Dynamic changes in the lower Gállego River (Ebro Basin, NE Spain) and their relationship with anthropic activities and the quaternary substrate

J.L. Peña-Monné, L.A. Longares-Aladrén, V. Rubio-Fernández, M.M. Sampietro-Vattuone, M. Sánchez-Fabre

Abstract


The lower Gállego River has been strongly degraded since the 1960s due to human activity (gravel mining, dump accumulation, channeling works), which has produced a deep channel incision. Although these human-driven processes are usually reported in fluvial bibliography, in this case, more complex results are observable. For instance, regarding the depth and incision rates, we observed no relationship between the most anthropically impacted areas and the sections with the deepest incisions; moreover, the deepening process continues 40 years after the human interventions ceased. The reason for this maladjustment is the role played by the exhumation of the underlying Pleistocene substrate, affected by the synsedimentary processes of karstification. The appearance of paleodolines filled with fine sediments on the incision bottom and sides is the main factor conditioning the continuity and magnitude of the process. Besides, these paleodepressions direct the river dynamics and course, thus favoring its widening when they appear and causing the development of a new riverbed (Qt13) while the 1960s floodplain (Qt12) is becoming an old terrace located between 5 and 11 m above the new alluvial bottom. There are no previous records about this kind of consequences in the regional fluvial dynamics.


Keywords


fluvial terraces; fluvial dynamics; gravel mining; incision; paleodolines

Full Text:

PDF

References


Alberto, F., Gutiérrez, M., Ibáñez, M.J., Machín, J., Peña, J.L., Pocovi, M., Rodríguez, J. 1984. El Cuaternario de la Depresión del Ebro en la región aragonesa. Cartografía y síntesis de los conocimientos existentes. Universidad de Zaragoza y Estación Experimental Aula Dei: Zaragoza, 217 pp.

Batalla, R.J. 2003. Sediment deficit in rivers caused by dams and instream gravel mining. A review with examples from NE Spain. Cuaternario y Geomorfología 17 (3-4), 79-91.

Batalla, R.J., Gómez, C.M., Kondolf, G.M. 2004. Reservoir-induced hydrological changes in the Ebro River basin (NE Spain). Journal of Hydrology 290, 117-136. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2003.12.002.

Béjar, M., Vericat, D., Nogales, I., Gallart, F., Villanueva, R.J.B. 2018. Efectos de las extracciones de áridos sobre el transporte de sedimentos en suspensión en ríos de montaña (alto río Cinca, Pirineo central). Cuadernos de Investigación Geográfica 44 (2), 641-658. https://doi.org/10.18172/cig.3256.

Benito, G. 1989. Geomorfología de la cuenca baja del río Gállego. PhD thesis, Zaragoza University, Zaragoza.

Benito, G., Gutiérrez, F., Pérez-González, A., Machado, M.J. 2000. Geomorphological and sedimentological features in Quaternary fluvial systems affected by solution-induced subsidence (Ebro basin, NE-Spain). Geomorphology 33, 209-224. https://doi.org/10.1016/S0169-555X(99)00124-5.

Benito, G., Sancho, C., Peña, J.L., Machado, M.J., Rhodes, E.J. 2010. Large-scale karst subsidence and accelerated fluvial aggradation during MIS6 in NE Spain: Climate and pleohydrological implications. Quaternary Science Reviews 29, 2694-2704. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2010.06.020.

Benito, G., Gutiérrez, F., Machado, M.J., Pérez-González, A., Pérez-López, A. 1996. Modelo morfo-sedimentario de evolución fluvial cuaternaria en condiciones de subsidencia kárstica de evaporitas (río Gállego, cuenca del Ebro). Cuadernos de Geología Ibérica 21, 395-420.

Benito, G., Pérez-González, A., Gutiérrez, F., Machado, M.J. 1998. River response to Quaternary subsidence due to evaporite solution (Gállego River, Ebro basin, Spain). Geomorphology 22, 243-263. https://doi.org/10.1016/S0169-555X(97)00088-3.

Bomer, B. 1957. Les terrasses du Gállego. Livret-guide de l’excursion N1 Pyrénées. V Congrés International INQUA. Madrid-Barcelona, pp. 93-99.

