d.6 estudi hidrÀulic de la situaciÓ...

Planificació de l´espai fluvial de les conques del Baix Llobregat i l’Anoia

D.6 ESTUDI HIDRÀULIC

Pàg. 1

D.6 ESTUDI HIDRÀULIC DE LA SITUACIÓ ACTUAL



Pàg. 2

ÍNDEX

D.6.1. INTRODUCCIÓ..............................................................................................................1

D.6.2. DETERMINACIÓ DE SECCIONS DE CÀLCUL ...........................................................3

D.6.3. MODELITZACIÓ............................................................................................................6 D.6.3.1. Model MIKE11........................................................................................... 6

D.6.3.1.1. Definició de la malla i de la topografia................................................ 7

D.6.3.1.2. Resistència de la llera ........................................................................ 7

D.6.3.1.3. Condicions de contorn........................................................................ 8

D.6.3.1.4. Equacions de St. Venant i esquema de resolució.............................. 8

D.6.3.1.5. Estructures ....................................................................................... 10

D.6.3.1.6. Sobreeixidors de paret gruixuda/assuts ........................................... 12

D.6.3.1.7. Culverts ............................................................................................ 12

D.6.3.1.8. Link Channels. Opció de flux quasi-bidimensional........................... 14

D.6.3.2. El model hidrodinàmic del Baix Llobregat ............................................... 15

D.6.3.2.1. Dades necessàries per introduir en el model ................................... 15

D.6.3.2.2. Construcció dels models .................................................................. 16

D.6.3.2.3. Resultats del càlcul hidràulic ............................................................ 24

D.6.4. RECOMANACIONS TORRENCIALITAT....................................................................25 D.6.4.1. Objectius ................................................................................................. 25

D.6.4.2. Avingudes torrencials .............................................................................. 25

D.6.4.3. Dades de l’avinguda a les rieres de les Arenes i Rubí del 1962 ............. 26

D.6.4.4. Metodologia............................................................................................. 27

D.6.4.4.1. Càlcul del transport sòlid .................................................................. 27



Pàg. 3

D.6.4.4.2. Càlcul dels calats amb transport en suspensió ................................28

D.6.4.4.3. Càlcul dels calats amb transport de fons..........................................28

D.6.4.4.4. Càlcul dels calats definitius ..............................................................28

D.6.4.5. Aplicació a les rieres de Rubí i les Arenes (1962) ...................................29

D.6.4.6. Aplicació a les condicions actuals (2003) ................................................30

D.6.5. DEFINICIÓ DE LES ZONES INUNDABLES.............................................................. 33

D.6.6. CONCLUSIONS.......................................................................................................... 34 D.6.6.1. Conca de l'Anoia......................................................................................34

D.6.6.2. Conca de Rubí.........................................................................................34

D.6.6.3. Conca de Cervelló ...................................................................................36

D.6.6.4. Conca del Llobregat.................................................................................36

D.6.7. REFERÈNCIES........................................................................................................... 38



Pàg. 1

D.6.1. INTRODUCCIÓ L'objectiu del present apartat és definir els cabals a partir del vessament propi de cada

subconca, així com els nivells aconseguits per les làmines d'aigua en els distints

esdeveniments. Un cop estimats tots aquests paràmetres es procedeix a la

representació gràfica.

Els esdeveniments que caracteritzen la planificació de l'espai fluvial són els següents:

• El de la màxima crescuda ordinària.

• El de 10 anys de període de retorn, que correspon a una de les línies base que

a partir de les quals es delimitarà la zona fluvial.

• El de 100 anys de període de retorn, que correspon a una de les línies base

amb la qual es delimitarà el Sístema Hídric.

• El de 500 anys de període de retorn, que correspon a l'establiment de la Zona

Inundable.

• Els de 50, 100 i 500, que determinen la gravetat dels riscos definida per la

Directriu Bàsica de Protecció Civil enfront d'Inundacions.

Els lleres estudiats són els següents:

• El riu Llobregat des de la confluència amb l'Anoia fins al mar.

• El riu Anoia des de Copons fins al Llobregat.

• La riera de Rubí fins al Llobregat, la riera de les Arenes des de Matadepera fins

a la riera de Rubí i la Riera de Palau des d'aigües amunt de Terrassa fins a la

riera de Rubí.

• La riera de Carme des d'aigües amunt de Cal Bou fins a l'Anoia.

• El riu de Bitlles i la riera de Mediona des de Sant Joan de Mediona fins a

l'Anoia.

• La riera de Cervelló des de Vallirana fins al Llobregat i la riera de Rafamans

després fins a la riera de Cervelló.



Pàg. 2

RUBI

RAFAMANS

ARENES

PALAU

CERVELLOLLOBREGAT

ANOIA

CARME

BITLLES

La metodologia emprada per a l'estimació dels diferents nivells i cabals, consisteix en

la construcció de models hidràulics unidimensionals en règim variable. Aquests models

han de recollir de forma adient les característiques del funcionament hidràulic

adaptades a les hipòtesis de càlcul (unidimensional i en règim variable). La

modelització s'ha realitzat utilitzant el programa MIKE 11, desenvolupat pel DHI a

Hørsholm (Dinamarca). Aquest programa es desenvolupa en una estructura modular,

emprant-se el mòdul hidrodinàmic per a l'obtenció de nivells-calats i cabals.

Per al Llobregat ha estat necessari utilitzar l'opció de model quasi-bidimensional, que

permet definir diversos corrents paral·lels de flux i les interconnexions, ja que el flux

unidimensional no s'ajusta a les característiques hidràuliques del tram estudiat

d'aquest riu.

En el següent apartat s'exposa de manera detallada els fonaments de càlcul del MIKE

11, els requisits del programa i el format dels arxius de resultats.

Aquest capítol té un seguit de consideracions generals: de càlcul i de dades d'entrada

generals i, a més, incorpora altres paràmetres més concrets per a cada submodel.

Donada la gran complexitat del model, s'ha realitzat una exposició individualitzada de

les diferents parts que conformen el model així com dels submodels construïts per

optimitzar el càlcul.



Pàg. 3

Els apartats desenvolupats per a cada exposició són:

a). Xarxa Hidrogràfica i Seccions transversals

En aquest apartat es realitza una breu descripció física del tram en estudi: ubicació,

longitud, xarxa hidrogràfica, seccions de càlcul en número i font cartogràfica, juntament

amb una figura descriptiva de les conques i la xarxa.

b). Hidrogrames d'entrada

Com a dada d'entrada és necessari definir els cabals de càlcul. En aquest model s'han

emprat els hidrogrames obtinguts en l'estudi hidrològic, segons l’escorrentiu propi de

cada subconca. Són els arxius de resultats del NAM, per a cada període de retorn

calculat.

c). Condicions de contorn

Es comenta quines han estat les condicions aigües amunt i aigües avall per a cada

model.

d). Estructures

Es relacionen en aquest epígraf els punts singulars presents en els models d'estudi, en

particular: ponts, guals importants, assuts, etc. Aquests elements alteren

significativament la circulació de cabals dins les lleres i la seva geometria ha de ser

definida detalladament per ser introduïda posteriorment en el model.

A més de les grans estructures s'han introduït com a sobreeixidors, aquells espigons,

travesses, assuts de poca importància, petits guals i resalts naturals del terreny, que

variaven significativament la làmina d'aigua.

D.6.2. DETERMINACIÓ DE SECCIONS DE CÀLCUL Com es va comentar al capítol de topografia i cartografia, les seccions de càlcul es van

obtenir a partir del MDT (Model Digital de Terreny) a la projecció cartogràfica Universal

Transversal Mercator fus 31 i una grandària de cel·la d’1m2 proporcionat per l'ICC,

Institut Cartogràfic de Catalunya que, en col·laboració amb l'Agència Catalana de

l'Aigua, ha elaborat la cartografia específica per a aquest estudi.



Pàg. 4

Es tracta d'una banda (d'amplària variable) que cobreix tots els trams de llera a

modelitzar hidràulicament.

S'han traçat els transversals a l'eix de cada llera amb una distància mitjana entre

seccions de 60m, encara que s'han definit perfils transversals específics en:

• Seccions hidràulicament especials (estretaments, meandres, canvis de

règim...)

• On hi ha estructures (ponts, assuts,...). Aquí és necessari definir dues seccions,

una aigües amunt i una altra aigües avall, que reflecteixin la geometria del

terreny on es recolza l'estructura.

• Els elements de risc com zones d'habitatges, nous projectes constructius, etc.

