MODELOS DE INUNDACIÓN BASADOS EN SENSORES REMOTOS Y SIG.Galván Enrique; Gûette Eduardo & Vargas Alender.

ANÁLISIS DE AMENAZA POR INUNDACIÓN EN ÁREA URBANA EMPLEANDOMODELOS HIDRODINÁMICOS Y HERRAMIENTAS SIG (PERGAMINO, ARGENTINA)

S.R. Mattos Gutierrez ; G.N. Parodi & F. Damiano.

Se plantea la modelación hidrodinámica del área inundable de la ciudad de Pergamino - Argentina, utilizando los modelos hidrodinámicos apoyados en técnicas SIG e información de campo.Mediante la simulación se obtuvo información de celeridad requerida para el sistema de alerta hídrica de la ciudad y demostrar la importancia de subcuentas urbanas cercanas a la ciudad que no son objeto de estudio.

Resumen

Se consideraron tres escenarios para el análisis:

• Desborde del arroyo Pergamino.• Lluvia locales de alta intensidad.• Combinación de ambos eventos.

Se intento realizar una comparación entre los resultados y la información local recolectada.

Resumen

Introducción

• 113 eventos de inundación 1913/2002.

• 35 eventos de alta magnitud – Evacuación

parcial.

• 1995 tormenta mas de 300 mm, provocando

desborde e inundación de zona urbana – Sistema

de drenaje.

Objetivos

• El objetivo general del estudio fue realizar un análisis de amenaza por inundación en el área urbana de pergamino mediante el uso de modelos hidrodinámicos apoyados en información de campo y en el empleo de herramientas SIG.

Objetivos

• Los objetivos específicos formulados fueron los siguientes:

o Calibrar el modelo HEC-RAS con la información

disponible de Arroyo Pergamino.

o Evaluar la propagación de inundación en la ciudad de

Pergamino empleando el modelo Bi-dimensional Flo-2D.

o Generar un mapa de amenaza por inundación en la

ciudad de Pergamino.

o Validar los mapas con la información existente.

Área de estudio

• La cuenca se encuentra en la región de la Pampa Ondulada, con una superficie de 2092 km² y cuatro subcuencas.

• Hidrológicamente clasificada como cuenca típica.

• Drenaje en direccion NO-SE a lo largo de 109 km y con un desnivel de 50 m.

• El Área se encuentra entre la cuenca superior y media (Lat. 33,88ºS – Long. 60.60ºO – 60.56ºO)

Área de estudio

• Con precipitación media anual 1000 mm Aprox, con variación 588 mm – 1568 mm (1961 – 2007).

Materiales y métodos

• Curva de gastos de caudal construida.

• Niveles de altura del arroyo.

• Hidrógrafa y caudales pico ingreso del área urbana.

• Caudales de descarga.

• Periodo de retorno.

• Registro históricos de niveles de agua en calles y viviendas.

Modelos Hidrodinámicos Empleados

Modelo HEC-RAS

• En este modelo las ecuaciones de conservación de masa y momento son resultas por un sistema de ecuaciones linear empleando el sistema de segundo orden de Preissman (Dyhouse, Benn 2003).

• La aplicación del modelo requiere como información de entrada la geometría del canal, condiciones del borde, información de cursos tributarios y rugosidad del canal.

Modelo HEC-RAS

• Dentro de los resultados ofrece el nivel del agua para cada sección transversal modelada.

• Permite realizar análisis de eventos de inundaciones.

• A pesar de no disponer de herramientas de análisis espacial los resultados pueden exportarse a través de herramientas SIG.

Modelo FLO-2D

• Modelo basado en procesos físicos en grilla con rutinas Lluvia-Escurrimiento e hidrógramas y canales sobre superficies empleando ecuaciones cinemáticas difusivas o ecuaciones de momento.

• Realiza la ruta del flujo en 8 direcciones.

• La resolución espacial y temporal depende del tamaño de las celdas y la tasa de crecimiento del hidrógrama.

Modelo FLO-2D

• Calculo del promedio geométrico entre dos celdas vecinas:

coeficiente de rugosidad y pendiente.

• A partir del paso anterior y la entrada del caudal se

estima la profundidad del flujo para calcular la velocidad a

través del limite entre celdas para el sgte lapso temporal.

