PLANIFICACIÓ DE L ESPAI FLUVIAL DE LA CONCA DE LA TORDERA

Transcripción

1 ESTUDI HIDROLÒGIC B.2.1- ESTUDI HIDROLÒGIC Pàgina 1

2 ESTUDI HIDROLÒGIC 5.3 Conclusions. Paràmetres resultants de la calibració ESTIMACIÓ DELS PARÀMETRES DEL MODEL PER A LA CONCA DE LA TORDERA 19 ÍNDEX 1 INTRODUCCIÓ I OBJECTIUS METODOLOGIA UTILITZADA ANÀLISI DE SUBCONQUES Càcul del paràmetre L max Paràmetre CQOF Paràmetre CK Llistat de paràmetres Surface-Rootzone ESTIMACIÓ DE LES CONDICIONS INICIALS PER A ESDEVENIMENTS EXTREMS MODEL HIDROLÒGIC. DESCRIPCIÓ Introducció Dades d entrada Dades meteorològiques Dades hidrològiques Estructura del model Components bàsics de la modelització Emmagatzematge superficial Emmagatzematge a la zona d arrels Evapotranspiració Flux superficial Interflow Routing de l interflow i del flux superficial Recàrrega subterrània Paràmetres del model Paràmetres de la zona superficial i d arrels Condicions inicials CALIBRACIÓ DEL MODEL NAM Per a la conca DE LA TORDERA Introducció Calibració d esdeveniments reals Relació L/L max Relació U/Umax ESQUEMA HIDROLÒGIC DE LA CONCA DE LA TORDERA ESCENARIS DE CÀLCUL HIDROLÒGIC RESULTATS DEL MODEL HIDROLÒGIC Conca sencera amb focus Sant Celoni Període de retorn T=500 anys Període de retorn T=100 anys Període de retorn T=50 anys Conca sencera amb focus Santa Coloma Període de retorn T=500 anys Conca sencera per a T = 10 anys (pluja amb coeficient de reducció per Àrea igual a 0.9) Riera de Vallgorguina Període de retorn T=500 anys Període de retorn T=100 anys Període de retorn T=50 anys Període de retorn T=10 anys Riera de Gualba Període de retorn T=500 anys B.2.1- ESTUDI HIDROLÒGIC Pàgina 2

3 Període de retorn T=100 anys Període de retorn T=50 anys Període de retorn T=10 anys Riera de Breda Període de retorn T=500 anys Període de retorn T=100 anys Període de retorn T=50 anys Període de retorn T=10 anys Riera d Arbúcies Període de retorn T=500 anys Període de retorn T=100 anys Període de retorn T=50 anys Període de retorn T=10 anys Riera de Santa Coloma Període de retorn T=500 anys Període de retorn T=100 anys Període de retorn T=50 anys Període de retorn T=10 anys Riera de Sils Període de retorn T=500 anys Període de retorn T=100 anys Període de retorn T=50 anys Període de retorn T=10 anys Riera de Vidreres Període de retorn T=500 anys Període de retorn T=100 anys Període de retorn T=50 anys Període de retorn T=10 anys ANNEX B Obtenció del paràmetre L max 11 CONCLUSIONS B.2.1- ESTUDI HIDROLÒGIC Pàgina 3

4 1 INTRODUCCIÓ I OBJECTIUS En aquest capítol, que constitueix l estudi hidrològic del projecte, s hi descriuen tant la metodologia i model usats com els resultats que s hi obtenen, els quals serveixen d entrada a l estudi hidràulic. 2 METODOLOGIA UTILITZADA La metodologia utilitzada en aquest estudi hidrològic respon al següent esquema conceptual: Tal com s ha reflectit en altres capítols anteriors, la conca de la Tordera presenta grans complexitats des del punt de vista hidrològic a causa de la seva estructura geològica i hidrogeològica (existència d aqüífers de gran importància) i també a causa de la seva pròpia morfologia, sobretot a la part de la depressió de Sils i Santa Coloma, on el terreny és pràcticament pla, amb una gran capacitat d entollament. ESTUDI PLUVIOMÈTRIC PARÀMETRES METEOROLÒGICS HIETOGRAMES DE CÀLCUL Per tant, l objectiu d aquest capítol és l anàlisi hidrològica de la conca de la Tordera i establir un model conceptual integrat del seu comportament, de manera que s aconsegueixi relacionar els diferents processos que hi tenen lloc (hidrogeologia i hidrologia supercial) així com estimar els cabals d escorrentia generats per la precipitació de càlcul. Es pot dir que l objectiu últim d aquest capítol és el càlcul del règim extremal de la hidrologia de la conca, sense contenir un estudi de les seves aportacions que correspondria a un règim mitjà pur. En el nostre cas anomenem règim extremal als períodes de retorn de càlcul de 500, 100 i 50 anys i règim mitjà al període de retorn de 10 anys i al corresponent al cabal de la màxima avinguda ordinària. A causa d aquesta complexitat, l elecció del model hidrològic és fonamental per intentar apropar-se el màxim possible a la realitat del comportament de la conca davant d una quantitat de pluja caiguda. Així doncs, s ha optat per un model de transferència pluja-cabal basat en el comportament del terreny, que contingui tots els processos que succeeixen a la conca. El model elegit és el NAM que queda suficientment explicat en els apartats següents. PARÀMETRES DE CONCA PARÀMETRES HIDROLÒGICS MODEL HIDROLÒGIC CONDICIONS INICIALS PARÀMETRES HIDROGEOLÒGICS Un cop obtinguts els hietogrames de càlcul tal com es pot veure en l estudi pluviomètric, el pas següent consisteix a abordar la hidrologia de la conca. Això ens obliga a definir tots aquells paràmetres que requereix el model hidrològic NAM. El model requereix diferents tipus de paràmetres B.2.1- ESTUDI HIDROLÒGIC Pàgina 4 NAM CABALS D ESCORRENTÍA SUPERFICIAL