Aquests transversals s'han tallat amb el GRID de cel·la d'1m2 per obtenir la cota en

cada punt del transversal. Com a codi d'identificació de la secció s'ha pres el punt

quilomètric on la secció talla l'eix del riu, o el que és el mateix, la distància a la

capçalera de la llera.

Per a això s'han emprat les funcions específiques del Sistema d'Informació Geogràfica,

en concret el mòdul Vertical Mapper del programa Mapinfo. Un cop obtinguts els

transversals s'han exportat al format que admet el model hidrodinàmic. En total s'han

obtingut 3795 perfils transversals, a partir del MDT de 1mx1m.

L'elecció de seccions transversals és determinant en l'obtenció de valors significatius

(representativitat física) i en l'estabilitat del model (representativitat matemàtica). Per

això el procés seguit ha estat el següent:

• Determinació del conjunt de seccions, caracteritzant les lleres de la millor forma

possible (perpendiculars al flux, paral·leles a les estructures, de longituds

màximes, enllaçant les subconques, caracteritzant les entrades d'aigua per

altres lleres tributàries,...).

• Realització d'una passada general a tot el sistema i representació dels resultats

de la làmina d'aigua (per a cabals baixos s'ha triat el corresponent al DPH i per

a alts el cabal de període de retorn equivalent a 500 anys).



Pàg. 5

• Determinació de noves seccions en aquells punts en els quals el càlcul ha fallat

o en aquells on no s'ha cobert de forma adequada alguna part de la geometria

del terreny: ponts esviats, estructures seguides o entrecreuades (per exemple:

el nus del Pont del Diable al Llobregat), confluències amb d’altres lleres (per

exemple: la riera de Cervelló al Llobregat on hi ha dos ponts), espigons,

travesses i sobreelevacions de la llera que produeixen petits assuts i canvis de

règim, etc.

Per tenir la precisió necessària a l'hora de situar les seccions es va superposar al MDT

la cartografia 1:1000, elaborada per l'ICC, amb la qual cosa es podia visualitzar les

estructures i el terreny conjuntament.

La figura següent és un exemple d'aquest procés:



Pàg. 6

Per a la riera Palau en capçalera, els perfils de càlcul (aigües amunt de la zona on

comença el MDT) es van obtenir a partir de la cartografia emprada en el projecte de

canalització realitzada el 1972 per la Confederació del Pirineu Oriental.

La riera de Lavernóó s’ha modelitzat de forma simplificada, ja que aquest curs fluvial

no entrava dins l'estudi hidràulic. No obstant això, a causa de la grandària de la conca

s'ha dividit en dues subconques, per tant ha estat necessari passar el model

hidrodinàmic per tenir en compte la laminació i translació de l'ona. Per a l'obtenció de

les seccions de càlcul s'ha emprat el MDT de 100x100m de pas de malla que es va

utilitzar en l'estudi de l'INUNCAT.

A més a més, ha estat necessari emprar 731 seccions addicionals obtingudes amb el

MDT de 100x100m per a modelitzar la xarxa hidrogràfica aigües amunt del Llobregat i

les connexions entre la llera principal i els marges d'inundació del Llobregat.

D.6.3. MODELITZACIÓ

D.6.3.1. Model MIKE11 L'eina utilitzada per a la modelització hidrològica i hidrodinàmica és el MIKE11,

desenvolupat pel DHI a Hørsholm (Dinamarca). MIKE11 és una eina d'estructura

modular. Amb ella és possible fer càlculs hidrodinàmics unidimensionals en règim

variable, càlculs de pluja-escorriment (emprat en el càlcul de vessament propi de cada

subconca en l'estudi hidrològic) i altres opcions no usades en aquest estudi.

El mòdul HD (hidrodinàmic) del MIKE11 utilitza un esquema de diferències finites

implícit per al càlcul del règim no-permanent de rius i estuaris. El mòdul pot descriure

tant condicions de flux en règim ràpid com en règim lent, a través d'un esquema

numèric que s'adapta en a cada situació tant en el temps com en l'espai. El MIKE11

HD també inclou mètodes de càlcul a través d'estructures i permet la descripció de

maniobres complexes d'estructures mòbils. Per a aquells casos en què el flux no sigui

clarament unidimensional, compta amb l'opció de càlcul quasi bidimensional.

El mòdul MIKE11 HD, ha estat emprat per establir els nivells-calat en les seccions de

càlcul i els cabals definitius entre seccions.



Pàg. 7

D.6.3.1.1. Definició de la malla i de la topografia

La planta de la xarxa fluvial, la interconnexió de rius,..., s'anomena topologia i es

defineix dins l'arxiu Network que té l'extensió nwk11. La descripció de la topografia de

la llera i de les planes d'inundació es fa a l'arxiu Cross-sections, extensió xns11.

MIKE11 permet modelitzar xarxes de rius complexos. També permet la modelització

de xarxes mallades.

D.6.3.1.2. Resistència de la llera

La resistència de la llera al flux es pot descriure a través de diferents expressions:

1. Chezy

2. Manning

El tipus de descripció es defineix en l'editor dels paràmetres hidrodinàmics (extensió

hd11) sota la pestanya Bed Resistance.

Si s'utilitza la descripció de Chezy, el terme de la resistència al flux en l'equació de

quantitat de moviment és com segueix:

ARCQgQ

2 .

Amb: Q: cabal

A: àrea del flux

R: radi hidràulic

Si s'usa la descripció de Manning, la fórmula és la següent:

34

2ARM

QgQ

M equival al coeficient de Strickler. És l'invers del número de Manning n. Típicament, el

valor de n està en el rang 0.01 (canal llis) a 0.10 (canal amb vegetació densa). Els

valors de M corresponents van de 100 a 10.



Pàg. 8

D.6.3.1.3. Condicions de contorn

En cada extrem de tram que no estigui connectat a un altre tram, és necessària una

condició de contorn.

D.6.3.1.3.1. Tipus de condició de contorn:

1. Valors constants d’h i Q.

2. Valors variables amb el temps d’h i Q.

3. Una relació d’h i Q (exemple: una corba de cabals). Aquest tipus de contorn

només es deuria utilitzar com a condició aigües avall.

Si la resolució de les condicions de contorn variables és baixa i el pas de temps és

més gran que l’utilitzat en la simulació, els valors intermedis dels contorns es

determinen mitjançant interpolació lineal.

D.6.3.1.3.2. Selecció de la condició de contorn

La selecció de la condició de contorn depèn de la situació física que es vol simular i de

la disponibilitat de les dades:

Típicament, condicions de contorn aigües amunt podrien ser:

• Un cabal constant d'un embassament.

• Un hidrograma d'un esdeveniment registrat o calculat.

Condicions de contorn aigües avall inclouen:

• Nivells d'aigua constants, per exemple d'una llacuna.

• Evolució del nivell d'aigua, per exemple descrivint la marea.

• Una corba de cabals fiables.

D.6.3.1.4. Equacions de St. Venant i esquema de resolució

MIKE11 HD pot resoldre les equacions de St. Venant sota les hipòtesis següents:

• L'aigua és incompressible i homogènia, és a dir se suposa que no hi ha variació

de densitat.



Pàg. 9

• El pendent de la llera és petit així que el cosinus de l'angle del pendent amb

l'horitzontal pot suposar-se igual a 1.

• La longitud d'ona és llarga comparada amb la profunditat d'aigua. Aquesta

hipòtesi assegura que el flux pot considerar-se en cada punt paral·lel a la llera,

és a dir, que els termes d'acceleració vertical no s'han de tenir en compte i que

la distribució vertical de la pressió pot considerar-se hidrostàtica.

• El flux té lloc en règim lent (el flux en règim ràpid se simula també amb

MIKE11, però assumint condicions restrictives (veieu Referències (14))

La derivació de les equacions de continuïtat i de quantitat de moviment, tal com és

utilitzada pel MIKE11 està donada en Referències (14). Les equacions resultants són:

qtA

xQ =

∂∂+

∂∂

02

2

=+∂∂+

∂

∂

+∂∂

ARCQgQ

xhgA

xAQ

tQ

α

Amb: Q: cabal

A: àrea del flux

q: aportacions laterals

h: calat

C: coeficient de resistència de Chezy

R: radi hidràulic

α: coeficient de distribució de quantitat de moviment



Pàg. 10

La solució de les equacions de continuïtat i de quantitat de moviment està basada en

un esquema de diferències finites implícit desenvolupat per Abbott i Ionescu (1967).

