ASPECTOS LIMNOLOGICOS DEL EMBALSE DE AÑARBE EN RELACION

CON LA CALIDAD DEL AGUA DE ABASTECIMIENTO A SAN SEBASTIAN

IRIBAR, X. & J. ALZATE

Confederación Hidrográfica del N .

Apartado Oficial San Sebastián

RESUMEN:

ASPECIOS LIMNOLOGICOS DEL EMBALSE DE AÑARBE EN RELACION CON LA CALIDAD DEL AGUA DE ABASTECIMIENTO A SAN SEBASTIAN

Se relacionan la turbiedad y color periódicas del agua de la red municipal con su contenido en hierro y manganeso, provenientes de la redisolución desde los sedimentos del embalse, con motivo del progresivo agotamiento del oxigeno bipolimnético durante el periodo de estratificación térmica.

Palabras clave: Embalse de abastecimiento, hierro, manganeso, plancton.

LABURPENA:

DONOSTIAKb UR HORNIDURAREN GAITASUNARI DAGOZKION AÑARBE URTEGIAREN LIMNOLOGI ALDERDIAK

lXosten honetan etxe iturrietako uraren margo ta harretasuna, berak dakarzkien burni eta manganeso kopuruari atxekitzen zaizkio. Bi gai hauek urtegitik datoz, geruzapen garaian bertan diharduen hipolimnioneko oxigenoaren agortzeari esker jalkinetatik uretara disolbatu ondoren.

ABSTRACT:

AÑARBE RESERVOIR'S LIMNOLOGICAL ASPECTS RELATED TO THE SAN SEBASTIAN WATER SUPPLY QUALITY

This article relates the periodical turbidity and colour of the municipal water supply with bis iron and manganese concentration. Both comming by dissolution from the reservoir's sediment, due to consumption of hipolimnetic dissolved oxigen during the stratification period.

Key Words: Water supply reservoir, iron, manganese, plankton.

INTRODUCCIÓN.

El embalse de Añarbe, de 43, 7 Hm3, tiempo medio de residencia hidráulica entre 0,5 y 0,9 años y profundidad máxima de 65 m., fue construido en 1977 para abastecimiento de unos 2000 l/s a la comarca de San Sebastián. Se encuentra ubicado en una cuenca cubierta en un 65% de bosque y el resto de; pastizal y vegetación arbustiva, sin cultivos agrícolas ni asentamientos de población significativos, por lo que la aportación de nutrientes tanto orgánicos como minerales procede de la escorrentía natural de los terrenos.

En un estudio anterior (Alzate, J. & X. Iribar, 1982) se caracterizó el mismo como oligo-oligomesotrófico, sin peligro actual de eutrofización, al recibir únicamente la mitad del P tolerable y con aguas blandas y sin mineralizar típicas de cuenca silícea.

Posteriormente comenzaron a registrarse anomalías en la calidad del agua de la red de San Sebastián, apareciendo en otoño e invierno sucesivos turbideces y coloraciones acompañadas de concentraciones de hierro y manganeso de hasta 1 m gil y 0,9 m gil muy superiores a los límites tolerables respectivos de 0,2 y 0,05 m gil marcados por la legislación

Dada la oligotrofia del embalse, en un principio se atribuyó el origen de estas anomalías a agentes externos al mismo, como posibles infiltraciones en los túneles de conducción o materiales aportados por corrosión de la propia red de distribución. Finalmente, entre noviembre de 1983 y enero de 1984 se realizó un seguimiento exhaustivo de las aguas circulantes por el canal de conducción, con muestras de diversos puntos, concluyéndose que las aguas no variaban sustancialmente sus características a lo largo del mismo, existiendo ya a la salida del embalse unos niveles de Fe y Mn superiores a lo reglamentado (Alzate, J. 1984).

En consonancia con lo expuesto ya fin de profundizar en el conocimiento de la naturaleza, comportamiento dinámico, estado fisico-químico, concentraciones máximas y condiciones de tratabilídad de estas aguas, se realizó por parte de C.H.N.E., el estudio que ha sido objeto de esta publicación.

