[ca] L'objectiu de la tesi doctoral és millorar la caracterització dels processos hidrològics de les conques mediterrànies de muntanya utilitzant mesures hidrològiques distribuïdes i traçadors ambientals, amb la finalitat de comprendre'n el funcionament hidrològic. Durant el període 2009-2013 es van recollir dades hidrològiques de les conques d'investigació de Vallcebre, monitoritzades des de 1996 pel grup d'Hidrologia Superficial i Erosió del IDAEA-CSIC. Les dades inclouen, a més a més de registres de precipitacions i cabal, mesures hidrològiques distribuïdes i de dades de traçadors ambientals (geoquímics i isotòpics) a diferents escales temporals (estacional i d'esdeveniment). A partir d'aquesta informació s'ha analitzat, en primer lloc, la dinàmica espaciotemporal del nivell freàtic durant els episodis de pluja. Els resultats mostren que, durant aquests episodis, el nivell freàtic no reacciona de manera homogènia a tota la conca. La variabilitat espaial del nivell freàtic està molt afectada per les característiques de la localització de cada piezòmetre, especialment la distància al torrent, que té un paper essencial en la distribució de les condicions d'humitat de la conca. Aquestes condicions d'humitat, a la vegada, afecten al temps de resposta del nivell freàtic i a la magnitud de la resposta hidrològica. Segons les condicions d'humitat de la conca, la variabilitat espaciotemporal del nivell freàtic durant esdeveniments és diferent. En condicions seques, la variabilitat espaciotemporal del nivell freàtic és alta al llarg de tot l'esdeveniment. L'escolament es genera principalment per la contribució de les àrees que estan a prop del torrent. En canvi, en condicions de transició i especialment en condicions d'humitat, la variabilitat espaciotemporal del nivell freàtic és menor i respon de forma més ràpida, i produeix una resposta hidrològica major a escala de conca. Tot seguit, s'ha analitzat la dinàmica de la concentració de carboni orgànic dissolt (DOC) en diferents compartiments hidrològics (aigua de pluja, aigua del sòl, aigua subterrània i aigua del torrent) i a diferents escales temporals (estacional i d'esdeveniment). Els resultats mostren una variació estacional de la concentració de DOC a l'aigua de pluja i a la del sòl; però no s'aprecia aquesta estacionalitat a l'aigua subterrània i a la del torrent, a causa de que la concentració de DOC als dos compartiments està relacionada amb la dinàmica del nivell freàtic i la del cabal. A escala d'esdeveniment s'observa un augment sistemàtic de la concentració de DOC al torrent. A més a més, en els esdeveniments de diversos pics de cabal el pendent de la relació cabal/concentració de DOC sempre és major al primer pic. Aquest augment de la concentració de DOC al cabal durant els esdeveniments suggereix una contribució rellevant de l'aigua del sòl, però també l'existència de fonts de DOC pròximes al torrent o del mateix llit del torrent. D'altra banda, la relativa semblança de la dinàmica del DOC en el torrent durant esdeveniments de diferent magnitud i amb processos hidrològics contrastats molt diferents, planteja la qüestió de l'origen de l'augment de DOC i el seu possible ús com a traçador. Per últim, s'ha realitzat el càlcul del temps mitjà de trànsit (MTT) de l'aigua als diferents compartiments hidrològics de la conca utilitzant, primer, els isòtops estables (δ18O i δ2H), i segon, el triti. L'ús de la variació del senyal isotòpic del δ18O a l'aigua de pluja i a diferents compartiments d'aigua mostrejats presenta limitacions a la conca d'estudi; únicament permet demostrar que el MTT de les aigües és major de dos anys. L'ús d'una nova metodologia (TEPMGLUE) per calcular el MTT, utilitzant el triti, permet considerar diferents fonts d'incertesa i avaluar l'ús de mostres d'edats diferents i de diferent precisió analítica. Els resultats revelen que s'obtenen valors de MTT similars, tant utilitzant mostres dels anys noranta, com totes les mostres disponibles (1996-1998 i 2013). En canvi, quan únicament es calcula el MTT utilitzant les mostres del 2013 s'obtenen dos valors de MTT molt diferents. Els resultats de l'estudi també mostren que a les conques de Vallcebre l'aigua més jove és la dels pous, seguida de l'aigua del torrents i la de les fonts. L'estudi també demostra el paper rellevant de la funció d'entrada de triti amb la pluja per calcular el MTT. Per últim, els resultats suggereixen que la topografia no afecta la distribució espaial del MTT de la conca, però sí la geologia. Tots els resultats d'aquesta tesi aporten informació addicional sobre el funcionament hidrològic de les conques de Vallcebre, i a més a més suggereixen noves línies d'investigació

[en] The main objective of this thesis is to characterize hydrological processes in a Mediterranean mountain catchment, by combining distributed hydrological measurements and environmental tracers in order to improve the understanding of catchment hydrological function. During the period 2009-2013 hydrological data were collected from the Vallcebre Research Catchments, monitored since 1996 by the Surface Hydrology and Erosion group of the IDAEA-CSIC. Data include, in addition to rainfall and discharge measurements, distributed hydrological measurements and environmental tracers (both geochemical and isotope ones) at different time scales (seasonal to event scale). With this information, this study first investigates the spatial and temporal variability of the depth to water table during rainfall-runoff events. The results show that the depth to water table did not rise uniformly throughout the catchment during rainfall-runoff events. The spatial variability of depth to water table was mainly controlled by location characteristics, especially the piezometer distance from the stream, which influenced the distribution of wetness conditions within the catchment. The wetness conditions in turn affected the timing of the water table response, as well as the magnitude of the streamflow response. Spatio-temporal water table variability during floods varied, depending on the catchment's antecedent wetness conditions Dissolved organic carbon (DOC) concentration dynamics in different hydrological compartments were also analysed (rainfall, soil water, groundwater and stream water) at different time scales (seasonal to event scale). The results show some seasonality in rainwater and soil water DOC concentrations, while no clear seasonality was found in stream water and groundwater, where DOC dynamics were strongly related to discharge and water table variations. During storm events, DOC concentrations increased systematically in stream water. In addition, for storm events with several discharge peaks, the slope of the discharge/DOC concentration relationship was higher for the first peak. The increase in stream water DOC concentration during floods suggested a relevant contribution of soil water, as well as the existence of stream water DOC sources near or in the stream bed. The rather similar dynamics of stream water DOC concentration in all floods contrasted with the diversity of hydrological processes observed. This raises the question of the origin of the rapid DOC increase found and the validity of the use of DOC as a tracer. Finally, water mean transit time (MTT) was calculated in different hydrological compartments of the catchment, using stable isotopes (δ18O and δ2H) and tritium. The use of δ18O signal variations in rainfall and in the sampled hydrological compartments showed some limitations on water age calculation in the catchment studied: it only indicated that MTT was greater than two years. The use of a new methodology (TEPMGLUE) to calculate MTT using tritium allowed consideration of different sources of uncertainty in water age determination, as well as evaluation of the benefit of using samples of different ages and of differing analytical quality. The results showed similar MTT calculations, whether including only the water samples taken in the 1990s or using all samples (1996-1998 and 2013). However, when calculating MTT with only high analytical quality samples taken in 2013, two different MTTs were obtained. The MTT results showed that, in the Vallcebre catchments, well water was the youngest, followed by stream and spring water. The study also showed the relevance of the rainfall tritium input function to MTT calculations. Finally, results showed that topography did not affect MTT spatial distribution, whereas geological settings did.