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  • Iber: herramienta de simulación numérica del flujo en ríos

     Blade i Castellet, Ernest; Cea, Luis; Corestein Poupeau, Georgina Teresa; Escolano, E.; Puertas Agudo, Jerónimo; Vázquez-Cendón, Elena; Dolz Ripolles, Jose; Coll, Abel
    Revista internacional de métodos numéricos para cálculo y diseño en ingeniería
    Date of publication: 2014-01
    Journal article

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    The recent requirements of Spanish regulations and directives, on their turn based on European directives, have led to the development of a new two dimensional open channel flow modelling tool. The tool, named Iber, combines a hydrodynamic module, a turbulence module and a sediment transport module, and is based in the finite volume method to solve the involved equations. The simulation code has been integrated in a pre-process and post-process interface based on GiD software, developed by CIMNE. The result is a flow and sediment modelling system for rivers and estuaries that uses advanced numerical schemes, robust and stable, which are especially suitable for discontinuous flows taking place in torrential and hydrologically irregular rivers.

  • Mixing dynamics at the confluence of two large rivers undergoing weak density variations

     Ramon Casañas, Cintia Luz; Armengol Bachero, Joan; Dolz Ripolles, Jose; Prats Rodríguez, Jordi; Rueda Valdivia, Francisco Jose
    Journal of geophysical research: oceans
    Date of publication: 2014-04
    Journal article

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    Simulations of tracer experiments conducted with a three-dimensional primitive-equation hydrodynamic and transport model are used to understand the processes controlling the rate of mixing between two rivers (Ebro and Segre), with distinct physical and chemical properties, at their confluence, upstream of a meandering reservoir (Ribarroja reservoir). Mixing rates downstream of the confluence are subject to hourly scale oscillations, driven partly by changes in inflow densities and also as a result of turbulent eddies that develop within the shear layer between the confluent rivers and near a dead zone located downstream of the confluence. Even though density contrasts are low - at most O(10-1) kg m-3 difference among sources - and almost negligible from a dynamic point of view - compared with inertial forces - they are important for mixing. Mixing rates between the confluent streams under weakly buoyant conditions can be of up to 40% larger than those occurring under neutrally buoyant conditions. The buoyancy effects on mixing rates are interpreted as the result of changes in the contact area available for mixing (distortion of the mixing layer). For strong density contrasts, though, when the contact area between the streams becomes nearly horizontal, larger density differences between streams will lead to weaker mixing rates, as a result of the stabilizing effect of vertical density gradients. Key Points Mixing rates in river confluences are sensitive to weak river-density contrasts Mixing rates increase up to 40% in response to density contrasts of O(0.1) kg m-3 Channel planform and density contrasts control the area available for mixing © 2014. American Geophysical Union. All Rights Reserved.

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    Envisat/ASAR Images for the Calibration of Wind Drag Action in the Donana Wetlands 2D Hydrodynamic Model  Open access

     Ramos Fuertes, Anaïs; Marti Cardona, Belen; Blade i Castellet, Ernest; Dolz Ripolles, Jose
    Remote Sensing
    Date of publication: 2014-01-01
    Journal article

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    Donana National Park wetlands are located in southwest Spain, on the right bank of the Guadalquivir River, near the Atlantic Ocean coast. The wetlands dry out completely every summer and progressively flood again throughout the fall and winter seasons. Given the flatness of Donana's topography, the wind drag action can induce the flooding or emergence of extensive areas, detectable in remote sensing images. Envisat/ASAR scenes acquired before and during strong and persistent wind episodes enabled the spatial delineation of the wind-induced water displacement. A two-dimensional hydrodynamic model of Donana wetlands was built in 2006 with the aim to predict the effect of proposed hydrologic restoration actions within Donana's basin. In this work, on-site wind records and concurrent ASAR scenes are used for the calibration of the wind-drag modeling by assessing different formulations. Results show a good adjustment between the modeled and observed wind drag effect. Displacements of up to 2 km in the wind direction are satisfactorily reproduced by the hydrodynamic model, while including an atmospheric stability parameter led to no significant improvement of the results. Such evidence will contribute to a more accurate simulation of hypothetic or design scenarios, when no information is available for the atmospheric stability assessment.

    Doñana National Park wetlands are located in southwest Spain, on the right bank of the Guadalquivir River, near the Atlantic Ocean coast. The wetlands dry out completely every summer and progressively flood again throughout the fall and winter seasons. Given the flatness of Doñana’s topography, the wind drag action can induce the flooding or emergence of extensive areas, detectable in remote sensing images. Envisat/ASAR scenes acquired before and during strong and persistent wind episodes enabled the spatial delineation of the wind-induced water displacement. A two-dimensional hydrodynamic model of Doñana wetlands was built in 2006 with the aim to predict the effect of proposed hydrologic restoration actions within Doñana’s basin. In this work, on-site wind records and concurrent ASAR scenes are used for the calibration of the wind-drag modeling by assessing different formulations. Results show a good adjustment between the modeled and observed wind drag effect. Displacements of up to 2 km in the wind direction are satisfactorily reproduced by the hydrodynamic model, while including an atmospheric stability parameter led to no significant improvement of the results. Such evidence will contribute to a more accurate simulation of hypothetic or design scenarios, when no information is available for the atmospheric stability assessment.

  • Spaceborne SAR Imagery for Monitoring the Inundation in the Doñana Wetlands  Open access

     Marti Cardona, Belen
    Defense's date: 2014-05-14
    Department of Hydraulic, Maritime and Environmental Engineering, Universitat Politècnica de Catalunya
    Theses

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    Las marismas de Doñana, situadas en el suroeste de la Península Ibérica, experimentan ciclos anuales de inundación en otoño y secado en primavera. Como en cualquier humedal, la sostenibilidad de Doñana depende críticamente de sus recursos de agua. Desde la década de los noventa se han realizado importantes esfuerzos de monitorización y modelación para evaluar la salud del ecosistema marismeño y garantizar su sostenibilidad. La presente tesis doctoral forma parte de estos esfuerzos. Entre los años 2006 y 2010 se encargó la adquisición de numerosas imágenes satelitales de Doñana para obtener observaciones regionales y sinópticas de la superficie inundada. Con ello se pretendía avanzar en el conocimiento de la hidrodinámica de las marismas y calibrar el modelo hidráulico bidimensional de las mismas. Lograr una frecuencia de observación elevada durante el llenado fue un requisito de especial interés, pues es durante este período cuando la lluvia es más abundante y los procesos hidrodinámicos suceden a mayor velocidad. Las imágenes fueron adquiridas por el sensor radar en banda C ASAR, a bordo del satélite Envisat de la Agencia Espacial Europea. La capacidad de la banda C para atravesar la cobertura nubosa permitió monitorizar el proceso de llenado a pesar de la presencia de nubes. Las imágenes ASAR se solicitaron en siete ángulos de incidencia diferentes para incrementar la frecuencia de observación y la mayoría de ellas fueron adquiridas con la configuración de polarizaciones HH/VV. Durante el año hidrológico 2006-2007 se logró observar con detalle el proceso de llenado. Para este ciclo se elaboraron signaturas temporales de los principales tipos de cubiertas en Doñana, en los distintos ángulos de incidencia y polarizaciones disponibles. Las signaturas se analizaron con la ayuda de datos de verdad-terreno para identificar el efecto de la inundación sobre el coeficiente de retrodispersión y se extrajeron conclusiones sobre la posibilidad de discriminar superficies emergidas e inundadas en función del ángulo de incidencia, tipo de cobertura vegetal y fase fenológica. Dada la compleja casuística de la retrodispersión de las cubiertas, a menudo resultó inviable delinear la inundación en toda la marisma a partir de una única adquisición de ASAR. La cartografía de inundación se abordó entonces mediante el uso sinérgico de los datos ASAR con el modelo digital del terreno y el mapa de vegetación de Doñana. El uso de entornos de procesado irregulares adaptados a la topografía mejoró drásticamente el filtrado de las imágenes, ya que los bordes naturales tienden a seguir las curvas de nivel del terreno. A continuación se diseñaron algoritmos de agrupación y clasificación de píxeles que utilizan los datos ASAR junto con la cota del terreno y el mapa de vegetación, y que se aplican independientemente en las distintas subcuencas de Doñana. Los mapas de elevación y vegetación, más el conocimiento de las características de retrodispersión se utilizaron para escoger píxeles germen con elevada confianza en su clase de pertenencia. A continuación, un algoritmo iterativo extiende las regiones germen, incorporando los píxeles adyacentes que son además próximos en distancia de retrodispersión.La cartografía de inundación permitió identificar distintos eventos de calibración para el modelo hidrodinámico de las marismas de Doñana. Esta investigación también puso de manifiesto que la señal radar aporta datos adicionales sobre el estado de las marismas, como es el grado de desarrollo de las especies helófitas, y la capacidad para discriminar ciertas comunidades vegetales. Se espera que los conocimientos derivados de este estudio puedan ser aplicados y extendidos con los datos polarimétricos de Doñana que serán adquiridos en breve por el radar canadiense Radarsat-2 y la constelación europea Sentinel-1, ambos operando en banda C, por el sistema japonés ALOS-2/PALSAR-2, en banda L, y por la futura misión española PAZ, en banda X.