Els detalls de l'esquema de solució estan donats a Referències (14).

L'esquema està estructurat de tal manera que és independent de la descripció de l'ona

(és a dir: cinemàtica, difusiva o dinàmica)

La següent figura il·lustra una malla de càlcul de punts Q (cabal) i h (nivells d'aigua)

d'exemple tal com s'utilitza en el programa.

Figura Tram de canal amb la malla de càlcul.

D.6.3.1.5. Estructures

MIKE11 inclou descripcions per a una gran varietat d'estructures que funcionen com a

punts de control. La formulació d'aquestes estructures permet una gran flexibilitat ja

que varia tant en el grau d'intervenció com en el nivell de complexitat.

Les estructures són modelitzades pel MIKE11 com a punts de control en Q-Points dins

l'esquema càlcul. A partir de la categoria de l'estructura es determina una relació entre

el cabal i els nivells aigües amunt i aigües avall segons les condicions de flux, un factor

de correcció de l'entrada i de la sortida, i un factor de correcció de flux crític.

Definit el nivell aigües amunt, aigües avall i el cabal es pot determinar el règim del flux.

Per diferenciar entre excedent lliure (el flux crític) i flux inundat (el flux submergit)

s'assumeix com a bona aproximació inicial que el flux és crític i la descàrrega

associada és calculada.



Pàg. 11

El cabal és crític si la línia d'energia en la cresta del sobreeixidor és major que el nivell

aigües avall. Si el cabal no és crític, es realitza una iteració submergida per determinar

el cabal.

Comparant el cabal crític amb el submergit es determina el règim de flux i finalment es

pren el cabal menor.

D.6.3.1.5.1. Condicions de flux

Les diverses condicions de flux necessàries per calcular una estructura són:

• Cabal Zero

• Flux Submergit

• Flux Lliure

A cada pas de càlcul, el programa tria la situació específica a utilitzar.

D.6.3.1.5.2. Pèrdues de contracció i expansió

Les pèrdues principals (Head Losses) aigües amunt i aigües avall de les estructures

són funció dels coeficients γin , γout , de les proporcions de l'àrea eficaç de pas de

l'estructura i de les àrees de les seccions transversals al riu immediatament adjacents

a l'estructura que s'està definint.

D.6.3.1.5.3. Seccions transversals per al càlcul d'estructures

És necessari descriure una secció transversal de la llera immediatament aigües amunt

i aigües avall de qualsevol estructura ja que les formulacions de pèrdua (Loss) es

basen en les relacions entre l'àrea de pas eficaç que deixa l'estructura i la de la llera

immediatament adjacent.

D.6.3.1.5.4. Estructures paral·leles o compostes

És possible modelar diverses estructures en el mateix punt de control (q-point),

simulant així una estructura composta de diverses estructures individuals.

Una estructura paral·lela podria descriure per exemple una estructura de pont de vies

de dues calçades, per tant amb doble tauler, obres de drenatge, etc. Una estructura

composta es defineix, simplement, especificant la posició (el mateix chainage o punt

en què es vincula a la llera o s'ubica i nom fluvial) per a cada estructura individual.



Pàg. 12

El cabal per a l'estructura composta és programable tractant cada estructura

separadament, afegint els coeficients per a cada estructura i aplicant els coeficients

finals a la solució última per al q-point.

D.6.3.1.6. Sobreeixidors de paret gruixuda/assuts

Les formulacions estàndard per al flux sobre un sobreeixidor de paret gruixuda (broad

crested weir) s'estableixen automàticament en el MIKE11 basant-se en la geometria

de l'abocador i en els coeficients de pèrdua principal i calibratge especificats per

l'usuari. Aquestes formulacions assumeixen una distribució hidrostàtica de la pressió a

l'abocador (weir crest). S'utilitzen diferents algorismes per al flux submergit i

abocament lliure, amb una alternança automàtica entre tots dos.

D.6.3.1.7. Culverts

Les opcions Culvert, en MIKE11 fan possible la modelització d'estructures que

permeten el pas del cabal sigui quin sigui la forma, longitud o pendent. Totes les

condicions de flux estan representades incloent-hi sumergència plena o parcial, el flux

crític a l'entrada i a la sortida, la pèrdua de càrrega en el culvert tant en règim lliure

com a pressió.

D.6.3.1.7.1. Dades d'entrada

La geometria de la secció transversal de l'obra de pas, es pot especificar tant si es

tracta d'una forma estàndard (rectangle, cercle) com d’una forma irregular definida per

l'usuari com una relació (profunditat o nivell)/amplada.

Altres dades necessàries per al càlcul són:

• La longitud de l'obra (culvert) (m)

• nivells aigües amunt i aigües avall (m)

• el número de culverts

• el coeficient de fricció (n de Manning)

• coeficients en ambdues direccions del flux, positiva i negativa, per a:

• les pèrdues de flux d'entrada (típicament 0.5)

• les pèrdues a la sortida (típicament 1.0)



Pàg. 13

• les pèrdues de la corba (la claveguera recta seria 0.0)

• coeficient de correcció de cabal lliure (típicament 1.0)

D.6.3.1.7.2. Tipus de Flux

El flux a través d'un culvert pot ser classificat en tres tipologies diferents:

a). Flux nul

La condició de flux nul succeeix quan es dóna una de les condicions següents:

• el culvert està sec

b). Control de flux aigües amunt

El control de cabal aigües amunt del culvert es produeix quan el nivell aigües avall no

té cap influència en el cabal a través del culvert.

El cabal Q és per consegüent una funció del nivell d'aigua a l'entrada del culvert, h1, i

pot ser tabulat (amb la relació de Q-H) abans de la simulació minimitzant-ne així el

temps de càlcul.

Les condicions de flux simulades són:

• El flux crític a l'entrada

• Entrada en làmina lliure i sortida crítica

• Entrada en càrrega i sortida crítica

• Làmina lliure a l'entrada i a la sortida

• Entrada en càrrega i sortida en làmina lliure

c). Control de flux aigües avall

El control de cabal aigües avall o flux submergit es dóna quan el nivell aigües avall

imposa una limitació en el flux a través del culvert. Els càlculs tenen lloc durant la

simulació perquè el cabal és funció dels nivells de la làmina tant aigües amunt com

aigües avall i per això no és pràctic tabular-ho.

Les condicions del flux modelitzades són:



Pàg. 14

• Entrada i sortida en làmina lliure

• Flux submergit i sortida en secció parcialment plena

• Flux d'entrada en làmina lliure i sortida submergida

• Plenament submergit

D.6.3.1.8. Link Channels. Opció de flux quasi-bidimensional

Quan un riu té diverses lleres, o en aquells casos en què les planes d'inundació

traslladen un flux independent del principal, el càlcul unidimensional no acaba de

reflectir aquesta situació. El MIKE11 compta amb l'opció de calcular fins a tres canals,

sensiblement paral·lels, la llera principal, la plana d'inundació o braç del marge dret i el

de l'esquerre. Les aportacions de cabal d'un a un altre canal es defineixen mitjançant

connexions denominades “links channels”.

Quant a les lleres paral·leles són definides com qualsevol altre tram de riu.

D.6.3.1.8.1. Objectiu

El “link channel” és un ramal curt emprat per a connectar una plana d'inundació amb la

llera principal del riu. No necessiten seccions transversals per a ser definits. El “link” (o

connexió) és més senzill de modelitzar que un afluent normal, ja que s'introdueix com

un canal i sobreeixidor lateral, però amb només 3 punts de càlcul.

Encara que el funcionament és simple, cal introduir totes les característiques i

paràmetres específics d'aquesta opció per a deixar definida la connexió: geometria,

coeficients de pèrdues en capçalera,...

D.6.3.1.8.2. Geometria

La secció longitudinal de la connexió es defineix amb els paràmetres següents:

Bed Level US: Cota aigües amunt del llit de la llera del canal de connexió entre la llera

principal i una de les planes d'inundació del riu.

Bed Level DS: Cota aigües avall del llit de la llera del canal de connexió.

Additional Storage: (Capacitat d’emmagatzematge addicional). El fet de no estar

definit per seccions transversals fa que el “link channel” no contribueixi a la capacitat

d’emmagatzematge dels nodes on es connecta a les branques que traslladen el flux.



Pàg. 15

Per això, aquest paràmetre s'usa únicament per no emmagatzemar en els nodes que

uneixen un “link channel” amb altres lleres no regulars.

També es pot definir si la capacitat d’emmagatzematge addicional ha de ser afegida

aigües amunt, aigües avall o en ambdós extrems del “link channel”.

