NAGIOS: RODERIC FUNCIONANDO

Claus eco-hidrològiques per entendre la influència de les aigües subterrànies en rierols d'alta muntanya

Repositori DSpace/Manakin

IMPORTANT: Aquest repositori està en una versió antiga des del 3/12/2023. La nova instal.lació está en https://roderic.uv.es/

Claus eco-hidrològiques per entendre la influència de les aigües subterrànies en rierols d'alta muntanya

dc.contributor.advisor	Camarero Galindo, Lluís
dc.contributor.author	Montagud Tarrasó, Daniel
dc.contributor.other	Departament de Microbiologia i Ecologia	es_ES
dc.date.accessioned	2023-07-07T07:36:23Z
dc.date.available	2023-07-08T04:45:05Z
dc.date.issued	2023	es_ES
dc.date.submitted	30-06-2023	es_ES
dc.identifier.uri	https://hdl.handle.net/10550/88657
dc.description.abstract	L'estudi de la hidrologia a l'alta muntanya desperta interés atés que són les zones de captació primàries, per tant, el que ocorre aquí pot ser percebut aigües avall. A més, en termes relatius, l'ecosistema d'alta muntanya està menys pertorbat per l'acció humana que altres zones properes a nuclis urbans, en conseqüència, són ecosistemes més sensibles a qualsevol canvi que hi puga ocorre, condició que atribueix l'estudi ecològic de l'alta muntanya com idoni per poder identificar les diverses alteracions causades pel canvi global (climàtic i de pol·lució). Les diverses dificultats que planteja el mostreig en aquests ecosistemes, a causa d’una limitada accessibilitat i dificultat per a obtenir dades contínues i fiables, sobretot per la implicació de les nevades i la persistència del mantell de neu que cobreix el sòl, té com a conseqüència que els estudis hidrològics a l’alta muntanya siguin escassos i estiguin en constant revisió. Així mateix, per a l’estudi dels aqüífers s’hi sumen altres inconvenients que dificulten el seu mostreig, com el transport d'equips adequats per a la perforació i que aquests estan subjectes a cicles de recàrrega molt fluctuants a conseqüència del desglaç estacional de la neu. Aquesta tesi tracta de conèixer la influència de les aigües no superficials, així com la dinàmica i les interaccions que hi ha entre els diversos compartiments hidrològics, en una conca de capçalera, d’alta muntanya, concretament a la conca de Contraix al Parc Nacional d’Aigüestortes i Estany de Sant Maurici. Amb aquest fi, aquest treball es compon de tres estudis. Al primer estudi apliquem un model de barreja en un punt d’eixida de la conca, concretament apliquem el model End-Member Mixing Analysis, per quantificar, tant en termes absoluts com relatius, les contribucions de cadascun dels compartiments hidrològics al cabal superficial, incloent-hi les aigües subterrànies. Al segon estudi examinem la relació qualitativa, en termes de connectivitat hidrològica, entre els diversos compartiments hidrològics i el flux superficial, realitzant una anàlisi dels patrons d'histèresi Q-C registrats durant diversos esdeveniments de precipitació, en dos llocs a diferents altituds dintre de la conca i durant la temporada sense neu. Al tercer, comprovada la influencia, tant en termes quantitatius com qualitatius, que els compartiments hidrològics no superficials exerceixen en l’escorrentia superficial, pretenem analitzar els diversos processos biogeoquímics del compartiment hidrològic subsuperficial sòl, per comprovar la seua influència en la química del corrent superficial. Amb aquesta finalitat, s’han seleccionat dues microconques, una amb elevat recobriment de sòl, i altra sense recobriment de sòl, i s’han realitzat balanços de massa així com les reconstruccions químiques del corrent superficial en ambdues microconques a partir de la química de l’aigua de precipitació, i finalment s’ha calculat l’exportació d’elements meteoritzats (cations + Si), així com els fluxos d’exportació de nitrogen i sofre anuals. Per als tres estudis s’han fet servir un sistema de mostreig automatitzat que ens ha permès obtindré dades en una alta resolució temporal (minuts-hores), per tal de capturar amb detall tots els esdeveniments de descàrrega. En primer lloc, en el primer estudi s’han definit quatre soluts traçadors (Na+, Ca2+, DRSi i DOC) dels tres contribuïdors hidrològics potencials que formen l’escorrentia superficial: aigües atmosfèriques, aigües del sòl i aigües subterrànies profundes. Les aigües atmosfèriques s’han caracteritzat per ser aigües molt diluïdes i tindre una baixa concentració de tots aquests soluts traçadors, les aigües del sòl per tenir una alta concentració de tots ells però amb una concentració elevada i característica de DOC, i les aigües subterrànies profundes per tenir una alta concentració