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  • Reconstrucción y análisis de ocurrencias regionales de múltiples eventos de movimientos en masa generados por lluvias históricas en los pirineos  Open access

     Portilla Gamboa, Modesto Eusebio
    Department of Geotechnical Engineering and Geo-Sciences, Universitat Politècnica de Catalunya
    Theses

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    En este documento de Tesis Doctoral, se presenta la recopilación, reconstrucción y análisis de los inventarios de movimientos en masa (MM) y los campos de lluvias para tres eventos históricos en los Pirineos, de los que se tenía poco conocimiento: Molló-Queralbs (octubre de 1940), Barruera-Vielha (agosto de 1963) y Berga-Cercs (junio de 2008). De éstos se recopiló información a partir de fuentes secundarias,fotografías aéreas de las respectivas épocas y se obtuvieron los inventarios de movimientos en masa mediante la digitalización de las cicatrices de las roturas con el uso de sistemas de información geográfica (ArcGIS®). En Molló-Queralbs se identificaron 620 MM en un área de 412 km2; en Barruera-Vielha un total de 207 MM en 504 km2 y en Berga-Cercs 224 cicatrices en 20 km2; por lo que los tres casos corresponden a ocurrencias regionales de múltiples eventos de MM (MORLE).El desarrollo de la investigación se centró en recopilar, reconstruir y analizar los datos relevantes de los tres casos de estudio, con el fin de emplear esta información en el análisis de relaciones entre factores que predispusieron, prepararon y desencadenaron numerosos MM en áreas de gran extensión.Se analizaron las relaciones magnitud-frecuencia de MM inventariados y su distribución espacial; se realizó el análisis de las lluvias generadoras de dichos movimientos a partir de los datos registrados por las estaciones meteorológicasexistentes en las respectivas épocas y se calcularon los mapas digitales de precipitación (campos de lluvias); y, finalmente se calculó la relación entre las distribuciones espaciales de las lluvias y los MM.La implementación de métodosestadísticos, que incluyen el Estimador de Máxima Verosimilitud (EMV), permitió definir una metodología para inferir la distribución que mejor se ajusta a la de los datos de inventarios de MM. Siguiendo esta metodología, con las dificultadesque implican la calidad de las fotografías aéreas, su pequeña escala que dificulta la detección y digitalización de las cicatrices, la revegetación de cicatrices con el tiempo y que por tanto no aparecen en el registro fotográfico conllevando a la cautela con respecto a la completitud del inventario obtenido. Para el caso de los tres MORLE analizados fue posible definir que una distribución tipo Wakeby explica bien las distribuciones de los datos analizados. Adicionalmente, el análisis de las relaciones entre variables intrínsecas del terreno, la distribución de los MM inventariados y el campo de lluvias, sirvió para concluir que tanto las formaciones superficiales como la pendiente del terreno son los condicionantes para la ocurrencia de roturas en las tres zonas de estudio; y que el uso actual del suelo es de especial importancia documentarlo para soportar mejor el análisis de los eventos. La importancia de este estudio radica en la documentación y reconstrucción muchos años después de la ocurrencia de fenómenos MORLE en los Pirineos, utilizando fotografías aéreas y registros de lluvias. Eventos que nunca antes habían sido documentados y que representan una contribución a la definición de umbrales desencadenantes de MM y a la comprensión de los factores condicionantes del terreno para el establecimiento de sistemas de alerta temprana y a la mitigación del riesgo en estas tres importantes zonas de Catalunya. Finalmente, se recomienda contar con mapas de formaciones superficiales y sus respectivas características (espesor, materiales constituyentes y caracterización geotécnica) y se establece como futura línea de investigación la integración de esta información primaria con inventarios completos de movimientos en masa, para la determinación de umbrales de lluvias detonantes en los Pirineos Catalanes.

    En este documento de Tesis Doctoral, se presenta la recopilación, reconstrucción y análisis de los inventarios de movimientos en masa (MM) y los campos de lluvias para tres eventos históricos en los Pirineos, de los que se tenía poco conocimiento: Molló-Queralbs (octubre de 1940), Barruera-Vielha (agosto de 1963) y Berga-Cercs (junio de 2008). De éstos se recopiló información a partir de fuentes secundarias, fotografías aéreas de las respectivas épocas y se obtuvieron los inventarios de movimientos en masa mediante la digitalización de las cicatrices de las roturas con el uso de sistemas de información geográfica (ArcGIS®). En Molló-Queralbs se identificaron 620 MM en un área de 412 km2; en Barruera-Vielha un total de 207 MM en 504 km2 y en Berga-Cercs 224 cicatrices en 20 km2; por lo que los tres casos corresponden a ocurrencias regionales de múltiples eventos de MM (MORLE).El desarrollo de la investigación se centró en recopilar, reconstruir y analizar los datos relevantes de los tres casos de estudio, con el fin de emplear esta información en el análisis de relaciones entre factores que predispusieron, prepararon y desencadenaron numerosos MM en áreas de gran extensión. Se analizaron las relaciones magnitud-frecuencia de MM inventariados y su distribución espacial; se realizó el análisis de las lluvias generadoras de dichos movimientos a partir de los datos registrados por las estaciones meteorológicas existentes en las respectivas épocas y se calcularon los mapas digitales de precipitación (campos de lluvias); y, finalmente se calculó la relación entre las distribuciones espaciales de las lluvias y los MM.La implementación de métodos estadísticos, que incluyen el Estimador de Máxima Verosimilitud (EMV), permitió definir una metodología para inferir la distribución que mejor se ajusta a la de los datos de inventarios de MM. Siguiendo esta metodología, con las dificultades que implican la calidad de las fotografías aéreas, su pequeña escala que dificulta la detección y digitalización de las cicatrices, la revegetación de cicatrices con el tiempo y que por tanto no aparecen en el registro fotográfico conllevando a la cautela con respecto a la completitud del inventario obtenido. Para el caso de los tres MORLE analizados fue posible definir que una distribución tipo Wakeby explica bien las distribuciones de los datos analizados. Adicionalmente, el análisis de las relaciones entre variables intrínsecas del terreno, la distribución de los MM inventariados y el campo de lluvias, sirvió para concluir que tanto las formaciones superficiales como la pendiente del terreno son los condicionantes para la ocurrencia de roturas en las tres zonas de estudio; y que el uso actual del suelo es de especial importancia documentarlo para soportar mejor el análisis de los eventos. La importancia de este estudio radica en la documentación y reconstrucción muchos años después de la ocurrencia de fenómenos MORLE en los Pirineos, utilizando fotografías aéreas y registros de lluvias. Eventos que nunca antes habían sido documentados y que representan una contribución a la definición de umbrales desencadenantes de MM y a la comprensión de los factores condicionantes del terreno para el establecimiento de sistemas de alerta temprana y a la mitigación del riesgo en estas tres importantes zonas de Catalunya. Finalmente, se recomienda contar con mapas de formaciones superficiales y sus respectivas características (espesor, materiales constituyentes y caracterización geotécnica) y se establece como futura línea de investigación la integración de esta información primaria con inventarios completos de movimientos en masa, para la determinación de umbrales de lluvias detonantes en los Pirineos Catalanes.

    In this Ph.D thesis the compilation, reconstruction, and analyses of inventories of MM and rain fields for three poorly-known historical events in the Pyrenees is presented: Molló-Queralbs (October 1940), Barruera-Vielha (August 1963) and Berga-Cercs (June 2008). Information on these events was compiled from secondary sources and aerial photographs and the MM inventories were prepared by digitizing the of rupture scars using ArcGIS®. In the Molló-Queralbs area a total of 620 MM were mapped within 412 km2; in Barruera-Vielha a total of 207 MM within 504 km2 and in Berga-Cercs 224 scars within 20 km2; which resulted in their characterization as MORLE events. The research work focused on compiling,reconstructing and analyzing relevant data on the three case studies, with the aim of using this information in the analysis of relationships among the factors that predisposed, prepared and triggered the numerous MM in these large areas. The frequency-magnitude functions and the spatial distribution of MM inventories were analyzed; the analyses of generating rains for MM were performed from data recorded by the existing meteorological stations during the three time periods; digital maps of precipitation (rain fields) were calculated; and finally the relationship between spatial distribution of rains and MM was calculated. Implementation of statistical methods, including the Maximum Likelihood Method, allowed defining a methodology to infer the best-fitting distribution to MM inventories. In following this methodology several difficulties were met: quality of aerial photographs and their small coverage (which makes difficult to detect and digitize rupture scars), the vegetation cover that develops with time (which masks MM in the photographic records), which in turn implies to cautiously take the completeness of MM inventories. In the three MORLE events analyzed it was possible to determine that a Wakeby-type distribution best explains the data. Additionally, the analyses of relationships among intrinsic terrain variables, and the inventories of MM and their rain fields, were used to conclude that both surface formations and terrain slope are conditionants for MM occurrence within the three study areas; and that the current land use bears special relevance when analyzing these events. The importance of this study lies on the a posteriori documentation and reconstruction of never-before-reported MORLE phenomena in the Pyrenees, using aerial photographs and precipitation records. The study represents a contribution to the quantification of triggering thresholds for MM and understanding conditioning terrain factors for the establishment of early warning systems and risk mitigation in these three important regions of Catalonia. Finally,recommendations are made for the construction of surface formations maps with information on thickness, constituting materials, and geotechnical characterization. A line of research about integrating this primary information with complete inventories of MM is established, to determining triggering rainfall thresholds in the Catalonian Pyrenees.