    The Doñana wetlands, in Southwest Spain, undergo yearly cycles of inundation in fall and drying out during the spring season. As any wetland ecosystem, Doñana depends critically on its water resources. Important monitoring and modeling efforts have been made since the 1990's in order to assess the ecosystem health, partially restore Doñana¿s natural hydrologic scheme and design climate change adaptation strategies for ensuring its sustainability. The present research work inscribes within those efforts. Satellite images of Doñana marshes were acquired between 2006 and 2010, in order to obtain regional, synoptic observations of the inundation evolution, with the final aim to further current knowledge on the wetland's hydrology and to calibrate the existing two-dimensional hydraulic model of the marshes. The images were acquired by the C-band radar sensor ASAR, on board the Envisat satellite. ASAR's all-weather observation capability was particularly suitable to observe the flooding process, since this is associated to overcast weather. The images were ordered at seven different incidence angles in order to increase the observation frequency, and most of them in HH and VV polarizations. A detailed observation of the wetland filling up was achieved during the 2006-2007 hydrological cycle. Backscattering temporal signatures of the main land cover types in Doñana were derived for the different incidence angles and polarizations. The signatures were analyzed with the aid of ground-truth data in order to identify the effect of the flooding on the backscattering coefficients. Conclusions on the feasibility to discriminate emerged versus flooded land were drawn for the different incidence angles, land cover types and phenological stages: Intermediate incidence angles (ASAR IS3 and IS4) came up as the most appropriate single swaths to discriminate open water surface from smooth bare soil in the marshland deepest areas. Flood mapping in pasture lands, the most elevated regions, is feasible at steep to mid incidence angles (ASAR IS1 to IS4). In the medium elevation zones, colonized by large helophytes, shallow incidence angles (ASAR IS6 and IS7) enable more accurate flood delineation during the vegetation growing phase up to approximately mid-April, when the penetration capacity at these swaths might become insufficient. Due to the complex casuistic of the Doñana covers' backscattering, flood mapping from single ASAR acquisitions often resulted unfeasible. Flood mapping was then tackled by the synergistic use of the ASAR scenes with the Doñana¿s digital terrain model and vegetation map. The use of irregular filtering neighborhoods adapted to the topography drastically improved the ASAR image filtering, since natural edges tend to follow terrain contours. Clustering and classification algorithms were design to operate on individual sub-basins, as the pixels elevation is more accurately related to the cover classes within them. Vegetation and elevation maps plus knowledge of Doñana's backscattering characteristics from preceding studies were initially used to select seed pixels with high confidence on their class membership. Next, a region growing algorithm extends the seed regions with new pixels based on their planimmetric adjacency and backscattering distance to the seeds. Frequent flood mapping from the ASAR scenes enabled the identification of several events for the calibration of the marshes hydraulic model. This research work also revealed other target information enclosed in the radar backscattering, such as the helophyte vegetation developmental degree or the potential to discriminate among plant communities. Learnings from this research work are expected to be applied and furthered with upcoming data from the C-band Sentinel-1 constellation and Radarsat-2 satellite, the L-band ALOS-2/PALSAR-2 system and the X-band future Spanish mission PAZ.

    Las marismas de Doñana, situadas en el suroeste de la Península Ibérica, experimentan ciclos anuales de inundación en otoño y secado en primavera. Como en cualquier humedal, la sostenibilidad de Doñana depende críticamente de sus recursos de agua. Desde la década de los noventa se han realizado importantes esfuerzos de monitorización y modelación para evaluar la salud del ecosistema marismeño y restaurar en lo posible su régimen hidrológico natural, para prever riesgos derivados de las actividades socio-económicas próximas y del cambio climático, y para diseñar estrategias de adaptación que garanticen su sostenibilidad La presente tesis doctoral forma parte de estos esfuerzos. Entre los años 2006 y 2010 se encargó la adquisición expresa de numerosas imágenes satelitales de Doñana con el objeto de obtener observaciones regionales y sinópticas de la evolución de la superficie inundada en el humedal. Con estas observaciones se pretendía avanzar en el conocimiento de la hidrodinámica de las marismas y calibrar el modelo hidráulico bidimensional de las mismas. Lograr una frecuencia de observación elevada durante el llenado de las marismas fue un requisito de especial interés, pues es durante este período cuando la lluvia es más abundante y los procesos hidrodinámicos suceden a mayor velocidad. Las imágenes fueron adquiridas por el sensor radar en banda C ASAR, a bordo del satélite Envisat de la Agencia Espacial Europea. La capacidad de la banda C para atravesar la cobertura nubosa resultó particularmente apropiada para monitorizar con detalle el proceso de llenado, ya que éste se halla asociado a la presencia de nubes. Las imágenes ASAR se solicitaron en siete ángulos de incidencia diferentes para incrementar la frecuencia de observación y la mayoría de ellas fueron adquiridas con la configuración de polarizaciones HH/VV. Durante el año hidrológico 2006-2007 se consiguió una monitorización detallada del proceso de llenado. Para este ciclo se elaboraron signaturas temporales de los principales tipos de cubiertas en Doñana, en los distintos ángulos de incidencia y polarizaciones disponibles. Las signaturas se analizaron con la ayuda de datos de verdad-terreno para identificar el efecto de la inundación sobre el coeficiente de retrodispersión y se extrajeron conclusiones sobre la posibilidad de discriminar superficies emergidas e inundadas en función del ángulo de incidencia, tipo de cobertura vegetal y fase fenológica: ángulos de incidencia intermedios, como los IS3 e IS4 de ASAR, resultaron ser los más apropiados para discriminar en una única imagen superficies de agua libre. La cartografía de inundación en los paciles, las regiones más elevadas, es factible usando ángulos reducidos y medios (entre IS1 e IS4 de ASAR). En las zonas de elevación intermedia, colonizadas por grandes helófitos, los ángulos de incidencia elevados (IS6 e IS7 de ASAR) permiten una delimitación de la inundación más precisa durante el desarrollo de la vegetación hasta aproximadamente mediados de abril, cuando la capacidad de penetración de estos ángulos puede resultar insuficiente. Dada la compleja casuística de la retrodispersión de las cubiertas de Doñana, a menudo resultó inviable delinear la inundación en toda la marisma a partir de una única adquisición de ASAR. La cartografía de inundación se abordó entonces mediante el uso sinérgico de los datos ASAR con el modelo digital del terreno y el mapa de vegetación de Doñana. El uso de entornos de procesado irregulares adaptados a la topografía mejoró drásticamente el filtrado de las imágenes, ya que los bordes naturales tienden a seguir las curvas de nivel del terreno. A continuación se diseñaron algoritmos de agrupación y clasificación de píxeles que utilizan los datos ASAR junto con la cota del terreno y el mapa de vegetación, y que se aplican independientemente en las distintas subcuencas de Doñana, porque dentro de ellas existe una relación más precisa entre la cota de los píxeles y la clase de cubierta. Los mapas de elevación y vegetación, más el conocimiento adquirido sobre las características de retrodispersión de Doñana se utilizaron inicialmente para escoger píxeles germen o de origen con elevada confianza en su clase de pertenencia. A continuación, un algoritmo iterativo extiende las regiones germen, incorporando los píxeles adyacentes que son además próximos en distancia de retrodispersión. La cartografía frecuente de inundación a partir de las escenas ASAR permitió identificar distintos eventos de calibración para el modelo hidrodinámico de las marismas de Doñana. Esta investigación también puso de manifiesto que la retrodispersión radar aporta datos adicionales sobre el estado de las marismas, como es el grado de desarrollo de las especies helófitas o la capacidad de discriminar ciertas comunidades vegetales. Es de desear que los conocimientos derivados de este estudio puedan ser aplicados y extendidos con los datos polarimétricos de Doñana que serán adquiridos en breve por modernos radares satelitales. Se trata del sensor canadiense Radarsat-2 y de la constelación europea Sentinel-1, ambos operando en banda C, del sistema japonés ALOS-2/PALSAR-2, en banda L, y de la futura misión española PAZ, en banda X.