La capacitat d’emmagatzematge normal es defineix a la columna que indica l'àrea

addicional de flux, en la pantalla d'introducció i procés de dades de seccions

transversals

D.6.3.1.8.3. Resistència del llit fluvial de la connexió

La resistència del llit del riu, al llarg del “link channel” o connexió, s'introdueix

mitjançant el número de Manning o el seu invers (M’ o n)

D.6.3.1.8.4. Coeficients de pèrdues en capçalera

Cadascun dels quatre factors que es defineixen està infradimensionat, havent d'estar

en el rang entre 0.00 i 1.00.

D.6.3.1.8.5. Geometria de la Secció Transversal

Mitjançant un quadre profunditat-amplada característic del MIKE11 queda definida la

geometria del “link channel”. Aquestes dues dimensions han d'anar incrementant-se

(connexió triangular, trapezoïdal o corba).

D.6.3.1.8.6. Relació Q/h

Per calcular la corba Q/h, s'especifica el nombre de relacions necessàries i es calcula.

El resultat apareix en una taula. Quan algun paràmetre que defineixen el “link channel”

es corregeix cal recalcular la corba Q/h.

D.6.3.2. El model hidrodinàmic del Baix Llobregat

D.6.3.2.1. Dades necessàries per introduir en el model

Les dades següents s'han utilitzat per establir el model del Llobregat:

• Model digital de terreny de tota la conca de100mx100m de pas de cel·la i MDT

de 1mx1m a la zona on s'han de delimitar les zones inundables.

• Informació sobre els perfils transversals: coordenades UTM, geometria,

resistències, connexions.



Pàg. 16

• Capa SIG amb els següents elements per poder definir la topologia del model:

o Xarxa hidrogràfica

o Subconques d'aportació

o Seccions transversals

• Informació sobre ponts i estructures: posició, geometria, pèrdues d'embocadura

i desembocadura,...

• Hidrogrames propis de cada subconca, obtinguts com a resultat de les

passades del MIKE11 NAM per a les distintes hipòtesis.

• Hidrogrames de sortida de les preses, gestionades en situació d'avinguda.

• Dades per introduir la condició de contorn aigües avall (condicions de

desembocadura a una altra llera o de nivells de marea).

D.6.3.2.2. Construcció dels models

A causa de la gran complexitat del model ha estat necessari optimitzar el temps de

càlcul. La xarxa hidrogràfica es caracteritza per 4526 perfils en el model general, de

les quals 3795 es troben a la conca del Baix Llobregat, repartits en 176 km, més les

271 estructures inventariades i distribuïdes de la manera següent:

RIU/RIERA Pont Passarel·la Gual Assut Aqüeducte Tub Total L’Anoia 36 6 28 14 1 85 Les Arenes 22 2 1 1 26 Bitlles 18 4 16 2 1 41 Carme 10 3 4 2 1 2 22 Cervelló 10 2 1 13 El Llobregat 22 2 5 29 Palau 15 1 2 18 Rafamans 4 4 6 1 3 18 Rubi 16 1 2 19 TOTAL 153 22 60 27 2 7 271

TOTAL ESTRUCTURES 271



Pàg. 17

Aquesta complexitat del model fa necessari abaixar l'increment de temps de càlcul per

aconseguir estabilitzar la làmina d'aigua, calculant-ho normalment amb increments de

“t” d'entre 1 i 5 segons.

El procés de càlcul d'aquesta manera oscil·la entre 3 i 5h. Per aquest motiu i sobretot

aprofitant que l'hietograma característic de les rieres s'ha estimat de 6h i el del

Llobregat de12h (amb l’aplicació d’un coeficient de simultaneïtat de 0.907), s'han

separat les rieres del model general. Les característiques generals dels submodels i

del model general es descriuen de forma particular en els punts següents.

D.6.3.2.2.1. Model complet del Baix Llobregat:

D.6.3.2.2.1.1. Xarxa Hidrogràfica i Seccions transversals

La xarxa hidrogràfica del model complet del Baix Llobregat consta de les lleres

següents:

• Xarxa complementària: Llobregat fins a Martorell, Cardener, Saldes, Aigua

d'Ora, Navel, Merips, Calders, Gavarresa, Rajadell més alguns petits trams

d'altres rieres, necessàries per a la connexió hidràulica amb les conques

d'aportació aigües amunt. Aquestes lleres han estat modelitzades de forma

simplificada mitjançant seccions obtingudes del MDT de 100x100m separades

entre si per una distància mitjana de 5km. En total han estat 731 seccions

introduïdes en aquesta part del model. En la següent figura es poden veure en

vermell les lleres citades anteriorment.

• Xarxa principal de la conca del Baix Llobregat: el Llobregat des de Martorell,

l’Anoia, Carme, Bitlles, Rubí, les Arenes, Palau, Cervelló i Rafamans. Aquests

lleres, objecte de delimitació de l'espai fluvial del PEF del Baix Llobregat i

l’Anoia, han estat modelitzades mitjançant 3795 seccions obtingudes del MDT

de 1x1m. A aquesta xarxa s'afegeix la capçalera de la riera de Palau i 12

seccions obtingudes del projecte de construcció de la canalització de la riera de

Palau de l'any 1972, a més d’un tram de la riera de Lavernó, necessari per a la

translació de l'ona de la conca d'aportació de capçalera. Els rius en verd, que

es veuen en la següent figura marquen aquesta xarxa principal.



Pàg. 18

Aquestes 2 xarxes, encara que provenen de dues fonts diferents, formen una xarxa

única dins el model.

D.6.3.2.2.1.2. Hidrogrames d'entrada

Els 116 hidrogrames per període de retorn obtinguts amb el mòdul NAM corresponents

a cadascuna de les 116 conques en què es va subdividir la conca del Llobregat, es

vinculen a la xarxa hidrogràfica identificant el punt quilomètric on s'ubica el punt baix

de la conca.

Aquests hidrogrames van ser calculats amb l'hietograma patró de 12h definit en

l'Estudi Pluviomètric, al qual se li va aplicar un coeficient de simultaneïtat de 0.907.

D.6.3.2.2.1.3. Condicions de contorn

La condició de contorn imposada aigües amunt de totes les branques de la xarxa

queda definida per l'entrada de cabal corresponent a l'hidrograma de la conca

d'aportació aigües amunt.



Pàg. 19

Per a la capçalera dels rius Llobregat i Cardener, els hidrogrames introduïts són els

que marquen les normes d'explotació en avingudes de les preses de la Baells i Sant

Ponç. Els hidrogrames de sortida (laminats), per als distints períodes de retorn, es

vinculen a la xarxa en el punt d'ubicació de la presa corresponent.

La condició de contorn aigües avall es troba a la desembocadura del Llobregat per la

qual cosa està condicionada a la situació de marea que s'imposi a la desembocadura.

Per a això s'ha consultat l'Anuari de Marees, que daten a la PMVE (plenamar màxima

viva equinoccial) a Barcelona en +0.5m. L'altura d'onada de 3-5 anys de període de

retorn és 1m (entre vall i cresta). Per la qual cosa es considera com a condició de

contorn que el mar es troba a 0.5m +0.5m =1m del seu nivell habitual.

D.6.3.2.2.1.4. Estructures

Al Llobregat existeixen 22 ponts des de Martorell fins a la desembocaura que han estat

modelitzats com a marcs de control i sobreeixidors. El règim del Llobregat és lent per

la qual cosa el càlcul en les estructures dóna uns resultats raonables.

D.6.3.2.2.1.5. Model quasi bidimensional

El Llobregat al tram d'estudi (des de Martorell fins a la seva desembocadura) es troba

parcialment canalitzat mitjançant un conjunt de motes discontínues a tots dos marges.

Aquestes motes interrompudes i d'altura variable provoquen que existeixin certes

zones on el cabal no entri a la llera principal o bé que se surti de la mota. Per a

modelitzar aquesta situació s'ha emprat l'opció de càlcul quasi bidimensional. Es tracta

de dividir les seccions transversals en canal principal, plana d'inundació de la marge

esquerra i dreta (en cas d'existir aquestes o almenys una d'elles) i caracteritzar

cadascuna d’aquestes zones paral·lels de trasllat de l'ona de la mateixa manera que

amb una llera única. Després s'han definit les connexions o links entre la llera principal

i les paral·leles a cada marge.

D.6.3.2.2.2. Submodel de la conca de l'Anoia:


Per a la delimitació de les zones inundables de la conca de l'Anoia s'han separat les

lleres d'aquesta conca del model general i així s’ha optimitzat el temps de càlcul.

