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Ilustraciones, mapas Mountain basins are open dynamic systems which organize at multiple scales to transform hillslope sediment supply to fluvial sediment transport. In a given river reach, its form and sediment regime depend on basin processes and are contingent to geomorphic history. Lack of such information makes modelling the way to estimate this spatiotemporal context. However, there is a gap of combining spatiotemporal variability of hydrology and landslides sediment supply with its effect: the feedback between channel form and sediment transport. Hillslope and fluvial modules of a new model called Fluvial Hydro- Geomorphology Model (FHGM) are produced which, in hollows and river reaches that are deformable, encapsulates complexity via parameterization or random forcing. FHGM solves responses to every major rain event, and accumulate them in decadal timescale, to include occurrence of channel forming floods as well as landslides with varied sizes and source zones. FHGM landslides module reproduces power law spatial distribution of landslide volumes, as well as magnitud and frecuency of sediment supply. FHGM fluvial module, calibrated with a new gravel flume experiment, reproduces a broad range of morphologic conditions, from incised to clogged, and produces mean bankfull capacity consistent to mean maximum annual flood and with empirical dimensionless hydraulic geometry patterns for channel depth and width. This work shows how mountain basins organize to minimize the duration of formative events, by editing channels capacity and deforming sediment storages to recover stability and structure; a resilience akin to living beings. Las cuencas monta˜ nosas son sistemas din´amicos abiertos que se organizan en m´ ultiples escalas para transformar el suministro de sedimentos de las laderas en transporte fluvial de sedimentos. En un tramo de r´ıo determinado, su forma y el r´egimen de sedimentos dependen de los procesos de la cuenca y de la historia geom´orfica. La falta de dicha informaci ´on hace que la modelaci´on sea la forma de estimar este contexto espaciotemporal. Sin embargo, existe una brecha en la combinaci´on de la variabilidad espaciotemporal de la hidrolog´ıa y el suministro de sedimentos por deslizamientos de tierra con su efecto: la retroalimentaci´on entre la forma del canal y el transporte de sedimentos. Se producen m´odulos de ladera y fluviales de un nuevo modelo denominado Fluvial HydroGeomorphology Model (FHGM) que, en vaguadas y tramos de r´ıo deformables, encapsula la complejidad mediante parametrizaci´on o forzamiento aleatorio. FHGM resuelve las respuestas a cada evento de lluvia importante y las acumula en una escala de tiempo devi cenal, para incluir la ocurrencia de inundaciones que forman canales, as´ı como deslizamientos de tierra con diversos tama˜nos y zonas de origen. El m´odulo de deslizamientos de FHGM reproduce la distribuci ´on espacial de la ley potencial de vol ´umenes de deslizamientos, as´ı como la magnitud y frecuencia del suministro de sedimentos. El m´odulo fluvial FHGM, calibrado con un nuevo experimento de canal de grava, reproduce una amplia gama de condiciones morfol´ogicas, desde incisamiento hasta colmataci´on, y produce una capacidad media de banca llena consistente con la inundaci´on anual m´axima media y con patrones de geometr´ıa hidr´aulica adimensionales emp´ıricos para la profundidad y el ancho del canal. Este trabajo muestra c´omo las cuencas de monta˜na se organizan para minimizar la duraci´on de los eventos formadores, modificando la capacidad de los canales y deformando los dep´ositos de sedimentos para recuperar la estabilidad y la estructura; una resiliencia similar a la de los seres vivos. Doctorado Doctorado en Ingeniería - Recursos Hidráulicos Área Curricular de Medio Ambiente

Se presenta un modelo agregado para estimar tasas medias de producción de sedimento en cuencas tropicales de montaña con información escasa, calibrado para Antioquia (Colombia); basado en la ecuación de transporte de Engelund-Hansen. Dos enfoques complementarios se proponen: (1) modelo de cauce aluvial, según caudal, pendiente y geometría hidráulica y (2) modelo de ladera, según caudal menos flujo base, pendiente, densidad de drenaje y grado de convergencia del flujo. Ambos modelos cierran con una regresión para el parámetro de Shields, en función del rendimiento sólido (t/km2/año) y un factor geológico, que se considera robusta por la diversidad de escala, morfología y clima de las 23 cuencas analizadas. Ambos enfoques del modelo predicen dentro de +/- 50% de error el rendimiento sólido del 70% de las cuencas, las de menos particularidades; corrigiéndolo con una porción por el fondo, adicional al transporte en suspensión medido, estimada analíticamente y probada con mediciones. An aggregated model to estimate mean denudation rates of tropical mountain basins with limited data is presented, which is calibrated for Antioquia (Colombia); based on the transport equation of Engelund-Hansen. Two complementary approaches are purposed: (1) alluvial river reach model, dependent on discharge, slope and hydraulic geometry and (2) hillslope model dependent on discharge minus base flow, slope, drainage density and flow convergence degree. Both models are closed with a regression for the Shields parameter, depending on sediment yield (t/km2/yr) and an erodibility factor, which is considered robust due to the diversity of scale, morphology and weather of the 23 basins analyzed. Both model approaches predicts inside a +/- 50% margin of error the sediment yields of 70% of the basins, those with less peculiarities; correcting it with a bed load portion, additional to the suspended transport measured, analytically estimated and proved with field data.