també de tots ells però destacant les altes concentracions dels soluts provinents de la meteorització (Na+, Ca2+i DRSi). Així mateix, el model de barreja aplicat ha mostrat una contribució al flux superficial d'aigua subterrània força constant durant tot l'any, al voltant del 50%, que augmenta durant els episodis de pluja amb pics que han arribat a ser, en moments puntuals, superiors al 70%. Al segon estudi, mitjançant l’aplicació d’un model numèric senzill a partir de les observacions en els patrons de les histèresis, s’ha pogut comprovar que la connectivitat hidrològica entre el flux superficial i els diferents compartiments hidrològics no és igual al llarg de l’estació climàtica. En una etapa inicial no es va observar una connectivitat clara entre el flux superficial i els compartiments hidrològics, després en una segona etapa els patrons d’histèresis suggereixen una connectivitat del flux superficial únicament amb el compartiment del sòl, tot seguit una tercera etapa va mostrar una connectivitat del flux superficial tant amb el sòl com amb l’aqüífer, i finalment una quarta etapa va mostrar una connectivitat del flux superficial amb l’aqüífer bastant constant i una connectivitat variable del sòl. Finalment, en el tercer estudi hem pogut comprovar que en zones amb alt recobriment de sòl l’aigua d’escorrentia presenta una major concentració de Cl- que la precipitació i les aigües de zones sense recobriment de sòl. Una possible explicació és que es produeix una acumulació de Cl- al complex d’intercanvi iònic del sòl, que acaba alliberant-se a l’aigua de la zona saturada. D'igual forma, altres ions poden ser majoritaris a les aigües de zones amb recobriment del sòl per la seua retenció al complex d’intercanvi iònic. També s’ha demostrat que la presència de sòl determina una major exportació dels soluts que s’hi originen en la meteorització (Ca2+, Na+, Mg2+, K+, DRSi i la fracció de carbonats i, sobretot, bicarbonats del DIC) a les aigües, ja que s’observa una estimulació en els processos de meteorització de la roca. Per acabar, hem observat que a les zones amb recobriment de sòl hi ha una exportació de nitrogen i sofre menor que en les zones sense recobriment de sòl. Aquesta tesi testifica que la hidrologia a l’alta muntanya és més complexa del que suggereix la visió de l’anomenada “conca de tefló” (Williams et al., 2016), evidenciant la necessitat de més estudis per poder obtindré una visió clara i concisa del comportament hidrològic de les conques d’alta muntanya. A més, suposa el primer treball de recerca d’aquesta tipologia a la zona pirinenca.	es_ES
dc.description.abstract	The study of hydrology in the high mountains arouses interest given that they are the primary catchment areas, therefore, what happens here can be perceived downstream. In addition, in relative terms, the high mountain ecosystem is less disturbed by human action than other areas close to urban centers, as a result, they are ecosystems more sensitive to any change that occurs there, a condition attributed to the ecological study of the high mountain as suitable to be able to identify the various alterations caused by global change (climate and pollution). The various difficulties posed by sampling in these ecosystems, due to limited accessibility and difficulty in obtaining continuous and reliable data, especially due to the involvement of snowfall and the persistence of the snow cover that covers the ground, have as consequence of the fact that hydrological studies in the high mountains are scarce and are under constant review. Likewise, for the study of aquifers, there are other drawbacks that make sampling difficult, such as the transport of suitable equipment for drilling and that these are subject to very fluctuating recharge cycles as a result of the seasonal melting of the snow. This thesis tries to find out the influence of non-surface waters, as well as the dynamics and interactions that exist between the various hydrological compartments, in a high mountain headwater catchment, specifically in the Contraix catchment in the National Park of 'Aigüestortes and Estany de Sant Maurici. To this end, this work is composed of three studies. In the first study we apply a mixing model at an exit point of the catchment, specifically we apply the End-Member Mixing Analysis model, to quantify, both in absolute and relative terms, the contributions of each of the hydrological compartments to the surface flow, including the underground waters. In the second study we examine the qualitative relationship, in terms of hydrological connectivity, between the various hydrological