    Els moviments en massa són processos geològics que modelen el paisatge, la seva ocurrència indica susceptibilitat a la inestabilitat del terreny i quan afecten els éssers humans, els seus béns i serveis, ocasionen pèrdues econòmiques que impacten el seu nivell de vida i el desenvolupament econòmic d'una regió. Les pluges són l'agent extern que comunament genera desestabilitzacions del terreny, sent les d'alta intensitat i curta durada les responsables de l'ocurrència d'esllavissades superficials i corrents d'arrossegalls. La caracterització tant del terreny com de les pluges, així com de les interaccions entre ells, permet definir les zones on és més factible l'ocurrència futura de moviments en massa. Nombrosos fenòmens d'aquest tipus gairebé sempre ocorren simultàniament en àrees extenses, on a més d'existir materials propensos a la desestabilització, la topografia és abrupta; la qual cosa representa una amenaça múltiple de difícil maneig per part de les autoritats locals, més quan l'extensió de l'afectació sobrepassa els límits administratius i governamentals. Aquests esdeveniments de múltiple ocurrència, encara descrits en diversos estudis de determinació de llindars de pluges detonants, recentment han estat denominats en la literatura especialitzada, MORLE per les sigles en anglès (Multiple-Ocurrence of Regional Landslides Events). Una adequada gestió de l'atenció d'aquests esdeveniments, requereix el coneixement dels que han ocorregut en el territori, la seva caracterització i anàlisi. No obstant això, hi ha ocasions en que per diferents raons no es poden documentar immediatament com seria l'indicat. En aquests casos, cal realitzar la reconstrucció del que ha passat, recopilant la major quantitat d'informació per al seu posterior ús en la zonificació de la susceptibilitat del terreny a moviments en massa i el seu posterior ús en l'avaluació de l'amenaça i gestió integral del risc. En aquest document de Tesi Doctoral, es presenta la recopilació, reconstrucció i anàlisi dels inventaris de moviments en massa (MM) i els camps de pluges per tres esdeveniments històrics als Pirineus, dels quals es tenia poc coneixement: Molló-Queralbs (octubre de 1940), Barruera-Vielha (agost de 1963) i Berga-Cercs (juny de 2008). D'aquests es va recopilar informació a partir de fonts secundàries, fotografies aèries de les respectives èpoques i es van obtenir els inventaris de moviments en massa mitjançant la digitalització de les cicatrius dels trencaments amb l'ús de sistemes d'informació geogràfica (ArcGIS ®). A Molló-Queralbs es van identificar 620 MM en una àrea de 412 km2; a Barruera-Vielha un total de 207 MM en 504 km2 i a Berga-Cercs 224 cicatrius en 20 km2; de manera que els tres casos corresponen a ocurrències regionals de múltiples esdeveniments de MM (MORLE). El desenvolupament de la investigació es va centrar en recopilar, reconstruir i analitzar les dades rellevants dels tres casos d'estudi, per tal d'emprar aquesta informació en l'anàlisi de relacions entre factors que van predisposar, van preparar i van desencadenar nombrosos MM en àrees de gran extensió. Es van analitzar les relacions magnitud-freqüència de MM inventariats i la seva distribució espacial; es va realitzar l'anàlisi de les pluges generadores d'aquests moviments a partir de les dades registrades per les estacions meteorològiques existents en les respectives èpoques i es van calcular els mapes digitals de precipitació (camps de pluges); i, finalment es va calcular la relació entre les distribucions espacials de les pluges i els MM La implementació de mètodes estadístics, que inclouen l'Estimador de Màxima Versemblança (EMV), va permetre definir una metodologia per a inferir la distribució que millor s'ajusta a la de les dades d'inventaris de MM. Seguint aquesta metodologia, amb les dificultats que impliquen la qualitat de les fotografies aèries, la seva petita escala que dificulta la detecció i digitalització de les cicatrius, la revegetació de cicatrius amb el temps i que per tant no apareixen en el registre fotogràfic comportant a la cautela pel que fa a la completesa de l'inventari obtingut. Per al cas dels tres MORLE analitzats va ser possible definir que una distribució tipus Wakeby explica bé les distribucions de les dades analitzades. Addicionalment, l'anàlisi de les relacions entre variables intrínseques del terreny, la distribució dels MM inventariats i el camp de pluges, va servir per concloure que tant les formacions superficials com el pendent del terreny són els condicionants per l'ocurrència de trencaments en les tres zones d'estudi; i que l'ús actual del sòl és d'especial importància documentar per suportar millor l'anàlisi dels esdeveniments. La importància d'aquest estudi rau en la documentació i reconstrucció molts anys després de l'ocurrència de fenòmens MORLE als Pirineus, utilitzant fotografies aèries i registres de pluges. Esdeveniments que mai abans havien estat documentats i que representen una contribució a la definició de llindars desencadenants de MM ia la comprensió dels factors condicionants del terreny per a l'establiment de sistemes d'alerta primerenca i la mitigació del risc en aquestes tres importants zones de Catalunya. Finalment, es recomana comptar amb mapes de formacions superficials i les seves respectives característiques (gruix, materials constituents i caracterització geotècnica) i s'estableix com a futura línia d'investigació la integració d'aquesta informació primària amb inventaris complets de moviments en massa, per a la determinació de llindars de pluges detonants als Pirineus Catalans.

  • Debris-flow monitoring at the Rebaixader torrent, Central Pyrenees, Spain: results on initiation, volume and dynamic behaviour

     Hürlimann Ziegler, Marcel; Abancó, Clàudia; Moya Sanchez, Jose
    International IAEG Congress
    p. 469-472
    DOI: 10.1007/978-3-319-09057-3_76
    Presentation's date: 2014-09-18
    Presentation of work at congresses

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    The sophisticated monitoring system installed in the Rebaixader catchment incorporates a total of 6 different stations: four stations recording information on the initiation mechanisms (two meteorological stations and two infiltration stations), and two stations focussing on the debris flow detection and the dynamic behaviour of the flows. Between August 2009 and August 2013, seven debris flows and seventeen debris floods were detected. The volumes of the debris flows ranged from 2,100 to 16,200 m3, while debris floods normally included smaller volumes. Debris flows and debris floods showed clear differences in both the recorded data and field observations. The distinction was clearly visible in the ultrasonic measurements of the flow height and also in the ground vibration registered by the most downstream geophone located near the fan apex. The analysis of the rainfall data indicated that most events were provoked by short high-intensity rainstorms that occurred during summer. A preliminary threshold for debris-flow initiation of about 15 mm in 1 h may be adequate for the summer season. However, some events took place in spring, when the melting of snow cover and frozen soil may have played an important role in the triggering mechanisms.

  • Field and laboratory analysis of hillslope debris flows in Switzerland

     Hürlimann Ziegler, Marcel; McArdell, Brian, W; Rickli, Christian
    European Geosciences Union General Assembly
    p. EGU2014-2753
    Presentation's date: 2014-04-29
    Presentation of work at congresses

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    Experiences of rapid landslides monitoring and warning at catchment scale in the Pyrenees: the example of the Rebaixader test site  Open access

     Moya Sanchez, Jose; Hürlimann Ziegler, Marcel; Abancó, Clàudia; Vilajosana, Ignasi
    Standing International Road Weather Commission Conference
    p. 50-58
    Presentation's date: 2014-01-31
    Presentation of work at congresses

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    Monitoring of rapid landslides, as rockfalls and debris flows, improves the understandings of these processes and also provides fundamental information for an efficient early warning and alarm system (EWAS). The Rebaixader site is a typical high mountain catchment, where sort of torrential phenomena occur with a sub-annual frequency. To investigate the triggering conditions and the post-failure behaviour of the rapid landslides, a monitoring system consisting of five stations was set up progressively since July 2009. Two stations monitor landslide propagation characteristics by using eigth geophones, an ultrasonic device and a video camera and infrared spot lights. Until March 2013, six debris flows, eleven debris floods and four rockfalls (two of them were large boulder falls, 55 and 18 m3) were recorded at the site. The analysis of ground vibration signal allowed defining preliminary thresholds for distinguishing between debris flows, debris floods and rockfalls. The identification of processes was checked by the analysis of the video images and the post-event field evidences. Field surveys, ground vibration records and the movies recorded at the video camera provided unique information on the rapid landslides occurrence and dynamics, and gave an excellent opportunity to show the importance of monitored data for calibrating of simulation models. The monitoring results show that the data gathered by the geophones provides valuable information for the design of alarm systems for the event detection and distinction between processes.