• Primera estimación de velocidad atreves de ecuación de

onda difusiva.

• Se utiliza esta velocidad para resolver la ecuación total de

onda dinámica y obtener una nueva velocidad.

Modelo FLO-2D• Se determina el incremento en la profundidad

de flujo.

• Revisión de criterios numéricos para evitar

inestabilidades .

• Se continua el proceso en las siguientes celdas

si se cumple con los criterios.

• Se calcula el caudal que pasa los lintes entre

celdas.

Metodología empleada

• HEC-RAS.

Con este modelo se analizo la pertinencia en el empleo de

le información generada por la estaciones hidrológicas

como fuente de datos para la modelación.

En base a los resultados del comportamiento del flujo se

analizo los niveles elevados de agua que significaran

amenaza de desborde en los diques laterales

Se analizo la celeridad de la onda para analizar el tiempo

en alerta hídrica – Simulación.

Metodología empleada

• FLO-2D.

El modelo revisa tres criterios de estabilidad.

o El porcentaje de cambio en la profundidad entre una celda y la contigua.

o El criterio Courant-Friedrich-Lewy, que relaciona la celeridad de la onda, el tiempo de modelación y los incrementos espaciales (Tamaño celda).

o El criterio de estabilidad de la onda dinámica con una extensión del criterio Courant.

Metodología empleada

FLO-2D inicia con un lapso de tiempo de 1

segundo y lo va incrementando hasta

que una de las condiciones de

estabilidad no se cumple o se exceda,

obligando a una disminución de lapso de

tiempo.

Escenarios de simulación

• A: El evento de inundación es causado únicamente por la intensa precipitación.

• B: El evento de inundación es generado únicamente por desborde de aguas provenientes desde aguas arriba de la ciudad.

• C: Simulando la combinación de los dos previos casos.

Análisis de la amenaza por inundación

Uno de los procesos de simulación FLO-2D es la generación de mapas de amenaza por inundación de acuerdo a la metodología Swiss Standar, propuesta en el proyecto PROEVENE (O’Brien, Jorgensen 2009).

Los resultados también fueron analizados con los niveles de amenaza establecidos por FEMA, identificando tres zonas en función de la relación profundidad/velocidad.

Resultados

• Las secciones del dique de protección de Pergamino estrían comprometidas para valores de descarga que elevaran el agua del arroyo a mas de 4 m (Figura 17).

• Para el caso de análisis el tiempo de la onda de flujo no permite suficiente anticipación para una alerta hídrica, por ende la construcción de reservorios-presas temporales aguas arriba es adecuado.

Resultados

• FLO-2D – Mapas de inundación.

• Escenario A: Valores máximos de profundidad, el modelo reporto un área de inundación del 35%. En base al mapa castraste se identificaron los distritos afectados – Ilwis (Figura 18).

• El modelo también simula la profundidad y velocidad máxima de flujo – 1,4 m y 1,5 m/s (Figura 19).

• Área modelada 9,87 km².

Escenario A

Escenario A

Resultados

• Escenario B:

• Área modelada 1.7 km².

• Velocidad máxima 1.7 m/s.

• Profundidad máxima predominante 0,030m.

• Profundidad máxima cerca canal 1,8m Promedio.

Escenario B

Escenario B

Resultados

• Escenario C:

• Se combinan los efectos de un evento de precipitación y desborde del canal por exceso del caudal dando la mayor área de inundación 1,9 km².

• Valores altos de profundidad en la proximidad al canal (entre 3m y 4,1m), la profundidad máxima promedio fue 1.8m sin embargo, en el reporte predomina valor 0.04m. La velocidad máxima 0,7m/s.

Análisis de amenaza por inundación

A partir de los resultados del modelo FLO-

2D, se presenta una aproximación de los

mapas de amenaza de inundación para la

ciudad de Pergamino con un periodo de

retorno de 10 años.

Escenario A – Escenario B

Escenario C

Análisis de amenaza por inundación

Según la clasificación de amenazas propuesta por FEMA, se han generado 3 mapas de amenaza.

Los mapas generados mediante esta metodología presentan diferencias en comparación con los procedentes del modelo FLO-2D.

Escenario A – Escenario B

Escenario C

Conclusiones

Gracias !