    Els aiguamolls de Doñana, situats al sud-oest de la Península Ibèrica, experimenten cicles anuals d'inundació a la tardor i d’assecament a la primavera. Com en qualsevol zona humida, la sostenibilitat de Doñana depèn fonamentalment dels seus recursos hídrics. Des de la dècada dels noranta s’han portat a terme importants esforços de seguiment i modelització per a avaluar la salut de l'ecosistema i restaurar tant com sigui possible el seu règim hidrològic natural, per a preveure riscos derivats de les activitats sòcio-econòmiques i del canvi climàtic, i per a dissenyar estratègies d'adaptació que garanteixin la seva sostenibilitat. La present tesi doctoral forma part d’aquests esforços. Entre 2006 i 2010 s’encarregà l’adquisició expressa de nombroses imatges satel·litals de Doñana amb l’objecte d’obtenir observacions regionals i sinòptiques de l'evolució de la superfície inundada als aiguamolls. Amb aquestes observacions es pretenia avançar en el coneixement de la hidrodinàmica del conjunt humit i calibrar el model hidràulic bidimensional del mateix. Aconseguir una freqüència d'observació elevada durant l'ompliment dels aiguamolls fou un requisit d'especial interès, ja que durant aquest període la pluja és més abundant i els processos hidrodinàmics són més ràpids. Les imatges foren adquirides pel sensor radar en banda C ASAR, a bord del satèl·lit Envisat de l'Agència Espacial Europea. La capacitat de la banda C per a travessar la nuvolositat resultà particularment adient per a monitoritzar en detall el procés d'ompliment, ja que aquest està associat amb la presència de núvols. Les imatges ASAR se sol·licitaren en set angles d'incidència diferents per a augmentar la freqüència d'observació, i la majoria d'elles foren adquirides amb la configuració de polaritzacions HH/VV. Durant l'any hidrològic 2006-2007 s’aconseguí un seguiment detallat del procés d'ompliment. Per a aquest cicle es desenvoluparen signatures temporals dels principals tipus de cobertes de Doñana, en els diferents angles d'incidència i polaritzacions disponibles. Les signatures s’analitzaren amb l'ajuda de dades de veritat-terreny per a identificar l'efecte de la inundació en el coeficient de retrodispersió i s’extragueren conclusions sobre la possibilitat de discriminar superfícies emergides i inundades en funció de l'angle d'incidència, tipus de cobertura vegetal i fase fenològica: angles d’incidència intermitjos, com els IS3 i IS4 d’ASAR, resultaren ser els més apropiats per a discriminar superfícies d’aigua lliure en una sola imatge. La cartografia d'inundació als paciles, les regions més elevades, és factible utilitzant angles d’incidència reduïts i intermitjos (entre IS1 i IS4 d’ASAR). En les zones d'elevació intermèdia, colonitzades per grans helòfits, els angles d'incidència grans (IS7 i IS6 d’ASAR) permeten una delimitació de la inundació més precisa durant el desenvolupament de la vegetació fins a aproximadament mitjans d’abril, quan la capacitat de penetració d'aquests angles pot resultar insuficient. Donada la complexa casuística de la retrodispersión de les cobertes de Doñana, la cartografia d’inundació dels aiguamolls sencers a partir d’una sola imatge ASAR fou sovint inviable. Aquesta cartografia s’abordà llavors mitjançant l’ús sinèrgic de les dades ASAR amb el model digital del terreny i el mapa de vegetació de Doñana. L’ús d’entorns de processat irregulars adaptats a la topografia millorà dràsticament el filtrat de les imatges, ja que les vores naturals tendeixen a seguir les corbes de nivell del terreny. Seguidament es dissenyaren algoritmes d’agrupació i classificació de píxels que utilitzen dades ASAR, la cota del terreny i el mapa de vegetació, i que s’apliquen independentment a les diferents sub-conques de Doñana, perquè a dins d'elles existeix una relació més acurada entre la cota dels píxels i el tipus de coberta. Els mapes d'elevació i vegetació, més el coneixement adquirit sobre les característiques del retrodispersió de Doñana s’utilitzaren inicialment per a seleccionar píxels germen o d’origen amb elevada confiança en la seva classe de pertinença. A continuació, un algoritme iteratiu expandeix les regions germen, incorporant-hi els píxels adjacents que són, a més a més, propers en distància de retrodispersió. La cartografia freqüent d’inundació a partir de les escenes ASAR permeté identificar diferents esdeveniments de calibració per al model hidrodinàmic dels aiguamolls de Doñana. Aquest treball de recerca també posà de manifest que la retrodispersión radar aporta dades addicionals sobre l’estat dels aiguamolls, ara com el grau de desenvolupament de les espècies helòfites o la capacitat de discriminar certes comunitats vegetals. És d’esperar que els coneixements derivats d'aquest estudi puguin ser aplicats i ampliats amb les dades polarimètriques de Doñana que seran adquirides properament per moderns radars satel·litals: es tracta del sensor canadenc Radarsat-2 i de la constel·lació europea Sentinel-1, ambdós operant en banda C, del sistema japonès ALOS-2/PALSAR-2, en banda L, i de la futura missió espanyola PAZ, en banda X.

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    Estimación del hidrograma de salida en una cuenca usando un modelo hidrológico distribuido y un modelo hidráulico bidimensional en volúmenes finitos  Open access

     Blade i Castellet, Ernest; Sanchez Tueros, Hans Paul; Dolz Ripolles, Jose; Sanchez Juny, Marti; Domínguez Mora, Ramón; Arganis Juarez, Maritza Liliana; Carrizosa Elizondo, Eliseo; Esquivel Garduño, Gabriela; Juárez Dehesa, Jorge Iván
    Date: 2014-02
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    Proyecto de colaboración internacional Instituto Flumen - Instituto de Ingeniería de la UNAM

  • Wetland inundation monitoring by the synergistic use of ENVISAT/ASAR imagery and ancilliary spatial data

     Marti Cardona, Belen; Dolz Ripolles, Jose; López Martínez, Carlos
    Remote sensing of environment
    Date of publication: 2013
    Journal article

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    Wetlands are among the most ecologically important ecosystems on Earth and their sustainability depends critically on the water resources. In a scenario of climate change and increased anthropogenic pressure, detailed monitoring of the water resources provides a fundamental tool to assess the ecosystem health and identify potential threats. Doñana wetlands, in Southwest Spain, dry out every summer and progressively flood in fall and winter to a maximum extent of 30,000 ha. The wetland filling up process was monitored in detail during the 2006¿2007 hydrologic cycle by means of twenty-one Envisat/ASAR scenes, acquired at different incidence angles in order to maximize the observation frequency. Flood mapping from the two uncorrelated ASAR channel data alone was proved unfeasible due to the complex casuistic of Doñana cover backscattering. This study addresses the synergistic utilization of the ASAR data together with Doñana's digital elevation model and vegetation map in order to achieve flood mapping. Filtering and clustering algorithms were developed for the automated generation of Doñana flood maps from the ASAR images. The use of irregular filtering neighborhoods adapted to the elevation contours drastically improved the ASAR image filtering. Edge preservation was excellent, since natural edges closely follow terrain contours. Isotropic neighborhoods were assumed of a single class and their intensities were averaged. As a result, intensity fluctuations due to speckle and texture over areas of the same cover type were smoothed remarkably. ..

