Primer encargo: estudio de inundabilidad en el río Francolí

Estudio de inundabilidad en el río francolí

Hace cosa de un mes os anunciaba que HidrojING se estrenaba como consultoría, al realizar un estudio de inundabilidad en el río Francolí, para comprobar la inundabilidad de una parcela… también os prometí un post al respecto… y como soy hombre de palabra… aquí lo tenéis.

Planteando el trabajo

Al empezar un estudio de inundabilidad hay que empezar por concretar estos tres aspectos:

  1. Obtener los datos de caracterización del terreno del ámbito de estudio.
  2. Obtener los datos de caracterización hidráulica del ámbito de estudio.
  3. Cómo estructurar, organizar y desarrollar el estudio.

En este caso, al tratarse de un estudio de inundabilidad en el río Francolí, uno de los principales ríos de la provincia de Tarragona, y ubicarse el ámbito en una zona con cartografía existente, los dos primeros pasos no presentaron mucha dificultad.

Por un lado, la cartografía la pude obtener descargándola del servicio de descargas del Institut Cartogràfic de Catalunya (ICC)… por la situación del ámbito a estudiar necesité descargar 6 hojas de cartografía 1:1000 (y una ortofoto).

¿Por qué 6? Porque el ámbito que decidí estudiar comprendía un tramo de 1.350 m de longitud del río, a lo que sumado a posibles llanura de inundación, implicaba una superficie total que quedaba recogidas en 6 hojas de cartografía.

Por el otro lado, los datos hidráulicos los obtuve a partir de los documentos y archivos descargables de la Planificación de Espacios Fluviales (PEF) que la Agència Catalana de l’Aigua (ACA) ha venido realizando estos últimos años… Concretamente, accedí a anejos hidráulicos y de inventario de estructuras del Francolí, planos de inundabilidad, así como a los datos SIG de cuadales tramificados, calados y cotas de nivel de agua.

Con los datos en la mano… es decir, en el disco duro, ya sólo quedaba definir cómo realizar el estudio de inundabilidad mediante HEC-Ras, lo cual desarrollé en los siguientes pasos:

Definición geométrica del ámbito de estudio para definir el modelo hidráulico

La definición geométrica para un estudio de inundabilidad en HEC-Ras se basa en secciones transversales al flujo, distribuidas a lo largo del ámbito a modelar. Para la creación de esas secciones transversales me apoyé en ArcGIS y en su módulo de HEC-GeoRAS, que permite compatibilizar ambas aplicaciones.

Primero cargué la ortofoto, y seguidamente la cartografía en formato dxf… Antes, pero, realicé una limpieza a los archivos de cartografía, ya que sólo me interesaba tener las curvas de nivel… Ya que a partir de ellas debía obtener la superficie del terreno en formato TIN a partir de las cuales obtener las secciones transversales…

Estudio de inundabilidad en el río francolí

Con el TIN definido, ya sólo queda usar el módulo de HEC-GeoRas para definir el eje del río y las secciones cada 50m… las cuales deben ser representativas del ámbito de estudio… seguidamente interseccionarlas con el terreno… y exportar toda la información 3D al HEC-Ras para definir el modelo hidráulico.

Definición del modelo hidráulico

Ahora ya se trata de trabajar con HEC-Ras. Para definir el modelo se necesita efectuar una caracterización morfológica e hidráulica del mismo.

La caracterización morfológica parte de la definición geométrica realizada en ArcGIS, la cual se importa directamente a HEC-Ras, con lo que las secciones nos quedan perfectamente colocadas y georeferenciadas… Una vez importadas las secciones transversales, procedí a determinar en cada una los Bank Points, es decir los puntos que delimitan el canal principal de las llanuras de inunadación.

Estudio de inundabilidad en el río francolí

La caracterización hidráulica se efectúa tomando como datos los valores de caudales para distintos periodos de retorno (10, 50, 100 y 500 años), los datos de calados y niveles de agua del PEF y definiendo los coeficientes de Manning del canal principal y las llanuras de inundación para todas las secciones con los valores determinados en el PEF.

