Estudio multidisciplinar del Agadir y Oasis de Amtoudi, provincia de Guelmim (Sur de Marruecos): aspectos geotécnicos e hidrogeológicos, técnicas constructivas y seguridad estructural del emplazamiento

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(1)Estudio multidisciplinar del Agadir y Oasis de Amtoudi, provincia de Guelmim (Sur de Marruecos): aspectos geotécnicos e hidrogeológicos, técnicas constructivas y seguridad estructural del emplazamiento. Pedro Robles Marín.

(2) DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE. FACULTAD DE CIENCIAS Estudio multidisciplinar del Agadir y Oasis de Amtoudi, provincia de Guelmim (Sur de Marruecos): aspectos geotécnicos e hidrogeológicos, técnicas constructivas y seguridad estructural del emplazamiento Autor: Pedro Robles Marín Tesis presentada para optar al grado de DOCTOR POR LA UNIVERSIDAD DE ALICANTE PROGRAMA DE DOCTORADO EN CIENCIAS EXPERIMENTALES Y BIOSANITARIAS. Dirigida por: Prof. Dr. D. Manuel Martín Martín y Dr. D. Francisco Javier Alcalá García. Alicante, julio de 2017.

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(4) Tesis doctoral presentada por D. Pedro Robles Marín, en forma de compendio de publicaciones, de acuerdo con lo establecido en el reglamento de régimen interno de la Escuela de Doctorado de la Universidad de Alicante, en su Artículo 15, apartado 3, para la obtención del grado de Doctor por la Universidad de Alicante bajo la dirección del Prof. Dr. D. Manuel Martín Martín y del Dr. D. Francisco Javier Alcalá García. _______________________________________________________________. Vº Bº de los Directores de la Tesis Doctoral. Prof. Dr. D. Manuel Martín Martín. Dr. D. Francisco Javier Alcalá García. El doctorando. D. Pedro Robles Marín. Alicante, julio de 2017.

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(6) Estudio multidisciplinar del Agadir y Oasis de Amtoudi (Marruecos). Julio de 2017. PARTE I: Memoria y anexos ÍNDICE AGRADECIMIENTOS .................................................................................................................... 11 DEDICATORIA ............................................................................................................................... 13 RESUMEN ...................................................................................................................................... 15 ABSTRACT .................................................................................................................................... 17 LISTADO DE FIGURAS ................................................................................................................. 19 LISTADO DE TABLAS .................................................................................................................. 23 1.- INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 25 1.1.- PLANTEAMIENTO Y ESTADO DEL ARTE .................................................................................... 25 1.2.- OBJETIVOS ........................................................................................................................... 27 1.3.- LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN .................................................................................................... 28 1.4.- ANTECEDENTES GENERALES Y ESPECÍFICOS .......................................................................... 29 1.5.- ARTÍCULOS PROPIOS Y JUSTIFICACIÓN DE LA PRESENTACIÓN .................................................. 32 2.- ÁREA DE ESTUDIO ................................................................................................................. 35 2.1.- MARCO GEOGRÁFICO............................................................................................................ 35 2.2.- MARCO CLIMÁTICO................................................................................................................ 35 2.3.- MARCO GEOLÓGICO.............................................................................................................. 36 2.4.- SISMICIDAD DEL ÁREA ........................................................................................................... 39 2.5.- MARCO HIDROGEOLÓGICO .................................................................................................... 40 2.6.- MARCO AMBIENTAL, SOCIAL Y ECONÓMICO ............................................................................. 41 2.7.- INTERÉS TURÍSTICO DE LA ZONA ............................................................................................ 44 3.- METODOLOGÍA ....................................................................................................................... 47 3.1.- ENCUADRE METODOLÓGICO .................................................................................................. 47 3.2.- TRABAJO DE CAMPO ............................................................................................................. 47 3.3.- TRABAJO DE LABORATORIO ................................................................................................... 51 3.4.- TRABAJO DE GABINETE ......................................................................................................... 52 4.- RESULTADOS .......................................................................................................................... 57 4.1.- INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 57 4.2.- DATOS GEOLÓGICOS............................................................................................................. 57 4.2.1.- Descripción general .................................................................................................... 57 4.2.2.- Cartografía geológica de la zona................................................................................ 57 4.2.3.- Serie estratigráfica de Amtoudi .................................................................................. 59 4.2.4.- Caracterización petro-mineralógica y geoquímica de los materiales ......................... 61 4.2.5.- Cartografía geomorfológica de Amtoudi ..................................................................... 66 4.3.- DATOS PARA EVALUAR LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL DEL MACIZO ROCOSO DE AMTOUDI .......... 67 4.3.1.- Ensayos geotécnicos “in situ” ..................................................................................... 67 4.3.2.- Clasificación geomecánica del macizo ....................................................................... 69 4.4.- DATOS PARA EVALUAR LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL DEL AGADIR DE AMTOUDI ....................... 74 4.4.1.- Descripción general .................................................................................................... 74 4.4.2.- Estudios “in situ” ......................................................................................................... 74 4.4.3.- Ensayos geotécnicos de laboratorio........................................................................... 77 4.4.4.- Individualización de elementos arquitectónicos del agadir ........................................ 79 4.4.5.- Deterioro de los materiales usados ............................................................................ 80 4.4.6.- Cálculos de comprobación de los elementos arquitectónicos ................................... 83 4.5.- DATOS PARA EVALUAR EL USO SOSTENIBLE DE AGUA SUBTERRÁNEA EN EL OASIS DE AMTOUDI 85. 5.

(7) Tesis doctoral. Pedro Robles Marín - Universidad de Alicante. 4.5.1. Definición del balance neto de agua subterránea ....................................................... 85 4.5.2. Marco general de evaluación del balance neto de agua subterránea ........................ 87 4.5.3. Componentes del balance neto de agua subterránea ................................................ 88 5.- DISCUSIÓN .............................................................................................................................. 95 5.1.- SOBRE EL CLIMA .................................................................................................................. 95 5.2.- SOBRE LA GEOLOGÍA DEL ÁREA ............................................................................................. 97 5.3.- SOBRE EL MACIZO ROCOSO .................................................................................................. 99 5.4.- SOBRE EL AGADIR .............................................................................................................. 102 5.4.1.- Elementos soportantes ............................................................................................ 102 5.4.2.- Elementos soportados ............................................................................................. 105 5.5.- SOBRE EL OASIS ................................................................................................................ 108 5.5.1. Signos de degradación del acuífero .......................................................................... 108 5.5.2. Algunas medidas básicas para mitigar la degradación del acuífero ......................... 110 6.- CONCLUSIONES ................................................................................................................... 113 6.1.- SOBRE EL CLIMA ................................................................................................................ 113 6.2.- SOBRE LA GEOLOGÍA DEL ÁREA ........................................................................................... 113 6.3.- SOBRE EL MACIZO ROCOSO ................................................................................................ 114 6.4.- SOBRE EL AGADIR .............................................................................................................. 115 6.5.- SOBRE EL OASIS ................................................................................................................ 116 6.6.- SOBRE LA VIABILIDAD TURÍSTICA DE LOS AGADIRES Y SU ENTORNO ....................................... 118 BIBLIOGRAFÍA CITADA Y CONSULTADA ............................................................................... 119 ANEXOS ...................................................................................................................................... 127. PARTE II: Compendio de publicaciones 1.- ARTÍCULOS PUBLICADOS EN REVISTAS DEL SCI 1. Robles-Marín, P., Guerrera, F., Martín-Martín, M., Raffaelli, G., Alcalá, F.J., Tejera de León, J., Cherkaoui, T.E., Asebriy, L., El Amrani, I.E., Moliner-Aznar, S. 2015. Geological risk assessment of Amtoudi Agadir in southern Morocco: a key case for sustainable cultural heritage. Natural Hazards. 75 (1), 415-440. DOI: 10.1007/s11069-014-1329-7. 2. Alcalá, F.J., Martínez-Valderrama, J., Robles-Marín, P., Guerrera, F., Martín-Martín, M., Raffaelli, G., Tejera de León, J., Asebriy, L. 2015. A hydrological-economic model for sustainable groundwater use in sparse-data drylands: application to the Amtoudi oasis in southern Morocco, northern Sahara. Science of the Total Environment. 537, 309-322. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2015.07.062. 3. Raffaelli, G., Robles-Marín, P., Guerrera, F., Martín-Martín, M., Alcalá, F.J., Amadori, M.L., Asebriy, L., El Amrani El Hassan, I., Tejera de León, J. 2016. Archaeometric study of a typical medieval fortified granary (Amtoudi Agadir, Anti-Atlas Chain, southern Morocco): a key case for the maintenance and restoration of historical. 6.

