RIESGO DE INUNDACIONES INDUCIDO POR LA AGRICULTURA INTENSIVA BAJO PLÁSTICO. FERNANDO ALCALDE RODRIGUEZ GEÓLOGO
Introducción. La agricultura intensiva bajo plástico, comúnmente denominada como invernadero ocupa en este momento cerca de 4000 has. en la Costa de Granada, entre los municipios de Motril y Albuñol, a la que hay que sumar otras 24.000 has. existentes en la vecina provincia de Almería (San Juan Estrada, J.F, 2001), y otras superficies menores en otras provincias. Esta actividad se ha ido desarrollando en los últimos años con un ritmo de crecimiento desigual que en el caso del Poniente almeriense ha multiplicado su superficie por dos en los últimos 25 años, mientras que en algunos municipios de la Costa de Granada lo ha hecho hasta seis en el mismo periodo de tiempo. Los impactos causados por este tipo de actividad son diversos (Alcalde, 2000) y afectan a aspectos relevantes como la contaminación de aguas y suelos; dispersión aérea de contaminantes; producción masiva de residuos y alteración de la topografía. Un aspecto poco tratado ha sido la inducción y aumento de la frecuencia de generación de riesgos geodinámicos, especialmente movimientos de ladera y avenidas como producto de las alteraciones de las condiciones de estabilidad, drenaje e infiltración. La trascendencia de este último aspecto es relevante debido a la gran concentración espacial de personas y bienes en estas zonas agrícolas. De este modo el riesgo, entendido en términos de probabilidad de ocurrencia por daño, es máximo en estas zonas debido a la alta densidad de población y de inversiones, cuyo valor se aproxima a los 80.000 millones de Ptas. en la Costa de Granada y del orden de 480.000 millones de Ptas. para el Poniente Almeriense con una producción bruta en el primer caso próxima a 26.000 millones de Ptas. (ESECA, 1998).
La zona de estudio. La construcción de invernaderos, lleva aparejada comúnmente una serie de acciones que suponen la modificación de las condiciones hidrogeológicas y/o hidrodinámicas de la cuenca vertiente. Entre ellas cabe destacar la alteración de la topografía, el cambio de las direcciones de escorrentía a favor de nuevas pendientes, caminos, desagües, etc; la obstrucción, terraplenado o reducción de sección de los cauces; ocupación de las llanuras de inundación; cambios en las condiciones de drenaje de los cursos principales debido a la construcción de infraestructuras viarias y al depósito de residuos; y finalmente cambios sustanciales en el umbral de escorrentía debidos a los cambios de uso del suelo y especialmente a la cubrición del sustrato por plásticos, desagües y otras superficies impermeables ligadas a la urbanización del espacio. Se ha seleccionado para el estudio la zona de los Llanos de Carchuna, en el término municipal de Motril (Granada). Aquí, el proceso de implantación de invernaderos ha conducido a la rápida ocupación y transformación del territorio. A grandes rasgos, esta zona esta constituida por dos grandes unidades geomorfológicas: la cuenca de producción, con una superficie aproximada de 2,4 km2 desarrollada sobre filitas y cuarcitas del manto de Murtas (Aldaya, 1969) con pendientes comprendidas entre el 20-40%; y los llanos, correspondiente a una zona de 1,15 km2 de pendientes mayoritariamente inferiores al 2% y constituidas por gravas y arenas litorales y fluviales en contacto con el mar. El conjunto es
drenado por dos cauces principales La Fuentecilla y Rejón de corto recorrido y gran pendiente. El inicio de la implantación de invernaderos se realizó a comienzos de los años 80 ocupando inicialmente el llano. Las modificaciones introducidas en esta primera fase fueron la cubrición del suelo permeable por las cubiertas de plástico, carreteras, canales de desagüe y otras obras de urbanización, así como la producción de residuos y vertido de estos directamente sobre los cauces o sobre la superficie del acuífero. En esta fase se produce la ocupación masiva de las llanuras de inundación favorecida en parte por la alta permeabilidad del terreno que difumina el trazado de los cauces a su paso por la llanura litoral. En una segunda fase, iniciada hace apenas 5 años, las explotaciones de invernadero comienza su expansión hacia las laderas ante la inexistencia de suelo en la llanura litoral y ante los elevados precios de la tierra en esta zona. Las elevadas pendientes obligan a grandes movimientos de tierra para la obtención de plataformas para la implantación de invernaderos con generación de redes de drenaje distintas a las naturales debido a las acciones anteriormente descritas. En esta fase, los impactos más importantes junto con los ya descritos son la modificación del trazado de la red de drenaje, secciones y direcciones de flujo así como de grandes taludes (en algunos casos superiores a 20 metros) con pendientes claramente inestables. En la zona estudiada, se han reconocido 120 puntos con modificación de las condiciones de drenaje que afectan a otros tantos cauces, la mayor parte de ellos en la cuenca de producción. En la llanura litoral la localización de zonas de alteración es más compleja debido a la inexistencia de red de drenaje desarrollada como consecuencia de su alto valor de infiltración.
