Regímenes de caudales ecológicos,  requerimientos ambientales y volúmenes 

ambientales de las masas de agua: aspectos  conceptuales (referencia especial a Red Natura 

2000) y metodológicos a tener en cuenta

Diego García de JalónUniversidad Politécnica de Madrid

“La Nueva Política Europea de Aguas: claves para la participación ciudadana 

efectiva en la implementación de la Directiva Marco del Agua en España”

III Jornadas del Observatorio de Seguimiento de la 

Implementación de la Directiva Marco del Agua en España

Regímenes ecológicos

de caudales,  requerimientos ambientales y volúmenes 

ambientales de las masas de agua: aspectos  conceptuales y metodológicos

(referencia especial a Red Natura 2000)

Diego García de JalónUniversidad Politécnica de Madrid

“La Nueva Política Europea de Aguas: claves para la participación ciudadana 

efectiva en la implementación de la Directiva Marco del Agua en España”

III Jornadas del Observatorio de Seguimiento de la 

Implementación de la Directiva Marco del Agua en España

Instrucción de Planificación Hidrológica ORDEN MARM /2656/2008, de 10 de septiembre

1.

DISPOSICIONES GENERALES2.

DESCRIPCION GENERAL DE DEMARCACION HIDROGRAFICA

3.

USOS, PRESIONES E INCIDENCIAS ANTROPICAS  SIGNIFICATIVAS–

3.1. Usos y demandas

–

3.2. Presiones–

3.3. Prioridad y compatibilidad de usos

–

3.4. Caudales ecológicos–

3.5. Asignación y reserva de recursos

4.

ZONAS PROTEGIDAS5.

ESTADO DE LAS AGUAS

6.

OBJETIVOS MEDIOAMBIENTALES7.

RECUPERACION DEL COSTE DE LOS SERVICIOS DEL AGUA

8.

PROGRAMAS DE MEDIDAS9.

OTROS CONTENIDOS

3.4. Caudales Ecológicos

1.

Régimen de caudales ecológicos

2.

Masas de agua muy alteradas hidrológicamente

3.

Régimen de caudales durante sequias prolongadas

4.

Requerimientos hídricos de lagos y zonas húmedas

5.

Repercusión del régimen de caudales ecológicos  sobre los usos del agua

6.

Proceso de concertación del régimen de caudales

7.

Seguimiento del régimen de caudales

Concepto:   caudal ecológico

•

Caudal que contribuye a alcanzar el buen  estado

o buen potencial ecológico en los ríos 

o en las aguas de transición y…

•

mantiene, como mínimo, la vida piscícola que  de manera natural habitaría o pudiera habitar  en el rio, así

como su vegetación de ribera.

Objetivos

de los Caudales Ecológicos

•

mantener de forma sostenible la funcionalidad y  estructura de los ecosistemas acuáticos y de los 

ecosistemas terrestres asociados, contribuyendo a  alcanzar el buen estado

o buen potencial ecológico 

en los ríos o aguas de transición. 

•

Requisitos:a)

Proporcionar hábitat

mediante procesos ecológicos y 

geomorfológicos

b)

Ofrecer pauta temporal de caudales que permita  cambios en composición y estructura en las comunidades

Fases en la implantación del RCE

1.

Estudios técnicos:–

determinar los elementos del régimen de caudales 

ecológicos en todas las masas de agua. –

Identificar y caracterizar aquellas masas muy alteradas 

hidrológicamente. –

régimen de caudales mínimos menos exigente para sequias

2.

Concertación. Niveles de acción: –

información, 

–

consulta publica –

participación activa

3.

Implantación y seguimiento de todos los componentes  del régimen de caudales ecológicos.

Prioridades

en los Caudales ecológicos

•

Red Natura 2000 y

Humedales Ramsar–

Mantener  o restablecer estado de conservación favorables  

de los hábitats o especies según sus exigencias ecológicas y  su funcionamiento ecológico

a largo plazo.

•

Especies protegidas (D. Aves/D. Habitat/Catálogos Nac. Auton).–

Mantener su Funcionamiento  poblacional y sus Hábitats 

atendiendo a sus requerimientos. 

