variabilidad espacial del transporte de sedimento en la cu-2762760

VARIABILIDAD ESPACIAL DEL TRANSPORTE DE SEDIMENTO EN LA CUENCA SUPERIOR DEL RO ARAGN

A. NAVAS, B. VALERO-GARCS, L. GASPAR, J. M. GARCA-RUIZ, S. BEGUERA, J. MACHN y M. LPEZ-VICENTE

Estacin Experimental de Aula Dei-Instituto Pirenaico de EcologaCampus de Aula Dei, CSIC. Apartado 202, 50080 Zaragoza

Correo electrnico de contacto: [email protected]

RESUMEN. En el siglo pasado se produjo una importante regulacin de losrecursos hdricos en Espaa con la construccin de numerosos embalses. En1959, el ro Aragn fue represado en Yesa (Depresin Interior del PirineoCentral) y desde entonces los sedimentos se han ido acumulando en su vaso,reduciendo as su capacidad inicial de almacenamiento de agua. En este tra-bajo se analiza el transporte de sedimentos en la red hidrolgica del roAragn desde la cabecera hasta el embalse de Yesa. Para ello se ha realizadoel muestreo de aguas superficiales en 44 puntos distribuidos en las principa-les subcuencas del ro Aragn. Se realizaron tres campaas de muestreo eninvierno y dos en verano. Las concentraciones de sedimentos en suspensin,la conductividad elctrica como una expresin del contenido en slidosdisueltos y el pH fueron analizados en las muestras de agua. Las mayoresconcentraciones de sedimento se registran en el muestreo de invierno en el roEsca (54.4 mg l-1) y tras las tormentas del muestreo de verano en la cabeceradel ro Aragn (21.7 mg l-1). El transporte de material disuelto es considera-blemente inferior, entre 0.08 y 0.25 mg l-1. Las pautas de transporte de losmateriales en suspensin se relacionan con factores como la litologa, lacobertera vegetal y el uso del suelo en las subcuencas del ro Aragn en Yesa.Los resultados de esta investigacin son de inters para conocer los procesosde transporte de sedimentos en las cabeceras de cuenca de montaa, que sonlas principales fuentes de agua, e incrementar la informacin de utilidad parael manejo de embalses con el objetivo de reducir las tasas de acumulacin desedimentos.

ABSTRACT. The Aragn river was dammed at the foothills of the PyreneanInner Depression in 1959. Since then sediments are accumulated and its initialwater storage capacity has been reduced. In this work, a study of the transportof sediments in the hydrological network of the Aragn river catchment until the

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Cuadernos de Investigacin Geogrfica 2008 N 34 pp. 39-60 ISSN 0211-6820 Universidad de La Rioja

Yesa reservoir has been undertaken based on the sampling of surface waters in44 sites representative of the main subcatchments of the Aragn river. Three sur-veys were carried out in winter and summer. Total suspended sediments, electri-cal conductivity as an expression of dissolved solids content and pH wereanalysed in the water samples. Records of discharges at gauging stations of thewater authorities were used as controls. The highest concentrations of suspend-ed sediments occur during the winter sampling in the Esca river (54.4 mg l-1) andalso after the storm events during the summer sampling in the headwaters of theAragn river (21.7 mg l-1). The estimation of the dissolved solids indicates thatthe transport of materials in solution is much lower (0.08 - 0.25 mg l-1) than thesuspended sediment load. The results provide information on the features of thetransport of suspended and dissolved materials across the basin. The role playedby lithology, vegetation cover, land use and drainage characteristics in the trans-port of sediments is examined for the different periods of sampling. Informationgained with this research can be of interest as the headwater catchments inmountain areas are the main sources of water to lowlands. The knowledge on theprocess of sediment transport can be applied for the management of water bod-ies to prevent reservoir siltation.

Palabras clave: sedimentos en suspensin, CE, aguas superficiales, cabecera de cuen-ca, ro Aragn, embalse de Yesa, Cuenca del Ebro, Pirineo central. Key words: suspended sediment transport, EC, surface waters, catchment headwater,Aragn river, Yesa reservoir, Ebro basin, Central Spanish Pyrenees.

Enviado el 13 de Septiembre del 2007Aceptado el 11 de abril de 2008

1. Introduccin

Desde las primeras dcadas del siglo XX se procedi a la regulacin de ros encuencas espaolas y a la construccin de embalses con objeto de incrementar las reser-vas de agua ante la incertidumbre y escasez de los recursos hdricos y por la crecientedemanda de agua para los distintos usos. Actualmente, la colmatacin de embalses es unimportante problema medioambiental que afecta a numerosos embalses, reduciendo sucapacidad de almacenamiento (Cobo et al., 1996).

A lo largo del siglo XXI se espera un aumento creciente de la demanda de aguapor parte de una poblacin cada vez ms numerosa y una reduccin de los recursoshdricos en amplias regiones del planeta entre las que se incluye la regin mediterr-nea (Parry et al., 2000). La previsible reduccin de los recursos hdricos se debe tantoa la expansin de la vegetacin en relacin con el abandono de tierras de cultivo enreas de montaa como al aumento de temperaturas e incertidumbre de las precipita-ciones como consecuencia del cambio climtico (Easterling et al., 2000; Meehl et al.,2005). Las cabeceras de cuencas en zonas de montaa son las que ms drsticamente

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pueden verse afectadas por procesos de cambio global (Machn et al., 2005). En estecontexto cobra especial inters el anlisis de la carga de sedimentos que son transpor-tados por los ros en diferentes periodos estacionales, correspondientes a aguas altas,bajas o en avenidas.