Calibración de modelo hidráulico

Una vez creado el modelo, hay que calibrarlo con dos objetivos: determinar el régimen de cálculo y las condiciones de contorno a usar, así como validar la bondad del modelo creado.

De esta manera procedí a efectuar simulaciones a régimen subcrítico y supercrítico, tomando como condiciones de contorno en cada caso la pendiente del último tramo de río y del primero respectivamente… del resultado concluí que el régimen de cálculo debería ser mixto.

Seguidamente efectué un análisis del comportamiento del modelo en función de las condiciones de contorno definidas, constatando que para las secciones representativas de la parcela a estudiar, era indiferente definir las condiciones de contorno mediante nivel de agua conocido o mediante pendientes…aunque para los datos existentes del PEF, los resultados más realistas se obtenían determinando como condición de contorno el nivel de agua conocido.

Realización del estudio de inundabilidad en el río Francolí

Una vez completado el modelo y calibrado, sólo queda efectuar el estudio de inundabilidad del río Francolí en sí…

Para ello, en base al modelo realizado decidí efectuar una serie de ajustes para ajustar los resultados a las características concretas del tramo a estudiar. Estos ajustes fueron:

  • Concretar unos coeficientes de Manning más variados y precisos en función de las características de los terrenos.
  • Definir unas áreas inefectivas de flujo aguas arriba y aguas abajo del viaducto existente en el ámbito para que el modelo considerase el estrechamiento que el mismo representa para el paso de flujo.
  • Establecer uno dique (levee) en un sección concreta donde en la calibración aparecía agua en una vaguada donde en realidad no puede haber agua ya que ésta no puede acceder a ella.
  • Interpolación de secciones cada 20 m para obtener una definición del terreno más precisa.

Con todos estos ajustes, y una vez “corrido” el modelo, se obtiene el resultado final de la simulación…

Estudio de inundabilidad en el río francolí

Un perfil muy bonito, ¿pero cuál es la conclusión?

Efectivamente, es lógico que después de todo este rollo quieras saber el resultado final del estudio… Pues no hay más que comparar cotas:

  • Cota de urbanización de la parcela: 25,6 msnm
  • Cota de inundación para T500: 24,9 msnm

Así, pues, aunque por un estrecho margen de 70 cm y para alegría del promotor del proyecto, la parcela es NO INUNDABLE!!!

Para finalizar el estudio, aparte de redactar el informe correspondiente, queda exportar los resultados de superficies inundadas des de HEC-Ras hasta ArcGIS, de nuevo mediante la aplicación HEC-GeoRAS para poder representar gráficamente las llanuras de inundación en un plano…

pero como no quiero desvelar la ubicación del estudio, para terminar el artículo os presento la representación gráfica que se puede obtener desde HEC-Ras..

Estudio de inundabilidad en el río francolí

Espero que este artículo te haya interesado, gustado, y quien sabe si hasta te puede llegar a ser útil para ayudarte en tus estudios de inundabilidad… Si estás interesado en recibir por correo un aviso cuando publique un nuevo artículo, no tienes más que rellenar el formulario del final…

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11 Comments

  • Me alegro mucho chicos , que tengáis mucha suerte! Un abrazo Javi.

  • Ruben Jose Ramos Cardia dice:

    Jordi: Mui bueno el studio. Congratulaciones. Arriba!