Cambios en el hidrograma de crecida provocados por la nueva situación.
La estimación entre la relación entre lluvia, escorrentía y morfología de la cuenca ha sido abordada por numerosos autores (Gupta et al., 1980; Rodríguez-Iturbe 1993; Sivapalan et al., 1990; Valdes et al., 1979). El método del hidrograma unitario (Sherman, 1932) ha sido comúnmente utilizado debido a su simplicidad y facilidad de uso pese a las condiciones restrictivas de cálculo que difícilmente se cumplen en la realidad, y que simplificadamente son linealidad, superposición e invariabilidad temporal. En estas condiciones, el Hidrograma Unitario es la respuesta en forma de caudal de una cuenca dada ante una precipitación efectiva unitaria y uniformemente distribuida espacialmente. En una primera aproximación, el hidrograma unitario de una cuenca se puede asimilar a un triángulo de base igual al tiempo de concentración de la cuenca más la duración del aguacero. El tiempo de punta está influenciado por la duración del aguacero, el tiempo de concentración y la morfología de la cuenca, retrasándose a medida que la superficie de la cuenca se concentre en zonas de cabecera. El tiempo de concentración es característico de cada cuenca e independiente de la configuración y duración de la precipitación, pues si bien
la velocidad de escorrentía en el cauce se incrementa con el caudal y por tanto con la intensidad de precipitación, también lo hace el manto de agua circulante con el consiguiente efecto de laminación. Finalmente, el caudal se calcula mediante la obtención de la lluvia neta o escorrentía que tiende a aproximarse al valor de la precipitación a medida que la capacidad de absorción del suelo disminuye bien por sus características impermeables, bien por su saturación a lo largo del aguacero. A este parámetro se le denomina usualmente umbral de escorrentía y crece al hacerlo la superficie cubierta con vegetación y cualquier otro factor que aumente la retención de agua. La precipitación de diseño de se obtiene finalmente mediante la aplicación de estimaciones de probabilidad de ocurrencia en función de las series histórica de precipitaciones máximas en 24 horas. El caudal por tanto es función de las características de la precipitación (periodo de retorno) y del substrato (umbral de escorrentía). Resumiendo podemos indicar que la morfología del hidrograma unitario depende de las características de la cuenca y de la precipitación. Puesto que esta última puede entenderse inalterable estadísticamente, los cambios en la conformación del HU pueden producirse por cambios en las características de la cuenca por acción antrópica.
Cambios introducidos por el cultivo de invernadero.
Anteriormente se han descrito un conjunto de transformaciones del territorio que a la luz de lo anteriormente comentado deben tener su influencia sobre la morfología del hidrograma. En primer lugar, las modificaciones del trazado de los cauces, derivan caudales hacia cuencas vertientes distintas por lo que pueden sustraerse o sumarse caudales. Si tienen lugar dentro de cauces pertenecientes a la misma cuenca se producen modificaciones en la morfología del tiempo de punta. La obturación de cauces o la disminución de sección tiene como efecto la generación de barreras con retenciones y posterior incremento de la onda de crecida al superarse el obstáculo. Sin embargo, el principal efecto es el producido por la cubrición del sustrato por cubiertas impermeables y canales de desagüe mediante una doble acción: disminución de la laminación y por tanto disminución del tiempo de concentración; aumento del valor de umbral de escorrentía, llegando a ser máximo en las zonas transformadas y por tanto incrementando el valor del caudal punta y del total del volumen desaguado. Modificaciones en el caudal de avenida. Se ha seleccionado para el cálculo una pequeña cuenca de 3,55 km 2 de superficie que reúne las características típicas de las existentes en la Costa de Granada: pequeña superficie, cauces de grandes pendientes y poco recorrido, zonas de producción desarrolladas sobre materiales metapelíticos con suelos pobres y escasamente cubiertos por matorral, y áreas de transporte y depósito construidas sobre llanuras aluviales o deltáicas de pendientes bajas en contacto con el mar. Es común a todas ellas la inexistencia de datos de caudal.
