sistema nacional de cartografía de zonas inundables mapas de

Transcripción

SISTEMA NACIONAL DE CARTOGRAFÍA DE ZONAS INUNDABLES
MAPAS DE PELIGROSIDAD Y RIESGO
DEMARCACIÓN HIDROGRÁFICA DE CEUTA
ÁREAS DE RIESGO POTENCIAL SIGNIFICATIVO DE INUNDACIÓN
ES150_APSFR_CE004
ES150_ APSFR _CE005
ES150_ APSFR _CE006
ES150_ APSFR _CE007
DICIEMBRE 2014
ÍNDICE GENERAL
DOCUMENTO Nº1 MEMORIA
1.
ANTECEDENTES
2.
NORMATIVA DE APLICACIÓN
3.
ESTUDIO DE LOS TRAMOS CE004, CE05, CE006 Y CE007: MAPA
DE PELIGROSIDAD. METODOLOGÍA Y RESULTADOS
3.1. CARTOGRAFÍA
3.2. TRABAJOS HIDROLÓGICOS
3.3. ESTUDIO HIDRÁULICO
3.4. RESULTADOS DEL ESTUDIO HIDRÁULICO
4.
MAPA DE RIESGO.METODOLOGÍA Y RESULTADO
4.1. AFECCIÓN A LA POBLACIÓN
4.2. AFECCIÓN A LA ACTIVIDAD ECONÓMICA
4.3. AFECCIÓN A PUNTOS DE ESPECIAL IMPORTANCIA Y ÁREAS
PROTEGIDAS AMBIENTALMENTE
4.4. RESULTADOS
5.
ZONAS LEGALES
5.1. ESTUDIOS GEOMORFOLÓGICO-HISTÓRICOS
5.2. METODOLOGÍA PARA LA DEFINICIÓN DEL DOMINIO PÚBLICO
HIDRÁULICO
5.3. METODOLOGÍA PARA LA DEFINICIÓN DE LA ZONA DE FLUJO
PREFERENTE
ANEJO Nº1. FICHAS DE LAS ÁREAS DE RIESGO POTENCIAL
SIGNIFICATIVO DE INUNDACIÓN. ARPSIS ES150_APSFR_CE004,
ES150_APSFR_CE005, ES150_APSFR_CE006 Y ES150_APSFR_CE007
DOCUMENTO Nº2 PLANOS
ES150_APSFR_CE004
PLANO 1. MAPA DE SITUACIÓN ARPSI
PLANO 2.1. MAPA DE PELIGROSIDAD. T=10 AÑOS
PLANO 3.1.1. MAPA DE RIESGO. POBLACIÓN. T=10 AÑOS
PLANO 3.1.2. MAPA DE RIESGO. ACTIVIDAD ECONÓMICA. T=10 AÑOS
PLANO 3.1.3. MAPA DE RIESGO. MEDIO AMBIENTE. T=10 AÑOS
MEMORIA
i
PLANO 4.1. LÍNEAS LEGALES. DOMINIO PÚBLICO HIDRÁULICO
PLANO 4.2.LÍNEAS LEGALES. ZONA DE FLUJO PREFERENTE
ES150_APSFR_CE005
ES150_APSFR_CE006
MEMORIA
ii
ES150_APSFR_CE007
MEMORIA
iii
MEMORIA
iv
DOCUMENTO Nº1
MEMORIA
MEMORIA
i
MEMORIA
ii
ÍNDICE
1.
ANTECEDENTES ............................................................................................................1
2.
NORMATIVA DE APLICACIÓN ......................................................................................4
3.
ESTUDIO DE TRAMOS CE004, CE005, CE006 Y CE007: MAPA DE PELIGROSIDAD.