•

También fuera de las zonas protegidas

1.

Zonas Protegidas2.

Masas de agua naturales

3.

Masas de agua Fuertemente Modificadas

Componentes

del Régimen Caudales Ecológicos

a)

Caudales mínimos

que deben ser superados  con el fin de:–

mantener la heterogeneidad espacial del hábitat y su conectividad, de forma que se 

favorezca el mantenimiento de las comunidades autóctonas

b)

Caudales máximos

que no deben ser superados en la gestión ordinaria de las 

infraestructuras, con el fin de –

proteger a las especies autóctonas más vulnerables a estos caudales

c)

Distribución temporal de los caudales mínimos y máximos, con el objetivo  de que sea compatible con los requerimientos de los diferentes estadios vitales 

de las principales especies de fauna y flora autóctonas. 

d)

Caudales de crecida, con objeto de: –

controlar la presencia y abundancia de las especies introducidas, –

mantener las condiciones físico‐químicas del agua y del sedimento, –

mejorar las condiciones del hábitat a través de la dinámica geomorfológica

y–

favorecer los procesos hidrológicos que conectan

el río con los estuarios y sus acuíferos.

e)

Tasa de cambio, con objeto de: –

Evitar el arrastre de organismos acuáticos durante la curva de ascenso y su aislamiento 

en seco durante el descenso de los caudales. 

–

Favorecer la regeneración

de especies vegetales acuáticas y ribereñas.

RÍOS

Componentes

del Régimen Caudales Ecológicos

•

Caudales mínimos

y su distribución temporal, con el  fin de:

–

mantener unas condiciones del hábitat compatibles  con los requerimientos de las especies autóctonas más 

representativas–

controlar la penetración de la cuña salina aguas arriba

•

Caudales máximos

y crecidas

con el fin de:–

favorecer la dinámica sedimentaria y de nutrientes en 

las aguas de transición y los ecosistemas marinos  próximos, 

–

controlar de la intrusión marina en los acuíferos  adyacentes

ESTUARIOS y  DELTAS

Caudales Mínimos

a)

Definidos mediante variables de medias móviles anuales, de orden:–

único,  ( p.ej. 21 días consecutivos)

–

variable, identificándose posibles discontinuidades del ciclo 

hidrológico para determinados  nºs de días consecutivos.

b)

Definidos mediante percentiles

entre el 5 y el 15% a partir de la curva de caudales 

clasificados.

•

serie hidrológica representativa :–

de al menos 20 años, preferentemente consecutivos, con 

años secos y húmedos.–

característica del régimen natural

–

a escala diaria, siempre que sea posible.  –

Obtención mediante modelización hidrológica de series 

en régimen natural a escala:a)

diaria.

b)

mensual y posterior aplicación del patrón de distribución diario 

correspondiente a estaciones de control en régimen natural o cuasi‐

natural situadas en tramos pertenecientes al mismo tipo fluvial.

RÍOS PERMANENTES:    método hidrológico

Sección 1

velocidadprofundidad

Sección 2

CAUDAL

MODELO HIDRÁULICO

0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

VELOCIDAD (cm/s)

Idon

eida

d

0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

PROFUNDIDAD (cm)

Idon

eida

d

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

Freza Alevines Juveniles Adultos

Idon

eida

d

Freza Alevín Juvenil Adulto

MODELO DEL HÁBITAT

SUSTRATO

AREA PONDERADA ÚTIL

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,50

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

Caudal (m³/s)

WU

A (x

1000

m²)

Freza Alevín Juvenil Adulto

Caudales MínimosRÍOS PERMANENTES:    método modelización del hábitat

Caudales Mínimos

a)

Selección de tramos:–

10% de las masas de agua; –

prioridad ma debajo embalses o mayor importancia ambiental–

longitud, suficiente para que incluya variabilidad física y ecológica del río.

b)

Selección de especies:–

Prioridad spp amenazadas–

Viabilidad en la elaboración de sus curvas de preferencia–

Sensibilidad a la alteración hidrológica

c)