Aprofitant la circumstància que en haver d'aplicar un altre patró de pluges, distint del



Pàg. 20

Llobregat (hietograma representatiu de 6h en comptes de 12h), ha estat necessari

córrer un nou model, s'han separat les lleres següents: l’Anoia, el riu de Bitlles, la riera

de Carme, més el tram de la riera de Lavernó necessari per a la translació de l'ona de

la conca d'aportació de capçalera.

En total, aquest model compta amb: 2178 seccions de l’MDT d’1mx1m de cel·la, més 3

seccions obtingudes de l’MDT de 100mx100m per a Lavernó.

La longitud de lleres per a la delimitació de les zones inundables és d'aproximadament

102 km. La següent figura mostra la xarxa d'aquest submodel:


Cada hidrograma d’escorriment propi de cada subconca, obtingut amb el mòdul NAM,

es vincula a la xarxa hidrogràfica identificant el punt quilomètric on s'ubica el punt baix

de la conca.

Aquests hidrogrames van ser calculats amb l'hietograma patró de 6h definit en l'Estudi

Pluviomètric per als diferents períodes de retorn.




Pàg. 21




La condició de contorn aigües avall es troba a la desembocadura de l'Anoia al

Llobregat, per la qual cosa està condicionada al nivell del Llobregat per a cada període

de retorn.


A l'Anoia existeixen 58 ponts des de Copons fins a la desembocadura al Llobregat, la

riera de Carme 16 i al riu de Bitlles 26, dins l'àmbit d'estudi. Aquests ponts han estat

modelitzats com a marcs de control i sobreeixidors.

D.6.3.2.2.3. Submodel de la conca de la riera de Rubí

El càlcul per als tres cursos fluvials d'aquesta conca ha estat anàleg a la resta, tenint

en compte les oportunes particularitats d'aquestes lleres. No obstant això el resultat

del càlcul obtingut és tan sols la part del cabal líquid. La realitat és que aquestes rieres

presenten un altíssim grau de torrencialitat, amb una gran aportació de cabal sòlid en

les seves avingudes a causa del seu gran pendent, potencial erosionabilitat i de les

pluges de gran intensitat pròpies d'aquesta zona. Els nivells aconseguits pel pas

d'aquest cabal líquid seran augmentats en les rieres de les Arenes i Rubí amb els

factors de correcció que s'inclouen a l'apartat d’estudi de torrencialitat en el punt 5

d'aquest estudi hidràulic.


Per a la delimitació de les zones inundables de la conca de la riera de Rubí, s'han

separat les lleres d'aquesta conca del model general, anàlogament al que s'ha realitzat

per a la conca de l'Anoia. En el nou model s'han separat les lleres següents:.Palau,

Arenes, Rubí i la zona de Palau al seu pas per Terrassa.

En total, aquest model compta amb: 842 seccions del MDT de 1mx1m de cel·la, més

12 seccions obtingudes del projecte de canalització de la riera del Palau, dut a terme

per la Confederació del Pirineu Oriental, el 1972.

La longitud de lleres per delimitar les seves zones inundables és d'aproximadament 30

km. La següent figura mostra la xarxa d'aquest submodel:



Pàg. 22


Cada hidrograma d’escorrentiu propi de subconca, obtingut amb el mòdul NAM, es

vincula a la xarxa hidrogràfica identificant el PQ on s'ubica el punt baix de la conca.


Pluviomètric per als distints períodes de retorn.





La condició de contorn aigües avall està a la desembocadura de la riera de Rubí al


de retorn.


A la riera de Palau existeixen 18 ponts, a la riera de les Arenes 23 i a la riera de Rubí

altres 23 ponts, dins l'àmbit d'estudi. Aquests han estat modelitzats com a seccions



Pàg. 23

amb la geometria del pont. El règim és ràpid o pròxim al ràpid en molts trams per la

qual cosa el càlcul a les estructures dóna uns resultats raonables.

D.6.3.2.2.4. Submodel de la conca del Cervelló

La riera de Cervelló té característiques anàlogues a les rieres de Rubí i les Arenes

quant a alta capacitat de transport sòlid per la qual cosa s'han corregit també els calats

amb el factor de torrencialitat proporcionat segons s'indica al capítol 4 d'aquest estudi.


Per a la delimitació de les zones inundables a la conca de la riera de Cervelló s'han

separat les lleres d'aquesta conca del model general, anàlogament al que s'ha realitzat

per a les conques de l'Anoia i Rubí. En el nou model s'han separat les lleres següents:

Cervelló i Rafamans.

En total, aquest model compta amb 391 seccions de l’MDT de 1mx1m de mida de

cel·la.

La longitud de les lleres sobre les quals delimitar les zones inundables és

d'aproximadament 15 km. La següent figura mostra la xarxa d'aquest submodel:



Pàg. 24


Cada hidrograma d’escorriment propi de subconca, obtingut amb el mòdul NAM, es

vincula a la xarxa hidrogràfica identificant el PQ on s'ubica el punt baix de la conca.


Pluviomètric per als distints períodes de retorn.





La condició de contorn aigües avall està a la desembocadura de la riera de Cervelló al


de retorn.


A la riera de Rafamans existeixen 15 ponts i a la riera de Cervelló 8, dins l'àmbit

d'estudi. Tots han estat modelitzats com a seccions amb la geometria del pont. El

règim és ràpid o pròxim al ràpid en molts trams, per la qual cosa el càlcul en les

estructures dóna uns resultats raonables.

D.6.3.2.3. Resultats del càlcul hidràulic

De les passades del càlcul amb el model s'obtenen les cotes de la làmina d'aigua, la

velocitat i el núm. de Froude per secció. També s'obtenen el cabal entre dues seccions

consecutives. A l'apèndix D.6.1. Llistats de MIKE11: Nivells i cabals corresponents als

distints períodes de retorn, s'adjunten els llistats per seccions d'ambdues dades

resultants.

En el cas de les rieres de Cervelló, les Arenes i Rubí, els resultats obtinguts mitjançant

les passades de MIKE11 han estat posteriorment modificats per factors de correcció

que afegeixen l'aportació de cabal sòlid al líquid. La zona inundable s'ha representat

amb el cabal sòlid tingut en compte.

Finalment cal recordar que els càlculs hidràulics han de ser entesos com a

aproximació numèrica d'una realitat complexa i, per tant, en alguns casos poden estar

subjectes a variacions degudes a:



Pàg. 25

• En trams de gran pendent els fenòmens locals són molt significatius i no són

calculables pels models.

• Al marge d'error inclòs al càlcul posteriorment modificat mitjançant un factor de

correcció molt difícilment quantificable per la seva variabilitat i per la poca

quantitat d'episodis documentats, però de necessària aplicació per no allunyar-

se més encara del fenomen real d'avinguda.

• Al comportament bidimensional del flux, a les zones del Delta i en aquelles

àrees inundades pel desbordament de la mota de canalització i que el model

quasi bidimensional proporciona una simplificació.

D.6.4. RECOMANACIONS TORRENCIALITAT

D.6.4.1. Objectius La intenció d’aquest apartat és oferir un criteri per al càlcul hidràulic de nivells d’aigua

en situació d’avinguda torrencial, a partir de l’estudi de la dinàmica fluvial. L’estudi

complet es pot consultar a l’apèndix “Estudi de la torrencialitat de les rieres de Rubí,

les Arenes i Cervelló” d’aquest mateix apartat.

Les zones d’especial aplicació d’aquesta metodologia són les rieres de Rubí, les

Arenes i la riera de Cervelló.

D.6.4.2. Avingudes torrencials Entenem per avingudes torrencials aquelles que es produeixen com a conseqüència

de la confluència d’un seguit de factors:

• Pendents elevats: majors de l’1,5%. Amb pendents majors del 6% aquests

fenòmens són més freqüents i virulents.

• Cabals sòlids molt elevats: relacions entre cabal sòlid i cabal líquid majors del

5%. Aquest material pot ser transportat de dues formes:

o Transport en suspensió: material fi amb origen difús per tota la conca, la

disponibilitat és directament proporcional a l’erosionabilitat dels

materials de la conca.



Pàg. 26

o Transport per arrossegament de fons: material més gruixut que prové

de la pròpia llera i de les terrasses fluvials, la disponibilitat és

directament proporcional a la capacitat de transport del flux (funció de la

geometria de les seccions, del pendent i la granulometria) i inversament

proporcional al grau d’urbanització (fixació del material al·luvial) de les

zones de terrassa.