Se presenta un modelo agregado para estimar tasas medias de producción de sedimento en cuencas tropicales de montaña con información escasa, calibrado para Antioquia (Colombia); basado en la ecuación de transporte de Engelund-Hansen. Dos enfoques complementarios se proponen: (1) modelo de cauce aluvial, según caudal, pendiente y geometría hidráulica y (2) modelo de ladera, según caudal menos flujo base, pendiente, densidad de drenaje y grado de convergencia del flujo. Ambos modelos cierran con una regresión para el parámetro de Shields, en función del rendimiento sólido (t/km2/año) y un factor geológico, que se considera robusta por la diversidad de escala, morfología y clima de las 23 cuencas analizadas. Ambos enfoques del modelo predicen dentro de +/- 50% de error el rendimiento sólido del 70% de las cuencas, las de menos particularidades; corrigiéndolo con una porción por el fondo, adicional al transporte en suspensión medido, estimada analíticamente y probada con mediciones. Abstract: An aggregated model to estimate mean denudation rates of tropical mountain basins with limited data is presented, which is calibrated for Antioquia (Colombia); based on the transport equation of Engelund-Hansen. Two complementary approaches are purposed: (1) alluvial river reach model, dependent on discharge, slope and hydraulic geometry and (2) hillslope model dependent on discharge minus base flow, slope, drainage density and flow convergence degree. Both models are closed with a regression for the Shields parameter, depending on sediment yield (t/km2/yr) and a geologic factor, which is considered robust due to the diversity of scale, morphology and weather of the 23 basins analyzed. Both model approaches predicts inside a +/- 50% margin of error the sediment yields of 70% of the basins, those with less peculiarities; correcting it with a bed load portion, additional to the suspended transport measured, analytically estimated and proved with field data. Maestría

ilustraciones, diagramas, mapas Los embalses modifican el nivel base de las corrientes y por lo tanto tienen impactos en la evolución del cauce aguas arriba, producto de la erosión y depositación de sedimentos por efectos del flujo del agua. La presente investigación se enfoca en la evolución del cauce aguas arriba de un embalse, evaluando la posibilidad de tener una aproximación cuantitativa adecuada de los cambios en la morfología del cauce a largo plazo humano (50 a 100 años). Para ello se exploró la utilidad de los modelos de evolución de paisaje y la aplicabilidad de modelos hidrodinámicos y de transporte de sedimentos diseñados para corto plazo. Fueron seleccionados los modelos más usados por la comunidad y que podían ser útiles al objeto del estudio y se aplicaron en un sitio de estudio para identificar sus capacidades y limitaciones. La evaluación de estos modelos indica que mientras que la mayoría de los modelos de evolución del paisaje son pensados para estudios de más largo plazo (escala geológica), la mayoría de los modelos hidrodinámicos que simulan transporte de sedimentos presentan limitaciones por estabilidad y largos tiempos de cómputo por lo que su aplicabilidad se restringe a estudios de corto plazo. Producto de la evaluación y comparación de los modelos, se encontró que el modelo HEC-RAS 1D puede configurarse en una herramienta que permite analizar tendencias de evolución del cauce aguas arriba de un embalse, y con información de calidad podría emplearse para predecir cambios morfológicos y tomar decisiones para la planificación de largo plazo de los proyectos. (Texto tomado de la fuente) Reservoirs modify base level of rivers and because of this have impacts on the upstream channel evolution, as a result of erosion and deposition of the water flow. This investigation focuses on the channel evolution upstream from dam reservoirs, evaluating the possibility of having a quantitative approximation adequate to morphology changes in the channel on a human long term (50 to 100 years). To accomplish this, the utility of landscape evolution models and the applicability of hydrodynamic and sediment transport models designed for short term simulations were explored. The models most used by the community and that could be useful for the purpose of this study were selected and applied to a study site to identify the models’ capacities and limitations. The evaluation of this models suggests that most of the landscape evolution models are designed for a long term in geological scale, while most of hydrodynamics models that simulate sediment transport have limitation for stability and long computational times and for this reason their applicability is restrained to short term studies. As a result of the evaluation and comparison of the models, it was found that the HEC-RAS 1D model can be configured in a tool that allows analyzing trends in the evolution of the channel upstream of a reservoir, and with detailed information it could be used to predict morphological changes and make decisions for long-term planning of projects. Maestría Magíster en Ingeniería - Recursos Hidráulicos Hidráulica e Hidrodinámica Área Curricular de Medio Ambiente