Valero et al. (1997) estudiaron las caractersticas sedimentolgicas de los materia-les depositados en el embalse de Barasona e indicaron que las mayores tasas de acumu-lacin de sedimentos se haban producido en pocas de avenidas. Aunque no existemucha informacin sobre los procesos de colmatacin en embalses de cuencas de mon-taa, al igual que sucede en Barasona es probable que el suministro de sedimentos serelacione con periodos de deshielo as como con eventos de crecidas producidos trasfuertes tormentas (Navas et al., 2004).

Los efectos de la erosin, que en sectores de la cuenca del ro Aragn es especial-mente intensa (Navas et al., 1997, 2005a; Beguera, 2005), la consecuente generacin desedimentos y su posterior depsito en embalses afecta al desarrollo racional de los recur-sos de agua (Sundborg y Rapp, 1986). Como consecuencia del uso intensivo del suelo(Navas et al., 2005b), los problemas derivados del transporte y acumulacin de sedi-mentos se agravan paulatinamente y requieren soluciones a corto plazo tanto en los luga-res de erosin como en los de sedimentacin.

Este estudio se centra en el anlisis del transporte de los sedimentos en suspensiny de otros parmetros bsicos de calidad de aguas (conductividad elctrica y pH) en lacabecera de cuenca del ro Aragn que vierte al embalse de Yesa. En este sector de cabe-cera existe gran diversidad de litologas, de vegetacin y usos del suelo, as como varie-dad en las subcuencas, tanto morfomtricas y de relieve como de densidad de drenaje,que son factores que se pretenden relacionar con la carga de sedimentos en los puntosde muestreo, para examinar as su importancia relativa. Los resultados de este estudiocontribuirn a incrementar el conocimiento de los procesos de transporte de sedimentosen suspensin y del material disuelto, mediante la relacin entre conductividad elctricay slidos disueltos, en el sector de la cuenca del Aragn en Yesa. Ello servir para esta-blecer criterios slidos para el manejo de embalses en un contexto cada vez ms exigentede la conservacin y sostenibilidad de los recursos.

2. El rea de estudio

El rea de estudio corresponde a la cuenca hidrogrfica del ro Aragn en el embal-se de Yesa (Pirineo occidental espaol) y ocupa una superficie de 2191 km2 (Fig. 1). ElAragn es el ro principal del rea de estudio, adems de varios afluentes por su dere-cha, en direccin N-S, que de este a oeste, son los ros Lubierre, Estarrn, AragnSubordn (con su afluente, el ro Osa) el Veral y el Esca. Por su izquierda desembocandiversos ros y barrancos procedentes de la cuenca molsica prepirenaica, de menorentidad. La organizacin de la red fluvial es probablemente pre-cuaternaria (Pea,

Variabilidad espacial del transporte de sedimento en la cuenca superior del ro Aragn

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1991). En el Sector del Flysch, se aprecian niveles erosivos en las divisorias que sugie-ren la existencia temprana de jerarquizacin fluvial (Serrano, 1998).

El relieve presenta un gradiente general de sur a norte, con las principales alinea-ciones dispuestas en bandas de direccin WNW a ESE, fuertemente ligadas a la estruc-tura geolgica y la litologa. La elevacin media es de 1103.9 m, y el gradiente altitudi-nal alcanza los 2406 m entre el punto ms bajo, en la presa de Yesa (480 m) y el msalto, en el pico Collarada (2886 m).

En el rea de estudio se distinguen varias unidades geoestructurales (Sol Sabars,1942; Soler y Puigdefbregas, 1970; Pea, 1991), que de norte a sur son el Pirineo Axial,las Sierras Interiores, el Sector del Flysch Eoceno, la Depresin Interior Altoaragonesa y laCuenca molsica prepirenaica. Predomina el Sector del Flysch (52% del total) y el resto deunidades ocupan superficies similares, en torno al 15%, salvo el Pirineo Axial que est muypoco representado en el rea de estudio (5%). El Pirineo Axial constituye el ncleo de lacordillera Pirenaica. Las Sierras Interiores aparecen como una banda continua inmediata-mente al sur del Pirineo Axial. Est integrada por rocas del Cretcico y el Paleoceno. ElSector del Flysch Eoceno consiste en una potente serie compuesta por capas alternantes deareniscas y lutitas margosas de espesor decimtrico. La Depresin Interior Altoaragonesa sesita sobre las margas del Eoceno medio, intensamente plegadas, sobre las que se instala un

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Figura 1. Situacin geogrfica del rea de estudio, localizacin de los puntos de muestreo en los ros de las subcuencas seleccionadas y a lo largo del cauce del Aragn, mapas de las

principales unidades litolgicas y de vegetacin y usos del suelo

importante sistema de glacis y terrazas de edad cuaternaria. La Cuenca molsica prepire-naica est compuesta por lutitas, areniscas y conglomerados depositados durante el Eocenomedio y Oligoceno en facies deltaicas y de plataforma continental somera.

En la dinmica geomorfolgica actual se pueden distinguir varios dominios en fun-cin de la altitud. El piso alpino est presente en el Pirineo Axial y las Sierras Interiores.El piso subalpino alpinizado aparece tanto en las dos unidades anteriores como en las par-tes ms altas del Sector del Flysch. En l predominan los deslizamientos planares, incisio-nes paralelas y las cabeceras activas de barrancos. El piso montano se ve tambin afecta-do por frecuentes deslizamientos superficiales que suelen derivar en coladas de barro yderrubios (Garca-Ruz y Puigdefbregas, 1982; Lorente et al., 2002). Por debajo de 1400m, en especial en las laderas solanas, el fenmeno ms espectacular es la formacin dedensas redes de crcavas sobre las margas eocenas de la Depresin Interior. Una parte delos sedimentos movilizados en la cuenca llega hasta el embalse de Yesa.