5 geomètrics de la conca, condicions inicials, paràmetres hidrològics i hidrogeològics. Aquests últims són els més laboriosos de determinar i, amb aquesta finalitat, s han utilitzat hidrogrames de cabals reals de distints esdeveniments registrats a l estació d aforament de Sant Celoni des de l any A més dels hidrogrames de cabals reals, s han utilitzat els hietogrames reals registrats corresponents a les avingudes estimades vàlides per a la calibració del model. D aquesta forma s han obtingut alguns dels paràmetres hidrològics. Per als paràmetres hidrogeològics i condicions inicials del model, a més a més d utilitzar les dades anteriors s han tingut en compte totes aquelles conclusions exposades en l estudi geològic. Per a aquells paràmetres que no podien ésser extrapolats a partir dels resultats obtinguts amb la calibració del model, s han aplicat altres metodologies de la hidrologia clàssica tal com la teoria del número de corba de l SCS (per a l extrapolació del paràmetre corresponent al coeficient d escorrentia) o el temps de concentració de Témez. 3 ANÀLISI DE SUBCONQUES Per tal de fer l estudi hidrològic s ha dividit la conca en diverses subconques el més homogènies possibles pel que fa a la majoria de les seves característiques; així doncs, la conca de la Tordera va quedar dividida en seixanta-una subconques inicialment (usades en l estudi pluviomètric), encara que finalment el nombre de subconques utilitzades és de cinquanta. A la taula següent s hi presenten les seves característiques i nomenclatura: Subconca Riu Àrea (Km 2 ) Alçària mitjana (m) Pendent mitjà (%) T00 Tordera 61,83 878,69 43,80 T0X 28,54 68,58 8,13 T05 16,93 382,68 18,30 T06 8,86 224,80 11,50 T07 11,10 261,51 19,20 T08 19,34 677,46 31,78 T09 6,09 207,62 12,61 T10 5,69 184,39 15,14 Subconca Riu Àrea (Km 2 Alçària mitjana ) (m) Pendent mitjà (%) T11 12,73 311,95 28,75 T12 12,02 286,68 18,66 T13 10,48 125,72 8,45 T14 19,38 225,52 25,65 T15 12,44 123,53 13,75 T16 8,86 95,72 10,98 T17 13,17 83,62 9,39 T20 23,55 96,06 11,28 T21 15,52 116,57 15,78 T22 12,55 79,14 11,75 T23 13,61 20,53 3,25 V01 13,50 337,57 22,43 Vallgorguina V00 23,14 242,90 16,26 G01 13,12 985,60 41,47 Gualba G02 13,13 245,05 13,13 F00 Fuirosos 26,30 316,05 30,60 B01 14,10 752,35 35,51 Breda B02 17,28 228,88 15,92 A00 40,43 800,14 35,74 A0X 34,78 556,68 28,82 A04 Arbúcies 16,87 513,92 28,10 A07 14,40 263,30 28,94 A08 5,94 108,11 7,76 C0Y Sta. Coloma C04 18,79 429,48 27,95 C05 9,81 284,42 21,05 C06 9,28 199,79 13,00 C07 7,08 159,17 4,53 C08 9,52 109,13 2,10 C00 16,60 134,15 3,32 C09 13,61 374,18 24,40 C10 7,85 105,02 5,55 C11 15,28 138,07 15,19 B.2.1- ESTUDI HIDROLÒGIC Pàgina 5

6 Subconca Riu Àrea (Km 2 ) Alçària mitjana (m) Pendent mitjà (%) C0X 33,64 330,52 25,44 C15 12,81 104,19 14,07 S01 25,34 110,77 3,24 Aquestes característiques de les conques s han obtingut a partir del GIS elaborat per a la conca de la Tordera en aquest projecte. En el plànol següent es pot observar aquesta subdivisió descrita anteriorment, amb les característiques de les subconques. S02 Sils 23,82 109,52 2,64 S ,82 P00 Vidreres 47,19 173,81 11,65 4 MODEL HIDROLÒGIC. DESCRIPCIÓ Taula 3.1: Subconques 4.1 INTRODUCCIÓ Les agrupacions que s han dut a terme per tal de passar de seixanta-una subconques a cinquanta es mostren a continuació: A causa de la complexitat hidrogeològica de la conca en estudi, accentuada sobretot a la part est de la conca (zona de Sils i Santa Coloma) s ha optat (després de diverses proves amb altres models més Riu Agrupacions Nomenclatura de les noves subconques convencionals, HU SCS, HU Clark...) per la utilització del model NAM que forma part del mòdul hidrològic (RR) del sistema de modelització de rius MIKE 11. Vallgorguina V02,V03 V00 Pins P01,P02 P00 Arbúcies A05,A06 A0X Arbúcies A01,A02,A03 A00 Fuirosos F01,F02 F00 Tordera T18,T19 T0X Tordera T01,T02,T03,T04 T00 Sils S03, S04 S00 Sta. Coloma C07,C08 C00 Sta. Coloma C01, C02, C03 C0Y Sta. Coloma C12,C13,C14 C0X El model hidrològic NAM simula els processos de pluja-escorrentia que es produeixen a la conca. Aquest model hidrològic pot ser aplicat independentment o ésser usat per representar una o diverses conques vessants que generen flux en un riu. Així és possible considerar una conca sola o una gran conca dividida en diverses subconques i una complexa xarxa de llits i conques en la mateixa modelització. NAM és l abreviatura del terme danès Nedb r-afstr mnings-model que significa model de precipitació-escorrentia. Aquest model es va desenvolupar originalment en el Departament d Hidrodinàmica i Recursos Hídrics de la Technical University of Denmark. Aquestes agrupacions s han realitzat a les subconques que presentaven unes característiques similars (ús i tipus del sòl, pendent mitjà...) i es justificava la seva agrupació per presentar comportaments El model NAM representa diversos components del procés precipitació-escorrentia tenint en compte l aigua continguda en quatre dipòsits diferents i interrelacionats entre sí. Cada dipòsit representa hidrològics semblats de cara al model NAM. B.2.1- ESTUDI HIDROLÒGIC Pàgina 6

7 diferents elements físics de la conca. NAM pot ser utilitzat tant per a la modelització hidrològica contínua (règims mitjans o d aportacions) com per simular esdeveniments singulars. següent es descriuran les dades que han calgut per desenvolupar el model de la Tordera. S obvien aquelles dades de mòduls inclosos en el NAM que no han estat utilitzats per al nostre cas concret. Aquest model pot caracteritzar-se com a un model determinístic i conceptual amb moderat requeriment d entrada de dades i és una eina d enginyeria que ha estat aplicada en diverses conques del món que representen diferents règims hidrològics i condicions climàtiques Dades meteorològiques - Precipitació 4.2 DADES D ENTRADA Les dades bàsiques que requereix el model es poden dividir en els grups següents: - Paràmetres del model - Condicions inicials - Dades meteorològiques - Dades de cabals per a la calibració i validació del model. Quant a les dades meteorològiques necessàries: - Dades de pluja - Dades d evapotranspiració potencial En el cas de modelització de neu es requereix unes dades meteorològiques addicionals com són: - Temperatura - Radiació (opcional) En el nostre cas, per a la conca de la Tordera no s usarà el mòdul de neu, perquè no se l considera suficientment representatiu de la hidrologia que regeix el comportament de la conca. En el punt El temps de resolució de la pluja d entrada depèn dels objectius de l estudi i de l escala de temps de resposta de la conca. En molts casos, la pluja diària és suficient, però en conques amb respostes ràpides i on cal una representació encertada de la pic cal una major especificació de la pluja amb una resolució més fina. Les dades de pluja es tracten com a totals acumulats; així, la pluja associada a un temps particular és el volum de pluja des de l últim valor anotat. - Evapotranspiració potencial Quan s utilitzen intervals de temps diaris, normalment són suficients valors d evapotranspiració mensuals. Per a petits intervals de temps, la variació diària de l evapotranspiració és important. Les dades d evapotranspiració són tractades igualment com a acumulats Dades hidrològiques - Cabal (m 3 /s) Les dades de cabal observat en el punt d abocament de la conca són necessàries per a la comparació amb l escorrentia del model calibrat i validat. Les dades de cabals en un temps particular és el cabal mitjà des de l última dada recollida. B.2.1- ESTUDI HIDROLÒGIC Pàgina 7

