA DEL CONOCIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO DE LOS ACUÍFEROS. MODELACIÓN NUMÉRICA DE ACUÍFEROS
Comportamiento de los sistemas acuíferos: modelado de forma precisa
mediante modelos determinísticos detallados, especialmente en condiciones extremas.
Integración en modelos de uso conjunto: mediante modelos simplificados que reproduzcan el comportamiento y los condicionantes operativos obtenidos en el modelo de detalle. (Causa: elevados requerimientos computacionales)
TÍTULO DEL EVENTO (CONGRESO, SEMINARIO, REUNIÓN, ETC.)
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MEJORA DEL CONOCIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO DE LOS ACUÍFEROS. MODELACIÓN NUMÉRICA DE ACUÍFEROS
Celdas 100x100 (359 m x359 m) 1.289 km2 MASA DE AGUA SUBTERRÁNEA Á PLANA VALENCIA SUR IGME en colaboración con la CHJ TÍTULO DEL EVENTO (CONGRESO, SEMINARIO, REUNIÓN, ETC.)
29
70
2928-5-28
60 COTA DEL NIVEL PIEZOMÉTRIC C CO (msnm)
2928-1-91
2928-5-9
50 2929-1-37
40
2928-5-1
30
20
Periodo sequía 2010
2009
2008
2006
2005
2004
2002
2001
1999
1998
1997
1995
1994
1993
1991
1990
1988
1987
1986
1984
1983
1982
1980
1979
1978
1976
1975
1973
1972
1971
10
Integración de datos geológicos, hidrológicos e hidrogeológicos TÍTULO DEL EVENTO (CONGRESO, SEMINARIO, REUNIÓN, ETC.)
30
MEJORA CONOCIMIENTO DEL FUNCIONAMIENTO DE LOS ACUÍFEROS. MODELACIÓN NUMÉRICA DE ACUÍFEROS
Superficie piezométrica capa 1
capa 2
TÍTULO DEL EVENTO (CONGRESO, SEMINARIO, REUNIÓN, ETC.)
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MEJORA CONOCIMIENTO DEL INTERCAMBIO HÍDRICO EN LAS CUENCAS HIDROLÓGICAS. TRABAJOS PREVIOS
“Identificación y caracterización de la interrelación entre aguas subterráneas cursos fluviales, descargas por manantiales, zonas húmedas y otros ecosistemas naturales de especial interés”. Instituto Geológico y Minero de España y Dirección General del Agua (2010)
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Tramos Tramosde de río ríodefinidos definidos 12% 12% 10% 10%
78% 78%
Ganador Ganador Variable Variable Perdedor Perdedor
Instituto Geológico y Minero de España y Dirección General del Agua (2010) TÍTULO DEL EVENTO (CONGRESO, SEMINARIO, REUNIÓN, ETC.)
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Instituto Geológico y Minero de España y Dirección General del Agua (2010)
TÍTULO DEL EVENTO (CONGRESO, SEMINARIO, REUNIÓN, ETC.)
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Instituto Geológico y Minero de España y Dirección General del Agua (2010)
TÍTULO DEL EVENTO (CONGRESO, SEMINARIO, REUNIÓN, ETC.)
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Instituto Geológico y Minero de España y Dirección General del Agua (2010) TÍTULO DEL EVENTO (CONGRESO, SEMINARIO, REUNIÓN, ETC.)