El clima es de transicin entre caractersticas del clima hmedo de tipo atlntico yrasgos mediterrneos continentalizados. La distribucin de las temperaturas se relacio-na con la altitud, mientras que la precipitacin anual sigue un gradiente inverso, con lostotales anuales de 800 mm en la Depresin Interior que aumentan hasta alrededor de1000 mm en el Sector del Flysch y margen sur de las Sierras Interiores, y hasta ms de1500 mm al norte de las Sierras Interiores. El rgimen de las precipitaciones acusa unainfluencia ocenica. (Garca Ruiz et al., 2001).

La distribucin de la vegetacin natural o potencial en el rea de estudio est fuerte-mente condicionada por el relieve y las caractersticas climticas y est profundamente alte-rada por las actividades humanas. Se distinguen los siguientes pisos de vegetacin(Montserrat, 1971, 1988; Villar et al., 1997, 2001). El piso alpino aparece entre 2200-2400y 2600-2800 m. Es el dominio de los pastizales de alta montaa. La vegetacin clmax delpiso subalpino, entre 1800 y 2000-2200 m, sera un pinar disperso de pino negro con mato-rrales diversos, cuya eliminacin dio paso a pastizales. El piso altimontano y montanohmedo llega hasta 1650-1700 m (De la Riva, 1997) y est dominado por los pinares dePinus sylvestris, los abetales y los hayedos. El sotobosque tpico del pinar lo forman el boj(Buxus sempervirens) y el erizn (Echinospartum horridum). El piso mesomontano y supra-mediterrneo es el dominio de los robledales, sobre todo de Quercus pubescens. La transi-cin hacia el supramediterrneo est marcada por encinares montanos de Quercus rotundi-folia. El boj aparece en las etapas de degradacin de ambos bosques. En el piso mesomedi-terrneo aparecen quejigares (Quercus faginea) y carrascales (Quercus rotundifolia) aunquela mayor parte de su rea potencial se dedica a cultivos y pastoreo. Existen tambin dife-rentes formaciones azonales, como los bosques de ribera o las comunidades rupcolas.

3. Mtodos

Los muestreos de agua en la red hidrolgica del ro Aragn hasta el embalse deYesa se realizaron en tres campaas una en invierno (mes de enero) y dos en verano (mes


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de junio). Estas campaas pretenden ser representativas del contraste estacional de cau-dales. Una de las dos campaas de verano se realiz inmediatamente despus de un epi-sodio de lluvias generalizadas para analizar su efecto sobre el transporte de sedimentosen contraposicin con la situacin seca.

Se seleccionaron 44 puntos de muestreo (Fig. 1) que se localizan en las principalessubcuencas de la cuenca del Aragn en Yesa. Las subcuencas de la margen izquierda queson de reducida extensin y gran homogeneidad litolgica no se incluyeron en este estu-dio. En cada una de las subcuencas principales de la margen derecha se seleccionaronsitios de muestreo de cabecera a desembocadura representativos de los principales cam-bios litolgicos, especialmente en el contacto entre las litologas carbonticas de las SierrasInteriores, las areniscas y margas del Flysch y las facies de margas azules eocenas de laDepresin Interior. Las cuencas de menor longitud tienen menos puntos de muestreo: tresen los ros Estarrn y Lubierre, nueve en el ro Esca, siete en el ro Veral, diez en el roAragn Subordn y doce en el ro Aragn, desde su cabecera a la desembocadura en elembalse de Yesa. En cada punto de muestreo se tom un litro de agua en una botella depolietileno que se mantuvo refrigerada hasta su anlisis en el laboratorio. Los parmetrosanalizados fueron sedimentos en suspensin tras filtrado y pesada, expresados en mgl-1, laconductividad elctrica dSm-1, ya que su medida se relaciona con los slidos disueltos atravs de la ecuacin: TDS mgl-1 = 0.528 CE Scm-1 (Arags et al., 1986), y el pH.

El anlisis morfomtrico de la cuenca del ro Aragn en Yesa y de sus subcuencasse realiz para caracterizar mediante diferentes ndices su forma y relieve. Se calcularonlos siguientes ndices: la relacin de elongacin (1), que relaciona el rea (A) y la lon-gitud de la cuenca (Lc), el ndice de compacidad (2), que relaciona el permetro (Pc) conel rea, la circularidad (3), valor relacionado con el inverso de la compacidad, que per-miten caracterizar la forma de la cuenca siendo los valores prximos a la unidad los queexpresan una forma circular, la amplitud de relieve (Ah) o desnivel mximo, que seobtiene de la diferencia entre la cota mxima y mnima, y la relacin de relieve (4).

Re = A / ((Lc2)/4) (1)Ic = Pc / (2 (A)1/2) (2)

Cc = 4A / Pc2 (3)Rr = Ah / Lc (4)

Se determinaron las caractersticas de la red de drenaje de la cuenca del ro Aragn enYesa mediante la estimacin de la densidad de drenaje (5) que relaciona la longitud total desus cauces con la superficie de la cuenca. Se elaboraron mapas de la red de drenaje de lacuenca y subcuencas de la zona de estudio y se calcularon la relacin de bifurcacin (Rb),que es la relacin del nmero de cauces de un orden cualquiera entre el nmero de caucesde orden inmediatamente superior, y el coeficiente de torrencialidad, que expresa el nme-ro de cauces de orden 1 por Km2 y se relaciona con la capacidad de erosin de una cuenca.