  • A simplified analysis of the reactivation potential of earthflows

     Moya Sanchez, Jose; Hürlimann Ziegler, Marcel
    The Mediterranean Workshop on landslides. Landslides in hard soils and weak rocks - an open problem for mediterranean countries.
    Presentation's date: 2013-10-22
    Presentation of work at congresses

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  • A simplified analysis of the reactivation potential of earthflows

     Moya Sanchez, Jose; Hürlimann Ziegler, Marcel
    The Mediterranean Workshop on landslides. Landslides in hard soils and weak rocks - an open problem for mediterranean countries.
    p. 1-2
    Presentation's date: 2013-10-22
    Presentation of work at congresses

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    VIII Simposio Nacional sobre Taludes y Laderas Inestables: volumen 1  Open access

    Date of publication: 2013-06-11
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    En Junio de 2013 tiene lugar en Palma de Mallorca el VIII Simposio Nacional sobre Taludes y Laderas Inestables. Este Simposio se ha consolidado como un foro independiente, abierto y pluridisciplinar, con el objeto de difundir los conocimientos entre los miembros de las comunidades técnica y académica, entre los investigadores, presentar los avances recientes y fomentar la discusión entre técnicos y científicos que trabajan en este apasionante campo. En los últimos años, especialmente desde finales de 2008, se han producido en la Isla de Mallorca diversos desprendimientos y deslizamientos que han llamado poderosamente la atención por su número y dimensiones. El debate sobre la causa de esta anómala concentración de eventos, incluyendo la influencia del cambio climático, sigue abierto a día de hoy. La edición 2013 es una excelente oportunidad para conocer de primera mano los detalles de estos eventos, los reconocimientos y soluciones adoptadas, así como las enseñanzas extraídas. Como en anteriores ocasiones, el Simposio tiene además por objetivo la presentación y discusión de los progresos realizados en los diversos ámbitos temáticos.

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    VIII Simposio Nacional sobre Taludes y Laderas Inestables: volumen 2  Open access

    Date of publication: 2013-06
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    En Junio de 2013 tiene lugar en Palma de Mallorca el VIII Simposio Nacional sobre Taludes y Laderas Inestables. Este Simposio se ha consolidado como un foro independiente, abierto y pluridisciplinar, con el objeto de difundir los conocimientos entre los miembros de las comunidades técnica y académica, entre los investigadores, presentar los avances recientes y fomentar la discusión entre técnicos y científicos que trabajan en este apasionante campo. En los últimos años, especialmente desde finales de 2008, se han producido en la Isla de Mallorca diversos desprendimientos y deslizamientos que han llamado poderosamente la atención por su número y dimensiones. El debate sobre la causa de esta anómala concentración de eventos, incluyendo la influencia del cambio climático, sigue abierto a día de hoy. La edición 2013 es una excelente oportunidad para conocer de primera mano los detalles de estos eventos, los reconocimientos y soluciones adoptadas, así como las enseñanzas extraídas. Como en anteriores ocasiones, el Simposio tiene además por objetivo la presentación y discusión de los progresos realizados en los diversos ámbitos temáticos.

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    VIII Simposio Nacional sobre Taludes y Laderas Inestables: volumen 3  Open access

    Date of publication: 2013-06
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    En Junio de 2013 tiene lugar en Palma de Mallorca el VIII Simposio Nacional sobre Taludes y Laderas Inestables. Este Simposio se ha consolidado como un foro independiente, abierto y pluridisciplinar, con el objeto de difundir los conocimientos entre los miembros de las comunidades técnica y académica, entre los investigadores, presentar los avances recientes y fomentar la discusión entre técnicos y científicos que trabajan en este apasionante campo. En los últimos años, especialmente desde finales de 2008, se han producido en la Isla de Mallorca diversos desprendimientos y deslizamientos que han llamado poderosamente la atención por su número y dimensiones. El debate sobre la causa de esta anómala concentración de eventos, incluyendo la influencia del cambio climático, sigue abierto a día de hoy. La edición 2013 es una excelente oportunidad para conocer de primera mano los detalles de estos eventos, los reconocimientos y soluciones adoptadas, así como las enseñanzas extraídas. Como en anteriores ocasiones, el Simposio tiene además por objetivo la presentación y discusión de los progresos realizados en los diversos ámbitos temáticos.

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    Reconstrucción de la frecuencia de corrientes de derrubios en el Barranc d¿Erill  Open access

     Luis-Fonseca, Roberto; Raïmat, Carles; Hürlimann Ziegler, Marcel; Corominas Dulcet, Jordi; Fernández, Jesús
    Simposio Nacional sobre Taludes y Laderas Inestables
    p. 519-529
    Presentation's date: 2013-06
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    El Barranco d¿Erill, Pirineos Centrales, presenta un importante espesor de material de origen glaciar perteneciente a las últimas glaciaciones depositado sobre un paleo relieve en roca ígnea y metamórfica con tendencia a inestabilizarse en forma de debris flow asociado a episodios lluviosos que condiciona en gran medida el uso presente y futuro del territorio. Se ha realizado una importante recopilación histórica de fotografías (1890-2012), una encuesta exhaustiva a los ancianos del lugar que pudieran haber sufrido directa o indirectamente los estragos del barrano en el S.XX, datos de precipitación diaria (1928-2012. Adicionalmente se ha obtenido el permiso necesario para la realización de catas transversales al flujo en la parte más distal del fan que han permitido identificar los eventos y los espesores de los distintos episodios identificados fotográficamente correspondientes al S.XX. Además y gracias a la toma de muestras fósiles durante la etapa de excavación de la cata (restos óseos humanos, dentición de animales y otras) y, se ha podido obtener resultados fiables de datación absoluta que han permitido cuantificar el número total de eventos y volumen total depositado en los últimos 40.000 años. El resultado de este trabajo ha permitido cartografiar los depósitos generados por los episodios del S.XX así como cuantificar un volumen acumulado correspondiente a estos eventos de más de 150.000m3. Paralelamente durante los 6 últimos años se ha realizado una exhaustiva monitorización de la cuenca para determinar la dinámica torrencial de la misma que ha permitido registrar varios eventos torrenciales de volumen menor. El análisis combinado de la estratigrafía, arqueología y paleontología, los eventos históricos del pasado siglo y la auscultación más reciente nos permiten establecer una curva magnitudfrecuencia muy completa para la cuenca del barranco de Erill, que tal vez pueda ser usada en otras cuencas Pirenaicas con características análogas.

    El Barranco d’Erill, Pirineos Centrales, presenta un importante espesor de material de origen glaciar perteneciente a las últimas glaciaciones depositado sobre un paleorelieve en roca ígnea y metamórfica con tendencia a inestabilizarse en forma de debris flow asociado a episodios lluviosos que condiciona en gran medida el uso presente y futuro del territorio. Se ha realizado una importante recopilación histórica de fotografías (1890-2012), una encuesta exhaustiva a los ancianos del lugar que pudieran haber sufrido directa o indirectamente los estragos del barrano en el S.XX, datos de precipitación diaria (1928-2012). Adicionalmente se ha obtenido el permiso necesario para la realización de catas transversales al flujo en la parte más distal del fan que han permitido identificar los eventos y los espesores de los distintos episodios identificados fotográficamente correspondientes al S.XX. Además y gracias a la toma de muestras fósiles durante la etapa de excavación de la cata (restos óseos humanos, dentición de animales y otras) y, se ha podido obtener resultados fiables de datación absoluta que han permitido cuantificar el número total de eventos y volumen total depositado en los últimos 40.000 años. El resultado de este trabajo ha permitido cartografiar los depósitos generados por los episodios del S.XX así como cuantificar un volumen acumulado correspondiente a estos eventos de más de 150.000m3. Paralelamente durante los 6 últimos años se ha realizado una exhaustiva monitorización de la cuenca para determinar la dinámica torrencial de la misma que ha permitido registrar varios eventos torrenciales de volumen menor. El análisis combinado de la estratigrafía, arqueología y paleontología, los eventos históricos del pasado siglo y la auscultación más reciente nos permiten establecer una curva magnitud- frecuencia muy completa para la cuenca del Barranco de Erill, que tal vez pueda ser usada en otras cuencas Pirenaicas con características análogas.

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    Estimación de la erosión producida por las corrientes de derrubios mediante técnicas de minería de datos con datos de campo y topográficos  Open access

     Abanco Martinez de Arenzana, Claudia; Hürlimann Ziegler, Marcel
    Simposio Nacional sobre Taludes y Laderas Inestables
    p. 254-265
    Presentation's date: 2013-06
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    La erosión del lecho es un proceso común de las corrientes de derrubios, y aumenta considerablemente el volumen de éstas. En este estudio se analizan datos geomorfológicos y topográficos obtenidos de 17 torrentes donde se han producido corrientes de derrubios. Sobre la base de datos se aplicaron dos técnicas de minería de datos: regresión lineal múltiple y árbol de decisión, con la intención de desarrollar un modelo para predecir las tasas de erosión. Los modelos obtenidos mediante las dos técnicas fueron validados e implementados en grupos de datos independientes con la finalidad de evaluar su efectividad. El modelo del árbol de decisión mostró más ventajas que la regresión lineal múltiple. Finalmente se propuso un modelo, basado en el árbol de decisión, para estimar la tasa de erosión, que incluye tres factores condicionantes: la disponibilidad de sedimento, el pendiente del lecho y la forma de la sección transversal

    La erosión del lecho es un proceso común de las corrientes de derrubios, y aumenta considerablemente el volumen de éstas. En este estudio se analizan datos geomorfológicos y topográficos obtenidos de 17 torrentes donde se han producido corrientes de derrubios. Sobre la base de datos se aplicaron dos técnicas de minería de datos: regresión lineal múltiple y árbol de decisión, con la intención de desarrollar un modelo para predecir las tasas de erosión. Los modelos obtenidos mediante las dos técnicas fueron validados e implementados en grupos de datos independientes con la finalidad de evaluar su efectividad. El modelo del árbol de decisión mostró más ventajas que la regresión lineal múltiple. Finalmente se propuso un modelo, basado en el árbol de decisión, para estimar la tasa de erosión, que incluye tres factores condicionantes: la disponibilidad de sedimento, el pendiente del lecho y la forma de la sección transversal.

