luis garrote

5/24/2018 Luis Garrote

1/22

Modelacin de riesgos deinundacin

Luis Garrote de Marcos

Departamento de Ingeniera Civil: Hidrulica y Energtica Universidad Politcnica de Madrid

LA NUEVA DIRECTIVA EUROPEA DE INUNDACIONES Madrid, 14 julio 2010


2/22

Introduccin Necesidades de clculo en la DI

Clculo de caudales de avenida Leyes de frecuencia, clculo por simulacin, efecto de

infraestructura, etc

Modelacin de la zona inundada Cauces encajados: Modelos hidrulicos 1D Planas de inundacin: Modelos hidrulicos 2D Representacin cartogrfica

El efecto del cambio climtico

Contenido


3/22

Mapas de peligrosidad y riesgo de inundacin

Modelodigital del

terreno

Clculo deCaudalesde avenida

Clculo delmina de

agua

Mapas depeligrosidad

y riesgo deinundacin

Datos del clculo Resultado del clculo

Bases de datos

Modelos

Bases de datoshidrolgicos


4/22

Clculo de caudales de avenida

T

T

T

T

T

Tomado de Antonio Jimnez (CEDEX)

Mtodos estadsticos Anlisis de ley de frecuencia en puntos aforados

Correlacin con caractersticas fsicas de cuencas enpuntos no aforados

Clculo mediante modelacin Simulacin del proceso lluvia-escorrenta

Episodio de diseo, episodios reales anuales osimulacin continua

Importancia de la calibracin

Efecto de la infraestructura Alteracin de la ley de frecuencia de caudales por

efecto de la infraestructura (sobre todo, embalses)

Mapa de caudales mximos Facilita la visualizacin y consulta de los mapas Incluye herramientas para estimar los caudales en

cuencas de menos de 50 km2mediante aplicacin delmtodo racional


5/22

Modelacin de la zona inundada

Los modelos hidrodinmicos son tiles para el anlisistcnico de las zonas inundables Permiten evaluar el efecto de la circulacin de caudales sobre el territorio

Permiten hacer anlisis probabilsticos y estudios de sensibilidad

Permiten simular alternativas de gestin y valorar sus efectos

Constituyen una herramienta imprescindible para laparticipacin pblica Permiten guiar las discusiones objetivamente Los mtodos numricos internos pueden ser complejos, pero sus resultados son

fciles de interpretar


6/22

Anlisis de riesgo

y > 1 m

v > 1 m/sy*v >0,5 m2/s

Riesgo alto

0,4 m < y < 1 m0,4 m/s < v < 1 m/s0,08 m2/s < y*v < 0,5 m2/s

Riesgo significativo

y < 0,4 mv < 0,4 m/sy*v < 0,08 m2/s

Riesgo bajo

Calado y

Velocidad v

Riesgo

Cuantificacin daosDaos


7/22

Modelos hidrodinmicos

Finalidad

Finalidad acadmica: comprender fenmenos, estudiar situaciones, anlisis de sensibilidad Orientacin profesional: modelos aplicables a un amplio rango de casos, proporcionando

soluciones robustas en funcin de los parmetros que normalmente se conocen

Ecuaciones

Los modelos resuelven una versin de las ecuaciones adecuada al caso que se analiza Simplificacin:

Integrar o tomar valores medios en alguna de las dimensiones espaciales Despreciar algunos trminos que tienen poca influencia o que complican la resolucin

Condiciones de contorno

El problema no est completo si no se especifican las condiciones de contorno Atencin al tipo de condiciones de contorno que admite cada modelo

Mtodo de resolucin numrica

El mtodo de resolucin es crtico: Estabilidad numrica del modelo Velocidad de ejecucin (tamao del problema)

Algunos mtodos numricos pueden introducir distorsin en los resultados


8/22

Sobek: Entorno integral para lamodelizacin hidrodinmica 1D y 2D,desarrollado por Delft Hydraulics.

Mike 11/21: Entorno integral para lamodelizacin hidrodinmica 1D y 2D,desarrollado por Danish Hydraulic Institute.