D = L / S (5)

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Para analizar el efecto de la litologa, vegetacin y usos del suelo sobre el transportede sedimentos se utilizaron los mapas de base de vegetacin del ITGME a escala 1:50000,hojas n 117 (Ochagavia), 118 (Zuriza), 143 (Navascues), 144 (Ans) 145 (Siges) 176(Jaca) y 177 (Biescas) obtenidos a partir de la cartografa 1:50000 del proyecto de estudiodel medio fsico y de sus riesgos naturales en un sector del Pirineo Central (IGTME yDGA) elaborado por el Instituto Pirenaico de Ecologa, adems del mapa de vegetacinproporcionado por el servicio web de la Diputacin Foral de Navarra para su territorio yel litolgico a escala 1:100000 que se integraron en un SIG. En ambos casos dado el nivelde detalle se realiz un trabajo de sntesis para agrupar y unificar litologas y vegetacinen un total de 6 clases. Las clases litolgicas diferenciadas se asocian con las principalesunidades geoestructurales. Las clases establecidas para la vegetacin fueron bosque, mato-rral, prados y pastos, roca desnuda, cultivos y miscelnea.

4. Caractersticas de las subcuencas del Aragn en Yesa

Los resultados de la caracterizacin morfomtrica y de relieve de las subcuencasestudiadas se presentan en la Tabla 1. En la Tabla 2 se recogen las caractersticas de lared de drenaje, incluyendo los datos referentes a la longitud del cauce principal, del total


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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ESCA 522.6 257.6 0.54 3.18 0.10 68.6 990 2900 500 2.86Belagua 89.1 53.0 0.50 1.58 0.40 106.7 1320 2200 600 6.67Binis 50.8 45.2 0.17 1.79 0.31 41.0 900 1500 700 5.13Ustrroz 70.4 37.6 0.93 1.27 0.62 132.6 1110 1900 600 10.2

VERAL 201.9 109.4 0.16 2.17 0.21 42.5 1100 2300 600 2.5Majones 71.6 19.0 0.25 1.56 0.41 52.6 900 1500 500 5.26SUBORDN 357.5 108.2 1.79 1.61 0.38 41.6 1320 2700 600 1.98Osa 76.4 46.3 0.22 1.49 0.45 95.2 1280 2700 700 4.76

ESTARRN 84.4 65.3 0.20 2.01 0.25 86.2 1070 2700 700 1.53LUBIERRE 46.9 40.8 0.18 1.68 0.35 76.5 1060 2100 700 5.46

ARAGN 2192.2 257.6 0.34 1.55 0.42 26.7 1025 2900 500 1.14

Tabla 1. ndices morfomtricos de la forma y el relieve de las cuencas y subcuencas del ro Aragn

1: Area (km2); 2: Permetro (Km); 3: Relacin de enlogacin; 4: ndice de compacidad; 5: Circularidad; 6:Relacin de relieve; 7: altitud media (m); 8: Cota mxima (m); 9: Cota mnima (m); 10: Pendiente media (%).

de cauces, la densidad de drenaje, relaciones de bifurcacin entre los ros de distintosrdenes y el coeficiente de torrencialidad. Los ndices morfomtricos indican que todaslas cuencas son alargadas. La cuenca del Esca (523 Km2), que comprende las subcuen-cas de los ros Ustrroz, Belagua y Binis, presenta un bajo nmero de cauces de orden1 y las relaciones de bifurcacin indican que la evolucin entre cauces de orden 1, 2 y 3est en conjunto ms desarrollada que en otras cuencas. La cuenca del Veral con 202 Km2(excluyendo a la del Majones) es la ms alargada y su red de drenaje est bien desarro-llada siendo su coeficiente de torrencialidad de los ms altos. La cuenca del AragnSubordn presenta el desnivel ms alto de todas las cuencas estudiadas. En conjunto lared de drenaje est ms desarrollada que en las otras cuencas y presenta valores inter-medios tanto de densidad de drenaje como de ndice de torrencialidad. La subcuenca delro Osa, afluente por la izquierda del ro Aragn Subordn, presenta una forma muyalargada y una red de drenaje mal desarrollada. La cuenca del ro Estarrn (84 Km2)tiene una red de drenaje formada por un gran nmero de cauces de orden 1 que unido ala fuerte pendiente dan un funcionamiento torrencial al ro. La cuenca del ro Lubierrees la de mayor pendiente; su red de drenaje est muy poco desarrollada y su coeficientede torrencialidad es bajo.

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long. long. densidad Relacin de bifurcacin Coef. cauce total drenaje torrencialidad

principal cauces Km/Km Km Km2

1/2 2/3 3/4 4/5

ESCA 35.0 439.2 0.84 3.1 5.0 8.0 0.24Belagua 9.8 28.2 0.32 3.8 2.0 0.33Binis 15.0 38.6 0.76 2.5 0.09Ustrroz 19.5 64.3 0.91 3.3 3.0 0.20

VERAL 40.0 363.1 1.80 4.1 20.0 0.41Majones 19.0 112.6 1.57 3.1 3.3 3.0 0.43SUBORDN 50.5 371.8 1.04 4.2 5.8 5.0 0.34Osa 21.0 91.3 1.19 3.5 10.0 0.46

