Dinámica y discontinuidad hidro-morfosedimentaria de un corredor fluvial, el caso del Alto Garona

Abstract

Des de principi del segle XX, el règim hidrosedimentari de l'Alta Garona (Pirineu Central) s’ha vist alterat per diverses pertorbacions naturals i antròpiques, donant lloc a la pèrdua de nombrosos serveis ecosistèmics. Com a pas previ a la implementació d’accions per revertir la degradació passada del medi fluvial i limitar les pressions actuals, el treball realitzat en aquest doctorat té com a objectiu realitzar un diagnòstic sòlid del funcionament hidrosedimentari de l'Alta Garona a múltiples escales espacials i temporals. Per a dur a terme aquest diagnòstic, s’han obtingut i reinterpretat dades històriques, que després s’han combinat amb un enfocament de geomorfologia experimental per tal d'entendre millor el funcionament actual del riu, i sobretot de les interaccions entre el transport de sediments, el règim fluvial (riuades) i les preses. L'enfocament històric ha permès una caracterització detallada de la trajectòria morfològica del riu, que ha consistit principalment en la simplificació de la forma de la llera, combinat amb incisió i cuirassament. Aquesta resposta, molt freqüent en conques de drenatge de muntanya europees, és tanmateix diversa segons els sectors fluvials estudiats. Cada sector s'ha anat ajustant de manera diferent, segons (1) les seves condicions inicials i (2) la naturalesa, la magnitud i la temporalitat dels impactes antròpics, que s’han anat solapant amb l'evolució natural del riu. L'enfocament experimental ha aportat nou coneixement sobre el paper de la presa de Plan d'Arem en el conjunt d’impactes observats. D'una banda, el treball mostra el paper de la presa en la degradació de la dinàmica hidrosedimentària del riu des de la seva construcció el 1970; però per altra banda, és important remarcar l’eficàcia de la gestió actual a l'hora de preservar la hidrologia natural de les riuades i assegurar una mínima transferència de sediments, que es tradueix en una bona funcionalitat del tram aigües avall malgrat la presència de la presa. El dèficit estructural de sediments de la capçalera de la conca, associat a un règim de riuades relativament natural aigües avall, és probable que porti a una degradació continuada de l'estat actual del riu i el torni a condicions similars a les anteriors a la inundació de 100 anys de juny de 2013, si no es porten a terme accions destinades a una gestió més sostenible dels sediments. Per tant, un primer escenari de gestió es basa en la preservació de totes les aportacions de sediments des de la capçalera de la conca, l'optimització de la gestió de la presa del Plan d'Arem per transferir progressivament els sediments emmagatzemats dins de l'embassament, i la re-injecció de sediments retinguts als dics de la capçalera de l'Alt Pique. Un cop exhaurides aquestes fonts, caldrà identificar i quantificar noves fonts de materials per avaluar el seu potencial d’esmorteir el dèficit de sediments del conjunt de la conca.