Curvas HPU‐Q–

al menos, para dos estadios del ciclo vital de la especie objetivo:  adulto‐juvenil‐

alevín

–

Curva combinada:  ponderación para los estadios mas sensibles  según épocas del 

año (al menos  estiaje y  estación húmeda)

–

Preferencia  modelo simulación bidimensional

d)

Caracterización de Qmin–

Caudal correspondiente un HPU comprendido en el intervalo 50‐80% del HPU máximo–

el caudal correspondiente a un cambio significativo de pendiente en la curva de 

hábitat potencial útil‐caudal

–

Distribución Q min se validará

mediante su influencia en la vegetación de ribera

RÍOS PERMANENTES:    método modelización del hábitat

Curva que relaciona el Habitat Potencial Útil con Caudales circulantes

400

500

600

700

800

900

1000

0 1 2 3 4 5

Flow (m3/s)

WUA

(m

2) 75 %

QHPU maxQCP

Distribución temporal de Caudales Mínimos

a)

Se seleccionan periodos homogéneos y  representativos (al menos dos períodos dentro del 

año) en función de: –

la naturaleza hidrológica de la masa de agua  

–

los ciclos biológicos de las especies autóctonas

b)

Se obtiene una distribución temporal  de Qmin  aplicando un criterio hidrológico a cada uno de estos 

periodos , dentro de la serie hidrológica  representativa 

c)

Esta distribución deberá

ser ajustada mediante la  modelación de la idoneidad del hábitat en tramos  fluviales representativos de cada tipo de río

RÍOS PERMANENTES

1912‐1965

Distribución temporal de Caudales MínimosRÍO ARGA

Caudales Máximos

•

Q max se definirán para, al menos, dos periodos hidrológicos homogéneos y  representativos, correspondientes al periodo húmedo y seco del año.  ¿¿??

•

Su cuantificación se realizará

mediante  percentiles (<90%) de excedencia  mensuales de una serie representativa de caudales en régimen natural de al 

menos 20 años de duración. 

•

Este régimen de caudales máximos deberá

ser verificado

mediante el uso  de los modelos hidráulicos asociados a los modelos de hábitat, de forma 

que se garantice tanto una adecuada existencia de refugio para los estadios  o especies más sensibles:

–

Velocidades máximas admisibles:  alevines (0,5‐1 m/s), juveniles (1,5‐2 m/s) y 

adultos (<2,5 m/s). 

–

A falta de estudios de más detalle, se asegurará

que al menos se mantenga un 

50% de la superficie mojada del tramo como refugio en las épocas de 

predominancia de los estadios más sensibles.

RÍOS PERMANENTES

Q maxRío Arga

Tasas de Cambio

•

tasa máxima de cambio: es la máxima diferencia de caudal entre dos  valores sucesivos de una serie hidrológica por unidad de tiempo, tanto para 

las condiciones de ascenso como de descenso de caudal 

•

Su estimación se realizará

a partir del análisis de las avenidas ordinarias de  una serie hidrológica representativa de caudales medios diarios de, al 

menos, 20 años de duración. 

•

Se calcularán las series clasificadas anuales de tasas de cambio en dichas  avenidas, tanto en ascenso como en descenso. 

•

Se establecen las TMC respectivas como las que corresponden a  un  percentil comprendido entre el 70‐90%, tanto en ascenso como en 

descenso.

•

En determinados casos particulares será

necesario considerar otra escala  temporal que permita limitar la tasa de cambio a nivel horario.

RÍOS PERMANENTES

Variación diaria del caudal del río Tera

debajo del Embalse de Cernadilla en Julio 

de 1990 (datos del estudio de impacto del embalse de Valparaiso).

0

20

40

60

80

100

120

140

12 13 14 15 16 17 18 19 20

dias de Julio 1990

suel

tas

de C

erna

dilla

(m

Régimen de Crecidas

•

Crecida asociada al caudal generador:

Caudal que llena la sección del  cauce. Definida tanto en la curva de ascenso como en la de descenso por su:

–

Magnitud, –

frecuencia, 

–

duración, –

Estacionalidad  

–

tasa máxima de cambio

•

Se obtendrán del análisis estadístico de una serie representativa del  régimen hidrológico del río y con, al menos, 20 años de datos.

