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Hidrodinámica del embalse de Ribarroja de Ebro: Datos
experimentales versus modelización 2D.
Tema A. Dinámica fluvial y de estuarios y deltas.
Marina Arbat-Bofill; Martí Sánchez-Juny; Ernest Bladé, Josep Dolz
Instituto Flumen UPC-CIMNE
[email protected], [email protected], [email protected]; [email protected]
1 Introducción
El Instituto de investigación Flumen UPC-CIMNE lleva trabajando desde la década de los 90 en el entorno del
curso bajo del río Ebro, estudiando en particular la dinámica de los embalses de Mequinenza, Ribarroja y Flix.
Se dispone de una colección de datos meteorológicos, caudales y variables de calidad del agua para el embalse
de Ribarroja; por lo que se ha procedido a simular su evolución hidrodinámica y térmica mediante el modelo
CE-QUAL-W2 (Cole & Wells, 2008).
2 Objetivos
Los objetivos del trabajo que se presenta se resumen en 5 puntos: 1. Descripción de la instrumentación instalada
en el embalse de Ebro; 2. Tratamiento y análisis de datos; 3. Hidrodinámica del embalse de Ribarroja de Ebro; 4.
Modelación mediante CE-QUAL-W2; 5. Comparación con datos de campo y discusión de resultados.
3 Metodología
3.1 Plataforma multiparamétrica del embalse de Ribarroja de Ebro
La Plataforma multiparamétrica Flumen (Figura 1) medía las variables meteorológicas y de calidad del agua in
situ; estuvo instalada entre los años 2008-2010. La estructura consistía en una plataforma flotante (ver Figura 1a)
situada a unos 300 m aguas arriba de la presa, se encontraba en la parte más profunda y estrecha, anclada
mediante dos lastres en el fondo para impedir el giro. La plataforma constaba de dos partes claramente
diferenciadas: en la parte flotante se encontraban varios instrumentos meteorológicos (medida cada 10 minutos);
y la sonda multiparamétrica AANDERAA que se sumergía cada 6 horas para muestrear varios parámetros de la
calidad del agua a diferentes profundidades (Figura 1b).
Figura 1. a) Plataforma multiparamétrica Flumen; situada en el tramo final del embalse de Ribarroja de Ebro. b) Detalle de la
sonda multiparamétrica ANDERAA. c) Boya Flumen instalada en Almatret.
Las variables meteorológicas que se medían en la plataforma eran: temperatura del aire, humedad relativa,
velocidad y dirección del viento, radiación solar incidente, radiación solar reflejada, radiación solar neta y lluvia
acumulada.
Las variables de calidad del agua medidas por la sonda multiparamétrica (Figura 1b) eran: velocidad y dirección
del agua, temperatura, pH, conductividad, oxígeno disuelto además de un sensor de presión. La sonda bajaba
automáticamente cada 6 horas y paraba a tomar datos a varias profundidades (a 2, 4, 8, 12, 16 y 20 m).
Para complementar el estudio térmico a lo largo del embalse, en mayo de 2009 se instaló una boya con una
cadena de termistores a varias profundidades (Figura 1c). Se situó la zona intermedia (a unos 15 Km de la presa)
a la altura del embarcadero de Almatret. Constaba de un Datalogger modelo CR200 de la marca Campbell, con
sensores de temperatura de la marca Desin Instruments, modelo PT-100 SR-NXH-1/10 DIN 3 hilos. La lectura
de datos era cada 10 segundos, pero se almacenó la media de cada 10 minutos. Los datos de la plataforma y la
boya se recibían mediante GSM en el Instituto Flumen, donde se analizaban, depuraban i trataban.
4 Resultados
Teniendo en cuenta a la disponibilidad de datos se decidió trabajar con el periodo comprendido entre los días
145 (25/05/2009) y el 295 (22/10/2010); de este modo se pueden comparar las características hidrodinámicas y
térmicas de ambos años.
Figura 2. Temperatura del agua en función de la profundidad (m) y del día juliano; Periodo de estratificación des del día 145 al 295
2a) Año 2009 2b) Año 2010. Datos interpolados a partir de las medidas de temperatura del sensor instalado en la sonda
multiparamétrica (Plataforma Flumen).
CE-QUAL-W2 (Cole & Wells, 2008) simula bidimensionalmente el comportamiento hidrodinámico y térmico
del embalse a partir de series de datos temporales, en este caso diarias, de distintas variables: meteorológicas,
hidrológicas, hidráulicas, térmicas,... En la Figura 3 se presentan algunos resultados preliminares de la evolución
térmica a varias profundidades (Figura 3a) y de la velocidad horizontal del agua (Figura 3b).
Figura 3. Resultados preliminares para el año 2009, obtenidos mediante la modelación bidimensional CE-QUAL-W2. a) Evolución
de la temperatura del agua a distintas profundidades (negro -5 m, rojo -10 m y azul -20 m). b) Evolución de la velocidad horizontal
(cm/s) del agua a diferentes profundidades (negro -5 m, rojo -10 m y azul -20 m).
Referencias
Cole, T. & Wells, S. A. (2008). CE-QUAL-W2: A Two-Dimensional, Laterally Averaged, Hydrodynamic and
Water Quality Model. V. 3.7. User’s Manual. Portland, Oregon, USA.
RECONSTRUCCIÓN HIDROLÓGICO-HIDRÁULICA DE LA RIADA DE VALENCIA. (RÍO TURIA, OCTUBRE DE 1957).
A. Dinámica fluvial y de estuarios y deltas. M. Tema monográfico: La protección contra los riesgos hídricos.
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA HIDRÁULICA Y MEDIO AMBIENTE. UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE VALÈNCIA.(1)
DEPARTAMENTO DE GEOGRAFÍA. UNIVERSITAT DE VALENCIA.(2)
XAVIER BONACHE I FELICI [email protected](1)
JOAN F. MATEU I BELLES [email protected](2)
JUAN BAUTISTA MARCO SEGURA [email protected](1)
RESUMEN
La inundación de la ciudad de Valencia como consecuencia de la crecida de octubre de
1957 marcó de forma decisiva su fisonomía y urbanismo. Más de medio siglo después se
aborda la reconstrucción de dicho evento mediante la incorporación de materiales inéditos y la
aplicación de nuevas tecnologías y de la modelación hidráulica, con el objetivo de esclarecer
en la medida de lo posible de la verdadera magnitud de la inundación, e identificar los factores
que concurrieron en su gestación y desarrollo.
Para ello se ha hecho acopio sistemático de material histórico a partir de diversas
fuentes documentales y archivos fotográficos incluyéndolo en un Sistema de Información
Geográfica, que nos permite la ordenación y georreferenciación de la información y agilización
de su consulta. A lo largo del estudio se ha hecho uso de materiales inéditos, que incluyen de
entre otros algunas fotografías aéreas de la inundación de 1957, información que ha resultado
fundamental en el desarrollo de la investigación.
A partir de la fotointerpretación y de la consulta bibliográfica, para entender la
evolución de la inundación se han identificado aquellos factores más significativos desde los
puntos de vista geomorfológico, sedimentológico, edafológico, meteorológico, hidrológico,
hidráulico, topográfico, urbanístico y antrópico que contribuyeron a magnificar sus
características.
Cabe destacar a este respecto que la geomorfología del tramo de aproximación a la
ciudad de Valencia del río Turia en la zona comprendida entre el “Molí del Sol” y el “Pont de
Sant Josep”, y los efectos de la acción antrópica desde principios de siglo en esta zona de
transición entre la sección natural y el cajero urbano, han resultado clave para comprender la
evolución de la riada en el entorno urbano.
Para llegar a entender en la medida de lo posible dicho proceso se ha procedido a la
modelización matemática hidráulica del Río Turia desde aguas arriba del entorno urbano hasta
el mar, y a su posterior calibración haciendo uso de la fotointerpretación y demás
documentación auxiliar recogida en el proceso de consulta previa.
Dicha modelización se ha abordado previa zonificación por fases, incluyendo entre
otras una previa carácter unidimensional en la zona de la Presa en Manises que permite
calibrar el episodio desde punto de vista hidrológico, y que junto con la revisión de la
documentación hidrológica a nuestra disposición permite establecer el hidrograma de
avenida. Este ha sido un paso necesario previo a la modelización bidimensional a partir del
punto de desbordamiento en las proximidades del entorno urbano de la ciudad de Valencia y
hasta su desembocadura. Para dichas modelizaciones, aun partiendo de modelos digitales de
elevación de detalle actuales, se incorporan los ajustes necesarios para que el terreno se
adecue en la medida de lo posible a las condiciones reales existentes en la época mediante las
pertinentes correcciones a partir de la documentación disponible a tal efecto.
El estudio se desarrolla dentro del marco de colaboración entre los Departamentos de
Geografía de la Universidad de Valencia y el Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio
Ambiente de la Universidad Politécnica de Valencia.
Valencia, 10 de Abril de 2013
Modelación numérica de sedimentación y lavado de sedimentos mediante "flushing" en el
embalse Paute-Cardenillo.
Tema A, tema D Luis G. Castillo E.1, Manuel A. Alvarez E.2, José Mª Carrillo S.1
1Universidad Politécnica de Cartagena. Grupo de I+D+i Hidr@m 2Universidad da Coruña. Grupo GEAMA
[email protected]; [email protected]; [email protected]
El estudio realizado tiene por finalidad evaluar los cambios esperados en el río Paute (Ecuador) por efecto de la construcción de la presa y embalse Paute-Cardenillo (propiedad de Celec Ep-Hidropaute), y determinar la forma adecuada de manejar la sedimentación, para que el proyecto sea viable durante la vida útil del mismo.
La capacidad de transporte y coeficientes de resistencia han sido analizados mediante diferentes formulaciones. Un procedimiento acoplado e iterativo entre dichas formulaciones ha permitido ajustar los coeficientes de resistencia en el cauce principal como en las planicies de inundación, considerando los flujos en alta pendiente y los fenómenos de macrorrugosidad y acorazamiento.
Mediante simulación numérica se ha analizado el tiempo necesario para que el nivel de sedimentos alcance la cota de los desagües de fondo bajo distintos niveles de operación de embalse. La simulación de sedimentación del embalse se ha realizado con el programa HEC-RAS 4.1. Se ha simulado dos condiciones diferentes: situación sin presa y con presa. En dichas situaciones se ha calculado el transporte de sedimentos con los métodos de Meyer-Peter&Müller y Yang. Las simulaciones se han llevado a cabo considerando un hidrograma de referencia (semejante a tres veces el caudal medio anual) y con hidrogramas de diferentes períodos de retorno.
En el gráfico 1 se muestra la evolución de las zonas de erosión y sedimentación en el lecho del cauce sin considerar la presa, correspondiente a un caudal de análisis de 345 m3/s y simulación anual. Se puede observar que la mayor parte del tramo ubicado aguas arriba de la futura ubicación de la presa se encuentra en erosión.
Gráfico 1. Variación del lecho del río en régimen natural. Simulación anual para el caudal de referencia de 345 m3/s.
Puesto que el modelo unidimensional no es capaz de reproducir la erosión regresiva del sedimento, el proceso de lavado del embalse fue analizado con el programa bidimensional Iber. La evolución del lavado hidráulico o "flushing" que tiene lugar en el embalse Cardenillo se ha analizado un período ininterrumpido de 72 horas. Se parte de las condición inicial del perfil de sedimentación obtenida con la simulación realizada con el programa HEC-RAS (1,33 hm3) y una condición inicial de cota de embalse y de caudal circulante a la entrada equivalente a tres veces el caudal medio anual (408,9 m3/s). Se ha considerado una concentración de sedimento en suspensión en el tramo de aguas arriba de 0,258 kg/m3, obtenido a partir de los caudales desaguados por la central de Sopladora de 209 m3/s y cuya concentración media es de 0,250 kg/m3. El diámetro característico obtenido de la curva granulométrica del sitio fue D50 =0,150 m.
El gráfico 2 presenta los perfiles de lavado para una cota inicial de embalse 860 msnm y utilizando el método de transporte de sedimentos de Meyer-Peter&Müller, observándose un lavado efectivo del embalse en un tiempo de operación de los desagües de fondo de 72 horas.
Gráfico 2. Evolución de la cota del fondo producto de la erosión regresiva tras un período de lavado del embalse de 72 horas.
En el siguiente gráfico se representa la estrecha relación existente entre el volumen de lavado en función del tiempo, así como la evolución del caudal de lavado de sedimentos a través de los desagües de fondo. Tras un período de lavado de 72 horas se logran movilizar un volumen de sedimentos equivalente a 1,77 hm3, valor ligeramente superior a la sedimentación inicial de 1,33 hm3. Se puede observar que en el desembalse inicial se consiguen las mayores tasas de lavado (14 m3/s de sedimento), reduciéndose por debajo de 4 m3/s alrededor de 3 horas, debido a la oclusión en los desagües por la presencia de una fuerte carga de sedimentos, incrementándose nuevamente a unos 10 m3/s a las 12 horas. Desde aquí se va reduciendo el lavado de sedimentos de forma paulatina hasta un valor inferior a 6 m3/s cuando ya han pasado 72 horas. Salvo en los instantes iniciales, el funcionamiento de los desagües de fondo se produce en lámina libre.
