INTERREG III-C: INUNDA CUENCA PILOTO DEL SOCIO GENERALITAT VALENCIANA

Dirección General de Planificación y Ordenación TerritorialCONSELLERIA DE TERRITORIO Y VIVIENDA

v3C AF2060 70303f

Actions-pilote de prévention des risques d’inondation en milieux fortement urbanisés

INUNDA

Enrique Ortiz i Andrés Enrique Ortiz i Andrés -- Enrique Cifres GiménezEnrique Cifres GiménezAveiroAveiro, 1 de julio 2005, 1 de julio 2005

CUENCA PILOTO DEL SOCIO GENERALITATCUENCA PILOTO DEL SOCIO GENERALITATVALENCIANA: CONSELLERÍA DE TERRITORIOVALENCIANA: CONSELLERÍA DE TERRITORIO

Y VIVIENDA: RÍO PALANCIAY VIVIENDA: RÍO PALANCIA


1.1.-- CARTOGRAFÍA: CARTOGRAFÍA: Tecnología Tecnología LiDARLiDAR (Light (Light DetectionDetection AndAnd RangingRanging).).

2.2.-- ESTUDIO GEOMORFOLÓGICO.ESTUDIO GEOMORFOLÓGICO.

3.3.--ESTUDIO DE AVENIDAS HISTÓRICASESTUDIO DE AVENIDAS HISTÓRICAS

4.4.-- ESTUDIO HIDROLOGICO.ESTUDIO HIDROLOGICO.

5.5.-- ESTUDIO HIDRÁULICO.ESTUDIO HIDRÁULICO.

6.6.-- USOS DEL SUELOACTUALES/PLANIFICADOS.USOS DEL SUELOACTUALES/PLANIFICADOS.

7.7.-- ELABORACIÓN DE MAPAS DE RIESGO.ELABORACIÓN DE MAPAS DE RIESGO.

METODOLOGÍA GENÉRICA DE LOS TRABAJOSMETODOLOGÍA GENÉRICA DE LOS TRABAJOS

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ESTUDIOS DE INUNDABILIDAD

EST. GEOMORFOLÓGICO

EST. HIDROLÓGICO

EST. HIDRÁULICO

CONCRECIÓN DEL RIESGODE INUNDABILIDAD

NECESIDAD DE CARTOGRAFÍA LiDAR

PLANTEAMIENTO INICIALPLANTEAMIENTO INICIAL

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CARTOGRAFÍA: TECNOLOGÍA CARTOGRAFÍA: TECNOLOGÍA LiDARLiDAR

Sistema activo de captura basado en técnicas telemétricasEmisión pulso láser

Reflexión en tierra

Recepción en sensor

Medida de tiempo:Medida de tiempo:Cálculo de distancia:Cálculo de distancia:Cota terrenoCota terreno

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PRODUCTOS FINALES OBTENIDOS

MODELO DIGITAL DE SUPERFICIESMODELO DIGITAL DE SUPERFICIESMODELO DIGITAL DEL TERRENOMODELO DIGITAL DEL TERRENOEDIFICIOSEDIFICIOSVEGETACIÓNVEGETACIÓNINTENSIDADESINTENSIDADES

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FASES DE LOS TRABAJOS

2.- PLANIFICACIÓN DEL VUELOAltura de vuelo: normalmente entre 800 y 1000 metrosPermisos de vueloCoordinación equipos GPS de tierra

3.- CAPTURA DE DATOS: SENSOR LiDAR

4.- PROCESADOAplicación de parámetros de transformación a los puntos capturadosClasificaciones de edificaciones y vegetaciónControl de calidad

1.- OBTENCIÓN DE LOS PARÁMETROS DE TRANSFORMACIÓNObservaciones GPS para la obtención de parámetros que relacionen:

84WGSi

i

i

ZYX

50EDi

i

i

H

λϕSistema

ReferenciaGlobal

SistemaReferencia

Local

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Planning: Terrain Shape

In a ‘rugged’ regions or areas of ‘extreme’ terrain then a closer point spacing may be required to minimise

errors caused by interpolating between points.


Planning: Ground CoverIn areas of heavy vegetation where ground returns are the priority deliverable then reducing the scan angle and increasing the scan frequency may be required.