Se muestreó desde setiembre de 1985 a febrero de 1986 en un punto de máxima profundidad a unos 100 m. de la presa, al principio con periodicidad semanal y más espaciadamente tras la rotura de la Termoc1ina, en las siguientes cotas s.n.m.: 99 y 104, representativas de las aguas más profundas, 110 y 122 correspondientes a las tomas de abastecimiento, superficie, y puntos intermedios, dependiendo de la situación de la Termoclina. También se recogieron muestras en el canal al comienzo de la conducción y en la entrada a la estación de bombeo de Txoritokieta.

Plancton.Se recolectó mediante recorrido vertical desde la Termoclina a la superficie con red de 45 micras de luz de malla.

Entre el Fitoplancton destaca la dominancia de la Cianoficea Ceratium hirundinella acompañada únicamente de unas pocas diatomeas de la especie Asterionella formosa y de colonias aisladas de la Cloroficea Volvox sp.

Los Cladóceros representados por Ceriodaphnia pulchela, dominante, Daphnia longispina y Bosmina longirrostris, el Copépodo Cyclops streneus y los Rotíferos Polyartra sp., dominante Keratella coclearis, Synchaeta y alguna otra especie son los organismos zooplanctónicos hallados.

Figuras 1: Isotermas en ºC en el embalse de Añarbe. Figura nº 2 Isopletas de oxígeno disuelto en mg./l. en el embalse de Añarbe.

La pobreza de especies presentes puede deberse a la relativa juventud de este embalse llenado por primera vez en 1977.

Temperatura y oxígeno disuelto.(Fig. 1 y 2) El prolongado estiaje de 1985 hace que la Termoclina llegue a descender por debajo de los 18 m. de profundidad y no se rompa hasta primeros de noviembre. Al mismo tiempo se detecta al igual que en 1981 un fuerte déficit del oxígeno hipolimnético, alcanzándose al final del período de estratificación en las aguas más profundas, niveles cercanos a la anoxia. Se observa una capa de fuerte gradiente de oxígeno disuelto u Oxiclina, casi coincidente con la Termoclina, pero que se mantiene una vez desaparecida esta última en noviembre, pues la oxigenación originada por la mezcla de todo el espesor no llega hasta enero, coincidiendo con las intensas precipitaciones y en retraso considerable respecto a la igualación térmica de la columna de agua.

A partir de los datos de la Tabla 1 se ha valorado el agotamiento del oxígeno hipolimnético desde el primer muestreo hasta el inmediatamente anterior a la rotura de la Termoclina según la siguiente expresión:

ΔO2 = C₁V₁ -C₂V₂ + C_eVeC_s(V₁-V₂+V_e)

C1 y C2 = Concentración media inicial y final de oxígeno disuelto ponderadas en relación con los volúmenes parciales adiversas profundidades.

V1 y V 2 = Volumen inicial y final del hipolimnion.

Ve y Ce = Aportación hidráulica y concentración media de los tributarios.

Cs = Concentración media a la salida, ponderada en relación con los caudales evacuados.

Ve se ha despreciado al no existir-en la práctica aportaciones debidas a los tributarios en dicho período.

La cantidad de oxígeno saliente es la resultante del sumatorio de los productos de las concentraciones medias en la cota 122 entre dos muestreos sucesivos por los volúmenes evacuados en dichos períodos.

La tasa de agotamiento específica se calcula dividiendo los contenidos inicial y final de oxígeno por los valores respectivos de la superficie hipolimnética, mientras que las entradas (nulas) y salidas se dividen por el valor medio de esta superficie ponderada en función del tiempo:

Esta tasa, equivalente a 2,2 mg/cm2 mes y de parecido valor al encontrado en 1981 es muy superior a la teóricamente inducida por la productividad planctónica correspondiente a la carga de fósforo entrante en el embalse. Según Wetzel (1981) una tasa superior a 1,65 mg/cm2 mes corresponde a sistemas eutróficos, por lo que, si bien el embalse de Añarbe no lo es por las reducidas aportaciones de nutrientes que recibe, soporta una demanda suplementaria de oxígeno, probablemente achacable a un aporte alóctono de materias orgánicas procedentes de la cuenca, como ramas, hojarasca, etc. que pueden ir acumulándose en el fondo.

