The sediment budget of a highl y erodible catchment. The river Isábena (Ebro basin, central pyrennes).

Resumen

Abstract The suspended sediment transport and its temporal dynamics have been analysed during four hydrological years (2005-2009) in the Isábena river basin, a mesoscale mountainous catchment (e.g., 445 km2) located in the Ebro basin (South Central Pyrenees). Hydrologically, the study period is considered dry (mean of 114 hm3 y-1) if it is compared with the mean long-term annual water yield (177 hm3 y-1 for the period 1945-2009). Mean suspended sediment load for the whole study period was 203,000 t y-1 (i.e., specific yield of 455 t km2 y-1), a high value compared to other similar size Mediterranean counterparts. Although floods dominate the total sediment yield, sediment transport is constant through time. Mean suspended sediment concentration during base flows may reach values higher than 1 g l-1. In-channel sediment storage plays an important role on the sediment transport dynamics during low-flow conditions. Sediment stored in the channel is easily entrained during baseflows and even small discharge fluctuations, forcing the river to carry high sediment concentrations. The amount of sediment stored in the channel may represent up to 5% of the total load exported by the basin. The hydro-sedimentological response of the basin varies greatly to rainfalls of similar magnitude and no significant relations between rainfall intensity, runoff and sediment transport were found. This behaviour suggests that, apart from rainfall, factors such as sediment availability in the badlands and temporarely storage of sediment in the channels influences the river's sedimentary response. Observed temporal dynamics show that spring and late summer-autumn are the seasons in which the highest suspended sediment loads occur, when competent floods occur frequently. Finally, the water and sediment budget of the basin were estimated. Results suggest that Cabecera sub-catchment controls the hydrology of the basin whereas Villacarli and Lascuarre sub-basins are the responsible for the most of the suspended sediment transport. The observed high sediment loads confirm that the sediment input of the River Isábena is one of the main causes of the Barasona reservoir's siltation, generating an annual sedimentation rate of 0.13 hm3 y-1, a value that represents more than 0.15% of the original reservoir capacity. Keywords: suspended sediment transport, hydro-sedimentological response, in-channel sediment storage, badlands, reservoir siltation, Barasona Reservoir, Isábena basin. Resum El transport de sediment en suspensió i la seva dinàmica temporal han estat analitzats durant quatre anys hidrològics (2005-2009) a la conca del riu Isábena, una mesoconca de muntanya (e.g., 445 km2) localitzada en la conca de l'Ebre (Pirineu Central). Hidrològicament, el període d'estudi es considera sec (mitjana de 114 hm3 a-1) si es compara amb l'escolament mitjà anual a llarg termini (177 hm3 a-1 per al període 1945-2009). La càrrega mitjana anual de sediment en suspensió per al període d'estudi va ser de 203.000 t y-1 (i.e., càrrega específica de 455 t km2 a-1), valor elevat si es compara amb altres conques mediterrànies de mida similar. Les crescudes dominen el transport de sediment; tot i així, aquest és molt constant en el temps. La concentració mitjana de sediment en suspensió durant cabals baixos arriba a valors >1 g l-1. L'acumulació de sediment a la llera juga un paper important sobre la dinámica del transport durant cabals baixos. El sediment acumulat a la llera es posa fàcilment en moviment durant cabals base i petites fluctuacions de cabal, forçant al riu a transportar elevades concentracions de sediment. Aquest sediment acumulat pot suposar al 5% del transport total de la conca. La resposta hidro-sedimentològica de la conca és molt variable per a pluges similars i no s'ha trobat relacions entre la intensitat de la pluja, l'escolament i el transport de sediment. Aquest comportament suggereix que, a part de la precipitació, factors com la disponibilitat de sediment als xaragalls (badlands) presents a la conca i l'acumulació de sediment al canal influeixen a la resposta sedimentaria del riu. La dinàmica temporal observada mostra que la primavera i el final d'estiu-tardor són les estacions durant les quals es generen les majors càrregues de sediment en suspensió, ja que és quan crescudes competents ocorren amb major freqüència. Finalment, s'ha estimat el balanç d'aigua i sediment en suspensió. Els resultats indiquen que la subconca de Cabecera controla la hidrologia general de la conca mentre que les subconques de Villacarli i Lascuarre són les responsables de la major part del transport de sediment en suspensió. Les elevades càrregues de sediment calculades confirmen que el riu Isábena és una de les principals causes de l'aterrament de l'embassament de Barasona, generant una taxa de sedimentació anual de 0,13 hm3 a-1, un valor que representa més del 0,15% de la capacitat original de l'embassament. Paraules clau: transport sediment en suspensió, resposta hidro-sedimentològica, emmagatzematge de sediments a la llera, badlands, aterrament d'embassaments, Barasona, riu Isábena. Resumen El transporte de sedimento en suspensión y su dinámica temporal se han analizado durante cuatro años hidrológicos (2005-2009) en la cuenca del rio Isábena, mesocuenca de montaña (e.g., 445 km2) localizada en la cuenca del Ebro (Pirineo Central). Hidrológicamente, el período de estudio se considera seco (media de 114 hm3 a-1) si se compara con la escorrentía media anual a largo plazo (177 hm3 a-1 para el período 1945-2009). La carga media anual de sedimento en suspensión para el período de estudio fue 203.000 t y-1 (i.e., carga específica de 455 t km2 a-1), valor elevado si se compara con cuencas mediterráneas de tamaño similar. Las crecidas dominan el transporte de sedimento; de todas formas, éste es muy constante en el tiempo. La concentración media de sedimento en suspensión durante caudales bajos alcanza valores >1 g l-1. La acumulación de sedimento en el lecho juega un papel importante sobre la dinámica del transporte durante caudales bajos. El sedimento acumulado en el canal se pone fácilmente en movimiento durante caudales base y pequeñas fluctuaciones de caudal, forzando al río a transportar elevadas concentraciones de sedimento. Este sedimento acumulado puede suponer el 5% del transporte total de la cuenca. La respuesta hidro-sedimentológica de la cuenca es muy variable para lluvias similares y no se han encontrado relaciones entre la intensidad de la lluvia, la escorrentía y el transporte de sedimento. Este comportamiento sugiere que, aparte de la precipitación, factores como la disponibilidad de sedimento en las cárcavas (badlands) presentes en la cuenca y la acumulación de sedimento en el canal influyen en la respuesta sedimentaria del río. La dinámica temporal observada muestra que la primavera y el final del verano-otoño son las estaciones en las que se generan las mayores cargas de sedimento en suspensión, ya que es cuando crecidas competentes ocurren con mayor frecuencia. Finalmente, se ha estimado el balance de agua y sedimento en suspensión. Los resultados indican que la subcuenca de Cabecera controla la hidrología general de la cuenca mientras que las subcuencas de Villacarli y Lascuarre son las responsables de la mayor parte del transporte de sedimento en suspensión. Las elevadas cargas de sedimento calculadas confirman que el río Isábena es una de las principales causas del aterramiento del embalse de Barasona, generando una tasa de sedimentación anual de 0,13 hm3 a-1, un valor que representa más de 0,15% de la capacidad original del embalse. Palabras clave: transporte sedimento en suspensión, respuesta hidro-sedimentológica, almacenamiento de sedimentos en el lecho, cárcavas, aterramiento de embalses, embalse de Barasona, río Isábena. http://hdl.handle.net/10803/21774