SMuCPhy

Descripción del proyecto

SMuCPhy es un proyecto multidisciplinar que se propone a la línea de Retos “Acciones sobre el Cambio Climático y eficiencia en el uso de recursos y materias primas” con los propósitos de investigar peligros geológico-geotécnicos ligados al Cambio Climático y de proponer estrategias de adaptación. El proyecto está centrado en la erosión de suelos (ES) debida a deslizamientos superficiales. Este proceso tiene consecuencias importantes para la sociedad, tanto directas (pérdida de suelos agrícolas y forestales) como indirectas (muertes y daños a infraestructuras y disminución de la capacidad de embalses), estas últimas debidas a flujos con alta concentración de sedimentos (flujos torrenciales). Las propiedades hidro-mecánicas de los suelos, junto con las condiciones geológicas y climáticas, son factores esenciales a investigar en la erosión. Un valor añadido del proyecto es el análisis del papel de la vegetación, que recibe una atención particular.

Retención de sedimentos para la construcción de la presa del embalse de Terradets en el rio Noguera Pallaresa. Las imágenes muetran la formación de deltas de origen antropogénico

El proyecto aborda el problema de la ES ligada al Cambio Climático utilizando un método novedoso, que está basado en la investigación a tres escalas diferentes (ladera, cuenca de primer orden y región) y en el acoplamiento de sus resultados. La integración de escalas se realizará de una forma también muy innovadora, empleando un modelo físico de elementos finitos (EF, Code_Brigth) para el acoplamiento de los procesos termo-hidro-mecánicos, que será mejorado en el proyecto con la implementación de un módulo de interacciones suelovegetación-atmósfera. La calibración del modelo físico y su validación a escala de ladera se llevará a cabo a partir de los datos obtenidos en un experimento a escala real en un talud, que será construido e instrumentado intensamente durante el proyecto. Este tipo de experimentos son muy raros en todo el mundo y ninguno de los existentes incluye el rango completo de interacciones con la atmósfera y la vegetación. A escala de cuenca, el modelo de EF se usará para analizar el efecto climático en el pasado y para predecir la respuesta futura en tres sitios ya instrumentados del Pirineo, empleando series temporales meteorológicas proyectadas según varios escenarios de cambio climático. A escala regional, se llevará a cabo una correlación de factores condicionantes de la inestabilidad con la ocurrencia espacio-temporal de deslizamientos superficiales utilizando técnicas GIS, y se definirán casos tipo de laderas. Los resultados a escala de cuenca y regional serán contrastados con datos históricos en períodos seleccionados (relaciones de magnitudfrecuencia, umbrales de intensidad-duración de lluvia).

Se plantearán estrategias, por un lado, para la mitigación de la erosión de suelos causada por deslizamientos superficiales basadas en la estabilización con vegetación a escala de ladera y de cuenca y, por otro lado, para la planificación del territorio a escala regional basada en la producción de mapas de susceptibilidad al deslizamiento. Los principales impactos socio-económicos que se esperan del proyecto son la reducción del riesgo de erosión de suelos y el fomento del uso de la vegetación para diseñar soluciones ingenieriles sostenibles. Los resultados del proyecto serán transferidos directamente a las administraciones, empresas y otros usuarios finales a través de
reuniones anuales y de un workshop internacional al final del proyecto. Los resultados técnicos serán transferidos a las empresas colaboradoras y se preveen publicaciones científicas de alto impacto.

Cicatriz del flujo de derrubios sucedido el 22 de marzo de 2015 en Arres de Jos (Val d'Aran)

Barrera dinámica para la retención de flujos torrenciales en Erill la Vall (Alta Ribagorça)

Consorcio

Entidades colaboradoras (institutos de investigación o universidades)

• Politecnico di Bari 
• University of Natural Resources and Life Sciences (Vienna) - Institute of Mountain Risk Engineering 
• Swiss Federal Research Institute for Forest, Snow and Landscape Research

Administraciones colaboradoras

• Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya 
• Centre d'Estudis de la Neu i de la Muntanya d'Andorra-Institut d’Estudis Andorrans

Empresas colaboradoras

• GEOBRUGG IBÉRICA S.A. 
• WORLDSENSING S.L. 
• GEOMAR S.L.P. 
• PRATI ARMATI S.L.

SMuCPhy en un vistazo

• Título: Projecte SMuCPhy: Proyecto SMuCPhy: Pérdida de suelo en vertientes bajo Cambio Climático. Procesos físicos, modelización predictiva y posibles estrategias de mitigación.
• Instrumento: Proyectos EXCELENCIA y Proyectos RETOS. Ministerio de Economía y Competitividad
• Financiación: 119 K€
• Duración: 4 años (2016-2019)
• Fecha de inicio: 1/1/2016
• Fecha de finalización: 31/12/2019
• Consorcio: UPC, ICGC, POLIBA, BOKU, WSL, CENMA-IEA, GEOBRUGG IBÉRICA SA, WORLDSENSING SL, GEOMAR SLP, PRATI ARMATI SL
• Coordinación proyecto: UPC BarcelonaTECH
• Web del proyecto: https://smucphy.upc.edu/

Acciones y tareas del proyecto

Tarea 1 - Análisis de los eventos históricos

Centrado en el análisis de los deslizamientos (en sentido amplio), a escala regional, a partir del análisis de eventos históricos ocurridos en el Pirineo Central.

