Otro estudio de inundabilidad

Estudio inundabilidad

Estas últimas dos semanas he estado bastante liado, y es que afortunadamente he recibido otro encargo para realizar un estudio de inundabilidad.

Además, este tiene como particularidad de que me ha llegado porque me han encontrado en Google, con lo cual el objetivo de lograr visibilidad en la Red para poder conseguir encargos vía Internet ha dado su primer fruto.

Como no me gustaría con este post quebrantar la ley de protección de datos y esas cosas, no os voy a contar para quién ni donde se ha emplazado este estudio de inundabilidad, sólo os diré que era para complementar el proyecto de urbanización y dotación de servicios de una zona urbana.

Tampoco me voy a extender mucho en detalles, pero sí que quiero contaros el proceso seguido para realizar el encargo.

Planteamiento del estudio de inundabilidad

Además. este trabajo tenía la particularidad de no tratarse de una río o un cauce definido, si no que el ámbito urbano se ubica en una llanura en la que confluye una red de torrentes que la llegar a la planicie se pierde su rastro… por ello para este encargo se ha desarrollado un modelo hidráulico 2D.

Estudio inundabilidad

Así pues, los trabajos realizados se han dividido en dos partes: un estudio hidrológico de las cuencas vertientes y el estudio hidráulico de inundabilidad.

Estudio hidrológico

La primera parte a efectuar es el estudio hidrológico que permitirá obtener los caudales a implementar en el modelo hidráulico. Para ello, por una parte hay que identificar las cuencas, caracterizarlas hidrológicamente y después modelizarlas.

A partir de los MDT LIDAR del terreno, y mediante herramientas GIS, he obtenido las cuencas vertientes a considerar… ¿cómo? Siguiendo estas etapas:

  1. Crear un modelo de elevaciones de superficies
  2. Identificar los cursos de agua más probables
  3. Delimitar sus subcuencas
  4. Definir los puntos de vertido o desagüe
  5. Obtener las cuencas vertientes

Como resultado obtuve un total de 4 cuencas vertientes a considerar en el estudio. El siguiente paso es caracterizar hidrológicamente estas cuencas a partir de datos pluviométricos. Por su extensión, también han sido cuatro los pluviómetros de referencia.

Esta vez, mediante distintos excels de cálculo, los pasos realizados han sido:

  1. Calcular mediante métodos probabilísticos las precipitaciones diarias máximas más probables para cada periodo de retrono de cada pluviómetro.
  2. Distribuir éstas a cada cuenca mediante polígonos de Thiessen y obtener las intensidades previstas en cada una de ellas.
  3. Componer las curvas IDF para cada cuenca
  4. Obtener los hietogramas de diseño de cada cuenca a partir de las curvas.

Con estos hietogramas de diseño, se pasa a la etapa final del estudio hidrológico, en el que se modelizan las cuencas, mediante HEC-HMS, definiendo sus modelos de pérdidas (curvas NC (II) del SCS), transformación en escorrentía (hidrograma unitario SCS) y laminación (por Muskingum) para obtener como resultado final los hidrogramas de salida de cada cuenca.

Estudio hidráulico

Las características del ámbito del estudio, una planicie en la que confluyen un red de drenaje de torrentes, llevó a decidir que el mejor método de análisis era efectuar una modelización 2D, que realicé con IBER.

A partir del modelo de elevaciones de superficies realizado antes se obtiene mediante TIN la definición geométrica del ámbito a estudiar. Se indican las condiciones de contorno, es decir, por qué puntos entran los caudales (hidrogramas resultantes del estudio hidrológico) y por donde salen del modelo.

Se definen las condiciones iniciales del terreno en lo referente a humedad y capacidad de infiltración, para acabar distribuyendo los coeficientes de rugosidad de Manning a lo largo y ancho del ámbito del modelo.