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    Resultados preliminaries del uso de piezómetros de cuerda vibrante como herramienta a considerar para el estudio de la generación de deslizamiento en morrenas glaciales  Open access

     Zarroca, Mario; Raïmat, Carles; Hürlimann Ziegler, Marcel; Corominas Dulcet, Jordi; Luis-Fonseca, Roberto
    Simposio Nacional sobre Taludes y Laderas Inestables
    p. 857-868
    Presentation's date: 2013-06-13
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    Los depósitos glaciales del tipo morrena, suspendidos en forma de hombrera, yacentes sobre sustratos paleozoicos y terciario, en los valles Pirenaicos, son en su mayor parte inestables a medio y largo plazo. La evolución de estos depósitos desde el mismo momento en que se inició la retirada de los glaciares que los generaron ha sido la de inestabilizarse ya fuese en forma de deslizamientos rotacionales y/o flujos torrenciales. La dinámica de laderas probablemente nunca había interferido como ahora con la actividad humana y muestra de ello son los cada vez más numerosos desastres generados con las lluvias en entornos de montaña. La actividad económica de la última década ha propiciado una descontrolada ocupación del territorio construyendo en zonas históricamente conocidas por la afectación de fenómenos torrenciales. En el Barranc de Erill en la Vall de Boí, en el marco de una proyecto de investigación entre Forestal Catalana, Geobrugg y la UPC para el estudio de la aplicabilidad de las protecciones flexibles frente a flujos torrenciales, se ha instalado en la cabecera de la cuenca sobre depósitos morrénicos 5 piezómetros de cuerda vibrante a distintas profundidades en una misma vertical. Los datos tomados automáticamente cada 6 horas durante los últimos dos años combinados con el registro en la propia cuenca de la precipitación pueden ser de gran utilidad para determinar la relación entre la precipitación y la infiltración en términos de presión de poro efectiva y por ende poder llegar a determinar las condiciones de presión de poro en el momento de la rotura del terreno.

    Los depósitos glaciales del tipo morrena, suspendidos en forma de hombrera, yacentes sobre sustratos paleozoicos y terciario, en los valles Pirenaicos, son en su mayor parte inestables a medio y largo plazo. La evolución de estos depósitos desde el mismo momento en que se inició la retirada de los glaciares que los generaron ha sido la de inestabilizarse ya fuese en forma de deslizamientos rotacionales y/o flujos torrenciales. La dinámica de laderas probablemente nunca había interferido como ahora con la actividad humana y muestra de ello son los cada vez más numerosos desastres generados con las lluvias en entornos de montaña. La actividad económica de la última década ha propiciado una descontrolada ocupación del territorio construyendo en zonas históricamente conocidas por la afectación de fenómenos torrenciales. En el Barranc de Erill en la Vall de Boí, en el marco de una proyecto de investigación entre Forestal Catalana, Geobrugg y la UPC para el estudio de la aplicabilidad de las protecciones flexibles frente a flujos torrenciales, se ha instalado en la cabecera de la cuenca sobre depósitos morrénicos 5 piezómetros de cuerda vibrante a distintas profundidades en una misma vertical. Los datos tomados automáticamente cada 6 horas durante los últimos dos años combinados con el registro en la propia cuenca de la precipitación pueden ser de gran utilidad para determinar la relación entre la precipitación y la infiltración en términos de presión de poro efectiva y por ende poder llegar a determinar las condiciones de presión de poro en el momento de la rotura del terreno.

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    Estimación de la magnitud de procesos torrenciales mediante diferentes técnicas geomáticas: aplicación a la cuenca El Rebaixader (Pirineo Central)  Open access

     Hürlimann Ziegler, Marcel; Buill Pozuelo, Felipe; Nuñez Andres, Maria Amparo; Abanco Martinez de Arenzana, Claudia; López, Juan Ignacio; Moya Sanchez, Jose; Bonet Marcé, Josep
    Simposio Nacional sobre Taludes y Laderas Inestables
    p. 893-904
    Presentation's date: 2013-06-13
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    Los procesos torrenciales como corrientes de derrubios o flujos hiperconcentrados pueden cambiar fuertemente la morfología de una cuenca vertiente, y las técnicas geomáticas son una herramienta ideal para determinar y cuantificar estos cambios topográficos. En la cuenca torrencial El Rebaixader se han aplicado láser escáner terrestre de larga distancia (TLS) y fotogrametría para crear diferentes modelos digitales de elevaciones, que se han comparado posteriormente entre ellos y con otros modelos existentes (por ejemplo mediante láser escáner aerotransportado). Las primeras experiencias de TLS indican que esta técnica, que se ha aplicado con éxito en macizos rocosos para desprendimientos, es más difícil de utilizar en una cuenca vertiente donde afecta considerablemente la vegetación y las superficies irregulares e húmedas. Por otra parte, la fotogrametría ha podido aplicar sin grandes problemas. Finalmente, se ha podido estimar una tasa de erosión de aproximadamente 15000 m3 por año entre 1975 y 2012, que coincide bien con los datos medidos entre 2009 y 2012 en la auscultación in-situ.

    Los procesos torrenciales como corrientes de derrubios o flujos hiperconcentrados pueden cambiar fuertemente la morfología de una cuenca vertiente, y las técnicas geomáticas son una herramienta ideal para determinar y cuantificar estos cambios topográficos. En la cuenca torrencial El Rebaixader se han aplicado láser escáner terrestre de larga distancia (TLS) y fotogrametría para crear diferentes modelos digitales de elevaciones , que se han comparado posteriormente entre ellos y con otros modelos existentes (por ejemplo mediante láser escáner aerotransportado). Las primeras experiencias de TLS indican que esta técnica, que se ha aplicado con éxito en macizos rocosos para desprendimientos, es más difícil de utilizar en una cuenca vertiente donde afecta considerablemente la vegetación y las superficies irregulares e húmedas. Por otra parte, la fotogrametría ha podido aplicar sin grandes problemas. Finalmente, se ha podido estimar una tasa de erosión de aproximadamente 15000 m3 por año entre 1975 y 2012, que coincide bien con los datos medidos entre 2009 y 2012 en la auscultación in-situ.

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    Experiencia de la aplicación de ramms para la modelización de flujo tras la aplicación de las soluciones flexibles VX en el Barranc de Portainé  Open access

     Raïmat, Carles; Riera, Elisabeth; Graf, Christoph; Fañanas Aguilera, Carles; Luis-Fonseca, Roberto; Hürlimann Ziegler, Marcel
    Simposio Nacional sobre Taludes y Laderas Inestables
    p. 1131-1144
    Presentation's date: 2013-06-16
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    Los torrentes de alta montaña en los Pirineos son habituales generadores de flujos hiperconcentrados y corrientes des derrubios. Esta dinámica natural tiene especial relevancia en los últimos años en el Barranc de Portainé (Comarca del Pallars Sobirà,, Lleida, España). Tras los eventos registrados de los años 1982, 2006 y 2008 que generaron importantes inconvenientes y desperfectos en accesos y servicios de la zona, se invirtieron sustanciales cantidades de dinero para el restablecimiento de la normalidad mediante la construcción de importantes infraestructuras de drenaje de la carretera, así como consolidaciones de terraplenes y correcciones hidrográficas en forma de diques flexibles VX. En Julio del 2010 la actividad torrencial del barranco hizo nuevamente muestra de presencia removilizando aproximadamente 30.000 m3 de material y afectando en diferente medida las infraestructuras recién construidas. RAMMS (Rapid Mass Movements) es un modelo numérico basado en ecuaciones mecánicas de continuo bidimensional qué se resuelven para el esquema reológico propuesto por Voellmy. La herramienta desarrollada por el Instituto Federal Suizo de Investigación (WSL/SLF) pretende ofrecer una predicción precisa de alturas de flujo, velocidades y presiones para trayectorias y distancias de recorrido para flujos del tipo corrientes de derrubios sobre la base de un modelo digital del terreno. Tras 4 años desde el inicio de las obras y 1 año de la finalización de estas se han observado desperfectos en las infraestructuras construidas con las crecidas ocurridas a considerar para futuras correcciones similares. En este caso se ha utilizado el software RAMMS para modelizar el efecto de un nuevo evento sobre las infraestructuras existentes, en las condiciones actuales, considerando la altura de flujo, energía y presión de impacto generado por un evento igual y superior al ocurrido en Julio de 2010.