Gráfico 3. Volumen y tasa de erosión del lavado a través de los desagües de fondo de la presa y embalse Paute-Cardenillo.
820
830
840
850
860
870
880
-732 -632 -532 -432 -332 -232 -132 -32
Co
ta s
edim
ento
, m
L, m
Cota inicial
0.5 H
1 H
3 H
6 H
12 H
24 H
48 H
72 H
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0.0E+00
1.0E+06
2.0E+06
3.0E+06
4.0E+06
5.0E+06
0 24 48 72
Tas
a de
ero
sión
, m
3/s
Vol
umen
de
lava
do,
hm3
Horas
Tasa de erosón
Volumen de lavado
VALIDACIÓN DEL MÓDULO DE TRANSPORTE DE
SEDIMENTOS DE FONDO – MODELO IBER.
Tema A
Georgina Corestein, Ernest Bladé
Institut FLUMEN-UPC
En esta comunicación se presenta el avance de los trabajos realizados en el desarrollo del módulo de transporte
de sedimentos de fondo del modelo Iber [1]. En particular se presentan los resultados de la comparación con los
resultados de una serie de ensayos de laboratorio.
Como es sabido la validación de los modelos de simulación numérica no es trivial, y en el caso del transporte de
sedimentos presenta retos específicos [2][3]. Algunos de los resultados relacionados con la estabilidad de la
implementación se presentaron con anterioridad [4], así como las primeros test comparativos.
El estudio comparativo con datos de laboratorio se realiza empleando los valores recogidos en una serie de
ensayos realizados en las instalaciones de Laboratorio de Hidráulica de la Escuela Técnica Superior de
Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la Universidad de Coruña como parte de la tesis doctoral de
Enrique Peña [5]. Los ensayos se realizaron en el canal de 15 m de longitud y sección de 0.5m x0.5m; el
sedimento se introdujo mediante una capa de arena en la parte central del canal. La serie de ensayos incluyó dos
test, uno con caudal constante y otro con caudal variable.
En la Figura 1 se presentan los resultados conseguidos mediante simulación numérica para el caso de caudal
constante. Las condiciones hidrodinámicas fueron caudal 21.8 l/s a la entrada y nivel fijo 11.5 cm a la salida y
una capa de arena de 4.5 cm en la parte central del canal La simulación se realizó empleando la fórmula de
Meyer-Peter & Müller para el cálculo del caudal sólido. La Figura 1 muestra el perfil longitudinal en el centro
del canal donde puede observarse la forma del fondo al inicio del ensayo, la evolución del mismo en el instante
7200 s y los valores medidos en laboratorio para el mismo instante. En la Figura se observa que el modelo
aproxima los resultados con relativa precisión y así mismo se hace evidente que la forma exacta de la
propagación no se reproduce. Esto último es atribuible a las características de la implementación de modelo
numérico.
Figura 1: Resultados de la simulación de la evolución de la cota del fondo correspondiente al ensayo de caudal
constante 21.8 l/s.
En la Figura 2 se presentan los resultados de evolución del fondo en forma de mapa de colores. Se muestran dos
instantes, el inicial y el 7200 s y puede observase como el escalón de sedimentos avanza hacia aguas abajo
debido a los procesos de erosión y sedimentación.
Figura 2: Comparación del fondo del canal en los instantes inicial y 7200 s.
Bibliografía
[1] E. Bladé, L. Cea, G. Corestein, E. Escolano, J. Puertas, E. Vázquez-Cendón, et al., Iber: herramienta de
simulación numérica del flujo en ríos, Revista Internacional De Métodos Numéricos Para Cálculo y
Diseño En Ingeniería. (2012).
[2] M.J. Castro Díaz, E.D. Fernández-Nieto, A.M. Ferreiro, C. Parés, Two-dimensional sediment transport
models in shallow water equations. A second order finite volume approach on unstructured meshes,
Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 198 (2009) 2520–2538.
[3] J. Murillo, P. García-Navarro, An Exner-based coupled model for two-dimensional transient flow over
erodible bed, Journal of Computational Physics. 229 (2010) 8704–8732.
[4] G. Corestein, E. Bladé, Validación del esquema numérico del módulo de transporte de sedimentos de
fondo – Modelo IBER, in: V Seminario RLHE Sobre Las Líneas Prioritarias De Investigación De La
Red De Laboratorios De Hidráulica De España., Madrid, n.d.
[5] E. Peña González, J.F. Marqués, F. Sánchez-Tembleque Díaz-Pache, J. Puertas Agudo, L.C. Gómez,
Experimental validation of a sediment transport two-dimensional depth-averaged numerical model using
PIV and 3D Scanning technologies, Journal of Hydraulic Research. 46 (2008) 489–503.
Los humedales mediterráneos y el cultivo del arroz. Desarrollo de un modelo hidráulico para los sistemas de arrozal y aplicación práctica en la Albufera de Valencia.
(Tema A, primera opción. Tema B, segunda opción)
Miguel A. Eguibar (1), Juan B. Marco (1), Javier Paredes (1) y Javier Torrijo (2).
(1) - Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente de la Universidad Politécnica de Valencia.
(2) - Departamento de Ingeniería del Terreno de la Universidad Politécnica de Valencia.
El arroz constituye uno de los alimentos que el hombre empezó a cultivar desde tiempos más remotos, hace unos 10000 años. Tal antigüedad ha facilitado que durante el desarrollo de la humanidad su cultivo se haya ido extendiendo a través de multitud de regiones del planeta. Por ello, actualmente supone el segundo alimento a nivel mundial con una producción superior a los 700 millones de toneladas, y forma parte del sustento básico de la población en todos los continentes, especialmente en Asia.
En ese histórico intercambio de culturas a través de siglos, los árabes introdujeron su cultivo en la península ibérica, desde donde fue expandiéndose a otros países europeos y finalmente al continente americano.
Aunque el arroz en España apenas supone el 0.15% de la producción total, presenta productividades muy por encima de la media mundial, 7.28 t/Ha frente a 3.37 t/Ha. Además de la climatología, los principales factores que contribuyen a estos buenos rendimientos son; la garantía en la disponibilidad de recursos hídricos en las zonas donde se cultiva y las numerosas infraestructuras hidráulicas de los sistemas de regadío.
Las áreas donde históricamente se fue implantado el cultivo del arroz estaban en general asociadas a humedales mediterráneos, con abundante disponibilidad de agua dulce. Estos espacios singulares contrastan con su entorno regional que suele caracterizarse por la escasa presencia de agua, por lo que presentan ecosistemas singulares propios de fauna y flora endémicas, y ayudan a vertebrar la migración de aves desde Europa hacia África. Pero además, estas áreas cultivadas por arroz presentan un singular valor histórico asociado a sus infraestructuras hidráulicas desarrolladas durante siglos para su cultivo.
Esto ha generado que en el este de la península ibérica exista un vínculo indivisible entre arrozales, zonas húmedas mediterráneas con gran valor ecológico, patrimonio histórico, disponibilidad de recursos hídricos y necesidad de gestión de los mismos. Se trata por tanto de espacios de gran complejidad, en los que no puede entenderse su conjunto si sólo se tiene en cuenta una visión sesgada de los mismos, tratando sólo alguno de estos enfoques.
Esta especial singularidad de los arrozales mediterráneos está perfectamente representada en La Albufera de Valencia, cuya historia y evolución está directamente ligada al cultivo del arroz.
A lo largo de su historia La Albufera ha estado sometida a multitud de figuras legales de protección y gestión, especialmente en las últimas décadas. Sin embargo, se siguen desconociendo sus procesos internos a nivel de detalle debido en gran medida a la complejidad de este entramado y su funcionamiento, consecuencia a su vez de su evolución histórica.
Por ello, se considera importante desarrollar una herramienta que permita simular el comportamiento del flujo en el interior de los sistemas de arrozal, con suficiente grado de detalle como para reproducir la realidad del
transporte de flujos o sustancias a través de los mismos, y los procesos que en él tienen lugar en diferentes épocas del año.
Tras una amplia revisión del estado del arte de la simulación en arrozales, se llega a la conclusión que apenas existen modelos que sean capaces de reproducir los procesos antes comentados. Y en cualquier caso, ninguno de ellos tiene el enfoque o grado de detalle suficiente como para ajustarse a las características específicas de un sistema como La Albufera de Valencia.
La inexistencia de un modelo válido que simule la circulación del flujo en este tipo de arrozal, impide profundizar en el conocimiento del comportamiento interno de este complejo sistema. Esto genera incertidumbres en parámetros agronómicos básicos, como por ejemplo el consumo real de agua en las parcelas, o las zonas donde se concentran más o menos las sustancias, como sales, nitratos, fósforo, etc. Esto dificulta su gestión y hace que muchas de las incertidumbres asociadas al arrozal valenciano perduren en el tiempo.
Como aportación, en el trabajo que se presenta se ha desarrollado un modelo que reproduce de forma conjunta el flujo a través de los campos de arroz, y el que tiene lugar en las acequias de riego que los alimentan. Esta herramienta se ha llevado a cabo para poder abordar una estructura interna del parcelario como la existente en La Albufera de Valencia.
En este modelo que se presenta se han considerado como incógnitas los caudales circulantes en cada parcela, así como a través de cada vertedero, tanto de alimentación y de salida al sistema, como de interconexión entre campos, cada uno con su formulación particular. Los niveles del agua en cada parcela han sido asimismo variables a resolver. En la simulación se ha incluido la ecuación de balance hídrico a escala de parcela. La complejidad resolutiva viene directamente condicionada por la interrelación total existente entre todas las variables implicadas, lo cual obliga a abordar sistemas implícitos con un gran número de incógnitas. El enfoque teórico conduce a un sistema de ecuaciones no lineales, que ha sido abordado mediante un proceso iterativo que ha considerado la elevada inercia de este tipo de sistemas de riego.
Como aplicación práctica, esta herramienta ha sido finalmente aplicada a un área de 448000 m2 compuesta por 39 parcelas de arrozal, próxima a la población de Sollana, en el interior del Parque Natural de La Albufera. Los resultados obtenidos con este caso práctico han permitido analizar algunas características propias del sistema, como identificar rutas preferentes de la corriente dentro del mismo, o estimar la tasa de renovación del agua en cada parcela.
Por ello, se considera que la herramienta propuesta podría resultar de interés para la gestión de este tipo de espacios.
Necesidad de cooperación en avenidas. El caso de la Rambla
de Nogalte en Puerto Lumbreras.
Dinámica fluvial (primera opción), La protección contra los
riesgos hídricos (segunda opción)
Raúl Herrero Miñano (ETSICCP - UPV)
Centro Europeo de Empresas e Innovación de Murcia (CEEIM)
Siguiendo las noticias de la prensa del día 12 de marzo de 2.013, se puede leer que la Confederación
Hidrográfica del Segura (CHS) va a llevar a cabo la construcción de decenas de diques en la Cuenca del Río
Guadalentín, con el objetivo de aminorar el riesgo de las inundaciones, y de esta manera, evitar daños similares a
los originados por las avenidas de septiembre de 2.012.
Aprovechando que 2.013 es el Año Internacional de la Cooperación en la Esfera del Agua, sería muy interesante
que hiciéramos una reflexión, acerca de la cuenca del río Guadalentín, que nos puede aportar conocimiento y
motivación para abordar las actuaciones en esta cuenca de forma multidisciplinar, escuchando lo que tienen
que decir al respecto paisanos del lugar que albergan una fuente de sabiduría popular y experiencias personales
valiosísimas, así como otros colectivos de geólogos, geógrafos, ingenieros de montes, ambientalistas, etc.
Pasarela en la Rambla de Nogalte. Restos de la riada de
septiembre de 2.012 sobre el tablero.
Rambla de Nogalte. Frente de onda de la avenida del 28-09-
2.012
Los cauces de esta cuenca se caracterizan por presentar un régimen muy irregular, pasando de estar
completamente secos a tener avenidas de grandes proporciones en cuestión de horas. Otra característica de
estas corrientes de agua es la gran cantidad de sedimentos que arrastran, recordemos que Guadalentín
significa en árabe río de barro.
Vamos a centrarnos en una cuenca concreta, la cuenca de la rambla de Nogalte, en la que se prevé realizar una
inversión de unos seis millones de euros en obras de corrección hidrológica en el corto plazo, e incluso, está
prevista la realización de una presa de laminación de avenidas en el medio o largo plazo, para lo cual se ha
solicitado un crédito al Banco Europeo de Inversiones.
La cuenca de la rambla de Nogalte tiene una superficie de 137 km2. La cuenca de cabecera de la rambla está
formada fundamentalmente por materiales permotriásicos que producen unos caudales líquidos muy altos y de
forma rápida. Por otra parte, la alta erosionabilidad de los materiales de la cuenca, da lugar a caudales sólidos
muy elevados.