Aquest tipus d’avingudes són especialment perilloses perquè augmenten els calats

d’inundació i poden arribar a doblar-los amb facilitat.

D.6.4.3. Dades de l’avinguda a les rieres de les Arenes i Rubí del 1962

A partir de l’estudi “Resumen y conclusiones de los estudios sobre las avenidas del

Vallés en 1962” de López Bustos et al. (Madrid 1964), s’ha pogut recollir descripcions i

estimacions d’alguns fenòmens que es produïren la nit del 25 de setembre de l’any

1962 a la zona de les rieres de les Arenes i Rubí:

• S’estima que el transport de fons durant la punta fou aproximadament el 38%

del volum total del flux.

• La densitat del flux estigué compresa entre 1,15 i 1,2 Kg/l, com a conseqüència

de la gran quantitat de material sòlid en suspensió.

• A partir de cinc seccions transversals i de les cotes màximes d’inundació en

aquestes seccions, s’ha calculat el cabal que correspondria suposant un flux

d’aigua clara (sense transport sòlid). Els resultats es mostren a la taula 1 i

s’identifiquen com a cabals virtuals.

Secció Ubicació i % Calats Q punta virtual

Q punta real

P-1 Matadepera (a.amunt) 3.25 ≈2.60 m - 320 m3/s P-2 Matadepera (a.avall) 2.94 ≈2.00 m - 350 m3/s P-3 R. de Rubí en Les Fonts 1.19 ? 4.87 m 1627 m3/s 635 m3/s P-4 Rubí 1.50 ≈4.40 m 2236 m3/s 658 m3/s P-5 El Papiol 0.84 ≈4.40 m 2121 m3/s 693 m3/s

Taula 1. Dades de l’avinguda del 1962 a Rubí i les Arenes.

• S’afirma que la disponibilitat de materials fins fou gairebé il·limitada, amb fonts

d’origen en l’al·luvial recent i en la meteorització dels conglomerats de Sant



Pàg. 27

Llorenç del Munt. Pel que respecta a materials gruixuts també existien grans

dipòsits de terrassa de granulometria variada.

D.6.4.4. Metodologia A partir de les dades de les anàlisis granulomètriques efectuades per la UPC a les

rieres de les Arenes i Rubí i amb l’aplicació de les teories existents sobre el transport

de sòlids per flux d’aigua s’aconsegueix definir una metodologia de treball que

permetrà extreure resultats i calibrar els càlculs teòrics amb dades de camp.

D.6.4.4.1. Càlcul del transport sòlid

Les fórmules per a avaluar el transport sòlid d’un flux expressen sempre capacitat de

transport i no transport real. Cal recordar que el transport real és el valor mínim entre

la capacitat del flux i la disponibilitat de sediment.

La fórmula seleccionada ha estat l’expressió de Meyer-Peter i Müller, adaptada a la

situació de les rieres de Rubí i les Arenes seguint les indicacions següents:

• Es pren el diàmetre com al diàmetre mitjà (Dm) de les mostres analitzades.

• Es pren la densitat del sòlid com a 2,65T/m3 i la tensió crítica (τC*, la que origina

l’inici del moviment del sòlid) com a 0.047 (adimensionalitzada).

• Se suposa que no existeixen formes de fons que modifiquin els coeficients de

rugositat de Manning, atès que ens trobem en cursos de graves i materials

grollers.

Amb tots aquests supòsits l’equació del transport sòlid té l’expressió següent:

qs = 32,19 Dm3/2[τ0

*-τC*]3/2

on, τ0* = γ Rh i / [( γs-γ) Dm] és la tensió total efectuada pel flux sobre el fons de llera.

Aquesta equació només és vàlida per cursos fluvials amb pendents menors del 2% i

suposant equilibri de fons (no hi ha acumulació ni erosió al fons).



Pàg. 28

D.6.4.4.2. Càlcul dels calats amb transport en suspensió

El transport en suspensió, com s’ha vist anteriorment, modifica les condicions del flux,

en especial la velocitat. En aquest apartat es tindrà en compte les modificacions del

flux provocades pel transport de sòlids en suspensió:

u = U [γ/(γ +Cγs)]

on, u representa la velocitat modificada per les condicions de transport en suspensió i

U la velocitat suposant aigua clara. Finalment el calat es calcularà seguint l’equació de

continuïtat AU=au, amb les corresponents relacions geomètriques d’àrea i calat.

D.6.4.4.3. Càlcul dels calats amb transport de fons

Per al càlcul dels calats definitius s’ha aplicat l’equació de continuïtat a un volum de

control en el qual hi entra flux d’aigua tèrbola sense transport de fons i al qual se li

incorporen sòlids d’arrossegament de fons. D’aquesta manera es calculen dues

velocitats:

• vs = u [1 - √(τc/τ0)], velocitat dels sòlids

• v = 2/3 u [(1+0.5/Fr2)/{1+(ρs/ρ)(qs/q)(vs/v)}], velocitat mínima del flux torrencial

Amb aquestes modificacions del flux es pot calcular aplicant l’equació de continuïtat

els calats resultants del transport de fons, semblantment a com s’ha fet abans.

D.6.4.4.4. Càlcul dels calats definitius

Finalment, amb totes aquestes noves velocitats podem fer una estimació de la

modificació dels calats degut al transport de sòlids tant en suspensió com per

arrossegament de fons:

y’ = qs/vs + (u/v) y

on, qs es troba aplicant l’equació de Meyer-Peter i Müller amb un factor multiplicador

de 4 (per adaptar l’equació a les dades de transport sòlid conegudes de la riera de les

Arenes mitjançant una trampa de sediment de la UPC), vs és la velocitat dels sòlids

transportats, u és la velocitat de l’aigua amb sòlids en suspensió, v és la velocitat del

flux torrencial i y és el calat d’aigües clares.



Pàg. 29

D.6.4.5. Aplicació a les rieres de Rubí i les Arenes (1962) L’aplicació d’aquestes equacions a les dades de les rieres de Rubí i les Arenes de

l’any 1962 donen com a resultat la taula següent:

n MPM C Qvirtual U Qreal y y’ v vs fi gros neq P-1 0.030 × 4 10% 1097 7.82 369 1.67 2.60 4.16 3.86 10% 7.8% 0.0892

P-2 0.025 × 4 10% 954 6.98 339 1.58 2.00 3.63 2.49 10% 4.6% 0.0704

P-3 0.031 × 4 6% 1928 8.09 795 3.85 4.87 4.48 3.57 6% 4.3% 0.0752

P-4 0.030 × 3.5 6% 2924 8.10 1615 3.57 4.40 5.36 4.12 6% 2.3% 0.0543

P-5 0.023 × 3.5 10% 2234 9.65 1302 3.37 4.40 6.44 4.57 10% 1.2% 0.0395

Taula 2. Resultats d’aplicar la metodologia del transport torrencial a les seccions de les rieres de Rubí i les Arenes de l’any 1962

A partir d’aquests resultats i comparant amb la taula 1, destaquen un seguit

d’aspectes:

• Hi ha molta diferència entre velocitats d’aigua clara i torrencials, així com entre

cabals reals i virtuals i finalment entre calats d’aigua clara i amb transport de

sòlids. Aquest punt justifica el fet d’introduir el càlcul en règim torrencial.

• Comparant les dues taules es troba:

o Molta coincidència entre dades reals i teòriques a la zona de

Matadepera. A les Fonts (secció 3) l’ajust no és òptim però encara és

acceptable.

o Poca coincidència a les seccions de Rubí (casc urbà). Amb la teoria

torrencial descrita no es poden explicar nivells tan elevats.

L’existència de zones amb poca coincidència de dades reals i teòriques fa pensar en

situacions de règim no-uniforme, com poden ser:

• Obstruccions als ponts de Rubí i generació de zones amb embassament o

acumulació d’aigua que farien augmentar els calats. També, el trencament

ràpid d’un d’aquests ponts podria generar cabals instantanis molt elevats (per

exemple durant el trencament del pont del carrer de Cadmo a Rubí).



Pàg. 30

• Creació de fronts d’ona que trencarien la continuïtat del flux. Aquest cas és

molt improbable a la zona de Rubí (amb pendents mitjos-baixos i per tant

capacitat de transport de sòlids mitjana).