Guad 2D: Modelo desarrollado a partir delos resultados de la Universidad de Zaragoza ycomercializado por la empresa INCLAM

Inforworks:Entorno integral para lamodelizacin hidrodinmica 1D y 2D,desarrollado por Wallingford.

Riverine: Interfaz comn para unconjunto de aplicaciones hidrodinmicas,distribuido por Scientific Software Group.

Incluye las licencias para los modelos RMA,FESWMS y HIVEL 2D.

TUFLOW: Modelo distribuido porScientific Software Group con una interfazsimilar a la del paquete Riverine.

Etc

Panorama de modelos

Hec Ras: Modelo de clculo de perfiles delmina de agua, desarrollado por HydrologicEngineering center del U.S. Army Corps ofEngineers

Iber: Modelo de clculo 2D en ros yestuarios desarrollado a partir de los modelos

Carpa (UPC) y Turbilln (UC) y distribuido porel CEDEX

River 2D: Modelo hidrodinmicobidimensional desarrollado para la simulacinde hbitats fluviales

Modelos comerciales Modelos gratuitos


9/22

1D Longitudinal (X)

fgSx

yggS

x

vv

t

v

0

Continuidad

Cantidad de movimiento en x

jj

i

t

i

i

j

ij

i

xx

u

x

PX

x

uu

t

u

21

0

x

yv

x

S

T

v

x

v

T

S

t

y

Ecuaciones promediadas

Se realiza el promedio de lasvariables en la direccin horizontaltransversal y en profundidad

Es adecuado para ros

Hec Ras

Ro


10/22

Hec-Ras

Modelacin de puentes Distribucin de velocidades


11/22

Continuidad

Cantidad de movimiento en x

Cantidad de movimiento en y

2D Horizontal (XY)

Profundidades someras

0

y

vh

x

uh

t

h

fxox ghS

x

hgghS

y

uvh

x

uuh

t

uh

22

Ecuaciones promediadas en Z

Se realiza el promedio de las variables enla direccin vertical

Es adecuado para zonas poco profundas

fyoy ghS

y

hgghS

y

vvh

x

uvh

t

vh

22

h

jj

i

t

i

i

j

ij

i

xx

u

x

PX

x

uu

t

u

21

Guad 2D

Iber


12/22

Guad 2D Datos

TERRENO: Obtenidos a partir de tecnologa LIDAR o de

curvas de nivel para generar de un MDE

FRICCIN: Nmero de Manning constante para todo elterreno o cargado de mapa de rugosidades a partir de unGRID

CONDICIONES DE CONTORNO: Entradas y salidas deagua:

oEntrada: Q(t), h(t), Q(t)+h(t)oSalida: Q(t), h(t), Q(h), Flujo Crtico, VertederosoFuentes y sumideros como condiciones internas

PARMETROS DE SIMULACIN: Tiempo de inicio yduracin de la simulacin, la ruta del fichero de destino eintervalo de tiempo de volcado de resultados


13/22

Guad 2D Resultados


14/22

Modelo Iber

Desarrollado por CEH-CEDEX en colaboracin con laUniversidad Politcnica de Catalua (Grupo FLUMEN), laUniversidad de A Corua (Grupo GEAMA) y el CIMNE

Simulacin de flujo en lmina libre en ros y estuarios

Modelo de ecuaciones de aguas someras bidimensionalespromediadas en profundidad con integracin en volmenesfinitos

Estructura en mdulos: Mdulo Hidrodinmico

Mdulo de Turbulencia Mdulo de Transporte de Sedimentos

Herramienta de pre y post proceso basado en GiD

Posibilidad de clculo en paralelo Tomado de David Lpez (CEDEX)


15/22

Modelo Iber

Calados en ro Narcea Criterios de riesgo en el ro Llobregat

Transporte por arrastre de fondo en ro Titar

Anlisis de inundacin en el ro Valira

Calibracin en canal basculante

Tomado de David Lpez (CEDEX)

l


16/22

Capacidad para modelizacin hidrodinmica Resolucin del juego de ecuaciones hidrodinmicas para fluidos incompresibles en lmina libre Rgimen permanente o variable en una o dos dimensiones Representacin de las resistencias por friccin Elementos de control singular (puentes y obras de desage)