    Los torrentes de alta montaña en los Pirineos son habituales generadores de flujos hiperconcentrados y corrientes des derrubios. Esta dinámica natural tiene especial relevancia en los últimos años en el Barranc de Portainé (Comarca del Pallars Sobirà, Lleida, España). Tras los eventos registrados de los años 1982, 2006 y 2008 que generaron importantes inconvenientes y desperfectos en accesos y servicios de la zona, se invirtieron sustanciales cantidades de dinero para el restablecimiento de la normalidad mediante la construcción de importantes infraestructuras de drenaje de la carretera, así como consolidaciones de terraplenes y correcciones hidrográficas en forma de diques flexibles VX. En Julio del 2010 la actividad torrencial del barranco hizo nuevamente muestra de presencia removilizando aproximadamente 30.000 m3 de material y afectando en diferente medida las infraestructuras recién construidas. RAMMS (Rapid Mass Movements) es un modelo numérico basado en ecuaciones mecánicas de continuo bidimensional qué se resuelven para el esquema reológico propuesto por Voellmy. La herramienta desarrollada por el Instituto Federal Suizo de Investigación (WSL/SLF) pretende ofrecer una predicción precisa de alturas de flujo, velocidades y presiones para trayectorias y distancias de recorrido para flujos del tipo corrientes de derrubios sobre la base de un modelo digital del terreno. Tras 4 años desde el inicio de las obras y 1 año de la finalización de estas se han observado desperfectos en las infraestructuras construidas con las crecidas ocurridas a considerar para futuras correcciones similares. En este caso se ha utilizado el software RAMMS para modelizar el efecto de un nuevo evento sobre las infraestructuras existentes, en las condiciones actuales, considerando la altura de flujo, energía y presión de impacto generado por un evento igual y superior al ocurrido en Julio de 2010.

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    Auscultación de movimientos de ladera para la implementación de sistemas de alerta: ejemplos del Pirineo y Prepirineo central y oriental  Open access

     Hürlimann Ziegler, Marcel; Moya Sanchez, Jose; Abanco Martinez de Arenzana, Claudia; Vilajosana Guillen, Ignasi
    Simposio Nacional sobre Taludes y Laderas Inestables
    p. 51-56
    Presentation's date: 2013-06-12
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    En la presente contribución se describen los sistemas de auscultación de cuatro tipos de movimientos de ladera (corriente de derrubios, deslizamiento profundo, deslizamiento superficial y desprendimiento). El énfasis se ha puesto en la descripción de la instrumentación de corrientes de derrubios en la cuenca El Rebaixader (Pirineo Central) y los resultados obtenidos durante los últimos 4 años. La auscultación de los otros tres tipos de movimientos se presenta de manera resumida. El sistema de auscultación en la cuenca El Rebaixader incluye 6 diferentes estaciones: dos estaciones meteorológicas, dos estaciones de infiltración y dos estaciones registrando datos sobre la dinámica de flujo. Los resultados medidos en esta cuenca torrencial indican que un umbral de lluvia crítica de aproximadamente 15 mm/h sería adecuado para alertar de corrientes de derrubios en verano. Por otra parte, los geófonos y la transformación de las señales sísmicas a impulsos por segundo se pueden utilizar para detectar el paso de una corriente de derrubios y activar un sistema de alarma. Nuestra experiencia muestra que una red de sensores inalámbrica facilita la auscultación y la futura implementación de un sistema de alarma por sus múltiples ventajas (principalmente, más fácil instalación, menor vulnerabilidad del sistema por la mera ausencia de cables y muy bajo consumo).

    En la presente contribución se describen los sistemas de auscultación de cuatro tipos de movimientos de ladera (corriente de derrubios, deslizamiento profundo, deslizamiento superficial y desprendimiento). El énfasis se ha puesto en la descripción de la instrumentación de corrientes de derrubios en la cuenca El Rebaixader (Pirineo Central) y los resultados obtenidos durante los últimos 4 años. La auscultación de los otros tres tipos de movimientos se presenta de manera resumida. El sistema de auscultación en la cuenca El Rebaixader incluye 6 diferentes estaciones: dos estaciones meteorológicas, dos estaciones de infiltración y dos estaciones registrando datos sobre la dinámica de flujo. Los resultados medidos en esta cuenca torrencial indican que un umbral de lluvia crítica de aproximadamente 15 mm/h sería adecuado para alertar de corrientes de derrubios en verano. Por otra parte, los geófonos y la transformación de las señales sísmicas a impulsos por segundo se pueden utilizar para detectar el paso de una corriente de derrubios y activar un sistema de alarma. Nuestra experiencia muestra que una red de sensores inalámbrica facilita la auscultación y la futura implementación de un sistema de alarma por sus múltiples ventajas (principalmente, más fácil instalación, menor vulnerabilidad del sistema por la mera ausencia de cables y muy bajo consumo).

  • Monitoring and geomorphologic characterization of debris flows at catchment scale.  Open access

     Abanco Martinez de Arenzana, Claudia
    Department of Geotechnical Engineering and Geo-Sciences, Universitat Politècnica de Catalunya
    Theses

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    Els corrents d¿arrossegalls són moviments de massa molt ràpids i es consideren un dels fenòmens més perillosos que es produeixen a les regions de muntanya. La investigació en aquest camp ha incrementat de manera rellevant durant les últimes dècades. No obstant, encara queden moltes qüestions pendents de resoldre sobre els mecanismes de desencadenament d¿aquest tipus de fenòmens i del seu comportament dinàmic; ambdós, punts claus en l¿avaluació de la perillositat. El propòsit global d¿aquest treball és la millora d¿alguns aspectes del procés d¿avaluació de la perillositat dels corrents d¿arrossegalls a escala de conca; concretament: l¿estimació de la magnitud dels episodis, la determinació de la intensitat d¿aquests i la caracterització dels factors desencadenants. Bona part dels objectius s¿ha dut a terme mitjançant l¿auscultació d¿una conca en la qual els corrents d¿arrossegalls són relativament freqüents. També s¿han analitzat dades obtingudes mitjançant la caracterització geomorfolòfica d¿altres conques. A més a més, aquest treball ha contribuït a augmentar el coneixement sobre els corrents d¿arrossegalls al Pirineu.En el context d¿aquesta tesi, s¿ha instal¿lat un sistema de monitorització de corrents d¿arrossegalls al Pirineu, al torrent del Rebaixader (Alta Ribagorça, Pirineu Central) concretament. Des del juliol de 2009 s¿hi han registrat 6 corrents d¿arrossegalls, amb volums d¿entre 1000 i 21000 m3, 11 fluxos hiperconcentrats (volums d¿entre 350 i 2800 m3) i 4 despreniments rocosos. La diferenciació entre tipus de processos i la identificació de les diverses fases dels fluxos s¿ha basat principalment en la vibració del terreny. L¿anàlisi detallat de la vibració del terreny generada pels processos torrencials ha revelat que hi ha diversos factors fortament influents en el senyal registrat pels geòfons. Concretament, s¿ha identificat un decreixement significatiu del senyal als geòfons que no s¿havien situat prop del canal actiu. La vibració del terreny generada per alguns corrents d¿arrossegalls s¿ha registrat, no només mitjançant la tècnica convencional del mostrejat digital del senyal sinó també mitjançant la transformació de la senyal en impulsos. Ambdues tècniques mostren resultats favorables per a la detecció i la caracterització dels corrents. Tot i així, la transformació en impulsos mostra alguns avantatges en qüestions de consum d¿energia i simplicitat del mètode, aspectes que són crucials en els sistemes d¿alerta primerenca i alarma (EWAS). D¿altra banda, la caracterització de les pluges a la conca suggereix que habitualment, al torrent del Rebaixader, es desencadenen corrents d¿arrossegalls amb pluges de durada del voltant de les 2 hores i d¿intensitat horària crítica entorn els 15 mm/h. Malgrat tot, s¿ha detectat que alguns episodis plujosos primaverals d¿intensitat moderada, acompanyats d¿una possible infiltració d¿aigua provinent de la fusió de la neu, també poden provocar fluxos torrencials i despreniments rocosos. Concretament, es presenta un anàlisi detallat de tres despreniments rocosos desencadenats durant la primavera.D¿altra banda, en aquest estudi es presenta també una metodologia per preveure l¿erosió que es pot produir en un torrent susceptible al desencadenament de corrents d¿arrossegalls, durant un episodi. La metodologia s¿ha basat en la creació d¿un arbre de decisió (aplicant tècniques de mineria de dades) sobre una base de dades de paràmetres geomorfològics, recol¿lectats al camp i a partir d¿un model digital d¿elevacions, que incorpora dades de 110 trams que corresponen a 17 torrents. Finalment s¿ha proposat un arbre de decisió general, el qual caldria calibrar per tal de poder-lo aplicar a altres conques i zones climàtiques.