METODOLOGÍA Y RESULTADOS .............................................................................................5
3.1. CARTOGRAFÍA .................................................................................................................. 5
3.1.1. Modelo Digital del Terreno (MDT)................................................................................ 5
3.1.2. Levantamiento de obras de fábrica.............................................................................. 6
3.2. TRABAJOS HIDROLÓGICOS ............................................................................................ 7
3.2.1. Introducción .................................................................................................................. 7
3.2.2. Metodología de los trabajos ......................................................................................... 8
3.2.3. Modelización de cuencas simples ............................................................................. 14
3.2.4. Modelización de la transformación precipitación-escorrentía .................................... 18
3.2.5. Cálculo de la máxima crecida ordinaria ..................................................................... 20
3.3. ESTUDIO HIDRÁULICO................................................................................................... 21
3.3.1. Estudio hidráulico en HEC-RAS ................................................................................ 21
3.3.2. Hipótesis de cálculo ................................................................................................... 21
3.3.3. Formulación básica de flujo ....................................................................................... 22
3.3.4. Estudio hidráulico en Sobek ...................................................................................... 25
3.3.5. Datos básicos de los modelos ................................................................................... 26
3.3.6. Aplicación de los modelos ......................................................................................... 30
3.4. RESULTADOS DEL ESTUDIO HIDRÁULICO ................................................................. 35
4.
MAPA DE RIESGO.METODOLOGÍA Y RESULTADO .................................................36
4.1. AFECCIÓN A LA POBLACIÓN ........................................................................................ 37
4.2. AFECCIÓN A LA ACTIVIDAD ECONÓMICA ................................................................... 37
4.3. AFECCIÓN A PUNTOS DE ESPECIAL IMPORTANCIA Y ÁREAS PROTEGIDAS
AMBIENTALMENTE ................................................................................................................ 39
4.4. RESULTADOS ................................................................................................................. 41
5.
ZONAS LEGALES.........................................................................................................42
5.1. ESTUDIOS GEOMORFOLÓGICO-HISTÓRICOS ........................................................... 42
5.1.1. Información de base................................................................................................... 42
5.1.2. Trabajos de gabinete ................................................................................................. 42
5.1.3. Trabajos de campo .................................................................................................... 46
5.1.4. Criterios adoptados .................................................................................................... 46
5.2. METODOLOGÍA PARA LA DEFINICIÓN DEL DOMINIO PÚBLICO HIDRÁULICO........ 46
5.3. METODOLOGÍA PARA LA DEFINICIÓN DE LA ZONA DE FLUJO PREFERENTE ...... 48
MEMORIA
i
MEMORIA
ii
1. ANTECEDENTES
En esta memoria se presenta un resumen de la metodología y resultados de los Mapas de
Peligrosidad y Riesgo de Inundación que se han elaborado en la Demarcación Hidrográfica de
Ceuta en los tramos de riesgo situados en el T.M. de Ceuta en cumplimiento del Real Decreto
903/2010, de evaluación y gestión de riesgos de inundación, que traspone la Directiva
2007/60/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 23 de octubre de 2007, los cuales se
someten a consulta pública de acuerdo con lo establecido en dicho Real Decreto.
Previamente a la elaboración de los Mapas de Peligrosidad se realizó la Evaluación Preliminar
del Riesgo de Inundación (EPRI), mediante la que se identificaron los tramos de cauces de la
Demarcación Hidrográfica de Ceuta asociados a las zonas con peligrosidad por inundaciones
de origen fluvial más vulnerables. Así se identificaron un total de 6,04 km de cauces que se
agruparon en 4 zonas o Áreas de Riesgo Potencial Significativo de Inundación (ARPSI), en las
cuales se concentra la mayor parte de los daños potenciales totales por inundación. Las 4
ARPSIS se dividen en 5 subtramos. Las ARPSIs fueron sometidas a la preceptiva consulta
pública en febrero de 2013, prolongándose la misma durante 3 meses. Las ARPSIS obtenidas
fueron:
ARPSI
NOMBRE
Longitud (km)
ES150_APSFR_CE004
Arroyo Benítez
1,11
ES150_APSFR_CE005
Cañada Ortega y Barranco Central
0,72
ES150_APSFR_CE006
Arroyo de las Bombas
2,99
ES150_APSFR_CE007
Arroyo Las Colmenas
1,22
Para la elaboración de los mapas se han utilizado criterios basados en la información
geomorfológica e histórica, así como técnicas avanzadas en cartografía y modelización
hidráulica unidimensional y bidimensional. Se han seguido las siguientes etapas:
•
Obtención de Modelos Digitales del Terreno a partir de levantamientos topográficos de
detalle
•
Obtención en campo de las obstrucciones al flujo (puentes, obras de drenaje, azudes)
•
Adaptación y completado de los estudios hidrológicos existentes/realización de nuevos
estudios en caso necesario
•
Estudio geomorfológico-histórico
•
Estudio hidráulico
•
Generación de la cartografía de peligrosidad
•
Generación de mapas de riesgo
MEMORIA
1
•
Definición de líneas legales
Estos mapas están publicados en la página web de la Confederación Hidrográfica del
Guadalquivir y formarán parte del Sistema Nacional de Cartografía de Zonas Inundables que
puede ser consultado en la página web del Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio
Ambiente, en la dirección http://sig.magrama.es/snczi/.
