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

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

CUENCA PILOTO DEL SOCIO GENERALITAT VALENCIANA: CONSELLERÍA DE TERRITORIO Y VIVIENDA: RÍO PALANCIA

Enrique Ortiz i Andrés - Enrique Cifres Giménez Aveiro,, 1 de julio 2005 Aveiro Dirección General de Planificación y Ordenación Territorial

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METODOLOGÍA GENÉRICA DE LOS TRABAJOS 1.-- CARTOGRAFÍA: 1.

Tecnología LiDAR (Light Detection And Ranging Ranging). ).

2.-- ESTUDIO GEOMORFOLÓGICO. 2.

3.--ESTUDIO DE AVENIDAS HISTÓRICAS 3.

4.-- ESTUDIO HIDROLOGICO. 4.

5.-- ESTUDIO HIDRÁULICO. 5.

6.-- USOS DEL SUELOACTUALES/PLANIFICADOS. 6.

7.-- ELABORACIÓN DE MAPAS DE RIESGO. 7.

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PLANTEAMIENTO INICIAL ESTUDIOS DE INUNDABILIDAD EST. GEOMORFOLÓGICO EST. HIDROLÓGICO

CONCRECIÓN DEL RIESGO DE INUNDABILIDAD

EST. HIDRÁULICO

NECESIDAD DE CARTOGRAFÍA

LiDAR

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CARTOGRAFÍA: TECNOLOGÍA LiDAR

Sistema activo de captura basado en técnicas telemétricas Emisión pulso láser Reflexión en tierra Recepción en sensor

Medida de tiempo: Cálculo de distancia: Cota terreno Dirección General de Planificación y Ordenación Territorial

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CARTOGRAFÍA: TECNOLOGÍA LiDAR PRODUCTOS FINALES OBTENIDOS MODELO DIGITAL DE SUPERFICIES MODELO DIGITAL DEL TERRENO EDIFICIOS VEGETACIÓN INTENSIDADES

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CARTOGRAFÍA: TECNOLOGÍA LiDAR FASES DE LOS TRABAJOS 1.- OBTENCIÓN DE LOS PARÁMETROS DE TRANSFORMACIÓN Observaciones GPS para la obtención de parámetros que relacionen: Sistem a Referencia Global

Xi     Yi   Z i  WGS 84

 ϕi  Sistem a   λ i Referencia    H i  Local ED 50

2.- PLANIFICACIÓN DEL VUELO Altura de vuelo: normalmente entre 800 y 1000 metros Permisos de vuelo Coordinación equipos GPS de tierra

3.- CAPTURA DE DATOS: SENSOR LiDAR 4.- PROCESADO Aplicación de parámetros de transformación a los puntos capturados Clasificaciones de edificaciones y vegetación Control de calidad Dirección General de Planificación y Ordenación Territorial

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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.

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

Direcci贸n General de Planificaci贸n y Ordenaci贸n Territorial

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ESTUDIO GEOMORFOLÓGICO 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 Dirección General de Planificación y Ordenación Territorial

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ESTUDIO GEOMORFOLÓGICO 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 pe rteneciente 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’Almudáfe r, Dirección General de Planificación y Ordenación Territorial

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ESTUDIO GEOMORFOLÓGICO POST-PROCESADO DEL MDT OBTENIDO CON LiDAR MDT 4x4 m

MDT 1x1 m MDT 20x20 m

MDT 10x10 m Dirección General de Planificación y Ordenación Territorial

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ESTUDIO GEOMORFOLÓGICO

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OBTENCIÓN DE LOS CAMINOS PREFERENTES DE LOS FLUJOS DESBORDADOS

Marjal de Almenara

Equidistancia curvas de nivel: 2 m.

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ESTUDIO DE AVENIDAS HISTÓRICAS El objetivo principal es aportar información sobre: 1.

2.

3.

Tipología de procesos históricos de inundación Localización y delimitación de zonas históricame nte inundables Reconstrucción de los eventos históricos

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

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Imágenes día 2020-10 10--2000 02:00 y 08:00 GMT

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Ultima avenida hist贸rica

Emb alse de Al gar. 26/10/00 10:00 h.

Pres a del Algar des de aguas arri ba.

Pres a del Algar des de aguas abajo.