    on the water resources. In a scenario of climate change and increased anthropogenic pressure, detailedmonitoring of the water resources provides a fundamental tool to assess the ecosystem health and identify potential threats. Doñana wetlands, in Southwest Spain, dry out every summer and progressively flood in fall and winter to a maximum extent of 30,000 ha. Thewetland filling up processwasmonitored in detail during the 2006–2007 hydrologic cycle bymeans of twenty-one Envisat/ASAR scenes, acquired at different incidence angles in order to maximize the observation frequency. Flood mapping from the two uncorrelated ASAR channel data alone was proved unfeasible due to the complex casuistic of Doñana cover backscattering. This study addresses the synergistic utilization of the ASAR data together with Doñana's digital elevation model and vegetation map in order to achieve flood mapping. Filtering and clustering algorithms were developed for the automated generation of Doñana floodmaps from the ASAR images. The use of irregular filtering neighborhoods adapted to the elevation contours drastically improved the ASAR image filtering. Edge preservation was excellent, since natural edges closely follow terrain contours. Isotropic neighborhoodswere assumed of a single class and their intensitieswere averaged. As a result, intensity fluctuations due to speckle and texture over areas of the same cover type were smoothed remarkably. The clustering and classification algorithm operate on individual sub-basins, as the pixel elevation is more accurately related to the cover classes within them. Vegetation and elevation maps plus knowledge of Doñana backscattering characteristics from preceding studies were initially used to select seed pixelswith high confidence on their class membership. Next, a region growing algorithm extends the seed regions with new pixels based on their planimmetric adjacency and backscattering Mahalanobis distance to the seeds. During the seed region growth, new pixels' possible classes are not constrained to their cover type according to the vegetation map, so the algorithm is able to capture temporal changes in the vegetation spatial distribution. Comparison of the resultant classification and concurrent ground truth yielded 92% of flood mapping accuracy. The flood mapping method is applicable to the available ASAR images of Doñana fromsix other hydrologic cycles.

  • Mixing and circulation at the confluence of two rivers entering a meandering reservoir

     Ramon Casañas, Cintia Luz; Hoyer, Andre Birgit; Armengol Bachero, Joan; Dolz Ripolles, Jose; Rueda Valdivia, Francisco Jose
    Water resources research
    Date of publication: 2013-03
    Journal article

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    A field data set collected under different conditions is analyzed to characterize the spatial arrangement of two large inflows (Ebro and Segre) with distinct physical-chemical characteristics as they join at the upstream end of Ribarroja reservoir in northern Spain. Given the short average residence time of water in the reservoir, the spatial arrangement of the rivers at their confluence and their mixing rates are likely the drivers of the stratification patterns observed near the dam. In winter, inflows have similar densities - /0 O(10-5) - and their spatial distribution is largely determined by inertial forces, and in particular, by the discharge ratio. Downstream of the confluence, both rivers flow side by side and largely unmixed over long distances. In summer, with / 0 of O(10-3), the flow fields at the confluence are largely controlled by buoyancy forces. Atmospheric forcing during strong wind events and centrifugal forces caused by the meandering shape of the reservoir induce significant tilting of the isotherms, leading to localized high mixing rates. Mixing, in general, though is weak at this time of the year. In fall and early winter, density differences are largely controlled by conductivity differences between the incoming flows. The warmer Ebro water, with larger thermal inertia, flows beneath the colder Segre water. The spatial arrangement of the inflows is largely controlled by the discharge ratio and mixing between sources is strong, likely as a result of mixed water being denser than either of the incoming flows.

  • Comportamiento hidráulico de aliviaderos escalonados sin cajeros laterales en presas de HCR  Open access

     Estrella Toral, Soledad
    Defense's date: 2013-10-17
    Department of Hydraulic, Maritime and Environmental Engineering, Universitat Politècnica de Catalunya
    Theses

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    Tradicionalmente la construcción de aliviaderos escalonados en presas de hormigón compactado con rodillo (HCR) se caracteriza por la presencia de muretes guía que imponen un ancho constante a lo largo del aliviadero y que guían el flujo desde la coronación hasta el pie. Dichos cajeros son construidos con encofrados trepantes específicos, utilizando hormigón vibrado y suponen una unidad de obra de costes y tiempos de ejecución significativos. En la literatura especializada se puede encontrar una amplia descripción del comportamiento hidráulico de rápidas escalonadas con cajeros laterales. Más recientemente se han encontrado algunos ejemplos de diseño de aliviaderos escalonados sin cajeros laterales.En este contexto surge el proyecto ALIVESCA que ha sido el marco de la presente tesis doctoral. El proyecto ALIVESCA, y por tanto esta tesis, se iniciaron con el principal objetivo de caracterizar el comportamiento hidráulico de aliviaderos escalonados sin cajeros laterales en presas de HCR. El proyecto se plantea en base al estudio en modelo físico. El modelo ubicado en los laboratorios del Instituto Flumen, opera bajo la semejanza de Froude. Se construyó representando un aliviadero prototipo de altura de presa de 75 m, altura de escalón de 1.20 m, pendiente 0.8 y un paramento de ancho de 45 m, (escala 1:15).Los resultados del estudio se presentan en tres fases: la puesta a punto de la instalación experimental, el análisis del comportamiento hidráulico en ausencia de cajeros, y la definición de criterios de diseño de aliviaderos escalonados sin cajeros laterales.En la primera parte, se determina que el comportamiento del modelo es bidimensional, y que no existe un efecto de la rugosidad del modelo en la distribución lateral del caudal. Asimismo, se estudia la necesidad de un muro de acompañamiento del flujo en cabecera, cuya longitud se establece igual a la de una pila sobre la coronación de la presa (del orden de unos 10 m). Adicionalmente, como mayor aportación de esta fase de investigación, se define la existencia de dos zonas: una zona (cercana al eje de vertido) a lo largo del aliviadero en que el caudal específico se mantiene constante e igual al de vertido, es decir, su comportamiento es análogo al caso de la existencia de cajeros laterales, y una segunda zona afectada por la ausencia de los mismos. La coexistencia de estas dos regiones depende del caudal específico de vertido y del ancho del aliviadero.En la segunda parte, referente al comportamiento hidráulico del aliviadero sin cajeros, se analiza el efecto de su ausencia en la expansión lateral de la lámina de agua que se produce y, por tanto, en la disminución del caudal específico a lo largo y ancho de la rápida escalonada. Se determina que las variables que condicionan la expansión del flujo son: el caudal específico de vertido y la posición (altura) considerada. Así, se propone un ajuste para predecir la distribución lateral del caudal en función de estas variables. En cuanto a la caracterización del flujo en la expansión lateral de la lámina de agua, se compara el comportamiento de diferentes variables hidráulicas en esta zona respecto del comportamiento que tiene lugar en la zona que no se ve afectada por la ausencia de cajeros. Las variables analizadas son: concentración media de aire, calado equivalente, campos de velocidad, concentración de aire y presión. Finalmente, se definen los criterios para el diseño de aliviaderos escalonados sin cajeros laterales en presas de hormigón compactado con rodillo y se plantean soluciones a la recogida al pie del aliviadero.Mención adicional merece la comparación de los resultados experimentales con los datos obtenidos del modelo numérico en 3D. El modelo numérico se basa en el método SPH y fue elaborado dentro del proyecto ALIVESCA por parte del Centro de Estudios Hidrográficos del CEDEX.