    Debris flows are very fast mass movements and are considered as one of the most hazardous phenomenain mountainous regions. Research on this field has strongly improved during the last decades. However,many open questions remain concerning the details of the triggering mechanisms of this type of phenomena and their dynamic behaviour; both of them key points in the hazard assessment. The global purpose of this work is to improve some aspects of the debris-flow hazard assessment atcatchment scale; particularly the estimation of the events¿ magnitude, the determination of their intensity and the characterization of the triggering factors. Most of the objectives have been carried out by means of the auscultation of a catchment in wich the debris flows are frequent. Furthermore, data of geomorphological characterization of other catchments have been analysed. This work aims at increasing the knowledge on debris flows in the Pyrenees. In the context of this thesis, a debris-flow monitoring system has been set up in the Pyrenees, in the Rebaixader torrent (Alta Ribagorça, Central Pyrenees). Since July 2009, six debris flows involving volumes ranging from 1000 to 21000 m3, eleven debris floods (volumes from 350 to 2800 m3) and four rockfalls have been registered. The distinction between processes and the identification of the different phases of the flow events have mainly been based on ground vibration data. The detailed analysis of the ground vibration generated by torrential processes has revealed that there are several on-site factors strongly influencing the signal registered by the geophones. In particular, a significant decrease of the signal has been recognized at the geophones that were not placed close to the active channel. The ground vibration signal generated by some debris-flow events has not only been registered using the conventional digital sampling of the ground velocity signal, but also by means of transforming the ground velocity into impulses. Both techniques are suitable for the detection and characterization of the debris-flow events. However, the transformation into impulses shows interesting advantages, such as the low power consumption and the simplicity of the analysis of this type of signal in comparison to the conventional one. Both aspects are crucial in early warning and alarm systems (EWAS). Besides, the characterization of the rainfalls in the catchment has revealed that the most common debris-flow triggering rainfalls in the Rebaixader torrent last around 2 hours and the critical hourly intensity value is around 15 mm/h. However, it has been detected that also spring episodes of moderate intensity, accompanied by the potential infiltration from snowmelt can trigger torrential flows and rockfalls. In particular, a detailed analysis of three rockfalls that occurred in spring is presented. Moreover, a methodology to estimate the entrainment of bed material in a debris-flow event is presented within this study. The methodology was based on the creation of a decision tree (applying data mining techniques) over a database of geomorphologic parameters, collected in the field and from a digital elevation model, which incorporates 110 reaches from 17 torrents. Finally, a general decision tree was proposed that should be calibrated and adapted, in order to widen its application to other catchments and climatic regions.

  • Assessing debris-flow hazard focusing on statistical morpho-fluvial susceptibility models and magnitude-frequency relationships. Application to the central-eastern Pyrenees  Open access

     Chevalier, Guillaume Gerard
    Department of Hydraulic, Maritime and Environmental Engineering, Universitat Politècnica de Catalunya
    Theses

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    Els casos de fluxos de detritus han rebut poca atenció als Pirineus, probablement a causa del petit risc que presenta bona part d'aquesta serralada. No obstant això, l'esdeveniment de Biescas, que va tenir lloc en el mes d'agost de 1996 i que va causar 87 morts, demostra l'existència de zones d'alt risc a la regió i justifica la valoració de la perillositat dels fluxos de detritus presentada en aquesta tesi.Es van seleccionar cinc fluxos de detritus que es varen succeir el 2008; es van analitzar les localitzacions i es van realitzar descripcions específiques, considerant criteris geològics i morfològics. Els resultats es van comparar amb dades de tot el món, presentant algunes conclusions sobre la valoració de la perillositat. Aquesta anàlisi preliminar de diversos fluxos de detritus de rellevància al Pirineu Occidental constitueix el context de la tesi.Les capçaleres de conques muntanyenques són un objecte freqüent dels estudis geomorfològics. Sovint estudiat a escala local, el context en el qual les capçaleres de conques es desenvolupen ha estat poc estudiat al Pirineu centro-oriental. Aquesta tesi presenta una sèrie de paràmetres obtinguts per a les conques de capçalera dels Pirineus centro-orientals, consistents en 3005 conques de primer ordre i 655 conques de segon ordre. Adquirides a partir d'un model digital d'elevacions, aquestes conques han estat digitalitzades, identificades i avaluades pel que fa a cada paràmetre. Els rangs d'aquests paràmetres obtinguts en aquest treball coincideixen amb els presentats en estudis previs. Per primera vegada, els valors aporten detalls sobre les conques de capçalera del Pirineu centro-oriental.S'han aplicat tècniques de mineria de dades als paràmetres morfomètrics per implementar i avaluar tres models diferents d'avaluació de la perillositat, dels quals el primer és una regressió logística. Els altres dos són arbres de classificació, que constitueixen dos models de susceptibilitat relativament nous referent als fluxos de detritus. Els resultats obtinguts del conjunt de dades d'entrenament mostren que el comportament dels models optimitzats coincideix amb rangs d'estudis previs, encara que cau prop del seu límit inferior (entorn del 70%). Quan els models s'apliquen al conjunt de dades de prova, la regressió logística ofereix la millor predicció, ja que els resultats dels conjunts d'entrenament i de prova són molt similars en termes de comportament. Els arbres són millors en l'extracció de lleis des d'un conjunt d'entrenament, però la validació a través d'un conjunt de prova obté pitjors resultats per a la predicció a escala regional.La determinació de la magnitud d'un esdeveniment històric es pot realitzar analitzant els seus dipòsits. No obstant això, no és una tasca trivial en els casos d'acumulació de dipòsits de diversos fluxos de detritus consecutius, especialment si només es realitza una anàlisi geomorfològica convencional. Els dipòsits dels esdeveniments poden ser cartografiats i, posteriorment, els arbres malmesos pel flux poden ser analitzats per datar els esdeveniments. Utilitzant aquesta metodologia, es va elaborar una relació magnitud-freqüència dels fluxos de detritus per a la conca torrencial del Rebaixader (Pirineu central) i es va comparar amb un estudi existent del barranc de Tordó (Pirineu oriental) A més, es va elaborar un inventari del Parc Nacional d'Aigüestortes i Estany de Sant Maurici, al Pirineu central, i es va comparar la seva relació magnitud-freqüència a escala regional amb la de Rebaixader. Ambdues corbes presenten un fort efecte ¿rollover¿ entorn dels 2000 m2, i esdeveniments de major magnitud es poden representar per una llei potencial d'exponent entre -1.5 i -1.9.Aquesta tesi és un primer pas cap a l'avaluació de la perillositat dels fluxos de detritus als Pirineu centro-oriental. Encara que s'aporta molta informació, queda encara més treball per fer, cara a entendre completament la importància dels fluxos de detritus en l'evolució del paisatge.

    Occurrence of debris flows has received little attention in the Pyrenees, probably due to the small risk faced by most of the debris-flow prone sites in this mountain range. Nevertheless, the event of Biescas, which occurred in august 1996 and causing 87 casualties, demonstrates the existence of high-risk spots in the region and justifies the elaboration of the debris-flow hazard assessment presented in this thesis. Five debris flows, which occurred in 2008, are selected; and site-specific descriptions and analysis, regarding geology and morphology, were performed. The results are compared with worldwide data and some conclusions on hazard assessment are presented. The preliminary analysis of some major Eastern Pyrenean debris flows represents the background for this thesis. The necessity of possessing an inventory of past occurrences is of crucial importance when assessing debris-flow hazard. Criteria of reconnaissance were thought to be visible from aerial viewing. 691 tracks through which debris flows are thought to have travelled have been revealed. Based on debris-flow inventories and using a geographical information system, the debris-flow hazard assessment presented in this thesis takes into account fluvio-morphologic parameters, gathered for every 1st-order catchment as well as every 2nd-order catchment. Mountainous headwaters are a common subject in geomorphological studies. Often investigated at local scale, the geomorphological context in which headwaters evolve has been poorly reported in the Central-Eastern Pyrenees or worldwide. A series of parameters obtained for Central-Eastern Pyrenean headwaters catchments consisting of 3005 1st- and 655 2nd-order catchments are presented. Acquired from a digital elevation model, these catchments have been digitalised, identified and attributed a value for each parameter. Previously reported parameters¿ ranges agree with those presented in this study. For the first time, the ranges of values give details about the Central-Eastern Pyrenees headwater catchments. Data mining techniques are used on the morphometric parameters, to calculate and test three different models. The first model is a logistic regression. The other two are classification trees, which are rather novel susceptibility models associated with debris flows. Results related to the training dataset show that the optimized model¿s performance lies within existing reported range although closer to the lowest end (near 70%). When the models are applied to the test set, the logistic regression seems to offer the best prediction, as training and test set results are very similar in terms of performance. Trees are better at extracting laws from a training set, but validation through a test set gives poorer results for a prediction at regional scale. The determination of magnitude of a historic event can be done by distinguishing its deposits. However this is not a trivial task in debris fans that accumulate deposits, corresponding to consecutive debris flows, especially if only a conventional geomorphological analysis is carried out. The event deposits can be mapped and, subsequently, trees damaged by the flows sampled for dating events. A magnitude-frequency relationship was prepared for El Rebaixader site, at local scale, and is compared to that of the Tordó creek. Moreover, a debris-flow inventory was created in the "Aigüestortes i Estany de Sant Maurici" National Park in the Central Pyrenees, Spain, and this regional magnitude-frequency relationship is compared to that of Rebaixader. Both curves include a strong rollover effect at about 2000 m2, and events larger than this magnitude can be represented by a power law, with an exponent between -1.5 and -1.9. This thesis is a first step toward the assessment of debris-flow hazard in the Central-Eastern Pyrenees. Although a lot of information is provided, more work is still to be done, in order to fully capture debris-flow importance in landscape evolution.