•

La validación del caudal generador deberá

llevarse a cabo mediante la  modelación hidráulica

del cauce, en un tramo representativo de su 

estructura y funcionalidad, teniendo en cuenta:–

estudios de inundabilidad del 

tramo afectado, –

sus posibles efectos 

perjudiciales sobre las variables 

ambientales 

RÍOS PERMANENTES aguas debajo de embalses

Ríos Temporales, Intermitentes y  Efímeros

a)

En ríos temporales: –

se utilizarán los criterios definidos para la determinación de la distribución mensual de 

caudales mínimos y máximos en ríos permanentes. 

–

Se caracterizará

el periodo de cese de caudal atendiendo a la frecuencia, duración, 

estacionalidad y tasa de recesión de los episodios de cese de caudal característicos del 

régimen natural, utilizando una serie hidrológica representativa de, al menos, 20 años.

b)

En ríos intermitentes se caracterizarán los siguientes aspectos:–

Periodo de cese de caudal atendiendo a la frecuencia, duración, estacionalidad y tasa 

de recesión de los episodios de cese de caudal característicos del régimen natural.

–

Conexión con las aguas subterráneas, definiendo los volúmenes mínimos necesarios 

para preservar el flujo subsuperficial que alimenta las pozas y remansos.

–

Magnitud de la crecida y período de tiempo de recesión al caudal base, que permiten el 

desarrollo del ciclo biológico de las comunidades adaptadas.

–

Caudal generador, que permite mantener la dimensión del canal principal del río y su 

buen funcionamiento morfodinámico.

c)

En ríos efímeros se determinarán: –

el tiempo de recesión tras la crecida, clave para el buen funcionamiento de las 

comunidades propias de estos sistemas,

–

el caudal generador, que permite mantener su funcionamiento morfodinámico.

Masas de agua muy alteradas Hidrológicamente

•

Identificación mediante el cálculo de índices de alteración hidrológica.•

Comparación 

del  régimen natural con el régimen actual, utilizando conjunto 

de parámetros que caracterizan la variabilidad hidrológica (magnitud, duración, 

frecuencia, estacionalidad y tasa de cambio).•

Se entenderá

como muy alterada hidrológicamente cuando presente una 

desviación significativa :–

Se considerara que la desviación es significativa cuando la magnitud del parámetro anual o 

mensual se desvía significativamente de los valores del percentil del 10% al 90% de la 

serie en régimen natural.

•

En las masas de agua muy alteradas hidrológicamente se definirá

un régimen de 

caudales con los criterios anteriores, ajustando los caudales mediante la 

simulación de la idoneidad del hábitat. •

Cuando la diferencia entre el régimen de caudales reales y el determinado por 

estos procedimientos es muy significativa, se fijará

el régimen de mínimos con 

umbrales entre el 30 y el 80% del hábitat potencial útil máximo

de la masa de 

agua. •

Para las demás características del régimen de caudales se propondrán 

escenarios adecuados a la intensidad de la alteración que presentan y, en su 

caso, se contemplaran las condiciones especificas que para las masas designadas 

como muy modificadas se hayan establecido.

•

se han cuantificado los parámetros hidrológicos

IAH utilizando la  serie foronómica de los años 1965 al 2004 de la estación de Salas (programa IHAv7).

•

caracterización estadística del régimen natural

(período pre‐

1966‐

1988) calculando para cada parámetro: mediana, percentil 10 y percentil 90

•

Evaluación de los regimenes anuales post‐

presa (1989‐2004)

•

Criterio: frecuencia >50% dentro del intervalo limitado por  percentiles 10 y 90, para cada parámetro

Análisis de la Alteración Hidrológica del río Esla por  la presa de Riaño

•

la presa de Riaño para riego y aprovechamiento hidroeléctrico  se cerró

en 1988. 