    Tradicionalmente la construcción de aliviaderos escalonados en presas de hormigón compactado con rodillo (HCR) se caracteriza por la presencia de muretes guías que imponen un ancho constante a lo largo del aliviadero y que conducen el flujo desde la coronación hasta el pie. Dichos cajeros son construidos con encofrados trepantes específicos, utilizando hormigón vibrado y suponen una unidad de obra de costes y tiempos de ejecución significativos. En la literatura especializada se puede encontrar una amplia descripción del comportamiento hidráulico de rápidas escalonadas con cajeros laterales. Más recientemente se han encontrado algunos ejemplos de diseño de aliviaderos escalonados sin cajeros laterales. En este contexto, surge el proyecto ALIVESCA que ha sido el marco de la presente tesis doctoral. El proyecto ALIVESCA, y por tanto esta tesis, se iniciaron con el principal objetivo de caracterizar el comportamiento hidráulico de aliviaderos escalonados sin cajeros laterales en presas de HCR. El proyecto se plantea en base al estudio en modelo físico. El modelo ubicado en los laboratorios del Instituto Flumen, opera bajo la semejanza de Froude. Se construyó representando un aliviadero prototipo de altura de presa de 75 m, altura de escalón de 1.20 m, pendiente 0.8 y un paramento de ancho de 45 m, (escala 1:15). Los resultados del estudio se presentan en tres fases: la puesta a punto de la instalación experimental, el análisis del comportamiento hidráulico en ausencia de cajeros, y la definición de criterios de diseño de aliviaderos escalonados sin cajeros laterales. En la primera parte, se determina que el comportamiento del modelo es bidimensional, y que no existe un efecto de la rugosidad del modelo en la distribución lateral del caudal. Asimismo, se estudia la necesidad de un muro de acompañamiento del flujo en cabecera, cuya longitud se establece igual a la de una pila sobre la coronación de la presa (del orden de unos 10 m). Adicionalmente, como mayor aportación de esta fase de investigación, se define la existencia de dos zonas: una zona (cercana al eje de vertido) a lo largo del aliviadero donde el caudal específico se mantiene constante e igual al de vertido, es decir, su comportamiento es análogo al caso de la existencia de cajeros laterales, y una segunda zona afectada por la ausencia de los mismos. La coexistencia de estas dos regiones depende del caudal específico de vertido y del ancho del aliviadero. En la segunda parte, referente al comportamiento hidráulico del aliviadero sin cajeros, se analiza el efecto de su ausencia en la expansión lateral de la lámina de agua que se produce y, por tanto, en la disminución del caudal específico a lo largo y ancho de la rápida escalonada. Se determina que las variables que condicionan la expansión del flujo son: el caudal específico de vertido y la posición (altura) considerada. En base a ello, se propone un ajuste para predecir la distribución lateral del caudal en función de estas variables. En cuanto a la caracterización del flujo en la expansión lateral de la lámina de agua, se compara el comportamiento de diferentes variables hidráulicas en esta zona respecto del comportamiento que tiene lugar en la zona que no se ve afectada por la ausencia de cajeros. Las variables analizadas son: concentración media de aire, calado equivalente, campos de velocidad, concentración de aire y presión. Finalmente, se definen los criterios para el diseño de aliviaderos escalonados sin cajeros laterales en presas de hormigón compactado con rodillo y se plantean soluciones a la recogida al pie del aliviadero. Mención adicional merece la comparación de los resultados experimentales con los datos obtenidos del modelo numérico en 3D. El modelo numérico se basa en el método SPH y fue elaborado dentro del proyecto ALIVESCA por parte del Centro de Estudios Hidrográficos del CEDEX.

    Traditionally the construction of stepped spillways in roller compacted concrete dams (RCC) is characterized by the presence of sidewalls that imposes a constant width along the spillway and guides the flow from the crest to the toe. These sidewalls are built using vibrated concrete with a special climbing formwork, and therefore, imply significant time and cost of execution. In the specialized literature there is a comprehensive description of the hydraulic behavior of stepped chutes with sidewalls. More recently few examples of stepped spillways designed without sidewalls have been found. In this context arises the ALIVESCA project that has been the framework of the present thesis. The ALIVESCA project, and consequently this thesis, started with the main objective of characterizing the hydraulic behavior of stepped spillways without sidewalls in RCC dams. The main experimental project is based on the physical model study. The model located in Flumen Institute's laboratories, operates under the Froude similarity. It was constructed representing a 75 m dam height, 1.20 m step height, 0.8 slope and 45 m dam width (scale 1:15). The results of the study are presented in three phases: the initial phase of the experimental setup, the analysis phase with the aim of characterizing the hydraulic behavior the absence of sidewalls, and finally, a design criteria phase of stepped spillways without sidewalls. In the first part, the two-dimensional behavior of the model is determined, as well as, that there is no effect of the model roughness on the lateral distribution of flow. Also, the need of a guiding wall at the dam crest is studied; the length of this element corresponds to that of a pile on the crest of the dam (approximately 10 m). Moreover, an important contribution of this research phase was the definition of two areas: an area along the spillways (near the discharge axis) where the specific discharge remains constant and equal to the specific discharge at the entrance, i.e. the behavior of this area is analogous to the case with sidewalls, and a second area affected by the absence sidewalls. The coexistence of these two regions depends on the specific discharge and the spillway width. In the second part, the hydraulic behavior of the spillway without sidewalls is analyzed, as well as, the decrease of the specific discharge along and across the chute due to the flow lateral expansion. The variables that determine such decrease are: the specific discharge at the entrance and the position (height) considered. Thus, an adjustment is proposed to predict the flow distribution in terms of these variables. Regarding the flow characterization in absence of sidewalls, a comparison between behavior of this area and the not affected area is presented. The analyzed variables are: mean air concentration, equivalent water depth, velocity, air concentration and pressure fields. Finally, the design criteria of stepped spillways without sidewalls in RCC dams are defined, and collection solutions at the spillway toe are proposed. Additionally, the experimental results are compared with the data simulations of a 3D numerical model. The numerical model is based on SPH method and was developed within the ALIVESCA project by the Centro de Estudios Hidrográficos del CEDEX.

    Tradicionalment la construcció de sobreeixidors esglaonats en preses de formigó compactat amb corró es caracteritza per la presència de murets guia que imposen un ample constant al llarg del sobreeixidor i que condueixen el flux des de la coronació fins al peu de presa. Aquests caixers es construeixen amb encofrats trepants específics, utilitzant formigó vibrat i per tant suposen una unitat d'obra de costos i temps d'execució significatius. A la literatura especialitzada es pot trobar una àmplia descripció del comportament hidràulic de ràpides esglaonades amb murets laterals. Més recentment s'han localitzat alguns exemples de disseny de sobreeixidors esglaonats sense aquests. En aquest context sorgeix el projecte ALIVESCA que ha estat el marc de la present tesi doctoral. El projecte ALIVESCA, i per tant aquesta tesi, es van iniciar amb el principal objectiu de caracteritzar el comportament hidràulic de sobreeixidors esglaonats sense murets laterals en preses de formigó compactat amb corró. El projecte es plantejà sobre la base de l'estudi en model físic. El model situat als laboratoris de l'Institut Flumen, opera sota la semblança de Froude. Es va construir representant un sobreeixidor prototip d'altura de presa de 75 m, altura de graó d'1.20 m, pendent 0.8 i un parament de ample de 45 m, (escala 1:15). Els resultats de l'estudi es presenten en tres fases: la posta a punt de la instal·lació experimental, el anàlisi del comportament hidràulic en absència de murets, i la definició de criteris de disseny de sobreeixidors esglaonats sense caixers laterals. En la primera part, es determina que el comportament del model és bidimensional, i que no existeix un efecte de la rugositat del model en la distribució lateral del cabal. Igualment, s'estudia la necessitat d'un mur d'acompanyament del flux en capçalera, la longitud de la qual s'estableix igual a la d'una pila sobre la coronació de la presa (de l'ordre d'uns 10 m). Addicionalment, com a major aportació d'aquesta fase de recerca, es defineix l'existència de dues zones: una (propera a l'eix de vessament) al llarg del sobreeixidor en què el cabal específic es manté constant i igual al de vessament, és a dir, el seu comportament és anàleg al cas de l'existència de caixers laterals, i una segona zona afectada per la seva absència. La coexistència d'aquestes dues regions depèn del cabal específic de vessament i de l'ample del sobreeixidor. En la segona part, referent al comportament hidràulic del sobreeixidor sense caixers laterals, s'analitza l'efecte de la seva absència en l'expansió lateral de la làmina d'aigua que es produeix i, per tant, en la disminució del cabal específic al llarg de la ràpida esglaonada. Es determina que les variables que condicionen l'expansió del flux són: el cabal específic de vessament i la posició (altura) considerada. Així, es proposa un ajust per predir la distribució lateral del cabal en funció d'aquestes variables. Quant a la caracterització del flux en l'expansió lateral de la làmina d'aigua, es compara el comportament de diferents variables hidràuliques en aquesta zona respecte del comportament que té lloc a la zona que no es veu afectada per l'absència de caixers. Les variables analitzades són: concentració mitjana d'aire, calat equivalent, camps de velocitat, concentració d'aire i pressió. Finalment, es defineixen els criteris per al disseny de sobreeixidors esglaonats sense caixers laterals en preses de formigó compactat amb corró i es plantegen solucions per la recollida al peu del sobreeixidor. La comparació dels resultats experimentals amb les dades obtingudes del model numèric en 3D mereix una menció addicional. El model numèric es basa en el mètode SPH i va ser elaborat dins del projecte ALIVESCA per part del Centro de Estudios Hidrográficos del CEDEX.