Para este estudio he podido realizar la calibración del modelo a partir de un estudio existente sobre unas inundaciones en la zona que se produjeron hace 25 años, lo que me ha permitido comprobar si los resultados del modelo y de la realidad eran coincidentes… Después de efectuar unos retoques en los coeficientes de Manning he conseguido un modelo bastante «realista».

Resultado del estudio de inundabilidad. Conclusiones.

En lo técnico… de las simulaciones efectuadas, ha resultado que una parte del ámbito de actuación era susceptible de inundarse para 100 y 500 años de periodo de retorno.

Esta inundación, por sus características de niveles de agua bajos y velocidades lentas se puede catalogar como inundación si peligrosidad, con lo que no representa riesgo para personas ni bienes ni necesita de medidas correctoras…

En lo personal… muy, muy satisfecho... tanto por haber conseguido un encargo llegado vía buscadores de Internet, como por recuperar sensaciones de técnico, peleándome con modelos, datos, excels y esas sesiones interminables de repiqueteo de teclas redactando una memoria y de Ctrl+C Ctrl+V para pegar tablas en el word…

Espero no tardar mucho en poder volver a repetirlo!!!!

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10 Comments

  • Inaki P. dice:

    Me encanta leer artículos sobre inundaciones, ya que desde hace poco estoy trabajando en ello y me quiero empapar de la experiencia de otras personas, para hacerlo lo mejor posible.

    Estoy intentando aprender a manejar el IBER. Bueno, sólo he hecho una prueba con un cauce de 700 m de largo y 88 m de ancho y el proceso de cálculo me duró 5 horas, así que no me planteo de momento avanzar más con ello hasta que no tenga un ordenador más potente.
    Podrías decir cuál es la superficie de trabajo y cuánto te duró el proceso de cálculo?
    Muchas gracias

    • Jordi Oliveras dice:

      Me alegra que te interesen estos artículos sobre estudios de inundabilidad…

      Para esta simulación el ámbito definido ha sido de unos 24 km2…

      La duración del cálculo depende tanto del tiempo de simulación como de los intervalos de resultados… Aquí el tiempo de simulación lo fijé en 40000 segundos (según la duración del hidrograma de entrada) con intervalos de resultados de 400 segundos…

      Para el periodo de retorno de 500 años, el proceso tardó unos 35-40 minutos… si bien es cierto que dispongo de un PC con un procesador con buen rendimiento, si no creo que habría tardado más que tu prueba…

      La densidad de la malla también influye en el tiempo de cálculo.

      Un saludo

  • Inaki P. dice:

    Muchas gracias por contestar.

  • CaMa dice:

    Hola,
    Muy buen artículo.
    Me gustaría saber más detalles sobre el procedimiento de calibración (qué información se necesita para calibrar, cómo se calibra y qué resultados obtienes)
    También me surge la duda de si tuviste que tomar secciones y/o batimetría del cauce o si la única cartografía que has empleado es la del ICC o similar, en cuyo caso queríia preguntarte cómo has hecho para inferir la geometría del cauce
    Te reitero mi enhorabuena por el blog

    • Jordi Oliveras dice:

      Hola CaMA!!! Muchas gracias por tu visita al blog y tu aportación al artículo…

      Respondiéndote brevemente a tus cuestiones, te diré que para calibrar el modelo se necesita disponer de datos de inundaciones históricas, de niveles, calados, límites de inundación… conociendo los caudales asociados y representando en el modelo las condiciones del territorio en el momento de ocurrencia de esos datos (aunque hay veces que esos datos no están disponibles y hay que confiar en valores aproximados a la realidad)
      Para calibrar, lo más habitual es modificar los valores de rugosidades, aunque también pueden modificarse secciones o añadir zonas de flujo inefectivo…
      El modelo estará calibrado si los resultados del modelo y de los datos son iguales o muy similares.
      En el caso de requerir más cartografía de detalle o bien se opta por la realización de btimetrías del cauce o si no optar por un modelo de elevaciones tipo LIDAR de paso de malla 1x1m

      Un cordial saludo.

