Aprèn - Marcel Hurlimann Ziegler

Los deslizamientos de tipo flujo representan un fenómeno geológico con gran potencial destructivo. La transformación a un flujo es un proceso complejo ya que puede desarrollarse con rapidez, incrementando su capacidad destructiva. El presente estudio analiza el caso particular del deslizamiento del Vielha, que tuvo lugar en junio del 2013. Para el análisis se realiza una modelación numérica con el objetivo de reproducir el evento y analizar las causas y condiciones en las que se produjo el deslizamiento. Se realiza un análisis integral que combina un análisis morfológico y ensayos de laboratorio que, conjuntamente crean el modelo numérico. El análisis morfológico basado en modelos DEM (Modelo de Elevación Digital) y datos LiDAR (Laser Imaging Detection and Ranging), permite la comparación entre dos perfiles topográficos, pre y post rotura, demostrando una diferencia de cota de 2.8 metros entre ambas. Por otro lado, los ensayos de laboratorio clasifican dos unidades geotécnicas; arena limosa (SM) para el estrato superior y arena arcillosa (SC) para el estrato inferior, este último se encuentra en contacto con la roca, que es de origen devónico y compuesto por calizas y pizarras. Además presentan un ángulo de fricción residual de los suelos de 23° y 24 ° respectivamente. El modelo numérico es desarrollado en el software de elementos finitos PLAXIS 2D, el cual usa la información del análisis morfológico y los ensayos de laboratorio para la creación de 3 modelos numéricos. La diferencia entre los modelos es el espesor de estrato de cada uno de ellos, a los cuales posteriormente se aplicarán cinco escenarios diferentes con el fin de obtener una simulación del evento ocurrido. Los escenarios reproducen el comportamiento en 1) condiciones residuales, 2) condiciones secas, 3) con nivel freático, 4) con precipitación y 5) succión. Bajo estas condiciones los modelos revelan la influencia del agua por efectos del nivel freático y de precipitación, que tienen implicación en el

Flow-type landslides represent a geological phenomenon with significant destructive potential. The transformation into a flow is a complex process, as it can develop rapidly, increasing its destructive capacity. This study examines the specific case of the Vielha landslide, which occurred in June 2013. For the analysis, numerical modelling is conducted with the aim of reproducing the event and analyzing the causes and conditions under which the landslide occurred. An integrated analysis is performed that combines morphological analysis and laboratory tests, which together create the numerical model. The morphological analysis, based on Digital Elevation Models (DEMs) and Light Detection and Ranging (LiDAR) data, allows for a comparison between two topographic profiles, one before and one after the landslide, demonstrating a difference in elevation of 2.8 meters between them. On the other hand, laboratory tests classify two geotechnical units: silty sand (SM) for the upper layer and clayey sand (SC) for the lower layer, which is in contact with bedrock originating from the Devonian period and composed of limestone and shale. Additionally, the soils exhibit a residual friction angle of 23° and 24°, respectively. The numerical model is developed using the finite element software PLAXIS 2D, which utilizes information from the morphological analysis and laboratory tests to create three numerical models. The difference between these models lies in the thickness of the strata in each of them. Subsequently, five different scenarios are applied to these models to obtain a simulation of the event that occurred. These scenarios replicate behaviour under 1) residual conditions, 2) dry conditions, 3) with a water table, 4) with precipitation, and 5) suction. Under these conditions, the models reveal the influence of water due to the effects of the water table and precipitation, which have implications for the behaviour of the landslide. Together with geomorphological conditions,

Assessing the performance of a real-time landslide warning system: the Catalan prototype

Projecte Final de Màster Oficial

Tapia Hurtado, Liza Adriana

Tutor/a - Director/a: Berenguer Ferrer, Marc; Hurlimann Ziegler, Marcel

Fecha de publicación: 2023

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona (ETSECCPB)

Ver detalle Acceso al texto completo

Numerical modeling of debris flows. Application to Rebaixader (Pyrenees) and Mocoa (Colombia)

Projecte Final de Màster Oficial

Molano Correa, Laura Isabel

Tutor/a - Director/a: Hurlimann Ziegler, Marcel; Medina Iglesias, Vicente César de

Fecha de publicación: 2023

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona (ETSECCPB)

Ver detalle Acceso al texto completo

Los flujos de detritos son uno de los procesos geomorfológicos más peligrosos de las zonas montañosas, con un comportamiento complejo debido a la alta velocidad del flujo, el largo recorrido y el poder destructivo. Se han evaluado dos eventos de flujos de detritos, uno ocurrido en la Cordillera de los Andes del Norte (Colombia), mientras que el otro evento ocurrió en los Pirineos Centrales (España). Se aplica el análisis retrospectivo para calibrar y validar los resultados de la simulación de cada flujo de detritos, causado por un conjunto de parámetros relacionados con las condiciones ambientales de la montaña. El análisis de las simulaciones se desarrolla mediante el código de Volumen Finito 2D FLATModel. A pesar de que el código numérico integra diferentes leyes de resistencia al flujo, se realiza la comparación de Bingham y Voellmy con y sin arrastre. Se evalúa el arrastre basal de lechos erosionables, y las simulaciones ejecutadas incorporaron el modelo Voellmy con arrastre en FLATModel. El análisis retrospectivo se ha completado para encontrar los parámetros reológicos que pueden reproducir los resultados de referencia. La simulación con arrastre ofrece resultados satisfactorios en cuanto a la trayectoria del flujo y el volumen total para ambos casos. El resultado de aplicar el arrastre basal proporciona la concordancia correcta con las observaciones de campo. El volumen final es sensible al parámetro φent, pero la capacidad de impacto y transporte está influenciada por la pendiente del terreno local y la velocidad del flujo. El concepto de radio crítico se introduce para describir las áreas donde el flujo desarrolla una capacidad más destructiva y puede movilizar un tamaño de roca más grande. El presente estudio muestra que, a pesar de existir muchas incertidumbres, la modelación de flujo de detritos es una herramienta clave para que los investigadores aumenten la comprensión de la dinámica del flujo y reduzcan los impactos de estos peligros naturales.