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C Cauce
T Tramo
Relación río río-acuífero acuífero en el cauce
Nacimiento – río Huécar, incluyendo sus afluentes
Ganador por cauce y manantiales
Río Huécar – Río Moscas Río Moscas – Embalse de Alarcón, incluyendo sus afluentes Embalse de Alarcón – El Picazo El Picazo – Los Yesares, incluyendo el río Valdemembra aguas abajo de Villanueva de la Jara Los Yesares - Valdeganga Valdeganga – La Recueja Río Júcar
Río Cabriel
Río í Magro
La Recueja – Las Eras, incluyendo el arroyo Ledaña aguas abajo de Fuentealbilla Las Eras – Embalse del Molinar Embalse del Molinar Jalance
Cuantificación de la relación 51,2 hm 3/año por manantiales
Perdedor
No cuantificado
Ganador por cauce y manantiales
19,6 hm 3/año por manantiales
Perdedor
No cuantificado
Perdedor
50,7 hm 3/año por cauce
Aforos diferenciales en situación actual
Ganador por manantiales
5,0 hm 3/año por manantiales
Inventarios de IGME y CHJ
Variable
No cuantificado
Ganador por manantiales
1,8 hm 3/año por manantiales
Variable
No cuantificado
Ganador p por cauce
No cuantificado
El Naranjero – Tous
Ganador por cauce
Dos Aguas – Embalse de Tous
Ganador por manantiales
Embalse de Tous - Antella
Ganador por cauce y manantiales
Antella – Río Sellent
Perdedor
No cuantificado
Río Sellent – Alcira
Variable
No cuantificado
Alcira – Sueca
Ganador por cauce
No cuantificado
Sueca – Cullera
Variable
Nacimiento – Pajaroncillo
Ganador por cauce y manantiales
Pajaroncillo j – Embalse de Contreras
Ganador por cauce y manantiales
Afluentes del Cabriel, aguas arriba de Contreras Embalse de Contreras – Villatoya Nacimiento – Embalse de Forata Embalse de Forata – Macastre Real de Montroy – Río Júcar
Referencia para la cuantificación Inventarios de IGME y CHJ
Ganador por cauce y manantiales Ganador por cauce y manantiales Ganador por cauce y manantiales
Inventarios de IGME y CHJ
Inventarios de IGME y CHJ
No cuantificado 0,5 hm 3/año por manantiales 0,6 hm 3/año por manantiales
Inventarios de IGME y CHJ Inventarios de IGME y CHJ
No cuantificado 15,5 hm 3/año por manantiales 5,6 hm 3/año por manantiales p 110,5 hm 3/año por cauce 46,7 hm 3/año por manantiales 5,1 hm 3/año por manantiales 16,5 hm 3/año por manantiales
Variable
No cuantificado
Perdedor
No cuantificado
Inventarios de IGME y CHJ Inventarios de IGME y CHJ Aforos diferenciales Inventarios de IGME y CHJ Inventarios de IGME y CHJ Inventarios de IGME y CHJ
Instituto Geológico ó y Minero de España y Dirección General del Agua (2010)
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MEJORA CONOCIMIENTO DEL INTERCAMBIO HÍDRICO EN LAS CUENCAS HIDROLÓGICAS. TRABAJOS PREVIOS
“Determinación de la relación hídrica de la MASub Plana Valencia Sur con La Albufera de Valencia y el río Júcar”
Instituto Geológico y Minero de España y Confederación Hidrográfica del Júcar (2011) TÍTULO DEL EVENTO (CONGRESO, SEMINARIO, REUNIÓN, ETC.)
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“Determinación ó de la relación ó hídrica í de la MASub Plana Valencia Sur con la Albufera de Valencia y el río í Júcar” IGME-CHJ (2011) TÍTULO DEL EVENTO (CONGRESO, SEMINARIO, REUNIÓN, ETC.)
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“Determinación ó de la relación ó hídrica í de la MASub Plana Valencia Sur con la Albufera de Valencia y el río í Júcar” IGME-CHJ (2011) TÍTULO DEL EVENTO (CONGRESO, SEMINARIO, REUNIÓN, ETC.)
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“Determinación ó de la relación ó hídrica í de la MASub Plana Valencia Sur con La Albufera de Valencia y el río í Júcar” IGME-CHJ (2011) TÍTULO DEL EVENTO (CONGRESO, SEMINARIO, REUNIÓN, ETC.)
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“Determinación ó de la relación ó hídrica í de la MASub Plana Valencia Sur con la Albufera de Valencia y el río í Júcar” IGME-CHJ (2011) TÍTULO DEL EVENTO (CONGRESO, SEMINARIO, REUNIÓN, ETC.)
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“Determinación ó de la relación ó hídrica í de la MASub Plana Valencia Sur con La Albufera de Valencia y el río í Júcar” IGME-CHJ (2011) TÍTULO DEL EVENTO (CONGRESO, SEMINARIO, REUNIÓN, ETC.)
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“Determinación ó de la relación ó hídrica í de la MASub Plana Valencia Sur con La Albufera de Valencia y el río í Júcar” IGME-CHJ (2011) TÍTULO DEL EVENTO (CONGRESO, SEMINARIO, REUNIÓN, ETC.)
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CONSIDERACIONES SOBRE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS Y LOS MODELOS DE USO CONJUNTO
LO QUE SE ESPERA OBTENER • Modelos conceptuales fiables sobre el funcionamiento de las cuencas hidrológicas que reproduzcan adecuadamente la realidad, incluidas las situaciones extremas • Datos de base correctamente interpretados y optimizados. Datos representativos • Resultados que permitan ser integrados en modelos de uso conjunto robustos, flexibles, capaces de introducir las limitaciones y condicionantes relacionados con los sistemas acuíferos
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Una buena base científica es la mejor garantía para la toma de decisiones y para el diseño de las políticas de gestión hidrológica más adecuadas 46