(8) Estudio multidisciplinar del Agadir y Oasis de Amtoudi (Marruecos). monuments. Italian 10.3301/IJG.2015.25.. Journal. of. Geosciences.. 135. Julio de 2017. (2),. 280-299.. DOI:. 2.- Otras publicaciones complementarias con participación del doctorando relacionadas con la temática 1. Asebriy, L., Bucci, C., El Amrani El Hassan, Franchi, R., Guerrera, F., Martín-Martín, M., Patamìa, C., Raffaelli, G., Robles-Marín, P., Tejera de León, J., Tentoni, L. Alaoui, M., (2007). Etude intégrée de la dégradation des monuments historiques Romains et Islamiques de la ville de Rabat (Maroc): proposition de Solutions durables de prévention et de restauration. Science and Technology for Cultural Heritage 16 (1-2), 45-65. 2. Asebriy, L., Cherkaoui, T., El Amrani El Hassan, Franchi, R., Guerrera, F., MartínMartín, M., Patamìa, C., Raffaelli, G., Robles-Marín, P., Tejera de León, J., Alcalá F.J., (2009). Deterioration processes on archaeological sites of Chellah and Oudayas (World cultural Heritage, Rabat, Morocco): restoration test and recommendations. Italian Journal of Geosciences. 128 (1), 157-171. 3. Alcalá, F.J., Asebriy, L., Cherkaoui, T., El Amrani El Hassan, Guerrera, F., MartínMartín, M., Patamìa, C., Raffaelli, G., Robles-Marín, P., Tejera de León, J. 2013. Rabat: géodiversité et patrimoine sociocultural. Editions Maarif. ISBN: 978-9954-20384-2. Rabat. 240 pp.. 7.

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(10) Estudio multidisciplinar del Agadir y Oasis de Amtoudi (Marruecos). Julio de 2017. PARTE I: Memoria y anexos. 9.

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(12) Estudio multidisciplinar del Agadir y Oasis de Amtoudi (Marruecos). Julio de 2017. AGRADECIMIENTOS Quiero comenzar esta tesis doctoral agradeciendo a todas las personas que, de una manera u otra, me han ayudado en su realización. Es una larga lista de amigos, compañeros y profesores en la que espero no olvidar a nadie. Por unos motivos u otros, hace más de 15 años que mantengo una estrecha relación con la Universidad de Alicante. Al principio como alumno de ingeniería Geológica en la Facultad de Ciencias, después como profesor en la Escuela Politécnica Superior, posteriormente como alumno del Máster Oficial Universitario en Ingeniería de Materiales, del Agua y del Terreno, organizado por el Departamento de Ingeniería Civil y por último como alumno de la Escuela de Doctorado. Durante todo este periodo y desde mi primer día en la Universidad de Alicante, he disfrutado del afecto y la amistad de mis compañeros, profesores y alumnos y me he sentido parte de esta gran comunidad universitaria, lo que me ha ayudado tanto en el plano académico como en el profesional y personal. Aprovecho estas líneas para transmitir a todos mi reconocimiento y mi gratitud. Mi agradecimiento a todos los miembros del grupo investigador italo-hispano-marroquí, que comenzó su andadura allá por 2005 con los trabajos sobre los procesos de deterioro de los enclaves arqueológicos de Chellah y Oudayas de la ciudad de Rabat. Finalizados estos trabajos, el equipo perfectamente ajustado y mejorado fijó su objetivo investigador en el emplazamiento de Amtoudi en 2007, sin que por mi parte hubiese la más mínima intuición de que años después iba a constituir mi tesis doctoral. El alma mater de este grupo investigador ha sido desde el principio el Profesor Francesco Guerrera, de la Universidad de Urbino (Italia), a quien nunca podré agradecer lo suficiente su empuje, su apoyo y sus enseñanzas. Por último, merecen un agradecimiento especial los directores de este trabajo, el Profesor Dr. D. Francisco Javier Alcalá García por su inestimable ayuda, y muy especialmente el Profesor Dr. D. Manuel Martín Martín, por el gran interés que siempre ha demostrado y por su dedicación y empeño, que ha sabido animarme y orientarme en los momentos cruciales de este largo proceso.. AGRADECIMIENTOS. 11.

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(14) Estudio multidisciplinar del Agadir y Oasis de Amtoudi (Marruecos). Julio de 2017. DEDICATORIA Le dedico este trabajo a mi familia: a Ana, Inés y Ana, a Marcial, Marina y Marcial, a Antonio, Juana María, María del Carmen, Salvador y Antonio, a Ginés, Antonia, Ginés, Elena y Ciro, a Bernardo, Raquel, Rita y Violeta, a Francisco, Conchi y Candela, especialmente a mi familia que ya no está entre nosotros: a mi hermana, Carmen, que tan pronto nos dejó y que tanta fuerza nos daba y nos sigue dando a todos, a mi padre, Ginés, que tanto se alegraría en este momento y que tan orgulloso se ha sentido siempre de todos sus hijos, y muy especialmente: a mi madre, Carmen, la principal artífice de lo que somos como personas y como familia, ya que ha educado a todos sus hijos con inteligencia, con valores, con paciencia y con amor, y siempre ha estado, y sigue estando, al pie del cañón para cualquiera que la necesite. Gracias a todos, vuestro aliento me ha estimulado y me ha hecho mejor.. DEDICATORIA. 13.

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(16) Estudio multidisciplinar del Agadir y Oasis de Amtoudi (Marruecos). Julio de 2017. RESUMEN Se ha realizado un estudio interdisciplinar en el sector del Oasis y Agadir de Amtoudi, declarado Patrimonio Cultural de la Humanidad. Este sector se localiza en la Cuenca del Wadi des Argans (Rambla de los Arganes), en la frontera norte del Desierto del Sahara, Cadena del Anti-Atlas del Cratón Africano Occidental, Sur de Marruecos. En este sector el contacto entre el basamento Precámbrico y la serie sedimentaria Paleozoica de cobertera afloran plegados. Se han tratado cinco aspectos principales: (1) estudio geológico del sector, incluyendo una revisión de la cartografía geológica, la realización de una cartografía geomorfológica, reconstrucción litoestratigráfica del sustrato y caracterización petro-mineralógica de los materiales de la serie; (2) caracterización climática e hidrogeológica del sector de influencia del Oasis de Amtoudi, que incluye la dinámica del agua subterránea y la sostenibilidad de la economía dependiente (agricultura y turismo) en esta zona desértica; (3) estudio de la estabilidad del macizo rocoso de Amtoudi donde se sitúa el agadir (un granero fortificado), incluyendo ensayos geotécnicos de laboratorio de los materiales; (4) diagnóstico de los materiales constructivos, principalmente, piedras, morteros y elementos de madera; y (5) análisis de las técnicas constructivas y elementos arquitectónicos, tales elementos sustentantes y sustentados. El agadir está construido directamente sobre un promontorio rocoso con rocas del propio sustrato usando materiales tradicionales y técnicas ancestrales. El talud SW del macizo rocoso se ha clasificado como inestable en condiciones de saturación. Se han identificado y clasificado las rocas en cuatro petrofacies, y se ha establecido la degradación de las mismas. Se han propuesto medidas de conservación y mantenimiento compatibles con el medio ambiente. Los elementos sustentantes (muros de mampostería) y los sustentados (forjados) del agadir han sido estudiados también para establecer su estabilidad, estudiando los casos más desfavorables. Se han caracterizado materiales, técnicas y dimensiones para identificar posibles fallos por cortante, flexión y flexo-pandeo como guía para el mantenimiento del agadir. El análisis hidrogeológico del Oasis de Amtoudi, atractivo para el turismo, muestra evidencias de degradación del agua subterránea debido al aumento del turismo internacional. Se proponen algunas acciones de tecnología simple para mitigar dicha degradación. PALABRAS CLAVE: Cadena del Anti-Atlas (S Marruecos), Oasis y Agadir de Amtoudi, riesgo geológico, técnicas constructivas, procesos de deterioro, medidas de conservación, caracterización del agua subterránea, sostenibilidad.. RESUMEN. 15.

