SMuCPhy

Descripció del projecte

SMuCPhy és un projecte multidisciplinari que es proposa a la línia de Retos “Acciones sobre el Cambio Climático y eficiencia en el uso de recursos y materias primas” amb els propòsits d'investigar els perills geològic-geotècnics lligats al Canvi Climàtic i de proposar estratègies d'adaptació. El projecte està centrat en l'erosió de sòls (ES) produïda per esllavissades superficials. Aquest procés té conseqüències importants per a la societat, tant directes (pèrdua de sòls agrícoles i forestals) com a indirectes (morts i danys a infraestructures i disminució de la capacitat d'embassaments), aquestes últimes degudes a fluxos amb alta concentració de sediments (fluxos torrencials). Les propietats hidro-mecàniques dels sòls, juntament amb les condicions geològiques i climàtiques, són factors essencials a investigar en l'erosió. Un valor afegit del projecte és l'anàlisi del paper de la vegetació, que rep una atenció particular.

Retenció de sediments per la construcció de la presa de l’embassament de Terradets en el riu Noguera Pallaresa. Les imatges mostren la formació de deltes d’origen antropogènic

El projecte aborda el problema de l'ES lligada al Canvi Climàtic utilitzant un nou mètode, basat en la recerca a tres escales diferents (vessant, conca de primer ordre i regional) i en l'acoblament dels seus resultats. La integració d'escales es realitzarà d'una forma innovadora, emprant un model físic d'elements finits (EF, Code_Brigth) per a l'acoblament dels processos termo-hidro-mecànics, que serà millorat en el projecte amb la implementació d'un mòdul d'interaccions sòl-vegetació-atmosfera. El calibratge del model físic i la seva validació a escala de vessant es durà a terme a partir de les dades obtingudes en un experiment a escala real en un talús, que serà construït i instrumentat intensament durant el projecte. Aquest tipus d'experiments no són molt freqüents al món i cap dels existents inclou el rang complet d'interaccions amb l'atmosfera i la vegetació. A escala de conca, el model d’EF s'utilitzarà per analitzar l'efecte climàtic en el passat i per predir la resposta futura en tres llocs ja instrumentats del Pirineus, emprant sèries temporals meteorològiques projectades segons diversos escenaris de canvi climàtic. A escala regional, es durà a terme una correlació de factors condicionants de la inestabilitat amb l'ocurrència espai-temporal de lliscaments superficials utilitzant tècniques GIS, i es definiran casos tipus de vessants. Els resultats a escala de conca i regional seran contrastats amb dades històriques en períodes seleccionats (relacions de magnitud-freqüència, llindars d'intensitat-durada de pluja).

Com a resultats del projecte es plantejaran estratègies, d'una banda, per a la mitigació de l'erosió de sòls causada per esllavissades superficials basades en l'estabilització amb vegetació a escala de vessant i de conca i, d'altra banda, per a la planificació del territori, a escala regional, basada en la producció de mapes de susceptibilitat enfront les esllavissades. Els principals impactes soci-econòmics que s'esperen del projecte són la reducció del risc d'erosió de sòls i el foment de l'ús de la vegetació per dissenyar solucions d’enginyeria sostenibles. Els resultats del projecte seran transferits directament a les administracions, empreses i altres usuaris finals a través de reunions anuals i d'un workshop internacional al final del projecte. Els resultats tècnics seran transferits a les empreses col·laboradores i es preveuen publicacions científiques impacte.

Cicatriu del corrent d'arrossegalls succeït el 22 de març de 2015 a Arres de Jos (Val d'Aran)

Barrera dinàmica per la retenció de fluxos torrencials a Erill la Vall (Alta Ribagorça)

Consorci

Entitats col·laboradores (instituts d'investigació o universitats) 

• 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

Administracions col·laboradores

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

Empreses col·laboradores

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

SMuCPhy a un cop d'ull

• Títol: Projecte SMuCPhy: Pérdua de sòl en vessants sota Canvi Climàtic. Processos físics, modelització predictiva i possibles estratègies de mitigació. 
• Instrument: Proyectos EXCELENCIA y Proyectos RETOS. Ministerio de Economía y Competitividad 
• Financiació: 119 K€ 
• Duració: 4 anys (2016-2019) 
• Data d'inici: 1/1/2016 
• Data d'acabament: 31/12/2019 
• Consorci: UPC, ICGC, POLIBA, BOKU, WSL, CENMA-IEA, GEOBRUGG IBÉRICA SA, WORLDSENSING SL, GEOMAR SLP, PRATI ARMATI SL 
• Coordinació projecte: UPC BarcelonaTECH 
• Web del projecte: https://smucphy.upc.edu/

Accions i tasques del projecte

Tasca 1 - Anàlisi d'esdeveniments històrics

Aquesta tasca se centra en l'anàlisi de les esllavissades (en sentit ampli), a escala regional, a partir de l'anàlisi d'esdeveniments històrics ocorreguts al Pirineu Central.