8 4.3 ESTRUCTURA DEL MODEL El model conceptual del NAM es basa en les estructures i equacions físiques utilitzades junt amb les semiempíriques. És un model agregat, que tracta cada conca com a una unitat singular. Els paràmetres i variables representen, per tant, valors mitjans per a les conques senceres. Com un resultat, alguns dels paràmetres poden ser avaluats des de dades físiques de la conca. Però l estimació dels paràmetres finals ha de ser analitzada per calibració contrastant amb les sèries d observacions hidrològiques. L estructura del model es pot observar en la figura següent: Això és una imitació de les fases del terreny en el cicle hidrològic. El NAM simula els processos de precipitació-escorrentia tenint en compte l aigua continguda en quatre dipòsits interrelacionats entre sí, els quals representen els diferents elements físics de la conca. Aquests embassaments són: - Dipòsit de neu - Dipòsit superficial - Dipòsit de la zona d arrels - Dipòsit subterrani A més a més NAM permet tractar intervencions de l home com la irrigació i bombaments subterranis. en el cicle hidrològic. Basat en les dades meteorològiques d entrada, NAM proporciona escorrentia a la conca, tant com informació sobre els elements de les fases del sòl i del cicle hidrològic, com variació temporal de l evapotranspiració, humitat continguda en el sòl i recàrrega i nivells d aqüífers. El resultat d escorrentia de conca està conceptualment dividit en diverses components: flux superficial, interflux i flux subterrani. 4.4 COMPONENTS BÀSICS DE LA MODELITZACIÓ Emmagatzematge superficial La humitat interceptada en la vegetació, així com l aigua atrapada en depressions i les parts cultivades del sòl suposen un emmagatzematge o dipòsit artificial. Umax representa el límit superior de la quantitat d aigua en el dipòsit superficial. Figura 4.1: Estructura del model B.2.1- ESTUDI HIDROLÒGIC Pàgina 8

9 La quantitat d aigua U en aquesta zona superficial es veu disminuïda normalment pel consum de Flux superficial l evaporació així com per la filtració horitzontal (interflux). Quan es produeix el màxim d emmagatzematge superficial, una part de l excés d aigua P N entrarà en els llits com a flux superficial, mentre que el remanent serà dividit en infiltració en la zona d arrels i a la zona més profunda. Quan l emmagatzematge superficial sobreïx o sigui, U > Umax, l excés d aigua P N proporciona un augment en el flux superficial, així com en la infiltració. QOF correspon a la part de P N que contribueix al flux superficial. S assumeix que és proporcional a P N i varia linealment amb el contingut d humitat relativa del sòl, L/Lmax de la zona d emmagatzematge d arrels Emmagatzematge a la zona d arrels. La humitat del sòl a la zona d arrels, una capa del sòl situada just per sota de la zona superficial des de la qual la vegetació pot assimilar l aigua per a la transpiració, es presenta com a l emmagatzematge a la zona d arrels. Lmax representa el límit superior de la quantitat d aigua en aquest dipòsit. La humitat en aquesta zona està subjecta a pèrdues per consum en la transpiració. La humitat QOF = on: (L / CQOF L max) TOF 1 TOF per a L/Lmax > TOF 0 per a L/Lmax TOF continguda controla la quantitat d aigua que entra en la zona profunda com a recàrrega i l interflow i les components del flux superficial. CQOF és el coeficient d escorrentia del flux superficial (0 CQOF 1) TOF és el valor llindar per al flux superficial (0 TOF 1). La proporció de l excés d aigua P N que no s esmuny superficialment s infiltra a la zona d arrels. Una Evapotranspiració Les demandes d evapotranspiració es troben primer en el ràtio potencial del dipòsit superficial. Si la humitat continguda U a la superfície és menor que aquests requeriments (U < E p ), la fracció sobrant part, L, de l aigua disponible per a infiltració (P N -QOF), s assumeix que incrementarà la humitat continguda L a la zona d emmagatzematge d arrels. La quantitat restant d humitat infiltrada, G, percolarà en el terreny i recarregarà l emmagatzematge profund. s assumeix que serà retirada per l activitat de les arrels de la zona de dipòsit subterrani a un ritme actual, E a. E a és proporcional a l evapotranspiració potencial i varia linealment amb la humitat relativa que conté el sòl, L/Lmax de la zona d arrels Interflow E a = ( E p L U) L max La contribució a interflow, IQF, s assumeix que és proporcional a U i que varia linealment amb la humitat relativa continguda a la zona d arrels. B.2.1- ESTUDI HIDROLÒGIC Pàgina 9

10 QIF = on: (CKIF) 1 (L / L max) 1 TIF TIF per a L/Lmax > TIF 0 per a L/Lmax TIF Recàrrega subterrània La quantitat d aigua infiltrada G que recarrega l emmagatzematge subterrani depèn del contingut en humitat del sòl a la zona d arrels. CKIF és la constant de temps per a l interflow TIF és el valor llindar per a l interflow a la zona d arrels (0 TIF 1) Routing de l interflow i del flux superficial G = L / L max TG ( P N QOF) U per a L/Lmax > TG 1 TG 0 per a L/Lmax TG L interflow passa a través de dos dipòsits lineals en sèrie amb la mateixa constant de temps CK 12. El camí del flux superficial es basa també en el concepte de dipòsit lineal però amb una constant de temps variable. on TG és el valor llindar de la zona d arrels per a la recàrrega subterrània (0 TG 1). 4.5 PARÀMETRES DEL MODEL CK = CK 12 per a OF < OFmin CK 12 (OF/Ofmin) -β per a OF OFmin on OF és el flux superficial (mm/h), Ofmin és el límit superior per a ruta lineal (= 0.4 mm/h), i β = 0.4. En aquest apartat es pretén donar una curta descripció dels paràmetres del model, la seva interpretació física i la importància que té el seu ajust i calibració Paràmetres de la zona superficial i d arrels Màxima aigua continguda en el dipòsit superficial, Umax La constant β = 0.4 correspon a l ús de la fórmula de Manning per a modelització del flux superficial. L equació anterior assegura en la pràctica que la ruta del flux superficial real és cinemàtica, mentre que el flux subsuperficial pot ser interpretat pel NAM igual que el flux superficial (en conques amb component de flux no real) com un dipòsit lineal. Umax (mm) defineix el màxim nivell d aigua contingut a la zona superficial. Aquest emmagatzematge inclou l aigua interceptada i emmagatzemada a la vegetació. Aquesta aigua s emmagatzema en depressions superficials i en els pocs centímetres més superficials del sòl. Els valors típics d Umax es troben dins el següent rang: mm. B.2.1- ESTUDI HIDROLÒGIC Pàgina 10