0

100

200

300

400

500

600

700

800

1964

1966

1969

1971

1973

1975

1978

1980

1982

1984

1987

1989

1991

1993

1995

1998

2000

2002

m3 /s

Parámetro 10 pctile Median

90 pctile

nº años Cumplen

% cumplen

Anual 15,26 19,67 24,59 15 94

Octubre 2,26 10,08 18,31 13 81

Noviembre 5,57 12,51 35,21 11 69

Diciembre 9,45 22,65 42,76 0 0

Enero 11,02 23,30 34,37 2 13

Febrero 16,32 26,81 54,60 1 6

Marzo 20,65 28,95 44,31 2 13

Abril 22,15 38,85 56,72 6 38

May 10,75 33,36 50,85 11 69

Junio 5,67 12,41 29,33 11 69

Julio 1,86 3,74 10,21 0 0

Agosto 0,39 1,80 5,56 0 0

Septiembre 0,10 2,38 6,95 0 0

1-día min. 0,00 0,75 2,35 1 6

3-día min. 0,00 0,87 2,39 1 6

7-día min. 0,01 0,96 2,45 1 6

30-día min. 0,16 1,35 3,16 1 6

90-día min. 1,50 2,71 4,64 2 13

1-día máx. 107 171 363 0 0

3-día máx. 97 130 264 1 6

7-día máx. 74 98 163 0 0

30-día máx. 47 64 89 2 13

90-día máx. 36 51 60 6 38

Cero días 0 0 6 16 100

Caudal Base 0,00 0,04 0,12 2 13

Magnitud  m

edias

Magnitud: Extremos

Grupo1. Magnitud de las condiciones mensuales

0

10

20

30

40

50

60

October

Novem

ber

Decem

ber

January

February

March

April

May

June

July

August

Septem

ber

Cau

dal (

m3/

se

pre-presa

post-presa

pctile10_pre-presa

pctile90_pre-presa

mediana_pre-presa

Grupo2. Magnitud de las condiciones máximas anuales

0

50

100

150

200

250

300

350

400

1-da

y m

ax

3-da

y m

ax

7-da

y m

ax

30-d

ay m

ax

90-d

ay m

ax

Grupo2. Magnitud de las condiciones mínimas anuales

0

2

4

6

8

1-da

ym

ax

3-da

ym

ax

7-da

ym

ax

30-d

aym

ax

90-d

aym

ax

Cau

dal (

m3/

s

prepostpctile10_pre-presapctile90_pre-presamediana_pre-presa

Caudal Base

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

1960 1970 1980 1990 2000 2010Años

Cau

dal (

m3/

se

Caudal Base

Presa

Caudal basemedio pre-presapctile10_pre-presapctile90_pre-presa

Río Esla, aguas abajo E. 

Riaño

Parámetro 10 pctile Median

90 pctile

nº años Cumplen

% cumplen

Bajo pulso # 1,30 3,50 7,70 6 38

Bajo pulso L 2,15 9,00 46,90 6 75

Alto pulso # 7,30 11,00 14,00 2 13

Alto pulso L 2,15 4,00 8,55 6 38

Tasa de ascenso 1,61 2,45 3,40 0 0

Tasa de caída -2,55 -1,77 -1,33 1 6

Reversos 72 109 146 4 25

Date min. 212 239 276 0 0

Date máx. trasformado 63 129 201 3 19

Fenología

Frecuencia 

y Duración

Tasas de 

cambio

Grupo4. Frecuencia de pulsos

0102030405060708090

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

Años

Núm

ero

Pulsos bajos Pusos altosPresa pcetile10 pulsos bajos_pre-presapcetile90 pulsos bajos_pre-presa pcetile10 pulsos altos_pre-presapcetile90 pulsos altos_pre-presa

enología de las conanualesRío Esla, aguas abajo E. 

Riaño

Concertación

del Régimen de Caudales

•

tendrá

en cuenta los usos y demandas actualmente existentes y su régimen concesional, así

como las 

buenas prácticas.

•

El objetivo de la concertación es compatibilizar los derechos al uso del agua con el régimen de 

caudales ecológicos para hacer posible su implantación.