ESTARRN 23.2 97.5 1.15 5.1 7.0 0.43LUBIERRE 18.3 43.7 0.93 5.5 0.23

ARAGN 88.0 1988.1 0.91 3.4 6.7 3.7 7.0 0.27

Tabla 2. ndices de drenaje de las subcuencas y cuenca del ro Aragn


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La distribucin porcentual de las principales clases litolgicas y de vegetacin yusos del suelo en las subcuencas se presenta en las Tablas 3 y 4, respectivamente. Dadoque las subcuencas tienen una distribucin N-S, las litologas que afloran siguen la orde-nacin de su afloramiento desde la zona axial hasta las margas eocenas. En cabecera delas cuencas del Esca y Aragn Subordn, y en menor medida del ro Veral, afloran grau-wacas, pizarras en facies turbidticas y rocas efusivas bsicas de la zona axial y calizasmasivas de las Sierras Interiores, si bien en todas ellas predominan los materiales delFlysch, y hacia las zonas de desembocadura aparecen las margas eocenas de la depre-sin media. Las cuencas de los ros Estarrn y Lubierre se asientan casi en exclusivasobre los materiales del Flysch y slo al llegar a la desembocadura afloran las margaseocenas. En cuanto a la vegetacin, domina el bosque sobre todas las litologas, las pra-deras y pastos en la zona axial y los campos de cultivo sobre los aluviales. Una distri-bucin similar se observa en la cuenca del Veral si bien los prados de alta montaaadquieren en esta cuenca mayor importancia.

calizas masivas margas y margas lutitas aluvialcalizas y margas areniscas

Sierras Flysch Depresin CuencaInteriores Interior molsica

Paleozoico- Eoceno Eoceno Eoceno- CuaternarioMesozoico Oligoceno

ESCA 29.6 64.3 2.2 1.7 2.3Belagua 78.9 15.3 0 0.5 5.3Binis 16.7 82.4 0 0 0.9Ustrroz 11.5 88.2 0 0 0.3

VERAL 42.1 49.2 6.9 0.1 1.7Majones 8.7 68.1 19.7 0 3.5SUBORDN 27.4 56.5 2.1 9.6 4.5Osa 19.8 77.6 0 0 2.6

ESTARRN 15.4 73.5 5.1 0 6.0LUBIERRE 1.7 72.3 17.8 0 8.2

ARAGN 33.1 39.0 14.6 5.5 7.9

Tabla 3. Distribucin porcentual de las principales litologas en las unidades geoestructuralesen la cuenca superior del ro Aragn y en las subcuencas estudiadas

5. Transporte de sedimentos en suspensin

La mayor concentracin de sedimentos en suspensin se registra en las subcuencasoccidentales, con valores que alcanzan los 54.4 mgl-1 en la cabecera del ro Esca. De lastres campaas realizadas es en el muestreo de invierno donde ms sedimentos se trans-portan (rango desde inapreciable a 54.4 mgl-1), mientras que en el muestreo de verano seregistran concentraciones inferiores que estn comprendidas entre 0.2 y 6.2 mgl-1. En elmuestreo tras las tormentas, las cuencas del sector occidental (Esca y Veral) presentanconcentraciones hasta un 50% ms bajas que en el de verano, con mnimos de 0.65 y 0.77mgl-1 y mximos de 2.7 y 1.7 mgl-1 en los ros Esca y Veral respectivamente. Una dismi-nucin porcentual similar se registra tambin en las cuencas del Lubierre y Estarrn, conmnimos de 0.76 y 0.62 mgl-1 y mximos de 1.1 y 3.9 mgl-1 respectivamente. En contra-posicin, en el Aragn Subordn se duplican las concentraciones tras las tormentas conrespecto a las del muestreo de verano alcanzando los 4.8 mgl-1. Esta variacin en las con-centraciones de sedimentos tras las tormentas en las distintas subcuencas podra debersea que el muestreo se inici en las cuencas orientales por lo que el pico de crecida podrahaber pasado cuando se muestrearon las cuencas occidentales.

Como se observa en la Fig. 2a, la concentracin de sedimentos en el Esca es hasta10 veces mayor en el muestreo de invierno (mnimo: 0.5 mgl-1 en el muestreo de vera-

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bosque matorral prados y roca y campos sin % % pastos hielo de cultivos clasificar

% % % %

ESCA 60.9 6.2 8.6 2.9 2.3 19.0Belagua 59.0 2.1 20.1 14.5 4.3 0Binis 84.0 6.8 4.4 0 2.5 2.3Ustrroz 74.5 1.4 20.3 2.8 1.1 0

VERAL 61.5 5.4 23.6 2.7 3.5 3.3Majones 23.8 5.4 0 0 1.3 69.5SUBORDN 53.0 5.1 32.3 5.7 3.9 0Osa 72.0 0.5 23.5 3.6 0.4 0

ESTARRN 55.4 10.1 19.5 7.1 7.8 0LUBIERRE 54.4 16.3 6.3 0 23.0 0

ARAGN 43.6 6.7 13.5 3.4 10.0 22.8

Tabla 4. Distribucin porcentual de la vegetacin y los usos del suelo en la cuenca del roAragn y en las subcuencas estudiadas

no, mximo: 54.4 mgl-1 en el de invierno). En la cuenca del Veral las concentracionesson similares y tambin de rango muy variado entre el muestreo de verano e inviernocon un mnimo de 0.5 mgl-1 y un mximo de 51.2 mgl-1. En el Aragn Subordn varaentre 0.2 y 44.3 mgl-1, mximo que se registra en el muestreo de invierno dentro del sec-tor del Flysch, siguiendo la misma pauta del Esca y Veral.

El comportamiento de las cuencas ms orientales es diferente a las anteriores (Fig.2b). En estas cuencas la concentracin de sedimentos en suspensin es mucho menor,los mximos son hasta 10 veces ms bajos y adems las mayores concentraciones seregistran en el muestreo de verano. En el Estarrn el rango de concentracin es de 0.5 a5.8 mgl-1 y en el Lubierre de 0.7 a 6.2 mgl-1.


