Universitat de Lleida
Batalla, Ramon J.
Martínez Casasnovas, José Antonio
2003-04-29
9788469141607
L-342-2008
Universitat de Lleida. Departament de Medi Ambient i Ciències del Sòl
La present investigació suposa una contribució a l'anàlisi de la resposta hidrològica i fluvial de conques de muntanya al Pre-Pirineu, i al desenvolupament de metodologies de caracterització de la precipitació integrada per subconques, així com la granulometria de rius de graves, de manera que es millorin els resultats de models hidrològics e hidràulics. Concretament, s'analitza i modelitza la resposta hidrològica i fluvial de la conca del riu Isàbena (420 km2) durant el període Abril 2000- Abril 2002, escollida com a representativa de les condicions i processos hidrològics del Pre-pirineu. Es plantegen dues escales d'estudi: conca i llera fluvial. A nivell de conca, s'ha determinat la importància del gradient sud-nord (1,84%/km) i s'han derivat polinomis per estimar arealment la precipitació, aspecte essencial per a una correcta caracterització pluviomètrica en el marc de l'anàlisi d'events de crescuda. A continuació, mitjançant dades de camp i modelització s'ha analitzat la resposta hidrològica de la conca a events de crescuda, i la influència dels diferents aportacions de les subconques a l'hora de formar l'ona d'avinguda principal a l'Isàbena, observant-se una contribució predominant de les conques del nord. El coeficient mitjà d'escolament per flux superficial a la conca és de 0,12. A nivell de llera, s'han estudiat dos dos trams trenats de 11 km de longitud. En primer lloc, s'ha analitzat la variabilitat espacial de la granulometria de la llera, a una resolució detallada, mitjançant l'ús combinat de mesures de camp i teledetecció. L'ús de semivariogrames ha permès caracteritzar la textura de la imatge digitals de la llera, que es relaciona amb la granulometria. Els errors mitjans en l'estimació de paràmetres característics (D50 i D84) es situen al volant del 20 al 30%, respectivament. Pel tram inferior en estudi el D50 mig és de 3,2 cm, mentre que pel superior, 25 km aigües amunt, és de 7,5 cm. Aquesta informació de base, juntament amb els hidrogrames generats anteriorment, ha permès la posterior modelització hidràulica bidimensional del trànsit de les avingudes. Finalment, l'anàlisi detallada de les variables hidràuliques de les diferents crescudes ha portat a modelitzar processos d'inici de moviment del material de la llera. Aquests resultats s'han relacionat amb processos d'incissió observats a camp. Aquests processos són especialment intensos al tram inferior en estudi, que és on de la modelització s'ha trobat un menor cabal llindar d'inici de moviment, concretament 14 m3/s. La present tesis afronta, per tant, l'anàlisi del comportament del flux en crescudes, des de la seva generació a partir de la precipitació fins a la seva sortida de la conca com a cabal fluvial. Aquest enfocament ha de servir de base per a estudis similars de la dinàmica del sediment, que permetin afrontar de forma integrada la gestió fluvial de rius com l'Isàbena, i aplicar-la a d'altres conques del Pre-Pirineu.