Para estimar el caudal se ha utilizado el procedimiento de cálculo hidrometeorológico propuesto en la Instrucción de Carreteras 5.2.-IC (1990) por ser este un procedimiento comúnmente aceptado para su aplicación en pequeñas cuencas como la estudiada y utilizado por diferentes organismos en estudios de crecidas en áreas cercanas (ITGE, 1986). Asimismo, se ha comprobado su buen ajuste con experiencias reales (Alcalde y Gámez, 1996). En síntesis, el procedimiento se basa en el calculo del caudal punta a través de la expresión: C x I (mm/h) x S (Km)/3 = Q(m3/s)
donde Q es el caudal punta; I es la intensidad media horaria de la precipitación; S es la superficie de la cuenca y C el coeficiente de escorrentía. Como se ha indicado, el dato base lo constituye la precipitación máxima previsible para cada período de retorno considerado, calculado a partir de las series de precipitaciones máximas diarias de la estación pluviométrica “Sacratif”. A partir de ellas y mediante el ajuste de las funciones de distribución de valores extremos de Gumbel y Gooldrich se han obtenido los valores de precipitaciones diarias máximas para los diferentes períodos de retorno considerados. Con este dato y la familia de curvas intensidad horaria-diaria de cada estación se obtiene el valor de intensidad de precipitación buscado. El valor de escorrentía se calcula a partir del "Complejo Suelo-Vegetación" donde se considera la pendiente del terreno, el tipo de vegetación o cultivo, la densidad de cobertura, la técnica de laboreo, la naturaleza del substrato y la velocidad de infiltración, basadas en las experiencias del Servicio de Suelos de los EE.UU. La duración de la precipitación se ha hecho equivalente al período de concentración de la cuenca considerada, ya que para valores superiores a este, el caudal punta no aumenta. El valor del coeficiente de escorrentía se ha calculado tanto para la situación actual como para la preoperacional, adoptando para el primer caso un valor de umbral de escorrentía igual a 2, propio de cuencas urbanizadas. Los datos de cálculo se detallan en las tablas adjuntas.
P24(mm) Id (mm/h) I (mm/h)
T5 70 2,92 32.12
T10 87 3,63 39,93
T25 110 4,60 50,6
T50 128 5,33 58,63
T100 149 6,21 68,31
T500 200 8,33 91,63
Tabla nº 1. Valores de precipitación máxima en 24 horas (P24) en mm, Intensidad media diaria (Id) e Intensidad instantánea (I) para diferentes periodos de retorno (T en años).
Po 80
Cuenca sin invernar Cuenca 8 Invernada
C5 C10 Valor 0.014 negativo
C25 0.060
C50 0.093
C100 0.130
C500 0.210
0.630
0.765
0.802
0.836
0.889
0.700
Tabla nº 2. Valores de umbral de escorrentía (Po) y coeficiente de escorrentía (C) para diferentes periodos de retorno (T) en años. Caudal Q5 3 (m /s) Cuenca sin Valor invernar negativo
Q10
Q25
Q50
Q100
Q500
0.66
3.59
6.45
10.50
22.7
Cuenca Invernada
33.06
45.79
55.63
67.56
93.37
23.9
Tabla nº 3. Caudal de cálculo (Q) para diferentes periodos de retorno estimados para la cuenca en condiciones preoperacionales y bajo invernaderos respectivamente. Caudal expresado en m3/s. De los resultados anteriores se deduce lo siguiente: 1. En condiciones naturales, el cauce principal de la cuenca estudiada puede desaguar los caudales generados para las diferentes hipótesis de cálculo a favor de la alta permeabilidad de los materiales detríticos situados en su franja meridional. Pese a que los materiales metapelíticos de la cuenca de producción poseen valores de coeficiente de escorrentía de hasta 10 veces superiores a los detríticos, estos últimos son capaces de infiltrar este volumen hasta incluso llegar a no generar escorrentía para periodos de retorno inferiores a cinco años. Este comportamiento tiene su reflejo geomorfológico en las características de la red de drenaje que se muestra muy bien desarrollada en la zona metapelítica y por el contrario desaparece en la zona detrítica, tal y como puede verse en la fotografía aérea de 1957, anterior a la transformación de la zona.
2. En las nuevas condiciones, el aumento de caudal por incremento del coeficiente de escorrentía determina que los caudales de periodo de retorno de 5 años sean superiores a los caudales de T500 en condiciones naturales. Como consecuencia de este hecho, el incremento en la frecuencia de daños debiera de haberse manifestado ya en la zona, hecho que no se ha producido debido a que las canalizaciones existentes son capaces de absorber caudales punta del orden de los generados en T500, manifestándose, no obstante, un notable incremento de daños en las zonas llanas poco drenadas.