compartments and the surface flow, performing an analysis of the Q-C hysteresis patterns recorded during several precipitation events, in two locations at different altitudes within the catchment and during the snow-free season. In the third, having verified the influence, in both quantitative and qualitative terms, that the non-surface hydrological compartments apply on the surface runoff, we intend to analyze the various biogeochemical processes of the subsurface hydrological compartment soil, to check their influence on the chemistry of the surface flow. For this purpose, two microcatchments have been selected, one with high soil cover, and the other without soil cover, and mass balances have been carried out as well as the chemical reconstructions of the surface flow in both microcatchments based on the chemistry of precipitation water, and finally the export of weathered elements (cations + Si), as well as the annual nitrogen and sulfur export flows, have been calculated. For all three studies, an automated sampling system was used that allowed us to obtain data at a high temporal resolution (minutes-hours), in order to capture in detail all discharge events. Firstly, in the first study four tracer solutes (Na+, Ca2+, DRSi and DOC) have been defined for the three potential hydrological contributors that make up the surface runoff: atmospheric water, soil water and deep underground water. Atmospheric waters have been characterized for being very dilute waters and having a low concentration of all these tracer solutes, soil waters for having a high concentration of all of them but with a high and characteristic concentration of DOC, and deep underground waters to also have a high concentration of all of them but highlighting the high concentrations of solutes from weathering (Na+, Ca2+ and DRSi). Likewise, the applied mixing model has shown a fairly constant contribution to the surface flow of groundwater throughout the year, around 50%, which increases during peak rain episodes that have become, at times punctual, higher than 70%. In the second study, through the application of a simple numerical model based on the observations of the hysteresis patterns, it was possible to verify that the hydrological connectivity between the surface flow and the different hydrological compartments is not the same along the climatic station. In an initial stage no clear connectivity was observed between the surface flow and the hydrological compartments, then in a second stage the hysteresis patterns suggest a connectivity of the surface flow exclusively with the soil compartment, then a third stage showed surface flow connectivity with both the soil and the aquifer, and finally a fourth stage showed surface flow connectivity with the aquifer rather constant and variable soil connectivity. Finally, in the third study we were able to verify that in areas with high soil coverage, runoff water has a higher concentration of Cl- than precipitation and water from areas without soil coverage. A possible cause is that an accumulation of Cl- occurs in the ion exchange complex of the soil, which ends up being released into the water of the saturated zone. In the same way, other ions can be the majority in the waters of areas with soil cover due to their retention in the ion exchange complex. It has also been shown that the presence of soil determines a greater export of the solutes that originate there during weathering (Ca2+, Na+, Mg2+, K+, DRSi and the fraction of carbonates and, above all, bicarbonates of the DIC) into the waters, probably because it stimulates the weathering processes of the rock. Finally, we have observed that in areas with soil cover there is a lower export of nitrogen and sulfur than in areas without soil cover. This thesis testifies that the hydrology in the high mountains is more complex than the vision of the so-called "Teflon basin" suggests (Williams et al., 2016), evidencing the need for more studies to be able to obtain a clear vision and summary of the hydrological behavior of high mountain catchment. In addition, it represents the first research work of this type in the Pyrenees area.	en_US
dc.format.extent	205 p.	es_ES
dc.language.iso	ca	es_ES
dc.subject	ecologia	es_ES
dc.subject	hidrologia	es_ES
dc.subject	alta montanya	es_ES
dc.title	Claus eco-hidrològiques per entendre la influència de les aigües subterrànies en rierols d'alta muntanya	es_ES
dc.type	doctoral thesis	es_ES
dc.subject.unesco	UNESCO::CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL ESPACIO	es_ES
dc.embargo.terms	0 days	es_ES
dc.rights.accessRights	open access	es_ES