La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta...

41
La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ebre Jornada “La lluita contra el canvi climàtic al Delta de l’Ebre: Mesures d’adaptació i mitigació” Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya, 25 de maig de 2018 Albert Rovira Coordinador tècnic del projecte LIFE+ EBRO - ADMICLIM IRTA – Aigües Marines i Continentals E-mail: [email protected]

Transcript of La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta...

Page 1: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ebre

Jornada “La lluita contra el canvi climàtic al Delta de l’Ebre: Mesures d’adaptació i mitigació”Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya, 25 de maig de 2018

Albert RoviraCoordinador tècnic del projecte LIFE+ EBRO - ADMICLIM

IRTA – Aigües Marines i ContinentalsE-mail: [email protected]

Page 2: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Per què cal gestionar el sediment al riu Ebre i al seu Delta?

Page 3: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Principals elements per a la formació d’un delta:

Marees de baixa intensitat

Corrents marines poc intenses

Gran aportació de sediments fluvials

Subsidència

Compactació dels paquets sedimentaris pel seu propi pes

Acreció

Recreixement del sòl per l’aportació de matèria orgànica i inorgànica

Aigües someres

Page 4: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Com evoluciona el delta en condicions “naturals”?

Page 5: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Que passa quan modifiquem algun d’aquests elements?

Page 6: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

i el delta de l’Ebre, com està?

Page 7: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Dèficit sediment Increment del nivell del mar

Enfonsament deldelta

Embassaments Canvi climàticSubsidència +

Erosió

Erosió

Acumulació

Acumulació

1956

1995

2018

Page 8: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Que podem fer?

Page 9: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Enginyeria clàssica

Inversió inicial

Manteniment

No s’ataca l’origen del problema

Enginyeria ecològica

Restaurar el flux de sediment

Page 10: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Aplicació de l’enginyeria ecològica en el riu Ebre i el seu Delta: cas 1

Page 11: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Objectiu

Dissenyar un nou regim de cabal líquid (aigua) i sòlid (sediment) per al tram baix del riu Ebre i el seu Delta

El projecte LIFE+ EBRO-ADMICLIM

Page 12: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

• Definició dels llocs d’estudi

• Recopilació d’informació

• Construcció d’un model hidrodinàmic

• Construcció i acoplament d’un model sedimentològic

• Realització de simulacions

Primera fase

Page 13: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Móra d’Ebre Benifallet

Número de punts: 4Tram cobert: 1400 m.Selección punts: inspecció visual (canvis granulometria del llit fluvial)

Número de punts: 6Tram cobert: 2700 m.Selecció punts: inspecció visual (canvisgranulometría del llit fluvial)

Definició dels llocs d’estudi i recopilació d’información al camp: caracterització de la rugositat del llit del riu

Page 14: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Móra d’Ebre Benifallet

Tram cobert: 3000 m

Tram cobert: 8000 m

Batimetria dels trams d’estudi

Page 15: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Móra d’Ebre Benifallet

Tram cobert: 3800 mNúmero de perfils: 15Mètode: Mesures en continuo (ADV) i puntuals (ADP)

Tram cobiert: 4000 mNúmero de perfils: 16Mètode: Mesures en continuo (ADV) i puntuals (ADP)

Mesures de la velocitat de l’aigua en els trams d’estudi

Page 16: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Exemple del camp de velocitat en una secció transversal al tram de Móra d’Ebre

Page 17: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Simulació de la capacitat de transport del riu per a determinades condicions

Cabal circulant pel riu: 400 m3/sConcentració de sediment injectada: 2 g/lDurada de la injecció: 7 minuts

Page 18: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Segona fase: Disseny i realització de probes pilot

Barcassa

Barques

Volum injectat: 20 m3

Temps injecció: 7-10 minuts

Cabal circulant:

Mòra: 400 m3/s (600 m3/s)

Benifallet: 400 m3/s (290 m3/s)

Número d’injeccions: 4

Page 19: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures
Page 20: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Segona fase: Disseny i realització de probes pilot

Page 21: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

0

1

2

3

4

5

6

7

0,1

2,8

5,4

8,1

10

,8

13

,4

16

,1

18

,8

21

,4

24

,1

26

,8

29

,4

32

,1

34

,8

37

,4

40

,1

42

,8

45

,4

48

,1

50

,8

Turbidez (NTU) vs tiempo (minutos)

Fase 3: Processat de dades i calibració del model

Page 22: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Fase 4: Simulacions d’injecció de sediment sota diferents escenaris

Móra d’Ebre Benifallet

Page 23: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Planta potabilitzadora

Tenim una altra font de sediment!...

Page 24: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Aplicació de l’enginyeria ecològica en el riu Ebre i el seu Delta: cas 2

Page 25: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Objectiu

Avaluar la capacitat de transport dels canals per a transportar el sediment de la planta potabilitzadora cap als arrossars

El projecte LIFE+ EBRO-ADMICLIM

Page 26: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

1) Construcció del model hidrodinàmic 1D per la xarxa de rec i obtenció de dades de camp dels paràmetres hidràulics i caracterització del sediment (p.e.: tendència a la floculació, precipitació, etc.) al laboratori

Passos fets:

3) Calibració, reajustament i validació del model

2) Definició del disseny experimental i obtenció de dades de camp del transport del sediment

4) Realització de simulacions sota diferents escenaris de cabal i de concentració de sediment

Page 27: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Fase 1) Construcció del model hidrodinàmic per la xarxa de rec i acoblament d’un model de transport de substàncies en l’aigua

Recopilació d’informació necessària per a fer córrer el model:

- Topografia, batimetria i pendent de la xarxa de canals.- Pendent i secció dels canals.- Coeficients de rugositat.- Etc. t0 £ t £ t :

c(x, t) =c0

2e

u(x-x0 )

2E(1-G )

×erfcx- x0 -U(t - t0 )G

2 E(t - t0 )

æ

èçç

ö

ø÷÷+ e

u(x-x0 )

2E(1+G )

×erfcx- x0 +U(t - t0 )G

2 E(t - t0 )

æ

èçç

ö

ø÷÷

é

ë

êê

ù

û

úú

G = 1+ 4h h =kE

U 2

t > t :

c(x, t) =c0

2e

u(x-x0 )

2E(1-G )

× erfcx- x0 -U(t - t0 )G

2 E(t - t0 )

æ

èçç

ö

ø÷÷- erfc

x- x0 -U(t - t0 -t )G

2 E(t - t0 -t )

æ

èçç

ö

ø÷÷

é

ë

êê

ù

û

úú+...

é

ë

êê

ù

û

úú

....+eu(x-x0 )

2E(1+G)

× erfcx- x0 +U(t - t0 )G

2 E(t - t0 )

æ

èçç

ö

ø÷÷- erfc

x- x0 +U(t - t0 -t )G

2 E(t - t0 -t )

æ

èçç

ö

ø÷÷

é

ë

êê

ù

û

úú

ù

û

úú

𝜕 𝐴𝐶

𝜕𝑡+𝜕 𝐴𝑈𝐶

𝜕𝑥=

𝜕

𝜕𝑥𝐸𝐴

𝜕𝐶

𝜕𝑥

Page 28: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Canal principal

Canal secundari

Fase 1) Definició dels llocs d’estudi

Page 29: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Fase 1) Obtenció de dades de camp de paràmetres hidràulics

Page 30: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Fase 1) Assajos de sedimentació i resuspensió realitzats al laboratori

Oscillation speed rectangular container

(rpm)

Sludge concentration (g l-1)

Oscillation speed circular container (rpm)

Sludge concentration (g l-1)

35 ND 60 0.004

40 0.031 65 0.022

42 0.318 70 0.627

44 0.551 75 0.804

45 0.580 80 0.870

Page 31: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

0 1 2 3 4 5 60

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Tiempo(h)

C/C

o

np=300;Q=7m3/s; E=0.001;Tver=15 min

punto vertido

420m

1000m

1500m

2900m

5400m

6200m

0 1 2 3 4 5 60

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Tiempo(h)

C/C

o

np=300;Q=7m3/s; E=0.001;Tver=30 min

punto vertido

420m

1000m

1500m

2900m

5400m

6200m

0 1 2 3 4 5 6 70

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Tiempo(h)

C/C

o

np=300;Q=7m3/s; E=0.001;Tver=1hora

punto vertido

420m

1000m

1500m

2900m

5400m

6200m

0 1 2 3 4 5 6 7 80

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Tiempo(h)

C/C

o

np=300;Q=7m3/s; E=0.001;Tver=2 horas

punto vertido

420m

1000m

1500m

2900m

5400m

6200m

Inyección15 min

Inyección30 min

Inyección1 hora

Inyección2 horas

2) Definició del disseny experimental: Simulacions numèriques

Page 32: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

CP 3

CP 2

Injecció del sediment

CP 1

CP 4

Fase 2) Definició del disseny experimental: localització del punt de monitoreig i injecció de sediment

Page 33: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Fase 2) Realització de probes pilot

Page 34: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Fase 2) Realització de probes pilot

Monitoreig del sediment injectat

Page 35: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Fase 2) Realització de probes pilot

Seguiment de la ploma al llarg del tram d’estudi

Page 36: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Fase 3) Calibració i validació del model

0 20 40 60 80 100 120 1400

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Inyección 1 (Q=4.6m3/s)

Pto 1

Pto 2

Pto 3

Pto 4

Ptos laboratorio

0 20 40 60 80 100 120 1400

10

20

30

40

50

60

70

80Inyección 2 (Q=4.6m3/s)

Pto 1

Pto 2

Pto 3

Pto 4

Ptos laboratorio

0 20 40 60 80 100 1200

5

10

15

20

25

30

35

40Inyección 3 (Q=6.3 m3/s)

Pto 1

Pto 2

Pto 3

Pto 4

Ptos laboratorio

0 20 40 60 80 100 120 1400

5

10

15

20

25Inyección 5 (Q=5.6 m3/s)

Pto 1

Pto 2

Pto 3

Pto 4

Ptos laboratorio

0 20 40 60 80 100 120 1400

5

10

15

20

25Inyección 6 (Q=5.6 m3/s)

Pto 1

Pto 2

Pto 3

Pto 4

Ptos laboratorio

0 20 40 60 80 100 1200

5

10

15

20

25

30

35

40Inyección 4 (Q=6.3 m3/s)

Pto 1

Pto 2

Pto 3

Pto 4

Ptos laboratorio

Tiempo desde la inyección (min)

Turb

idez

(N

TU)

Page 37: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Disseny d’un nou sistema de reinjecció de sediment des de la planta del CAT

Page 38: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Emmagatzematge isecat dels fangs

Càrrega I transport dels fangs

Reducció dels costosenergètics

Reducció procés de deshidratació dels fangs

Beneficis

CAT

Page 39: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Delta Mitigació de la subsidencia

Entrada de nutrients als arrossars

Reducció de les emissions de GEI

Beneficis

Page 40: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Gràcies per la vostra atenció

Page 41: La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere · La gestió del sediment al riu i al delta de l’Ere Jornada “La lluita ontra el anvi limàti al Delta de l’Ere: Mesures

Fase 2) Realització de probes pilot