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Figura 2. a) Concentraciones de sedimento en suspensin en las tres campaas de muestreo en las subcuencas de los ros Esca, Veral y Aragn Subordn. Las lneas verticales

representan los lmites entre las litologas de 1) las Sierras Interiores, 2) el Flysch, 3) las margas eocenas de la Depresin Interior

El comportamiento de las tres cuencas ms occidentales (Esca, Veral y Subordn)es similar. Registran su mxima concentracin en el muestreo de invierno, y de la cabe-cera a la desembocadura los sedimentos se incrementan pasando de valores muy bajos

en la zona de las Sierras Interiores a aumentar considerablemente en el Flysch, con excep-cin del punto VE2 en el Veral. En el muestreo de verano no se registran oscilaciones tanbruscas siendo la mxima concentracin de 9 mgl-1 en el Esca y de 6 y 1.6 mgl-1 en el Veraly Subordn, respectivamente. En el muestreo tras las tormentas la concentracin de sedi-mentos disminuye y el mximo es de tan solo 2.7 mgl-1.

Las cuencas orientales del Estarrn y Lubierre (Fig. 2b) muestran una pauta clara-mente diferente, con mximos de concentracin en el muestreo de verano y mnimos enel de invierno y tras las tormentas. En general, la concentracin de sedimentos es mayoruna vez atravesados los materiales del Flysch, lo que indicara una mayor contribucin delas margas eocenas al aporte de sedimentos, si bien las diferencias no son muy acusadas.

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Figura 2. b) Concentraciones de sedimento en suspensin en las tres campaas de muestreo en las subcuencas de los ros Estarrn y Lubierre. La lnea vertical representa el lmite

entre las litologas de 2) el Flysch y 3) las margas eocenas de la Depresin Interior

6. Conductividad elctrica, slidos disueltos y pH

Los valores de CE son bajos, entre 0.152 y 0.480 dSm-1, aunque dentro de este rangolas diferencias entre valores de muestreo de invierno y verano llegan a ser del 50%. Comose observa en la Fig. 3, la cuenca del Esca presenta la CE mas alta en el muestreo deinvierno (0.480 dSm-1) que es tambin el que tiene mayor carga de sedimentos, y lamnima de 0.232 dSm-1 tras las tormentas. En la cuenca del Veral la pauta es similar ylos valores mximo y mnimo son de 0.459 y 0.218 dSm-1, respectivamente. La cuencadel Aragn Subordn registra en el muestreo de invierno tanto su mximo (0.386 dSm-1),


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Figura 3. Valores de conductividad elctrica y de pH en las tres campaas de muestreo en lassubcuencas del ro Aragn. Las lneas verticales representan los lmites entre las litologas de

1) las Sierras Interiores, 2) el Flysch, 3) las margas eocenas de la Depresin Interior

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Invierno Verano Verano(Tormentas)

Esca BE1 0.129 0.129 0.122BE2 0.188 0.164 0.161UZ1 0.190 0.177 0.175EC1 0.177 0.168 0.173EC2 0.206 0.183 0.181BI1 0.231 0.185 0.203BI2 0.253 0.215 0.220EC3 0.215 0.190 0.196EC4 0.220 0.195 0.199

Veral VE1 0.162 0.155 0.140VE2 0.188 0.126 0.115VE3 0.161 0.127 0.115VE4 0.184 0.140 0.126VE5 0.213 0.178 0.165MA1 0.242 0.000 0.229VE6 0.221 0.182 0.174

Tabla 5. Concentracin de los slidos disueltos (SD mgl-1) en las subcuencas y cuenca del roAragn en los tres muestreos, calculados a partir de la relacin de la conductividad elctrica

como su mnimo (0.152 dSm-1), que es el valor ms bajo de las cuencas estudiadas.Tambin en el Estarrn el mximo se da en invierno (0.368 dSm-1) y el mnimo (0.174dSm-1) se registra en el muestreo tras las tormentas. En la cuenca del Lubierre no haygran diferencia entre valores, que oscilan entre 0.378 y 0.471 dSm-1, que es el mximoy corresponde al muestreo de invierno.

La conductividad elctrica es ligeramente ms alta en los puntos de muestreo ubi-cados en el sector ms meridional del Flysch para las cuencas occidentales mientras queen las cuencas ms orientales, en las que el cambio litolgico es slo del Flysch a lasmargas este ligero ascenso se marca al entrar en contacto con las margas eocenas. Engeneral, la conductividad elctrica tiende a aumentar desde cabecera hasta la desembo-cadura en las subcuencas estudiadas.

En cuanto a los slidos disueltos estimados a partir de su relacin lineal con la CE(r= 0.598) para el ro Aragn en Yesa, y segn se observa en la Tabla 5, sus concentra-ciones son notablemente inferiores a las de los sedimentos en suspensin. Los valoresmayores, que son muy similares en todas las subcuencas y varan entre 0.19 y 0.25 mgl-1en el Subordn y el Esca, respectivamente, se registran en el muestreo de invierno y en


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Invierno Verano Verano(Tormentas)

Aragn Subordn SB1 0.080 0.092 0.082SB2 0.089 0.096 0.083SB3 0.093 0.098 0.088SB4 0.157 0.000 0.108SB5 0.142 0.115 0.101OS1 0.167 0.161 0.154OS2 0.184 0.178 0.148OS3 0.204 0.174 0.165SB6 0.178 0.131 0.113SB7 0.169 0.131 0.131

Estarrn ES1 0.177 0.143 0.092ES2 0.192 0.172 0.136ES3 0.194 0.163 0.153

Lubierre LU1 0.201 0.205 0.231LU2 0.233 0.202 0.211LU3 0.249 0.200 0.211

Aragn AR1 0.093 0.070 0.059AR2 0.137 0.099 0.073AR3 0.208 0.147 0.130AR4 0.244 0.146 0.130AR5 0.157 0.103 0.092AR7 0.214 0.218 0.249AR8 0.147 0.243AR10 0.195 0.143 0.135AR11 0.220 0.150 0.140AR12 0.206 0.153 0.139

Tabla 5 (continuacin). Concentracin de los slidos disueltos (SD mgl-1) en las subcuencas y cuenca del ro Aragn en los tres muestreos, calculados a partir de la relacin

de la conductividad elctrica

la parte baja de las subcuencas. En contraposicin, las menores concentraciones (entre0.08 mgl-1 en el Aragn Subordn y 0.12 mgl-1 en el Esca) se producen en la zona decabecera de las subcuencas en el muestreo tras las tormentas.