Orientacin especfica para la modelizacin de llanuras deinundacin Deben contemplar la modelizacin de llanuras de inundacin como uno de los campos de

aplicacin Problemas con la alternancia seco-mojado

Soporte tcnico Modelos soportados por una organizacin competente en disposicin de ofrecer soporte tcnico

a usuarios profesionales Garantas de continuidad a medio y largo plazo

Coste de utilizacin Coste de adquisicin y mantenimiento (nuevas versiones) Coste de aprendizaje y produccin

Aspectos relevantes


17/22

Y lo ms importante de todo .

El modelizador

Debe conocer

La realidad que est modelando (visita de campo) El problema que se quiere resolver Las caractersticas y limitaciones de la herramienta de modelacin Cmo formular y especificar el problema en trminos computables: condiciones de

contorno, condicin inicial, solicitaciones, etc.. Cmo obtener informacin de campo o de la literatura Definir los parmetros del modelo (rugosidad, malla de clculo, etc.) Validar, analizar e interpretar los resultados obtenidos Difundir la informacin apropiada en funcin de su destinatario


18/22

Enlace cartogrfico y visualizacin

Tomado de Snchez, Gmez y Blad, 2009Tomado de Snchez, Gmez y Blad, 2009

El bi li i


19/22

El cambio climtico

Directiva de Inundaciones

Artculo 4.2 (Evaluacin Preliminar del Riesgo de Inundacin) Sobre la base de la informacin de que se disponga o que pueda deducirse con

facilidad, como datos registrados y estudios a largo plazo, en especial sobre elimpacto del cambio climtico en la frecuencia de inundaciones, se realizar unaevaluacin preliminar del riesgo de inundacin

Artculo 14.4 (Revisiones, Informes y Disposiciones Finales) Las posibles repercusiones del cambio climticoen la incidencia de inundaciones

se tomarn en consideracin en las revisiones indicadas en los apartados 1 y 3

Se ha detectado el efecto del CC en las inundaciones?

Algunos autores afirman que hay una cierta tendencia al aumento de laocurrencia de inundaciones al menos en algunos ros europeos, pero

Esta tendencia no es generalizada y no se puede atribuir inequvocamente al

cambio climtico Sucesos raros; la variabilidad natural enmascara tendencias La alteracin por estructuras y los patrones de ocupacin del terreno estn

relacionados con las consecuencias de los fenmenos

El bi li ti


20/22

El cambio climtico

Variacin del caudal de 100 aos de periodo de retorno

Tomado de Informe PESETA, 2009

P i i i b i


21/22

Principios bsicos

La informacin que llegue siempre estar asociada a un altogrado de incertidumbre Escenarios de emisiones, modelo globales, regionales, downscaling y anlisis

Esto no quiere decir que no se pueda tener en cuenta elcambio climtico en la toma de decisiones Debe incorporarse cuanto antes al proceso de toma de decisiones

Debemos comprender y anticipar en la medida de lo posiblelos cambios en la exposicin, vulnerabilidad y riesgo

Es ms apropiado incluir la posibilidad de cambio climticoen los planes de gestin del riesgo que en los mapas depeligrosidad y riesgo Analizar si las medidas adoptadas funcionaran bien en escenarios de cambio

climtico

El cambio climtico no va a pasar maana Habr tiempo para revisar los planeamientos en los ciclos sucesivos

C l i


22/22

Conclusiones

La modelacin hidrodinmica es imprescindible para laimplantacin de la Directiva de Inundaciones

El problema es muy complejo, y deben adoptarsemetodologas y formulaciones simplificadas

Hay herramientas espaolas de modelacin muy potentesque estn al primer nivel internacional

La herramienta no lo es todo; son mucho ms importanteslos datos y el modelador

Hay grandes incertidumbres asociadas a los datos del

clculo (entre ellas el cambio climtico), que resultaimprescindible acotar y conveniente reducir

luis garrote

Documents