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(18) Estudio multidisciplinar del Agadir y Oasis de Amtoudi (Marruecos). Julio de 2017. ABSTRACT An interdisciplinary study concerning the Amtoudi Oasis and Agadir area, declared World Cultural Heritage, has been performed. The area is located in the Wadi des Argan basin, in the northern border of the Sahara Desert, Anti-Atlas Chain from the West-African Craton, Sothern Morocco. In this area the contact between the Precambrian basement and the Palaeozoic sedimentary cover crops out in a folded way. Five main topics have been treated: (1) geological study of the area, including a revision of the geological map, a new geomorphological mapping, lithostratigraphic reconstruction of the bedrock, and petro-mineralogical characterization of the materials; (2) climatic and hydrological characterization of the Amtoudi Oasis influence area, including dynamics sustainability of groundwater-dependent economics (agriculture and tourism) in this dryland; (3) study of the stability of the Amtoudi Massif where the agadir (a fortified granary) is emplaced, including laboratory geotechnical test of materials; (4) diagnosis of constitutive materials, mainly stones, mortars, and wooden elements; and (5) analyses of constructive techniques and architectonic elements, such as load-bearing and supported structural elements. The medieval agadir is built directly on a rocky piton with rocks of the substratum by using traditional materials and ancestral techniques. The SW cliff under the agadir has been classified as unstable under water saturation. The stones have been identified and classified into four petrofacies. Degradation of stones has also been characterized. Recommendations for conservation and maintenance have been proposed in compatibility with the environment. Load-bearing (masonry walls) and supported structural elements (ceiling structures) of the agadir have also been studied in order to define their stability. Worst cases have been analyzed. Materials, techniques, and dimensions have been characterized for possible failures to shearing, bending, and flexural buckling as guide for maintenance of the agadir. The hydrological analysis has evidenced that the Amtoudi Oasis, attractive for tourism, shows evidences of groundwater degradation due to the rise in international tourism. Some low-technology actions are proposed to mitigate this degradation. KEY WORDS: Anti-Atlas Chain (S Morocco), Amtoudi Oasis and Agadir, geological risk, constructive techniques, deterioration processes, conservation measures, groundwater characterization, sustainability.. ABSTRACT. 17.

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(20) Estudio multidisciplinar del Agadir y Oasis de Amtoudi (Marruecos). Julio de 2017. LISTADO DE FIGURAS Figura 1. Localización del sector de Amtoudi en el dominio de la Cadena del Anti-Atlas en el sur de Marruecos .......................................................................................... 35 Figura 2. Serie temporal de la precipitación media anual (P) y de la desviación acumulada de P media anual en el sector de Amtoudi para la serie temporal de 1972 a 2013, indicando el percentil 0,2, el valor promedio y el percentil 0,8 de la serie temporal. ...................................................................................... 36 Figura 3. Marco geológico general de la Cadena del Anti-Atlas. ........................................................ 37 Figura 4. Mapa de sismicidad de sector de Amtoudi para el periodo 19012012, tomado de Robles-Marín et al. (2015). ............................................................................... 40 Figura 5. Usos del suelo de la cuenca de la Rambla de los Arganes de acuerdo con el ESA-GlobCover 2009 de 300 m de resolución (Arino et al., 2012), fotos aéreas y observaciones directas de campo. .................................................... 42 Figura 6. Documentación fotográfica del sector de Amtoudi. A, vista desde el agadir mostrando la localidad y el Oasis de Amtoudi; B, vista SW del agadir desde la localidad de Amtoudi; C, interior del Agadir de Amtoudi; D, Rambla de los Arganes en su parte alta; E, Rambla de los Arganes en su parte media (cauce encajado); F, laguna temporal en la parte media del cauce de la Rambla de los Arganes; G, cascada en la Rambla de los Arganes con depósitos travertínicos; H, acequia de riego en el oasis; I, balsa de agua para riego en el oasis; J, pozo de bombeo 1; K, maniobra de medida piezométrica en el pozo de bombeo W2; L, colector de agua de lluvia; M, uno de los barrios de Amtoudi con la Mezquita y el oasis al fondo; N, parcelas de cultivos en Amtoudi; O, árboles frutales del oasis................................. 45 Figura 7. Mapa y cortes geológicos del sector de Amtoudi. ................................................................ 58 Figura 8. Columnas litoestratigráficas levantadas en el sector de Amtoudi y fotos de los diferentes intervalos definidos. .................................................................................. 60 Figura 9. Petrofacies definidas con fotos de aspecto de campo y microfacies................................. 65 Figura 10. Cartografía y cortes geomorfológicos del sector de Amtoudi. .......................................... 66 Figura 11. Estudio geomecánico del macizo rocoso del Agadir de Amtoudi. A, caracterización de los taludes; B, orientación de los sistemas de discontinuidades; C, diagrama de densidades de polos de las discontinuidades................................................................................................................................ 68 Figura 12. Planta del Agadir de Amtoudi con localización de las muestras tomadas en su interior, muros y forjados estudiados, así como fotografías de la Figura 14. .............................................................................................................. 74 Figura 13. Mosaico de fotografías del Agadir de Amtoudi. A, vista general del agadir desde el pueblo de Amtoudi; B, vista de la Torre SW desde el pueblo; C, vista de la Torre NE desde el camino de acceso al agadir; D, muralla exterior del agadir sobre el sustrato; E, casas en el interior del agadir; F, muros interiores y escaleras; G, forjados con elementos de madera; H, casas con una columna monolítica; I, puerta y dintel de madera; J, detalle del muro exterior; K, mediciones en un muro interior de mampostería en hiladas horizontales; L, muro interior de mampostería con aparejo oblicuo; M, muro de mampostería con mortero. LISTADO DE FIGURAS. 19.

(21) Tesis doctoral. Pedro Robles Marín - Universidad de Alicante. de cal, con una ventana con dintel de piedra; N, contrafuerte exterior de la muralla; O, muros y pilares interiores de mampostería. ......................................................... 75 Figura 14. Datos de croquización de la Torre SW del Agadir de Amtoudi. (1) Muro de mampostería tomada con mortero de arcilla y cal de 0,45 m de espesor. (2) Viguetas de troncos de argán y palmera, algunas dañadas por podredumbre en zona de empotramiento. (3) Placas de roca utilizadas para soporte del relleno del forjado, de 0,03 m de espesor medio. (4) Relleno del forjado formado por ripio tomado por mortero de arcilla y cal, con un espesor de 0,15 m. (5) Capa impermeabilizante de cal con arena, de 0,01 m de espesor. (6) Huecos en el muro: 6.a ventanas y 6.b puerta de acceso. ................................................................................................... 76 Figura 15. Mosaico de fotografías con fallos en los materiales. A, degradación biológica; B, alteración cromática y pátinas; C, fracturación y diaclasado; D, exfoliación y decapado; E, erosión; F, muros con flexo-pandeo; G - I, viguetas agotadas por cortante; H, vigueta agotadas a flexión. ................................................ 82 Figura 16. Procesamiento de imágenes de los muros para determinar el ratio entre huecos y sólidos del muro (índice de huecos).................................................................... 84 Figura 17. Para los años hidrológicos 1972-1973 a 2012-2013, (a) Oscilación del índice global normalizado del Atlántico Norte (NAO) [NAO: http://www.cpc.ncep.noaa.gov/]; y (b) serie temporal de la precipitación anual (P) y desviación acumulada de P anual en el sector de Amtoudi, mostrando el percentil 0,2, el valor promedio y el percentil 0,8 de la serie. Las líneas verticales punteadas indican los años 2009-2010 y 2010-2011 estudiados. ..................................................................................................................... 88 -1. Figura 18. Distribución espacial de la precipitación (P) anual (mm año ) para los años hidrológicos 2009-2010 y 2010-2011 en la cuenca de la Rambla de los Arganes. Se indican los valores medidos de P. Los datos se han discretizado en celdas de 90 m x 90 m.......................................................................................... 89 Figura 19. Distribución espacial del contenido medio de cloruro (CP) en P (mg -1 -3 L ≡g m ) para los años hidrológicos 2009-2010 y 2010-2011 en la cuenca de la Rambla de los Arganes. Se indican los valores medidos de CP. Los datos se han discretizado en celdas de 90 m x 90 m. .................................................. 90 Figura 20. Esquema detallado de los usos del suelo identificados en el acuífero aluvial del Oasis de Amtoudi, mostrando los puntos de muestreo utilizados en la investigación hidrogeológica. ............................................................. 91 Figura 21. Para el período desde el 1 de octubre 2009 al 30 de septiembre de 2011, (a) distribución diaria de P y U en el sector de Amtoudi a partir de datos diarios de P registrados en las estaciones meteorológicas de Taghjijt y Tata, y los datos diarios de U (mm) registrados en la estación de medición portátil U1 (Fig. 20); (b) valores mensuales de W H (m) y -1 -3 trimestrales de CR (mg L ≡g m ) registrados en el pozo de bombeo W2 (Fig. 20)............................................................................................................................................... 92 Figura 22. Modelo utilizado para la estabilidad de bloques del macizo rocoso, mostrando la función de las diferentes superficies de discontinuidad. ................................... 101 Figura 23. Estudio comparativo de estabilidad de muros de dos alturas (1,8 + 2,6 m). El estudio se ha realizado para un peso específico entre 16 y 24 3, kN/m resistencia del mortero para tres casos (0,05, 0,15 y 0,45 kPa) y dos espesores posibles de muros (0,20 y 0,40 m). ................................................................... 102. 20. LISTADO DE FIGURAS.

