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CAPÍTULO 2 Introducción general del Estuario
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2. Introducción general del estuario del Guadalquivir
En la actualidad, principios del siglo XXI, el estuario del Guadalquivir (SW
España: 36º 45′ - 37º 15′ N, 6º 00′ - 6º 22′ W), con una longitud aproximada de
110 km, se extiende desde la presa de Alcalá del Río hasta su desembocadura en
la Broa de Sanlúcar, en aguas del Océano Atlántico, entre los arenales de
Doñana y los acantilados pliocénicos. Es un estuario mesomareal de morfología
convergente y de relleno inverso, al que los procesos morfo-hidrodinámicos
naturales y las actuaciones humanas han dejado reducido a un cauce principal
con numerosas cortas y algunos caños mareales. Su profundidad media es de 7
m, y anchos entre 800 m y 200 m, aproximadamente. Por él circulan la marea
astronómica (dos veces al día) y las descargas fluviales (moduladas por la
ocurrencia de avenidas y los desembalses para el regadío) reguladas por el
sistema de presas en la cuenca del río Guadalquivir, siendo la presa de Alcalá
del Río el último punto de control del caudal del río. Está poco estratificado,
bien mezclado y varía de hiposíncrono en el tramo bajo a hipersíncrono,
estuario arriba. El caudal de descarga medio, proveniente de la presa de Alcalá
del Río en cabecera, es de 60 m3/s, aunque es frecuente en periodo de lluvias
que la presa alivie caudales mayores de 100m3/s. también existen asimismo
aportes regulados desde el embalse de El Gergal, en una cuantía dos órdenes de
magnitud menor. Véanse las figuras 2.1 y 2.2.
Fig. 2 .1. Ubicación de equipos
El Estuario del Guadalquivir es un sistema bien mezclado con un gradiente
longitudinal de salinidad. La influencia de las mareas se extiende hasta la presa
de Alcalá del Río y el rango máximo de marea para la boca del Guadalquivir es
3,86 m (Rodríguez-Ramírez y Yáñez-Camacho 2008).
En el estuario interno, la anchura y la sección decrecen uniformemente desde la
desembocadura hasta la presa de Alcalá. Pero la profundidad media es
relativamente constante, como es dicho antes, debido a las labores de
mantenimiento realizadas, si bien en otros tramos, la profundidad se desvía
significativamente de aquella, especialmente en tramos curvos. Puede
comprobarse en la Fig. 2.2, las oscilaciones alrededor de este valor medio
( ~ 7 𝑚) a lo largo del recorrido del estuario. ( ~ 7 ± 3 𝑚).
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Fig.2 .2. Parámetros de a juste geométricos del cauce pr incipal del Guadalquivi r: secc ión (verde) , anchura
(rojo) y profundidad (azul) .
Las actividades humanas han ido colonizado y compartimentando el estuario a
lo largo de la Historia para acoger, entre otros usos, la agricultura intensiva bajo
invernadero y el cultivo de arroz, la navegación comercial, pesquera y de
recreo, las pesquerías y la acuicultura, las salinas, los desarrollos urbanos y sus
infraestructuras, y una amplia red de carreteras y caminos, canales de riego y
desagües a ambos lados del canal principal del estuario. Todo ello convive
desde mediados del siglo pasado con las actuaciones para controlar descargas
fluviales y el flujo mareal en el Espacio Natural Doñana.
Los agentes que controlan la elevación y la circulación de las masas de agua, en
cualquier punto del estuario son: caudal del río, de la onda de la marea y de las
condiciones atmosféricas en el exterior del estuario y de la velocidad y dirección
del viento. Estos agentes se suceden con varias escalas temporales,
interactuantes entre sí. La más relevante es la escala semidiurna, con un periodo
de poco menos de doce horas y media, luego se suceden mareas vivas y
muertas de, aproximadamente, 2 semanas y un mes. Los sucesos atmosféricos y
oceanográficos ocurren a escala de evento, principalmente asociados al paso de
borrascas, y es de unos poco días. La circulación global atmosférica y oceánica
contribuye a modular este tránsito y se estructura en ciclos estacionales, anuales
y plurianuales. Los regímenes fluviales resultan de la interacción de los agentes
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climáticos, la regulación ejercida en la cuenca aguas arriba de la presa y la
demanda de agua para riego.