En esta cuenca, que pertenece a una región especialmente árida, tiene lugar un proceso de drenaje
subsuperficial (piping) entre las rocas clásticas o detríticas existentes, tratándose de un proceso de elevada
importancia, porque desencadena un fenómeno de erosión interna, a través del cual, el suelo es transportado por
el agua de escorrentía, a través de los conductos subterráneos. El proceso finaliza con la formación de regueros,
surcos y cárcavas, que en algunos casos adquieren dimensiones considerables.
Una primera pregunta que surge es ¿los diques de retención que se proponen como medida de corrección serán
eficaces para aminorar este proceso de erosión y de transporte de sedimentos en avenidas? Y una segunda
pregunta ¿Cuántas avenidas soportarán los diques transversales antes de producirse la colmatación de los
mismos?
Las tasas de erosión en la Región de Murcia, en áreas en las que se produce piping y lluvias torrenciales pueden
elevarse a más de 100 t/ha/año.
Si finalmente se lleva a cabo la actuación impulsada por la CHS, sería interesante evaluar la tasa de erosión
anual de esta cuenca, midiendo los sedimentos acumulados en los diques de corrección hidrológica ejecutados.
En la modelización hidráulica de esta cuenca es muy importante la consideración de la carga sólida arrastrada.
En la rambla de Nogalte se da el contraste que va desde estiajes dilatados y extremos hasta avenidas con
caudales máximos altísimos. Se trata de una rambla muy ramificada y con elevadas pendientes. En sus cursos
torrenciales se producen riadas de forma súbita. En ramblas como ésta, la peligrosidad se da en el centro de la
rambla, pero también en las riberas o márgenes, y los caudales arrasan lo que encuentran a su paso, tal y como
sucedió el 19 de octubre de 1.973 (todavía no se habían construido los muros de canalización en el tramo urbano
de Puerto Lumbreras). Al igual que ocurrió el pasado 28 de septiembre de 2.012, el agua saltó por encima del
tablero del puente de la carretera, que tiene un gálibo superior a 6 m, siendo el ancho de la rambla de 100 m.
A continuación se citan testimonios de personas del municipio, que vivieron la trágica riada de 1.973:
“El agua hacía unas olas enormes, iba muy turbia y parecía que era negra y helada como el granizo…”, “Era
difícil averiguar con exactitud la ubicación de las casas, porque habían desaparecido los cimientos dejando
huellas de un metro de profundidad…”, “La hora del suceso las 14:30 h, según marcaban algunos relojes de los
fallecidos…”, “La tromba del agua por la rambla no venía pareja. Unas oleadas daban en un lado de la rambla
y otras en el otro entrecruzándose, mientras las casas desaparecían frágilmente formando una enorme
humareda de polvo grisáceo, todo ello mezclado con los maderos de las viviendas que iban cayendo una tras
otra.”, “Al principio venía medio metro de agua y no le hice caso. Luego, de pronto, diez o doce metros. Venían
camiones que nadaban algunos con las luces encendidas.”
Después de la última avenida del 28 de septiembre de 2.012 me desplacé con parte del equipo del Sistema
Automático de Información Hidrológica (SAIH) del Segura a Puerto Lumbreras, y nos reunimos con un paisano
del Puerto, que presenció esta avenida y también la anterior del 73. Esta persona nos confirmó que de nuevo, en
el tramo urbano, ahora encauzado con muros laterales, se volvieron a producir ondas que se desplazaban desde
aguas arriba y hacia aguas abajo, de un lado a otro de la rambla.
El SAIH estimó un caudal punta circulante de 2.500 m3/s. Teniendo en cuenta que el ancho de la rambla es de
100 m y que el calado medio se mantuvo durante más de una hora en el entorno de los 5 m, la velocidad media
del agua alcanzó valores de al menos 5 m/s, lo cual evidencia la fuerte pendiente que tiene esta rambla en el
tramo urbano de Puerto Lumbreras.
Vídeo recomendado: http://www.youtube.com/watch?v=KZocXIEgwS8
Las cuatro últimas grandes avenidas en la Rambla de Nogalte han sido:
Fecha Nombre Precipitación (mm) Caudal punta (m3/s)
14-10-1.879 Riada de Santa Teresa --- ---
22-10-1.948 Riada del Ranchito --- ---
19-10-1.973 Riada de Pedro de Alcántara 250-300 2.000
28-09-2.012 Riada de San Wenceslao 220 2.500
Tabla. Cuatro últimas riadas en la Rambla de Nogalte
En los últimos 133 años han ocurrido cuatro grandes riadas en la Rambla de Nogalte, y en los últimos 64
años se han producido tres grandes riadas. Entonces podemos plantear la tercera pregunta ¿Qué periodo de
retorno se le asocia al caudal de 2.000 m3/s? Y si en la última avenida del 2.012 el volumen que circuló por la
rambla de Nogalte se estimó en 20 hm3, surge una cuarta pregunta ¿Qué volumen de almacenamiento debe
tener la presa que se construya en la rambla de Nogalte? Y una quinta pregunta ¿Cuál será la vida útil de esta
infraestructura con las elevadas tasas de arrastre de sedimentos existentes en esta cuenca?
Y por último, una sexta pregunta para acabar con la reflexión. ¿Sería interesante diseñar infraestructuras que
permitieran el paso de los sedimentos?
Efecto de erosión local de traviesas transversales en encauzamientos
Tema A, Tema M David López, Rubén Díaz, Alba González, Francisco J. E. Redondo
CEDEX, CEDEX, CEDEX, CH. Cantábrico.
[email protected] ; [email protected]; [email protected]; [email protected]
El encauzamiento ha sido una herramienta empleada tradicionalmente por los ingenieros como medida de protección contra inundaciones. Transcurridos los años se ha comprobado que tales actuaciones pueden alterar el equilibrio hidromorfológico de los cauces, generando frecuentemente sedimentaciones que reducen la capacidad de drenaje del encauzamiento. Esto obliga a destinar una importante cantidad de recursos al dragado periódico de los tramos encauzados.
Hoy en día ha cambiado la forma de abordar los problemas de inundaciones. Se tiende a recuperar el espacio del río empleando el cauce de avenidas para su laminación. Esto ha motivado la retirada de motas en algunos tramos de nuestro ríos, como en el caso del río Órbigo, para mejorar la seguridad frente inundaciones.
Tristemente la construcción de encauzamientos en tramos urbanos genera una cierta sensación de seguridad que, junto con intereses económicos, han propiciado la extensión de los cascos urbanos en espacios que anteriormente pertenecían al río. Esto agrava los daños generados durante los episodios de avenida. En estos casos, cuando no son viables soluciones más respetuosas con el medio ambiente, la protección del casco urbano pasa por aumentar la capacidad del encauzamiento, modificando el ancho o el calado mediante elevación de cajeros o motas. El diseño de estas soluciones debe minimizar el desequilibrio sedimentológico del cauce.
La Confederación Hidrográfica del Cantábrico está estudiando la forma de estabilizar sedimentológicamente algunos tramos de ríos encauzados, por lo que ha suscrito un convenio con el CEDEX.
El río Caudal se encuentra encauzado desde la confluencia de los ríos Aller y Lena hasta aguas abajo de Mieres. Se trata de un río de gravas con un D50 de 62 mm y D90 182 mm. Con este encauzamiento se realizó un ligero ensanchamiento de sección de 49 a 55 m. Tras más de 20 años desde su construcción no ha sido necesario realizar ninguna actuación de dragado o de mantenimiento, a diferencia de otros encauzamientos realizados en la Confederación del Cantábrico. La figura 1 muestra una vista panorámica de Mieres en la que se puede apreciar como el cauce del río Caudal está jalonado por una serie de riostras transversales espaciadas entre 100 y 150 m. Estas estructuras escalonan el cauce manteniendo la pendiente media de 6 milésimas.
Fig.1 Vista panorámica de Mieres y del encauzamiento del río caudal.
Las riostras transversales son una solución que se emplea tradicionalmente para estabilizar la pendiente en un tramo con problemas de erosión. Sin embargo, en el caso de Mieres en que cabría esperar problemas de sedimentación, estas riostras se dispusieron con motivos estéticos para conseguir un espejo de agua uniforme. Se analiza la posibilidad de que precisamente estas riostras ayuden a estabilizar sedimentológicamente el tramo. Es posible que la turbulencia local al pie de estos saltos ayude a poner en suspensión el material de fondo, ayudando al comienzo de arrastre y que por este mecanismo se compense la tendencia a la sedimentación por efecto del ensanchamiento.
Se ha diseñado un experimento en Laboratorio, consistente en un modelo físico de lecho móvil en semejanza de Froude a escala 1:31, en un canal de pendiente 6 milésimas. El material del lecho del modelo físico tiene un D50 de 2 mm. El canal se alimenta con una tolva automática. Para aforar el arrastre se ha dispuesto a la salida del modelo una trampa de sedimentos para la retención del árido arrastrado instrumentada con una célula de carga que permite el registro continuo.
Fig.2 Sistema de aforo sedimentológico en el modelo físico
Se encuentran en marcha los ensayos para calibrar el arrastre de fondo sin riostras, en condiciones homólogas a las correspondientes al caudal conformador del tramo. En una segunda fase se dispondrán las riostras para comprobar su influencia en el arrastre de fondo.
Referencias.
Ikeda S., Parker, G. Kimura (1988) Stable width and depth of straight gravel rivers with heterogeneous bed material. Water Resource. Res 24(5) 713-722.
López, D. et. Al. (2011) Calibración sedimentológica del modelo físico del Meandro de Quinzanas. Seminario RLHE.
Jornadas de Ingeniería del Agua 2013 1
Regeneración medioambiental y control de avenidas en la cuenca baja del río Odra (Burgos)
Tema A Rafael López Argüeso. Jefe de Área de Asistencia Técnica y Programación. Confederación
Hidrográfica del Duero. [email protected]
Iñigo Oleagordia Montaña. Ingeniero de Montes. Tragsatec. [email protected]
El proyecto de “Regeneración medioambiental y control de avenidas en la cuenca baja del río Odra”, incluido en la Estrategia Nacional de Restauración de Ríos, tiene como objetivo disminuir la frecuencia de desbordamientos y minimizar los efectos negativos de las inundaciones sobre el medio socio-económico local a lo largo de los 26 km del río Odra entre Villasandino y Pedrosa del Príncipe (Burgos), a la vez que se mantienen y se potencian los valores naturales y la funcionalidad del ecosistema fluvial. Se trata de un río fuertemente modificado mediante rectificaciones y encauzamientos que, sin embargo, presenta unas riberas sobresalientes en determinados puntos (LIC ES4140082 “Riberas del río Pisuerga y afluentes”). La falta de comprensión de la dinámica fluvial en los proyectos previos generó desajustes ecológicos e hidráulicos fuertes mediante una invasión de helófitos, elevadas tasas de colmatación en el cauce y una consiguiente pérdida de eficiencia hidráulica del cauce. Para ello, se están restableciendo los procesos naturales mediante: (1) el restablecimiento de las motas en los cauces tributarios y en su desembocadura en el río Odra, delimitando la banda de inundabilidad para un período de avenidas determinado y (2) realizando actuaciones en el espacio confinado entre las motas del río Odra mediante técnicas blandas (tratamientos silvícolas, redefinición de secciones hidráulicas, consolidaciones puntuales de motas, plantaciones y trabajos de vigilancia y prevención ambiental). La combinación del grupo (2) de actuaciones se ha realizado identificando 4 niveles básicos evolutivos en el proceso de regeneración vegetal para asegurar la continuidad del cauce de aguas bajas, la delimitación de las áreas inundables, el sombreado en el cauce para evitar la invasión de helófitos y la capacidad erosiva que corrija los procesos de colmatación.
Esta solución, que requiere de una escrupulosa ejecución para no afectar a los valores del LIC, supone un enfoque ecosistémico que emplea las funciones propias del río para llegar a un equilibrio ecológico e hidrológico que regule los problemas de inundabilidad. Esto dificulta la ejecución, por exigir adaptación continua a los condicionantes existentes en cada una de las 43 estaciones que se identificaron, pero asegura la perpetuidad de la solución – mientras no se produzcan desajustes hidrometeorológicos y en la cuenca vertiente-, realiza de forma efectiva los servicios de regulación hidrológica y de la erosión y de la colmatación, a la vez que desarrolla nuevos valores: acervo genético de la vegetación de ribera, recursos forestales, uso recreativo, científico, educacional y disfrute escénico.
