Evaluación de los servicios ecosistémicos de las aguas subterráneas mediante modelación hidrogeológica

• Autores: Malgorzata Anna Borowiecka
• Directores de la Tesis: Marisol Manzano Arellano (dir. tes.), María del Mar García Alcaraz (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Politécnica de Cartagena ( España ) en 2025
• Idioma: español
• Número de páginas: 170
• Títulos paralelos:
  • Evaluation of groundwater services by means of hydrogeological modeling
• Tribunal Calificador de la Tesis: María del Carmen Cabrera Santana (presid.), Juan Tomás García Bermejo (secret.), Anna Jurado Elices (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Tecnología y Modelización en Ingeniería Civil, Minera y Ambiental por la Universidad Politécnica de Cartagena
• Materias:
  • Ciencias de la tierra y del espacio
    • Hidrología
      • Aguas subterráneas
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Repositorio Digital de la UPCT
• Resumen
  • español

    La evaluación de los servicios ecosistémicos puede ser una herramienta muy útil para analizar el impacto de las alteraciones de los acuíferos producidas por causas antrópicas o naturales sobre la provisión de agua para usos humanos y para los ecosistemas superficiales asociados. Esta tesis ilustra cómo incorporar la evaluación de servicios ecosistémicos de las aguas subterráneas a tareas de evaluación del estado de los acuíferos con vistas a apoyar actuaciones de gestión. El trabajo se enmarca en el proyecto europeo NAIAD “Nature Insurance Value: Assessment and Demonstration”, cuyo objetivo fue valorar soluciones basadas en la naturaleza para disminuir riesgos y mitigar los impactos de sequías e inundaciones.

    El trabajo se ha aplicado a la Masa de Agua Subterránea de Medina del Campo (MASMC), en la Cuenca del Duero, donde la sobreexplotación y la contaminación del agua subterránea ha generado graves problemas ambientales, sociales y económicos. Desde la década de 1950, la intensificación agrícola, el uso de fertilizantes y la extracción de agua han provocado un descenso de los niveles piezométricos y contaminación por nitratos, ha causado el cierre de pozos, la desaparición de humedales y el secado de ríos.

    Los objetivos principales del trabajo son dos: (1) mostrar la facilidad de aplicación de la evaluación de los servicios ecosistémicos del agua subterránea para dar apoyo a la gestión de acuíferos y (2) ilustrar la versatilidad y robustez de la modelación numérica para asesorar la evolución temporal de los servicios. Para ello, se seleccionaron tres servicios clave de la MASMC: 1. Provisión de agua subterránea para uso no potable: Se analizaron los cambios en los niveles de agua desde 1950 y se modeló su evolución hasta 2350. Los resultados indican que, incluso reduciendo la explotación, los niveles seguirán descendiendo a largo plazo. Solo un cese total de extracciones permitiría recuperar las condiciones naturales y mejorar el servicio, lo que tardaría cerca de 300 años.

    2. Regulación y mantenimiento de flujos de base y eventos extremos: Se evaluó la pérdida de humedales, vegetación ribereña y cauces ganadores entre 1956 y 2018. Los resultados indican que, sin cambios drásticos en la gestión del acuífero, la recuperación de superficie de humedales, vegetación de ribera y cauces permanentes, así como la resiliencia frente a sequías e inundaciones, es improbable que este servicio mejore.

    3. Provisión de agua de buena calidad para abastecimiento humano: Se analizó la contaminación por nitratos. Los resultados indican que, aunque se reduzca significativamente el uso de fertilizantes, la contaminación seguirá aumentando a largo plazo, y solo un cese total de la aplicación permitiría mejorar significativamente la calidad del agua en más de un siglo.

    La tesis ha ilustrado la facilidad de incorporar la evaluación de los servicios ecosistémicos, a través de la modelación numérica, para apoyar la gestión informada y sostenible del agua subterránea. En relación con la MASMC, los resultados muestran que las medidas de remediación consideradas deben ser drásticas para lograr una recuperación significativa, y que a pesar de ello la tendencia de deterioro persistirá a largo plazo.

  • English

    The evaluation of ecosystem services is a key tool for analysing the impact of these changes on water supply and ecosystems. This thesis examines how overexploitation affects groundwater ecosystem services and their possible evolution under different climate and management scenarios. The work is part of the European NAIAD project "Nature Insurance Value: Assessment and Demonstration", which aimed to assess nature-based solutions for mitigating drought and flood risks and impacts. The overexploitation and contamination of groundwater in the Medina del Campo Groundwater Body (MASMC), in the Duero Basin, have caused serious environmental, social, and economic problems. Since the 1950s, agricultural intensification, fertilizer use, and water extraction have led to a decline in piezometric levels and nitrate contamination, causing the closure of wells, the disappearance of wetlands and affecting rivers. The main objectives of the study are (1) to illustrate the ease of applying groundwater ecosystem services (GES) evaluation to support aquifer management, and (2) to show the effectiveness of numerical modelling in predicting GES evolution. To achieve this, three key services were selected: 1. Provision of groundwater for irrigation: Changes in water levels since 1950 were analysed, and their evolution was modelled until 2350. The results indicate that even with reduced exploitation, levels will continue to decline in the long term. Only a total cessation of extractions would restore natural conditions and improve the service, which would take nearly 300 years. 2. Regulation of flows and extreme events: The loss of wetlands and riparian vegetation between 1956 and 2018 was evaluated. The drop in the water table has turned rivers into dry channels, affecting drought and flood regulation. Modelling shows that without drastic changes in water management, the recovery of ecosystems and the improvement of the service is unlikely. 3. Provision of good quality water for human consumption: Nitrate contamination, exceeding legal limits, was analysed. Despite reducing fertilizer use, contamination will continue to increase in the long term. Only a complete cessation of fertilizer use would significantly improve water quality over more than a century. This thesis showed that evaluating ecosystem services by means of numerical modelling represent accessible and robust tools, whose practical application can be highly useful to informed and sustainable groundwater management. The results also show that remediation measures in the MASMC must be drastic to achieve significant recovery, and that without structural changes, the deterioration trend will persist in the long term.