ESTUDIO GEOMORFOLÓGICOESTUDIO GEOMORFOLÓGICO

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OBJETIVOS

Estudiar la configuración de los caminos de drenaje naturales que siguen los flujos desbordados en la zona del cono aluvial

del Río Palancia

METODOLOGÍA

ANÁLISIS CONFIGURACIÓN REGIONAL DE LA ZONA

OBTENCIÓN DEL MDT, GENERACIÓN MAPA DE PENDIENTES

OBTENCIÓN DIRECCIONES DE DRENAJE

OBTENCIÓN CELDAS DRENANTES ACUMULADAS

CAMINOS PRINCIPALES DEL FLUJO DESBORDADO



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CONFIGURACIÓN GEOMORFOLÓGICA GENERAL- El estudio previo en el que nos hemos basado es la publicación del Departamento de Geografía de la Universitat de Valencia, titulada “Las Ramblas Valencianas” (1990) y cuya autora es F. Segura Beltrán.

La figura de la derecha resalta la existencia de un extenso y bien marcado abanico aluvial de tipo deltaico perteneciente al Pleistoceno Superior

Por la margen derecha del Río Palancia se identifican varios paleocauces, siendo el más importante de ellos el de la Rambla D’Almudáfer,



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POST-PROCESADO DEL MDT OBTENIDO CON LiDAR

MDT 1x1 m

MDT 4x4 m

MDT 10x10 m

MDT 20x20 m



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Equidistancia curvas de nivel: 2 m.

Marjal de Almenara

OBTENCIÓN DE LOS CAMINOS PREFERENTESDE LOS FLUJOS DESBORDADOS


ESTUDIO DE AVENIDAS HISTÓRICASESTUDIO DE AVENIDAS HISTÓRICAS

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El objetivo principal es aportar información sobre:

1. Tipología de procesos históricos de inundación2. Localización y delimitación de zonas históricamente

inundables3. Reconstrucción de los eventos históricos

Río Palancia. Vista a érea del brazo izquierdo del delta. Aspecto tras las i nundaciones.


Imágenes día 20Imágenes día 20--1010--2000 02:00 y 08:00 GMT2000 02:00 y 08:00 GMT


Emb alse de Algar. 26/10/00 10:00 h.

Presa del Algar desde aguas arri ba. Presa del Algar desde aguas abajo.

Ultima avenida históricaUltima avenida histórica


ESTUDIO DE MEDIDAS DE PREVENCIÓNESTUDIO DE MEDIDAS DE PREVENCIÓN

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Diminution du risque Diminution de la vulnérabilité Diminution des dégâts

Développement du seuil De débordement Actuelle Durant l’inondation

1. Digues et murs 2. Canalisations 3. Dérivation des débits 4. Amélioration des réseaux de

drainage superficiel 5. Amélioration drainage

Transversal

6. Conformité de la construction 7. Conformité des infrastructures 8. Acquisition du sol 9. Subvention de relocalisation 10. Education et information

11. Mesures d’urgence 12. Systèmes d’alerte 13. Education et information

Diminution de la magnitude Future Après l’inondation

1. Réservoirs 2. Restauration hydrologique

forestière 3. Zones sacrifiées 4. Techniques compensatoires

d’infiltration

5. Régulation de l’usage du sol 6. Politique d’assurance 7. Education et information

8. assurances contre les inondations

9. subventions de reconstruction


3.- ESTUDIO HIDROLOGICO.

Praxis vigente: aplicación práctica habitual:

– Datos de precipitaciones máximas en 24 horas (INM) – Ajuste de una función de distribución (Gumbel o SQRT-max) obteniendo los

cuantiles de precipitación máxima en 24 horas, (T=25, 50, 100 y 500 – 10000 años)

– Interpolación para obtener la lluvia areal (Thiessen, o algoritmos de interpolación).

– Aplicación de un factor reductor areal (Témez o Eagleson) f(Area,dT). – Asignación de precipitación media en cada una de las subcuencas.– Yetogramas artificiales en base a curvas IDF envolventes conservadoras de la

distribución temporal que generan un sesgo en la estimación de las probabilidades finales.

– Modelización de la respuesta de la cuenca mediante la trasformación precipitación-lluvia neta-escorrentía.