Jornadas de Ingeniería del Agua 2013 1
Restauración de la llanura o laguna “Raso de Portillo” en La Pedraja de Portillo (Valladolid)
Tema A, tema B Rafael López Argüeso. Jefe de Área de Asistencia Técnica y Programación. Confederación
Hidrográfica del Duero. [email protected]
Iñigo Oleagordia Montaña. Ingeniero de Montes. Tragsatec. [email protected]
Héctor Lázaro Gutiérrez. Ingeniero Técnico Forestal. Tragsatec. [email protected]
El proyecto de “Restauración de la llanura o laguna “Raso de Portillo” en La Pedraja de Portillo (Valladolid)”, incluido en el II Programa de Restauración de Riberas de la cuenca del Duero 2009-2015, tiene como objetivo recuperar el antiguo humedal de “Raso de Portillo” mediante la reconstrucción de dos lagunas de 8 ha y 2,8 ha respectivamente, así como la correspondiente adecuación para el uso público. De esta forma, se pretende revitalizar la actividad económica del municipio y la calidad de vida de sus habitantes, aprovechando las sinergias de esta obra medioambiental y la cercanía al área metropolitana de Valladolid. Estas lagunas se asientan sobre unas capas multiestrato de arenas arcillosas a arcillas arenosas, que se anegan fácilmente durante la época invernal, sufriendo el nivel freático una profundización en el terreno durante la época estival. Las obras han consistido en aflorar el nivel freático mediante la excavación y posterior extendido de las tierras excavadas en forma de caballones de taludes 15:1 y una altura máxima de 2,5 m, resultando una profundidad media de 1,0–1,5 m. Se ha prestado especial cuidado en realizar un acopio de la tierra vegetal de forma que posteriormente sea reutilizada; de esta forma, no ha sido necesaria la siembra de toda la superficie afectada, aprovechándose el acervo genético del banco de semillas existente en la zona. El llenado de las lagunas gracias a los aportes del agua subsuperficial, se complementa mediante dos tomas de un arroyo que atraviesa la zona de proyecto, controladas a su vez por sendas válvulas instaladas en unas arquetas. Las dos lagunas se encuentran comunicadas entre sí y con otra laguna existente mediante una red de conducciones. Junto con la ejecución de la obra civil se han plantado hasta 8 especies arbóreas y arbustivas en contenedor de entre 1,2 y 3,0 l y protegida mediante asombrador y/o red; se han creado 3.500 m de caminos y se han colocado 6 observatorios y 3 pasarelas de madera de 8 m de longitud para franquear el arroyo. Con la ejecución de este proyecto se pretenden asentar las bases para la regeneración del antiguo humedal, de forma que comiencen las dinámicas ecológicas, se regeneren los hábitats naturales y comience la colonización de especies florales y faunísticas. Esto permitirá dar reconocimiento a este nuevo sistema natural al favorecer las actividades ornitológicas y de uso público para la población, no sólo de La Pedraja de Portillo, sino también del área metropolitana de Valladolid situada a escasos 20 km. Cabe decir que este entorno es zona de transición entre los Lugares de Interés Comunitario (LIC) ES4180070 “Riberas del río Cega” y ES4180124 “Salgüeros de Aldeamayor”, de ahí la importancia de la recuperación ecológica del mismo.
Efectos de una extracción de gravas sobre la geomorfología
y la hidráulica (Perarrúa, río Ésera).
(Dinámica fluvial, Hidrología y gestión del agua)
J.A. López-Tarazón1,2
, G. Lobera1,2
, P. Millán-Romero3, I. Andrés-Doménech
3, F. Vallés
3, D.
Vericat1,2,4,5
, R.J. Batalla1,2,4,6
1Fluvial Dynamics Research Group,
2Universidad de Lleida,
3Universidad Politécnica de
Valencia, 4Centre Tecnològic Forestal de Catalunya,
5Aberystwyth University,
6Institut
Català de Recerca de l’Aigua
1. INTRODUCCIÓN
Los ríos son sistemas naturales complejos que transfieren agua y sedimentos desde las zonas de cabecera hasta
las zonas de deposición, estuarios y/o deltas y finalmente a los mares y océanos. En regímenes naturales no
alterados, existe un balance dinámico entre el agua y el transporte de sedimento que es fundamental para el
equilibrio biofísico del medio fluvial. A pesar de esto, los ríos mediterráneos presentan alteraciones antrópicas de
larga duración, frecuentemente derivadas de actividades económicas, que provocan la ruptura del balance
dinámico existente entre agua y sedimento.
Las extracciones de gravas (i.e., minería fluvial) están consideradas, juntamente con las presas y embalses, las
principales causantes del déficit histórico de sedimentos en ríos y costas en España. Las alteraciones más
importantes provocadas por la minería se pueden resumir en: i) incisión del canal y, consecuentemente,
alteración de la geometría y de la hidráulica del canal (i.e., anchura de caudal de cauce lleno o bankfull); ii)
reducción del tamaño medio de partícula y acorazamiento del lecho; iii) modificación de la distribución de
hábitats (e.g., riffle, pool, rapid) y, por lo tanto, de las comunidades de peces y macroinvertebrados; y, iv)
reducción del suministro de sedimentos aguas abajo, con la consecuente alteración de la biofísica y la
geomorfología fluvial.
El objetivo del presente trabajo es la determinación de los impactos producidos por una extracción severa de
gravas sobre la geomorfología, la movilidad del lecho y la hidráulica en el río Ésera a su paso por el municipio
de Perarrúa. El tramo de estudio está situado en el río Ésera a su paso por el municipio de Perarrúa (cuenca del
Ebro). La cuenca del Ésera (1600 km2) presenta una precipitación media anual de 1000 mm con máximos
estacionales durante primavera y otoño y un caudal medio anual de 19 m3/s. El tramo tiene una longitud de 400
m y una anchura media de 75 m. Se trata de un tramo de río meandriforme (tramo recto localizado entre 2
meandros) que presentaba una barra central de unos 5000 m2, parcialmente vegetada, que fue totalmente
eliminada por la extracción.
2. METODOLOGÍA
La adquisición de datos se ha basado en dos campañas de campo (pre y post extracción), juntamente con una
monitorización del tramo para el estudio de su evolución temporal. El muestreo ha consistido en la obtención de
datos topográficos, fotografía aérea de proximidad del tramo junto con la caracterización granulométrica del
tramo de estudio. Los datos topográficos se adquirieron combinando diferentes tecnologías: i) GPS diferencial
(Leica® GNSS/GPS), ii) estación total robótica (Leica® TCRP1201) y iii) ADCP River Surveyor® M9. Se
realizaron observaciones cada 1-2 m, dependiendo de la complejidad del terreno, post-procesándolos con el
software Leica GeoOffice®, Con estos datos topográficos, se ha elaborado un modelo digital del terreno (i.e.,
MDT) para cada una de las dos situaciones (pre y post extracción). La fotografía aérea en proximidad se realizó
mediante una cámara digital convencional elevada mediante un globo de helio (i.e., BLIMP). Todas las fotos
fueron georeferenciadas, creándose un mosaico de la totalidad del tramo de estudio con posterioridad. La
caracterización granulométrica se realizó tanto en la barra como en las diferentes unidades hidromorfológicas
aledañas. Se caracterizó el material superficial siguiendo el método de los transectos lineales. Finalmente, tanto
los datos topográficos como los datos granulométricos se utilizaron para determinar los diferentes parámetros del
flujo mediante modelación hidráulica en 2D (i.e., GUAD-2D).
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Los cambios morfológicos se pueden observar fácilmente mediante la comparación de las fotografías aéreas (Fig.
1A); en ellas se aprecia la eliminación de la barra central, que se podía considerar como estable ya que
presentaba vegetación arbustiva y arbórea, así como dos barras más pequeñas situadas aguas arriba de la central.
En su lugar, ha quedado una superficie plana por la cual circula una somera lámina de agua, juntamente con
pequeñas acumulaciones de gravas generadas durante la propia extracción.
Comparando los MDT generados (Fig. 1B) se muestra una reducción de la complejidad del terreno,
modificándose la pendiente del tramo y aumentando la superficie del lecho, así como una homogenización de la
superficie del tramo, pasando de un cauce bicanal a un unicanal. Del mismo modo se puede observar que la zona
central del tramo de estudio, junto con la parte superior del margen izquierdo ha sufrido una reducción en altura
de hasta 2 m, mientras que en el pool ubicado en el margen izquierdo se ha depositado más de 1 m de sedimento.
La obtención del MDT de diferencias ha permitido estimar en unos 5000 m3 el total de sedimentos extraídos en
el tramo de estudio.
La simulación hidráulica se realizó para ambas situaciones (pre y post extracción) haciendo circular un caudal de
5,5 m3/s, que es el caudal mínimo mensual del tramo (extraído del registro histórico). De este modo, tanto para la
velocidad, como para el calado (Fig. 2) se puede observar un gran aumento de la superficie del lecho inundada
debido a la eliminación de la barra central; así mismo, también se ha producido una clara reducción de los
valores de estas variables, debido al aumento en anchura del tramo.
Finalmente, la distribución del tamaño de las partículas también se ha visto afectada; se ha producido una
reducción del tamaño de partícula para las fracciones pequeñas y hasta el D50, a partir del cual se equiparan los
tamaños entre las situaciones pre y post extracción.
Figura 1. (A) Fotografías aéreas de la situación pre y post extracción; (B) Izquierda: MDTs del tramo pre y post extracción;
Derecha: MDT de diferencia, obtenida de sustraer el MDT post-extracción del MDT pre-extracción (valores en rojo
representan erosión, mientras que los verdes sedimentación).
Figura 2. Izquierda: Simulación de la velocidad para un caudal de 5.5 m3/s antes y después de la extracción. Derecha:
Simulación del calado para un caudal de 5.5 m3/s antes y después de la extracción.
Agradecimientos
Esta investigación está financiada por el Ministerio de Economía y Competitividad a través del proyecto Consolider-Ingenio 2010 CSD2009-
00065 (2009-2014). El sexto autor disfruta de un contrato Ramón y Cajal (RYC-2010-06264).
PREEXTRACCIÓN PREEXTRACCIÓN
POSTEXTRACCIÓN POSTEXTRACCIÓN
PREEXTRACCIÓN
POSTEXTRACCIÓN
(A) (B) MDT PREEXTRACCIÓN
MDT POSTEXTRACCIÓN
MDT POSTEXTRACCIÓN – MDT PREEXTRACCIÓN
Simulación hidráulica de un tramo del río Tinguiririca (Chile): aplicación al diseño de la restauración fluvial
Dinámica fluvial y de estuarios y deltas (primera opción), Monográfico (segunda opción)
Judit Maroto, Pablo Ascasíbar, Giulia Baldisera, Elena Lianes, Betsabé Gallardo, Marcia Agurto Andrea Nardini, Rubén Martínez, Diego García de Jalón y Miguel Marchamalo
(*) Dpto. Ingeniería y Morfología del Terreno. E.T.S.I.C.C.P. – U.P.M.
Centro Italiano per la Riqualificazione Fluviale
Dirección de Obras Fluviales. Gobierno de Chile
Las riberas y zonas aledañas al río Tiguiririca se encuentran expuestas a inundaciones y fuertes procesos erosivos, que han traído como consecuencia cuantiosos daños en la propiedad privada y el espacio público. En la medida que continúa el desarrollo tanto urbano como rural y el emplazamiento de proyectos inmobiliarios en el área de influencia del río, aumenta la vulnerabilidad de la población residente y los riesgos para las inversiones en infraestructura y equipamiento, especialmente la Ruta Interamericana y el ferrocarril, que se ven afectados por las inundaciones a la altura de la localidad de San Fernando. Ello ha motivado la redacción de varios proyectos de defensa fluvial, que proponen acciones estructurales de mejoramiento, reemplazo y/o complementación de obras fluviales de protección. Entre las acciones no estructurales se ha redactado un plan de ordenamiento para el cauce estudiado que comprende, principalmente, regulación del uso del mismo, referida a las extracciones de árido.
En el ámbito del programa FP7 el proyecto SERELAREFA (Semillas REd LAtina Recuperación Ecosistemas Fluviales y Acuáticos) fomenta el flujo de ideas, conocimientos y contactos que ayuden a todos los participantes y a la comunidad internacional a entender mejor la dinámica de los procesos fluviales, los efectos de las intervenciones antrópicas en ellos y cuáles pueden ser las acciones encaminadas a la solución de los numerosos problemas. En este marco se ha seleccionado el río Tinguiririca como caso de estudio en Chile.
En el marco de SERELAREFA se ha propuesto el “Corredor fluvial río Tinguiririca”. Esta iniciativa persigue llegar a definir una franja de territorio donde se le permita al río expresar su dinámica natural , pero controlándola con intervenciones de ingeniería integradas en el paisaje de manera que permita un desarrollo económico más seguro en las zonas aledañas y contar con los servicios ambientales brindados por un ecosistema en buen estado.
Esta comunicación presenta la problemática del río Tinguiririca y la simulación hidráulica de un tramo del mismo río en la localidad de San Fernando en el marco del diseño del Corredor Fluvial Tinguririca. Se realizó un levantamiento topográfico de detalle del tramo y se simularon caudales crecientes en 2D con Infoworks ICM.
Comparación de la modelación cuasi-bidimensional con HEC-RAS frente a la modelación bidimensional con Iber en
la simulación de inundaciones
Tema A (Dinámica fluvial, de embalses, estuarios y humedales)
Mª Lorena Martínez Chenoll(1)*, Juan Camilo Ochoa-Rivera(2), Manuel Pulido-Velazquez (3)
(1) CPS Ingenieros, S.L. Candidata a Master en Ing. Hidráulica y Medio Ambiente. Dpto. Ing. Hidráulica y Medio Ambiente. Univ. Politécnica de Valencia.- (2) Juan Ochoa Ingeniería
del Agua.- (3) Instituto de Ingeniería del Agua. Universidad Politécnica de Valencia.