Debris flows are one of the most hazardous geomorphological processes in mountain areas with complex behavior due to the high flow velocity, long run-out, and destructive power. The present assessment is based on numerical modeling to reproduce historical events and to predict the characteristics of a future one. Two debris flows events have been evaluated, one occurred in the Northern Andes Mountain range (Colombia), while the other event occurred in the Central Pyrenees (Spain). The back-analysis was applied to calibrate and validate simulation results for each debris flow caused by a set of parameters related to the mountain environment conditions. The analysis of the simulations is developed by the 2D finite volume code FLAT-Model. Although different flow resistance laws were integrated in the numerical code, we will be comparing Bingham, and Voellmy with and without entrainment. The basal entrainment from erodible beds was evaluated, the simulation runs incorporating the Voellmy with entrainment model into FLATModel. The back-analysis has been completed to find the rheological parameters which can reproduce the reference results. In order to study debris flows dynamics, numerical modeling of two historical events was performed. Simulating with entrainment offered satisfactory results regarding the flow path and total volume for both cases. Thus, the outcome of applying the basal entrainment provides the right agreement with field observations. The final volume is sensitive to the parameter φent, but the impact and transport capacity is influenced by the local terrain slope and flow velocity. The concept of the critical radius is introduced to describe the areas where the flow develops a more destructive capacity and can mobilize a larger boulder size. The present study shows that despite many uncertainties, debris flow modeling is a key tool for researchers to increase the understanding of flow dynamics and reduce the impacts of these natural hazards.

Análisis de los impactos de incendios forestales en la estabilidad de laderas

Projecte Final de Màster Oficial

Martínez Pérez, Carlos

Tutor/a - Director/a: Hurlimann Ziegler, Marcel

Fecha de publicación: 2022

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona (ETSECCPB)

Ver detalle Acceso al texto completo

Análisis de la erosión del suelo en la cuenca de drenaje de Saldes

Projecte Final de Màster Oficial

Perpinyà Nasarre de Letosa, Aniol

Tutor/a - Director/a: Hurlimann Ziegler, Marcel

Fecha de publicación: 2022

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona (ETSECCPB)

Ver detalle Acceso al texto completo

The importance of rainfall infiltration on landslide occurrence at regional scale. Analysis of typhoons in the Philippines

Projecte Final de Màster Oficial

Asurza Véliz, Flavio Alexander

Tutor/a - Director/a: Medina Iglesias, Vicente César de; Abanco Martínez de Arenzana, Claudia; Hurlimann Ziegler, Marcel

Fecha de publicación: 2022

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona (ETSECCPB)

Ver detalle Acceso al texto completo

Most landslides occur during or after rainy periods around the world, and many of these have been linked to catastrophic events that resulted in significant property damage and fatalities. In this research project, a physically based model called “Fast Shallow Landslide Assessment Model” (FSLAM) was used, with a high-resolution topography (5 meters), to map landslide susceptibility for a case study area located in Luzon Island, province of Benguet, Philippines. The research was focused on Typhoon Mangkhut which caused a multiple-occurrence regional landslide events (MORLE) in the area in September 2018. A landslide inventory was collected for this event which was used to assess the performance of the model. Additionally, two no MORLE were tested in July and August 2018. No MORLE were events with higher rainfall intensity than typhoon Mangkhut that did not lead to landslides in the study area. For calibration purpose, an automatic calibration tool (R-FSLAM) was developed in R, which allowed to speed up the calibration process using a multiobjective criteria based on the landslide susceptibility map accuracy of FSLAM. Finally, FSLAM results were coupled with a hydrological model. In terms of statistical performance, FSLAM showed an accuracy of 0.63 during MORLE in September 2018, where stable cells (no-landslide) were better represented (TNR = 0.73) than the unstable cells (no-landslide) (TPR = 0.54). No-MORLE in July and August 2018 performed well reaching an accuracy above 0.9. Two main parameters were found to control cells instability (landslide prone cells) in FSLAM: antecedent effective recharge (q_a) and porosity (n). During MORLE, q_a had to be very low (~ 0.12 mm/day) to cause landslides, while n had to be close to zero. In no-MORLE, q_a was zero and n was greater than n MORLE values. Furthermore, physical meaning of n had to be re-interpretated and renamed (fillable porosity - n_f) as it behaved as a ‘dynamic' parameter which varies according to soil water

Análisis del contenido de agua en el suelo a escala regional y su efecto en la estabilidad de taludes

Projecte Final de Màster Oficial

Contreras Becerra, Ariel

Tutor/a - Director/a: Berenguer Ferrer, Marc; Hurlimann Ziegler, Marcel

Fecha de publicación: 2022

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona (ETSECCPB)