La simultaneidad y variabilidad temporal de los agentes naturales y la
diversidad de las acciones humanas producen una amplia gama de regímenes
hídricos del estuario, en un extremo aquellos relacionados con la escasez del
recurso agua dulce y en el otro los provocados por las avenidas del río y los
temporales (oleaje y viento) en la desembocadura. Se ha considerado que, en el
primer caso, el caudal de agua dulce circulante es inferior a 100 m3/s, (en
promedio 50 m3/s, aproximadamente) la dinámica del estuario está dominado
por la acción mareal y se denomina régimen de caudales bajos o de aguas bajas.
El régimen de domino fluvial (se corresponde con la presentación de avenidas),
se establece cuando este caudal supera 1000 m3/s, aproximadamente; entonces
la dinámica fluvial controla la circulación de agua y sustancias en el estuario, la
erodibilidad del cauce y los procesos asociados a la marea, salinidad y turbidez
se subordinan a aquella. Entre aquellos dos se reconoce el régimen mixto fluvio-
mareal en el que la dinámica del estuario transita, sin discontinuidad, entre
aquellos dos regímenes. A partir de 250 m3/s las descargas fluviales reducen
significativamente la intrusión salina y alteran la ubicación de los máximos de
turbidez, problema del que ya se ha hecho una primera modelización numérica
(Toscano et al. 2011).
En los últimos años ha aumentado la demanda de transformación del estuario
para mejorar las condiciones de los diversos usos económicos y ambientales del
estuario. A finales del siglo pasado, la Autoridad Portuaria de Sevilla presentó
un proyecto para profundizar el canal de navegación; el sector arrocero
proyecta atender las necesidades de agua dulce mediante la mejora del sistema
de bombeo, la construcción de cinco balsas de almacenamiento y una nueva
conducción para el suministro.
Desde mediados del siglo XVII, para mejorar la navegabilidad se viene
modificando el cauce principal del río Guadalquivir ejecutando cortas,
rectificaciones de curvas y profundización del cauce. Con las actuaciones de
finales del siglo pasado la profundidad media del canal de navegación en el
tramo medio del estuario pasó de cuatro a seis metros; esta profundidad se
mantiene mediante dragados periódicos. Los principales efectos hidráulicos de
esta actividad son mantener e incluso ampliar la amplitud de la marea hacia
aguas arriba del estuario (con respecto a la amplitud en la desembocadura) y
facilitar la descarga de los caudales de avenida reduciendo el área de las zonas
inundables y su frecuencia temporal. Por otra parte, desde mediados del siglo
pasado en el estuario del Guadalquivir se han reducido los llanos mareales en
más de un 85% para destinarlos a fines agrícolas y ganaderos y al Espacio
Natural Doñana, o por el vertido en las márgenes del material procedente del
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dragado. Con estas condiciones la propagación de onda de marea y la
circulación fluvial es esencialmente unidimensional.
A continuación mostramos algunas imágenes donde pueden observarse los
cambios que ha ido sufriendo el cauce del Estuario.
Fig. 2 .3. La Bahía de Cádiz y la desembocadura del río Guadalquivir hacia el 3000 a.C.
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Fig. 2 .4. Margen izquierda de las marismas del Bajo Guadalquivir . Fuente:
Cartograf ía Mili ta r del Estado Mayor del Ejérc ito Alemán. 1940 -1944. Inst i tu to
Cartográf ico de Andalucía ( la fran ja blanca central se debe a un defecto en la
georreferenciación de las i lus traciones orig inales) .