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ESTUDIO DE MEDIDAS DE PREVENCIÓN

1.

2.

3.

4.

5.

Diminution du risque

Diminution de la vulnérabilité

Diminution des dégâts

Développement du seuil De débordement

Actuelle

Durant l’inondation

Digues et murs Canalisations Dérivation des débits Amélioration des réseaux de drainage superficiel Amélioration drainage Transversal

6.

7.

8.

9.

10.

Diminution de la magnitude 1.

2.

3.

4.

Réservoirs Restauration hydrologique forestière Zones sacrifiées Techniques compensatoires d’infiltration

Conformité de la construction Conformité des infrastructures 11. Mesures d’urgence Acquisition du sol 12. Systèmes d’alerte Subvention de relocalisation 13. Education et information Education et information Future

5.

6.

7.

Régulation de l’usage du sol Politique d’assurance Education et information

Après l’inondation 8.

9.

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assurances contre les inondations subventions de reconstruction

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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.

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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)

T (CAUDAL MÁX IMO)

•

P ERIODO RETORNO - LLUVIA

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TRANSPOSICIÓN ESTOCÁSTICA Y OROGRÁFICA DE TORMENTAS (Tesis Doctoral de E.Cifres) 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 tormenta La tormenta queda definida por un conjunto de parámetros {β}que 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

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TRANSPOSICIÓN ESTOCÁSTIA Y OROGRÁFICA DE TORMENTAS (Tesis Doctoral de E.Cifres) Probabilidad de ocurrencia de caudales P(Q<q|E) = F(q|E) = ∫Q<q f({β},{τ},{ω},{χ}) d{β}d{τ}d{ω}d{χ}

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.

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Estudio mediante la metodología hidrológica propuesta de la cuenca del Río Palancia

630 x 10 x 10 x 3 = 189.000 simulaciones

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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

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Modelo de infiltración a escala de subcuenca-SCS En la presente proyecto se ha variado el modelo de infiltración del SCS permitiendo la reevaluación del estado de humedad a lo largo de la tormenta variando el número de curva

Modelado con un únic o número de curva a lo largo del epis odio Modelado con número de curva variable a lo largo del episodio 2000 1800 1600 1400

Caudal

1200 1000 800 600 400 200

Tiempo

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190

180

170

160

150

140

130

120

110

90

100

80

70

60

50

40

30

20

0

10

0

Modelo de respuesta a escala de subcuenca-SCS 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.

Q/Qp

HIDROGRAMA UNITARIO ADIMENSIONAL DEL S.C.S.

3 1 Tlag = TC − D 8 8

1.1 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

D < 0.29Tlag

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

t/tp

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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 I (t ) − O(t ) =

∂S ∂t

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CONSELLERIA TERRITORIO Y VIVIENDA Aplicación a laDE cuenca del Río Palancia

LA ÚLTIMA INUNDACIÓN: OCT.2000. SITUACIÓN METEOROLÓGICA

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Campo espacial y temporal en 48 horas del episodio

9 8 7

mm en 5'

6 5 4 3 2 1

Tiem po en horas ( dias 24 y 25 de Oct ubre de 2000)

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44.00

40.00

36.00

32.00

28.00

24.00

20.00

16.00

12.00

8.00

4.00

0.00

0

El episodio de Octubre de 2000 en el Río Palancia EMBALSE DEL ALGAR Caudales de entrada y salida al embalse durante el episodio de avenida de octubre 2000 Q en trad a

Q salid a

800

Caudal pico de entrada: 753 m3/s 700

600

Caudal (m3/s)

500

400

Caudal pico de salida: 288 m3/s

300

200

100

0 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

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10/25/2000 14:48

CONSELLERIA TERRITORIO Y VIVIENDA Aplicación a laDE cuenca del Río Palancia

10/25/2000 19:36

Reproducción del hidrograma observado con el modelo utilizado en el presente proyecto INUNDA Hidrograma Obs ervado

Hidrogram a Simulado

800 700 600

Q (m3/s)

500 400 300 200 100 0 0:00

4:48

9:36

14:24

Día 24

19:12

0:00

4:48

9:36

Día 25

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FUNCIÓN DE DISTRIBUCIÓN DE NO EXCEDENCIA DE Qp EN EL INICIO DEL CONO ALUVIAL F(Qp) en Sagunto

Qp (m3/s) 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 1

10

100

Periodo de Retorno (años)

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1000

4.- ESTUDIO HIDRÁULICO. El modelo SOBEK 1D1D-2D

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.