(22) Estudio multidisciplinar del Agadir y Oasis de Amtoudi (Marruecos). Julio de 2017. Figura 24. Estudio de estabilidad de muros de una sola altura de 4 m como máximo. Se consideró variable el peso específico del muro entre 16 y 24 3 kN/m , y la resistencia del mortero de 0,01 a 500 kPa. También se consideraron dos espesores de los muros: 0,30 y 0,40 m. ...................................................... 103 Figura 25. Evolución del factor de seguridad con la variación de la resistencia del mortero para muros de 1 y 2 alturas, con espesores de 0,30 - 0,40 m y de 0,20 - 0,40 m respectivamente. ............................................................................................ 105 Figura 26. Estimaciones del factor de seguridad de los forjados a cortante para viguetas de madera (A y C) y de piedra (B y D). Se han realizado variaciones en porcentaje de incremento de carga hasta un 600% (líneas y valores en color azul) y de reducción en las prestaciones hasta del 100% (líneas y valores en rojo). ................................................................................................... 106 Figura 27. Estudio de la variación del factor de seguridad de los forjados con viguetas de madera cuando se produce un incremento de carga (A) de hasta un 1000%, o cuando se reducen las prestaciones del material (B) hasta un 100%. ................................................................................................................................ 107 Figura 28. Magnitud de algunas variables que rigen en el funcionamiento del acuífero de Amtoudi en la etapa actual de perturbación. En régimen natural, se incluyen los datos disponibles de la bibliografía especializada para el año hidrológico 1977-1978 a modo de comparación. La notación de las variables se describe en la Tabla 16 del Capítulo 4. ..................................................... 109 Figura 29. Parametrización del potencial para colectar aguas pluviales en 2 2 cuencas entre 1 km y 10 km que contribuyen al Oasis de Amtoudi para los años hidrológicos húmedo 2009-2010, promedio 2010-2011 y seco 2012-2013. Se han utilizado los valores experimentales obtenidos durante la investigación de: (1) eficiencia (e) entre 0,4 y 0,6 (adimensional), (2) valores de precipitación anual (P) y de escorrentía superficial (U), y (3) umbral de escorrentía de 13,1 mm para P de 24 h. ............................... 111. LISTADO DE FIGURAS. 21.

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(24) Estudio multidisciplinar del Agadir y Oasis de Amtoudi (Marruecos). Julio de 2017. LISTADO DE TABLAS Tabla 1. Muestras tomadas, su descripción y localización. ........................................................... 62 Tabla 2. Fases mineralógicas encontradas en las muestras. ........................................................ 64 Tabla 3. Resultados de los análisis geoquímicos realizados, expresados en porcentajes de óxidos respecto de la diferencia entre la roca total y la pérdida por ignición (PPI). ..................................................................................................... 64 Tabla 4. Características de las discontinuidades del macizo rocoso. (a) JRC, coeficiente de rugosidad de discontinuidades de Barton. (b) Según la clasificación de la Sociedad Internacional de Mecánica de Rocas (ISRM, 1981) ...................................................................................................................................... 69 Tabla 5. Clasificaciones geomecánicas del macizo rocoso para taludes RMR (Bieniawski, 1989).................................................................................................................. 70 Tabla 6. Clasificación geomecánica del macizo rocoso Q de Barton (Barton et al., 1974). ............................................................................................................................... 71 Tabla 7. Clasificación geomecánica SMR (Romana, 1997) para el Talud 1 y recomendaciones................................................................................................................... 71 Tabla 8. Clasificación geomecánica SMR (Romana, 1997) para el Talud 1’ y recomendaciones................................................................................................................... 72 Tabla 9. Clasificación geomecánica SMR (Romana, 1997) para el Talud 2 y recomendaciones................................................................................................................... 72 Tabla 10. Clasificación geomecánica SMR (Romana, 1997) para el Talud 2’ y recomendaciones................................................................................................................... 73 Tabla 11. Clasificación geomecánica SMR (Romana, 1997) para el Talud 3 y recomendaciones................................................................................................................... 73 Tabla 12. Ensayos granulométricos y de límites de Atterberg realizados en los materiales usados para la fabricación de morteros. .............................................................. 78 Tabla 13. Composición y clasificación de los morteros. ................................................................ 78 Tabla 14. Muros estudiados, indicando los pesos específicos determinados y la estimación de la porosidad, siendo η: porosidad; γd: peso específico seco; γM: peso específico aparente con mortero. ................................................................. 85 Tabla 15. Características generales de los forjados y viguetas. .................................................... 85 Tabla 16. Notación para las variables utilizadas, fuente de datos (BR, resultado del balance; DM, datos monitorizados; DS, datos de Agencias Estatales; FS, estudio de campo), y resultados para los años hidrológicos 2009-2010 y 2010-2011 según Alcalá et al. (2015). (1) Datos de precipitación diaria a partir del World Meteorological Organization [http://www.wmo.int] y del Servicio Meteorológico de Marruecos [http://www.meteomaroc.com/]. AS, agua subterránea. ...................................... 86 Tabla 17. Notación para los parámetros utilizados, fuente de datos (FS, estudio de campo; RB, referencias bibliográficas), y valores adoptados para los años hidrológicos 2009-2010 y 2010-2011 según Alcalá et al. (2015). (1) Superficie de formaciones Cámbricas permeables. LISTADO DE TABLAS. 23.

(25) Tesis doctoral. Pedro Robles Marín - Universidad de Alicante. conectadas hidráulicamente con el acuífero aluvial de Amtoudi, según Robles-Marín et al. (2015). (2) Valor promedio de superficie dedicada a diferentes cultivos deducida de observaciones directas. (3) Valor obtenido usando el promedio de 2,6 pernoctaciones por turista facilitado por las Agencias Estatales. ................................................................................................... 87 Tabla 18. Caracterización del origen de los componentes químicos de la deposición total atmosférica medida en el pueblo de Amtoudi. Se ha tomado como referencia el contenido en Na+ del mar para compararlo con cada elemento como (X/Na)mar. Los resultados de los distintos componentes de la deposición total atmosférica se han expresado como (Xi/Na)dep en meq L-1. ......................................................................................................... 96 Tabla 19. Síntesis de clasificaciones de las características del macizo rocoso según las orientaciones de los taludes. (a) RMR (Rock Mass Rating), SMR (Slope Mass Rating). (b) Clases IIa y IIb: estable; Clase IIIb: parcialmente estable; Clase IV: mala calidad; Clase V: muy mala calidad. ....................... 100 Tabla 20. Factores de seguridad al deslizamiento planar obtenido para el Talud 1 para bloques de 5 y 10 m. Se ha utilizado el modelo de equilibrio límite para rotura planar implementado en el software RockPlane v2.0 de Rocscience Inc., licencia nº 4416A. .................................................................................... 101 Tabla 21. Síntesis de los principales problemas de construcción y de mantenimiento que presentan los muros de mampostería y los forjados del Agadir de Amtoudi. ........................................................................................................ 116. 24. LISTADO DE TABLAS.