Bomer B. 1978. Le Bassin de l’Ebre et ses bordures montagneuses. Étude géomorphologique. PhD thesis, Université de Caën: France.

Bravard, J.P. 1994. L’incision des lits fluviaux: du phénomène morphodynamique natural et réversible aux impacts irreversibles. Revue de Géographie de Lyon 69 (1), 5-10.

Brown, A.V., Lyttle, M.M., Brown, K.B. 1998. Impacts of gravel mining on gravel bed streams. Transactions of the American Fisheries Society 127, 979-994. https://doi.org/10.1577/1548-8659(1998)127<0979:IOGMOG>2.0.CO;2.

Buendia, C., Gibbins, C.N., Vericat, D., Lopez-Tarazon, J.A., Batalla, R.J. 2011. Influence of naturally high fine sediment loads on aquatic insect larvae in a montane river. Scottish Geographical Journal 127, 315-334. https://doi.org/10.1080/14702541.2012.670006.

Cuadrat, J.M. 2004. El clima de Aragón. In: J.L. Peña Monné, L.A. Longares, M. Sánchez (Eds.), Geografía Física de Aragón. Aspectos generales y temáticos. Instución Fernando el Católico, Universidad de Zaragoza, Zaragoza, pp. 15-26.

Erskine, W.D., Geary, P.M., Outhet, D.N. 1985. Potential impact of sand and gravel extraction on the Hunter River, New South Wales. Australian Geographical Studies 23, 71-86. https://doi.org/10.1111/j.1467-8470.1985.tb00479.x.

Ferrando, P. 1907. El turbal de Villanueva del Gállego. Boletín de la Sociedad Española de Historia Natural 9, 79-80.

García-Anquela, J.A., Tena, J.M., Mandado, J.A. 1985. La explotación de áridos como factor modificador de los cauces fluviales naturales. Cuadernos de Investigación Geográfica 11, 83-89. https://doi.org/10.18172/cig.945.

Garcia-Castellanos, D., Vergés, J., Gaspar‐Escribano, J., Cloetingh, S. 2003. Interplay between tectonics, climate, and fluvial transport during the Cenozoic evolution of the Ebro Basin (NE Iberia). Journal of Geophysical Research 108 (B7), 2347. https://doi.org/10.1029/2002jb002073.

García-Ruiz, J.M., Beguería, S., López-Moreno, J.I., Lorente, A., Seeger, M. 2001. Los recursos hídricos superficiales del Pirineo Aragonés y su evolución reciente. Geoforma, Logroño, 192 pp.

González-Sampériz, P. 2015. San Juan de Mozarrifar, Río Gállego, Zaragoza. In J. Carrión (Ed.), Cinco millones de años de cambio florístico y vegetal en la Península Ibérica e Islas Baleares, Murcia (Spain). Ministerio de Economía y Competitividad, Madrid, pp. 210-212.

Guerrero, J., Gutiérrez, F., Galve, J. 2013. Large depressions, thickened terraces and gravitational deformation in the Ebro River valley (Zaragoza area, NE Spain): Evidence of glauberite and halite interstratal karstification. Geomorphology 196, 162-176. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2012.06.024.

Guerrero, J., Gutiérrez, F., Lucha, P. 2004. Paleosubsidence and active subsidence due to evaporite dissolution in the Zaragoza area (Huerva River valley, NE Spain): processes, spatial distribution and protection measures for transport routes. Engineering Geology 72 (3-4), 309-329. http://doi.org/10.1016/j.enggeo.2003.10.002.

Guerrero, J., Gutiérrez, F., Lucha, P. 2008. Impact of halite dissolution subsidence on Quaternary fluvial terrace development: Case study of the Huerva River, Ebro Basin, NE Spain. Geomorphology 100 (1-2), 164-179. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2007.04.040.

Gutiérrez, F., Calaforra, J.M., Cardona, F., Ortí, F., Durán, J.J., Garay, P. 2008. Geological and environmental implications of the evaporate karst in Spain. Environmental Geology 53, 951-965. https://doi.org/10.1007/s00254-007-0721-y.