Los criterios aplicados en la elaboración de los mapas han sido compartidos con los
responsables de la Ciudad Autónoma de Ceuta.
Adicionalmente, y según lo dispuesto en el apartado 4 del RD 903/2010 se representa la
delimitación del Dominio Público Hidráulico y de las zonas de servidumbre y policía y zona de
flujo preferente definidas en el Reglamento del Dominio Público Hidráulico, aprobado por el RD
849/1986 de 11 de abril y sus modificaciones posteriores.
En el presente documento se pone a consulta pública la información relativa a las ARPSIS
siguientes:
ARPSI
SUBTRAMO
ARPSI
Longitud (km) Longitud (km)
NOMBRE
SUBTRAMOS
ES150_APSFR_CE004
Arroyo Benítez
CE004-01
1,11
1,11
ES150_APSFR_CE005
Cañada Ortega y
Barranco Central
CE005-01
0,72
0,72
ES150_APSFR_CE006
CE006-01
CE006-02
2,31
0,68
2,99
ES150_APSFR_CE007
Arroyo Las Colmenas
CE007-01
1,22
1,22
En la figura adjunta se muestran los tramos estudiados pertenecientes a la Demarcación
Hidrográfica de Ceuta.
Ceuta cuenta adicionalmente con tres ARPSIS de origen marino cuya consulta pública
comenzó el 09/06/2014 y por lo tanto ya ha finalizado. Sus mapas también pueden ser
consultados, tanto en la página web de la Confederación Hidrográfica del Guadalquivir como en
el Sistema Nacional de Cartografía de Zonas Inundables.
MEMORIA
2
Tramos de estudio pertenecientes a la Demarcación Hidrográfica de Ceuta (CE004, CE005, CE006 y CE007)
MEMORIA
3
2. NORMATIVA DE APLICACIÓN
Los mapas de peligrosidad y riesgo de inundación se han elaborado de acuerdo con el Real
Decreto 903/2010 de 9 de julio, de evaluación y gestión de riesgos de inundación (en lo
sucesivo R.D. 903/2010) que traspone la DIRECTIVA 2007/60/CE DEL PARLAMENTO
EUROPEO Y DEL CONSEJO relativa a Evaluación y Gestión de los Riesgos de Inundación.
En concreto, los artículos 8 y 9 del R.D. 903/2010 establecen la obligación de desarrollar los
mapas de peligrosidad y los mapas de riesgo de inundación para cada Área de Riesgo
Potencial Significativo de Inundación identificada en la Evaluación Preliminar del Riesgo de
Inundación para los escenarios de alta (ésta cuando proceda), media y baja probabilidad,
correspondientes a las avenidas con periodos de retorno de 10, 100 y 500 años.
Además se crea el Sistema Nacional de Cartografía de Zonas Inundables, con la finalidad de
almacenar el conjunto de estudios de inundabilidad realizados por el Ministerio de Agricultura,
Alimentación y Medio Ambiente, y sus organismos de cuenca, junto a aquellos que aporten las
comunidades autónomas y las administraciones locales.
MEMORIA
4
3. ESTUDIO DE TRAMOS CE004, CE005, CE006 Y CE007: MAPA DE PELIGROSIDAD.
METODOLOGÍA Y RESULTADOS
La metodología general empleada es aquella que se detalla en la GUÍA METODOLÓGICA
PARA EL DESARROLLO DEL SISTEMA NACIONAL DE CARTOGRAFÍA DE ZONAS
INUNDABLES editada por el MAGRAMA.