RESUMEN: Cada vez es más común la elaboración de estudios de inundabilidad con modelos bidimensionales (modelos 2D), dado su creciente auge, la mayor disponibilidad de datos espaciales y el refinamiento de las técnicas para la captura de éstos. El uso de los modelos 2D no sólo se da en aquellos casos en los que parece más evidente la aplicación de los mismos, es decir, zonas de baja pendiente con aguas someras y flujos ramificados que discurren por redes de drenaje poco definidas, efímeras o cambiantes. También hay casos de cauces de media y alta pendiente, con lechos geomorfológicamente maduros y márgenes de inundación de baja extensión, en los que se opta con mayor aprecio por modelos 2D que por modelos unidimensionales (modelos 1D), aunque son éstos los que en dichos casos siguen predominando hoy día.
Un tipo de modelo intermedio entre los modelos 1D y los modelos 2D son los denominados modelos cuasi-bidimensionales (cuasi-2D), que ofrecen la posibilidad de resolver ágilmente problemas en los que exista una red de cauces estables y definidos con llanuras de inundación y zonas laterales de desbordamiento y almacenamiento de flujo. Dado el hecho de que los modelos cuasi-2D permiten modelar con relativa rapidez y bajo coste económico y computacional problemas en los que a priori un modelo 2D sería el más indicado, no es raro encontrarse con el dilema que consiste en decidir cuál de los dos tipos emplear, 2D o cuasi-2D. Esta disyuntiva plantea a su vez una pregunta cuya respuesta podría inclinar de forma clara la balanza hacia uno u otro tipo de modelo: ¿qué tan preciso puede resultar un modelo cuasi-2D frente a un modelo 2D? o dicho de otra forma ¿qué tan significativa es la diferencia entre los resultados de un modelo 2D y un modelo cuasi-2D? Dicha pregunta es la que ha motivado el trabajo que aquí se describe.
Así pues, en el presente estudio se ha intentado dar a respuesta a la cuestión antes planteada mediante el análisis de un caso localizado en el área de la Albufera de Mallorca (Islas Baleares), para lo cual se ha llevado a cabo la modelación de eventos extremos de avenida con el HEC-RAS aplicado como modelo cuasi-2D y con el Iber en su calidad de modelo 2D. El primero es un modelo consolidado y ampliamente usado desde hace varias décadas, mientras que el segundo es un modelo que a pesar de que tiene pocos años de existencia es cada día más empleado. El Iber goza en la actualidad de gran auge, especialmente en España y Latinoamérica, debido a que es un software de libre distribución, tiene una interfaz bastante amigable y una amplia gama de opciones para el preprocesamiento de los datos y el análisis de los resultados.
El esquema metodológico desarrollado en el presente trabajo ha consistido en aplicar de forma independiente cada uno de los dos modelos al caso de estudio, trabajando en ambos con los mismos datos hidrológicos, topográficos y de cobertura del suelo, así como las mismas condiciones iniciales y de frontera. Después de haber obtenido los resultados de ambos modelos, se ha procedido a su comparación, empleando para tal fin las variables hidráulicas que suelen ser de mayor interés en un estudio de inundabilidad: calados máximos de flujo, velocidades máximas de flujo, áreas inundadas. Se han estudiado las avenidas de 10, 50, 100 y 500 años de período de retorno con el fin de explorar posibles correlaciones entre la magnitud de las diferencias en las variables hidráulicas analizadas y la frecuencia de la avenida.
Los resultados obtenidos en este estudio muestran que las diferencias que hay entre los dos modelos no son determinantes, al menos en eventos extraordinarios, a la hora de tomarlas como parámetro de decisión sobre la elección de uno u otro. Aspectos como el tiempo de cálculo (preparación y entrada de datos, y ejecución del modelo) y el coste económico de los datos espaciales, son elementos que pueden resultar más decisivos a la hora de seleccionar el modelo a emplear.
Superando los límites de la estabilidad numérica: solución implícita de las ecuaciones de aguas poco profundas en dos
dimensiones. Dinámica fluvial y de estuarios y deltas
La protección contra los riesgos hídricos Jónatan Mulet Martí Francisco Alcrudo Sánchez
Universidad de Zaragoza [email protected] [email protected]
En la última década el uso de modelos matemáticos que resuelven las ecuaciones de aguas poco profundas en dos dimensiones se ha generalizado en la industria hidráulica para el análisis y evaluación de riesgos de inundación en múltiples ámbitos. Entre las diferentes familias de modelos, se pueden destacar los modelos en volúmenes finitos. Estos modelos progresivamente se han convertido en la punta de lanza de la tecnología de modelización de inundaciones debido a una serie de características que los hacen muy apropiados para la solución de problemas de tipo hiperbólico, como son las ecuaciones de aguas poco profundas. Entre otras características favorables, se puede destacar que los esquemas en volúmenes finitos son fácilmente aplicables a dominios con geometría compleja, permiten la solución directa de leyes de conservación y además son aplicables a flujos en presencia de discontinuidades que potencialmente pueden producirse en situaciones reales.
En los últimos años, el tratamiento numérico de los términos espaciales de las ecuaciones de aguas poco profundas ha recibido una especial atención y ha concentrado la mayor parte del esfuerzo investigador, como se desprende de la gran cantidad de material científico publicado sobre el tema. Esto ha hecho que el tema de la integración temporal se haya dejado relativamente de lado y en general se haya optado por abordar dicho problema mediante el uso de esquemas explícitos estándar. Dichos métodos, aunque siendo robustos y produzcan resultados fiables, están sujetos a una limitación de estabilidad numérica del tipo CFL (Courant-Friedrich-Lewy) que restringe seriamente su aplicabilidad a casos reales. Este hecho resulta cada vez más evidente dadas las actuales necesidades y problemas a los que se enfrenta la industria hidráulica. Problemas tales como el análisis integral de riesgos de inundación conlleva la combinación de bases de datos masivas con la necesidad de obtener respuestas de modelización en un tiempo razonable, lo cual entra en un conflicto palpable. La solución a este dilema se ha abordado principalmente desde dos perspectivas: el uso de modelos matemáticamente simplificados o la adopción de técnicas de paralelización de algoritmos numéricos.
En esta comunicación se presenta otra alternativa para la resolución del problema basada en la solución implícita de las ecuaciones de aguas poco profundas. Con ello se pretende mantener la complejidad del marco matemático y al mismo tiempo acelerar el proceso de obtención de resultados desde un punto de vista numérico sin comprometer la calidad de la solución. El interés en el desarrollo de técnicas implícitas para la solución de las ecuaciones de aguas poco profundas es evidente, sobre todo si se tiene en cuenta que el tamaño del paso de tiempo fijado por criterios de estabilidad numérica presenta en multitud de ocasiones grandes discrepancias con las escalas temporales del problema físico en cuestión. De hecho, la solución implícita de las ecuaciones se ha experimentado profusamente en el pasado en el ámbito de esquemas en diferencias finitas mediante el uso de técnicas tipo ADI (Alternating Direction Implicit) en mallas estructuradas. Sin embargo existen muy pocas referencias de la aplicación y desarrollo de métodos implícitos dentro de la familia de los esquemas en volúmenes finitos, sobre todo en el marco de mallados no estructurados.
En la presente comunicación se presentarán resultados obtenidos en la simulación de casos reales mediante el uso de técnicas implícitas avanzadas de integración temporal. La relajación de varios órdenes de magnitud de las restricciones en el paso de tiempo inherentes a métodos explícitos de integración, conservando al mismo tiempo la precisión de los resultados, claramente demuestra el extraordinario potencial de los métodos implícitos para su aplicación práctica en simulaciones de inundación y por lo tanto el cambio de paradigma al que se puede enfrentar la industria de modelización hidráulica en los próximos años. La solución a problemas que hasta hace unos años se consideraba inimaginable puede convertirse en la norma en un futuro muy cercano, lo cual permitirá el uso cotidiano de modelización numérica bidimensional para abordar la gestión de riesgos de inundación a gran escala.
Análisis de la Erosión Local por Contracción y Cambio de Rigideces en Puentes con Solera Protegida.
Tema A (Dinámica fluvial y de estuarios y deltas) Nácher-Rodríguez B. 1, Andrés-Doménech, I. 1, Vallés-Morán, F.J. 1
1 Instituto Universitario de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente, Universitat Politècnica de València, Camí de Vera s/n, 46022 Valencia, España
Una de las principales causas de fallo o colapso de las estructuras insertas en cauces, como es el caso de los puentes fluviales, es la erosión local que se produce en el entorno de las mismas tras el paso de una avenida. La profundidad y longitud de las fosas de socavación pueden llegar a afectar a la cimentación de pilas y estribos, comprometiendo la estabilidad de la estructura y, en el peor de los casos, causando su destrucción total o parcial.
Durante las épocas de fuertes precipitaciones, cuando discurren por los cauces caudales muy superiores a los habituales, son frecuentes los casos de puentes cerrados al tráfico por no poderse asegurar su integridad o la de sus elementos subestructurales. Incluso en los casos en los que no se produce el colapso de la estructura, estas situaciones generan importantes daños socio-económicos. Por esta razón, es interesante investigar los mecanismos erosivos que se producen en el lecho del río, así como las posibles actuaciones para evitar o reducir los daños sobre la estructura.
Las pilas y los estribos de los puentes insertos en cauces fluviales suponen una obstrucción al flujo. Al pasar entre éstos, el flujo se contrae y aumenta su velocidad, así como su poder erosivo bajo la estructura. La práctica habitual para proteger el lecho en estos casos consiste en colocar un material más resistente a la acción del flujo. Estas actuaciones en la solera bajo la estructura normalmente se extienden a lo largo de toda la sección transversal del cauce. De esta manera se evita la erosión bajo la estructura. Sin embargo, también se genera un cambio de rigideces importante respecto al material aluvial del cauce. Las losas de hormigón, encachado, o materiales similares, pueden generar aguas abajo - en la zona donde desaparece la protección - la reaparición del problema de la erosión local. Existen casos documentados de puentes donde esta erosión aguas abajo tiene dimensiones suficientes para provocar su fallo pese a que, en un principio, estaban protegidos.
La erosión aguas abajo se debe principalmente a la interacción de dos mecanismos: la contracción del flujo producida por las pilas y por la parte de los estribos que se introduce en el cauce, y el cambio de rigideces entre la zona protegida y el material natural del lecho. Pese a que ambos mecanismos han sido estudiados por separado en distintas tipologías de estructuras fluviales (puentes, azudes, estructuras de corrección de pendientes…) su efecto conjunto no ha sido analizado para el caso que nos ocupa (puentes con solera protegida). Así pues, el objetivo de este trabajo es analizar cómo actúan estos mecanismos de erosión local tanto aguas arriba como aguas abajo de estas estructuras sobre un lecho aluvial.
Este estudio se basa en una campaña de ensayos de laboratorio, diseñada para analizar una caso particular, simplificado respecto del caso más general: un puente exento (sin pilas), pero con parte de los estribos introducidos en el cauce, siendo éste de lecho granular uniforme. La configuración del dispositivo experimental permite modificar la longitud de estribos, de manera que es posible ensayar distintas relaciones de contracción. La relación de contracción se define como el cociente entre el ancho libre disponible para el flujo entre los estribos del puente, y el ancho original del cauce en la zona no ocupada por la estructura. Además, en la zona entre estribos se puede colocar una placa de metacrilato que representa la protección del lecho (Figura 1). Los ensayos se han llevado a cabo en canal abierto sedimentológico, con un circuito hidráulico cerrado alimentado con bombas de velocidad variable. Esto permite, además, modificar parámetros hidráulicos que afectan al fenómeno estudiado de acuerdo con un análisis dimensional que se ha realizado previamente.
En cada uno de los ensayos realizados se han medido las variables hidráulicas que representan las condiciones del flujo de aproximación (caudal, calado aguas arriba de la estructura), la temperatura (ya que afecta a la viscosidad del fluido) y la profundidad de socavación que se producía aguas abajo de la estructura a lo largo del tiempo. También se ha medido la longitud de la fosa de socavación aguas abajo de la estructura y el perfil longitudinal completo al final de cada ensayo. Los ensayos tenían una duración suficiente para asegurar que se había alcanzado un perfil de equilibrio, es decir, que la profundidad de socavación no seguía aumentando aunque se prolongara el tiempo de ensayo.
Figura 1. Esquema de la configuración ensayada en laboratorio sobre canal sedimentológico de lecho móvil.
Con los datos obtenidos, se ha realizado un estudio hidráulico-sedimentológico, basado en las tensiones tangenciales para el flujo de aproximación a la estructura y las características del material del lecho empleado en los ensayos. Los resultados del mismo reflejan que, en algunos casos en los que no se produciría erosión de material si éste se encontrara fuera de la zona de afección de la estructura (lecho abierto), en los ensayos de laboratorio sí se produce erosión, y de dimensiones no despreciables. Un análisis análogo se ha realizado para los casos en que sólo existiera contracción del flujo (sin cambio de rigideces), obteniéndose conclusiones similares. Es decir, el efecto conjunto del cambio de rigideces en el lecho y la contracción del flujo aumenta la vulnerabilidad del material del lecho, siendo más susceptible de ser erosionado (Tabla 1).