Gutiérrez, F., Guerrero, J., Lucha, P. 2008. Quantitative sinkhole hazard assessment. A case study from the Ebro Valley evaporite alluvial karst (NE Spain). Natural Hazards 45, 211-233. https://doi.org/10.1007/s11069-007-9161-y.

Gutiérrez, F., Guerrero, J., Lucha, P. 2008. A genetic classification of sinkholes illustrated from evaporite paleokarst exposures in Spain. Environmental Geology 53 (5), 993-1006. https://doi.org/10.1007/s00254-007-0727-5.

Guttiérez, M., Ibanez, M.J., Peña, J.L., Rodríguez, J., Soriano, M.A. 1985. Quelques exemples de karst sur gypse dans la Depression de l'Ebre. Karstologie 6, 29-36. http://doi.org/10.3406/karst.1985.2102

Gutiérrez, M., Peña Monné, J.L. 1994. Depresión del Ebro. In: M. Gutiérrez Elorza (Ed.), Geomorfología de España. Rueda, Madrid, pp. 305-349.

Gutiérrez, M., Peña Monné, J.L., Sánchez, M. 1985. Dolinas aluviales en los materiales yesíferos de Villalba Baja (Teruel). Actas I Reuniao do Quaternario Ibérico, Lisboa, II, pp. 427-438.

Jones, J.I., Murphy, J.F., Collins, A.L., Sear, D.A., Naden, P.S., Armitage, P.D. 2012. The impact of fine sediment on macro-invertebrates. River Research and Applications 28, 1055-1071. https://doi.org/10.1002/rra.1516.

Kondolf, G.M. 1994. Geomorphic and environmental effects of instream gravel mining. Landscape and Urban Planning 28, 225-243. https://doi.org/10.1016/0169-2046(94)90010-8.

Kondolf, G.M. 1997. Hungry water: effects of dams and gravel mining on river channels. Environmental Management 21 (4), 533-551. https://doi.org/10.1007/s002679900048.

Lagasse, P.F., Winkley, B.R., Simons, D.B. 1980. Impact of gravel mining and river system stability. Journal of the Waterways, Port, Coastal and Ocean Division 106 (3), 389-404.

Lamelas, M.T. 2007. Geo-resources and geo-hazards in the context of a sustainable development in the periphery of urban areas, exemplary of a part of the Ebro Basin in the surroundings of Zaragoza (Spain). PhD thesis, Darmstadt University: Germany.

Lewis, C.J., McDonald, E.V., Sancho, C., Peña, J.L., Rhodes, E.J. 2009. Climatic implications of correlated Upper Pleistocene glacial and fluvial deposits on the Cinca and Gállego Rivers, NE Spain. Global and Planetary Change 67, 141-152. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2009.01.001.

Luzón, A., Pérez, A., Soriano, M.A., Pocoví, A. 2008. Sedimentary record of Pleistocene paleodoline evolution in the Ebro basin (NE Spain). Sedimentary Geology 205, 1-13. https://doi.org/10.1016/j.sedgeo.2008.01.004.

Marcos González, A. 1991. Análisis de la evolución reciente de la morfología del cauce del Bajo Gállego en las proximidades de Zaragoza: influencia de las actuaciones humanas en su entorno. Acta Geoógica. Hispánica 26 (1), 23-33.

Marqués, L.A. 2018. Alteraciones hidrogeomorfológicas en el Bajo Gállego a partir del registro instrumental. PhD thesis, Zaragoza University, Spain.

Martín-Vide, J.P., Ferrer-Boix, C., Ollero, A. 2010. Incision due to gravel mining: Modeling a case study from the Gállego River, Spain. Geomorphology 117, 261-271. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2009.01.019.

Martínez-Castroviejo, R., Gómez-Villar, A., García-Ruiz, J.M. 1991. Ajustes fluviales derivados de usos del suelo en el Pirineo aragonés. Cuaternario y Geomorfología 5, 91-105.