3. Las canalizaciones existentes no poseen sección suficiente para admitir caudales de T25. Esta periodo de tiempo es equivalente a la antigüedad de las instalaciones en la zona, por lo que es previsible la próxima ocurrencia de una precipitación de este periodo de retorno que necesariamente ocupará la llanura de inundación. 4. Los caudales generados en la nueva situación son hasta 4,25 veces superiores a los calculados para situaciones preoperacionales. Para periodos de retorno superiores a 25 años, los cauces actuales no pueden drenar estos volúmenes, ocupando la llanura de inundación. Al margen de el estado de ocupación o transformación de esta zona, la llanura de inundación que puede ocupar el nuevo caudal desbordado es muy superior a la anteriormente calculada y, previsiblemente, mucho más ocupada por instalaciones y viviendas.
Conclusiones. La implantación de instalaciones destinadas al cultivo intensivo bajo plástico supone un cambio radical en las condiciones de drenaje de las cuencas hidrográficas afectadas. Estas transformaciones se manifiestan esencialmente mediante cambios en el coeficiente de escorrentía y el consiguiente incremento de los caudales producidos en la cuenca, así como en la morfología del hidrograma de crecida, con disminución del tiempo de concentración y del tiempo de punta. Como consecuencia de este hecho, se obtienen caudales punta de periodos de retorno de 500 años para precipitaciones de T5 y T 10 años que en la actualidad son absorbidos por el dimensionamiento de las canalizaciones existentes. Para periodos de retorno superiores, este hecho no se produce, debido a que los caudales aumentan hasta 4,25 veces respecto de su valor preoperacional, incrementándose notablemente la llanura de inundación. Se constata que desde la implantación de estas instalaciones en la zona, hace aproximadamente 25 años, no se ha producido una precipitación de igual periodo de retorno, por lo que se incrementa su probabilidad de ocurrencia. En las nuevas condiciones descritas anteriormente, el caudal generado no puede ser evacuado a través de las infraestructuras de evacuación existentes, por lo que cabe esperar daños importantes. La alta concentración de bienes y personas en estas zona productivas hace que el riesgo, entendido como probabilidad por daños, sea muy elevado, y hace necesario el redimensionamiento de las infraestructuras existentes y la planificación de las zonas que por expansión del cultivo vayan a ser ocupadas por esta actividad. Bibliografía Alcalde, F. (2000). Impactos de la agricultura de invernadero en la Costa de Granada. V Congreso Nacional de Medio Ambiente. 14 pág. Madrid. Alcalde, F. Y Gámez López, R.M (1996). Las inundaciones del día 15 de agosto de 1966 en Jaén: Contraste de métodos de cálculo del área inundable. IV SIAGA, Almería, pág. 125-130.
Aldaya, F. (1969) Los mantos alpujárrides al Sur de Sierra Nevada. Tesis. Univ. De Granada, 527 páginas. Dirección General de Carreteras (1990). Instrucción 5.2-IC. MOPU. ESECA (1998). Impacto económico de la horticultura intensiva y subtropical en la Costa de Granada. 168 pp. Gupta, V.K., Waymire, E.& Wang, C.T. (1980). A representation of an instantaneous unit hydrograph from geomorphology. Water Resources Research, Vol 16, num 5, pp 855-862. IGME (1981). Mapa Geológico de España E. 1:50.000. Hoja 1056 Albuñol. Serie Magna. ITGE (1986). Mapa previsor de riesgos por inundaciones en los núcleos urbanos de Andalucía y Extremadura. 205 páginas. Rodríguez-Iturbe, I (1993). The geomorphological unit hydrograph. Channel Network Hydrology. San Juan Estrada, J.F. (2001). Evolución de la Superficie Invernada en la provincia de Almería mediante teledetección de imágenes thematic mapper de satélite Landsat. 45 pág. Sherman, L.K. (1932). Stream flow from Rainfall by the unit Graph Method. Engineering News-Record, Vol. 108, pp 501-505. Sivapalan, M., Wood, E.F. & Beven, K.J. (1990). On hydrologic similarity. 3. A and partial area runoff generation. Water Resources Research, vol 26, num 1, pp 43-58. Valdes, J.B., Fiallo, Y & Rodriguez-Iturbe, I (1979). A rainfall-runoff análisis of the geomorphologic instantaneous unit hydrograph. Water resources research, vol 15, num 6.