Ver detalle Acceso al texto completo

En aquest treball es presenta la possibilitat d'utilitzar dades de contingut d'humitat mitjançant un model hidrològic, a 3 zones de Catalunya, de l'any 2019, les quals són un talús experimental a Agropolis UPC, un vestuari a Cercs (Pre-Pirineu Oriental) i un vessant a Senet de Barrabés (Pirineu Central). El Sistema Europeu d'Alerta d'Inundacions (EFAS) fa pronòstics d'inundacions a partir de la humitat inicial del sòl, produïda pel model LISFLOOD, que es basa en observacions de temperatura i vent a prop de la superfície. A la primera part d'aquesta investigació, comparem els continguts d'humitat que registren les observacions de camp, amb les simulacions de contingut d'humitat per LISFLOOD, amb el propòsit d'analitzar les similituds o diferències i el potencial de les simulacions de LISFLOOD utilitat a zones on no es compta amb observacions de camp. Es va fer una correlació de Pearson, entre les dades observades de camp i les simulacions del model, on es pot analitzar el grau d'associació que mantenen les dades. Amb ells, es pot deduir l'alta o baixa relació lineal que presenten les dades i així determinar-ne la validesa. Els resultats de comparació mostren que el model LISFLOOD funciona bé a l'hora d'existir precipitacions que ocasionen l'augment del contingut d'humitat al terreny, a excepció que les simulacions presenten un contingut d'humitat més gran pel tipus de terreny present, al captat per les observacions de camp. A la segona part, es presenten els resultats de la comparativa de lús del contingut dhumitat per les observacions de camp i el simulat pel model LISFLOOD per a una anàlisi destabilitat, mitjançant el mètode de talús infinit. D'aquestes 3 zones d'estudi per a aquesta part, només es van escollir els 2 vessants on es puguin produir lliscaments.

En el presente trabajo se presenta la posibilidad de utilizar datos de contenido de humedad mediante un modelo hidrológico, en 3 zonas de Cataluña, del año 2019, las cuales son un talud experimental en Agropolis UPC, una ladera en Cercs (Pre-Pirineo Oriental) y una ladera en Senet de Barrabés (Pirineo Central). El Sistema Europeo de Alerta de Inundaciones (EFAS), realiza pronósticos de inundaciones a partir de la humedad inicial del suelo, producida por el modelo LISFLOOD, que se basa en observaciones de temperatura y viento cerca de la superficie. En la primera parte de esta investigación, comparamos los contenidos de humedad que registran las observaciones de campo, con las simulaciones de contenido de humedad por LISFLOOD, con el propósito de analizar las similitudes o diferencias y el potencial de las simulaciones de LISFLOOD, para su utilidad en zonas donde no se cuenta con observaciones de campo. Se realizó una correlación de Pearson, entre los datos observados de campo y las simulaciones del modelo, donde se puede analizar el grado de asociación que mantienen los datos. Con ellos, se puede deducir la alta o baja relación lineal que presentan los datos y de esta manera determinar su validez. Los resultados de comparación muestran que el modelo LISFLOOD funciona bien al momento de existir precipitaciones que ocasionan el aumento del contenido de humedad en el terreno, con excepción de que las simulaciones presentan un contenido de humedad mayor por el tipo de terreno presente, a lo captado por las observaciones de campo. En la segunda parte, se presentan los resultados de la comparativa del uso del contenido de humedad por las observaciones de campo y lo simulado por el modelo LISFLOOD para un análisis de estabilidad, mediante el método de talud infinito. De estas 3 zonas de estudio para esta parte, sólo se escogieron las 2 laderas en las que se puedan producir deslizamientos.

The present work presents the possibility of using moisture content data through a hydrological model, in 3 areas of Catalonia, from the year 2019, which are an experimental slope in Agropolis UPC, a slope in Cercs (Pre-Pyrenees Oriental) and a slope in Senet of Barrabes (Central Pyrenees). The European Flood Awareness System (EFAS) makes flood forecasts from the initial soil moisture produced by the LISFLOOD model, which is based on temperature and wind observations near the surface. In the first part of this research, we compare the moisture contents recorded by field observations with the moisture content simulations by LISFLOOD, to analyze the similarities or differences and the potential of LISFLOOD simulations for their usefulness in areas where no field observations are available. A Pearson correlation was performed between the data observed in the field and the model simulations, where the degree of association maintained by the data can be analyzed. With them, it is possible to deduce the high linear relationship that the data present and, in this way, determine its validity. The comparison results show that the LISFLOOD model works well when there are precipitations that cause an increase in the moisture content in the terrain, with the exception that the simulations present a higher moisture content due to the type of terrain present, than what was captured, from field observations The second part presents the results of the comparative of the use of moisture content by field observations and the simulated by the LISFLOOD model for a stability analysis using the infinite slope method. Of these 3 study areas for this part, only the 2 slopes were chosen, which are active and can cause landslides.