Meador, M.R., Layher, A.O. 1998. Instream sand and gravel mining. Environmental issues and regulatory process in the United States. Fisheries 23 (11), 6-13. https://doi.org/10.1577/1548-8446(1998)023<0006:isagm>2.0.co;2.

Mensua, S., Ibáñez, M.J. 1977. Sector Central de la Depresión del Ebro. Mapa de terrazas fluviales y glacis. Zaragoza. III Reunión Nacional de Geomorfología. Universidad de Zaragoza, Zaragoza, pp. 1-18.

Muñoz-Narciso, E., Vericat, D., Francke, T., Batalla, R.J. 2018. Cambios morfológicos (1956-2012) en un río de gravas afectado por múltiples impactos antrópicos (Río Cinca, Pirineos Centrales). In: C. García, L. Gómez-Pujol, E. Morán-Tejeda (Eds.), Geomorfología del Antropoceno. Efectos del cambio global sobre los procesos geomorfológicos. Universitat Illes Balears, Sociedad Española de Geomorfología, Palma de Mallorca, pp. 253-256.

Ortí, F. 1990. Introducción a las evaporitas de la Cuenca Terciaria del Ebro. In: F. Ortí, R.J. Salvany (Eds.), Formaciones evaporíticas de la Cuenca del Ebro y cadenas periféricas y de la zona de Levante. ENRESA-GPPG, Barcelona, pp. 62-66.

Ortí, F., Salvany, J.M., Rosell, L.A., Inglès, M. 1989. Sistemas lacustres evaporíticos del Terciario de la Cuenca del Ebro. Geogaceta 6, 103-104.

Pardo, G., Arenas, C., González, A., Luzón, A., Muñoz, A., Pérez, A., Pérez-Rivarés, F.J., Vázquez-Urbez, M., Villena, J. 2004. La cuenca del Ebro. In: J.A. Vera (Ed.), Geología de España. IGME and Sociedad Geológica de España, Madrid, pp. 533-543.

Peña Monné, J.L. 2018. Geoarqueología aplicada a la reconstrucción paleoambiental: La evolución del Holoceno superior en el NE de España. Boletín Geológico y Minero 129 (1/2), 285-303. https://doi.org/10.21701/bolgeomin.129.1.011.

Peña Monné, J.L., Sancho Marcén, C., Rhodes, E., Lewis, C., McDonald, E. 2003. Las morrenas terminales de los valles glaciares del Gállego y Cinca (Pirineos de Huesca). Datos cronológicos. Boletín Glaciológico Aragonés 4, 91-109.

Peña, J.L., Sancho, C., Lewis, C., McDonald, E., Rhodes, E. 2004. Datos cronológicos de las morrenas terminales del glaciar del Gállego y su relación con las terrazas fluvioglaciares (Pirineo de Huesca). In: J.L. Peña Monné, L.A. Longares, M. Sánchez (Eds.), Geografía Física de Aragón: Aspectos generales y temáticos. Universidad de Zaragoza e Instución Fernando el Católico, Zaragoza, pp. 71-84.

Peña Monné, J.L., Marcén, C.S., Jiménez, A.M., Orrios, A.C. 2014. Clima y hombre en la evolución de las vales del sector central de la Depresión del Ebro durante el Holoceno superior. In: J. Arnáez, P. González-Sampériz, T. Lasanta, B.L. Valero-Garcés (Eds.), Geoecología, cambio ambiental y paisaje: homenaje al Profesor José María García Ruiz. Instituto Pirenaico de Ecología (CSIC), Universidad de La Rioja, pp. 91-102.

Quirantes, J. 1978. Estudio sedimentológico y estratigráfico del Terciario continental de los Monegros. Institución Fernando el Católico, Zaragoza.

Rinaldi, M., Wyżga, B., Surian, N. 2005. Sediment mining in alluvial channels: physical effects and management perspectives. River Research and Applications 21, 805-828. https://doi.org/10.1002/rra.884.

Rovira, A., Batalla, R.J., Sala, M. 2005. Response of a river sediment budget after historical gravel mining (the lower Tordera, NE Spain). River Research and Applications 21 (7), 829-847. https://doi.org/10.1002/rra.885.