• Principales inconvenientes de estas metodologías habituales:– Los estudios hidrológicos (hidrometeorológicos) parten de la premisa de igualdad de

periodos de retorno en precipitaciones y caudales.– unicidad del hidrograma para un periodo de retorno dado, – campo ficticio de precipitaciones en la cuenca no correspondiente con los reales, – limitación de la información pluviométrica al área de la cuenca y su tratamiento puntual– dudosa validez de las extrapolaciones en la estimación de cuantiles– adopción de distribuciones temporales determinísticas que generan un sesgo en las

probabilidades, etc..Es posible superar estos inconvenientes desde el punto de vista doctrinal y operativo.

T ( Q máx ) vs. T (Precipitación)

PERIODO RETORNO - LLUVIA

T (C

AUD

AL

MÁX

IMO

)


Frecuencia de ocurrencia – proceso de punteo.El número de tormentas que supera el citado criterio de severidad E que se pueden presentar en un intervalo de tiempo será una variable distribuida según la función de Poisson.

µ : es la media de ocurrencias en un intervalo unidad en nuestro ámbito

Probabilidad de "n" ocurrencias vendrá definida como:

Parametrización de la tormentaLa tormenta queda definida por un conjunto de parámetros βque la describen.

Muestra extraordinaria – pocos parámetros.

Robustez a la estimación de su función de probabilidad.

β cantidad precipitada y su extensión areal

τ distribución temporal de la precipitación

ω estado previo de humedad de la cuenca

χ localización y orientación de la tormenta

Transformación hidrológica:Q(t) = Ψ (η,β,τ,ω,χ)

η parámetros característicos de la cuenca

TRANSPOSICIÓN ESTOCÁSTICA Y TRANSPOSICIÓN ESTOCÁSTICA Y OROGRÁFICA DE TORMENTAS (Tesis Doctoral de OROGRÁFICA DE TORMENTAS (Tesis Doctoral de

E.Cifres)E.Cifres)


Probabilidad de ocurrencia de caudales

P(Q<q|E) = F(q|E) = ∫Q<q f(β,τ,ω,χ) dβdτdωdχ

f(β,τ,ω,χ) = fp(β,τ) . fs χ) . fw(ω) ←Separable

ámbito de transposición a la región donde la función "f" es separable.

TRANSPOSICIÓN ESTOCÁSTIA Y OROGRÁFICATRANSPOSICIÓN ESTOCÁSTIA Y OROGRÁFICADE TORMENTAS (Tesis Doctoral de E.Cifres)DE TORMENTAS (Tesis Doctoral de E.Cifres)


Estudio mediante la metodología hidrológica propuestade la cuenca del Río Palancia

630 x 10 x 10 x 3 = 189.000 simulaciones


Modelo hidrológico quasi-distribuido conceptual de la cuenca del Río Palancia

•Modelo de infiltración a escala de subcuenca•Modelo de de respuesta a escala de subcuenca•Modelo de propagación en cauces•Modelo de laminación en embalses

Alto Palancia

Medio Palancia

Bajo Palancia


0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

Tiempo Ca

udal

Modelado con un único número de curva a lo largo del episodioModelado con número de curva variable a lo largo del episodio

Modelo de infiltración a escala de subcuenca-SCS

En la presente proyecto se ha variado el modelo de infiltracióndel SCS permitiendo la reevaluación del estado de humedad

a lo largo de la tormenta variando el número de curva


Modelo de respuesta a escala de subcuenca-SCS

HIDROGRAMA UNITARIO ADIMENSIONAL DEL S.C.S.

00.10.20.30.40.50.60.70.80.9

11.1

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5

t/tp

Q/Q

p

El modelo utilizado se basa en la teoría del Hidrograma Unitario, establecido por Sherman (1932). Se ha utilizado el hidrograma

unitario adimensional del U.S. Soil Conservation Service.

DTT Clag 81

83

−=

lagTD 29.0<


Modelo de propagación en cauces

Como modelos de propagación en la cuenca del Río Palancia se han utilizado dos métodos:

Muskingum (Tramo de cauce hasta Regajo)

Muskingum-Cunge (Tramo de cauce desde Regajo hasta Algar)

Modelo de laminación en embalses

tStOtI∂∂

=− )()(

Aplicación a la cuenca del Río Palancia


LA ÚLTIMA INUNDACIÓN: OCT.2000. SITUACIÓNMETEOROLÓGICA


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0.00

4.00

8.00

12.0

0

16.0

0

20.0

0

24.0

0

28.0

0

32.0

0

36.0

0

40.0

0

44.0

0

Tiempo en horas (dias 24 y 25 de Octubre de 2000)

mm

en

5'