Development and validation of a landslide risk assessment toolkit using GIS-techniques

Projecte Final de Màster Oficial

Costa Oterino, Maria

Tutor/a - Director/a: Hurlimann Ziegler, Marcel; Lantada, Nieves

Fecha de publicación: 2022

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona (ETSECCPB)

Ver detalle Acceso al texto completo

Les esllavissades de terra són un dels perills naturals més destructius. Són la causa d'un gran nombre de morts anuals i grans pèrdues econòmiques. No obstant això, les conseqüències d'aquests perills solen ser una subestimació de les dades reals, i en particular això succeeix en aquells països més subdesenvolupats. Això i la falta de recerca i informació sobre els perills de lliscament de terres fan que l'avaluació del risc a les esllavissades sigui un tema de gran complexitat. Aquest estudi proposa l'automatització d'un mètode d'avaluació del risc de lliscaments de terra quan hi ha poca informació de base disponible. Per a fer-ho, s'ha desenvolupat una metodologia clara i senzilla per a avaluar el risc amb un procediment semi-quantitatiu i a escala regional. Les principals dades d'entrada són un mapa de perillositat de lliscaments i un mapa d'usos i cobertes del sòl, a partir dels quals es van caracteritzar els elements exposats i les seves vulnerabilitats a aquesta amenaça. A més, per considerar un escenari més realista del risc, es van utilitzar les mitges conques hidrogràfiques com a unitats de terreny. El procés es va automatitzar amb l'ús del programa QGIS, dins dels Sistemes d'Informació Geogràfica. El risc resultant es presenta en forma de mapes d'escala regional, on es poden definir diferents nivells de risc, i que serveixen com a eina per avaluar l'ús de mesures de prevenció i mitigació del risc. L'automatització del procés es va provar amb èxit a l'àrea muntanyosa de Vall d'Aran (Pirineus centrals).

Los deslizamientos de tierra son uno de los riesgos naturales más destructivos. Son la causa de un gran número de fallecidos anuales y grandes pérdidas económicas. Sin embargo, las consecuencias de estos peligros suelen ser una subestimación de los datos reales, y en particular esto sucede en aquellos países más subdesarrollados. Esto y la falta de investigación e información sobre los peligros de deslizamiento hacen que la evaluación del riesgo sea un tema de gran complejidad. El presente estudio propone la automatización de un método de evaluación del riesgo de deslizamientos cuando se dispone de pocos datos de partida. Para ello, se ha desarrollado una metodología clara y sencilla para evaluar el riesgo de desprendimientos con un procedimiento semi – cuantitativo y a escala regional en una zona montañosa. Los datos de base de la metodología son un mapa de peligrosidad de deslizamientos y un mapa de usos y coberturas del suelo, a partir de los cuales se caracterizaron los elementos expuestos y sus vulnerabilidades a dicha amenaza. Además, se emplearon las medias cuencas hidrográficas como unidades del terreno para considerar un escenario más realista del riesgo. Todo el proceso se automatizó con el uso del programa QGIS, dentro de los Sistemas de Información Geográfica. El riesgo resultante se presenta en forma de mapas a escala regional, en los que se pueden definir diferentes niveles de riesgo, y que sirven como herramienta para evaluar el uso de medidas de prevención y mitigación del riesgo.

Landslides are one of the most destructive natural hazards. They account every year many deaths and great property damage. However, the consequences of these hazards are usually an underestimate of the actual data, especially in underdeveloped countries. This fact and the lack of research and information on landslide hazards make landslide risk assessment a complex subject. The present study proposes an automatized method for landslide risk assessment when little baseline data is available. To do so, a clear and straightforward methodology has been developed to assess landslide risk semi-quantitatively and at a regional scale. The main input data of the developed toolkit are a hazard map and a land use and land cover map, from which the exposed elements and their vulnerabilities to hazards were characterized. In addition, to consider a more realistic scenario of the danger, half basins were used as terrain units. The process was automatized with the use of QGIS commands, within the Geographic Information Systems. The resulting risk is presented in the form of regional scale maps, where different risk levels can be defined, and which serve as a tool to evaluate the use of risk prevention and mitigation measures. The toolkit was successfully tested in the mountainous area of Val d'Aran (Central Pyrenees).

¿Cómo afectan los ciclos hielo-deshielo y la degradación del terreno los mecanismos de movimientos de ladera?

Projecte Final de Màster Oficial

Lozano Calvo, Lidia

Tutor/a - Director/a: Hurlimann Ziegler, Marcel

Fecha de publicación: 2021

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona (ETSECCPB)

Ver detalle Acceso al texto completo

Els despreniments són fenòmens que es donen amb freqüència i posen en risc, tant a les persones com la infraestructura. Un dels factors que l'ocasionen són els cicles de gel-desgel que es donen a les zones de muntanya. El present treball realitza un estudi sobre diferents condicionants perquè es doni lloc un cicle i que, per conseqüència, ocasionen esllavissades de terra. El treball es centra a la comarca de Berguedà, on s'utilitzen dues metodologies diferents per realitzar l'estudi. D'una banda, s'obtenen dades de punts de mesura per observar les oscil·lacions de temperatura i d'altra banda s'utilitzen Sistemes d'Informació Geogràfica (SIG) per a la projecció de les variables i generar un model que permeti mesurar la susceptibilitat de la zona a què es doni un cicle de gel-desgel.

Los deslizamientos son fenómenos que se dan con frecuencia y ponen en riesgo, tanto a las personas como a infraestructura. Uno de los factores que lo ocasionan son los ciclos de hielo-deshielo que se dan en las zonas de montaña. El presente trabajo realiza un estudio sobre diferentes condicionantes para que se dé lugar un ciclo y que, por consecuencia, ocasionen deslizamientos de tierra. El trabajo se centra en la comarca del Berguedà, donde se utilizan dos metodologías diferentes para realizar el estudio. Por un lado, se obtiene datos de puntos de medida para observar las oscilaciones de temperatura y por otro lado se utilizan Sistemas de Información Geográfica (SIG) para la proyección de las variables y generar un modelo que permita medir la susceptibilidad de la zona a que se dé un ciclo de hielo-deshielo.