El pH de las aguas en la red de drenaje del Aragn es alcalino, su rango de valoreses muy homogneo y las diferencias no llegan a un orden de magnitud siendo el mni-mo de 7.9 en el Esca y el mximo de 8.6 en el Estarrn (Fig. 3). Estos valores son muysimilares en los distintos muestreos y para todas las cuencas estudiadas, de forma que elpH no presenta una pauta diferencial de cabecera a desembocadura en los ros estudia-dos y su escaso rango de variacin no se asocia claramente a cambios litolgicos, devegetacin o usos del suelo.

7. Variaciones de los sedimentos en suspensin, CE, slidos disueltos y pH a lolargo del cauce del Aragn

Desde la cabecera hasta la desembocadura del ro Aragn en el embalse de Yesa sedistribuyen un total de doce puntos de muestreo (Fig. 1), siendo los cinco primeros dezona de cabecera propiamente, en el AR6 se incorpora el ro Lubierre, en el AR7 el roEstarrn, en el AR9 el ro Aragn Subordn y en el AR11 el ro Veral.

La mayor concentracin de sedimentos en suspensin se produce en el muestreotras las tormentas (Fig. 4), de manera que es en la cabecera del ro donde se alcanza elmximo de 21.7 mgl-1 para luego disminuir notablemente hasta valores de entre 4 y 1.2mgl-1 en la zona de presa. Valero et al. (1999) y Navas et al. (2004) asocian altas tasasde sedimentacin en Barasona con avenidas del sera en un registro sedimentario dems de 70 aos en el vaso del embalse. La mayor concentracin de sedimentos en el roAragn es casi un 60 % inferior al mximo de invierno registrado en el Esca, lo que serelaciona con el mayor caudal que el ro Aragn registr tras las tormentas. En contra-posicin, la mayor concentracin en el ro Esca en Sigs que se produjo en el muestreode invierno coincide con los ms altos caudales como se observa en los datos de aforosde la CHE correspondientes a las campaas de muestreo (Tabla 6).

En el muestreo de invierno se registra la ms baja concentracin de sedimento ensuspensin, que vara entre 0.07 y 5.5 mgl-1. Los bajos valores de cabecera podran inter-pretarse, al igual que se observ en la cuenca del sera (Navas et al., 1998), como resul-tado de menores tasas de erosin, propias de un paisaje cubierto por la nieve durante elinvierno.

En el muestreo de verano las concentraciones de sedimento son tambin bajas,entre 0.4 a 10.3 mgl-1. Estas bajas concentraciones tanto en el muestreo de inviernocomo de verano se relacionan con la disminucin del transporte de partculas por lamenor escorrenta, como se desprende de los valores de los caudales (Tabla 6).Asimismo, es en el muestreo de verano cuando se registra un paulatino incremento delos sedimentos a lo largo del cauce hasta el embalse de Yesa.

Para el conjunto de la cuenca del ro Aragn en Yesa se han establecido correlacio-nes entre las concentraciones de sedimento en suspensin en los distintos muestreos y lasuperficie ocupada por los distintos usos del suelo, los porcentajes de las principales lito-

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Figura 4. Concentraciones de sedimento en suspensin y valores de conductividad elctrica y pH en las tres campaas de muestreo en la cuenca del ro Aragn. Las lneas verticales

representan los lmites entre las litologas de 1) las Sierras Interiores, 2) el Flysch, 3) las margas eocenas de la Depresin Interior

A. Navas et al.

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logas y la densidad de drenaje. Como se observa en la Tabla 7, la relacin con la den-sidad de drenaje en las distintas subcuencas no es significativa en ninguno de los mues-treos. Las mayores concentraciones de sedimento en suspensin, especialmente en elmuestreo de invierno, se relacionan directamente con la extensin de las superficies decultivos, pastos y prados en las subcuencas, lo que demuestra el efecto del cultivo delsuelo sobre la generacin de sedimento. Este hecho coincide con lo descrito por Valeroet al. (1999), que encuentran un mayor aporte de sedimentos en la cuenca del sera coin-cidiendo con el sector de la misma en el que los cultivos son ms extensos. En el mues-treo tras las tormentas las correlaciones no son significativas, lo que probablemente sedebe a la mayor variabilidad de la ocurrencia de escorrenta, que enmascarara el efectode los otros factores de cubierta y uso del suelo. En cuanto al factor litolgico, existe unaclara relacin entre las concentraciones de sedimento y la erodibilidad de los materiales,ya que los valores de los coeficientes son mas altos en las margas eocenas, tanto en elmuestreo de invierno como en verano. Sin embargo esto no sucede en el muestreo traslas tormentas que podra tambin explicarse por la variabilidad espacial de la escorren-ta y su efecto preponderante sobre los otros factores.