  • Monitoring of debris flows and landslides by wired and wireless systems: experiences from the Catalan Pyrenees

     Hürlimann Ziegler, Marcel; Abanco Martinez de Arenzana, Claudia; Moya Sanchez, Jose; Vilajosana Guillen, Ignasi; Llosa, Jordi
    European Geosciences Union General Assembly
    p. 7285
    Presentation's date: 2013-04-09
    Presentation of work at congresses

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  • Experiences of debris-flow monitoring and warning at catchment scale in the Pyrenees

     Hürlimann Ziegler, Marcel; Abancó, Clàudia; Moya Sanchez, Jose
    DOI: 10.1007/978-3-642-31445-2
    Date of publication: 2013
    Book chapter

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  • Debris-flow monitoring in the Catalan Pyrenees: lessons learnt applying wired and wireless sensor networks

     Hürlimann Ziegler, Marcel; Abanco Martinez de Arenzana, Claudia; Moya Sanchez, Jose
    Monitoring Bedload and debris flows in mountain basins
    p. 1-41
    Presentation's date: 2012-10-11
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    Análisis simplificado del potencial de reactivación de coladas de tierra  Open access

     Moya Sanchez, Jose; Hürlimann Ziegler, Marcel; Jiménez, Mireia
    Reunión Nacional de Geomorfología
    p. 69-72
    Presentation's date: 2012-09-20
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    Mudslides are landslides which usually reactivate. A simplified method for the assessment of the reactivation potential of narrow mudslides is proposed here. The method uses the factor of safety, calculated by the limit equilibrium technique, but incorporating an additional strength component due to friction in the lateral margins of the mudslide, a component which typically is neglected. The approach requires a detailed geomorphological reconnaissance of the mudslide to locate the sliding surface from transversal cross-sections. The method was applied to three mudslides in the eastern Pyrenees. The safety factor was calculated hypothesizing the depth of the water table in the mudslide body. The results show that the lateral strength component is highly important and that the three mudslides will probably reactivate in the future. The technique was checked by comparing the safety factors calculated with the frequency of past reactivations, which was obtained independently by dendrochronological dating.

    Mudslides are landslides which usually reactivate. A simplified method for the assessment of the reactivation potential of narrow mudslides is proposed here. The method uses the factor of safety, calculated by the limit equilibrium technique, but incorporating an additional strength component due to friction in the lateral margins of the mudslide, a component which typically is neglected. The approach requires a detailed geomorphological reconnaissance of the mudslide to locate the sliding surface from transversal cross-sections. The method was applied to three mudslides in the eastern Pyrenees. The safety factor was calculated hypothesizing the depth of the water table in the mudslide body. The results show that the lateral strength component is highly important and that the three mudslides will probably reactivate in the future. The technique was checked by comparing the safety factors calculated with the frequency of past reactivations, which was obtained independently by dendrochronological dating.

  • Debris-flow monitoring in the Rebaixader torrent, Central Pyrenees. First experiences for an early warning and alarm system

     Abanco Martinez de Arenzana, Claudia; Hürlimann Ziegler, Marcel; Moya Sanchez, Jose
    Reunión Nacional de Geomorfología
    p. 57-60
    Presentation's date: 2012-09-20
    Presentation of work at congresses

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    A debris-flow monitoring system was installed in August 2009 at the Rebaixader torrent (Central Pyrenees). One of the goals of this system is the definition of thresholds for the implementation of an early warning system (based on rainfall thresholds) and alarm (based on the ground vibration). The monitoring system incorporates several types of sensors, including four geophones, which record the ground vibration induced by the debris-flows, and a rain gauge to measure the precipitation in the catchment. On the one hand, the first results point that the ground vibration induced by debris flows depends on several factors and the definition of a threshold is a complex task. However, it has been possible to considerably reduce the false alarms detected by the monitoring system. On the other hand, the rainfall analysis showed that the threshold values obtained until the moment are similar to previous studies.

    A debris-flow monitoring system was installed in August 2009 at the Rebaixader torrent (Central Pyrenees). One of the goals of this system is the definition of thresholds for the implementation of an early warning system (based on rainfall thresholds) and alarm (based on the ground vibration). The monitoring system incorporates several types of sensors, including four geophones, which record the ground vibration induced by the debris-flows, and a rain gauge to measure the precipitation in the catchment. On the one hand, the first results point that the ground vibration induced by debris flows depends on several factors and the definition of a threshold is a complex task. However, it has been possible to considerably reduce the false alarms detected by the monitoring system. On the other hand, the rainfall analysis showed that the threshold values obtained until the moment are similar to previous studies.

  • Reconstrucción de la frecuencia de corrientes de derrubios en el barranco de Erill (Lleida)

     Raïmat, Carles; Hürlimann Ziegler, Marcel; Corominas Dulcet, Jordi; Luis-Fonseca, Roberto; Moya Sanchez, Jose
    Reunión Nacional de Geomorfología
    p. 77-80
    Presentation's date: 2012-09-20
    Presentation of work at congresses

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  • A simplified analysis of the reactivation potential of mudslides

     Moya Sanchez, Jose; Hürlimann Ziegler, Marcel; Jiménez, Mireia
    International Symposium on Landslides and North American Symposium on Landslides
    p. 1687-1693
    Presentation's date: 2012-06-05
    Presentation of work at congresses

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    A simplified method for the assessment of the reactivation potential of narrow mudslides is proposed. The method uses the factor of safety, calculated by 2D limit equilibrium method, but incorporating an additional strength component due to the friction in the lateral margins of the mudslide. The method was applied to three mudslides in the eastern Pyrenees. The location of the sliding surface was estimated from transversal cross-sections, and the safety factor was calculated using the residual strength and hypothesizing the depth of water table in the mudslide body. The results show that the lateral component of the strength is crucial and that the three mudslides probably will reactivate in the future. The technique was checked by comparing the safety factors calculated with the frequency of past reactivations, which was obtained independently by dendrochronological dating. The lower the values of safety factor of the mudslides, the higher the frequency of reactivation, as it was expected.

  • Elaboration of a magnitude-frequency relationship for debris flows by aerial photographs: case study from a national park in the Spanish Pyrenees

     Hürlimann Ziegler, Marcel; Chevalier, G.; Moya Sanchez, Jose; Abanco Martinez de Arenzana, Claudia; Llorens, Marc
    International Symposium on Landslides and North American Symposium on Landslides
    p. 717-722
    Presentation's date: 2012-06-05
    Presentation of work at congresses

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    Magnitude—frequency relationships provide essential information for landslide hazard and risk analysis. A debris-flow inventory was created in the “Aigüestortes i Estany de Sant Maurici” National Park in the Central Pyrenees, Spain, by the interpretation of several sets of aerial photographs covering a time span of 53 years. 194 debris flows were detected, which provide a spatial density of 0.5 events per square kilometre. The areas affected by the debris flows range from ∼200 m2 up to 35000 m2. The magnitude—cumulative frequency curves include a strong rollover effect at about 2000 m2 and events larger than this magnitude can be represented by a power law with an exponent between −1.5 and −1.9.

  • Análisis de los mecanismos de rotura de deslizamientos superficiales y corrientes de derrubios desencadenados por lluvias

     Martinez Bofill, Joan; Baeza Adell, Cristina; Moya Sanchez, Jose; Abanco Martinez de Arenzana, Claudia; Hürlimann Ziegler, Marcel
    Competitive project

     Share

  • Benefits and limitations of using the weather radar for the definition of rainfall thresholds for debris flows. Case study from Catalonia (Spain).

     Abanco Martinez de Arenzana, Claudia; Hürlimann Ziegler, Marcel; Sempere Torres, Daniel; Berenguer Ferrer, Marc
    European Geosciences Union General Assembly
    p. EGU2012-2683
    Presentation of work at congresses

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  • Rockfall and debris flow hazard assessment of the coastal road of Gipuzkoa (Northern Spain)

     Corominas Dulcet, Jordi; Ibarbia Ilarraz, Iñaki; Luzuriaga Mocoroa, Susana; Navarro Jausoro, José Antonio; Jugo Meabe, Ioseb; Jurnet Sastre, Carles; Hürlimann Ziegler, Marcel
    World Landslide Forum
    p. 223-229
    DOI: 10.1007/978-3-642-31319-6_31
    Presentation's date: 2011-10-03
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    The coastal roads of the Gipuzkoa province, Basque Country, Northern Spain, suffer frequent damage and blockage as a consequence of the instability of slopes. In 2006 the Gipuzkoa Road Conservation Service promoted a study aiming at identifying the locations showing the highest risk and prioritizing actions for road stabilization and protection. In this communication the results obtained with the Rockfall Hazard Rating System (RHRS) modified by Budetta (Nat Hazards Earth Syst Sci. Euro Geosci Union, 4:71-81, 2004), which has been adapted to the specificities of the study road, are presented. First, the index has been normalized by the length of the sections analyzed to allow their comparison. Second, rockfall volume and frequency have been modified to accommodate local conditions of the cut-slopes and their hazard level. Finally, the RHRS has been adapted to account for the occurrence of small-size debris flow events. © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2013.