Campo espacial y temporal en 48 horas del episodio


El episodio de Octubre de 2000 en el Río PalanciaEMBALSE DEL ALGAR

Caudales de entrada y salida al embalse durante el episodio de avenida de octubre 2000

0

100

200

300

400

500

600

700

800

10/24/2000 10:00 10/24/2000 14:48 10/24/2000 19:36 10/25/2000 0:24 10/25/2000 5:12 10/25/2000 10:00 10/25/2000 14:48 10/25/2000 19:36

Caud

al (m

3/s)

Q entrada Q salida

Caudal pico de entrada: 753 m3/s

Caudal pico de salida: 288 m3/s

Aplicación a la cuenca del Río Palancia


0

100

200

300

400

500

600

700

800

0:00 4:48 9:36 14:24 19:12 0:00 4:48 9:36

Q (m

3/s)

Hidrograma Observado Hidrogram a Simulado

Día 24 Día 25

Reproducción del hidrograma observadocon el modelo utilizado en el presente proyecto INUNDA


0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

1 10 100 1000Periodo de Retorno (años)

Qp (m3/s) F(Qp) en Sagunto

FUNCIÓN DE DISTRIBUCIÓN DE NO EXCEDENCIA DE Qp EN EL INICIO DEL CONO ALUVIAL


4.- ESTUDIO HIDRÁULICO.El modelo SOBEK 1DEl modelo SOBEK 1D--2D2D

Sobek es una potente herramienta útil para:

- Planes de Defensa y Planes de Emergencia de Presas- Gestión de avenidas- Estudios de inundabilidad- Diseño y análisis de redes de canales y colectores- Estudios de calidad de aguas y vertidos - Planes de sostenibilidad- Estudios morfológicos-Transporte de Sedimentos- Estudio de operación de sistemas. Normas de explotación.


Características hidráulicas de Sobek:

Trabaja con la Ec. Completas de St.-Venant.

Modela el flujo transitorio BIDIMENSIONAL

Considera cualquier tipo de sección (abiertas o cerradas), incluyendo perfiles asimétricos y perfiles def. por coordenadas y-z

Estable ante situaciones de inundación/desecación.

Simula ríos con pendiente fuerte con flujo supercrítico y resaltos móviles

Simula ríos con pendiente suave y flujo subcrítico

Simula redes de canales/ríos de cualquier tamaño.No hay limitación de nudos.

Se pueden incluir gran numero de estructuras: compuertas, bombas, culverts, puentes... Que pueden ser controlados en TR.


Ecuaciones de Saint Venant en 2 dimensiones

0)()( =∂

∂+∂

∂+∂∂

yvh

xuh

tζ

02 =++∂∂

+∂∂

+∂∂

+∂∂ uau

hCVu

gx

gyuv

xuu

tu ζ

02 =++∂∂+

∂∂+

∂∂+

∂∂ vav

hCVv

gy

gyvv

xvu

tv ζ

Ecuación de continuidad

Ecuación de cantidad de movimiento en el eje x:

Ecuación de cantidad de movimiento en el eje y:


Cada punto del plano horizontal tiene unas componentes de la velocidad promediada a lo largo de la columna de agua que se definen U y V para las direcciones X e Y respectivamente de la forma siguiente:

∫=h

zb

udzd

U1

∫=h

zb

vdzd

V 1

( ) ( )q

yVd

xUd

td

=∂⋅∂

+∂⋅∂

+∂∂

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( )0

1cos

21

coscos 222

=

∂⋅∂

−∂⋅∂

−−+⋅⋅Ω−∂∂

⋅

+⋅⋅∂∂

+

⋅⋅+⋅

∂∂

+∂⋅∂

yd

xd

Vdxz

dg

VUdy

dgUdxt

Ud

xyxxsxbx

bx

uvzxuu

ττττ

ρα

βααβ

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( )0

1cos

21

coscos 222

=

∂⋅∂

−∂⋅∂

−−+⋅⋅Ω+∂∂

⋅

+⋅⋅∂∂

+

⋅⋅+⋅

∂∂

+∂⋅∂

yd

xd

Udyz

dg

VUdx

dgVdyt

Vd

yyyxsyyx

by

uvzyxvv

ττττ

ρα

βααβ

ESTUDIO HIDRÁULICOEcuaciones de Saint Venant en 2 dimensiones


El modelo SOBEK 1DEl modelo SOBEK 1D--2D2D

11DD Ri

ver

Flood plain

?1DQuasiQuasi--2D2D

River

Flood plain

Link channel

1D1D

2D2DRiver

Flood plain

2D

1D1D--2D 2D couplingcoupling

River

Flood plain2D1D


n+1

n

n-1

n-2

m-2 m-1 m m+1

uvh

contorno

X

Y

Características hidráulicas de Sobek Flow :Puede computarse la capacidad de transporte de sedimentos. Con Delwaq

puede simularse el transporte de varias fracciones de sedimentos

Puede modelarse el efecto del viento.Puede aplicarse cualquier tipo de condiciones de contorno y condiciones

iniciales. (Q, h, curva de gasto Q(h), mareas)

Características hidráulicas de Sobek Overland Flow :Calculo del flujo en 2D.

Semejante al 1D, en vez de canales la celdas del MDTCondiciones contorno semejantes al 1D

El programa obtiene calados y velocidades en cadacelda, obteniendo la evolución temporal de las manchas de inundación


El modelo SOBEK 1DEl modelo SOBEK 1D--2D acoplado2D acoplado

1. Cartografía/Ortofotos

2. MDT obtenido con LIDAR

3. Esquema de la Red

4. Overland Flood Simulation

5. Resultados


El modelo SOBEK 1DEl modelo SOBEK 1D--2D2D

La combinación de ambos ámbitos 1D-2D se realiza mediante la combinación de los nodos de cálculo del elemento 1D con las celdas 2D

Los canales o cauces 1D están vinculados al GRID 2D y se resuelven simultáneamente

Cuando el nivel del agua sobrepasa las motas (Embankments ) dentro del 1D el agua empieza a correr por el MDT

ESTUDIO HIDRÁULICO

( ) ( )( ) ( )( ) ( )∑=

=−− =+−∆+−∆+

jiLji

ki

Kl

Kllnjijijiji

ji Qvhvhxuhuhydt

dV,

,

1,

0)()(

1,,,1,, ς


Envolvente T=25 años Envolvente T=100 años

Envolvente T=500 años Comparacion


5.- ESTUDIO DE IMPACTO DE LAS INUNDACIONES.

Para ello hay que partir de un análisis de las curvas de vulnerabilidad de cada tipo de uso del suelo y proceder a su integración estadística con los mapas de riesgo.

Sobre el mismo ámbito de referencia se elaborarán mapas de usos del suelo actuales y planificados a la misma escala para superponerlos con el mapa de riesgo de inundación, para con ellos aplicando a los recintos intersección unos módulos de

daño, obtener una representación gráfica de vulnerabilidad o impacto actual y potencial (Planificación de usos) respectivamente. Se hará uso de la cartografía de usos actuales del proyecto CORINE LAND COVER, así como de las ortofotos a

escala 1:5000 del ICV, para establecer el uso actual del suelo. Se realizará y plasmará cartográficamente, para posteriormente poder calcular los impactos, los

equipamientos e infraestructuras estratégicas y actividades calificadas

Establecimiento de las curvas de vulnerabilidad


impacto futuro

impacto actual

PROGRAMA DE ACTUACIONESY NORMATIVA

actuaciones estructurales actuaciones de restauración hidrológico-forestal

actuaciones urbanístico-territoriales

Reducción impacto actual y futuro

mapa deriesgo de inundación

mapa deusos planificados

mapa de usos actuales

METODOLOGÍAMETODOLOGÍA

5


Frecuencia

Magnitud

Riesgo Vulnerabilidad

Impacto

dy (y) f (y) V = D0∫∞

De acuerdo con su definición previa, el impacto territorial sería calculado -en cada punto del territorio-, como la integral en la probabilidad de la curva de vulnerabilidad. Como probabilidad y vulnerabilidad pueden ser ligadas a través de la magnitud, la densidad de impacto sobre el territorio, es decir, el impacto por unidad de superficie, teóricamente se obtendría mediante la siguiente expresión:

V = vulnerabilidad del territorio y = magnitud de la inundación f = función de densidad de probabilidad (o frecuencia) de la magnitud “y”

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