Tabla 1. Relación de ensayos en los que se observa erosión aguas abajo pese a que la tensión tangencial desarrollada es inferior a la tensión crítica del material del lecho.
Además, se realizaron fotografías del proceso erosivo en cada una de las configuraciones ensayadas. A través de éstas, se han comparado de manera cualitativa los procesos erosivos desarrollados cuando actúan de manera conjunta la contracción del flujo y el cambio de rigideces en el lecho, con los casos en que sólo existe contracción del flujo. Se puede afirmar que existen diferencias notables entre las fosas de socavación que se producen en el entorno de la estructura, tanto para la zona de aguas arriba como para la de aguas abajo de la zona protegida (Figura 2).
Figura 2. Comparación del perfil de erosión con y sin solera rigidizada.
En un futuro, se pretende relacionar los valores obtenidos de profundidad máxima y longitud de la fosa de socavación para cada ensayo con las variables que intervienen en el proceso, según el análisis dimensional realizado, como son la relación de contracción, el número de Froude y el número de Reynolds del flujo.
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Áreas de Inundabilidad Temporal Controlada. Laminación de avenidas en el Tramo medio del río Ebro
Tema A, tema B Lorenzo Polanco.1, Alejandro Fernández.2, Ernesto Gutiérrez.3.
1 Jefe de Área, Área de Gestión Medioambiental, Comisaría de Aguas de la C.H.Ebro. 2 Jefe de Proyecto, Departamento de proyectos y obras, Einar, S.A. 3 Ingeniero de Montes. Asistencia Técnica a Proyectos y Obras.
[email protected] / [email protected]
1 ANTECEDENTES
Durante la última semana del mes de marzo y la primera del mes de abril de 2007 se produjo un temporal de lluvia y nieve que ocasionó el desborde del río Ebro y afluentes, provocando inundaciones que afectaron a las comunidades autónomas de Navarra, La Rioja, Aragón y Cataluña. A consecuencia de ello se produjeron graves y cuantiosos daños de toda índole, siendo necesario realizar una serie de actuaciones a fin de devolver a la normalidad la situación.
Es así que desde la administración pública del estado se sanciona el Real Decreto-Ley 3/2007, de 13 de abril, por el que se adoptan medidas urgentes para reparar los daños causados por las inundaciones y se dispuso la aprobación de un catálogo de actuaciones de carácter urgente para paliar las consecuencias de estos hechos.
Con fecha 21 de septiembre de 2007 se sanciona el Real-Decreto 1263/2007, por el que se desarrollan las medidas aprobadas por el Real Decreto-Ley 3/2007. El mismo se aplica a las medidas que han de ejecutarse en el ámbito territorial previsto en la Orden INT/1956/2007, de 28 de junio, por la que se determinan los términos municipales y núcleos de población a los que son de aplicación las medidas contempladas en el citado R. D. L. 3/2007.
2 NECESIDAD DE LAS ACTUACIONES
Estas actuaciones van encaminadas a paliar los daños causados por las aguas en situación de avenidas y especialmente a reducir, en lo posible, el peligro de desbordamiento del río en los tramos donde se ubican núcleos urbanos muy próximos al cauce, lo que constituye un agravante del riesgo.
En este sentido, es de vital importancia que la altura de la lámina de agua no sobrepase determinados niveles ya que, a mayor cota hidráulica, mayor es la presión que debe soportar la defensa (mota) que evita que los núcleos urbanos protegidos se vean súbitamente inundados por las aguas; si bien es inevitable la filtración que se produce a través del cuerpo de la mota.
Para rebajar la cota de la lámina se estudia la colocación, en puntos de la mota que se encuentren alejados de los núcleos habitados, de dispositivos de apertura y cierre automático, sin necesidad de energía ni ningún otro tipo de actuación externa. La apertura del dispositivo tendrá lugar en el momento en el que el río alcance el nivel prefijado, provocando de esta manera una laminación lateral de la avenida. Llegado a un nivel máximo admisible en el área resguardada, el dispositivo cerrará de manera automática para impedir la entrada del agua y evitar inundaciones no deseadas. En el caso de que la avenida siga aumentando el nivel en el río, la compuerta realizará de manera automática una segunda apertura de emergencia encaminada a incrementar al máximo el nivel en el área inundable, preparando ésta para un inminente desbordamiento de las motas de defensa.
De esta manera estamos creando “Áreas de Inundabilidad Temporal Controlada en Situación de Avenida”.
El Dispositivo capaz de realizar esta función es la Compuerta Automática Tipo Narmix, la cual permitirá el llenado y vaciado de las Áreas Inundables, de manera automática, sin necesidad de energía eléctrica ni de ninguna otra actuación externa, a los niveles necesarios. La ubicación de la misma será en el punto más aguas abajo de la mota existente que hace de perímetro al área, ya que, de esa manera, la inundación será en sentido ascendente, evitando arrastres de terreno y favoreciendo la sedimentación.
Estas compuertas se complementaran con Clapetas de Desagüe auxiliares para facilitar el vaciado de las zonas inundadas. El vaciado será paralelo a la bajada de nivel del río, con una diferencia de escasos centímetros.
Cada actuación va acompañada de las necesarias obras de fábrica para la implantación de las compuertas automáticas tipo Narmix en la mota, los cierres perimetrales que garanticen la estanqueidad del área a inundar, de la limpieza selectiva de la red de drenaje de riego existente y la sustitución – implantación de las obras de fábrica y dispositivos de cierre necesarios (compuertas de corte y clapetas) en los puntos de intersección con el perímetro de cierre.
Confederación Hidrográfica del Ebro MEMORIA
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3 LOCALIZACIÓN DE LAS ACTUACIÓNES
A día de hoy, se han ejecutado 4 Áreas, situadas en la provincia de Zaragoza, que son: - Área 6-6: Novillas y Gallur 3,30 Hm3 315 ha. - Área 4-1: Pradilla 2,40 Hm3 185 ha. - Área 3B-1 Pina de Ebro 1,33 Hm3 115 ha. - Área 3B-2 Pina de Ebro 1 Hm3 100 ha.
4 DESCRIPCIÓN DE LAS ACTUACIONES
Las actuaciones a realizar para la creación de “Áreas de Inundabilidad Temporal Controlada” son las siguientes:
� Implantación de compuertas automáticas tipo Narmix en mota existente. � Implantación de clapetas de desagüe complementarias (≅ ø 500-1.000 mm.). � Perfilado y rasanteo de la mota existente. � Conformación-nivelación del cordón perimetral limitativo del Área Inundable. � Sustitución de obras de fábrica existentes, ya sean de drenaje o de riego, por otras nuevas mediante la colocación de clapeta y/o compuerta plana.
� Limpieza de la red de drenaje dentro del perímetro del área inundable.
5 MATERIALES Y MÉTODOS.
Para la realización del estudio técnico se emplean los datos del proyecto “Desarrollo del Modelo Digital del Terreno (MDT) de alta resolución del tramo del río Ebro comprendido entre las localidades de Miranda de Ebro y Zaragoza”.
En concreto utilizamos el MDT que fue obtenido “a partir de 13 vuelos LIDAR realizados entre los días 3 y 11 de Octubre de 2003. La resolución que presenta el MDT es de un ráster de paso de malla de 2x2 metros y una precisión en cuanto a posicionamiento de ±50 cm en las coordenadas x e y, y de ±15 cm en la coordenada z”.
En octubre de 2008 Einar S.A. encarga un Perfil Longitudinal de las Motas mediante toma de tatos con GPS en modo diferencial mediante el método RTK. Con este trabajo se obtiene un perfil actualizado de la mota, el cual nos indica cual es la altura máxima de llenado del área, y donde debe perfilarse la mota para alcanzar dicho nivel.
Para la realización del estudio se utiliza el programa gvSIG, el cual está orientado al manejo de información geográfica. En este software superponemos las capas de MDT, con las ortofotos, y con la planta de la mota.
La principal herramienta que se usa es el Cálculo de Volumen por debajo de una cota. A partir de una cota dada el programa resta a ese valor de Z cada uno de los valores Z de cada celda del MDT. Sabiendo el área de la celda y con la diferencia obtenida, calcula el volumen por celda obteniendo el volumen total mediante el sumatorio de todas las celdas.
El Cálculo del Área se obtiene sumando las áreas de las celdas anteriormente usadas para el cálculo del Volumen.
6 CONCLUSIÓN
Por tanto, podemos concluir que mediante la creación de las Áreas de Inundabilidad Temporal Controlada:
- Se rebaja la lámina del río en situaciones de avenida con la consiguiente disminución del riesgo de inundación de núcleos urbanos.
- Se disminuye la presión hidráulica en las motas de defensa, por lo que se disminuye el riesgo de colapso de las mismas.
- Se favorece la sedimentación en las Áreas Inundables ya que la inundación se provoca desde aguas abajo hacia aguas arriba evitando los arrastres que provocaría el flujo normal.
- Se mantiene la defensa de las zonas de cultivo para avenidas de baja intensidad, permitiendo su integración medioambiental mediante la devolución al río de su llanura natural de inundación en momentos en que la avenida es superior a la ordinaria.
Utilidad de los sensores térmicos aerotransportados en estudios de hidrodinámica de embalses y ríos
Tema A (primera opción), tema B (segunda opción)
Jordi Prats
Institute de recherche en sciences et technologies pour l’environnement et l’agriculture
Belén Martí-Cardona
Instituto Flumen, Universitat Politècnica de Catalunya
Marina Arbat-Bofill
Instituto Flumen, Universitat Politècnica de Catalunya
Josep Dolz
Instituto Flumen, Universitat Politècnica de Catalunya
Joan Armengol
Departamento de Ecología, Universitat de Barcelona
Introducción
Los modelos hidrodinámicos son de un gran interés para el estudio de la dinámica de lagos y embalses, en aras de conseguir una mejor gestión de los embalses y de la calidad del agua en ellos contenida. Con la evolución de la técnica la complejidad de los modelos hidrodinámicos utilizados ha ido aumentando hasta llegar a los modelos en 3D. A la vez, con el aumento de complejidad del modelo aumenta también el volumen de datos necesarios para poder verificar, validar y calibrar el modelo. Concretamente, la disponibilidad de mapas de temperatura superficial del agua con resolución suficiente es de una gran utilidad. El objeto de esta comunicación es mostrar la utilidad de los sensores térmicos aerotransportados para la cartografía de la temperatura superficial del agua en el campo de la hidrodinámica de embalses y ríos. Para ello se presenta un caso real.
Material y métodos
La zona de estudio corresponde a la confluencia de los ríos Ebro y Segre en el embalse de Riba-roja (España). En esta zona se producen importantes variaciones espaciales de la temperatura del agua a causa de las diferentes
temperaturas de los dos ríos. En verano, por ejemplo, el agua del Ebro proviene del fondo del embalse de Mequinenza, situado aguas arriba, y es más fría que el agua del río Segre. Por lo tanto, esta confluencia con una notable variabilidad térmica espacial constituye un campo de prueba ideal tanto para el modelo 3D que se está desarrollando en el Instituto Flumen, como para el ensayo de tecnologías para detectar dichas diferencias.
En este estudio se utilizaron dos metodologías diferentes para el estudio de la variabilidad espacial de la temperatura del agua superficial. En primer lugar se utilizó un sensor TASI, propiedad del Institut Cartogràfic de Catalunya, para tomar imágenes térmicas de la zona de estudio durante un vuelo efectuado el 31 de marzo de 2011.
En segundo lugar se utilizaron medidas in situ para la calibración de los datos de teledetección. Para ello se utilizaron diferentes sensores para medir la temperatura superficial del agua en una serie de puntos que cubrían el área de interés. Se sumergió un termistor Testo 701 (con una resolución y precisión de 0,1 ºC) justo debajo de la superficie del agua para medir la temperatura de la capa superior de la masa de agua. Además se usó también un termómetro de infrarrojos de precisión FLUKE 572 (resolución de 0,1 ºC, precisión de alrededor de 0,1-0,2 ºC y un error adicional de <0,05ºC/ºC a la temperatura ambiente registrada durante el estudio) para medir la temperatura superficial. Finalmente, se tomaron perfiles de la temperatura del agua entre un metro de profundidad y el fondo con una sonda CTD SBE 19plus (resolución de 0,0001 ºC y precisión de 0,005 ºC).
Las mediciones puntuales in situ se utilizaron para obtener una interpolación espacial que se comparó con las medidas realizadas con el sensor aerotransportado.
Resultados y conclusiones
Los resultados de las interpolaciones obtenidas a partir de las medidas puntuales dependen obviamente del método de interpolación utilizado. Métodos como krigging, splines y natural neighbour dan resultados razonablemente buenos allí donde la autocorrelación espacial de la temperatura es significativa. Las interpolaciones, sin embargo, difícilmente reproducen de forma precisa variaciones espaciales bruscas de temperatura, como las que le producen en el contacto entre masas de agua a de distinta procedencia y a diferente temperatura. Para minimizar los errores de interpolación en estos casos es aconsejable utilizar una red de puntos que cubra el área de interés de forma regular (sin dejar espacios vacíos) y que se caracterice por tener una mayor densidad de puntos en las zonas de mayor gradiente térmico.
