Desarrollo y evaluación de un nuevo modelo a escala de cuenca para la sedimentación de llanuras de inundación

El almacenamiento de sedimentos finos dentro de los sistemas de llanuras de inundación representa típicamente un componente significativo del presupuesto de sedimentos de la cuenca y un control primario sobre los flujos de nutrientes y contaminantes asociados a los sedimentos a escala de cuenca. Sin embargo, la modelización cuantitativa de la sedimentación en llanuras de inundación dentro de cuencas completas representa un desafío significativo, no menos porque los controles hidráulicos sobre el transporte de sedimentos y los procesos de deposición operan a escalas espaciales finas que no pueden ser resueltas por modelos a escala de cuenca. Este artículo describe un nuevo enfoque para abordar este problema con el fin de desarrollar un modelo computacionalmente eficiente de sedimentación en llanuras de inundación, que mantenga una fuerte base física. El enfoque implica dos etapas. Primero, se presenta un modelo teórico simple de sedimentación sobre las riberas, que cuantifica la relación entre la geometría de la llanura de inundación, el caudal de desbordamiento y la tasa total de sedimentación. En segundo lugar, se establece la forma precisa que debe tomar tal relación mediante el análisis de la salida de modelos de flujo de alta resolución y de transporte de sedimentos en suspensión aplicados a 22 sectores de llanura de inundación a lo largo de tres ríos del Reino Unido. Este análisis apoya un modelo simple de ley de potencias entre el caudal en exceso de la capacidad máxima y la tasa de sedimentación por unidad de longitud del fondo del valle por unidad de concentración de sedimento. El modelo de ley de potencias se incorpora luego dentro de un marco de presupuesto de sedimentos y se implementa utilizando un enfoque de Monte Carlo para permitir una evaluación de la incertidumbre en la parametrización del modelo. La probabilidad relativa de estructuras de modelo competidoras se determina utilizando estimaciones del almacenamiento medio anual de sedimentos en llanuras de inundación derivadas del análisis del contenido de 137 Cs de los núcleos de sedimentos de llanura de inundación. La comparación de las tasas de sedimentación derivadas del 137 Cs con las predicciones del modelo acotadas por incertidumbre destaca el potencial para evaluar la importancia de la sedimentación sobre las riberas dentro de los presupuestos de sedimentos de cuencas utilizando el modelo de ley de potencias simple.