Análisis de la eficacia de diversas medidas de control sobre el vertido de agua, sedimentos y nitrógeno a la laguna costera del Mar Menor mediante el modelo hidrológico distribuido TETIS

Abstract

[ES] En el presente TFM se ha tomado como caso de estudio la problemática existente en la laguna del Mar Menor (España), la cual ha experimentado un detrimento de la calidad de sus aguas debido a la contaminación difusa proveniente del aumento explosivo de la agricultura intensiva en su cuenca vertiente. La agricultura intensiva ha sido reconocida como una fuente importante de contaminación difusa y sus principales impactos ambientales asociados son la contaminación por nitrógeno y sedimentos de los cuerpos de agua. Es importante mencionar que la agricultura intensiva suele ir asociada a la pobre o nula aplicación de medidas de conservación de suelos y uso desregulado de fertilizantes, que en el caso concreto del Mar Menor, se ha manifestado en episodios de anoxia, muerte de flora y fauna y eutrofización. El Mar Menor es una de las lagunas costeras de agua salada más grandes de Europa, lo que proporciona oportunidades estéticas, turísticas, pesqueras y recreativas para la ciudad, además de tener un alto valor ambiental. Este valor ha sido reconocido internacionalmente al incluirlo en la Lista de Humedales de Importancia Internacional (RAMSAR) y en la Lista de Zonas Especialmente Protegidas de Importancia para el Mediterráneo (ZEPIM), declarándolo Lugar de Importancia Comunitaria (LIC) y Zona de Especial Protección para las Aves (ZEPA). Sin embargo, estas normas de protección no han logrado evitar su deterioro. Es por ello, que en el presente TFM se centra en la evaluación de la efectividad de diferentes medidas de control en los aportes de nutrientes a la laguna, de forma que permita seleccionar y priorizar aquellas más efectivas y que permitan mejorar el estado ecológico de la laguna. Para ello, se emplea el modelo hidrológico conceptual distribuido TETIS, que dispone de un sub-modelo de sedimentos, un sub-modelo de nitrógeno y un módulo de crecimiento de cultivos. Para la implementación del modelo TETIS se considera: - Modelo de Elevación Digital corregido (mapa de líneas azules, interferencias/modificaciones en cauces por elementos antrópicos) a escala 5x5 y 25x25, mapas derivados (CDA, DD, Pendientes) - Mapa usos de suelo mediante combinación CORINE 2018 y consideraciones específicas. Una vez implementado, ha sido posible calcular los balances medios anuales de agua, sedimentos y nitrógeno. Calculados los balances en situación actual, el modelo ya calibrado se ha empleado para simular el efecto de las medidas de control y obtener así los balances medios anuales para cada una de las actuaciones. Para que los balances sean comparables, se han empelado las mismas condiciones climáticas (mismo periodo de simulación) y las mismas condiciones iniciales. Se han considerado las siguientes actuaciones: -Creación de Áreas de Renaturalización (ARN), consistentes en recuperación de cubierta vegetal, con el objetivo de interceptar los aportes de sedimentos desde escorrentías. -Canales de drenaje que recogen escorrentía de terrenos agrícolas hacia embalses de retención de sedimentos. -Zona buffer de restricción y exclusión de cultivos. -Agricultura de precisión -Ley 3 2020

[EN] In this Master's thesis, the problem in the Mar Menor lagoon (Spain) has been taken as a case study. The lagoon has experienced a decline in water quality due to diffuse pollution resulting from the explosive increase in intensive agriculture in its watershed. Intensive agriculture has been recognized as a significant source of diffuse pollution, with its main associated environmental impacts being nitrogen and sediment contamination of water bodies. It is important to note that intensive agriculture often lacks or poorly implements soil conservation measures and regulates fertilizer use, which, in the specific case of Mar Menor, has resulted in episodes of anoxia, flora and fauna die-offs, and eutrophication. Mar Menor is one of Europe's largest coastal saltwater lagoons, providing aesthetic, touristic, fishing, and recreational opportunities for the city, in addition to its high environmental value. This value has been internationally recognized by its inclusion in the Ramsar List of Wetlands of International Importance and the List of Specially Protected Areas of Mediterranean Importance (ZEPIM), designating it as a Site of Community Importance (LIC) and Special Protection Area for Birds (ZEPA). However, these protective measures have not succeeded in preventing its deterioration. Therefore, this Master's thesis focuses on evaluating the effectiveness of different control measures on nutrient inputs to the lagoon, aiming to select and prioritize the most effective ones to improve the ecological status of the lagoon. The study employs the distributed conceptual hydrological model TETIS, which includes sub-models for sediment and nitrogen and a crop growth module. For the implementation of the TETIS model, the following factors are considered: -Corrected Digital Elevation Model (blue lines map, interference/modifications in channels due to anthropic elements) at 5x5 and 25x25 scales, derived maps (CDA, DD, slopes). -Land use map using a combination of CORINE 2018 and specific considerations. Once implemented, it became possible to calculate the mean annual balances of water, sediment, and nitrogen. After calculating the balances in the current situation, the calibrated model was used to simulate the effect of the control measures, obtaining the mean annual balances for each intervention. To ensure comparability, the same climatic conditions (same simulation period) and initial conditions were used. The following interventions have been considered: -Creation of Renaturalization Areas (ARN), aimed at restoring vegetation cover to intercept sediment inputs from runoff. -Drainage channels that collect runoff from agricultural land to sediment retention reservoirs. -Buffer zones for crop restriction and exclusion. -Precision agriculture. -Ley 3/2020.