Proposal of a new methodology to assess the effectiveness of check-dams

V. Díaz, J. Mongil, J. Navarro

Abstract


Check dams are transverse structures that are built in some streams to mitigate erosion, and frequently used in forest-hydrology restoration projects in Spain. Their main functions are: controlling and retaining solid particles transported by flow discharge; slope and bed stream stabilization; reducing flow water velocities and their erosivity. Nevertheless, the erosion control effectiveness of check dams is a matter under discussion during the last years. Because of this, we want to verify how the check dams work controlling sediment yields, and so on how they reduce soil losses in gullies. We propose a method based in estimating the sediment volume retained through an accurate topographical survey. Our results have been compared with two other methods, most frequently used because of their geometric simplicity. A significant variation appears between the three methods. Therefore, to probe the effectiveness of the check dams a better estimation of their sediment retained surface justifies the full topographical survey. We have worked in Tórtoles (Ávila, Spain), in a deep gully from the Corneja river headwaters. There is a forest-hydrological restoration that was projected in 1964 and executed one year later. The topographical survey results show that check dams in the gully have retained 237.95 m3 of sediments. This is a 30.3% and a 7.9% bigger than the calculated by the other two methods. The unit volumes of the check dams range between ± 5% y ± 50% respect the obtained with our method. Our results show important differences compared with the other methodologies, but a better land surveying justifies the use of the topographic method to estimate the check dams effectiveness.


Keywords


forest-hydrological restoration, hydrotechnic, soil conservation, gullies restoration, badlands, check dams

References


Azcarretazábal, D. 1964. Proyecto de repoblación forestal y restauración de laderas en la cuenca río Corneja. Tramo I. Término municipal de Tórtoles. Confederación Hidrográfica del Duero, Ministerio de Obras Públicas.

Belmonte, F., Romero, A., Martínez-Lloris, M. 2005a. Erosión en cauces afectados por obras de corrección hidrológica (Cuenca del Río Quípar, Murcia). Papeles de Geografía 41-42, 71-83.

Belmonte, F., Romero, A., Martínez-Lloris, M. 2005b. Impactos ambientales asociados a la construcción de obras de corrección hidrológica en la Cuenca del río Quipar (Sureste de España): apertura de caminos de acceso. Cuadernos de Investigación Geográfica 31, 97-106.

Boix-Fayos, C., González, G., López-Bermúdez, F., Castillo, V. 2007. Effects of check dams, reforestation and land-use changes on river channel morphology: case study of The Rogativa Catchment (Murcia, Spain). Geomorphology 91, 103-123.

Boix-Fayos, C., de Vente, J., Martínez-Mena, M., Barberá, G.G., Castillo, V. 2008. The impact of land use change and check-dams on catchment sediment yield. Hydrological Processes 22, 4922-4935.

Bombino, G., Tamburino, V., Zimbone, S.M. 2006. Assessment of the effects of check-dams on riparian vegetation in the mediterranean environment: a methodological approach and example application. Ecological Engineering 27, 134-144.

Brown, C.B. 1943. Discussion of sedimentation in reservoirs. En Proceedings of the American Society of Civil Engineers 69, J. Witzig (ed.), American Society of Civil Engineers, pp. 1493-1500.

Casanova, L. 2002. Topografía Plana. Universidad de los Andes, Facultad de Ingeniería, Departamento de vías, Venezuela.

Castillo, V., Mosch,W., Conesa, C., González, G., Navarro Cano, J.A., López-Bermúdez, F. 2007. Effectiveness and geomorphological impacts of check dams for soil erosion control in a semiarid mediterranean catchment: El Cárcavo (Murcia, Spain). Catena 70, 416-427.

Castillo, V., Boix-Fayos, C., de Vente, J., Martínez-Mena, M., González, G. 2011. Efectos del aumento de la cubierta vegetal y los diques de corrección en la producción de sedimentos de cuencas mediterráneas. Cuadernos de la Sociedad Española de Ciencias Forestales 32, 153-158.

Castella, M., Paris, E., Solari, L. 2005. Case study: Efficiency of slit-check dams in the Mountain region of Versilia Basin. Journal of Hydraulic Engineering, 145-152.

Chanson, H. 2004. The hydraulics of open cannel flow: an introduction. Elsevier Butterworth-Heinemann, Oxford, 495 pp.

Conesa, C. 2004. Los diques de retención en cuencas de régimen torrencial: diseño, tipos y funciones. Nimbus 13-14, 125-132.

Conesa, C., García, R. 2007. Litofacies de relleno y modelo de sedimentación de los diques de retención en el tramo inferior de la Rambla del Cárcavo (Cuenca del Segura). Cuaternario y Geomorfología 21 (3-4), 77-100.

Conesa, C., García, R. 2009. Local scour estimation at check dams in torrential streams in Routh east Spain. Geografiska Annaler 91 A (3), 159-177.

Conesa, C., Arana, R., García, R. 2009. Variación granulométrica y mineralógica en profundidad de los sedimentos retenidos por diques. Estudio en cauces torrenciales semiáridos del sureste peninsular. Nimbus 23-24, 61-88.