(26) Estudio multidisciplinar del Agadir y Oasis de Amtoudi (Marruecos). Julio de 2017. 1.- INTRODUCCIÓN. 1.1.- Planteamiento y estado del arte En la frontera norte del desierto del Sahara las tribus bereberes construyeron agadires (graneros fortificados) para proteger las cosechas y para protegerse ellos mismos de los ataques de tribus de bandidos. Muchas de esas ciudadelas fortificadas, que pueden datar hasta del siglo X de nuestra era, se construyeron en promontorios cercanos a asentamientos habitados con suministro duradero de agua y alimentos, como es el caso de los oasis (Naji, 2003). Estos agadires fueron construidos con diferentes técnicas arquitectónicas directamente sobre el sustrato rocoso, que por una parte constituye un adecuado sustrato de apoyo de su cimentación y por otra suministraba los materiales pétreos necesarios para la construcción. Esto hacía que las construcciones resultantes fueran prácticamente indistinguibles del paisaje cuando se les veía desde lejos. Los agadires han jugado un papel clave a lo largo de la historia de las poblaciones implicadas, en el nacimiento de la identidad y leyes locales. Por todas esas razones constituyen un importante patrimonio cultural, vestigio de la cultura Bereber que dio origen a la nación marroquí a partir de la migración hacia el norte de tribus de Mauritania. Sin embargo, muchos agadires en la actualidad aparecen abandonados por el estilo de vida moderno y el éxodo de la población rural a las ciudades, mientras que otros persisten debido al atractivo turístico de ciertos enclaves con elevado valor histórico y paisajístico. Este es el caso del Agadir de Amtoudi, que se encuentra en la margen derecha de la desembocadura del wadi des Argans (Rambla de los Arganes) justo donde se localiza el oasis longitudinal del mismo nombre y se emplaza la actual localidad de Amtoudi. Debido al carácter defensivo de los agadires, como se ha comentado previamente, éstos suelen situarse en promontorios rocosos relativamente inaccesibles que presentan escarpes bastante verticales, lo que les confiere un alto potencial de riesgo geológico. Si a esto se le suma que las técnicas de construcción, restauración y mantenimiento no han variado apreciablemente desde la época de su construcción, es normal que estas construcciones presenten serios problemas de estabilidad y sea recomendable su estudio de diagnosis para identificar y evitar dichos problemas. Los estudios de riego geológico del macizo rocoso de estos enclaves deben incluir el análisis de la actividad tectónica (vulcanismo y sismicidad), de procesos de inestabilidad gravitacional (deslizamientos, desprendimientos, caídas de bloques, etc.), de fenómenos halocinéticos (colapsos y abombamientos) y de procesos hidrológicos. 1.- INTRODUCCIÓN. 25.

(27) Pedro Robles Marín - Universidad de Alicante. Tesis doctoral. (erosión e inundación). Todo pasa inicialmente por la realización de una cartografía geológica junto con una caracterización estratigráfica y geomorfológica de los enclaves, así como, una caracterización petro-mineralógica de los materiales implicados. El estudio de la sismicidad y el vulcanismo son esenciales como catalizadores o aceleradores del resto de riesgos geológicos. El estudio debe completarse con un análisis del grado de conservación y deterioro de los elementos arquitectónicos, en el que se debe incluir su clasificación, caracterización y propuesta de medidas de conservación y restauración. Como se ha comentado anteriormente, la mayoría de estos agadires se localizan cerca de zonas habitadas, con garantía de suministro de agua y alimentos, siendo el caso más común el de los oasis. En la actualidad, la economía de estos asentamientos depende en gran medida del turismo, dado el atractivo histórico y paisajístico de estos enclaves, lo que supone una perturbación en el equilibrio hidrológico de los oasis, por lo que un estudio integral de los agadires para su uso turístico debe considerar el impacto directo e indirecto que el turismo produce sobre el agua subterránea. Esto constituye un reto en zonas áridas no monitorizadas donde el agua es crucial para el desarrollo socioeconómico y, en muchos casos, para la supervivencia humana (Kovalevskii, 2007). Como en otras regiones áridas en vías de desarrollo, en el norte del Sahara es típica la escasez de agua (Revenga et al., 1999). En esta región los oasis juegan un papel fundamental protegiendo a la población del avance del desierto. En la actualidad, los. cultivos. tradicionales. se. han. transformado. en. cultivos. más. rentables. económicamente gracias, en parte, al uso de técnicas modernas de captación de agua subterránea (Foster y Chilton, 2003). Desde inicios de la década de los 2000, el turismo internacional se ha convertido en una nueva actividad económica que ha venido a competir por el recurso agua subterránea con la agricultura, la principal actividad económica y consumidora de agua (Heidecke, 2009; Dobruszkes and Mondou, 2013). Esto ha incidido en el impacto acumulado sobre la reserva de agua subterránea de acuíferos (Martin, 2006) que determinan el funcionamiento hidrológico de la mayoría de los oasis. Recientemente estos oasis han sido calificados con el término “oasis del Sur de Marruecos” para declararlos “sistemas naturales protegidos” por la UNESCO (MADRPM, 2008). Este programa de la UNESCO está encaminado a impulsar un turismo sostenible de calidad que consiga la dualidad de preservar los ecosistemas de los oasis y mejorar el medio de vida de las comunidades locales (De Jong et al., 2008; Heidecke, 2009; Dahan et al., 2012). El entendimiento del funcionamiento del acuífero y de su uso económico es el primer paso para hacer conscientes a los gestores y usuarios locales de las amenazas y. 26. 1.- INTRODUCCIÓN.

(28) Estudio multidisciplinar del Agadir y Oasis de Amtoudi (Marruecos). Julio de 2017. de la importancia de sus recursos naturales cuando tienen lugar complejas interacciones entre hidrología y economía (Ibáñez et al., 2008).. 1.2.- Objetivos El estudio multidisciplinar que se presenta en esta Tesis Doctoral nace tras realizar un estudio precedente sobre los procesos de deterioro de los enclaves arqueológicos de Chellah y Oudayas en la ciudad de Rabat (Marruecos). Dicho estudio tuvo su origen en la concesión de un Proyecto de Investigación co-financiado por el Ministerio de Asuntos Exteriores de Italia (Dirección General de Cooperación Cultural), la Universidad de Urbino (Italia), la Universidad de Alicante, la mercantil Esfera Consultores de Construcción (Murcia) y la Universidad de Rabat Mohamed V-Agdal. De dichos estudios, con misiones sobre el terreno entre los años 2004 y 2006, surgieron dos artículos (Asebriy et al., 2007; 2009) y un libro divulgativo (Alcalá et al., 2013), recogidos en la segunda parte de esta Tesis Doctoral como publicaciones complementarias, además de una metodología de trabajo probada y de un equipo pluridisciplinar de numerosas personas bien engranado. Al terminar estos estudios se planteó la posibilidad de trasladar la metodología aplicada en Rabat al enclave de Amtoudi y extender además los estudios al conocimiento del agua subterránea dada su relevancia para sostener la economía local en general y la actividad turística en particular. Con este punto de partida, los objetivos principales del estudio multidisciplinar de Amtoudi fueron tres: (1) estudio del riesgo geológico del macizo rocoso donde está enclavado el Agadir de Amtoudi; (2) estudio del grado de conservación de los elementos arquitectónicos del agadir; (3) estudio del grado de degradación del acuífero que sustenta al Oasis de Amtoudi. La consecución de esos objetivos principales necesitó realizar tareas geológicas comunes a todos ellos como un estudio geológico del sector y una caracterización de los materiales geológicos directamente implicados. El propósito del Objetivo 1 era caracterizar las discontinuidades geológicas (estratificación y fracturación) que afectan al macizo y valorar su relación con los diferentes taludes para definir aquellos que presentan más riesgo de inestabilidad en caso de situaciones desfavorables. El Objetivo 2 pretendía definir y caracterizar los elementos arquitectónicos más importantes del agadir, tales como muros de contención de gravedad, muros portantes, forjados y pilares, a la vez que establecer sus condiciones de seguridad estructural. Al mismo tiempo, este objetivo implicaba también el estudio de los materiales utilizados en su construcción, básicamente piedras, morteros y maderas.. 1.- INTRODUCCIÓN. 27.