Tarea 2 - Monitoración de los deslizamientos a escala de cuenca hidrográfica

El trabajo se centra principalmente en el análisis de los deslizamientos, a escala de cuenca hidrográfica, a partir del estudio de los datos recogidos por diferentes técnicas de monitorización. El trabajo se focalizará principalmente en la cuenca del Rebaixader donde, desde 2009, se ha instalado un sistema de monitorización muy sofisticada que recoge información de su actividad. Los otros lugares de monitorización son Cercs y Erill, que aportaran información complementaria, y así evitaran interpretaciones específicas del lugar que pueden sesgar los resultados.

Tarea 3 - Análisis de las interacciones entre suelo/vegetación/atmósfera

Esta tarea se focaliza a escala de ladera, para ello se realizará un experimento que analizará el comportamiento y la respuesta de vertientes vegetadas artificialmente frente a las acciones climáticas naturales y a la infiltración artificial. En esta fase se identificarán los mecanismos que lo controlan y que permitirán calibrar el modelo numérico desarrollado en el tarea 4.

Tarea 4 - Desarrollo de un modelo numérico avanzado

Íntimamente relacionado con el WP anterior, este WP pretende elaborar un modelo avanzado basado en elementos finitos que pueda modelizar el comportamiento suelo /vegetación /atmósfera. El modelo tendrá como objetivo reproducir los principales procesos químico-termo-hidro-mecánicos responsables de la extracción de agua del suelo por las plantas y su crecimiento. El modelo será validado con los parámetros obtenidos en la zona experimental.

Tarea 5 - Análisis numérico de la respuesta de la vertiente

Esta tarea incluye las simulaciones numéricas realizadas con los modelos desarrollados a escala de ladera. Las simulaciones tienen como objetivos: apoyar el diseño y la interpretación del experimento físico, calibrar los modelos, identificar los diferentes procesos que actúan en el comportamiento de las laderas vegetadas, interpretar los datos de campo recogidos en las zonas de monitoreo, así como analizar los mecanismos que producen las roturas superficiales en estas laderas.

Tarea 6 - Análisis de escenarios

En esta tarea se analiza el impacto del cambio climático en la generación de deslizamientos a diferentes escalas de trabajo (regional, de cuenca y de ladera) mediante escenarios pasados y futuros. Los modelos climáticos existentes y los mapas de cambios de vegetación serán utilizados para evaluar sus impactos.

Tasca 7 - Propuesta de estrategias específicas de mitigación

En esta tarea se propondrán algunas soluciones relacionadas con la reducción de la generación de los deslizamientos y el cambio climático. Se identificarán y se describirán algunas estrategias específicas de mitigación a escala de ladera y a escala regional. Esta acción pretende ser un punto de partida para promover futuras investigaciones.

Tasca 8 - Gestión y difusión

Esta tarea se realizará a lo largo de todo el proyecto y garantizará la coordinación entre los investigadores de los diferentes grupos de trabajo. En esta parte se contempla la realización de la transferencia de los resultados a la comunidad científica, así como la repercusión del proyecto en los medios de comunicación y su difusión a la sociedad.

Acciones y tareas del proyecte del ICGC

Tarea 1 - Análisis de eventos históricos

Esta tarea se centra en el análisis de los deslizamientos (en sentido amplio), a escala regional, a partir del análisis de eventos históricos ocurridos en los Pirineos Centrales.

Las tareas del ICGC se centran en la actualización de la base de datos de deslizamientos. Se seleccionarán diferentes zonas del territorio donde se hayan producido episodios que hayan generado desprendimentos superficiales generalizados en las vertientes para realizar su caracterización. Una de las zonas donde el ICGC centrará las tareas de cartografía e inventario de deslizamientos será el Valle de Arán, donde el año 2013, se produjo un episodio de lluvias importantes que provocó una crecida excepcional de la Garona y de sus afluentes, y del río Noguera Pallaresa. Este episodio provocó alteraciones importantes en los espacios fluviales y en las laderas. Para completar el inventario se realizará la comparación entre las ortofotos anteriores al episodio (2012) y las posteriores (Junio-Julio 2013) y se caracterizarán mediante campañas de campo.

Movimientos superficiales de vertientes producidos en el Barranco de Santa Margalida durante las lluvias y riadas de los días 17 y 18 de junio de 2013 en la Val d’Aran

En esta tarea será contemplada con la realización de un estudio sobre la influencia de la vegetación en la erosión del suelo debido a deslizamientos superficiales. Se definirán los casos típicos de roturas de laderas a partir de los datos inventariados teniendo en cuenta la pendiente, la vegetación y si es posible la relación del suelo vs litología. Finalmente se definirán los umbrales de lluvia que pueden desencadenar la erosión del suelo.

Cicatriz de coronación del deslizamiento de la Font del Bullidor (Berguedà)