FAO-PNUMA-UNESCO 1980. Metodología provisional para la degradación de los suelos. Roma.

Fifield, J. S. 2004. Designing for Effective Sediment and Erosion Control on Construction Sites. Forester Communications Inc., Santa Barbara, 290 pp.

García-Ruiz, J.M., White, S., Martí, C., Valero, B., Errea, M.P., Gómez-Villar, A. 1996. La catástrofe del Barranco de Arás (Biescas, Pirineo Aragonés) y su contexto espacio-temporal. Instituto Pirenaico de Ecología, Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Zaragoza, 54 pp.

Gil, R. (Coord.) 2004. Restauración hidrológico-forestal: Pasado, presente y futuro. VII Congreso Nacional de Medio Ambiente, Madrid, 73 pp.

Götz, A. 2001. Flood Protection: A Common Goal for Federal Cantonal and Municipal Authorities. Federal Office for Water and Geology.

Hudson, N. 1982. Conservación del suelo. Reverté, Barcelona, 350 pp.

IGME 2008. Mapa Geológico de España. Escala 1:50.000. Hoja 529: Santa María del Berrocal. Instituto Geológico y Minero de España, Madrid.

Lien, H.P. 2003. Design of slit dams for controlling stony debris flow. International Journal of Sediment Research 18, 74-87.

Makusic, M.S. 2007. Effects of Design Changes on Sediment Retention Basin Efficiency, NC State Theses and Dissertations. Disponible en: http://www.lib.ncsu.edu/resolver/1840.16/1938.

Marston, R.A., Dolan, L.S. 1999. Effectiveness of sediment control structures relative to spatial pattern of upland soil loss in an arid watershed, Wyoming. Geomorphology 31, 313-323.

Martín-Rosales, W., Pulido-Bosch, A., Gisbert, J., Vallejos, A. 2003. Sediment yield estimation and check dams in a semiarid area (Sierra de Gádor, southern Spain). En Erosion Prediction in Ungauged Basins: Integrating Methods and Techniques, IAHS Publ. 279, 51-58.

Martín-Vide, J.P. 2002. Ingeniería de ríos. Edicions UPC, Badalona, 404 pp.

Martínez de Azagra, A., Fernández, R., Seseña, A., Méndez, C., Díez, J.M., Navarro, J., Varela, J.M. 2002. Metodología para la inventariación de diques forestales gavionados. Aplicación en la provincia de Palencia. Cuadernos de la Sociedad Española de Ciencias Forestales 13, 171-181.

Martínez-Lloris, M., Romero, A., Alonso, F. 2001. Respuesta erosiva de cuencas, corregidas mediante diques de retención de sedimentos, ante lluvias de alta intensidad. Cuenca del río Quípar, sureste de España. Papeles de Geografía 34, 191-203.

May, C., Gresswell, R. 2003. Processes and rates of sediment and wood accumulation in headwater streams of the Oregon coast range, USA. Earth Surface Processes Landforms 28, 409-424.

Mongil, J., Navarro, J., Cruz, V., Díaz, V. 2012. Destrucción y restauración de la cubierta forestal en la cuenca alta del río Corneja (Ávila): análisis histórico de un proceso de gestión cambiante. En Reunión del Grupo de Historia Forestal de la Sociedad Española de Ciencias Forestales, Vitoria.

Morgan, R.P.C. 1997. Erosión y conservación del suelo. Ediciones Mundi-Prensa, Madrid, 343 pp.

Romero, A. 2008. Los diques de corrección hidrológica como instrumentos de cuantificación de la erosión. Cuadernos de Investigación Geográfica 34, 83-99.

Romero, A., Martínez-Lloris, M., Belmonte, F., Hernández, E. 2003. La Cuenca del Río Quipar (región de Murcia): Una cuenca modelo para el estudio de utilidad de los diques de retención de sedimentos en el control de la erosión y en la recarga de acuíferos. Nimbus 11-12, 89-105.

Romero, A., Alonso, F., Martínez-Lloris, M. 2007. Erosion rates obtained from check-dam sedimentation (SE Spain). A multi-method comparison. Catena 71, 172-178.

Romero, A., Marín-Sanleandro, P., Ortiz-Silla, R. 2012. Loss of soil fertility estimated from sediment trapped in check dams. South-eastern Spain. Catena 99, 42-53.

USDA 2010. Keys to Soil Taxonomy. Disponible en: http://soils.usda.gov/technical/classification Fecha de acceso: 02/9/2012.

Varela, J.M. (Dir) 1999. Inventario de obras de corrección hidrológica-forestal de las variables ambientales relacionadas con las mismas. Centro de Estudios de Técnicas Aplicadas, Dirección General de Obras Hidráulicas.

Wohl, E. 2006. Human impacts to mountain streams. Geomorphology 79, 217-248.

Zeng, Q.L., Yue, Z.Q., Yang, Z.F., Zhang, X.J. 2009. A case study of long-term field performance of check-dams in mitigation of soil erosion in Jiangjia Stream, China. Environmental Geology 58, 897-911.




DOI: https://doi.org/10.18172/cig.2531

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