Los valores ms bajos de conductividad elctrica (Fig. 4) se registran en la cabece-ra de la cuenca siendo muy similares en los tres muestreos (invierno: 0.176 dSm-1 , vera-no: 0.132 dSm-1, tras las tormentas: 0.111 dSm-1). Se observa una tendencia a su ascen-so desde cabecera hasta la zona del Flysch, mientras que en las margas eocenas se pro-

Aragn- Aragn-Jaca Javierregay Aragn cola-Canfranc A018 A061 Yesa

A271 A170

muestreo Q Q Q QI 0.88 5.8 11.9 23.8V 0.94 0.58 5.96 15.65T 4.51 7.34 16.21 45.08

Esca-Isaba Esca-Sigs Veral-BinisA268 A063 A170

muestreo Q Q QI 3.53 14.45 4.93V 1.12 2.17 1.27T 1.34 4.11 3.97

Tabla 6. Caudales (Q m3 s-1) en las estaciones de aforo de la CHE en la cuenca superior del ro Aragn correspondientes a los das de los muestreos de invierno (I), verano (V)

y tras las tormentas (T)

duce un descenso que se interrumpe con la incorporacin de las aguas del Lubierre, demodo que la CE aumenta y llega a alcanzar en este punto los valores ms altos registra-dos a lo largo del cauce con 0.413 y 0.472 dSm-1, respectivamente, en los muestreos deverano y tras las tormentas, para luego descender aguas abajo hacia la desembocadura.

En cuanto a los slidos disueltos estimados a partir de la CE (Tabla 5), sus rangosvaran entre 0.06 y 0.25 mgl-1, que es el mximo tras las tormentas. Como cabe esperarpor la distribucin de las litologas, los valores ms bajos se encuentran en la zona decabecera y paulatinamente van ascendiendo hasta alcanzar las mximas concentracionesen el punto donde se incorporan las aguas del Lubierre. En general, es en el muestreo deinvierno donde se alcanzan las mayores concentraciones, lo que reflejara los diferentesprocesos de incorporacin a las aguas de las partculas disueltas y en suspensin.

A lo largo del curso del ro Aragn, no se observan variaciones importantes en elpH (Fig. 4), siendo el valor mnimo 7.96 en el muestreo de verano y el mximo de 8.64tras las tormentas, que es el muestreo en el que el pH presenta, en general, unas pautasms homogneas en los puntos de muestreo. No obstante su distribucin no se puedeasociar con las de la litologa, la vegetacin y usos del suelo.

8. Conclusiones

Este trabajo ha utilizado tres campaas de muestreo de agua en 44 puntos de la cuen-ca superior del ro Aragn, con el fin de observar irregularidades espaciales y relacionar-


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Invierno Verano Verano (tormentas)bosque 0.748 0.536 0.261bosque y matorral 0.771 0.547 0.263cultivos 0.926 0.587 0.276Pastos y prados 0.779 0.486 0.349cultivos, pastos y prados 0.861 0.545 0.349

calizas masivas y margas 0.101 0.224 0.487flysch 0.254 0.016 0.488margas 0.678 0.517 0.121

densidad de drenaje 0.083 0.009 0.102

Tabla 7. Coeficientes de correlacin entre las concentraciones de sedimentos en suspensiny la superficie ocupada por los distintos usos del suelo, los porcentajes de las principales

litologas y la densidad de drenaje en las tres campaas de muestreo en la cuencasuperior del ro Aragn

las con diferentes factores ambientales as como con actividades humanas. A pesar de laslimitaciones del procedimiento (por ejemplo, la toma de muestras no se produjo en elmismo momento en todo la cuenca debido al tamao del muestreo), los resultados reflejanla influencia tanto de la litologa como de la cubierta vegetal y los usos del suelo en la pro-duccin de sedimento. Las mayores concentraciones de sedimento se transportan al embal-se de Yesa coincidiendo con caudales altos, ya sea de invierno como en el caso del Esca otras las tormentas como en la cabecera del Aragn. Este hecho subraya la importancia delrgimen hdrico de los ros, que ha de tenerse en cuenta a la hora de elaborar posibles estra-tegias de prevencin de aterramiento de los embalses. El transporte de materiales disuel-tos es significativamente inferior y muestra diferentes pautas de aportes.

La heterogeneidad de la cuenca en cuanto al suministro de sedimentos debido adiferentes litologas, vegetacin y usos del suelo evidencia la variabilidad de los proce-sos sedimentarios en las cuencas mediterrneas de montaa. Un mejor conocimiento delos procesos de erosin, transporte y sedimentacin es necesario para promover unmanejo ms adecuado de un recurso limitado como el agua.

Los valores mas altos de sedimento en suspensin se registran en reas con losmayores porcentajes de tierras cultivadas. La correlacin entre valores de sedimento ensuspensin y los usos del suelo indica que el impacto antropognico ha de considerarsecomo un factor significativo en la caracterizacin de subreas geogrficas respecto a sucapacidad de emisin de sedimentos.

Las cabeceras de cuenca constituyen las principales reas suministradoras de agua.Por ello, el anlisis de las relaciones entre el transporte de sedimento, por un lado, y losusos del suelo, vegetacin y litologa, por otro, proporciona criterios cientficos de basepara atenuar la colmatacin de embalses y optimizar la gestin de los recursos hdricosimprescindible en un contexto de necesaria sostenibilidad de los recursos de suelo y agua

Agradecimientos

Esta investigacin ha sido financiada por los proyectos CICYT, REN2003-09130-C02-02/CLI, CGL2005-02009/BTE y CGL2006-11619/HID. Confederacin Hidrogrfi-ca del Ebro ha facilitado las series de datos de aforos del ro Aragn y el resumen de datoshistrico.

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variabilidad espacial del transporte de sedimento en la cu-2762760

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