  • Enhorabuena por el trabajo y por el resultado que es lo que gusta de decir al cliente ;)). Tengo un par de dudas respecto a la metodología que has empleado:
    1.-Utilizas la cartografía del ICC en vez del Modelo digital del terreno con paso de malla de 5 m del CNIG. ¿No sería más exacto éste último a efectos de localizar posibles tributarios?
    2.-Los datos hidráulicos que utilizas del PEF son los del nivel de agua, en vez de pendientes para las condiciones de contorno, indicando que son más realistas, ¿cómo puedes determinar esto?
    3.-Veo que en la visual 3D de la lamina de inundación, dicha lamina llega hasta los limites de las secciones tomadas, ¿no habría que aumentar el ancho en esas zonas para que el modelo fuera real?, aunque supongo que esas secciones ya están fuera de la zona de estudio…

    Como ya te indique, muy bueno el blog…
    Un saludo

    • Jordi Oliveras dice:

      Gracias Casimiro por tu interés en el blog y por dedicar tiempo a participar con tu comentario… Intento responderte a tus preguntas:
      1) Utilicé el 1:1000 del ICC ya que es la escala mínima aceptada por la Guia Técnica de la Agencia Catalana de l’Aigua para definir la geometría de las secciones… Al tratar-se de un río de entidad y del que ya existe una estudio de Planificación de Espacios Fluviales, consideré que la escala ya era suficiente.
      2) Respecto a las condiciones de contorno, otra vez el hecho de que exista el PEF ya te da una ventaja al tener una idea de qué resultados esperar… así, cuando las condiciones de contorno eran las pendientes, los resultados de cota de lámina de agua en las secciones extremas eran muy distintas a los valores del PEF… en cambio, imponiendo como condición de contorno la cota de lámina de agua del PEF, el resultado aguas abajo era exactamente ese valor (con lo que da una pista de como calcula HEC-Ras: de aguas abajo hacia aguas arriba) mientras que en la sección aguas arriba se acercaba mucho a los valores del PEF (sin ser exactamente los mismos).
      3)Es cierto que se debe procurar que las secciones no queden “cortadas” y que abarquen toda la lámina de agua… si se deja la sección “abierta” HEC-Ras extiende un “muro vertical” como límite de la sección para poder determinar área y perímetro mojado… en este caso consideré que esa falta de longitud no tenía influencia en el resultado, ya que si extiendes la sección, el radio hidráulico resultante no difiere mucho del de la sección “cortada”…
      Espero haber podido aclarar tus dudas…
      Un saludo,

  • acangros dice:

    Felicitats !!! Dos dudas:
    Dor defecto se utilizan las tablas de coeficiente de manning generals. ¿En algun caso has tenido que hacer salida de campo para determinar con mayor precisión el manning? ¿o tiene influencia de segundo ordren la precisión?

    ¿Has apoyado el estudio con alguna comparativa de avenidas reales?

    • Jordi Oliveras dice:

      Gràcies Arnau!!

      La salida de campo se ha realizado aprovechando las nuevas tecnologías… es decir: Google Earth… De esta manera he efectuado un ajuste de los Mannings (el poco plazo por realizar el estudio no me permitieron realizar una visita in situ)…

      Lo que sí que he comprobado es que entre los resultados de la calibración y del estudio (en el que hay actualización de Mannings), la de cota del agua en la zona de la parcela aumenta en 30cm para T500, que aunque solo representa un 5% del calado se trata de un aumento siginificativo (por ejemplo estaría en el límite de incremento permitido para una Via de Intenso Desagüe)

      Al no disponer de datos sobre avenidas reales no he efectuado ninguna comparativa al respecto…

      Un saludo.

  • […] los cuatro encargos, tres han sido la realización de un estudio de inundabilidad… alguno más sencillo, otros más complejos… pero de lo que más satisfecho estoy es que éstos últimos han venido […]

  • Steve dice:

    Hola, muy interesante la entrada. Me gusta mucho tu blog.
    A titulo orientativo, cuanto tardaste en realizar todo el proceso que indicas?

    Es mera curiosidad, muchas gracias.

    • Jordi Oliveras dice:

      Steve, gracias por el interés en leer y comentar este artículo… y por tus palabras acerca del blog!!!
      Este trabajo me llevo una semana desde su inicio de recopilación de información hasta finalización de redacción del estudio de inundabilidad.
      Un saludo.

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