Hierro y Manganeso.Tanto en el embalse como en la red de distribución se observa un ciclo anual de la calidad de las aguas, repitiéndose el aumento otoñal de su contenido en Fe y Mn (Iríbar, X. & J. Alzate 1985). Así, en setiembre de 1985 se inicia la redisolución del Mn desde el sedimento y un mes más tarde la del Fe, alcanzándose al final del período anóxico concentraciones máximas respectivas de 4 y 10 mg/1 en la cota 99 y de 0,6 mg/1 para ambos entre la cota 122 y la superficie. La redisolución del Mn es progresiva, sin que se den aportes tan bruscos ni gradientes de concentración tan pronunciados como los del Fe, y una vez alcanzada la mezcla invernal de las aguas se inicia en enero el proceso inverso de oxidación y precipitación primeramente del Fe y posteriormente del Mn (Fig. 3). Mientras que la mayor parte del Fe se halla en forma particulada, la práctica totalidad del Mn está disuelta o en forma coloidal (Fig. 4).

Las diferencias de comportamiento entre estos dos elementos se explican debidas a que la migración del Mn2+ desde los sedimentos se inicia ya a potenciales redox de 0,6 m.v. correspondientes a aguas con concentraciones aún apreciables de oxígeno y superiores a los 0,2 m.v. necesarios para la movilización del Fe. A su vez, mientras que el hidróxido férrico es muy insoluble y fácilmente sedimentable, el proceso de oxidación y precipitación del Mn es más lento, al requerir condiciones más oxidantes que el Fe y estar cinéticamente mucho más condicionado por el bajo pH y dureza de estas aguas, que impiden retenerse al Fe y Mn divalentes en forma de carbonatos insolubles.

Según las constantes de disociación del ácido carbónico y los productos de solubilidad del Fe y Mn, sus respectivas concentraciones de saturación serían de 28 y 434 mg/1 para los valores normales de pH = 6,5 y TAC = 20 mg/1 de las aguas del Añarbe y de 0,2 y 2, 7 mg/1 para pH = 7, 7 y TAC = 200 mg/1 normales en otros embalses, coincidiendo con Wetzel (1981) que asigna a las aguas sin bicarbonatos contenidos en Fe y Mn hasta 2000 veces superiores a los correspondientes a aquellas de alcalinidad normal.

Para valorar los aportes internos de ambos elementos desde el fondo del embalse y su evolución, se ha comparado su contenido en el agua en períodos sucesivos ponderando las concentraciones con los volúmenes parciales a distintas profundidades y considerando los flujos entrantes por los tributarios y salientes por la toma de abastecimiento (Tabla 2). Se observa que mientras los aportes del Mn son bastante uniformes y continuados, los del Fe son irregulares, y ya en diciembre presentan un saldo negativo.

Tabla 2.Balance de Fe y Mn.

Consecuentemente con lo expuesto, las concentraciones máximas alcanzadas por estos elementos dependerán de la cuantía de las aportaciones desde el fondo, directamente dependientes del tiempo en que el mismo se encuentra sin oxígeno, a su vez influido por las condiciones climatológicas de cada verano-otoño. Por ello las peores condiciones se dan al final del período anóxico prediciéndose concentraciones más elevadas tras otoños con escasas precipitaciones, cual fue el caso del aiio 1985.

Calidad de las aguas de abastecimiento. La figura 5, que recoge los datos relativos al contenido de Fe y Mn totales en Txoritokieta previamente a la cloración y en la red de abastecimiento, representa el cíclico empeoramiento de la calidad de las aguas en otoño y principios del invierno. Se detecta entre ambos puntos un ligero enriquecimiento en Fe provocado por ataque a la red de distribución y el fenómeno contrario para el Mn, probablemente originado por una paulatina oxidación y sedimentación en depósitos y puntos de la red, favorecida por el poder oxidante del cloro. A su vez, las figuras 6 y 7 demuestran el estrecho paralelismo entre el contenido de Fe y los valores de color y turbiedad y después de transparencia.

Cabe concluir que el empeoramiento de las características organolépticas de las aguas de abastecimiento de San Sebastián es originado fundamentalmente por la presencia de Fe particulado que produce un considerable aumento del color aparente, por encima de los 20 mg/l y turbideces moderadas sobrepasando raramente los 6 U.N.F., límites ambos, establecidos como tolerables por la normativa.

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