Al·luvions / Debris flows

Estudis detallats de torrents i canals susceptibles de generar corrents d'arrossegament (al·luvions), amb simulacions 3D, seguint la metodologia proposada a l'Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya per a l'elaboració de la guia tècnica per a la zonificació de la perillositat davant de fluxos torrencials

Estudis de detall d'al·luvions mitjançant l'aplicació dels passos establerts durant l'assistència tècnica per a l'elaboració d'una guia tècnica per la zonificació de la perillositat de fluxos torrencials (debris flow) a Catalunya, per encàrrec de l'Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya (ICGC )

Bàsicament, en una fallta hi són presents dos processos geodinàmics, aquests són les riuades (en anglès “water floods”) i els al·luvions (en anglès “debris flows”). La definició de tots dos processos i les seves descripcions permeten individualitzar la perillositat generada pels dos processos geodinàmics.

Les fortes tempestes produeixen moltes vegades importants destrosses a torrenteres i els seus cons de dejecció, degut bàsicament als processos hidràulics representats per riuades i al·luvions. Les riuades són fluxos formats bàsicament per aigua, mentre que els al·luvions estan formats per una barreja d'aigua i sòlids (llims, graves i blocs) amb un comportament similar al formigó líquid.

Entre ambdós processos, les riuades i els al·luvions, hi ha una transició de diferents processos. Cadascun d'aquests processos es pot diferenciar de la resta segons el contingut en aigua. Mentre les riuades estan formades bàsicament per aigua amb una petita proporció de sediment, els al·luvions transcorren pel torrent com una massa intacta d'aigua i sòlids (llims, graves i blocs).

Ambdós processos es poden convertir conjuntament dins d'un mateix episodi de tempesta. Tot i això, també és possible la presència de tan sols un procés depenent de les condicions meteorològiques, morfologia de la conca, característiques geotècniques dels dipòsits de sòlids susceptibles a mobilitzar-se. Fins i tot, una mateixa riuada es pot convertir en una allau per incorporació de material sòlid al llarg de la llera del torrent.

La taula següent ofereix una visió general dels termes més utilitzats per als diferents tipus de flux en diverses llengües europees.



Comportament hidràulic

Dónaja que la quantitat de sediment en suspensió (sòlids) és un factor fonamental en el comportament hidràulic, uns coneixements bàsics sobre hidràulica són indispensables per definir i diferenciar les riuades i els al·luvions.

Un flux daigua pot incorporar sediment per erosió del llit del torrent a causa de les forces que actuen entre laigua i el sediment del torrent. Fórmules hidràuliques defineixen que la capacitat d'erosió es troba en funció de la velocitat del flux i de la mida dels sòlids que formen el sediment. L'efectivitat de l'erosió s'incrementa a mesura que augmenta la velocitat del flux i amb l'augment de material sòlid que forma l'allau. D'altra banda, l'erosió es redueix segons la mida dels sòlids que formen part de la llera del torrent. Tenint en compte que la capacitat erosiva del flux s'incrementa quan més gran és el contingut de sediment en transport, una allau sempre presenta una major capacitat d'erosió que una riuada, tenint tots dos la mateixa velocitat. A múltiples torrenteres s'ha observat que els al·luvions poden transportar blocs rocosos de diàmetres superiors a 1 metre.

Una riuada és un flux turbulent amb un contingut de sediment menor al 40% amb densitats compreses 1 i 1,3 gr/cm3. Mentrestant, els al·luvions són una massa de sòlids i aigua que es mou com en un medi homogeni amb un comportament hidràulic de viscós, similar al formigó líquid, el seu contingut de sediment es troba entre el 60% i el 90% amb densitats compreses entre 1 '8 i 2'6 gr/cm3.

Una segona diferència entre les riuades i els al·luvions, a banda de la composicional, és la seva dinàmica. Mentre una riuada presenta increments més o menys progressius del seu cabal, una allau presenta un canvi ràpid i brusc del mateix. Dins una fallta, abans de l'arribada d'una allau sol manifestar-se un cabal mínim que augmenta sobtadament quan arriba. Els al·luvions solen assolir al seu front o inici alçades superiors a un metre que dependran del volum i cabal.