  • Debris-flow protection in recurrent areas of the Pyrenees: experience of the VX systems after the output results collected in the pioneer monitoring station in Spain

     Fonseca, Luis; Raïmat, Carles; Hürlimann Ziegler, Marcel; Abanco Martinez de Arenzana, Claudia; Moya Sanchez, Jose; Fernández, J.
    International Conference on Debris-Flow Hazards
    p. 1063-1071
    Presentation's date: 2011-09-14
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  • Development of preliminary assessment tools to evaluate debris flow hazard

     Bregoli, Francesco; Bateman Pinzon, Allen; Medina Iglesias, Vicente Cesar de; Ciervo, F; Hürlimann Ziegler, Marcel; Chevalier, G.
    International Conference on Debris-Flow Hazards
    p. 835-844
    Presentation's date: 2011-06-14
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  • Debris-flow monitoring stations in the Eastern Pyrenees: description of instrumentation, first experiences and preliminary results

     Hürlimann Ziegler, Marcel; Abanco Martinez de Arenzana, Claudia; Moya Sanchez, Jose; Raïmat, Carles; Fonseca, Luis
    International Conference on Debris-Flow Hazards
    p. 553-562
    Presentation's date: 2011-06-16
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  • Simple geomorphologic approach to estimate debris-flow entrainment: applications to the Pyrenees and the Alps

     Abanco Martinez de Arenzana, Claudia; Hürlimann Ziegler, Marcel
    International Conference on Debris-Flow Hazards
    p. 183-191
    Presentation's date: 2011-06-14
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  • Reconstruction of magnitude and frequency of debris flows in the Rebaixader torrent (Eastern Pyrenees, Spain) by dendrogeomorphological analysis

     Chevalier, G.; Moya Sanchez, Jose; Hürlimann Ziegler, Marcel; Bateman Pinzon, Allen
    International Conference on Debris-Flow Hazards
    p. 37-43
    Presentation's date: 2011-06-14
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  • Experiences of debris-flow monitoring and warning at catchment scale in the Pyrenees

     Hürlimann Ziegler, Marcel; Abanco Martinez de Arenzana, Claudia; Moya Sanchez, Jose
    World Landslide Forum
    p. 224
    Presentation's date: 2011-06-07
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  • Desarrollo de herramientas para la evaluación preliminar de la peligrosidad de corrientes detríticas

     Bregoli, Francesco; Bateman Pinzon, Allen; Medina Iglesias, Vicente Cesar de; Hürlimann Ziegler, Marcel
    Congreso Latinoamericano de Hidráulica
    Presentation's date: 2010-11
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    Con el objetivo de proporcionar recomendaciones para la alerta temprana de fenómenos potencialmente desencadenantes de corrientes detríticas (“Debris Flow”), uno de los temas principales es la identificación preliminar de zonas de riesgo. Esta identificación es sustancialmente diferente de los mapas de riesgo que se suelen realizar por las autoridades de cuenca con el fin de dar una guía para planes de gestión del territorio. En el caso de alerta temprana, una identificación más aproximativa de las zonas de riesgo es suficiente. En esta perspectiva, los dos componentes del riesgo, peligrosidad y vulnerabilidad, se pueden estimar de una manera simplificada. En este trabajo se han desarrollado unas herramientas para la evaluación rápida de peligro por corrientes detríticas. Se han adaptado metodologías existentes y modelos simplificados y se ha llevado a cabo un útil paquete común de metodologías para una rápida evaluación de la peligrosidad. Se modelan tanto la iniciación como la propagación de corrientes detríticas. Uno de los requisitos del proyecto es definir una herramienta utilizable en diferentes contextos donde el nivel de detalle en los datos de entrada puede ser muy variado. Para lograr este objetivo se define un enfoque multinivel. La metodología se aplica en tres cuencas con características diferentes.

  • Debris-flow initiation affected by snowmelt: case study from the Senet monitoring site, Eastern Pyrenees

     Hürlimann Ziegler, Marcel; Abanco Martinez de Arenzana, Claudia; Moya Sanchez, Jose
    Mountain Risks International Conference
    p. 81-86
    Presentation's date: 2010-11-24
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  • Debris-flow monitoring for future set-up of alert and warning systems: preliminary results from the Eastern Pyrenees

     Hürlimann Ziegler, Marcel; Abanco Martinez de Arenzana, Claudia; Moya Sanchez, Jose; Chevalier, G.
    International Workshop On EU Flood Directive Implementation In Mediterranean Zone: Tools And Challenges For Efficient Risk Management
    p. 22
    Presentation's date: 2010-09-17
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  • Peligrosidad de corrientes de derrubios en el Pirineo oriental y central: metodología y primeros resultados del proyecto "DEBRIS-CATCH"

     Abanco Martinez de Arenzana, Claudia; Hürlimann Ziegler, Marcel; Moya Sanchez, Jose; Portilla, Modesto; Chevalier, G.; Baeza Adell, Cristina
    Reunión Nacional de Geomorfología
    p. 301-308
    Presentation's date: 2010-09
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  • Access to the full text
    Development of preliminary assessment tools to evaluate debris flow risks  Open access

     Bregoli, Francesco; Ciervo, F; Medina Iglesias, Vicente Cesar de; Bateman Pinzon, Allen; Hürlimann Ziegler, Marcel; Chevalier, G.; Papa, M
    International Conference on Computational Methods in Water Resources
    p. 1-9
    Presentation's date: 2010-06-20
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    In the framework of the IMPRINTS European Research Project (FP7), a toolbox for fast assessment of debris flow hazard has been developed. The aim of this toolbox is to implement different existing models inside a common package useful for a fast evaluation of potential hazard. The initiation and propagation of the debris flow is included. One of the requirements of the projects is to define different scenarios with different detail levels in data input. As an example of this, the results could be obtained just using topographical data or improve accuracy by adding geological and hydrological data.

  • Development of preliminary assessment tools to evaluate debris flow risk

     Ciervo, F; Bregoli, Francesco; Medina Iglesias, Vicente Cesar de; Bateman Pinzon, Allen; Hürlimann Ziegler, Marcel; Chevalier, G.; Papa, M
    International Workshop On EU Flood Directive Implementation In Mediterranean Zone: Tools And Challenges For Efficient Risk Management
    p. 44
    Presentation's date: 2010-06-17
    Presentation of work at congresses

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  • Geomorphology-based debris flow hazard recognition in the Eastern Pyrenees: a fluvial approach

     Chevalier, G.; Hürlimann Ziegler, Marcel; Bregoli, Francesco; Medina Iglesias, Vicente Cesar de; Abanco Martinez de Arenzana, Claudia
    International Workshop On EU Flood Directive Implementation In Mediterranean Zone: Tools And Challenges For Efficient Risk Management
    p. 36
    Presentation's date: 2010-06-17
    Presentation of work at congresses

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  • Application of a 2D numerical code to evaluate debris flows dynamics

     Bateman Pinzon, Allen; Medina Iglesias, Vicente Cesar de; Hürlimann Ziegler, Marcel
    International Workshop On EU Flood Directive Implementation In Mediterranean Zone: Tools And Challenges For Efficient Risk Management
    p. 46
    Presentation's date: 2010-06-17
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  • The origin and geotechnical properties of volcanic soils and their role in developing flank and sector collapses

     del Potro, Rodrigo; Hürlimann Ziegler, Marcel
    International Workshop on Rock Mechanics and Geo-engineering in Volcanic Environments: Cities on Volcanoes
    p. 125
    Presentation's date: 2010-05-31
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  • Weak soil units in volcanoes: origin, properties and role in the initiation of sector collapses

     del Potro, Rodrigo; Hürlimann Ziegler, Marcel
    European Geosciences Union General Assembly
    p. 10520
    Presentation's date: 2010-05-15
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  • Developement of preliminary assesment tools to evaluate debris flow hazard

     Bateman Pinzon, Allen; Medina Iglesias, Vicente Cesar de; Bregoli, Francesco; Hürlimann Ziegler, Marcel; Chevalier, G.; Ciervo, F; Papa, M
    European Geosciences Union General Assembly
    p. 1
    Presentation's date: 2010-04-15
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  • Preliminary analysis of relevant parameters for debris-flow entrainment using field data and two different numerical codes in the Eastern Pyrenees

     Abanco Martinez de Arenzana, Claudia; Hürlimann Ziegler, Marcel
    European Geosciences Union General Assembly
    p. 5245
    Presentation's date: 2010-04-15
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  • Development of preliminary assessment tools to evaluate debris flow hazard

     Bregoli, Francesco; Ciervo, F; Medina Iglesias, Vicente Cesar de; Bateman Pinzon, Allen; Hürlimann Ziegler, Marcel; Chevalier, G.; Papa, Maria Nicolina
    International Conference on Computational Methods in Water Resources
    Presentation's date: 2010
    Presentation of work at congresses

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  • Validación de mapas de susceptibilidad de deslizamientos elaborados mediante diferentes técnicas. Aplicación a la zona de Sant Salvador de Toló (Cataluña)

     Abanco Martinez de Arenzana, Claudia; Lantada Zarzosa, Nieves; Hürlimann Ziegler, Marcel; Corominas Dulcet, Jordi; Copons Llorens, Ramon
    Simposio Nacional sobre Taludes y Laderas Inestables
    p. 725-736
    Presentation's date: 2009-10-28
    Presentation of work at congresses

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