11 Una característica important del model és que la zona d emmagatzematge superficial ha d estar a la seva màxima capacitat U Umax abans que succeeixi qualsevol excés d aigua P N. En períodes secs, es pot utilitzar la quantitat de pluja neta que cal perquè es produeixi escorrentia a fi d estimar Umax. Coeficient d escorrentia superficial, CQOF CQOF és un paràmetre molt important que determina la quantitat d excés de pluja que corre pel sòl superficial i la magnitud de la infiltració. Màxima aigua continguda a la zona d arrels, Lmax Lmax (mm) defineix el màxim nivell d aigua continguda a la zona d arrels. Lmax pot ser interpretat com a la màxima humitat del sòl de la zona d arrels disponible per a la transpiració de la vegetació. La millor manera d estimar Lmax és fent el producte de la diferencia entre la capacitat de camp i el punt de pansiment del sòl actual amb la profunditat efectiva de les arrels. La diferència entre la capacitat de camp i el punt de pansiment està referit com a la capacitat de retenció d aigua (AWHC). Per a l estimació d AWHC, s usen continguts d humitat per a diferents tipus de sòl com a valors de pf 2.5 que es corresponen aproximadament amb la capacitat de camp i valors de pf 4.2 corresponents al punt de pansiment. CQOF és adimensional amb valors compresos entre 0 i 1. Físicament, d una forma global, reflecteix la infiltració i a més l abast d algunes condicions de recàrrega. S esperen valors petits de CQOF per a conques planes amb sòls de sorra i grans zones insaturades, mentre que s esperen valors alts de CQOF en conques amb sòls permeables tal com argiles o roques. El rang de valors pràctics de CQOF està entre 1 i 0.90 segons l experiència. Cal fer notar que durant períodes en què l aigua del terreny es troba a la superfície del sòl, el model exclou la component d infiltració i llavors, CQOF seria redundant. Constant de temps de l interflow, CKIF Cal fer notar que Lmax representa el valor mitjà per a una conca sencera, és a dir, un valor mitjà per a diversos tipus de sòl i profunditat d arrels corresponents als tipus de plantes individuals. Per tant, Lmax no pot ésser estimat en la pràctica per dades de camp, però es possible definir un interval esperat. Ja que l evapotranspiració depèn en gran mesura del contingut d aigua a la zona d emmagatzematge superficial i d arrels, Umax i Lmax són els primers paràmetres que cal modificar a l hora d ajustar el balanç hídric en la simulació. En un primer pas de la calibració del model, es recomana fixar la relació entre Umax i Lmax deixant només un paràmetre per ésser estimat. Com a regla general, es pot usar la següent relació, Umax = 0.1 Lmax, excepte en conques amb característiques especials o quan el comportament del hidrogram indica alguna altra cosa. CKIF (hores) determina junt amb Umax la quantitat d interflow ((CKIF) -1 que és la quantitat d aigua superficial continguda en U que es drena cap a l interflow cada hora). Aquest és el paràmetre dominant de l interflow perquè CKIF >> CK 12. La interpretació física de l interflow és complicada. Com que molt poques vegades l interflow és la component dominant del flux d un llit fluvial, CKIF no és, en general, un paràmetre molt important. Usualment, el rang de valors entre els quals acostuma a estar comprès és de hores. B.2.1- ESTUDI HIDROLÒGIC Pàgina 11

12 Constant de temps de l interflow i flux superficial CK 12 La constant de temps de l interflow i el flux superficial CK 12 (hores) determina la forma del pic de l hidrograma. El valor de CK 12 depèn de la mida de la conca i de la rapidesa de la resposta davant la pluja. Els valors típics que acostuma a prendre aquest paràmetre se situen entre 3-48 hores. La constant de temps pot ser deduïda a través de la calibració de les puntes d esdeveniments reals. Si la punta de cabal simulat es massa baixa o es produeix massa tard, decreixent el valor de CK 12 es pot corregir i viceversa. Físicament, els tres llindars anteriors reflecteixen el grau de variabilitat espacial de les característiques de la conca, de manera que en una conca petita homogènia s espera que el valor llindar sigui més alt que en una conca gran heterogènia. Per a conques amb alternància de períodes secs i humits, els valors llindar determinen el començament de les components del flux en els períodes en què la zona d arrels comenci a omplir-se. Això pot utilitzar-se per a la calibració del model. Cal fer notar que el llindar no té importància en períodes humits. El grau de significació d aquests llindars varia d unes conques a unes altres i generalment són més grans en regions semiàrides. Valor llindar del flux superficial en la zona d arrels TOF TOF és un valor llindar per al flux superficial en el sentit que no es genera flux si la humitat continguda en la zona d arrels L/Lmax és menor que TOF. El comportament d aquest valor s il lustra en la figura següent. De forma similar, el llindar per a l interflow de la zona d arrels, TIF i recàrrega TG actuen com a valors llindar per a la generació d interflow i recàrrega respectivament. En àries amb alternança d estacions seques i humides, TOF pot ésser estimat a base de situacions on ni tant sols una pluja molt forta no dóna augment de la resposta ràpida de la component del flux superficial. El paràmetre té impacte només durant les poques primeres setmanes de l estació humida. El rang de valors per al paràmetre TOF segons l experiència es troba entre 0 i 0.7. Valor llindar de l interflow a la zona d arrels TIF El valor llindar a la zona d arrels compleix la mateixa funció per a l interflow que el TOF per al flux superficial. Aquest no és usualment un paràmetre gaire important i se li pot donar en molts casos un valor igual a zero. 4.6 CONDICIONS INICIALS Fig Generació del flux superficial Les condicions inicials que requereix el model NAM consisteixen en l aigua inicial continguda a la superfície i a la zona d emmagatzematge de les arrels, junt amb els valors inicials del flux superficial, interflow i flux base o subterrani. B.2.1- ESTUDI HIDROLÒGIC Pàgina 12