Mecanismes desencadenants

Mentre una riuada es manifesta cada cop que les condicions meteorològiques ho permeten, els al·luvions presenten mecanismes de desencadenament més complicats.

Bàsicament, hi ha dos mecanismes d'inici dels al·luvions:

Inici dins del canal per erosió de la llera:

Consisteix en la incorporació de sediment durant una riuada. L'erosió per part de l'aigua produeix un augment del contingut de sediments fins que la riuada es converteix en un flux hiperconcentrat (en anglès “hyperconcentrated flow”) i finalment en una allau (en anglès “debris flow”).

Inici fora del canal per lliscament del vessant:

Són al·luvions que presenten el seu origen en un despreniment superficial dels dipòsits situats a mig vessant, que arriben a assolir la torrentera. Si per la torrentera transcorre aigua, part d'aquesta es pot incorporar al despreniment, canviant el seu comportament reològic i convertir-se finalment en allau que flueix a través de la fallta.

Característiques morfològiques i sedimentàries dels dipòsits

Els dipòsits formats per les riuades solen presentar morfologies planes i ventalls de gran extensió. El sediment sol presentar una estratificació i normalment una classificació dels clasts.

D'altra banda, els dipòsits dels corrents d'arrossegaments solen presentar ventalls de més pendent amb lòbuls i dics laterals paral·lels al torrent (lévées). Els depòsits solen ser molt caòtics sense una estructura interna definida. Durant la deposició dels sediments transportats pel corrent d'arrossegaments no hi ha cap separació entre els components sòlids i líquids, per la qual cosa tot el material queda frenat com una massa intacta similar a la del formigó líquid.

Sovint, després d'un episodi de corrent d'arrossegament, s'observen tots dos tipus de dipòsits (d'inundació i de corrents d'arrossegament) al con de dejecció. A la zona superior del con de dejecció es diposita inicialment el corrent d'arrossegaments amb la seva estructura compacta i caòtica. Posteriorment, els processos hidràulics (fluxos hiperconcentrats o riuades) poden erosionar i transportar el material més fi del dipòsit del corrent d'arrossegaments fins a dipositar-lo en una part més distal del con. El resultat és un dipòsit de corrent d'arrossegament compacte i de gruix important al sector més l'elevat del con, mentre que s'estén un ampli dipòsit d'origen fluvial de menor gruix.

Altres observacions

Després d´un episodi de pluges excepcionals, a partir de la simple observació dels dipòsits i danys és difícil distingir els diferents processos d´inundació i corrents d´arrossegaments dins d´un torrent i del mateix con de dejecció. No obstant això, tots dos processos poden ocórrer en un mateix episodi de pluges excepcionals, per la qual cosa la dinàmica erosiva d'un pot esborrar els dipòsits generats anteriorment per l'altre.

Tot i això, la perillositat que generen ambdós processos és molt diferent. Dos factors són els que determinen aquesta diferent perillositat i en conseqüència les destrosses potencials, aquests són:

• El cabal màxim que arriba al front d'un corrent d'arrossegaments és superior al d'una riuada.
• Els blocs que poden transportar uns corrents d'arrossegaments són de més volum davant dels riuats.

S'estima que el cabal màxim d'un corrent d'arrossegaments pot arribar a ser més de deu vegades més gran respecte als que presenten les riuades. L'increment del cabal màxim al front d'un corrent d'arrossegaments pot causar destrosses importants. Per tant, no serveixen els càlculs de dimensionament basats exclusivament en els conceptes hidràulics per determinar un cabal de projecte.

Un altre aspecte que cal tenir en compte és el transport de grans blocs dins de la massa dels corrents d'arrossegament. Mentre que les destrosses durant les riuades són causats només per l'aigua i el petit contingut de sediment, el material transportat pels corrents d'arrossegament (blocs rocosos, sediment, arbres, etc.) pot ocasionar danys més grans en estructures urbanes i civils .