Rubio, V., Hernández-Santón, C. 1990. La evolución reciente del cauce del río Ara. Cuadernos de Investigación Geográfica 16 (1-2), 99-108. http://dx.doi.org/10.18172/cig.987.

Salvany, J.M., García-Veigas, J., Ortí, F. 2007. Glauberite-halite association of the Zaragoza Gypsum Formation (Lower Miocene, Ebro Basin, NE Spain). Sedimentology 54, 443-467. https://doi.org/10.1111/j.1365-3091.2006.00844.x.

Sancho, C., Peña, J.L., Lewis, C., McDonald, E., Rhodes, E. 2004. Registros fluviales y glaciares cuaternarios de las cuencas de los ríos Cinca y Gállego (Pirineos y Depresión del Ebro). In: F. Colombo, C.L. Liesa, G. Meléndez, A. Pocoví, C. Sancho, A.R. Soria (Eds.), Geo-Guías 1. Itinerarios Geológicos por Aragón. Sociedad Geológica de España, Madrid, pp. 181-205.

Sancho, C., Peña, J.L., Lewis, C., McDonald, E., Rhodes, E. 2008. Actividad glaciar y desarrollo de terrazas durante el Pleistoceno superior en Pirineos-Cuenca del Ebro. Geo-Temas 10, 763-766.

Simón, J.L., Soriano, M.A. 2002. Actual and potential doline subsidence hazard mapping: case study in the Ebro basin (Spain). In: P.T. Bobrowsky (Ed.), Geoenvironmental Mapping: Method, Theory and Practice. Balkema, Rotterdam, pp. 649-666.

Soriano, M.A., Luzón, A., Yuste, A. 2012. Quaternary alluvial sinkholes: Record of environmental conditions of karst development, examples from the Ebro Basin, Spain. Journal of Cave and Karst Studies 74 (2), 173-185. https://doi.org/10-4311/2011JCKS0201.

Soriano, M.A., Simón, J.L. 1995. Alluvial dolines in the central Ebro basin, Spain: a spatial and developmental hazard analysis. Geomorphology 11, 295-330. https://doi.org/10.1016/0169-555x(94)00066-z.

Torrescusa, S., Klimowitz, J. 1990. Contribución al conocimiento de las evaporitas miocenas (Fm. Zaragoza) de la Cuenca del Ebro. In: F. Ortí, J.M. Salvany (Eds.), Formaciones evaporíticas de la Cuenca del Ebro y cadenas periféricas y de la zona de Levante. ENRESA-GPPG, Barcelona, pp. 120-122.

Tuset, J., Vericat, D., Batalla, R.J. 2015. Evolución morfo-sedimentaria del tramo medio del río Segre. Cuadernos de Investigación Geográfica 41 (1), 23-62. https://10.18172/cig.2707.

Urgeles, R., Camerlenghi, A., Garcia-Castellanos, D., De Mol, B., Garcés, M., Vergés, J., Haslamk, I., Hardmank, M. 2010. New constraints on the Messinian sea level draw down from 3D seismic data of the Ebro Margin, western Mediterranean. Basin Research 23 (2), 123-145. https://doi.org/10.1111/j.1365-2117.2010.00477.x.

Valero-Garcés, B., González-Sampériz, P., Navas, A., Machín, J., Delgado-Huertas, A., Peña-Monné, J.L., Sancho-Marcén, C., Stevenson, T., Davis, B. 2004. Paleohydrological fluctuations and steppe vegetation during the last glacial maximum in the central Ebro valley (NE Spain). Quaternary International 122 (1), 43-55. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2004.01.030.

Williams, G.P., Wolman, M.G. 1984. Downstream effects of dams on alluvial rivers. US Geological Survey Professional Paper 1286, 83. https://doi.org/10.1002/rrr.3450010210.




DOI: https://doi.org/10.18172/cig.4409

Copyright (c) 2020 J.L. Peña-Monné, L.A. Longares-Aladrén, V. Rubio-Fernández, M.M. Sampietro-Vattuone, M. Sánchez-Fabre

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

© Universidad de La Rioja, 2013

ISSN 0211-6820

EISSN 1697-9540