La onda de la marea al propagarse por el interior del estuario se asomera por el
efecto de la convergencia del cauce, disipa energía por fricción y se refleja en
cambios de sección y en la presa de Alcalá del Río. En el asomeramiento se
generan nuevas componentes armónicas, principalmente, y a partir de las
componentes semidiurnas, dando lugar a nuevas componentes cuartodiurnas y
superiores, que se manifiestan en la asimetría de la onda de marea. En el tramo
del bajo estuario, (primeros 15 km, aproximadamente) el efecto de la fricción
supera al asomeramiento reduciendo la carrera de marea (estuario
hiposíncrono), de forma más significativa en vivas (25%) que en muertas (<5%)
con respecto a la amplitud en mar abierto. En el tercio medio del estuario (PKs
15 a 40-50) la fricción y el asomeramiento (convergencia) están sensiblemente en
equilibrio y la amplitud no cambia sustancialmente. En el tercio alto del
estuario, a onda de marea alcanza con suficiente energía la presa de Alcalá del
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Río donde se refleja incrementando su amplitud (estuario hipersíncrono); en
este tramo el régimen mareal es parcialmente estacionario presentando cuasi-
nodos y cuasi-antinodos; en mareas vivas se recupera la amplitud de la
desembocadura y en mareas muertas se incrementa hasta un 60% aquella
amplitud. El resultado es la reducción de las diferencias en amplitud entre
mareas vivas y muertas en ese tramo del estuario. Véase Figura 2.3.
Fig. 2 .5 . Ampli tud rela tiva de marea a(x)/a B o n a n z a en su propagación a lo largo del estuario
El aporte de agua salada está asociado fundamentalmente a la dinámica mareal,
que se sucede con varias escalas temporales. La marea del estuario es
esencialmente semidiurna, es decir, con un periodo de, aproximadamente, doce
horas y media. La amplitud de la marea varía en ciclos de mareas vivas y
muertas de, aproximadamente, catorce días y medio. Dos veces al año,
coincidiendo con los equinoccios, se producen las mayores mareas vivas y
muertas. La velocidad y la profundidad en cada punto del estuario dependen
del comportamiento de la onda de marea, en particular, de sus componentes
M2, S2, N2 y sus correspondientes armónicos que proporcionan la asimetría de
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la marea y de su campo de velocidades. La evolución espacial de la celeridad de
la onda en cada trama del estuario es indicativa del equilibrio o desequilibrio
entre la asimetría y la fricción por fondo. Las altas velocidades medias
asociadas a la onda de marea, en torno a 1 m/s, respecto al pequeño flujo de
agua dulce, encuadran al estuario, según la clasificación de Pritchard (1955),
como verticalmente homogéneo o bien mezclado. Esta característica puede
verse parcialmente alterada únicamente en los periodos de fuertes crecidas.
La marea astronómica en el estuario se caracteriza por la variación temporal de
la altura de la columna de agua (marea vertical) y de la corriente (marea
horizontal). Las alturas máxima y mínima ocurren en la pleamar y en la
bajamar respectivamente. La distancia entre estos dos niveles se denomina
carrera de marea y en este Informe se representa por a (m). Durante la llenante,
la corriente (positiva) se dirige hacia la presa de Alcalá, mientras que en la
vaciante (negativa) lo hace hacia el mar.
La estoa hace referencia al instante en el que la velocidad de llenante o vaciante
se anula antes de invertir su sentido. El desfase ε entre el instante de la pleamar
y la bajamar, y las correspondientes estoas, acotan los movimientos mareales
residuales en el estuario.
La dinámica mareal en el estuario se caracteriza por medio de sus siguientes
valores de cinemática y de los números adimensionales que son función de su
geometría.
Es un estuario convergente, poco estratificado o bien mezclado.
Es un estuario mesotidal con rangos de marea en la desembocadura ∆η<4
m.
El estuario varía de hiposíncrono en la desembocadura a hipersíncrono a
partir del km 60.
Profundidad media del estuario, sin incluir el tramo de la Broa de
Sanlúcar, es de h=7.09 m.
Celeridad media de la onda: 𝐶0 ≈ 𝑔 ≈ 8.34 𝑚/𝑠.
Longitud de onda 𝜆𝑀2 ≈ 𝐶0𝑇𝑀2 = 373.79 𝑘𝑚.
Longitud del estuario LEst=108.9 km.
Existe un desfase mareal entre pleamar y las estoas correspondientes (ε)
(onda progresiva-onda estacionaria). Con el término ‚onda progresiva‛,
queremos significar que la onda viaja indefinidamente en la dirección de
propagación y no regresa. Si el medio en cual se propaga la onda, se
termina, en algún punto, lo que sucede en nuestro caso en la presa, la
onda que viaja ‚de ida‛, se encuentra con la onda reflejada que viene ‚de
regreso‛ y esta situación, ya deja de ser una onda progresiva y se llama
‚onda estacionaria‛.