Los datos térmicos de sensores aerotransportados como el sensor TASI proporcionan una valiosa fuente de información para los estudios hidrodinámicos por diversas razones, entre las que cabe destacar:
Proporcionan información térmica bidimensional adquirida prácticamente de forma simultánea sobre la superficie de estudio;
Presentan un reducido error sistemático respecto a las medidas in situ; Tienen una resolución espacial elevada, del orden de pocos metros o incluso inferior al metro, que
posibilita la observación bidimensional de estructuras del flujo y de procesos de mezcla de forma muy detallada, difícilmente observables de otra forma.
Estudio experimental del transporte de limos en gran concentración
Tema A, tema C Laia Ragués Pujol (1), Sergi Capapé Miralles (1), Juan Pedro Martín Vide (1), Ferran Colombo
Piñol (2) UPC-Departamento de Ingeniería Hidráulica, Marítima y Ambiental (1)
UB- Departamento de Estratigrafía, Paleontología y Geociencias Marinas (2) [email protected]
Los efectos que produce el transporte de sedimento fino en suspensión en flujos de agua son de gran importancia en ríos que contienen una gran carga de limos y arcilla como el Pilcomayo en América del Sur o el río Amarillo en Asia. En estos ríos el transporte de grandes cargas de sedimento fino genera la aparición de un fondo que modifica las condiciones hidráulicas, influyendo en las características del ecosistema fluvial. Particularmente, en el Pilcomayo, la incertidumbre de la geometría del fondo y su transformación son un problema en el momento de evaluar el riesgo de inundación y erosión potencial.
Para hacer frente a los problemas ambientales y económicos que se generan en estos ríos es importante conocer el comportamiento de su flujo con carga de lavado. La carga de lavado se caracteriza por su dependencia del suministro de sedimento fino con origen en la cuenca y constituye la mayor contribución a la carga total de sedimento en ríos como los mencionados anteriormente. Sin embargo, la mayoría de las ecuaciones que definen el transporte de sedimento total de un río no la tienen en consideración.
La investigación en el transporte de sedimento se ha desarrollado utilizando tamaños de arenas y gravas o muestras no uniformes con arenas, limos y arcillas. De este modo, los estudios existentes pocas veces tratan la influencia que ejerce el transporte principalmente de carga de lavado en un río. Consecuentemente no resulta satisfactoria la aplicación de las ecuaciones clásicas en ríos o canales con grandes concentraciones de sedimento fino. Así mismo, el desarrollo de formas de fondo debido al sedimento fino no ha sido tan investigado como el de las formas de fondo generado por la deposición de arena.
Para intentar caracterizar el flujo en presencia de sedimento fino asimilable a la carga de lavado, en el laboratorio SIMGEO de la Universidad de Barcelona se está experimentando con limo no cohesivo formado por sílice de 4 micras, que es un tamaño más pequeño que el máximo teórico de la carga de lavado. La experimentación forma parte de la tesis doctoral de Sergi Capapé. Los objetivos básicos de la tesis son: estudiar la capacidad de un flujo de transportar sedimento fino, valorar la influencia de grandes concentraciones de sedimento fino en ríos, así como analizar la formación de un fondo de sedimento fino y su influencia en el flujo.
El 19 de noviembre de 2012 se inició una primera fase experimental en un canal de fondo metálico liso que funciona a través de un circuito hidráulico en el que no hay pérdidas y en el que por tanto el volumen de agua en circulación se mantiene siempre constante. Las condiciones iniciales eran siempre las mismas: fondo liso y flujo casi uniforme.
El método de trabajo consistía en la introducción gradual de sedimento en el sistema. Partiendo de condiciones de agua clara, este sedimento se introdujo en diferentes fases, cada una de las cuales contenía el sedimento añadido más el acumulado anteriormente. En cada fase se realizó una serie de observaciones, muestreos de concentración de sedimento y toma de datos de velocidad en una zona de trabajo localizada aguas abajo del canal. Los muestreos se realizaron con un sistema de extracción de agua mediante cuatro tubos de vidrio de 0,7 cm de diámetro exterior y 0,4 cm de diámetro interior que actuaban como sifón. Para la obtención de datos de velocidad se optó por un sensor ADV (Acoustic Doppler Velocimeter) que mide la velocidad instantánea y a la vez es capaz de dar información sobre la evolución del fondo.
Figura 1 Sistema de muestreo para conocer la concentración de sedimento en suspensión e instrumentos de medidas instalados aguas abajo del canal.
Con los datos de los muestreos y de las velocidades se obtuvieron perfiles de concentración y velocidad a lo largo del calado. Los perfiles de concentración obtenidos son uniformes a lo largo del calado, aunque presentan diferencias en su concavidad y convexidad. Con las observaciones hechas, parece que existe una concentración, definida como concentración limitante, a partir de la cual empiezan a aparecer formas de fondo y que es función principalmente de dos variables: la concentración de sedimento en suspensión y el tiempo de circulación del flujo transcurrido desde el inicio del experimento. Los resultados obtenidos permiten intuir que cuando se produce esta primera concentración limitante, la concentración en el fondo es inferior a la concentración en cotas superiores y por otra parte la distribución de la concentración a lo largo del calado se hace más y menos uniforme de manera cíclica.
En un primer experimento se llegó hasta una concentración de 15 g/l y el sedimento depositó formando unas formas de fondo irregulares y separadas las unas de las otras (Fig.2). En un segundo experimento la concentración presente al flujo fue de 44 g/l y formó un fondo con formas que ocupan toda la longitud del canal (Fig. 3). Las Figuras 2 y 3 son secuencias de imágenes que muestran las formas de fondo generadas en toda la longitud del canal; el sentido del flujo es de izquierda a derecha y de abajo a arriba.
Figura 2. Formas de fondo generadas cuando la concentración era de 15 g/l. Escala 1:6
Figura 3. Formas de fondo generadas cuando la concentración en el flujo era de 44 g/l. Escala 1:6
Con el incremento de concentración de sedimento en el flujo las formas redondeadas y acabadas en punta que se forman inicialmente se acaban transformando en una tipología de dunas, en las que sus dimensiones van creciendo hasta que la cresta alcanza una altura máxima. A partir de este momento el fondo está totalmente desarrollado debido a la condición de saturación del flujo, que no es capaz de transportar más sedimento.
El análisis de la distribución granulométrica de sedimento que queda en el fondo realizado por un equipo Malvern Mastersizer 2000 parece demostrar que las fuerzas de gravedad son superiores a las fuerzas cohesivas, pues se genera una clasificación del sedimento, siendo la parte más gruesa la que sedimenta. Además, la distribución tiene un aspecto bimodal.
El plan de trabajo actual fija una línea de investigación centrada en la influencia que tiene el tiempo en la aparición de las formas de fondo. Por este motivo se continuará investigando con diferentes concentraciones en suspensión y con diferentes condiciones hidráulicas.
10cm
Abastecimiento de agua potable en zonas rurales, periurbanas y urbanas en países en vías de desarrollo.
(Dinámica Fluvial) , (Monográfico: Protección Riesgos) Martín Rodríguez, Carmen Navarro, Alfonso Andrés, Elena Martínez, Miguel Ángel Arrabal,
Carolina Moya, Cristina Lobera, Alfonso Gómez
Inclam S.A., Stereocarto S.L.
[email protected], [email protected], [email protected], [email protected], [email protected], [email protected],
[email protected], [email protected]
1. Introducción
La Directiva Marco de Agua, 2000/60/CE establece la necesidad de clasificar y caracterizar las masas de agua comunitarias para alcanzar el denominado "buen estado ecológico". Los clasificadores hasta ahora utilizados en España son en gran medida manuales y con una alta valoración personal del técnico que lo realiza, por lo que se precisa de herramientas informáticas que agilicen el proceso de clasificación y parametrización.
En el presente estudio han sido recopilados índices de calidad ya publicados por otros expertos, así cómo desarrollado nuevos parámetros de estudio y algoritmos medibles con tecnología LiDAR que permiten dar una visión general de la calidad del sistema fluvial mediante un software semi-automático desarrollado en este proyecto que reduzca los tiempos de estudio.
2. Información de partida
En una primera fase del proyecto recopilamos bibliografía de índices (Rosgen 1994; IHG de Ollero 2008; Malavoi, 1998; y parámetros geomorfológicos que pudieran servir para identificar impactos y presiones sobre los cauces y las llanuras aluviales. Varios de estos parámetros fueron rechazados en una segunda fase al no poder ser cuantificados con tecnología LiDAR y por tanto no poder establecer su umbral de calidad.
David L. Rosgen publicó en 1994 una clasificación para definir morfológicamente los ríos según los tipos de valle, la sinuosidad y la profundidad del cauce. Otros índices geomorfológicos como el IHG (Ollero et al. 2008) o los estudios de Malavoi y Piégay en Francia (1998) presentan numerosos parámetros a medir en campo quedependen del criterio del técnico que los realice.
Existen, a su vez, índices más relacionados con las características del bosque de ribera como RFV, Riparian Forest Evaluation (Magdaleno et al. 2010), IVF, Índice de Vegetación Fluvial (Gutierrez et al. 2001), RQI, Riparian Quality Index (González del Tánago et al. 2006) o QBR, Qualitat del Bosc de Ribera (Munné et al. 1998, 2003) en los que se analiza la continuidad longitudinal, transversal y vertical del espacio ripario o la composición florística del mismo
La zona elegida para el vuelo LiDAR fue una confluencia de cauces con islas y con variedad de vegetación arbórea y arbustiva. La estrategia de vuelo fue de seguimiento del eje del cauce de estudio con el menor número de pasadas posibles optimizando así la capacidad de penetración del láser. Además se disminuyó el parámetro ángulo de visión (FOV) para conseguir mayor cantidad de información del suelo existente bajo la cubierta vegetal y se emplearon sondas batimétricas para obtener datos topográficos en las zonas sumergidas.
Figura 1 Perfiles realizados sobre datos LiDAR.
3. Indice Q-Hydro
Una vez definidos los parámetros medibles con LiDAR se agruparon en función de la escala de trabajo que abarcaban, consiguiendo así un grupo global de parámetros que actúan en la cuenca hidrográfica hasta otros más concretos que inciden sobre el segmento a estudiar.
PARÁMETROS
INDICADORES Y MÉTRICA NIVEL DE REFERENCIA UMBRALES
CONDICIONES DE LA CUENCA
Tipos de suelo de la cuenca USLE A partir de la usos de suelo en condiciones naturales
no alteradas. Usos de suelo "naturales" definidos por
Rivas Martínez
Se define como estado muy bueno, aquel que no varia en relación al estado de referencia. A partir de este nivel se definen el resto de
niveles Usos del suelo de la cuenca NC
CONDICIONES HIDROLÓGICAS
25 Índices en los que quedan incluidos todos los índices de alteración IAH
IARHIS A partir del régimen de
caudales en régimen natural
La definición de umbrales está extensamente explicada en el
manual de referencia de la aplicación IARHIS
MORFOLOGÍA DEL CAUCE
Sinuosidad
Clasificación del Tipo de río:ROSGEN
Criterio experto. Se debe definir qué tipo de río le toca en función de sus
características naturales
Se define como estado muy bueno la coincidencia entre el tipo
definido como estado de referencia y el tipo de rió obtenido a partir de
las características geométricas actuales. En función de este estado
se define el resto de niveles
Grado de encajonamiento del Valle
Relación anchura/profundidad del cauce
Pendiente
CONDICIONES BIOLÓGICAS
Conectividad ripária RFV En la documentación existente sobre la determinación del índice, se explica cómo determinar el índice y como se le asigna el umbral
Conectividad fluvial longitudinal
ICF Este índice está explicado en el indicador HIDRI. La definición del nivel de referencia como el umbral.
La presión antrópica (alteración de caudales o construcción de estructuras de defensa) sobre las cuencas hidrográficas o los propios cauces es la responsable en mayor medida de la modificación morfológica que se presentan en los cursos fluviales, incidiendo sobre todos los parámetros de una u otra forma.
De esta manera, los caudales y la dinámica del flujo, la conectividad longitudinal, transversal y vertical del cauce, y la estructura del lecho y de la ribera conformarían un hábitat mucho o poco modificado con respecto al estado de referencia necesario para la vida de las especies piscícolas y vegetales.
4. Conclusiones
� El proyecto ha replanteado la idea de que la influencia de las actuaciones antrópicas en el tramo de estudio no tiene por qué derivar en una mala calidad hidro-geomorfológica según los parámetros físicos y geométricos. La prueba realizada en el río Foix ha demostrado que la existencia de una presa o una escollera no tiene por qué conllevar una modificación de la dinámica del cauce. El río Foix presenta más incisión que la situación pre presa pero no se encuentra rectificado ni constreñido. En la prueba realizada en el río Ebro, pese a la existencia de motas laterales, las condiciones morfológicas del cauce son buenas según Q-Hydro. Puede explicarse por la no constricción del río debido a unas motas alejadas del cauce bankfull.