  • Estudio en modelo numérico de la dinámica sedimentaria en el río Eume y la ría de Ares

     Blade i Castellet, Ernest; Dolz Ripolles, Jose; Cea Gómez, Luis; Puertas Agudo, Jerónimo
    Date: 2013-04
    Report

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  • Premis de l'Aigua 2013

     Dolz Ripolles, Jose; Armengol Bachero, Joan
    Award or recognition

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  • Access to the full text
    On the synergistic use of Envisat/ASAR imagery and ancillary spatial data for monitoring Doñana wetlands  Open access

     Marti Cardona, Belen; Dolz Ripolles, Jose
    European Space Agency Living Planet Symposium
    Presentation's date: 2013-09-12
    Presentation of work at congresses

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    A time series of Envisat/ASAR images was acquired for monitoring the inundation evolution in Doñana National Park wetlands. Flood mapping from the ASAR data alone was unfeasible due to the complex casuistic of Doñana’s covers backscattering. A digital terrain model and a vegetation map were then utilized to complement the ASAR data. The use of irregular filtering neighborhoods adapted to the terrain elevation contours drastically improved the ASAR images filtering. Pixels highly likely to belong to the different cover classes were selected by combining the vegetation map, the DTM-based sub-basin segmentation and previous knowledge on the covers backscattering. The regions were grown based on the Mahalanobis distance, yielding accurate classification maps of flooded and emerged cover types.

  • Imágenes SAR para la cartografía de Doñana: beneficios del filtrado asistido por información espacial auxiliar

     Marti Cardona, Belen; Dolz Ripolles, Jose; López Martínez, Carlos
    Congreso de la Asociación Española de Teledetección
    Presentation's date: 2013-10-23
    Presentation of work at congresses

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  • Distribución lateral del caudal específico en aliviaderos escalonados sin cajeros laterales: resultado del proyecto ALIVESCA

     Estrella Toral, Soledad; Sanchez Juny, Marti; Dolz Ripolles, Jose; Marti Cardona, Belen
    Jornadas de Ingeniería del Agua
    Presentation's date: 2013-10-23
    Presentation of work at congresses

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  • Estudio de la hidrodinámica del embalse de Ribarroja de Ebro: datos experimentales versus modelización 2D

     Arbat Bofill, Marina; Sanchez Juny, Marti; Blade i Castellet, Ernest; Niñerola Chifoni, Daniel; Dolz Ripolles, Jose
    Jornadas de Ingeniería del Agua
    Presentation's date: 2013-10-23
    Presentation of work at congresses

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  • Aliviaderos escalonados sin cajeros laterales

     Sanchez Juny, Marti; Estrella Toral, Soledad; Dolz Ripolles, Jose; Ibáñez De Aldecoa, Rafael
    Jornada Técnica Avances en Investigación Aplicada en Seguridad Hidráulica de Presas
    Presentation's date: 2013-06-20
    Presentation of work at congresses

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    Hasta la fecha la investigación acerca del comportamiento hidráulico de los aliviaderos escalonados se ha centrado en la caracterización de los diferentes aspectos que definen el comportamiento de tales estructuras. En general estos trabajos se han desarrollado en aliviaderos escalonados con muretes guía, que imponen una anchura constante a lo largo del aliviadero. Esta comunicación tiene como objetivo presentar el proyecto de investigación ALIVESCA, que ha permitido estudiar el comportamiento hidráulico de aliviaderos escalonados sin paredes laterales. Desde el punto de vista constructivo, evitando las paredes laterales se reducirán costes y riesgos en la ejecución del proyecto. El proyecto ALIVESCA ha consistido en un estudio en modelo físico que ha permitido determinar la distribución de caudales longitudinal y transversalmente en el vertedero para las diferentes variables de estudio. De los resultados obtenidos se concluye que a mayor caudal vertido mayor es la expansión lateral del flujo hacia aguas abajo. La consecuencia es que, a mayor caudal y ancho de vertido la no existencia de cajeros indica la necesidad de un cuenco disipador más ancho. Sin embargo, para condiciones menos exigentes, la inexistencia de las paredes laterales es hidráulicamente factible sin grandes actuaciones. Asimismo, durante la campaña experimental, se han llevado a cabo medidas complementarias de variables como la presión, la velocidad, la concentración de aire y la profundidad de flujo. Estas variables permiten describir en detalle el comportamiento hidráulico de la expansión del flujo a lo largo del aliviadero.

  • Análisis del flujo en la expansión lateral de la lámina de agua en aliviaderos escalonados sincajeros laterales: resultado del proyecto ALIVESCA

     Estrella Toral, Soledad; Sanchez Juny, Marti; Dolz Ripolles, Jose; Domínguez Fernández, María; Ibáñez De Aldecoa, Rafael; Balairon Pérez, Luis
    Jornadas de Ingeniería del Agua
    Presentation's date: 2013-10-23
    Presentation of work at congresses

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  • Imágenes SAR para la cartografía de doñana: beneficios del filtrado asisistido por información espacial auxiliar

     Marti Cardona, Belen; Dolz Ripolles, Jose; López Martínez, Carlos
    Congreso Nacional de la Asociación Española de Teledetección
    Presentation's date: 2013-10
    Presentation of work at congresses

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  • Utilidad de los sensores térmicos aerotransportados en estudios de hidrodinámica de embalses y ríos

     Prats Rodríguez, Jordi; Arbat Bofill, Marina; Marti Cardona, Belen; Dolz Ripolles, Jose; Armengol Bachero, Joan
    Jornadas de Ingeniería del Agua
    Presentation's date: 2013-10-23
    Presentation of work at congresses

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  • Estudio de la hidrodinámica del embalse de Ribarroja de Ebro a partir de datos de campo

     Arbat Bofill, Marina; Sanchez Juny, Marti; Blade i Castellet, Ernest; Dolz Ripolles, Jose; Niñerola Chifoni, Daniel
    Seminario RLHE sobre las Líneas Prioritarias de Investigación de la Red
    Presentation's date: 2013-07-09
    Presentation of work at congresses

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  • Source term treatment of SWEs using the surface gradient upwind method

     Blade i Castellet, Ernest; Gomez Valentin, Manuel; Sanchez Juny, Marti; Dolz Ripolles, Jose
    Journal of hydraulic research
    Date of publication: 2012-08
    Journal article

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  • Water temperature modeling in the lower Ebro river (Spain) : heat fluxes, equilibrium temperature, and magnitude of alteration caused by reservoirs and thermal effluent

     Prats Rodriguez, Jordi; Dolz Ripolles, Jose; Armengol Bachero, Joan; Val Segura, Rafael
    Water resources research
    Date of publication: 2012
    Journal article

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  • Physical and chemical characterisation of superficial sediment of the Ribarroja Reservoir (River Ebro, NE Spain)

     López, Pilar; Dolz Ripolles, Jose; Arbat Bofill, Marina; Armengol Bachero, Joan
    Limnética
    Date of publication: 2012-09
    Journal article

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  • Discussion on ¿Experimental determination of soil heat storage for the simulation of heat transport in a coastal wetland¿

     Prats Rodriguez, Jordi; Dolz Ripolles, Jose; Armengol Bachero, Joan; Ramos Fuertes, Anaïs
    Journal of hydrology
    Date of publication: 2012
    Journal article