13 En cas d especificar-se un valor de reserva de la part baixa del dipòsit subterrani, caldrà especificar també un flux de base tant per a la part alta com per a la baixa. Si una simulació comença en el final d un període sec, sol ésser suficient fixar tots els valors inicials a zero, excepte l aigua continguda en la zona d arrels i el flux base. L aigua continguda a la zona d arrels deu estar al voltant del % de la capacitat i el flux base ha de donar un valor proper al cabal observat. Per millorar l estimació de les condicions inicials han d utilitzar-se simulacions prèvies que cobreixin uns quants anys, anotant els continguts en humitat apropiats de la zona d arrels i el flux base al mateix temps de l any en què la nova simulació començarà. 5 CALIBRACIÓ DEL MODEL NAM PER A LA CONCA DE LA TORDERA 5.1 INTRODUCCIÓ El primer pas que s ha adoptat a fi d obtenir els paràmetres bàsics del model hidrològic ha estat la seva calibració amb els esdeveniments més significatius que s han trobat dins la sèrie de dades pluviomètriques i d aforaments que es té. A més a més del que s ha exposat abans cal tenir en compte que a la sèrie de dades de què es disposa no hi ha esdeveniments suficientment extrems com per poder calibrar el model per a períodes de retorn molt elevats. Per tots aquests motius i segons anirem veien al llarg d aquest capítol s ha hagut d optar, a més a més de la calibració del model amb esdeveniments que tenim, per la utilització d altres mètodes clàssics (teoria del número de corba del SCS o formulacions clàssiques per l obtenció del temps de concentració) per avaluar paràmetres bàsics del NAM, tal com CQOF o el CK12. Per tant, s han utilitzat tres tipus de mètodes per a l obtenció dels paràmetres del NAM: - Esdeveniments reals: per mitjà de la calibració del model per als esdeveniments realment registrats a la conca. - Formulació clàssica hidrològica: per a dos dels paràmetres importants, que defineixen el coeficient d escorrentia (CQOF) i el temps de concentració de les subconques (CK 12 ). - Trets hidrogeològics de les distintes litologies que formen la conca: per a l obtenció del paràmetre Lmax i les condicions inicials per a esdeveniments extrems. En aquest capítol 5 es presenten els successos calibrats, dels quals s han obtingut alguns dels paràmetres que necessita el model hidrològic. Tanmateix i com ja s ha comentat en diverses ocasions, les dades d aforaments de la conca de la Tordera tenen escassa fiabilitat, sobretot en les estacions de la part mitjana-baixa i s ha optat per no considerar-les. Per tant, per a la calibració del model només es compta amb les dades d aforaments de l estació de Sant Celoni, la qual pot considerar-se que ofereix unes dades més precises però que, contràriament, no té representativitat per a la totalitat de la conca en situar-se a la seva part alta i abastar-ne només una part. Per a la calibració d aquests casos s han adoptat com a condicions inicials L/Lmax = 1, U/Umax = 1, amb el que fixem unes condicions de saturació total del terreny. Els esdeveniments són els següents: B.2.1- ESTUDI HIDROLÒGIC Pàgina 13

14 5.2 CALIBRACIÓ D ESDEVENIMENTS REALS 1 GENER 1996 Calibració 1 Calibració 2 Paràmetres de calibració 1 Paràmetres de calibraciò 2 B.2.1- ESTUDI HIDROLÒGIC Pàgina 14

15 2 OCTUBRE 1996 Calibració 3 Calibració 4 Paràmetres de calibració 4 Paràmetres de calibració 3 B.2.1- ESTUDI HIDROLÒGIC Pàgina 15

16 3 NOVEMBRE DESEMBRE 1996 Calibració 5 Calibració 6 Paràmetres de calibració 5 Paràmetres de calibració 6 B.2.1- ESTUDI HIDROLÒGIC Pàgina 16

17 6 GENER 2001 Calibració 7 Calibració 8 Paràmetres de calibració 7 Paràmetres de calibració 8 B.2.1- ESTUDI HIDROLÒGIC Pàgina 17

18 5.3 CONCLUSIONS. PARÀMETRES RESULTANTS DE LA CALIBRACIÓ A partir de la calibració del model amb esdeveniments reals s ha dut a terme una estadística amb els paràmetres que s han obtingut per a cadascun dels successos, amb la fi de trobar un valor mitjà o de tendència dels diferents paràmetres necessaris per al model NAM. Així doncs, els paràmetres CQOF representen el coeficient d escorrentia i el seu valor varia amb el període de retorn. Això ens limita per endavant la utilització dels resultants de la calibració per a la modelització d esdeveniments extrems. El paràmetre CK 12 correspondrà al temps de concentració per a cadascuna de les subconques en què s ha dividit l estudi (tampoc no poden utilitzar-se els obtinguts ja que aquesta calibració correspon a la conca que desemboca a Sant Celoni, encara que ha servit per comparar amb formulacions clàssiques tal com Témez, Califòrnia...). El paràmetre Lmax ha estat estimat, com es veurà més endavant, per mitjà d un estudi hidrogeològic. La resta de paràmetres han estat obtinguts a partir de la calibració del model per als esdeveniments anteriorment exposats. Així els resultats obtinguts per a aquests són els següents: - Paràmetre Umax: - Correspon a la màxima capacitat del sòl superficial de retenció d aigua. Entre tots els resultats obtinguts pels successos calibrats obtenim un valor mitjà de Calibració Valor d Umax 1 (Gener 1996) (Gener 1996) (Octubre 1996) (Octubre 1996) (Novembre 1996) (Desembre 1996) (Desembre 1996) 11 8 (Gener 2001) 11.6 Tot i així, aquest paràmetre depèn de les característiques de cada subconca, quant a la vegetació i usos del sòl fonamentalment (semblat conceptualment al paràmetre clàssic Po). Per això, malgrat tenir un valor mitjà per a ell, s hi han introduït petites variacions d acord amb les característiques superficials de cada subconca de l estudi. - Paràmetre CKIF: determina junt amb Umax la quantitat d interflow que es dona a la conca. El valor mitjà que presenten els resultats obtinguts per a aquest paràmetre en la calibració dels esdeveniments reals pren un valor aproximat de 611 h, valor que ha estat arrodonit a 600 en el model utilitzat. Calibració Valor de CKIF 1 (Gener 1996) (Gener 1996) (Octubre 1996) (Octubre 1996) (Novembre 1996) (Desembre 1996) (Desembre 1996) (Gener 2001) Paràmetre TOF: és un valor llindar per al flux superficial. Aquest paràmetre pren un valor mitjà de 0.51, arrodonit a 0.5 en el model. B.2.1- ESTUDI HIDROLÒGIC Pàgina 18