La presente investigación supone una contribución al análisis de la respuesta hidrológica y fluvial de cuencas de montaña en el Pre-Pirineo, y al desarrollo de metodologías de caracterización de la precipitación integrada por subcuencas, así como la granulometría de ríos de gravas, de manera que se mejoren los resultados de modelos hidrológicos e hidráulicos. En concreto, se analiza y modeliza la respuesta hidrológica y fluvial de la cuenca del río Isábena (420 km2) durante el periodo Abril 2000- Abril 2002, escogida como representativa de las condiciones y procesos hidrológicos del Pre-Pirineo. Se plantean dos escalas de estudio: cuenca y cauce. Al nivel de cuenca, se ha determinado la importancia del gradiente sur-norte (1,84%/km) y se han derivado polinomios para una mejor estimación areal de la precipitación, aspecto esenciales para una correcta caracterización pluviométrica en el marco del análisis de eventos de crecida. A continuación, mediante datos de campo y modelización se ha analizado la respuesta hidrológica de la cuenca a eventos de crecida, y la influencia de los diferentes aportes de las subcuencas a la hora de formar la onda de avenida principal en el Isábena, observándose una contribución predominante de la cuencas del norte. El coeficiente medio de escorrentía por flujo rápido en la cuenca es de 0,12. A nivel de cauce, se han estudiado dos tramos trenzados a lo largo de 11 km. En primer lugar, se ha analizado la variabilidad espacial de la granulometría del cauce, con una resolución de detalle, mediante el uso combinado de trabajo de campo y teledetección. El uso de semivariogramas ha permitido caracterizar la textura de las imágenes digitales del cauce, que se relaciona con la granulometría. Los errores medios en la estimación de parámetros característicos (D50 y D84) se sitúan alrededor del 20 al 30% respectivamente. Para el tramo inferior en estudio el D50 medio es de 3,2 cm, mientras que para el superior, situado unos 25 km aguas arriba, el D50 es de 7,5 cm. Esta información de base, junto con los hidrogramas generados anteriormente, ha permitido la posterior modelización hidráulica bidimensional del tránsito de las avenidas. Finalmente, el análisis detallado de las variables hidráulicas de las diferentes crecidas ha llevado a modelizar procesos de inicio de movimiento del material del cauce. Dichos resultados se han relacionado con procesos de incisión observados en campo. El material del tramo inferior en estudio presenta procesos de incisión especialmente intensos, y fue donde la modelización estimó un menor caudal de inicio de movimiento del material del cauce, concretamente 14 m3/s. La presente tesis aborda, por tanto, el análisis del comportamiento del flujo en crecidas, desde su generación en la cuenca a partir de la precipitación hasta su salida de la cuenca como caudal fluvial. Este enfoque ha de servir de base para estudios similares de la dinámica del sedimento, que permitan abordar de forma integrada la gestión fluvial de ríos como el Isábena, y aplicarla a otras cuencas del Pre-Pirineo.
The aim of this research is to analyze fluvial and hydrological response of Pre-Pyrenean mountain basins, and to develop methodologies to estimate rainfall at subbasin scale, and also grain size distribution of gravel-beds at reach scale, in order to improve the results of hydrologic and hydraulic models. In particular, fluvial and hydrological response of the Isabena river basin (420 km2) has been studied and modeled during a 2-year period (April 2000- April 2002), as a representative of conditions and processes of Pre-Pyrenean basins. Two study scales are faced: basin and riverbed. At basin scale, a south north rainfall gradient (1,84%/km) and polynomials to average precipitation spatially have been found, and this aspects are considered as essential to understand rainfall distribution during storm events. Besides, combining field data and modeling, hydrologic response of the basin has been analyzed, together with the effect of partial contribution from subbasins to form the main flood wave. Northern subbasins contributed with 84% of surface runoff, and the average basin runoff coefficient was 0,12. At riverbed level, 11 km of braided riverbed are studied. First, grain size spatial variability is studied, at a 1:1000 scale, through field measurements and airborne remote sensing. The texture of riverbed digital images is studied with semivariograms, and related to grain size distribution. Average error in D50 and D84 estimates were between 20 and 30%. An average D50 of 3.2 cm was found for the lower reach, whereas a 7.5 cm D50 was found for an upstream reach. This basic data, together with hydrographs previously generated, allowed a 2D hydraulic flood modeling of these events. At last, a study of initiation of motion processes was conducted from the hydraulic modeled data, and related to riverbed erosion observed through fieldwork. The minimum threshold discharge to initiate motion (14 m3/s) was found at the lower reach, where erosion processes have been more intense. This PhD thesis is devoted to analyze the behavior of surface water during floods in the Isábena basin, from its input as rainfall to its exit as discharge at the outlet. This approach must be followed by similar ones devoted to sediment, in order to be able to face in integrated way river management problems of river like the Isábena, and extend this approach to other Pre-Pyrenean basins.
precipitació; granulometria; teledetecció; modelització; hidràulica fluvial; crescudes; Isàbena (riu); mesurament; cabal (hidrologia); conques hidrogràfiques; conca experimental; Pre-Pirineu
626/627 - Hydraulic engineering and construction. Water (aquatic) structures
Tecnologia del Medi Ambient
ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.