(29) Tesis doctoral. Pedro Robles Marín - Universidad de Alicante. En cuanto al Objetivo 3, su propósito era caracterizar y conocer el estado del acuífero mediante el muestreo y la monitorización de los componentes del balance neto de agua subterránea para formular propuestas para su uso sostenible.. 1.3.- Líneas de investigación Se han considerado cinco líneas de investigación, con diferente grado de participación en cada una de ellas, durante los estudios encaminados a la realización de la presente Tesis Doctoral: (1) estudio geológico del sector de Amtoudi; (2) caracterización y estudio geotécnico del macizo rocoso donde está construido el agadir; (3) caracterización y análisis del deterioro de los materiales usados en la construcción del agadir; (4) caracterización y análisis de la estabilidad de los elementos arquitectónicos del agadir; (5) caracterización del acuífero de Amtoudi y de los factores que inciden en la sostenibilidad del agua subterránea y del oasis. El estudio geológico se ha dividido a su vez en varias acciones. En un primer momento se procedió a la revisión del mapa geológico del sector para identificar las litologías en toda la cuenca de influencia de la Rambla de los Arganes. Esta parte es imprescindible para la caracterización posterior del funcionamiento del acuífero. En una segunda fase se han levantado varias series estratigráficas en el macizo rocoso sobre el que está construido el agadir, caracterizando las litologías presentes en las inmediaciones del mismo, que son las utilizadas en su construcción. Estos trabajos de campo se han completado con estudios petro-mineralógicos de los materiales de las series levantadas. Para la caracterización y estudio geotécnico del macizo rocoso se realizó una cartografía geomorfológica que definió pendientes y taludes del sector, y se definieron una serie de estaciones geomecánicas para caracterizar las discontinuidades que afectan al macizo. Se realizaron in situ pruebas con martillo de Schmidt y se tomaron muestras para ensayos de laboratorio. Con todo esto se realizaron los cálculos de estabilidad de los diferentes taludes. En el propio agadir se realizaron estudios arqueométricos encaminados a determinar los materiales que componen las construcciones y su grado de conservación. Esto se llevó a cabo mediante el estudio in situ, así como con estudios de laboratorio y de caracterización petro-mineralógica. También en el agadir se realizó un estudio in situ de clasificación y caracterización de elementos arquitectónicos con monitorización de algunos de los casos más extremos, observándose que en algunos de ellos había problemas de estabilidad. Los datos tomados y los proporcionados por los ensayos de laboratorio. 28. 1.- INTRODUCCIÓN.

(30) Estudio multidisciplinar del Agadir y Oasis de Amtoudi (Marruecos). Julio de 2017. permitieron proponer soluciones a los problemas de estabilidad de los elementos arquitectónicos afectados. Por último, se ha participado en la investigación hidrogeológica del Oasis de Amtoudi realizando la monitorización de las variables del balance neto de agua subterránea, encuestas sobre el terreno a gestores y usuarios locales del agua, y recopilación de información de la bibliografía especializada y de las Agencias Públicas de la Provincia de Guelmim. Estos datos han servido posteriormente para preparar un modelo para identificar el deterioro del acuífero y proponer medidas correctoras para su mitigación.. 1.4.- Antecedentes generales y específicos Se incluye una síntesis bibliográfica de algunas publicaciones científicas relevantes consultadas, ordenadas según su área temática. 1.- Publicaciones sobre geología general del Anti-Atlas, incluyendo la zona de Amtoudi: Burkhard, M., Caritg, S., Helg, U., Robert-Charrue, C., Soulaimani, A., 2006. Tectonics of the Anti-Atlas of Morocco. Comptes Rendus Geosciences 338, 11-24. Inglis, J., MacLean, J., Samson, S., D’Lemos, R., Admou, H., Hefferan, K., 2004. A precise U-Pb zircon age for the Bleida granodiorite, Anti-Atlas, morocco: implications for the timing of deformation and terrane assembly in the eastern Anti-Atlas. Journal of African Earth Sciences 39, 277-283. Walsh, G., Aleinikoff, J., Benziane, F., Yazidi, A., Armstrong, T., 2002. U-Pb zircon geochronology of the Paleoproterozoic Tagrara de Tata inlier and its Neoproterozoic cover, western Anti-Atlas, Morocco. Precambrian Research 117, 1-20. 2.- Publicaciones sobre el clima de esta región: Born, K., Fink, A.H., Paeth, H., 2008. Dry and wet periods in the north-western Maghreb for present day and future climate conditions. Meteorologische Zeitschrift 17, 533-551. Esper, J., Frank, D., Buentgen, U., Verstege, A., Luterbacher, J., 2007. Long-term drought severity variations in Morocco. Geophysical Research Letters 34, L17702, doi:10.1029/2007GL030844. 3.- Publicaciones sobre hidrogeología general del Anti-Atlas, incluyendo la zona de Amtoudi:. 1.- INTRODUCCIÓN. 29.

(31) Tesis doctoral. Pedro Robles Marín - Universidad de Alicante. Bouhlassa, S., Aiachi, A., 2002. Groundwater dating with radiocarbon: application to an aquifer under semi-arid conditions in the south of Morocco (Guelmim). Applied Radiation and Isotopes 56, 637-647. De Jong, C., Cappy, S., Finckh, M., Funk, D., 2008. A transdisciplinary analysis of water problems in the mountainous karst areas of Morocco. Engineering Geology 99, 228238. Ettayfi, N., Bouchaou, L., Michelot, J.L., Tagma, T., Warner, N., Boutaleb, S., Massault, M., Lgourna, Z., Vengosh, A., 2012. Geochemical and isotopic (oxygen, hydrogen, carbon, strontium) constraints for the origin, salinity, and residence time of groundwater from a carbonate aquifer in the Western Anti-Atlas Mountains, Morocco. Journal of Hydrology 438-439, 97-111. Naser, N., 2006. Utilisation des systèmes d’information géographique en hydrogéologie en vue de l’élaboration d’un outil de gestion des ressources en eau du bassin de Guelmim. MSc Thesis. Institut Agronomique et Vétérinaire Hassan II. Rabat, Morocco. 180 pp. 4.- Publicaciones sobre uso del suelo y la agricultura en la provincia de Guelmim, incluyendo la zona de Amtoudi: Arino, O., Ramos, J.J., Kalogirou, V., Bontemps, S., Defourny, P., Van Bogaert, E., 2012. Global Land Cover Map for 2009 (GlobCover 2009). European Space Agency and Université Catholique de Louvain. DOI:10.1594/PANGAEA.787668. MAPM, 2001. Programme d’action national de lutte contre la désertiﬁcation. Technical Report. Ministry of Agriculture and Marine Fisheries. Rabat, Morocco. 5.- Publicaciones sobre población y turismo en la provincia de Guelmim, incluyendo la zona de Amtoudi: Dobruszkes, F., Mondou, V., 2013. Aviation liberalization as a means to promote international tourism: The EU-Morocco case. Journal of Air Transport Management 29, 23-34. Leroux, S., 2007. Les temporalités des touristes itinérants dans le Sud marocain ou la quête de liberté. Espace populations sociétés 2-3, 273-284. MADRPM, 2008. Plan cadre de gestion de la Réserve de Biosphère des oasis du Sud Marocain (RBOSM). Technical Report. Ministry of agriculture, rural development and marine fisheries. Rabat, Morocco.. 30. 1.- INTRODUCCIÓN.