19 Calibració Valor de TOF 1 (Gener 1996) (Gener 1996) (Octubre 1996) (Octubre 1996) (Novembre 1996) (Desembre 1996) (Desembre 1996) (Gener 2001) ESTIMACIÓ DELS PARÀMETRES DEL MODEL PER A LA CONCA DE LA TORDERA Tal com s ha comentat en l apartat anterior, els paràmetres que no han pogut obtenir-se per la calibració dels esdeveniments reals de la conca, s han calculat per mitjà d altres mètodes, segons el paràmetre a estimar: Així s han utilitzat diferents mètodes de manera que fossin els més adequats a cada paràmetre i s ajustessin de millor forma a la realitat física i/o conceptual del que representen en el model: - Paràmetre TIF: El valor llindar a la zona d arrels compleix la mateixa funció per a l interflow que el TOF per al flux superficial. Aquest no és normalment un paràmetre gaire important i en molts casos se li pot donar un valor igual a zero. En aquests casos pren un valor mitjà de 0.47 que ha estat arrodonit a Mètodes hidrogeològics: per mitjà dels quals s ha realitzat l estimació del paràmetre Lmax, així com les condicions inicials per a esdeveniments extrems. - Mètodes i formulació clàssica hidrològics: per mitjà dels quals s han estimat els paràmetres CQOF i CK 12. Calibració Valor de TIF 1 (Gener 1996) (Gener 1996) (Octubre 1996) (Octubre 1996) (Novembre 1996) (Desembre 1996) (Desembre 1996) (Gener 2001) CÀCUL DEL PARÀMETRE L MAX Una de les condicions inicials que el model necessita per ajustar els hidrogrames d avingudes és el L max. Aquest paràmetre és important perquè representa el volum d aigua emmagatzemat en la unitat subsuperficial (considerada com a zona radicular). Cal assenyalar en aquesta conca, aquest paràmetre no només representa la zona radicular, ja que en el context de la conca hi ha àrees on els sòls no presenten horitzons ben desenvolupats i en canvi el L max és important. Per tant, un dels principals condicionants de L max, en aquesta conca, és el tipus de litologia aflorant. B.2.1- ESTUDI HIDROLÒGIC Pàgina 19

20 Per entendre la importància d aquest paràmetre es varen analitzar els hidrogrames d avingudes de l estació d aforament de Sant Celoni amb pluges cinc minutals. L anàlisi d aquests hidrogrames va permetre concloure: comprovar, L max és molt variable en funció de la litologia. Així per exemple els esquistos del sector de Montseny presenten L max petit mentre que el sauló i els materials al luvials quaternaris presenten L max importants. Que després de la punta de l hidrograma s observa una corba de descens que al principi es deu a l aportació conjunta dels tres escolaments (superficial, hipodèrmic i subterrani). Passat un cert temps s acaba l escolament superficial i queden l escolament hipodèrmic i subterrani. Els hidrogrames en general mostren dues rectes d esgotament. Una corresponent a un buidat ràpid d una unitat subsuperficial i després la corresponent al buidat dels aqüífers de la conca. Ateses les característiques geològiques de la conca es va arribar a la conclusió que els primers metres de la subunitat hidrogeològica de sauló presentaven unes característiques hidràuliques que permetien donar lloc a un flux subsuperficial (que segueix un model de flux de tipus pistó) similar a l observat en els hidrogrames. Tot i això no s ha de perdre de vista que la primera corba d esgotament representa el buidat de la subunitat de sauló i de la resta d aqüífers. Ara bé comparativament el volum drenat per la unitat de sauló en l espai de temps que dura aquesta recta d esgotament és major. El volum d aigua infiltrat a través d aquesta subunitat durant un episodi de pluja controla de forma directa l hidrograma d avinguda i en conseqüència la inundabilitat. Alhora el volum infiltrat depèn de la capacitat d infiltració de la subunitat que de mitjana pot ser de 5-10 mm/s depenent molt de: o l estat d humitat del sòl o el pendent del vessant o el grau d alteració de la granodiorita i de l l % de fracció argilosa o de l estat de fissuració de la granodiorita. Els paràmetres que es varen tenir en compte per calcular L max varen ser per a cada litologia: la porositat eficaç l àrea aflorant de la litologia el gruix de la unitat Per últim cal esmentar que la importància de la contribució de l escolament subsuperficial en els episodis de grans avingudes no és exclusiu de les conques essencialment granítiques. Cal advertir que el model de flux a la conca de la Tordera no té perquè coincidir amb el que a continuació s exposa. Simplement es pretén il lustrar la importància que poden arribar a tenir els fluxos subsuperficials en conques amb elevades taxes d infiltració. S han realitzat diferents estudis en conques predominantment gresoses que demostren que l escolament superficial en els sòls pot arribar a ser insignificant quan les taxes d infiltració són molt elevades (CERDÀ, 1994). Els estudis duts a terme per Cerdà (1994) han permès concloure que, en conques gresoses com la de la Serra de la Calderola (València) on es presenten elevades taxes d infiltració, els cabals circulants per rieres i rius es generaran subsuperficialment, via macroporus o matriu. Aquest model de fluxos subsuperficials mitjançant macroporus considera que l aigua infiltrada a través de la superfície de material gresos aflorant, arriba de forma molt ràpida els principals cursos de rius i rieres al contrari del que passa amb fluxos produïts mitjançant la saturació de les parts baixes dels vessants (JONES, 1981; BEVEN & GERMANN, 1982). Un cop determinada la importància d aquest paràmetre (L max ) es va intentar avaluar en cada subconca, calculant-lo per a cada litologia aflorant i ponderant-lo en funció de la superfície que aquesta litologia ocupava dintre de la subconca. Aquesta ponderació cal fer-la perquè, com es va En aquest cas, la conca de la Tordera i seguint la distribució en subconques descrita en l apartat, es tenen els següents coeficients resultants de la metodologia aplicada segons les litologies B.2.1- ESTUDI HIDROLÒGIC Pàgina 20

21 de cada subconca. A la taula següent es recull un exemple del càlcul de Lmax per a una de les subconques (A02): La resta dels càlculs per a les subconques es troba a l annex I. Litologies S_Àrea Gruix del sauló (m) Gruix de sauló (mm) Porositat Eficaç (%) Lmax (mm) Lmax ponderat Pòrfirs granítics 0,543 0, ,001 0,5 0,271 Granodiorites 13, , ,057 Graves i sorres (quatern) 0,040 1, , ,079 Aplites 0,507 0, ,001 0,5 0,253 Granòfirs 0,009 0, ,01 5 0,048 Filites pigallades 0,837 0, ,001 0,5 0,418 A02 15, ,172 Així doncs a la taula següent es recullen els resultats de Lmax definitius: Nom de la subconca Lmax A A A A A0X 260 B B C C0Y 181 C C C C C C C C0X 212 F G G P S S S T T T T T T T0X 203 T T T T T B.2.1- ESTUDI HIDROLÒGIC Pàgina 21

