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26 de noviembre de 2015 | por: Equipo Comunicación | 0 comentarios

Estudios de rotura de presas y balsas

Los estudios de propagación de avenidas generadas por rotura de presas han sufrido una evolución muy importante en el último lustro, tanto por la disposición de nuevas bases cartográficas, accesibles a todos a través de internet, como por la evolución de los métodos y el software de modelación de dichas propagaciones.

Además existen hoy día una serie de disciplinas, herramientas e información complementaria que pueden aplicarse para facilitar la redacción de dichos estudios y simplificar la toma de decisiones, tanto para el ingeniero autor de los mismos como para la Administración competente de su aprobación.

Mediante el presente post, y en una serie de tres entradas se pretende introducir al lector en esa evolución y en las nuevas herramientas e información disponible, destacándose que gran cantidad de dicha información puede obtenerse de forma libre o gratuita.

Evolución de los modelos de propagación de avenidas

Resulta evidente que uno de los mayores progresos realizados en los estudios de seguridad de presas y balsas en referencia a la propagación de las avenidas generadas por la simulación de sus roturas se ha producido con la generalización, en el último lustro, del empleo de los modelos bidimensionales o 2D, que han propiciado la obtención de zonas inundables más “realistas” que las obtenidas hasta entonces, gracias a la capacidad de estos nuevos modelos de propagar el flujo de forma multidireccional.

Además, la metodología de cálculo de estos modelos, mediante polígonos sobre un Modelo Digital del Terreno (MDT) permite obtener resultados en toda la superficie inundable, y no solo en una sección, pudiendo discernir mejor las zonas de riesgo definidas en la Guía Técnica en función de la dupla calado-velocidad.

Esto ha permitido que muchas infraestructuras que originalmente pudieran haberse clasificado en categoría A hayan sido finalmente clasificadas en categorías inferiores.

Así, los procedimientos de modelación empleados hasta hace no más de cinco-seis años se ajustaban exclusivamente a las recomendaciones de la Guía Técnica para Clasificación de Presas en Función del Riesgo Potencial (en adelante Guía Técnica), simulando, en el mejor de los casos, la rotura de la presa y la propagación de la onda correspondiente mediante el empleo de modelos unidimensionales como el DAMBRK o el FLDWAV, resultando estos los más completos propuestos por la Guía Técnica para su empleo.

Sin embargo, la generalización en el mercado de los modelos bidimensionales como INFOWORKS RS (o ICM versión más actual), GUAD 2D, IBER, etc. permitió, inicialmente, simular la propagación de la onda de avenida generada por dicha rotura (cuyo hidrograma se seguía obteniendo mediante los modelos anteriores), aspecto que se ha ampliado recientemente con la inclusión de módulos de rotura de presas y balsas en dichos modelos.

rotura de presas y balsas

Hidrograma de rotura de balsa obtenida con DAMBRK en hipótesis

 

rotura de presas y balsas

Inundación máxima obtenida con INFOWORKS en núcleo urbano (caudal punta de 230 m3/s)

 

Otra de las ventajas que presentan este tipo de modelos es su conexión con Sistemas de Información Geográfica, ya que suelen ser compatibles con AutocadMap, ArcView y MapInfo. En este aspecto, existen modelos, como INFOWORKS, en los que el GIS se encuentra “embebido” en el modelo, el programa posee un motor GIS propio no siendo necesaria la importación-exportación de archivos entre Modelo GIS y Modelo hidráulico (como por ejemplo ocurre con el HEC-GeoRAS).

En cualquier caso cualquiera de estos modelos permite la representación intuitiva de los datos mediante vistas geográficas, secciones, perfiles longitudinales, tablas y gráficos temporales, pudiendo acceder a .los datos de la simulación desde cualquier vista gráfica o tabla del mismo.

rotura de presas y balsas

Planta de calados en situación de inundación máxima

 

rotura de presas y balsas

Evolución del calado en sección de núcleo urbano a lo largo de la propagación de la onda de rotura

 

Herramientas disponibles en Internet: Bases de datos cartográficos

Tradicionalmente, una cartografía adecuada ha resultado ser un elemento fundamental para una correcta modelación de la propagación de una avenida. En la actualidad, con los medios de modelación disponibles, la cartografía ha adquirido aún más protagonismo, hasta el punto de que el mismo modelo con diferentes bases cartográficas de distinta precisión puede arrojar resultados tan diferentes que provoquen una variación significativa de la llanura inundable y por lo tanto, pueden encuadrar la infraestructura en estudio en categorías en función del riesgo potencial diferentes.

Así, se encuentran disponibles de forma libre en las páginas web de infraestructura de datos espaciales de las distintas Comunidades Autónomas diferentes modelos cartográficos, entre los que se puede destacar el Modelo Digital del Terreno (MDT) obtenido a partir de la ortofoto del Plan Nacional de Ortofotografía Aérea (PNOA) con una precisión de un punto por cada 5×5 m2.

En zonas con relieves más o menos pronunciados y con un adecuado apoyo de campo este MDT suele ser suficiente para la modelación de la propagación de cualquier onda de avenida generada por una rotura.

Sin embargo, en zonas más llanas o con menor variación de cota el MDT 5×5 m2 puede no ser suficiente si existe alguna zona conflictiva. En este sentido debe indicarse que el Instituto Geográfico Nacional (en adelante IGN) posee un modelo de precisión de un punto cada 2×2 m2 que abarca casi toda la España. Este modelo se encuentra sin tratar pero con un procesado previo y un adecuado apoyo de campo arroja un MDT de elevada calidad más que suficiente para cualquier estudio de propagación de avenidas.

rotura de presas y balsas

Vista 3D de cartografía 5×5 m2

 

rotura de presas y balsas

Ortofoto

Este modelo ha sido empleado en la ejecución de los trabajos de modelación hidráulica del Sistema Nacional de Cartografía de Zonas Inundables (SNCZI) en diversas cuencas hidrográficas de este país, con resultados excelentes.

Otras bases de datos GIS para la definición del terreno

Además de las bases de datos cartográficas existen otras bases de datos en formato GIS de mayor o menor utilidad en la realización en la ejecución de los modelos hidráulicos de propagación.

Así, un aspecto que se debe conocer para la definición de cualquier modelo de propagación hidráulica son las diferentes rugosidades del terreno tanto en el cauce como en las márgenes del mismo. Para ello, se puede disponer, a través del IGN de los polígonos de rugosidad del Corine Land Cover (CLC) 2006.

Con estos elementos se crea una capa shape de usos del suelo y a la que se pueden  asignar diferentes rugosidades. Para ello se puede emplear la “Guía Metodológica para el desarrollo del Sistema Nacional de Cartografía de Zonas Inundables” (MMARM, 2011) en la cual se incluye una tabla que asocia los usos del suelo del CLC con un número de Manning.

Otra base de datos en referencia a las rugosidades del terreno es el Sistema de Información sobre Ocupación del Suelo de España (SIOSE) cuyo objetivo principal era generar una base de datos de Ocupación del Suelo para toda España a escala de referencia 1:25.000, integrando la información disponible de las comunidades autónomas (CCAA) y la Administración General del Estado (AGE).

El proyecto comenzó en el año 2005 con la generación del SIOSE2005, cuya producción finalizó en 2009. Durante 2010 y 2011 se realizo una actualización de la base de datos SIOSE o SIOSE2009.

Francisco Javier Caballero, profesor del Máster en Diseño, Construcción y Explotación de Obras Hidráulicas

Máster en Diseño, Construcción y Explotación de Obras Hidráulicas

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