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: argeomorphology@gmail.com

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

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

Com evoluciona el delta en condicions “naturals”?

Que passa quan modifiquem algun d’aquests elements?

i el delta de l’Ebre, com està?

Dèficit sediment Increment del nivell del mar

Enfonsament deldelta

Embassaments Canvi climàticSubsidència +

Erosió

Erosió

Acumulació

Acumulació

1956

1995

2018

Que podem fer?

Enginyeria clàssica

Inversió inicial

Manteniment

No s’ataca l’origen del problema

Enginyeria ecològica

Restaurar el flux de sediment

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

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

• 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

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

Móra d’Ebre Benifallet

Tram cobert: 3000 m

Tram cobert: 8000 m

Batimetria dels trams d’estudi

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

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

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

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

Segona fase: Disseny i realització de probes pilot

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

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

Móra d’Ebre Benifallet

Planta potabilitzadora

Tenim una altra font de sediment!...

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

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

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

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

Canal principal

Canal secundari

Fase 1) Definició dels llocs d’estudi

Fase 1) Obtenció de dades de camp de paràmetres hidràulics

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

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

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

Fase 2) Realització de probes pilot

Fase 2) Realització de probes pilot

Monitoreig del sediment injectat

Fase 2) Realització de probes pilot

Seguiment de la ploma al llarg del tram d’estudi

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)

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

Emmagatzematge isecat dels fangs

Càrrega I transport dels fangs

Reducció dels costosenergètics

Reducció procés de deshidratació dels fangs

Beneficis

CAT

Delta Mitigació de la subsidencia

Entrada de nutrients als arrossars

Reducció de les emissions de GEI

Beneficis

Gràcies per la vostra atenció

Fase 2) Realització de probes pilot