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  • Discussion of ¿Effect of rounding edges of stepped spillways on the flow characteristics¿

     Estrella Toral, Soledad; Sanchez Juny, Marti; Blade i Castellet, Ernest; Dolz Ripolles, Jose
    Canadian Journal of Civil Engineering
    Date of publication: 2012-10
    Journal article

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  • Integration of 1D and 2D finite volume schemes for computations of water flow in natural channels

     Blade i Castellet, Ernest; Gomez Valentin, Manuel; Dolz Ripolles, Jose; Aragón Hernández, José Luis; Corestein Poupeau, Georgina Teresa; Sanchez Juny, Marti
    Advances in water resources
    Date of publication: 2012-06
    Journal article

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  • ASAR/ENVISAT images for the calibration of the wind hydrodynamic effect on Doñana wetlands

     Marti Cardona, Belen; Duc, Thanh; Blade i Castellet, Ernest; Dolz Ripolles, Jose
    Date of publication: 2012
    Book chapter

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  • Hidrometeorología y balance térmico de la marisma de Doñana  Open access

     Ramos Fuertes, Anaïs
    Defense's date: 2012-10-23
    Universitat Politècnica de Catalunya
    Theses

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    Doñana marshes are a wetland of ecological relevance at an international level. They are located on the right bank of the final Guadalquivir River, in the regions of Huelva and Seville in SW Spain. They occupy an area of 27000 ha and present an extremely flat topography, a Mediterranean climate with influence from the Atlantic Ocean and annual flooding and drying out processes, which normally develop from mid autumn to mid summer and present maximum water depths of about one meter. As a consequence of past anthropic modifications in their natural behaviour, intensive research and monitoring efforts have been conducted since the 1990¿s in order to better understand the natural processes related to the surface hydrology associated to the Doñana marshes. Such activities have been oriented to define the measures and establish the management criteria that allow, as far as possible, the recovering of the natural functionality of the marshes. This thesis studies the hydrometeorology and heat balance of Doñana marshes from field data collected through a network of automated gauging stations, which have been gathering hydrometeorological information for a number of consecutive years. Most part of the work refers to the three hydrological years from September 2006 to August 2009. Special attention has been drawn to the flooding period of 2006/2007, being the product of the development of a most characteristic flooding event. The work essentially focused on the characterization, at different time scales (annual, monthly, daily), of the measured hydrometeorological context and the heat fluxes that define the water heat balance of the flooded marshes. Sensible and latent heat fluxes between water and atmosphere have been estimated by means of the Bowen Ratio ¿ Energy Balance (BREB) method. Moreover, water and sediment temperature regimes have been analyzed, and vertical mean water temperature has been modelled for un entire flooding period through the implementation of a single-layer heat balance model. General results show a fast response of the water temperature to the atmospheric forcing. Net solar radiation constitutes the main source of heat and predominantly determines the net balance of all-wave radiation over the water surface. At an hourly timescale, most of this heat is invested in water heating but, at a daily timescale, heat gains and looses compensate. It results in a reduced heat storage per unit area of marshland. Since water availability is not a limiting factor, available heat is mainly lost by evaporation, which constitutes the main water loss from the marshes and explains to a large extent the rate of water level decrease. Daily thermal stratification and mixing processes have been identified, mostly from March onwards, which modify the marshlands¿ thermal behaviour at a short timescale. As thermal stratification and water depth reduce the importance of flooded sediment in the global water heat balance, water-sediment heat flux appeared negligible during most of the time of the study. Finally, the modelling of Doñana marshes¿ water temperature pointed out the necessity to include the vertical dimension despite the limited water depths registered.

    La marisma natural de Doñana es un humedal de relevancia ecológica a nivel internacional situado sobre la margen derecha del tramo final del río Guadalquivir, en las provincias de Huelva y Sevilla (SO de España). Se extiende sobre unas 27000 ha y se caracteriza por una topografía extremadamente llana sujeta a un clima de tipo mediterráneo subhúmedo con influencia atlántica y a procesos anuales de inundación y secado, típicamente prolongados entre mediados de otoño y mediados de verano, con calados máximos del orden de un metro. Como consecuencia de las alteraciones antrópicas sufridas en su comportamiento natural, desde los años 90 del siglo XX se ha realizado un esfuerzo extraordinario de seguimiento e investigación sobre los procesos naturales relacionados con la hidrología superficial de este ecosistema. Este esfuerzo está orientado a definir las actuaciones y establecer los criterios de gestión que permitan recuperar en la medida de lo posible la funcionalidad natural de la marisma. En esta tesis se estudia la hidrometeorología y el balance térmico de la marisma de Doñana a partir de información de campo registrada por una red de estaciones automáticas, que han tomado medidas de alta resolución temporal durante varios años consecutivos. La mayor parte del trabajo se refiere a los tres años hidrológicos comprendidos entre los meses de septiembre de 2006 y agosto de 2009, con especial atención al periodo de inundación 2006/2007 por sus características cercanas al proceso idóneo de inundación y secado. El trabajo se ha orientado principalmente a la caracterización, a diferente escala temporal (anual, mensual y diaria), del marco hidrometeorológico medido y de los flujos de calor que definen el balance térmico del agua en la marisma inundada. La estimación del intercambio de calor sensible y latente con la atmósfera se ha realizado mediante la metodología de la Razón de Bowen – Balance de Energía. Asimismo, se ha estudiado el régimen de temperatura de la columna de agua y del suelo inundado, y se ha realizado una modelización de la temperatura media del agua mediante la implementación de un modelo de balance térmico de una capa durante un periodo completo de inundación. Los resultados muestran una rápida respuesta de la temperatura del agua de la marisma a las condiciones atmosféricas. El principal aporte de calor al sistema es la radiación solar neta, la cual determina en gran medida la radiación neta de onda corta y onda larga sobre la superficie del agua. A escala temporal horaria, este aporte se invierte principalmente en el calentamiento de la columna de agua, pero la compensación de las ganancias y pérdidas de calor producen valores netos diarios reducidos de calor acumulado por unidad de superficie. Al no ser la disponibilidad de agua un factor limitante, el calor restante se invierte en su mayor parte en evaporación, la cual constituye la principal salida de agua en la marisma y explica en gran medida su ritmo de vaciado. A partir del mes de marzo, se identifican procesos diarios de estratificación térmica y mezcla, que modifican el comportamiento térmico de la marisma a corto plazo. El papel del suelo inundado en el balance térmico del agua se reduce con la estratificación y la profundidad del agua, siendo despreciable la mayor parte del tiempo analizado. Finalmente, la modelización térmica de la marisma ha puesto de manifiesto la necesidad de contemplar la dimensión vertical, a pesar de la escasa profundidad de agua

  • Estudi en model numèric de la hidrodinàmica de l'embassament de Sau

     Arbat Bofill, Marina; Sanchez Juny, Marti; Dolz Ripolles, Jose
    Date: 2012-11
    Report

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  • Recent trends in stepped spillway design: behaviour without sidewalls

     Estrella Toral, Soledad; Sanchez Juny, Marti; Dolz Ripolles, Jose; Ibáñez De Aldecoa, Rafael; Rodríguez Pérez, Jesús; Balairon Pérez, Luis
    Congress on Large Dams
    Presentation's date: 2012-06
    Presentation of work at congresses

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    Until now, hydraulic research of stepped spillways has focused on characterizing aspects as: the different types of flow that occur on the dam, the air inception processes, the potential negative effects associated to the risk of cavitation, the energy dissipation produced by the steps, or the discharge capacity of the spillway. These investigations, however, have focused on stepped spillways with sidewalls, which impose a continuous width along the dam. This paper shows the first results of the research project ALIVESCA, the project aims to analyze the behavior of stepped spillways without sidewalls and establish criteria for new trends of design in this kind of spillways. The absence of the sidewalls will reduce costs and risks in the project execution since it does not require the construction of concrete lateral walls that usually require major works. ALIVESCA has raised from the initiative between the company Dragados S.A. and the FLUMEN Institute of the Polytechnical University of Catalonia, as a Collaborative Applied Research project, with the aim of increasing the capacity to develop new trends in the stepped spillway design. The project also counts with the collaboration of the Centre for Hydrographic Studies of CEDEX.