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Desde su desembocadura hasta la presa de Alcalá del Río, el estuario del
Guadalquivir está formado por un canal principal y varios secundarios, siendo
relevantes el caño de la Torre y el caño del Este, otro caño que conecta el
antigua cauce del río Guadiamar, Rivera de Huelva y los humedales del
Espacio Natural de Doñana. La marea astronómica circula, principalmente, por
el canal principal que sirve, a su vez, de canal de navegación hasta el Puerto de
Sevilla.
Para facilitar el conocimiento de la dinámica mareal, se describe mediante cinco
volúmenes de control del estuario del Guadalquivir y su entorno, desde tierra
hacia el mar, en función de las características de las aguas que lo ocupan y de la
dinámica que las afecta:
Río con agua dulce: sólo afectado por la dinámica fluvial.
Estuario interno con agua de mezcla influenciado por las dinámicas
fluvial y mareal.
Estuario externo o desembocadura y Broa, con agua principalmente
marina gobernada por las dinámicas fluvial (pluma de salida), mareal y
marina (oleaje)
Plataforma continental interna: que se extiende alrededor de la
desembocadura, gobernada por las dinámicas mareal, marina (oleaje y
otras ondas largas de plataforma), atmosférica (viento y presión) y la del
agua de la pluma del estuario.
Plataforma continental exterior: gobernada por las dinámicas marina
(oleaje y otras ondas largas de plataforma), atmosférica (viento y
presión) y oceánica (marea astronómica, otras ondas largas y la
circulación global).
El cauce principal del estuario se puede dividir a su vez en seis tramos en
función de la variación del área de la sección y la anchura del canal y de los
procesos dominantes en cada uno de ellos. Tabla 2.1
Tabla 2.1. Tramos del cauce pr incipal
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Fig. 2 .6. Estuario del Guadalquivir y sus t ramos
El primer tramo (T1), entre la Broa de Sanlúcar y Bonanza, la reducción del área
y de la anchura tiene lugar en una distancia relativamente corta. El segundo
tramo (T2), hasta Cepillos, es relativamente homogéneo, aunque presenta un
subtramo convergente, seguido de otro divergente. En la primera curva,
entronca el cauce del Guadiamar y los caños que drenan el Espacio Natural de
Doñana, y en la segunda, el caño de la Torre.
Después el tramo T3, hacia aguas arriba, el cauce reduce ligeramente su sección
y anchura describiendo una ‚S invertida‛ en un tramo de curva y contracurva
con sección transversal asimétrica, mostrando aguas someras en la parte
interior de la curva, y aguas profundas en la exterior. Esta geometría da lugar a
la formación de corrientes secundarias y a la variación transversal de la
velocidad horizontal.
Aguas arriba, desde Tarfia hasta la presa de Alcalá del Río, el área y la anchura
del canal decrecen más suavemente e igualmente se pueden aproximar por las
leyes exponenciales. El último tramo, el T6, se extiende desde la esclusa hasta la
presa de Alcalá del Río y es un tramo caracterizado por una onda estacionaria.
En este tramo no es habitual realizar labores de dragado y la onda de marea
alcanza la presa con amplitud finita y se refleja en ella. El parámetro de
convergencia es menor que en los tramos T2-T4 y está acotado por algunas
obras en los márgenes.
Según la función de densidad de probabilidad anual de los caudales vertidos en
la presa de Alcalá del Río y de los regímenes fluviales, se deduce que al menos
el 85% de los días del año el régimen de descarga es de aguas bajas Qf,d< 100
m3/s y menos del 2% el estuario recibe descargas diarias medias de Qf,d>500 m3/s
y menos del 1% descarga caudales superiores a 1000m3/s. Se define régimen de
avenida sin erosión permanente del lecho con caudales del orden de ~ 500 m3/s
y régimen de avenida con alteración morfológica permanente con Qf,d>1000
m3/s.
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Fig 2.7 . Corre lación de descargas . Losada et a l . (2001)
Fig. 2 .8. Función dens idad de probabi l idad de las descargas desde la presa de Alcalá del Río desde 1980.
Díez Minguíto e t a l . (2012) .