22 T T T T T T T V V Així doncs, tant COF com QOF prenen el mateix valor i representen el coeficient d escorrentia del flux superficial (0 CQOF 1). Per trobar el seu valor en el cas que ens ocupa, a més a més de les calibracions realitzades al model amb esdeveniments reals, s ha utilitzat també la teoria clàssica del Número de Corba SCS, amb la qual cosa s ha delimitat també els valors que pren aquest paràmetre en els diversos escenaris de càlcul de l estudi. Amb aquest fi, s ha representat en la gràfica següent (Número de Corba del SCS) cadascun dels esdeveniments reals elegits, a partir de la precipitació total que va caure en abscises i l escorrentia que van generar en ordenades. D aquesta manera i per mitjà de la representació de les corbes de la teoria 6.2 PARÀMETRE CQOF del Número de Corba es poden situar els esdeveniments reals i assignar-los un valor d N, així com tenir la possibilitat d extrapolar aquest valor per a períodes de retorn elevats. Tal com s ha vist en la descripció del model hidrològic, CQOF és el paràmetre que determina la quantitat d excés de pluja que corre per la superfície del terreny i la magnitud de la infiltració. És adimensional amb valors compresos entre 0 i 1. Físicament, d una forma global, reflecteix la infiltració i a més l abast d algunes condicions de recàrrega. Quan les condicions inicials són tal que L/Lmax és igual a 1 (com és el nostre cas en condicions extremes), aleshores, d acord amb l expressió de QOF, aquest és igual a CQOF, i s anul la el segon terme dependent d L/Lmax i TOF. QOF = (L / CQOF L max) TOF 1 TOF per a L/Lmax > TOF 1 per a L/Lmax TOF Escorrentia (Pe=mm) Solució de les equacions d'escorrentia del SCS Pe = (P - 0,2 S) 2 / (P + 0,8 S) 140 S = 254 ((100 / N) - 1 ) Precipitació (P=mm) N=100 N=95 N=90 N=85 N=80 N=75 N=70 N=65 N=60 N=55 N=50 N=45 N=40 N=35 N=30 Datos Fig Número de corba de successos reals a la part alta de la conca B.2.1- ESTUDI HIDROLÒGIC Pàgina 22

23 Per tant, s ha estimat que per a règim extremal, el coeficient d escorrentia de la conca s aproxima a 0,5 en la major part excepte les zones de més densitat de vegetació (Montseny) on el coeficient d escorrentia pren un valor de 0.4. Per al període de retorn corresponent a 10 anys, els coeficients d escorrentia descendeixen a 0,3, valor que està bastant d acord amb les calibracions anteriorment exposades d esdeveniments reals de la conca que, per a 10 anys de període de retorn, tenen més validesa. essent: L: longitud del llit fluvial principal en Km J: Pendent del llit fluvial principal en tant per u. Tc: Temps de concentració en hores. Així doncs, per a cada subconca s ha estimat el seu temps de concentració i s ha introduït en el model a través del paràmetre CK 12. S han obtingut els següents valors per a cadascuna de les subconques: 6.3 PARÀMETRE CK 12 El paràmetre CK 12, com s ha comentat en la descripció del model representa un temps de concentració de les subconques. La constant de temps de l interflow i el flux superficial CK 12 (hores) determina la forma del pic de l hidrograma. El seu valor depèn de la mida de la conca i de la rapidesa de la resposta davant la pluja. Els valors típics que acostuma a prendre aquest paràmetre es troben entre 3-48 hores. La constant de temps pot ser deduïda a través de la calibració de les puntes d esdeveniments reals. Així doncs, després de la calibració realitzada amb uns quants esdeveniments seleccionats entre la sèrie de dades, s ha pogut comprovar que aquest paràmetre es troba entre uns valors mínims de 5,5 i màxims de 10 aproximadament. Els casos d ajustament millor estan molt fixats en un valor de 6 o 7 hores. Aquest valor es correspon amb bastant aproximació a la formulació empírica clàssica de Témez per al temps de concentració. L Tc = J Nom de la subconca CK1,2 (h) A00 2,58 A04 2,41 A07 2,97 A08 2,33 A0X 3,79 B01 1,88 B02 2,6 C00 4,34 C01 2,67 C02 2,72 C03 2,9 C04 2,79 C05 2,1 C06 2,93 C09 2,8 C10 2,4 C11 3,66 B.2.1- ESTUDI HIDROLÒGIC Pàgina 23

24 C15 2,93 C0X 4,32 F00 3,15 G01 2,27 G02 2,06 P00 4,27 S01 4,14 S02 4,05 S03 3,02 S04 3,02 T00 4,15 T05 2,54 T06 2,66 T07 2,51 T08 2,55 T09 1,8 T0X 2,81 T10 1,75 T11 2,62 T12 2,48 T13 2,22 T14 2,77 T15 3,38 T16 2,41 T17 2,92 T20 3,07 T21 3,1 T22 2,02 T23 2,59 V00 3,14 V01 1, LLISTAT DE PARÀMETRES En aquest apartat es relacionen tots els paràmetres que s han utilitzat per al model hidrològic de la conca de la Tordera. Per a esdeveniments extrems, els paràmetres corresponents al mòdul subterrani no exerceixen cap influència. Per això, en aquest apartat es presenten els paràmetres que tenen més interès per al nostre estudi i que ja han estat explicats extensament en els capítols anteriors. Seguidament doncs, es presenta una taula amb les dades dels diferents paràmetres introduïts en els models per a les distintes subconques i per a un període de retorn de 500 anys. Surface-Rootzone Name Umax Lmax CQOF CKIF CK1,2 TOF TIF A , ,58 0,5 0,5 A , ,41 0,5 0,5 A , ,97 0,5 0,5 A , ,33 0,5 0,5 A0X , ,79 0,5 0,5 B , ,88 0,5 0,5 B , ,6 0,5 0,5 C , ,34 0,5 0,5 B.2.1- ESTUDI HIDROLÒGIC Pàgina 24

25 C0Y , ,67 0,5 0,5 C , ,79 0,5 0,5 C , ,1 0,5 0,5 C , ,93 0,5 0,5 C , ,8 0,5 0,5 C , ,4 0,5 0,5 C , ,66 0,5 0,5 C , ,93 0,5 0,5 C0X , ,32 0,5 0,5 F , ,15 0,5 0,5 G , ,27 0,5 0,5 G , ,06 0,5 0,5 P , ,27 0,5 0,5 S , ,14 0,5 0,5 S , ,05 0,5 0,5 S , ,02 0,5 0,5 T , ,15 0,5 0,5 T , ,54 0,5 0,5 T , ,66 0,5 0,5 T , ,51 0,5 0,5 T , ,55 0,5 0,5 T , ,8 0,5 0,5 T0X , ,81 0,5 0,5 T , ,75 0,5 0,5 T , ,62 0,5 0,5 T , ,48 0,5 0,5 T , ,22 0,5 0,5 T , ,77 0,5 0,5 T , ,38 0,5 0,5 T , ,41 0,5 0,5 T , ,92 0,5 0,5 T , ,07 0,5 0,5 T , ,1 0,5 0,5 T , ,02 0,5 0,5 T , ,59 0,5 0,5 V , ,14 0,5 0,5 V , ,84 0,5 0,5 7 ESTIMACIÓ DE LES CONDICIONS INICIALS PER A ESDEVENIMENTS EXTREMS 7.1 RELACIÓ L/L MAX Un altre dels paràmetres que requereix el model és la relació L/L max. Aquest paràmetre dóna idea de la relació existent entre el volum d aigua potencialment emmagatzemada per una unitat i el volum de la pròpia unitat (considerant només la porositat eficaç). Aquesta relació dóna idea de: la importància de la zona no saturada la inundabilitat en condicions extremes Si la relació L/L max és 1 implica que la subunitat de sauló per exemple es troba saturada pràcticament fins a la superfície. Tal com s exposa en la descripció de les unitats hidrogeològiques de la conca, B.2.1- ESTUDI HIDROLÒGIC Pàgina 25