� Q-Hydro abre puertas a la investigación de caudales formadores, caudales de avenidas y DPH. En ramblas mediterráneas con frecuencias bajas de avenidas, el caudal formador no coincide con el bankfull ni, por tanto, con el DPH.
� La aplicación brinda una oportunidad de realizar un diagnóstico general del tramo sin necesidad del tiempo y el coste de los métodos clásicos de toma de datos en campo, siendo esta actividad necesaria en casos especiales o en tramos de comprobación.
� La metodología propuesta de captura de datos LIDAR junto con la toma simultánea de imágenes digitales de 4 bandas es una fuente de datos apropiada para la obtener datos hidromorfológicos.
� Una de sus principales ventajas es la gran cantidad de información de alta resolución espacial y espectral que es capaz de tomar en un corto intervalo de tiempo, agilizando la toma de datos frente a las técnicas clásicas basadas en visitas de campo.
Simulación hidrodinámica del transporte de material leñoso
durante avenidas
V. Ruiz Villanueva1 ,3
, E. Bladé Castellet2, A. Díez Herrero
3, J.M. Bodoque del Pozo
4, M.
Sánchez Juny2
1 Institute of Geological Sciences. University of Bern, Bern (Switzerland). Contacto:
2 Grupo de Investigación FLUMEN. Departamento de Ingeniería Hidráulica, Marítima
y Ambiental de la Universidad Politécnica de Cataluña, Barcelona.
3 Área de Riesgos Geológicos, Instituto Geológico y Minero de España, Madrid
4 Departamento de Ingeniería Geológica y Minera de la Universidad de Castilla-La
Mancha, Toledo.
A. Dinámica fluvial y de estuarios y deltas
B. Hidrología y gestión del agua. Riegos. Energía hidroeléctrica
La presencia y el transporte de restos de vegetación (troncos y ramas) en los ríos tienen influencia sobre varios
aspectos de la dinámica fluvial. Desde el punto de vista ecológico, las acumulaciones de material leñoso pueden
formar pequeños ecosistemas y mejorar las condiciones bióticas para el equilibrio de ciertas especies.
Geomorfológicamente, las acumulaciones de detritos leñosos en el cauce pueden afectar al comportamiento
hidrodinámico y a la capacidad de transporte de sedimentos, condicionando por tanto la tipología y distribución
de las formas de fondo. Otro aspecto relevante del papel de los detritos leñosos en los ríos es sin duda desde el
punto de vista de la peligrosidad, debido a su transporte y deposito durante las avenidas e inundaciones,
especialmente en secciones singulares (estrechamientos del cauce, puentes, azudes y vertederas, aliviaderos,
etc.). La eliminación de esta fracción de material de los cauces altera las condiciones hidrogeomorfológicas
naturales, y por tanto esta práctica está disminuyendo en los últimos años. Por ello, se hace necesario analizar el
papel que esta carga leñosa juega en los ríos.
En este trabajo se presenta un modelo numérico desarrollado con objeto de simular el transporte de este tipo de
material junto con la hidrodinámica. El modelo numérico ha sido desarrollado en lenguaje de programación
Fortran e implementado como un módulo nuevo en el modelo hidrodinámico bidimensional Iber.
Este módulo considera el inicio del movimiento de una pieza de madera (suponiendo ésta como un cilindro)
situada en un cauce, mediante un análisis de las fuerzas que actúan sobre ella. Por un lado, la fuerza
gravitacional y la fuerza de arrastre que facilitan el movimiento, y por otro lado la fuerza de rozamiento o
fricción que se opone al movimiento. Estas fuerzas dependen de parámetros como la densidad de la madera, su
longitud y diámetro, el ángulo que forma con respecto al flujo, las condiciones hidrodinámicas del flujo (calado
y campo de velocidades) y unos coeficientes de fricción con el lecho y de arrastre. Así, una pieza de madera
iniciará su movimiento y se desplazará, bien por flotación (a una velocidad similar a la del agua) o por rodadura
o arrastre de fondo (a una velocidad diferente a la del agua).
Además de la traslación, el modelo simula la rotación que se produce por la distribución no uniforme de
velocidad a lo ancho de la sección. Esto hace que un extremo se mueva más rápido que el otro, y la pieza se vaya
orientando en la dirección del flujo. Naturalmente, si el flujo no es uniforme y el canal no es prismático, el
proceso deriva en un movimiento giratorio de los troncos a lo largo del tiempo. Para simular el cambio de
orientación de los troncos, se calcula la vorticidad del flujo a partir del valor de la velocidad del agua en los
extremos.
La presencia de material leñoso en el cauce ejerce sobre el flujo una resistencia adicional, que no está presente
en la formulación habitual de las ecuaciones de Saint Venant (2D) y que ha sido incorporada en el modelo. El
flujo en los ríos además puede ser turbulento (especialmente en cauces de alta energía) y esta turbulencia es
tenida en cuenta en el modelo. En caso de incluir la turbulencia en la simulación, se recalcula la velocidad de las
piezas de madera empleando un coeficiente de restitución en función de la energía cinética turbulenta. De esta
manera se añade un cierto factor de aleatoriedad en el movimiento de los troncos que permite que su movimiento
se asemeje más a la realidad. Esto significa que una pieza colocada en la misma posición, con iguales
características, pero teniendo en cuenta la turbulencia, puede trazar una trayectoria algo diferente y terminar en
una posición distinta en cada simulación.
También el modelo tiene en cuenta la interacción (choques) entre varias piezas y entre éstos y el los bordes del
cauce (orillas), así como la posibilidad de que una parte del tronco quede en fondo seco. En este último caso, las
fuerzas de arrastre se ven modificadas actuando tan solo en la longitud de tronco mojada.
El modelo funciona asignando unas condiciones iniciales mediante la posición inicial de cada pieza en el tramo
de río a modelizar, su longitud, diámetro, densidad y el ángulo con respecto al flujo. También existe la
posibilidad de asignar condiciones de contorno de entrada. Mediante unos rangos de los parámetros anteriores
(longitud, diámetro, densidad y el ángulo con respecto al flujo), el modelo realiza simulación estocástica de éstos
para caracterizar cada pieza de madera que entra en la simulación.
La validación del modelo se realizó mediante ensayos de laboratorio. La geometría del canal empleado, de
sección transversal rectangular y paredes laterales lisas, fue modificada con varios obstáculos para formar un
fuerte campo de velocidades bi-dimensional y turbulencia. Se emplearon dos caudales con diferentes
condiciones de contorno de vertedero para generar diferentes escenarios de flujos. Las piezas de madera que se
utilizaron para simular los troncos en el río, fueron cilindros redondos de madera de haya de diferentes
dimensiones. Todos los ensayos se grabaron con una cámara digital de gran angular instalada unos metros por
encima del canal. Las videograbaciones fueron procesadas mediante un código desarrollado en Matlab para
determinar la trayectoria de cada pieza en el canal. Así se pudieron comparar los resultados del modelo
matemático con los ensayos en el modelo físico.
Además ha sido también empleado en el caso de ríos reales. Una de estas aplicaciones es la reconstrucción del
evento de avenida que tuvo lugar en el Arroyo Cabrera en la Sierra de Gredos (Navaluenga, provincia de Ávila).
Este evento se caracterizó por transportar abundante carga leñosa que provocó la obstrucción parcial de varios
puentes, con la consecuente sobrelevación de la lámina de agua. Para reconstruir los principales parámetros del
evento (la cota de la lámina de agua en diferentes secciones, el porcentaje de obstrucción de la sección del
puente y el hidrograma simulado, etc.) se emplearon métodos indirectos y simulación hidrometeorológica. Se
ensayaron además, diferentes escenarios de entrada de material leñoso distribuido a lo largo del hidrograma para
observar los efectos que tiene en el proceso de obstrucción y tratar de reconstruir el régimen de transporte. Ya
que se disponía de abundante información los resultados del modelo pudieron ser semicuantitativamente
validados.
En primer lugar se estimó el volumen de material que pudo llegar al tramo de estudio, evaluando el tipo de
vegetación situada en la zona afectada por la avenida y el proceso de avulsión que tuvo lugar aguas arriba de este
tramo. En función de la especie y del estado de la vegetación se estimó la resistencia de la misma a ser
incorporada al cauce como detrito leñoso y, junto con la densidad (número de individuos por área), se calculó el
volumen. Este volumen se utilizó como condición de entrada y se distribuyó en el tiempo suponiendo que el
máximo transporte se produce poco antes de la punta del hidrograma formando tres escenarios: (i) transporte
repentino, el 100% es transportado durante el pico del hidrograma; (ii) transporte escalonado, el material entra
poco a poco durante la punta del hidrograma; (iii) transporte constante, el 100% es transportado durante casi toda
la duración del evento.
Los resultados permitieron observar los patrones de depósito del material leñoso y éstos se compararon con la
abundante información gráfica (fotografías) disponible recopilada unos días después del evento. Además se
analizó el calado en aquellas secciones donde se disponía de información complementaria, y de esta forma se
pudo comprobar que el escenario de transporte escalonado es el que más se ajustaba a las observaciones hechas
en campo y a la reconstrucción del fenómeno de obstrucción del puente. Mientras que los escenarios de
transporte repentino y transporte constante suponían un mayor y menor porcentaje de obstrucción del puente
respectivamente.
Los resultados obtenidos muestran que el modelo es capaz de reproducir satisfactoriamente los patrones de
depósito de detritos leñosos y permite simular escenarios para analizar la influencia de este material en los
patrones de peligrosidad especialmente en secciones críticas como puentes.
Comportamiento térmico de dos tramos fluviales de cabecera del sistema central: impacto del embalse de Torrecaballeros
(Segovia). Tema A (primera opción), tema B (segunda opción)
José María Santiago Sáez Diego García de Jalón Lastra
Carlos Alonso González U.D. Zoología, E.T.S.I. Montes
Universidad Politécnica de Madrid Madrid. España
La temperatura del agua es la propiedad física más importante de los arroyos y ríos, teniendo una gran influencia en los procesos químicos y biológicos dentro del ecosistema sistema fluvial. Muchos son los factores que pueden provocar alteración térmica en los ríos, si bien entre las causas directas de afección destacan los efluentes térmicos, las reducciones en el caudal del río (por ejemplo, riego, energía hidroeléctrica), y las descargas de agua al río de las presas aguas arriba.
En este trabajo hemos estudiado el comportamiento térmico de dos ríos similares en cuanto a altitud, orientación, litología, pendiente y sombreado. Se ha comparado el régimen diario de temperatura de los ríos Cega (no regulado) y Pirón (regulado) en sus zonas de cabecera con el objeto de detectar las alteraciones térmicas que provoca la existencia y explotación del embalse de Torrecaballeros sobre el río Pirón.
Se han dispuesto 2 termógrafos en las cabeceras de cada río, en tramos equivalentes, registrando la temperatura cada dos horas durante un período de año y medio (2011-2012). El termógrafo de la estación baja del Pirón estaba colocado aguas abajo del embalse de Torrecaballeros (capacidad de explotación normal: 0,324 Hm3; uso: abastecimiento urbano; superficie de embalse 4,12 ha; altura sobre el cauce: 26 m).
Hemos restado la temperatura registrada en la estación de arriba a la de abajo en cada río (ΔTCega; ΔTPirón), y hemos comparado los resultados de ambos ríos.
Los valores medios anuales obtenidos de ΔTCega y ΔTPirón han sido 0,87ºC y 1,62ºC, respectivamente, con una desviación típica de 0,42ºC en el Cega y 1,73ºC en el Pirón. La amplitud térmica alrededor de los valores medios ha ido de -1,29ºC a +1,19ºC en caso del Cega, y de -5,28ºC; +4,38ºC en el Pirón. Los valores de ΔT de las temperaturas mínimas diarias son mayores en el Pirón (1,0ºC) que en el Cega (0,6ºC). En el verano de 2012 se llegó a producir una diferencia de cerca de 5ºC en la temperatura mínima diaria de la estación baja del Pirón respecto a la del Cega. Los valores medios diarios de ΔTCega en verano han sido mayores que ΔTCega medio anual, y menores en invierno. En el Pirón ocurre del mismo modo salvo en la primera mitad del verano, en que ΔTPirón es menor que la media anual de esa misma variable. Así mismo, en el Pirón, las diferencias de temperatura entre estaciones son mucho más acusadas que en el Cega.
En el río Pirón el comportamiento térmico ha sido mucho más fluctuante respecto al Cega, con un patrón anual característico de fuertes descensos de temperatura en primavera y la segunda mitad del verano y un importante incremento de la misma durante la primera mitad del verano.
Las diferencias observadas en ΔTPirón respecto de ΔTCega , indican que en el río regulado pueden producirse alteraciones en los ritmos biológicos de las especies fluviales, especialmente en la primera mitad del verano. En este periodo se produce un enfriamiento muy acusado del agua del río en el tramo aguas abajo de la presa que rompe de modo brusco la tendencia natural de la estacionalidad a que los organismos fluviales están adaptados.