Landslides are a natural process that occurs frequently and put both people and infrastructure at risk. One of the factors that cause it are the freezing cycles that occur in mountain areas. The present work carries out a study on different condition factors for a cycle to take place and, consequently, causes landslides. The study focuses on the Berguedà region, where two different methodologies are used to carry out the study. On the one hand, data are obtained from measurement points to observe temperature fluctuations and, on the other hand, Geographic Information Systems (GIS) are used to project the variables and generate a model that allows the susceptibility of the area where a freezing cycle occurs.

Análisis de los datos de auscultación de un deslizamiento superficial en Cercs (Prépirineo Catalán)

Trabajo final de grado

Martín Clopés, Carlos

Tutor/a - Director/a: Hurlimann Ziegler, Marcel; Moya Sánchez, José

Fecha de publicación: 2021

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona (ETSECCPB)

Ver detalle Acceso al texto completo

A Regional assessment on the influence of climate change on summer rainfall : an application to shallow landsliding in Wanzhou County, China

Projecte Final de Màster Oficial

Ferrer, Joaquin Vicente Consunji

Tutor/a - Director/a: Medina Iglesias, Vicente César de; Puig i Polo, Càrol; Hurlimann Ziegler, Marcel

Fecha de publicación: 2021

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona (ETSECCPB)

Ver detalle Acceso al texto completo

Comparing physically-based with data-driven models for landslide susceptibility: a case study in the Catalan Pyrenees

Projecte Final de Màster Oficial

Alvarez Chaves, Manuel Antonio

Tutor/a - Director/a: Medina Iglesias, Vicente César de; Hurlimann Ziegler, Marcel; Puig i Polo, Càrol

Fecha de publicación: 2021

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona (ETSECCPB)

Ver detalle Acceso al texto completo

Susceptibilidad de deslizamientos a escala regional. Análisis y visualización de resultados orientados a la gestión del territorio

Projecte Final de Màster Oficial

De Sá Braga, Tamires Suelen

Tutor/a - Director/a: Hurlimann Ziegler, Marcel; Lantada, Nieves

Fecha de publicación: 2021

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona (ETSECCPB)

Ver detalle Acceso al texto completo

La susceptibilitat d'esllavissades pot ser interpretada com una tendència d'una regió a generar esllavissades (Guzzetti et al., 2006). Atès que aquests fenòmens a escala regional poden ser desencadenats per diversos factors usualment no disponibles a aquesta magnitud. Es comú emprar-se en les anàlisis d'esllavissades en models digitals d'elevació i, en alguns casos, amb base a la informació d'usos del terreny i mapes geològics (Palau et al., 2020). L'objectiu principal d'aquest estudi és estimar la probabilitat de ruptura a escala regional en base a dades georeferenciades i generar un mapa de susceptibilitat de lliscament tenint com a unitats de terreny, les unitats hidrològiques. D'altra banda, es proposen i s'avaluen diversos criteris d'agrupació de les classes de susceptibilitat. Es van generar mapes de conques i mitjanes conques hidrogràfiques tenint com a dada d'entrada el model digital d'elevació amb diferents valors de nombre mínim de píxels. Aquest paràmetre es va mostrar molt important, vist que afecta a les àrees dels polígons en la seva distribució, en el mapa i en la seva morfologia. Es van estudiar cinc possibles valors de nombre mínim de píxels iguals a 1 milió, 750, 500, 250 i 100 mil. Els resultats van mostrar que es té una distribució més equitativa d'àrees amb les conques amb menors espais mínims. Es van estudiar vuit criteris d'agrupació: tres criteris estadístics i cinc criteris proposats en aquest estudi denominats de A a I. El criteri C va proporcionar el resultat més satisfactori.

La susceptibilidad de deslizamientos puede ser interpretada como una tendencia de una región en generar deslizamientos (Guzzetti et al., 2006). Dado que estos fenómenos a escala regional pueden ser desencadenados por varios factores usualmente no disponibles a esta magnitud, es común emplearse en los análisis de deslizamientos modelos digitales de elevación y, en algunos casos con base en la información de usos del terreno y mapas geológicos (Palau et al., 2020). El objetivo principal de este estudio es estimar la probabilidad de rotura a escala regional con base en datos georreferenciados y generar un mapa de susceptibilidad de deslizamiento teniendo como unidades de terreno, las unidades hidrológicas. Por otra parte, se proponen y evalúan diversos criterios de agrupación de las clases de susceptibilidad. Se generaron mapas de cuencas y medias cuencas hidrográficas teniendo como dato de entrada el modelo digital de elevación con diferentes valores de número mínimo de pixeles. Este parámetro se mostró de suma importancia, visto que afecta las áreas de los polígonos, su distribución en el mapa y su morfología. Se estudiaron cinco posibles valores de número mínimo de pixeles iguales a 1 millón, 750, 500, 250 y 100 mil. Los resultados mostraron que se tiene una distribución más equitativa de áreas con las cuencas con menores tamaños mínimos. Se estudiaron ocho criterios de agrupación: tres criterios estadísticos y otros cinco criterios propuestos en este estudio denominados de “A” a “E”. El criterio “C” proporcionó el resultado más satisfactorio.