D.6.4.6. Aplicació a les condicions actuals (2003) La comparació de les condicions físiques de l’any 1962 i les de l’actualitat permet

destacar un seguit de canvis que modifiquen sensiblement els paràmetres de

torrencialitat de la conca:

• Hi ha hagut un abandonament de les zones agrícoles en benefici de superfície

revegetada. Aquest fet produirà una disminució en el transport de fins en

suspensió que s’estima al voltant del 20% menys.

• Hi ha també una disminució en la disponibilitat de material groller potencialment

transportable com a càrrega de fons, a conseqüència de la fixació

(urbanització) de part de la llera i terrasses adjacents. A partir de l’estudi de

fotografies aèries de l’any 1956 i comparant-ho amb l’estat actual, s’ha

determinat els coeficients de reducció de qs següents:

o Riera de les Arenes a Terrassa, 52%

o Riera de Rubí a Rubí, 70%

Aquestes reduccions en el cabal sòlid disponible s’han evidenciat amb un

augment de l’erosió de la llera amb soscavacions màximes de 5 metres en

relativament poc temps.

Amb totes aquestes recomanacions podem establir un àbac que ens permet majorar

els calats en funció del cabal calculat. Aquest àbac serà d’aplicació a la rieres de les

Arenes, a la zona urbana de Terrassa, i a la riera de Rubí, al casc urbà d’aquesta

ciutat. Es proposa usar les corbes de l’any 1962 sobretot en zones habitades

inundables per així augmentar la seguretat dels resultats.



Pàg. 31

Ábaco de Flujo Torrencial en Terrassa

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50

Calado (m)

Cau

dal (

m3/

s)

T -50% Qs

T_2003

T +50% Qs

T Virtual

T_1962

12

Ábaco de Flujo Torrencial en Rubí

0

200

400

600

800

1000

1200

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00

Calado (m)

Cau

dal (

m3/

s)

R -50% Qs

R_2003

R +50% Qs

R_Virtual

R_1962

3



Pàg. 32

0,0

200,0

400,0

600,0

800,0

1000,0

1200,0

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00

Calado (m)

Caud

al (m

3/s)

Crv_Virtual

Crv_Real



Pàg. 33

D.6.5. DEFINICIÓ DE LES ZONES INUNDABLES Un cop obtinguts els nivells definitius en cada secció de càlcul (amb el coeficient de

torrencialitat aplicat a les rieres de Cervelló, Rubí i les Arenes) s'ha procedit a

representar la zona inundada per les avingudes corresponents al DPH, 10, 50, 100 i

500 anys de període de retorn.

Definida la cota d'aigua en cada secció, es va generar un “grid” (malla discreta de

punts) amb l'envoltant de cada zona inundada. La informació que caracteritza cada

cel·la es va calcular mitjançant interpolació de les cotes d'aigua obtingudes a les

seccions d'aigües amunt i aigües avall del punt on se situa cada cel·la. Perquè aquest

“grid” d'aigua representés calats es va realitzar la diferència d'entre les cotes de l’MDT

i el “grid” de nivells per període de retorn, generant-se d’aquesta manera un nou “grid”.

Aquesta forma de representar té l'inconvenient que genera zones inundades aïllades

que van ser eliminades després d'estudiar la seva procedència. A la zona del

Llobregat, on es va realitzar el càlcul bidimensional, hi ha zones inundades sense

aparent connexió però que procedeixen del cabal d’abocament per la mota de la

canalització i que, com és natural, discorre pels punts baixos de la plana d'inundació

del marge corresponent.

Les confluències del Llobregat amb les rieres (Rubí i Cervelló) i amb l’Anoia estan

determinades pel cabal transportat per aquest. Per a la representació de les

confluències s'ha interpolat la cota d'aigua des de l'última secció del riu tributari, que

no es veu afectada pel Llobregat, amb les seccions d'aigües amunt i aigües avall

d'aquest en cada desembocadura.

Per a la representació de les zones inundables quan hi ha mota ha estat necessari

distingir de quina manera està funcionant el model, quines són les vies de desguàs

principals i quines no són aportacions de cabal, sinó que només representen la cua de

la corba de rabeig cap a aigües amunt.

Hi ha diversos punts que l’MDT no recull bé ja que no contempla els murs i obres en

general que serveixen de contenció de l'aigua. Mitjançant la cartografia 1:1000, fotos

d'ultralleuger i visites in situ, s'han anat recollint les zones on l'aigua té prou pas i on

no, modificant amb aquesta informació les zones inundades.



Pàg. 34

D.6.6. CONCLUSIONS El càlcul hidràulic i la seva posterior representació ha deparat alguns punts singulars i

referències de caràcter general que queden reflectits en aquest punt.

D.6.6.1. Conca de l'Anoia El riu Anoia és la llera més meandriforme per ser un dels pocs cursos fluvials que no

es troba gaire canalitzat. Els meandres i les planes d'inundació són terrenys

inundables, però al seu torn amb una morfologia adequada per al desplegament urbà o

industrial fet pel qual tendeixen a ser ocupats. Zones significatives són les següents:

Igualada i Villanova del Camí, el Molí del Racó i la desembocadura de l'Anoia.

El cas de Carme i Bitlles és semblant, però a menor escala i amb menys plans de

desenvolupament. No obstant això, d'aquestes dues rieres cal destacar que en la visita

a camp s'ha comprovat que en zones urbanes (com a la població de Carme), la neteja

de lleres no ha estat efectuada des de fa anys. Malgrat que el model s'ha adequat a la

rugositat de la llera en la situació actual, el model matemàtic no contempla les

acumulacions de material arrossegat en punts crítics del recorregut que poden

augmentar significativament la zona inundada i provocar petites preses.

D.6.6.2. Conca de Rubí Les lleres de la conca de la riera de Rubí (rieres de Palau, les Arenes i Rubí) són

hidràulicament molt significatives ja que s’ubiquen en conques de les denominades de

resposta llampec.

Es tracta de lleres amb un gran pendent, al límit d'aplicació dels models (sota les

hipòtesis de distribució hidrostàtica de pressions i de poder fer equivaler la tangent a

l'angle), el flux de la qual circula en règim ràpid o molt pròxim a ell, on els fenòmens

locals adquireixen una importància significativa.

A això se li suma un potencial de material erosiu enorme, malgrat que la situació de les

terrasses fluvials ha variat des de l'avinguda de 1962. Només cal veure els descensos

de nivell en els fons de llera, les càrcaves produïdes per petites tempestes, el

soscavament i erosió de la fonamentació dels murs de canalització, el desastre produït

en la citada avinguda de 1962 o el propi nom de la riera de les Arenes.



Pàg. 35

Per aquesta raó les rieres, sobretot les Arenes i Palau, a més d'estar totalment

canalitzades a la zona urbana, compten amb multitud de travesses de contenció de

sòlids, que tornen a canviar el perfil del riu esglaonant-lo i formant-hi petits ressalts que

ha estat necessari simular com a abocadors per a poder representar les làmines

d'aigua.

A aquesta situació cal afegir, finalment, que entre la riera de Palau i les Arenes es

troba Terrassa, el nucli de major desenvolupament econòmic i poblacional de la zona

(actual i potencial). Per això aquestes rieres es troben completament canalitzades al

seu pas pel nucli urba (en el cas de la riera de les Arenes seguint si fa no fa el mateix

traçat que la llera original, en el cas de Palau canalitzant la desviació de la llera fora de

la ciutat, encara que novament ha restat integrada en ella). Aquestes canalitzacions

van ser realitzades amb formigó a causa del caràcter llimós del cabal sòlid transportat.

Aquest llim funciona com una substància sabonosa que impedeix que qualsevol obra

d'escullera tingui una durabilitat mínima.

A la riera de les Arenes, prop de la zona de capçalera de Matadepera, hi ha un

estrenyiment de llera natural que sobreeleva la làmina considerablement aigües

amunt. Un cop passat aquest punt crític, el cabal discorre per la canalització sense que

existeixi cap fenomen estrany destacable. Això no vol dir que no existeixin punts

conflictius, com per exemple zones on la canalització no té capacitat suficient o ponts

que entrin en càrrega. Tota aquesta informació queda reflectida de forma directa tant

en els plànols com en les fitxes d'elements singulars.

Un altre punt crític en el càlcul hidràulic ha estat la confluència de les rieres de Palau i

les Arenes, a la zona de les Fonts. Els trams finals d'aquestes rieres tenen un pendent

molt alt, però se li afegeix l'existència de diverses assuts de retenció i partidors de flux

que poden arribar fins als 2m d'altura. Tota la confluència es troba canalitzada

mitjançant murs de formigó, funciona en règim ràpid o pròxim a ell segons seccions;

estabilitzar la làmina ha estat un treball complicat.