Desde principios del siglo XX, el régimen hidrosedimentario del Alto Garona (Pirineo Central) se ha visto alterado por diversas perturbaciones naturales y antrópicas, dando lugar a la pérdida de numerosos servicios ecosistémicos. Como paso previo a la implementación de acciones para revertir la degradación pasada del medio fluvial y limitar las presiones actuales, el trabajo realizado en este doctorado tiene como objetivo realizar un diagnóstico sólido del funcionamiento hidrosedimentario del Alto Garona a múltiples escalas espaciales y temporales. Para llevar a cabo este diagnóstico, se han obtenido y reinterpretado datos históricos, que después se han combinado con un enfoque de geomorfología experimental para entender mejor el funcionamiento actual del río, y sobre todo de las interacciones entre el transporte de sedimentos, el régimen fluvial (crecidas) y las presas. El enfoque histórico ha permitido una caracterización detallada de la trayectoria morfológica del río, que ha consistido principalmente en la simplificación de la forma del cauce, combinado con incisión y acorazamiento. Esta respuesta, muy frecuente en cuencas de drenaje de montaña europeas, es sin embargo diversa según el sector fluvial estudiado. Cada sector se ha ido ajustando de forma diferente, según (1) sus condiciones iniciales y (2) la naturaleza, magnitud y temporalidad de los impactos antrópicos, que se han ido solapando con la evolución natural del río. El enfoque experimental ha aportado nuevo conocimiento sobre el papel de la presa de Plan de Arem en el conjunto de impactos observados. Por un lado, el trabajo muestra el papel de la presa en la degradación de la dinámica hidrosedimentaria del río desde su construcción en 1970; pero, por otro, es importante remarcar la eficacia de la gestión actual a la hora de preservar la hidrología natural de las riadas y asegurar una mínima transferencia de sedimentos, que se traduce en una buena funcionalidad del tramo aguas abajo, pese a la presencia de la presa. El déficit estructural de sedimentos de la cabecera de la cuenca, asociado a un régimen de crecidas relativamente natural aguas abajo, es probable que lleve a una degradación continuada del estado actual del río y lo vuelva a condiciones similares a las anteriores a la inundación de 100 años de 2013, si no se llevan a cabo acciones destinadas a una gestión más sostenible de los sedimentos. Por tanto, un primer escenario de gestión se basa en la preservación de todas las aportaciones de sedimentos desde la cabecera de la cuenca, la optimización de la gestión de la presa del Plan de Arem para transferir progresivamente los sedimentos almacenados dentro del embalse, y la reinyección de sedimentos retenidos en los diques de la cabecera del Alto Pique. Una vez agotadas estas fuentes, será necesario identificar y cuantificar nuevas fuentes de materiales para evaluar su potencial de reducir el déficit de sedimentos del conjunto de la cuenca.

Since the beginning of the 20th century, numerous natural and human disturbances have profoundly affected the Upper Garonne (Central Pyrenees) hydro-sedimentary regime, resulting in multiple ecosystem services losses. Prior to potential actions that would tend at past degradation resorption and current pressures impacts limitation, the work conducted in this PhD aims at achieving a robust diagnosis of the Upper Garonne hydro-sedimentary functioning at multiple spatial and temporal imbricated scales. To conduct this diagnosis, historical data were collected and re-interpreted, afterwards coupled with an experimental geomorphology approach in order to better understand current river functioning, and notably the interactions between sediment transport, flood regime, and dams. The historical approach allowed for a detailed characterisation of river morphological trajectory, consisting mainly in channel planform simplification, bed incision, and coarsening. This response, very common in European mountainous hydrosystems, is nevertheless very contrasted depending on given sub-reaches. Each sub-reach adjusted differently, according to (1) its initial conditions, and (2) the nature, magnitude, and temporality of anthropisation factors which overlapped with natural evolution. The experimental approach has notably shed light on the role of the Plan d’Arem dam in overall observed degradations. From one side, we show its contribution in disturbing hydro-sedimentary dynamics since its construction in 1970, but from the other, we state on the real efficiency of the current management in restoring natural flood hydrology and preserving minimal sediment transport, resulting in good functionality of the downstream reach despite the presence of the dam. In the same vein, we highlight that drawdown flushing actions have not lead to riverbed clogging downstream the dam. The structural sediment deficit of the uppermost catchment, associated with a relatively natural flood hydrology downstream from the set of dams, are likely to induce inevitable degradation of current state and return to conditions similar to the ones before the 100-yr flood occurred in June 2013, if no actions are taken in favour of sustainable sediment management. Therefore, a first management scenario relies on the preservation of all sediment inputs from the upper catchment, the optimisation of Plan d’Arem dam management to parsimoniously route the sediments stored within the reservoir, and the re-injection of sediments stored within check-dams of the Upper Pique catchment. Once these levers exhausted, new sediment sources will have to be identified and quantified to assess their potential for buffering sediment deficit of the whole catchment (i.e. sediments stored within Spanish check-dams).