The susceptibility to landslides can be interpreted as a tendency of a region to generate landslides (Guzzetti et al., 2006). Given that these phenomena on a regional scale can be triggered by various factors usually not available at this magnitude, it is common to use digital elevation models in landslide analysis and, in some cases, based on information from land use and geological maps (Palau et al., 2020). The main objective of this study is to estimate the probability of failure on a regional scale based on georeferenced data and to generate a landslide susceptibility map having hydrological units as terrain units. On the other hand, various criteria for grouping the susceptibility classes are proposed and evaluated. Basins and half basins maps were generated with the digital elevation model as input data with different values of the minimum number of pixels. This parameter was very important, since it affects the areas of the polygons, their distribution on the map and their morphology. Five possible values of the minimum number of pixels equal to 1 million, 750, 500, 250 and 100 thousand were studied. The results showed that there is a more equitable distribution of areas with the basins with smaller minimum sizes. Eight grouping criteria were studied: three statistical and another five criteria proposed in this study called “A” to “E”. Criterion C provided the most satisfactory result.

Anàlisi dels impactes d'esllavissades superficials i corrents d'arrossegalls a Andorra

Trabajo final de grado

Babià Soler, Roger

Tutor/a - Director/a: Hurlimann Ziegler, Marcel

Fecha de publicación: 2021

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona (ETSECCPB)

Ver detalle Acceso al texto completo

Les esllavissades superficials i els corrents d'arrosegalls són fenòmens naturals molt comuns en qualsevol territori del planeta amb una geomorfologia irregular. Aquest és el cas del Principat d'Andorra, amb un relleu d'alta muntanya, es una zona en que aquestes catàstrofes són molt usuals. Aquest estudi quantifica la relació entre els moviments de terres més comuns i les variables que afavoreixen el desencadenament d'aquests moviments. Així doncs, s'ha fet un estudi de les variables del terreny i del clima més importants a tenir en compte per entendre el funcionament dels fenòmens naturals a petita escala. També s'ha fet un estudi de camp en certes localitzacions d'Andorra on s'han produït recentment petits moviments de terres amb l'objectiu de comprendre in-situ el funcionament i les característiques d'aquests despreniments. Amb l'ajuda del programari QGIS3.10, s'han catalogat i valorat aquestes variables segons el seu grau d'importància per posteriorment realitzar mapes de susceptibilitat de tot el territori andorrà, i preveure i millorar les interaccions entre la població humana i la força de la natura. Amb els resultats dels mapes finals de susceptibilitat s'ha pogut interpretar les zones més vulnerables en tot el territori, extreure conclusions generals i tenir coneixement de les zones urbanitzades més propenses a patir algun tipus de moviment de masses.

Shallow landslides and debris flows are a very common natural phenomena anywhere on the planet with irregular geomorphology. This is the case of the Principality of Andorra, with a mountain relief,where these natural disasters are very common. This study quantifies the relationship between the most common landslides and the variables that favor the triggering of these natural movements. Therefore, a study of the most important variables of the terrain and the climate in that study region has been made to understand the functioning of this natural phenomena. Field research has also been carried out at certain locations in Andorra where small landslides have recently been produced, in order to understand in-situ the behavior and the characteristics of these landslides. With the help of the software QGIS 3.10, these variables have been catalogued and assessed according to their degree of importance in order to make susceptibility maps of the entire Andorran territory. The aim of this study is to ease the anticipation and to improve the interactions between the human population and the strength of nature. With the results of the final maps of susceptibility, it has been possible to interpret the most vulnerable areas throughout the territory, draw general conclusions and to have knowledge of the urbanized areas most likely to suffer from some sort of mass movements.

Modelización de la escorrentía y de la infiltración en laderas naturales

Projecte Final de Màster Oficial

Carrasco Núñez, Rogelio

Tutor/a - Director/a: Hurlimann Ziegler, Marcel; Lloret Morancho, Antonio

Fecha de publicación: 2020

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona (ETSECCPB)

Ver detalle Acceso al texto completo

Els punts principals d'enfocament en aquest treball, l'anàlisi de la base de dades i l'establiment de la formulació per a la modelació referent als processos d'escorrentia i infiltració en els vessants naturals, tenint en compte l'efecte de la vegetació i el vessament com efectes importants a l'hora d'efectuar el procés de l'erosió. La qualitat de dades amb què es compta en aquest terraplè experimental, el qual compta amb un registre continu amb període de lectura de 5 minuts des de mitjans de l'any 2017 i la progressiva millora del seu sistema de monitoratge, ofereix una base adequada per realitzar l'aplicació de models que requereixin mesures de paràmetres molt específics i referenciats en termes espai i temps. Utilitzant de referència el model Limburg Soil Erosion Model (LISEM) s'aplica la formulació ajustades les especificacions de l'terraplè experimental i imposen les condicions ambientals registrades pel sistema de monitoratge, com a resultat la modelació dels processos d'infiltració, escolament i la seva corresponent erosió exposen valors relativament bons per la validació en l'efectivitat de el model.

Este trabajo de investigación cuenta con el objetivo de extender esta línea de estudio, con una base de datos generada durante más de 2 años proveniente del terraplén experimental, que brinda una vasta muestra representativa para definir tendencias importantes y establecer una referencia para modelaciones. Los puntos principales de enfoque en este trabajo son el análisis de la base de datos y el establecimiento de la formulación para la modelación referente a los procesos de escorrentía e infiltración en las laderas naturales, tomando en cuenta el efecto de la vegetación y la escorrentía como efectos importantes al momento de efectuarse el proceso de la erosión. La calidad de datos con los que se cuenta en este terraplén experimental, el cual cuenta con un registro continuo con periodo de lectura de 5 minutos desde mediados del año 2017 y la progresiva mejora de su sistema de monitorización, brinda una base adecuada para realizar la aplicación de modelos que requieran medidas de parámetros muy específicos y referenciados en términos espacio y tiempo. Utilizando de referencia el modelo Limburg Soil Erosion Model (LISEM) se aplica su formulación ajustadas las especificaciones del terraplén experimental e imponen las condiciones ambientales registradas por el sistema de monitoreo, como resultado la modelación de los procesos de infiltración, escorrentía y su correspondiente erosión exponen valores relativamente buenos por la validación en la efectividad del modelo.