Quant a Rubí, a causa de l'escassetat de sòl urbanitzable, s'està desenvolupant

planejament en zones paral·leles al riu, la llera del qual queda constreta en alguns

punts resultant un curs de menor capacitat que les Arenes. La confluència amb el

Llobregat suposa un punt d'aturada del cabal, zona on es dipositen els

arrossegaments i es troba amb el nivell del Llobregat, per la qual cosa la làmina

d'aigua s'eleva per la corba de rabeig formada a la desembocadura



Pàg. 36

D.6.6.3. Conca de Cervelló Cervelló i Rafamans també són lleres de resposta molt ràpida i amb cabal sòlid

significatiu.

La desembocadura de la riera de Cervelló al Llobregat és bastant singular ja que el

Llobregat es troba canalitzat mitjançant motes en aquesta zona que resten

interrompudes per permetre l'entrada de cabals de Cervelló. Però per a cabals de

període alts, la riera de Cervelló va desbordada i el flux principal no entra al Llobregat,

sinó que desguassa per darrere la mota a través del que s'ha denominat marge

d'inundació dret, topa amb el canal de la Dreta del Llobregat i es torna a unir a aquests

cabals paral·lels a l'altura del meandre de Sant Joan Despí, zona on el Llobregat no té

mota encara que manté un mur de protecció a l'ETAP i a Sant Boi de Llobregat.

D.6.6.4. Conca del Llobregat Tot el recorregut del Llobregat conté moltes singularitats que es comenten d'aigües

amunt a aigües avall:

• La confluència amb l'Anoia va quedar comentada en l'apartat referent a l'Anoia.

• Al pont del Diable i al marc de desguàs sota el nus de l'autovia, la làmina

d'aigua aconsegueix 9.5m per a 100 anys i cabal de 3064 m3/s. Per a 500 anys

de període de retorn el calat arriba fins als 12m per a cabals de l'ordre de 4876

m3/s. El marc del pont entra en càrrega i la zona queda afectada segons es pot

apreciar en les diverses col·leccions de plànols. Aigües avall d'aquest nus, el

curs fluvial traça un meandre de poca secció rematat pels ponts dels FFCC i de

l'Autovia (a l'altura de la presa de l'antic Canal Sedó i la nova estació

d'aforaments A005 Llobregat a Martorell, actualment inutilitzable). Aquesta

secció considerablement menor que la d'aigües amunt és una de les causes, al

costat del nus de ponts, de les sobreelevacions de la làmina a la zona de la

desembocadura de l'Anoia i a l'altre pont dels FFCC.

• A continuació s'obre el meandre de Sant Andreu de la Barca bo i generant una

de les zones més importants d'expansió del flux (per descomptat les cubetes

de Sant Andreu de recàrrega de l'aqüífer es veuen afectades).

• La desembocadura de la riera de Rubí, afecta el terme del Papiol. Es va

comentar en l'apartat de Rubí.



Pàg. 37

• La desembocadura de la riera de Cervelló, comentada anteriorment, suposa

afeccions greus en tot el marge dret del Llobregat fins a Sant Boi. Encara que

els terraplens de l'autovia A2 i l'Autopista ajuden a la mota de protecció com a

dics de tancament, a la zona del marge dret, com a conseqüència de la

desembocadura de Cervelló i l’existència d’algunes connexions de cabal, Sant

Vicenç dels Horts queda afectat i Santa Coloma de Cervelló també. A més, en

aquesta darrera zona cal afegir que la mota de protecció desapareix pel marge

dret fins passat Sant Boi.

• Sant Boi de Llobregat està protegit per un mur de tancament entre els 2 ponts

(de FFCC i carretera) existents aigües amunt i aigües avall del l'ETAP

d'abastament a Barcelona. Aquesta potabilitzadora, situada al marge esquerre

del Llobregat, està protegida per un mur de més de 8m respecte al calat

habitual del riu. La zona inundable envolta la depuradora per a cabals alts

arribant fins a l'altre costat de l'autovia en l'avinguda de 500 anys de període de

retorn. L'aigua segueix un pas inferior de l'autovia pertanyent a una carretera

local.

• Finalment, al Prat de Llobregat es troben 2 ponts successius (Mercabarna i

FFCC), amb una secció eficaç molt menor que la mitjana del Llobregat aigües

amunt. Des d'ambdós ponts fins a la desembocadura, el Llobregat es troba

canalitzat mitjançant murs de formigó de més de 10m d'altura, tenint la secció

transversal una amplitud mitjana de 100m, mentre que aigües amunt la secció

comptava amb una mitjana superior, de 250m d'amplitud. Això significa que el

canal de desguàs del tram final del Llobregat és una estrangulació de diversos

quilòmetres que no té capacitat hidràulica suficient per suportar avingudes de

baix període de retorn, fet pel qual produeix un augment de la làmina cap a

aigües amunt dels citats ponts i com a conseqüència del desbordament es veu

afectada tota la indústria de la zona del Delta.



Pàg. 38

D.6.7. REFERÈNCIES (1) Meunier, M. “Éléments d'hydraulique torrentielle”. Cemagref, Grenoble 1991.

(2) Generalitat de Catalunya. Departament de Política Territorial i Obres Publiquis.

Servei Geològic de Catalunya. “L'aiguat del 40. Inundacions catastròfiques i polítiques

de prevenció a la Mediterrània nord-occidental”. Actes del congrés de Vernet,

oct.1990. Les dades esmentades en el text es troben a les pàgines 107-108, 241-242 i

145.

(3) U.P.C. Dpt.. d'Ing. Hidràulica. “Anàlisi de la inundabilitat de la Garona i els seus

afluents a la Vall Aran, considerant els fenòmens torrencials”. Barcelona, juliol 2002.

Per a Typsa i l’Agència Catalana de l'Aigua.

(4) Alcoverro, J., Corominas, J., Gómez, M. “The barranc d'Ares flood of 7 August 1996

(Biescas, Central Pyrenees, Spain)”. Engineering Geology 51 (1999), pp.237-255.

(5) López Bustos, A., Coll, J.M., Llansó, J.M., Espinosa R. “Resum i conclusions dels

estudis sobre les avingudes del Vallès el 1962”. Institut d'Hidrologia, Madrid 1964.

(6) U.P.C. Dept. d'Eng. Hidràulica. “Estudi d'hidrologia, hidràulica i enginyeria fluvial

per al projecte de canalització de la riera de Rubí a Rubí”. Per a Taller d'Enginyeries i

l’Agència Catalana de l'Aigua.

(7) Martín Vide, J.P. Enginyeria de rius. Edicions UPC, Barcelona 2002. També

Enginyeria fluvial. Edicions UPC, Barcelona 1997.

(8) “Estudi hidrològic de les rieres de Palau, les Arenes i Rubí. Afectació a les obres

del Pla Parcial de les Fonts”. Europroject enginyeria, 2001.

(9) Martín-Vide, J.P., Niñerola D., Bateman A., Navarro A., Velasco E. “Runoff and

sediment transport in a torrential ephemeral stream of the Mediterranean coast”.

Journal of Hydrology 225 (1999), 118-129.

(10) García, C., Martín-Vide, J.P. “Caracterització granulomètrica del llit mòbil d'un riu

de graves efímer: aplicació a un tram de la riera de les Arenes”. Acta Geològica

Hispànica, v.36 (2001), núm.1-2, pp.137-147.

(11) García Nájera, J.M. Principis d'hidràulica torrencial. Ministeri d'Agricultura, Madrid

1962



Pàg. 39

(12) Ashida, K., Michiue, M. “Study on hydraulic resistance and bed lloeu transport rate

in alluvial streams”. Trans. Japan Soc. Civ. Eng., 206, pp.59-69 (1972).

(13) Heras, R. Manual d'Hidrologia. Institut d'Hidrologia, Madrid 1972

(14) Danish Hydraulic Institute (2002). MIKE 11 Reference Manual and User Guide, June 2002.

(15) Nielsen, S.A. and Han-se'n, E. (1973): “Numerical Simulation of the Rainfall-Runoff Process on a daily Basis”. Nordic Hydrology, 4, pp 171-190.

(16) Danish Hydraulic Institute (2000): FLOOD WATCH. User Guide and Reference Manual DHI, January2000.

(www.dhisoftware.com/MIKE 11, Mike Flood Watch)

d.6 estudi hidrÀulic de la situaciÓ...

Documents