26 aquesta subunitat constitueix tot un conjunt d aqüífers lliures i com a tal poden trobar-se saturats fins a la superfície topogràfica. Durant l anàlisi que es va fer de la relació riu-aqüífer es va observar que durant l estiu del 95 al del 96 l aqüífer va experimentar un increment progressiu del nivell piezomètric (veure Figura 1). Aquest progressiu augment dels nivells piezomètrics va provocar una saturació de la subunitat de sauló i com a conseqüència d això es va produir un increment de l escolament superficial que es va traduir en un increment de cabals a la Riera d Arbúcies. Aquest fenomen no es va produir localment en aquest sector sinó que també es va poder observar a l estació d aforaments de Sant Celoni a la Tordera. Sota aquestes condicions, tot i que la capacitat d infiltració és elevada, l estat de saturació del subsòl fa que s incrementi l escolament directe i per tant la superfície inundable. A més s ha comprovat que la zona no saturada en aquests episodis va arribar a ser molt petita i per tant l L va aproximar-se a L max. Sota aquestes condicions es pot considerar que L/L max pot arribar a ser 1. Per tant, per a la modelització d esdeveniments extrems com és el cas del nostre estudi s ha pres com a condició inicial L/Lmax = 1. Relació entre els cabals de la Riera d'arbúcies i els nivells piezomètrics 7.2 RELACIÓ U/UMAX La relació entre U i Umax també ha estat situada en la màxima saturació possible. S ha pres el valor U/Umax = 1 per al cas dels esdeveniments extrems que es produeixen a la conca, ja que es tracta de la zona d entollament que es forma al sòl i, per a una avinguda, aquestes zones lògicament es troben totalment saturades d aigua. 8 ESQUEMA HIDROLÒGIC DE LA CONCA DE LA TORDERA Per tal de representar l aportació d aigua que suposen les diferents subconques de la Tordera s ha utilitzat un esquema simple ramificat en què cada subconca es considera un cabal que es connecta al llit principal en un determinat punt. Gràficament podríem representar l esquema de la manera següent: 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 oct-76 sep-77 ago-78 jul-79 jun-80 ene-85 dic-85 nov-86 oct-87 sep-88 ago-89 jul-90 jun-91 ene-96 dic-96 nov-97 oct-98 sep-99 ago-00 abr-01 mayabr-82 marfeb-84 mayabr-93 marfeb-95 mar- Q (m3/s) Aforaments E56 Piezòmetre Arbúcies 2 Piezòemtre Arbúcies 3 73,00 72,00 71,00 70,00 69,00 68,00 67,00 66,00 NP (m) 65,00 Temps Figura 7.1: Relació entre l evolució de cabals a l estació d aforaments i l evolució dels nivells piezomètrics. B.2.1- ESTUDI HIDROLÒGIC Pàgina 26

27 Figura 8.1: Esquema d aportació de subconques B.2.1- ESTUDI HIDROLÒGIC Pàgina 27

28 La majoria de les subconques desemboquen directament a la xarxa principal d estudi, tanmateix, algunes d elles, que no connecten amb els llits fluvials principals han estat propagades hidrològicament per la xarxa de llits secundaris fins a desembocar a una subconca directa. Sta. Coloma. Aquests dos escenaris són els que produirien els esdeveniments extremals a la conca de la Tordera de forma general. Amb aquesta hipòtesis es calcularia per exemple la hidràulica del tram baix del riu Tordera, prenent, per tal de situar-nos del costat de la seguretat, l esdeveniment més desfavorable (el que proporcioni cabals més elevats). 9 ESCENARIS DE CÀLCUL HIDROLÒGIC Els escenaris de càlcul escollits per a l estudi hidrològic s imposen a partir de l estudi pluviomètric en definir els dos fenòmens meteorològics que regeixen la conca en esdeveniments extrems. Tampoc no s ha de perdre de vista un dels objectius primordials de l estudi de Planificació de l Espai Fluvial del riu Tordera, com és l estudi d inundacions. Aquestes dues premisses són les que marcaran els diferents escenaris de càlcul hidrològic que ens després en el consegüent estudi hidràulic. - Seguint amb el règim extremal i per tal d avaluar la màxima escorrentia que pot generar-se en cadascuna de les rieres de la conca que desemboquen al riu Tordera, se suposa una pluja convectiva situada en capçalera de cadascuna d elles. Així per exemple, per a la riera d Arbúcies, una avinguda d alt període de retorn no es produirà amb la precipitació originada a Sant Celoni (Fenomen I) ja que arribarà a Arbúcies reduïda a través dels coeficients reductors comentats abans. Per tant, la hipòtesis de càlcul per a cadascuna de les rieres es converteix en un tercer fenomen (del qual s havia parlat a l inici de l estudi pluviomètric) que és la pluja convectiva en un punt concret de la conca. En el cas de la riera de Santa Coloma, la seva pluja convectiva coincideix amb el fenomen II de focus a Sta. Coloma, com es de suposar a causa de la magnitud de la mida de la seva conca. Així doncs, i després de definir els períodes de retorn de càlcul requerits (Règim Extremal: 500, 100 i 50 anys; i Règim Mitjà: 10 i periode de retorn que defineixi el cabal de l avinguda ordinària) hem de distingir diversos escenaris de càlcul hidrològic. D una banda tenim l escala temporal definida pels períodes de retorn i de l altra, l escala o distribució espacial, distingint entre els diversos fenòmens meteorològics que generen l escorrentia. D aquesta manera, establim les hipòtesis següents: - En el cas de règim mitjà, la situació varia, ja que es pot produir una pluja mitjana en tota la superfície de la conca, amb la qual cosa desapareixen els escenaris de localització i variació espacial de la precipitació originaris de l escorrentia. Per tant, per als períodes de retorn situats dins el règim mitjà, els hietogrames d entrada en el model hidrològic no pateixen cap modificació per coeficients de reducció addicionals als tradicionals per àrea (en aquest cas 0.9). Així doncs i per resumir els diversos escenaris de càlcul proposats, podem dir: - En règim extremal no plou uniformement en tota la conca; per això s han establert uns coeficients de reducció de precipitació ja explicats en el capítol de pluviometria. Per tant, per als períodes de retorn englobats dins el règim extremal (500, 100 i 50 anys) tenim diferents escenaris de càlcul segons els fenòmens de precipitació que són els següents: Fenomen I amb focus de la precipitació situat a la zona del Montseny (Sant Celoni) i Fenomen II amb focus a - Règim extremal B.2.1- ESTUDI HIDROLÒGIC Pàgina 28