•

El proceso de concertación del régimen de caudales ecológicos tendrá

los siguientes objetivos:a)

Valorar su integridad hidrológica y ambiental.b)

Analizar la viabilidad técnica, económica y social de su implantación efectiva.c)

Proponer un plan de implantación y gestión adaptativa.•

Este proceso de concertación e implantación afectara a los usos preexistentes, •

En aquellos casos en los que el régimen de caudales ecológicos condicione las asignaciones y reservas 

del plan hidrológico, el proceso de concertación abarcara todos los niveles de participación: 

información, consulta pública y participación activa.

–

En este último nivel se incluirá

una fase de negociación o resolución de alternativas, donde estén 

representados adecuadamente todos los actores afectados: organismos oficiales, usuarios, organizaciones 

económicas sociales y ambientales, expertos y en el caso concreto de los usos energéticos, organismos 

oficiales responsables del suministro eléctrico. Este proceso deberá

ser previo a la inclusión del régimen de 

caudales en el plan hidrológico.

–

En esta fase de negociación o resolución de alternativas deberá

disponerse de los informes y estudios 

técnicos que justifiquen tanto el régimen de caudales ecológicos propuesto como los valores ambientales 

asociados a dichos caudales, junto con los análisis de las repercusiones de su implantación, elaborados todos 

ellos conforme a lo dispuesto en los epígrafes previos.

•

En el resto de los casos, el proceso de implantación del régimen de caudales será

objeto de un 

programa específico que incluirá

la definición del proceso de concertación a realizar y, por tanto, será

posterior a la propia redacción del Plan. Este proceso de concertación deberá

abarcar, al menos, los 

niveles de información y consulta pública, quedando a criterio del organismo de cuenca la necesidad 

de iniciar el nivel de participación activa.

Seguimiento

del Régimen de Caudales

•

Serán objeto de seguimiento específico los siguientes  aspectos:

a)

Eficacia y grado de cumplimiento de los caudales ecológicos  implantados.

b)Sostenibilidad del aprovechamiento de las aguas  subterráneas

y su relación con el mantenimiento de los 

caudales ecológicos.

c)

Evolución y grado de cumplimiento del régimen de crecidas,  desde la implantación del régimen de caudales ecológicos.

•

El régimen Natural

de caudales como paradigma (Poff et al., 1997)

•

Indicadores de Alteración Hidrológica

(Ritcher et al, 1996, 1997)

basados en el  análisis de datos foronómicos, mediante 35‐70 parámetros 

hidrológicos con influencia significativa en el funcionamiento del  ecosistema fluvial: 

Caracterización  Régimen de Caudales

•

Magnitud:

determina la disponibilidad de agua en el ecosistema y por tanto la aptitud 

de sus hábitats. −

condiciones medías

−

condiciones extremas en avenidas y estiajes.

•

Fenología:

época del año en que un evento acontece se vincula a los ciclos biológicos

de las especies. •

Frecuencia

con la que un evento se produce en un año es indicativa de la variabilidad 

en el régimen de caudales y condicionante de la dinámica geomorfológica y ecológica.•

Duración

o intervalo de tiempo asociado a un evento está

ligada a los umbrales de 

resiliencia

de las diferentes especies. 

•

Tasas de cambio: es la rapidez con la que se producen los cambios de unas 

magnitudes a otras, afectando a la capacidad de respuesta

de la biota. 

R. Genil en Pte. Genil

0

10

20

30

40

50

60

Oc Nv Dc Jn Fb Mr Ap My Jn Jl Ag Sp

Cau

dale

s (m

3/

Reg. Natural (1942-1988)

Reg. Real (1970-1995)

23,7 m3/s               16,6 m3/s

Regadios: régimen ‘monzónico’

Máximos en verano

Cambios en la estacionalidad de las avenidas en el río Ebro a la altura de Arroyo como 

consecuencia de la construcción del embalse del Ebro en el año 1945 (datos de la estación de 

aforos 9026).

• Eliminación (o reducción) de las avenidas ordinarias

• Aumento de la duración y frecuencia de caudales mínimos

• La magnitud y frecuencia de las avenidas extraordinarias no se alteran

Río Jarama en Algete (1940-1995)

Régimen ‘natural’ Régimen regulado