Metodología de análisis de riesgo por inundación en zona urbana

Metodología de análisis de
riesgo por inundación en
zona urbana, aplicación a la
cuenca del río Atemajac.
Ernesto Hernández Uribe
Héctor Barrios Piña
Contenido
• Antecedentes
• Objetivo
• Zona de Estudio
• Metodología
• Estimación del riesgo
•
•
•
•
•
•
•
Propuesta de metodología
Estudio hidrológico
El modelo HEC-RAS
Tránsito de las avenidas
Determinación de las zonas de inundación
Estimación de daños
Índices de Vulnerabilidad por Inundación (FVI)
• Conclusiones
Antecedentes
• Debido al cambio climático
los fenómenos
hidrometeorológicos,
principalmente los asociados
a las lluvias, se presentan
cada vez con mayor
intensidad y frecuencia
(World Group 1, 2013).
• A nivel mundial, de los
desastres naturales
relacionados con el agua, el
50% están relacionados con
las inundaciones (UNESCO).
• En México, en el año de 2010
se presentaron lluvias
atípicas que rebasaron los
máximos históricos en los
últimos 70 años (CONAGUA,
2013).
• En Aguascalientes, las lluvias
acaecidas el segundo fin de
semana del mes de marzo de
2015, no se presentaban en
47 años (CONAGUA 2015)
• En la Ciudad de Guadalajara,
áreas especificas como la
zona de Plaza del Sol, La
Colonia el FFCC, zonas
yacentes al Canal Patria, etc.,
experimentan inundaciones
cada año.
Objetivo
Llevar a cabo un análisis de riesgo por inundaciones a
la escala de cuencas urbanas, que sirva de base para
la generación de un Sistema de Alerta Temprana.
• Complementar a los estudios existentes.
• Desarrollar una metodología de escala local: microcuenca, topografía a detalle, infraestructura vial, etc.
• Aplicable a cuencas urbanas.
• Estudio hidrológico para diferentes periodos de retorno.
• Análisis de daños.
• Generación de mapas.
Zona de estudio
Cuenca
Atemajac
• La cuenca del río Atemajac, Jalisco, México, se localiza en la región
hidrológica administrativa No. VIII Lerma-Santiago-Pacifico.
Pertenece a la región hidrológica No. 12 de acuerdo a las
normativas CONAGUA.
Cuenca del río Atemajac
Cuenca Atemajac
Cuenca San
Juan de Dios
La cuenca del río Atemajac forma parte del sistema de cuencas hidrológicas
del valle de Atemajac. Su cauce principal es mayormente conocido como
Canal Patria. Actualmente las zonas altas de la cuenca y áreas yacentes al
canal, experimentan desarrollo económico, social y cultural.
Metodología
• Investigación de antecedentes.
HIDROGRAMA UNITARIO TRIANGULAR
(U.S.B.R.)
80.00
70.00
60.00
GASTO (M3/S)
50.00
40.00
30.00
20.00
10.00
0.00
0.00
0.65
1.30
1.95
2.60
3.25
3.90
4.55
5.20
5.85
6.50
7.15
7.80
8.45
9.10
9.75
10.40
11.05
11.70
12.35
13.00
13.65
14.30
14.95
15.60
16.25
16.90
17.55
18.20
18.85
19.50
20.15
20.80
21.45
22.10
22.75
23.40
• Investigación de campo.
• Evaluación del riesgo.
• Generación de mapas.
TIEMPO (HRS.)
Estimación de riesgo
𝑅𝑖𝑒𝑠𝑔𝑜 = 𝑃𝑟𝑜𝑏𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑥 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎
Donde:
𝑃𝑟𝑜𝑏𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 corresponde al evento hidrometeorológico y
𝐶𝑜𝑛𝑠𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 que engloba los daños.
Exposición
Susceptibilidad
Resiliencia
• Elementos en riesgo
• Características de la inundación
Antes de la Inundación
• Conciencia de la situación
• Capacidad de enfrentamiento
Después de la inundación
• Capacidad de respuesta
• Capacidad de recuperación
Durante la inundación
Durante la inundación
Después de la inundación
S. Balica (2012)
Propuesta de metodología de evaluación del riesgo
• Modelación determinista;
Modelación de
la fisca
Evaluación de
costos
Determinación
de Riesgo
• Método paramétrico; se integran las diferentes variables que determinan la
vulnerabilidad del área en estudio en índices. Se generan cuatro Índices de
Vulnerabilidad por Inundación (FVI en sus siglas en inglés):
𝐸∗𝑆
𝐹𝑉𝐼 =
𝑅
𝐹𝑉𝐼 =
𝐸∗𝑆
𝑅
𝑆𝑜𝑐𝑖𝑎𝑙
+
𝐸∗𝑆
𝑅
𝐸𝑐𝑜𝑛𝑜𝑚𝑖𝑐𝑜
+
𝐸∗𝑆
𝑅
𝐴𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙
+
𝐸∗𝑆
𝑅
𝐹𝑖𝑠𝑖𝑐𝑜
4
Donde: E – exposición, S – susceptibilidad y R - resiliencia
S. Balica et al, 2009
Estudio hidrológico
• Morfología de la Cuenca.
• Curvas de nivel del IITEJ.
• Para este estudio la cuenca del río Atemajac se divide en ocho subcuencas que aportan su escurrimiento al cauce principal, algunas de
manera puntual mediante cauces definidos.
C2
C6
C4
C1
C3
C5
C7
• Uso de suelo
• Planes parciales de desarrollo urbano de los municipios de
Guadalajara y Zapopan.