  • Juan dice:

    Hola de nuevo Jordi,

    Vuelvo a tu blog para satisfacer una curiosidad que siempre he tenido, al hilo de los estudios de inundabilidad.

    Aún siendo riguroso trabajando y teniendo en el mismo sistema de coordenadas (digamos ETRS89) la ortofoto, el MDE 5m del IGN y por ejemplo el catastro, en mi opinión rara vez se consigue un encaje decente. Es decir,
    – En una determinada zona del río (supongamos un arroyo con un ancho mojado de 3-4 metros solamente), ves claramente por donde va el hilo de agua, en la ortofoto. Lo ves claramente, no hay duda.
    – Sin embargo, el eje de flujo que marca el TIN (hecho a partir del MDE5) a lo mejor tiene un desfase de 5 metros en esa zona con respecto al arroyo de la ortofoto
    – Para colmo, si la inundabilidad es un criterio de expropiación, ves como tu línea de flujo queda fuera de la banda de dominio público hidráulico que el catastro marca en esa zona…
    – Por supuesto, además ves como las lindes de la ortofoto no coinciden con las lindes que marca el catastro…

    ¡Vaya desastre! En este contexto, a falta de un encaje mejor, generas la llanura, y vamos a suponer que no es muy grande (poco caudal, pendiente media, etc), y encima estás en una zona peligrosa (muchas parcelas, propietarios conflictivos, etc), y entonces ves las consecuencias de la «indecencia del encaje», tales como:
    *Tu llanura no «pisa» determinadas partes del cauce de la ortofoto
    *Tampoco «pisa» determinadas parcelas que SABES que debería pisar en la realidad
    *Recíprocamente, ves que «pisa» algunas parcelas que no debería pisar
    *Etc

    Jordi las preguntas son:

    *¿Sólo un levantamiento topográfico exhaustivo de todo el tramo (de anchura suficiente), que en particular marque las orillas geomorfológicas del cauce y las lindes reales (incluso el topógrafo podría quedar con los propietarios colindantes para marcarlas lo más asépticamente posible), permitiría que el trabajo fuese exacto? Probablemente no sería buena idea superponerlo a la ortofoto, pues la exactitud total será muy difícil de conseguir (no obstante, en este caso intuyo que podría conseguirse un encaje levantamiento-ortofoto bastante bueno)

    *¿Te has enfrentado en alguna ocasión al «encaje indecente» que te describo? ¿Qué solución sueles darle para que tu cliente luego vea coherencia entre la ortofoto y la llanura? Si no hay dinero para un levantamiento, pero ves que en ciertas zonas del río la llanura no encaja bien con la foto, ¿te permites a ti mismo engordar/adelgazar un poco la llanura para que pise zonas que, según tu criterio, son claramente inundables o viceversa?

    Perdona por el ladrillo, espero haberme explicado bien, gracias por tu interés y de nuevo, enhorabuena por la pedazo de página que tienes.

    • Jordi Oliveras dice:

      Juan, un placer tenerte de nuevo de visita por este blog… y sobretodo por participar en el con tus comentarios… De hecho, para eso estamos, para aclarar dudas y satisfacer curiosidades…
      En realidad no he solido tener muchos problemas de encaje entre topográfico y ortofoto… y ante el desajuste siempre he priorizado la topografía, ya sea desde IGN, ICC, o levantamiento… después si es necesario «reubicar» unos metros la orto o «escalarla» por 1’03… pues se reubica o reescala…
      Lo del catastro es otro tema a parte… no sé si será por la escala a la que está definida pero los desfases que a veces me he encontrado son de consideración… al final lo que hago es «adaptar» el catastro a la realidad, de manera que manda el topográfico…
      Según la Guía Metodológica para el desarrollo del Sistema Nacional de CArtografía de Zonas Inundables, la definición del terreno es suficiente con la LIDAR del IGN… pero a veces sucede que al realizar el modelo del terreno el TIN no acaba de representar con exactitud la realidad, con lo que conviene poder disponer en la zona de DPH y zonas inundables previstas una topografía de más detalle, ya sea o bien un LIDAR de malla 1×1 (en CAtaluña el ICC dispone de ellos pero hay que pagarlos), una topografía 1:1000, un levantamiento topográfico 1:500 del ámbito de estudio e incluso si es necesario apurar mucho una batimetría del fondo del cauce… Evidentemente, a más detalle de la información, más recursos hay que dedicarle… principalemnte económicos…
      Al final, al realizar un estudio de inundabilidad para un cliente, ese estudio debe pasar por la Administración hidráulica de turno el cual emite un informe al respecto… el cual al cliente le interesa que sea favorable… con lo que normalmente, con basarse en los requisitos que esa Administración marca sobre la realización de estudios de inundabilidad (precisión de topografía, cálculo de caudales, etc…) ya se tiene mucho ganado…
      Espero haber resuelto tus dudas…
      Un saludo.

      • antonio dice:

        hola Jordi Oliveras bueno quisiera saber si disponen de hojas de calculo de hidrológica estadística como pruebas de ajuste, distribuciones teóricas bueno ya que es de suma importancia manejar la parte estadística en la hidrológica si lo tuvieran quisiera que compartan mi correo es leon_sagitario25@hotmail.com gracias por tu respuesta

  • Juan dice:

    Sí, me es muy útil. Y creo que sé lo que me está pasando.

    Estoy trabajando en un río/arroyo con mucha vegetación. Esto hace que en determinadas zonas, el cauce del río alberge árboles frondosos y altos… cuando a un lado a lo mejor tenemos una meseta labrada, cuya rasante queda por debajo de la copa de los árboles.

    En tal caso el lidar 5×5 marca el pixel más bajo por la meseta labrada en lugar de por el cauce, donde el láser encuentra la copa de los árboles!! ¿Te parece correcto mi razonamiento?

    Dicho esto, y sabiendo que:
    – NO HAY DINERO para hacer un levantamiento+batimetría (aunque la realidad de la situación lo pide a voces, vistas las características de la vegetación del cauce)
    – No puedo moldear la foto (para «adaptarla» a la llanura obtenida, pues son varios los puntos de desencaje por este motivo, en un tramo bastante largo (7km)

    ¿Entenderías razonable engordar la llanura en esos puntos conflictivos, hasta que «pise» la zona que tiene que pisar? ¿o lo ves hacer trampas? Se me ocurre explicar todo esto -con jerga técnica- en el estudio, antes que engordar la llanura sin decir ni pío, cosa que me parece un poco chapucera.

    • Jordi Oliveras dice:

      Tu deducción tiene toda la lógica del mundo… el LIDAR, al realizarse por vuelos con rebote de señal debe entender los árboles como una superficie elevada…
      Una vez dicho esto, la pregunta es: ¿cómo has definido el cauce en los tramos que quedan bajo arbolado? Entiendo que esta situación se da sólo en tramos puntuales, con lo que antes y después de ellos sí puedes definir perfectamente el cauce del río… lo más lógico sería interpolar la pendiente en la parte «oculta» entre los extremos de cauce «visible»… Eso, si no tienes o se puede disponer de una cartografía más detallada de la zona…
      En lo referente a engordar la llanura… si una vez «intrepretada» la geometría del cauce las llanuras resultantes quedan desajustadas, lo que puedes hacer para acabar de adaptarlas a la «realidad» que supones que debe ser es aumentar mannings en ese tramo para que el calado aumente y las llanuras «engorden»… piensa que en la calibración de los modelos uno de los parámetros clave es precisamente la rugosidad…
      Incluso he oido explicar de modelos que simulaban la presencia de pilas o de elementos puntuales mediante la modificación puntual en esa sección de las rugosidades…
      Espero haberme explicado bien, ya que todo esto escrito puede quedar algo lioso…
      Un saludo.

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