This research work has the objective of extending this line of study, with a database generated over more than 2 years from the experimental embankment, which provides a vast representative sample to define important trends and establish a reference for modeling. The main points of focus in this work, the analysis of the database and the establishment of the formulation for the modeling referring to the runoff and infiltration processes on natural slopes, taking into account the effect of vegetation and runoff as important effects at the time of the erosion process. The quality of data available in this experimental embankment, which has a continuous record with a reading period of 5 minutes since mid-2017 and the progressive improvement of its monitoring system, provides an adequate basis for carrying out the application of models that require measurements of very specific parameters and referenced in terms of space and time. Using the Limburg Soil Erosion Model (LISEM) as a reference, its formulation adjusted to the specifications of the experimental embankment is applied and the environmental conditions recorded by the monitoring system are imposed, as a result of the modeling of the infiltration, runoff and its corresponding erosion processes. show relatively good values for the validation in the effectiveness of the model

Análisis de los deslizamientos asociados al episodio de lluvia y deshielo de junio 2013 en Val d`Aran

Trabajo final de grado

Rivera Sáez, José María

Tutor/a - Director/a: Hurlimann Ziegler, Marcel

Fecha de publicación: 2020

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona (ETSECCPB)

Ver detalle Acceso al texto completo

Els moviments de massa són un dels processos geodinàmics més estesos a la zona pirinenca. Les conseqüències d'aquests processos són nombroses i pràcticament en la seva totalitat, negatives per a l'ésser humà. Al juny de 2013, la gran acumulació de neu durant l'hivern i unes precipitacions inusualment altes, van provocar una multitud de moviments en l'orografia de el terreny de la Val d'Aran. L'Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya va obtenir un inventari de 389 punts de trencaments ocorreguts després d'aquest període. L'estudi de factors com la quantitat d'aigua caiguda, la cobertura de terra, litologia i pendent, entre d'altres, són determinants per evitar impactes econòmics i socials. Per això, es realitza un extens treball de camp per a l'obtenció d'informació rellevant a l'hora de graduar els mapes de cobertures de terra i geològic amb valors de vulnerabilitat en els diferents usos de terra i unitats cartogràfiques. S'utilitza QGIS, que és una aplicació professional de SIG amb programari lliure i de codi obert, per a la realització de mapes de susceptibilitat als moviments de massa. Els mapes de susceptibilitat són una eina elemental per poder predir, amb una gran precisió, els llocs que més probabilitat tenen a què es produeixi un succés d'aquestes característiques. Els moviments de massa són impredictibles, però gràcies a aquests mapes es poden delimitar les zones i saber, d'una manera aproximada, on hi ha major susceptibilitat a que ocorrin aquests successos i així, les entitats corresponents, puguin realitzar actuacions concretes per minimitzar l'impacte, tant social com econòmic.

Los movimientos de masa son uno de los procesos geodinámicos más extendidos en la zona pirenaica. Las consecuencias de estos procesos son numerosas y prácticamente en su totalidad, negativas para el ser humano. En junio de 2013, la gran acumulación de nieve durante el invierno y unas precipitaciones inusualmente altas, provocaron una multitud de movimientos en la orografía del terreno de la Val d'Aran. L'Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya obtuvo un inventario de 389 puntos de roturas ocurridos tras este periodo. El estudio de factores como la cantidad de agua caída, la cobertura del suelo, litología y pendiente, entre otros, son determinantes para evitar impactos económicos y sociales. Por esto, se realiza un extenso trabajo de campo para la obtención de información relevante a la hora de graduar los mapas de coberturas del suelo y geológico con valores de vulnerabilidad en los distintos usos del suelo y unidades cartográficas. Se utiliza QGIS, que es una aplicación profesional de SIG con software libre y de código abierto, para la realización de mapas de susceptibilidad a los movimientos de masa. Los mapas de susceptibilidad son una herramienta elemental para poder predecir, con una gran precisión, los lugares que mayor probabilidad tienen a que se produzca un suceso de estas características. Los movimientos de masa son impredecibles, pero gracias a estos mapas se pueden acotar las zonas y saber, de un modo aproximado, donde hay mayor susceptibilidad a que ocurran estos sucesos y así, las entidades correspondientes, puedan realizar actuaciones concretas para minimizar el impacto, tanto social como económico.

Mass movements are one of the most widespread geodynamic processes in the Pyrenean zone. The consequences of these processes are numerous and almost all are negative for humans. In June 2013, the great accumulation of snow during the winter and unusually high rainfall caused a multitude of movements in the orography of the Val d'Aran terrain. L'Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya obtained an inventory of 389 break points after this period. The study of factors such as the amount of water dropped, the land cover, lithology and slope, among others, are determinants to avoid economic and social impacts. For this reason, extensive fieldwork is carried out to obtain relevant information to graduate the land cover and geological maps with vulnerability values in the different land uses and cartographic units. QGIS, which is a professional GIS application with free and open source software, is used to make maps of susceptibility to mass movements. The susceptibility maps are an essential tool to predict, with great precision, the places that are most likely to cause an event of this nature. Mass movements are unpredictable, but thanks to these maps you can narrow the areas and know, in an approximate way, where there is greater susceptibility to these events and thus, the corresponding entities, can perform specific actions to minimize the social and economic impact.