  • Velocity and air concentration in air-water flow: application on a stepped spillway without sidewalls

     Estrella Toral, Soledad; Sanchez Juny, Marti; Dolz Ripolles, Jose; Ibáñez De Aldecoa, Rafael; Domínguez Fernández, María; Balairon Pérez, Luis; López Gómez, David
    International Symposium on Hydraulic Structures
    Presentation's date: 2012-02-10
    Presentation of work at congresses

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    Until now, hydraulic research of stepped spillways has focused on characterizing aspects as: the different types of flow that occur on the chute, the air inception processes, the potential negative effects associated to the risk of cavitation, the energy dissipation produced by the steps, or the discharge capacity of the spillway. These investigations, however, have focused on stepped spillways with sidewalls, which impose a constant width along the dam. This paper shows the first results of the Collaborative Applied Research project ALIVESCA, conducted between Dragados S.A., the FLUMEN Institute and the Centre for Hydrographic Studies of CEDEX. The project aims to analyze the hydraulic behavior of stepped spillways without sidewalls and establish new criteria for the design of these structures. On the construction viewpoint, avoiding the sidewalls will reduce costs and risks in the project execution. Specifically, the paper aims to analyze the velocity and the air concentration measurements over a spillway model. In particular, aeration is one of the most effective mechanisms to reduce the risk of cavitation damage because the air-water compressibility absorbs the impact of collapsing vaporized bubbles.

    Until now, hydraulic research of stepped spillways has focused on characterizing aspects as: the different types of flow that occur on the chute, the air inception processes, the potential negative effects associated to the risk of cavitation, the energy dissipation produced by the steps, or the discharge capacity of the spillway. These investigations, however, have focused on stepped spillways with sidewalls, which impose a constant width along the dam. This paper shows the first results of the Collaborative Applied Research project ALIVESCA, conducted between Dragados S.A., the FLUMEN Institute and the Centre for Hydrographic Studies of CEDEX. The project aims to analyze the hydraulic behavior of stepped spillways without sidewalls and establish new criteria for the design of these structures. On the construction viewpoint, avoiding the sidewalls will reduce costs and risks in the project execution. Specifically, the paper aims to analyze the velocity and the air concentration measurements over a spillway model. In particular, aeration is one of the most effective mechanisms to reduce the risk of cavitation damage because the air-water compressibility absorbs the impact of collapsing vaporized bubbles.

  • Stepped spillways without sidewalls: scale model study

     Estrella Toral, Soledad; Sanchez Juny, Marti; Pomares Abad, Juan; Dolz Ripolles, Jose; Ibáñez De Aldecoa, Rafael; Domínguez Fernández, María; Rodríguez Pérez, Jesús; Balairon Pérez, Luis
    International Symposium on Roller Compacted Concrete (RCC) Dams
    Presentation's date: 2012-10-24
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  • Simulación 2D de la evolución de la temperatura en embalses mediante el modelo CE-QUAL-W2. Casos de Sau (Río Ter) y Ribarroja (Río Ebro)

     Arbat Bofill, Marina; Sanchez Juny, Marti; Blade i Castellet, Ernest; Dolz Ripolles, Jose
    Congreso Latinoamericano de Hidráulica
    Presentation's date: 2012-09-11
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  • Aliviaderos escalonados sin cajeros laterales

     Estrella Toral, Soledad; Sanchez Juny, Marti; Pomares Abad, Juan; Dolz Ripolles, Jose; Ibáñez De Aldecoa, Rafael; Domínguez Fernández, María; Rodríguez, J.; Balairon Pérez, Luis; López Gómez, David
    Congreso Latinoamericano de Hidráulica
    Presentation's date: 2012-09-11
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  • Access to the full text
    Local texture stationarity indicator for filtering Doñana wetlands SAR images  Open access

     Marti Cardona, Belen; López Martínez, Carlos; Dolz Ripolles, Jose
    IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium
    Presentation's date: 2012-07
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    This paper defines a new operator, named Ds, for local texture stationarity assessment on SAR images. . The aim is to discriminate heterogeneous targets from land cover types of high normalized variance values, as those observed in flooded vegetation areas of Doñana wetlands. Suitable Ds thresholds for such discrimination were estimated for different window sizes through Monte Carlo simulations of synthetic textures. Maximum stationary texture windows were then determined on Doñana ASAR scenes by Ds multi-resolution thresholding and averaging was applied within. Results reveal the substantial degree of smoothing achieved over high variance cover types, while edges among different targets were properly preserved.

  • Experimental study of subcritical dividing flow in an equal-width four-branch junction

     Nania Escobar, Leonardo Santos; Gomez Valentin, Manuel; Dolz Ripolles, Jose; Pomares Abad, Juan; Comas, Pau
    Journal of hydraulic engineering (New York, N. Y.)
    Date of publication: 2011-10
    Journal article

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  • Comparison of Models for Calculation of Diel Sediment-Water Heat Flux from Water Temperatures

     Prats Rodriguez, Jordi; Ramos Fuertes, Anaïs; Armengol Bachero, Joan; Dolz Ripolles, Jose
    Journal of hydraulic engineering (New York, N. Y.)
    Date of publication: 2011-11-01
    Journal article

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  • Drenaje de aguas pluviales de la ampliación del campo de vuelo en el aeropuerto de Barcelona

     Blade i Castellet, Ernest; Dolz Ripolles, Jose
    Date of publication: 2011
    Book chapter

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  • La solera escalonada como elemento ordenador del flujo en un aliviadero

     Pomares Abad, Juan; Sanchez Juny, Marti; Dolz Ripolles, Jose
    Date of publication: 2011
    Book chapter

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  • Hidrodinámica del embalse de Flix: comparación entre modelación numérica y experimental

     Sanchez Juny, Marti; Blade i Castellet, Ernest; Dolz Ripolles, Jose; Niñerola Chifoni, Daniel; Pomares Abad, Juan
    Date of publication: 2011
    Book chapter

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  • Estudio en modelo matemático del río Tietar

     Corestein Poupeau, Georgina Teresa; Blade i Castellet, Ernest; Olivares Cerpa, Gonzalo; Dolz Ripolles, Jose; Pasqual, Paula; Aramburu, Enrique; Lara, Ángel
    Date of publication: 2011
    Book chapter

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  • Hidrodinámica de las marismas de Doñana: proyecto Ramwass

     Blade i Castellet, Ernest; Sanchez Juny, Marti; Marti Cardona, Belen; de Pourcq, Katrien; Dolz Ripolles, Jose
    Date of publication: 2011
    Book chapter

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  • Incidencia de los embalses de Mequinenza y Ribarroja en el transporte sólido en suspensión del río Ebro

     de Pourcq, Katrien; Roura Carol, Montserrat; Arbat Bofill, Marina; Armengol Bachero, Joan; Dolz Ripolles, Jose
    Date of publication: 2011
    Book chapter

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  • Desarrollo de un modelo de simulación de flujo en ríos

     Blade i Castellet, Ernest; Cea, Luis; Corestein Poupeau, Georgina Teresa; Aramburu, Enrique; Lara, Ángel; Puertas Agudo, Jerónimo; Gomez Valentin, Manuel; Dolz Ripolles, Jose; Balairon Pérez, Luis
    Date of publication: 2011
    Book chapter

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  • Modelo Iber: algunas aplicaciones

     Blade i Castellet, Ernest; Dolz Ripolles, Jose; Corestein Poupeau, Georgina Teresa
    Date of publication: 2011
    Book chapter

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  • Teledetección y medidas hidrometeorológicas de campo para la modelación hidrodinámica de las marismas de Doñana

     Marti Cardona, Belen; Ramos Fuertes, Anaïs; Dolz Ripolles, Jose; Blade i Castellet, Ernest; Duc, Thanh
    Date of publication: 2011
    Book chapter

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  • Access to the full text
    Els recursos hídrics a Catalunya: dades i conceptes bàsics: setembre 2011  Open access

     Dolz Ripolles, Jose; Armengol Bachero, Joan
    Date of publication: 2011-09
    Book

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