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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 Simula

ante situaciones de inundación/desecación.

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. Dirección General de Planificación y Ordenación Territorial

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Ecuaciones de Saint Venant en 2 dimensiones Ecuación de continuidad ∂ζ ∂ (uh) ∂ (vh) + + =0 ∂t ∂x ∂y

Ecuación de cantidad de movimiento en el eje x: vV ∂v ∂v ∂v ∂ζ +u +v + g + g 2 + av v = 0 ∂t ∂x ∂y ∂y C h

Ecuación de cantidad de movimiento en el eje y: uV ∂u ∂u ∂u ∂ζ +u +v +g + g 2 + au u = 0 ∂t ∂x ∂y ∂x C h

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ESTUDIO HIDRÁULICO Ecuaciones de Saint Venant en 2 dimensiones 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 respectivament e de la forma siguiente: 1 h U = ∫ udz d zb

h

1 V = ∫ vdz d zb

∂d ∂ (d ⋅U ) ∂(d ⋅ V ) + + =q ∂t ∂x ∂y ∂ (d ⋅ U ) ∂   ∂ 2 1 +  β uu d ⋅U 2 + (cos α x ⋅ cos α z ) g ⋅ d 2  + (β uv d ⋅U ⋅V ) + ∂t ∂x  2  ∂y

(cos α x )g ⋅ d

∂z b 1 ∂(d ⋅τ xx ) ∂(d ⋅τ xy ) − Ω ⋅ d ⋅V + τ bx − τ sx − − =0 ∂x ρ ∂x ∂y 

∂ (d ⋅ V ) ∂   ∂ 2 1 +  β vv d ⋅V 2 + (cos α yx ⋅ cos α z ) g ⋅ d 2  + (β uv d ⋅ U ⋅ V ) + ∂t ∂y  2  ∂x

(cos α )g ⋅ d ∂∂zy + Ω ⋅ d ⋅U + 1ρ τ b

y



yx

− τ sy −

∂(d ⋅τ yx ) ∂(d ⋅τ yy ) − =0 ∂x ∂y 

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El modelo SOBEK 1D1D-2D

1 D

1D Ri v er

2D

1D 1D Ri Flood ve plain r Link channel

?

Flood plain

Ri ver

2D

Quasi2D

Flood plain 1D Ri ve r

2D Flood plain

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1D-2D 1Dcoupling

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 MDT

Condiciones El

contorno semejantes al 1D

programa obtiene calados y velocidades en cada

celda, obteniendo la evolución temporal de las

n+1 Y

manchas de inundación

n

v

u h

n-1

contorno

n-2 X m-2

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m-1

m

m+1

El modelo SOBEK 1D1D-2D acoplado

5. Resultados 4. Overland Flood Simulation 3. Esquema de la Red 2. MDT obtenido con LIDAR 1. Cartograf铆a/Ortofotos Direcci贸n General de Planificaci贸n y Ordenaci贸n Territorial

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ESTUDIO HIDRÁULICO

El modelo SOBEK 1D1D-2D

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

dVi , j (ς ) dt

+ ∆y ((uh )i , j − (uh )i − 1, j )+ ∆x ((vh )i , j − (vh )i , j −1 ) +

L

l = K i ,i j, j

∑ (Q )

l = K i1, k

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n l

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=0

Envolvente T=25 años

Envolvente T=500 años

Envolvente T=100 años

Comparacion

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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

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METODOLOGÍA mapa de

riesgo de inundación mapa de

mapa de

usos actuales

usos planificados

impacto actual

impacto futuro

PROGRAMA DE ACTUACIONES Y NORMATIVA

actuaciones estructurales

actuaciones de restauración hidrológico-forestal

actuaciones urbanísticoterritoriales

Reducción impacto actual y futuro

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5

Frecuencia Riesgo

Vulnerabilidad

Magnitud

Impacto 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:

∞

D = ∫ V (y) f (y) dy 0

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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