Imaging soil-root interaction using X-ray micro-computed tomography

Trabajo final de grado

Lascurain i Feliu, Tomàs

Tutor/a - Director/a: Hurlimann Ziegler, Marcel

Fecha de publicación: 2020

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona (ETSECCPB)

Ver detalle Acceso al texto completo

The interaction between plant roots and soil is extremely relevant and difficult to study as the soil is an opaque and heterogeneous environment. The study of soil physical characteristics as a driver of root development is often the main research issue, however, root development also impacts soil structure. In the past, there have been contradictory results regarding whether roots induce compaction of soil in their immediate vicinity, a region that is central for plant health and nutrient acquisition; and it has been attributed to the bad quality of traditional imaging techniques. This study quantifies the relationship between soil physical characteristics and root growth, giving special emphasis on how roots in early-stage formation influence the physical architecture of the surrounding soil structure. High-resolution X-ray micro-computed tomography (µCT) was used to acquire in situ images of two homogenously packed soils samples of different textures with Lentils growing. Results revealed a void ratio gradient extending from the soil-root interface into the bulk soil controlled by texture. It concludes that roots considerably modify the immediate soil physical characteristics by creating a gap at the root surface and increasing void ratio. It discusses the mechanisms that led to the observed soil structure as well as some of the implications that it has in such dynamic zone.

Es coneix relativament poc sobre la interacció entre les arrels de les plantes i el sòl, el medi opac i heterogeni en què es troben fa difícil el seu estudi. La influència de les característiques físiques del sòl sobre les arrels és ara un punt focal de recerca; tanmateix hi ha també un impacte de les arrels sobre l'estructura del sòl. En estudis anteriors, hi ha hagut resultats contradictoris sobre si les arrels indueixen la compactació del sòl del seu entorn, una zona fonamental per a la salut de les plantes i l'adquisició de nutrients; i s'ha atribuït a la mala qualitat de les tècniques tradicionals utilitzades per adquirir imatges. Aquest estudi quantifica la relació entre les característiques físiques del sòl i el creixement de les arrels, posant especial èmfasi en com els estadis inicials de creixement influencien l'arquitectura física del sòl circumdant. Es va utilitzar una tomografia micro-computada de raigs-X d'alta resolució (µCT) per adquirir imatges in situ de dues mostres de sòls homogenis de diferents textures amb llenties en creixement. Els resultats van revelar un gradient de porositat relativa que s'estén des de la superfície de l'arrel fins al conjunt del sòl controlat per la textura del sòl. Conclou que les arrels modifiquen considerablement les característiques físiques del sòl immediatament adjacent creant un espai buit a la superfície de l'arrel i augmentant la porositat relativa. Es discuteixen els mecanismes que han propiciat l'estructura del sòl observada, així com algunes de les implicacions que té en aquesta zona tan

Análisis de los factores condicionantes y desencadenantes de las roturas superficiales ocurridas por el temporal Gloria (Cataluña, Enero 2020)

Trabajo final de grado

Flores Arbolí, Ariadna

Tutor/a - Director/a: Hurlimann Ziegler, Marcel

Fecha de publicación: 2020

Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona (ETSECCPB)

Ver detalle Acceso al texto completo

En enero de 2020 gran parte del litoral catalán se vio afectado por las precipitaciones torrenciales ocasionadas por la llegada del temporal Gloria. Esta importante cantidad de lluvia desencadenó la ocurrencia de múltiples deslizamientos por todo el país, provocando graves daños en infraestructuras, obras lineales, zonas urbanas y residenciales. El presente trabajo se centra en el análisis e interpretación de los factores condicionantes y desencadenantes que dan lugar a la ocurrencia de deslizamientos o roturas superficiales, tales como la geología, la pendiente, el factor humano y la precipitación acumulada. Empleando como herramienta principal un Sistema de Información Geográfico, se analizaron los principales factores que influyeron en la ocurrencia de 47 deslizamientos registrados en la zona de estudio seleccionada para este trabajo, a partir de la elaboración de mapas digitales para cada factor. Estos factores se estudiaron definiendo diferentes subcategorías propias, las cuales presentan un mayor o menor grado de susceptibilidad dependiendo de la densidad de ocurrencia de deslizamientos registrados por km2. Por otro lado, se realizaron fichas en las cuales se resumen los factores, tipo de rotura y grado de meteorización de los taludes.

In January 2020 much of the Catalan coastline was affected by torrential rainfalls caused by the arrival of Storm Gloria. This significant amount of rain triggered the occurrence of multiple landslides throughout the country, causing serious damage to infrastructures, linear works, and urban and residential areas. The present thesis focuses on the analysis and interpretation of the conditioning and triggering factors that lead to the occurrence of landslides or superficial breaks, such as geology, slope, human factor and accumulated precipitation. Using a Geographic Information System as the main tool, the main factors that influenced the occurrence of 47 landslides registered in the study area selected for this work were analysed, employing digital mapping for each factor. These factors were studied defining their own different subcategories, which present a greater or lesser degree of susceptibility depending on the density of landslide occurrence registered per km2. Also, the factors, type of slope failure and weathering degree of the slopes were summarized in datasheets.