(32) Estudio multidisciplinar del Agadir y Oasis de Amtoudi (Marruecos). Julio de 2017. Martin, S., 2006. Influence du tourisme sur la gestion de l'eau en zone aride. Exemple de la vallée du Drâa (Maroc). PhD Thesis. Université de Lausanne. Switzerland. 182 pp. UNDP, 1994. Analyse des besoins en coopération technique du secteur de l'eau et de l'assainissement au Royaume du Maroc. Technical Report. Rabat, Morocco. 6.- Publicaciones sobre antecedentes en estudios de agadires : Naji, S., 2003. Greniers collectifs de l’Atlas. Patrimoines du Sud marocain. Ed. Edisud et Editions La croisée des Chemins. Casablanca, Morocco. 299 pp. 7.- Publicaciones metodológicas sobre el estudio de macizos rocosos Barton, N., Lien, R., Lunde, J., 1974. Engineering classification of rock masses for thedesign of tunnel support. Rock Mechanics 6, 89-236. Barton, N., Choubey, V., 1977. The shear strength of rock joints in theory andpractice. Rock Mechanics10, 1-54. Bieniawski Z.T., 1989. Engineering rock mass classifications. John Wiley and Sons: 251 pp. Hoek, E., 1994. Strength of rocks and rock masses. ISRM New Journal 2, 4-16. Hoek, E., Bray, J.W., 1981. Rock slope engineering. 3rd Edition. The Institution ofMining and Metallurgy, London. Hoek, E., Brown, E.T., 1988. The Hoek-Brown failure criterion. A 1988 update.Rock engineering for underground excavations. Proc. 15th Canadian Rock Mech.Symp. Curran Ed. University of Toronto. Hoek, E., Brown, E.T., 1997. Practical estimates of rock mass strength. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences34, 1165-1186. ISRM, 1981. Rock characterization. Testing and Monitoring. ISRM suggested methods. Brown, E. T. Ed. Commision on testing and monitoring. International Society for Rock Mechanics. Pergamon Press. Romana M., 1997. El papel de las clasificaciones geomecánicas en el estudio de la estabilidad de taludes. In: “IV Simposio Nacional sobre taludes y laderas inestables. Comunicaciones“, 3: 955-1011. 8.- Publicaciones metodológicas sobre el estudio arqueométrico de enclaves históricos. 1.- INTRODUCCIÓN. 31.

(33) Pedro Robles Marín - Universidad de Alicante. Tesis doctoral. BOE, 2006. Código Técnico de Edificación. Real Decreto 314/2006, 17 marzo, Parte 2 DB SE-AE (Seguridad Estructural Acciones en la Edificación) y DB-SE-F (Seguridad Estructural Fábrica). Boletin Oficial del Estado, 74, 11816-11831. RTPHC, 2008. Novena Reunión. Avances Recientes en la Investigación sobre Patrimonio. Libro de resúmenes. CSIC.. 1.5.- Artículos propios y justificación de la presentación Los resultados de esta Tesis Doctoral han sido publicados en revistas indexadas en el Journal Citation Report (Science Edition Index, SCI), de Thomson and Reuters, en el campo GEOCIENCIAS. En concreto las revistas en las que se han publicado los artículos son: 1.- Natural Hazards (ISSN: 0921-030X, Journal of the International Society for the Prevention and Mitigation of Natural Hazards; Editorial Springer). Esta revista, que presenta un Factor de Impacto de 1,746 en el 2015 y está situada en el Q1, se dedica a trabajos originales de investigación de todos los aspectos de los peligros naturales y tecnológicos, incluyendo el pronóstico de eventos catastróficos, gestión del riesgo, y la naturaleza de los precursores de los peligros naturales. Esta revista trata cualquier impacto catastrófico en el medioambiente independientemente de que sus orígenes sean. atmosféricos,. hidrológicos,. oceoanográficos,. vulcanológicos,. sísmicos. o. geotectónicos. 2.- Science of the Total Environment (ISSN: 0048-9697, International Journal for Scientific Research into the Environment Relationship with Humankind; Editorial Elsevier). Esta revista, que presenta un Factor de Impacto de 3,976 en 2015 y está situada en el Q1, es una revista internacional que publica investigaciones originales sobre medio ambiente total, incluyendo la atmósfera, hidrosfera, biosfera, litosfera y antroposfera. El medio ambiente total se caracteriza por solapar esas cinco temáticas. Los estudios cuyo objetivo sean al menos dos o tres de esas temáticas tienen prioridad en la revista, más aún si se trata de trabajos de campo y multidisciplinares. 3.- Italian Journal of Geosciences (ISSN: 2038-1719, Oficial Journal of the Italian Geological Society; Editorial Società Geologica Italiana). Esta revista, que presenta un Factor de Impacto de 1,028 en 2015 y está situada en el Q4, nace del Bollettino Della Società Geologica Italiana y el Bollettino del Servizio Geologico d’Italia. Esta revista trata de dar una salida internacional a publicaciones de alta cualidad originales en cualquier. 32. 1.- INTRODUCCIÓN.

(34) Estudio multidisciplinar del Agadir y Oasis de Amtoudi (Marruecos). Julio de 2017. campo de las geociencias, publicando artículos de investigación, artículos especiales cortos, reviews, discusiones y réplicas para su rápida distribución a la comunidad científica internacional. Los siguientes artículos, incluidos en la Parte II de esta memoria, conforman el compendio con el que se presenta esta Tesis Doctoral. Por orden de fecha de publicación están ordenados como sigue: 1. Robles-Marín, P., Guerrera, F., Martín-Martín, M., Raffaelli, G., Alcalá, F.J., Tejera de León, J., Cherkaoui, T.E., Asebriy, L., El Amrani, I.E., Moliner-Aznar, S. 2015. Geological risk assessment of Amtoudi Agadir in southern Morocco: a key case for sustainable cultural heritage. Natural Hazards. 75 (1), 415-440. DOI: 10.1007/s11069-014-1329-7. 2. Alcalá, F.J., Martínez-Valderrama, J., Robles-Marín, P., Guerrera, F., Martín-Martín, M., Raffaelli, G., Tejera de León, J., Asebriy, L. 2015. A hydrological-economic model for sustainable groundwater use in sparse-data drylands: application to the Amtoudi oasis in southern Morocco, northern Sahara. Science of the Total Environment. 537, 309-322. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2015.07.062. 3. Raffaelli, G., Robles-Marín, P., Guerrera, F., Martín-Martín, M., Alcalá, F.J., Amadori, M.L., Asebriy, L., El Amrani El Hassan, I., Tejera de León, J. 2016. Archaeometric study of a typical medieval fortified granary (Amtoudi Agadir, Anti-Atlas Chain, southern Morocco): a key case for the maintenance and restoration of historical monuments. Italian Journal of Geosciences. 135 (2), 280-299. DOI: 10.3301/IJG.2015.25. El artículo 1) de Natural Hazard presenta un estudio del riesgo geológico del macizo donde está construido el agadir y del propio agadir para una explotación turística segura y sostenible. Se presenta el estudio de discontinuidades del macizo y su relación con los taludes, así como un estudio de seguridad de los elementos constructivos del propio agadir. Este artículo presenta la caracterización de las fuerzas que actúan sobre la estabilidad del propio macizo rocoso para lo que en primera instancia se tuvo que tratar el clima, la geología (cartografía geológica, geomorfológica, estratigrafía y petrología) del sector, la sismicidad de la zona y la geometría de los taludes. En una segunda parte, el artículo se encarga del diagnóstico y el grado de conservación de los elementos arquitectónicos. El artículo 2) de Science of the Total Environment presenta un modelo hidrológico-económico para describir la dinámica del agua subterránea y de la economía. 1.- INTRODUCCIÓN. 33.

(35) Tesis doctoral. Pedro Robles Marín - Universidad de Alicante. dependiente, esencialmente la agricultura y el turismo, con el fin de proponer su uso sostenible. Este modelo es de aplicación en regiones áridas no monitorizadas y con escasos datos disponibles. Con este objetivo se identificaron las variables que controlan el sistema y se combinaron sus relaciones mediante modelización de Dinámica de Sistemas. El modelo era controlado por dos módulos principales: el hidrológico que representa la dinámica del balance neto de agua subterránea del sistema, y el económico que reproduce la dinámica de las variaciones de los consumidores de agua: población, turistas y agricultura. Los cálculos se realizaron bajo una similar afluencia de turistas pero bajo escenarios diferentes de disponibilidad de agua, como fueron el año hidrológico húmedo 2009-2010 y el año hidrológico medio 2010-2011. Se proponen algunas acciones de baja tecnología para mitigar la degradación observada. El artículo 3) de Italian Journal Geoscience presenta un estudio interdisciplinar dedicado al Agadir de Amtoudi para el diagnóstico de la degradación de los materiales usados en su construcción (piedras, morteros y madera), y un análisis de las técnicas de construcción y de estabilidad de los elementos arquitectónicos. El artículo revela que las rocas utilizadas corresponden a cuatro petrofacies y que presentan degradación por ataque biológico, alteración cromática, erosión, exfoliación y fisuración, por lo que se recomiendan medidas para su conservación y mantenimiento. En cuanto a los elementos arquitectónicos, se han estudiado los elementos soportantes (muros) y los elementos soportados (forjados) para valorar su estabilidad. Se han estudiado los casos más desfavorables de muros de una y dos alturas, así como los casos más desfavorables de forjados con viguetas de madera y de piedra. En todos los casos se presentan los estudios para fallos por cortante, flexión y flexo-pandeo. El estudio demuestra que, con un incremento de un 25 % en la carga nominal, se entra en riesgo por falta de seguridad. Por este motivo se hacen una serie de recomendaciones para su restauración y mantenimiento.. 34. 1.- INTRODUCCIÓN.