• Se considera seis tipos diferentes de uso de suelo.
• Coeficiente de escurrimiento según el criterio de Campos-Arana
(2010).
• Lluvias del PROMIAP (2007).
• Métodos lluvia – escurrimiento.
• Modelos empíricos; Burklie-Ziegler, McMath y Racional.
• Modelos hidrológicos; HUI, HUS y HUT.
• Puntos de control o lugares de descarga de las subcuencas,
corresponden a los lugares de concentración del
escurrimiento.
• Modelo relación lluvia – escurrimiento a aplicar;
Hidrograma Unitario Triangular.
PC2
PC1
PC3
PC4
PC6
PC5
PC7
Modelo numérico HEC-RAS
• Ecuaciones a flujo
permanente:
𝑎2 𝑉2 2
𝑍2 + 𝑌2 +
2𝑔
𝑎1 𝑉1 2
= 𝑍1 + 𝑌1 +
+ ℎ𝑒
2𝑔
• Ecuaciones a flujo no
permanente:
𝜕𝐴 𝑇 𝜕𝑄
+
− 𝑞𝑙 = 0
𝜕𝑡
𝜕𝑥
Transito de avenidas
• Implementación del río Atemajac en el HEC-RAS
• Regímenes de flujo
• Permanente
• No permanente
Alberta
Enrique Díaz de León
• Inundaciones para Tr=10 años, régimen permanente
Mancha de inundación sobre Canal Patria desde Colomos
hasta Plaza Patria. Corresponde a Tr 10 años.
Isométrico de Canal Patria desde Colomos hasta Plaza
Patria. Corresponde a Tr 10 años.
Mancha de inundación sobre Canal Patria desde Presa
Zoquipan hasta Enrique Días de León. Corresponde a Tr 10
años.
Isométrico de Canal Patria desde Presa Zoquipan hasta
Enrique Días de León. Corresponde a Tr 10 años.
Enrique Díaz de León
Alberta
• Inundaciones para Tr=50 años, régimen permanente
Mancha de inundación sobre Canal Patria desde Colomos hasta
Plaza Patria. Corresponde a Tr 50 años.
Mancha de inundación sobre Canal Patria desde Presa Zoquipan
hasta Enrique Días de León. Corresponde a Tr 50 años.
Isométrico de Canal Patria desde Colomos hasta Plaza Patria.
Corresponde a Tr 50 años.
Isométrico de Canal Patria desde Presa Zoquipan hasta Enrique
Días de León. Corresponde a Tr 50 años.
Mancha de inundación sobre Canal Patria desde Colomos hasta
Plaza Patria. Corresponde a Tr 100 años.
Isométrico de Canal Patria desde Colomos hasta Plaza Patria.
Corresponde a Tr 100 años.
Enrique Díaz de León
Laguna Superior
Alberta
• Resultados Tr=100 años, régimen permanente
Mancha de inundación sobre Canal Patria desde Presa Zoquipan
hasta Enrique Días de León. Corresponde a Tr 100 años.
Isométrico de Canal Patria desde Presa Zoquipan hasta Enrique
Días de León. Corresponde a Tr 100 años.
Transito de avenida en el tramo de
Colomos a Av. Américas. Corresponde a
Tr 10 años.
Transito de avenida en el tramo de
Antigua presa Zoquipan a Av. Enrique
Díaz de León. Corresponde a Tr 10 años.
Análisis de daños
Ejemplo del caso: Tr= 50 años. Tramo Colomos-Plaza Patria
Viviendas Altura de
afectadas inundación
10
5
(m)
Hasta 0.25
0.25 - 0.75
Índice de
marginación
Área total de
terreno
2
Bajo
muy bajo
Áreas de Inundación
2
Área Verde
Comercios\Oficinas
Escuelas
C. Díaz-Delgado et al. (2011)
17,421.05
7,491.45
2,775.28
4,467.71
5,226.25
Costo de Inundación en millones de
pesos
min
max
mp
$0.75
$0.67
$0.74
$0.85
$0.66
$0.82
$1.59
$1.33
$1.55
Índices de Vulnerabilidad por Inundación (Propuesta metodológica)
𝐸∗𝑆
𝑅
𝐸∗𝑆
𝐹𝑉𝐼𝐸𝑐𝑜𝑛𝑜𝑚𝑖𝑐𝑜 =
𝑅
𝐸∗𝑆
𝐹𝑉𝐼𝐴𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 =
𝑅
𝐹𝑉𝐼𝑆𝑜𝑐𝑖𝑎𝑙 =
𝐹𝑉𝐼𝐹𝑖𝑠𝑖𝑐𝑜 =
𝐸∗𝑆
𝑅
S. Balica et al, 2009
Conclusiones
• Se presentaron los avances del trabajo de desarrollo de una
metodología de análisis de riesgo por inundación.
• La metodología se aplica a la cuenca del río Atemajac.
• Se analizaron escenarios para Tr=10, Tr=50 y Tr=100 años.
• Los resultados del modelo muestran zonas potenciales de
inundación a lo largo del cauce.
• Los daños indican pérdidas por $1.5 millones de pesos, para un
periodo de retorno intermedio de 50 años, según los costos
estimados por C. Díaz-Delgado (2011).
• La metodología es aplicable a cuencas urbanas y es a la escala
local del cauce (infraestructura vial, topografía a detalle, etc.)
• Existe trabajo por hacer para generar mapas de riesgo por
inundación, basados en simulación numérica e índices de
vulnerabilidad.
Gracias
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