Tasca 2 - Monitoratge de les esllavissades a escala de conca hidrogràfica

El treball se centrarà principalment en l'anàlisi de les esllavissades a escala de conca hidrogràfica a partir de l’estudi de les dades recollides per diferents tècniques de monitoratge. El treball es focalitzarà principalment en la conca del Rebaixader on, des de 2009, hi ha instal·lat un sistema de monitoratge molt sofisticat que recull informació de la seva activitat. Els altres llocs de monitoratge seran Cercs i Erill, que donaran informació complementària, i així evitar interpretacions específiques del lloc que poden esbiaixar els resultats.

Tasca 3 - Anàlisi de les interaccions entre sòl/vegetació/atmosfera

Aquesta tasca es focalitza a escala de vessant, per a això es realitzarà un experiment que analitzarà el comportament i la resposta de vessants vegetats artificialment enfront de les accions climàtiques naturals i la infiltració artificial. En aquesta fase s'identificaran els mecanismes que ho controlen i que permetran calibrar el model numèric desenvolupat en la tasca 4.

Tasca 4 - Desenvolupament d'un model numèric avançat

Íntimament relacionada amb la tasca, aquesta acció pretén elaborar un model avançat basat en elements finits que pugui modelitzar el comportament sòl /vegetació /atmosfera. El model tindrà com a objectiu reproduir els principals processos químic-termo-hidro-mecànics responsables de l'extracció d'aigua del sòl per les plantes i el seu creixement. El model serà validat amb els paràmetres obtinguts a la zona experimental.

Tasca 5 - Anàlisi numèrica de la resposta del vessant

Aquesta tasca inclou les simulacions numèriques realitzades a escala de vessant amb els models desenvolupats. Les simulacions tenen els següents objectius: recolzar el disseny i la interpretació de l'experiment físic, calibrar els models, identificar els diferents processos que actuen en el comportament de vessants vegetats, interpretar les dades de camp recollides a les zones de monitoratge, així com analitzar els mecanismes que produeixen els trencaments superficials en aquests vessants.

Tasca 6 - Anàlisi d’escenaris

Aquesta tasca analitza l'impacte del canvi climàtic en la generació de esllavissades a diferents escales (regional, de conca i de vessant) mitjançant escenaris passats i futurs. Els models climàtics existents i els mapes de canvis de vegetació seran utilitzats per avaluar els seus impactes.

Tasca 7 - Proposta d'estratègies específiques de mitigació

En aquesta tasca es proposaran algunes solucions relacionades amb disminuir la generació de les esllavissades i el canvi climàtic. S'identificaran i descriuran algunes estratègies específiques de mitigació a escala de vessant i a escala regional. Aquesta acció pretén ser un punt de partida per a promoure futures recerques.

Tasca 8 - Gestió i difusió

Tasca que es realitzarà al llarg de tot el projecte i garantirà la coordinació entre els investigadors dels diferents grups de treball. En aquesta part es contempla la realització de la transferència dels resultats a la comunitat científica, així com la repercussió del projecte en els mitjans de comunicació i la seva difusió a la societat.

Accions i tasques del projecte de l'ICGC

Tasca 1 - Anàlisi d'esdeveniments històrics

Aquesta tasca se centra en l'anàlisi de les esllavissades (en sentit ampli), a escala regional, a partir de l'anàlisi d'esdeveniments històrics ocorreguts en els Pirineus Centrals.

Les tasques de l’ICGC se centren en l’actualització de la base de dades de esllavissades. S’escolliran diferents zones del territori on s’hagin produït episodis que hagin produït esllavissades superficials generalitzades als vessants per realitzar la seva caracterització. Una de les zones on l’ICGC centrarà les tasques de cartografia i inventari d’esllavissades serà la Val d’Aran, on al 2013, es va produir un episodi de pluges importants que va provocar una crescuda excepcional de la Garona i dels seus afluents, i del riu Noguera Pallaresa. Aquest episodi va provocar alteracions importants als espais fluvials i als vessants. Per completar l’inventari es realitzarà la comparació entre les ortofotos anteriors a l’episodi (2012) i les posteriors (Juny-Juliol 2013) i es caracteritzaran amb campanyes de camp.

Moviments superficials de vessant produïts al Barranc de Santa Margalida durant l’aiguat i la riuada dels dies 17 i 18 de juny de 2013 a la Val d’Aran

En aquesta tasca està contemplat realitzar un estudi sobre la influencia de la vegetació en la erosió del sòl degut a esllavissades superficials.  Es definiran els casos típics de trencades de vessants a partir de les dades inventariades tenint en compte el pendent, la vegetació i si és possible la relació sòl vs litologia. Finalment es definiran els llindars de pluja que poden desencadenar l’erosió del sòl.

Cicatriu de coronació de l’esllavissada de la Font del Bullidor (Berguedà)