(36) Estudio multidisciplinar del Agadir y Oasis de Amtoudi (Marruecos). Julio de 2017. 2.- ÁREA DE ESTUDIO. 2.1.- Marco geográfico El sector de Amtoudi se localiza al NE de la provincia de Guelmim en el sur de Marruecos, justo en el borde noroccidental del desierto del Sahara (Fig. 1). En este sector, la localidad de Amtoudi se localiza en la salida de la cuenca del Wadi des Argan (Rambla de los Arganes) (9º01’-9º12’ W, 29º12’-29º27’ N), que tiene una superficie de 286 km2, una altitud media de 1.230 m.s.n.m. (la salida está a 839 m.s.n.m. al SW y la elevación máxima de 1.465 m.s.n.m. está al norte), y tributa hacia el sur a la cuenca del río Noun en el oeste de la Cadena del Anti-Atlas (Revenga et al., 1999).. Sector de Amtoudi. Figura 1. Localización del sector de Amtoudi en el dominio de la Cadena del Anti-Atlas en el sur de Marruecos. 2.2.- Marco climático El sector de Amtoudi presenta un clima subtropical árido con una distribución bimodal de la precipitación anual (Esper et al., 2007). La mayoría de la precipitación ocurre en otoño y en primavera mediante eventos erráticos de alta heterogeneidad espacio-temporal. Se han documentado eventos extremos de lluvia en 24 horas superiores a 50 mm. La precipitación media anual está en torno a 125 mm con un. 2.- ÁREA DE ESTUDIO. 35.

(37) Tesis doctoral. Pedro Robles Marín - Universidad de Alicante. coeficiente de variación de 0,45 para el periodo 1972-2013 (Fig. 2). La precipitación sigue un gradiente de disminución de oeste a este, controlado por la entrada de frentes nubosos desde el Océano Atlántico, y de norte a sur controlado por la disminución de altitud (Esper et al., 2007; Born et al., 2008). Las precipitaciones procedentes del desierto del Sahara al SE son despreciables, por ser ésta un área predominantemente anticiclónica. El régimen de viento es también bimodal. En invierno dominan los vientos fríos del norte, mientras que en verano son los vientos secos del este y SE los que prevalecen (Born et al., 2008), transportando a veces cantidades importantes de polvo en suspensión que afectan principalmente a zonas a baja altitud. La temperatura media anual está en torno a 19,5º C, con valores mínimos en enero y máximos en agosto. La amplitud térmica diaria puede alcanzar los 30º C. La insolación es alta, pudiendo alcanzar más de 3.500 horas al año en zonas llanas a baja altitud. La evapotranspiración potencial anual media está en torno a 1.500 mm. La relación de la evapotranspiración real anual respecto de la precipitación anual está en torno a 0,9. Esta relación varía desde 0,8 en la estación húmeda de primavera hasta más de 0,95 en la estación seca del verano. Todos los valores comentados anteriormente son indicativos de un clima árido (Arora, 2002).. Figura 2. Serie temporal de la precipitación media anual (P) y de la desviación acumulada de P media anual en el sector de Amtoudi para la serie temporal de 1972 a 2013, indicando el percentil 0,2, el valor promedio y el percentil 0,8 de la serie temporal.. 2.3.- Marco geológico El área de estudio pertenece a la Cadena del Anti-Atlas occidental que forma parte del Sistema Atlas en Marruecos (Fig. 3). La cadena de plegamiento del Anti-Atlas se localiza entre la porción norte del Cratón Oeste Africano, la Cadena del Alto Atlas al norte y la Cuenca de Tinduf al sur. El Anti-Atlas forma parte del cinturón orogénico. 36. 2.- ÁREA DE ESTUDIO.

(38) Estudio multidisciplinar del Agadir y Oasis de Amtoudi (Marruecos). Julio de 2017. Apalachiano-Ouachita-Mauritanide (Gasquet et al., 2008) que deriva de la orogenia Caledoniana-Apalachiana, aunque menos afectada por la deformación Alpina. Normalmente se trata de grandes anticlinorios y sinclinorios con orientación SW-NE (Fig. 3 y Anexo I).. Figura 3. Marco geológico general de la Cadena del Anti-Atlas.. De manera esquemática, la Cadena del Anti-Atlas está compuesta por dos grupos de formaciones principales: (1) un basamento Precámbrico constituido por un conjunto de rocas metamórficas y sedimentarias marcadas por una evolución geológica y tectónica compleja, que presenta una sucesión estratigráfica dividida por. 2.- ÁREA DE ESTUDIO. 37.

(39) Tesis doctoral. Pedro Robles Marín - Universidad de Alicante. discontinuidades mayores (Ennih y Liégeois 2001; Burckard et al. 2006; Soulaimani y Burckard, 2008), y que afloran normalmente en zonas morfológicamente deprimidas con formas características; y (2) una cobertera sedimentaria del Paleozoico que reposa discordante sobre la anterior y que se depositó en ambientes marinos someros tras la transgresión del Infracámbrico (Choubert, 1963; Naidoo et al., 1991; Ennih y Liégeois 2001). En detalle, la cobertera del Cámbrico inferior y medio se inicia con depósitos marinos someros generalmente detríticos de grano fino y continúa con carbonatos. Durante el Ordovícico y Silúrico la sedimentación vuelve a ser detrítica, con formaciones arenosas y arcillosas ricas en fauna que indican una sedimentación marina poco profunda de plataforma. Esta plataforma se extiende por los dominios norte y oeste del Cratón Africano occidental, los cuales serán recubiertos por depósitos transgresivos del Paleozoico superior. El espesor de la serie del Paleozoico supera los 10 km en la parte más occidental del Anti-Atlas en la región de Tiznit pero puede ser menor de 5-6 km en la zona oriental en la región de Tafilalt (Burckard et al. 2006; Soulaimani y Burckard, 2008). A inicios del Devónico la sedimentación se hace carbonática y termina el aporte detrítico desde el Escudo Sahariano. La sedimentación detrítica volverá durante el Carbonífero y Pérmico. En el Devónico terminal, el régimen tectónico deja de ser extensivo con el inicio compresivo de la Orogenia Hercínica. Este régimen seguirá hasta el Pérmico. Los materiales de este periodo darán lugar a los relieves principales del área de estudio dado que son más resistentes a la erosión que las rocas del cristalino Precámbrico que solo afloran en zonas deprimidas. Toda la serie está plegada suavemente y muestra un bajo grado de metamorfismo con ausencia de fallas de desgarre o cabalgamientos importantes, lo que caracteriza al Anti-Atlas como un tipo de cadena (intracratónica) que no se ajusta bien al modelo de cadenas orogénicas clásicas. La tectónica del sector se caracteriza por: (1) pliegues que afectan a la serie entera desde el Infracámbrico al Devónico superior; y (2) fallas normales orientadas entre N080°E, N120°E y N145°E, con buzamientos entre vertical y 80° compatibles con una compresión NW-SE. En particular, los pliegues de orientación NE-SW y ejes subhorizontales o con inmersión débil hacia el SW o NE del basamento Precámbrico marcan la deformación del conjunto sedimentario Cámbrico, que se adapta a la propagación vertical y lateral de la deformación tectónica durante el levantamiento y basculamiento de los diferentes bloques de base. Estructuralmente, la evolución de la Cadena del Anti-Atlas está controlada por las estructuras tectónicas del basamento derivadas de la tectónica polifásica del. 38. 2.- ÁREA DE ESTUDIO.