3.1. CARTOGRAFÍA
Se han utilizado los siguientes elementos cartográficos como base para el estudio detallado del
comportamiento hidráulico de los diferentes ejes fluviales:
•
Levantamiento topográfico a escala 1:1000
•
Ortofotografía disponible mediante ArcGIS Imagery Basemap (2011)
•
Inventario de estructuras (elementos obstructores del flujo)
3.1.1. Modelo Digital del Terreno (MDT)
Para la realización del estudio hidráulico es necesario disponer de una cartografía de precisión
que represente fielmente la realidad del terreno en el tramo de estudio. Para ello, se ha
utilizado un modelo digital del terreno (MDT) generado a partir de un levantamiento topográfico
a escala 1:1000 el cual ha sido tratado para eliminar los valores correspondientes a elementos
diferenciados del terreno: vegetación, instalaciones, etc.
A partir de la cartografía vectorial elaborada para los presentes estudios, se ha elaborado un
modelo digital del terreno tipo TIN.
El modelo digital del terreno de base elaborado, tipo TIN, ha sido el que se muestra a
continuación:
MEMORIA
5
Modelo digital del terreno elaborado para la modelización de los tramos pertenecientes a la Demarcación
Hidrográfica de Ceuta (CE004, CE005, CE006 y CE007)
Para representar el efecto del paso del agua por zonas con edificaciones se ha optado por
eliminar los edificios del MDT de cálculo para evitar posibles errores en la representación de la
obstrucción y para disminuir el número de celdas activas del modelo y, por lo tanto, reducir el
coste computacional de la simulación.
Para la modelización de la Máxima Crecida Ordinaria, cuya representación debe hacerse en
régimen natural, se ha realizado un TIN especial generado considerando que los edificios no
existían.
Para cada tramo se ha trabajado sobre la malla de cálculo más adecuada en función de varios
factores, como el modelo numérico de cálculo a utilizar, la extensión del tramo de estudio o las
dimensiones del canal del curso fluvial.
Todos los modelos cartográficos se encuentran en la proyección ETRS89 elipsoidal, huso 30.
El empleo de los modelos digitales del terreno se ha complementado con el uso de las
Ortofotografías disponibles mediante ArcGIS (Imagery Basemap, 2011).
3.1.2. Levantamiento de obras de fábrica
Se ha realizado un inventario de obras de fábrica (puentes, obras de drenaje y azudes) que
pudieran suponer un obstáculo al flujo, inicialmente sobre ortofotografía, y seguidamente su
comprobación y levantamiento de detalle en campo.
MEMORIA
6
Documentación fotográfica y levantamiento topográfico de la estructura OD-6
3.2. TRABAJOS HIDROLÓGICOS
3.2.1. Introducción
El objeto de los trabajos Hidrológicos consiste en la determinación de la media de los máximos
caudales anuales, que son de interés para conocer el comportamiento del flujo en cada ARPSI.
En el presente estudio, se evalúan los caudales correspondientes a la máxima crecida ordinaria
(M.C.O.), que son utilizados posteriormente, como referencia para la delimitación inicial del
Dominio Público Hidráulico, mediante el oportuno estudio hidráulico, en el que adicionalmente
se analizaran los caudales geomorfológicos. Igualmente se evalúan los caudales asociados a
períodos de retorno de 10, 50, 100 y 500 años.
A lo largo de todo el estudio, se ha seguido la metodología expuesta en la Guía Metodológica
para el Desarrollo del Sistema Nacional de Cartografía de Zonas Inundables, elaborada por el
Ministerio de Medio Ambiente, Medio Rural y Marino.
A continuación se recapitulan las ARPSIs a analizar:
Tramos de Estudio Demarcación Ceuta
Código Subcuenca
Código
ARPSI
ES150_APSFR_CE004-01
ES150_APSFR_CE004
ES150_APSFR_CE005
ES150_APSFR_CE006
MEMORIA
Nombre
APSF
Arroyo Benítez
Cañada Ortega y
Barranco Central
Arroyo de las
Bombas
Long
(Km)
Subtramo ARPSI
1,11
0,72
2,31
7
Tramos de Estudio Demarcación Ceuta
Código Subcuenca
Código
ARPSI
ES150_APSFR_CE006
ES150_APSFR_CE007
Nombre
Long
APSF
(Km)
Barranco
del
0,68
Príncipe
Arroyo
Las
1,22
Colmenas
Subtramo ARPSI
En función del área de la cuenca de cada ARPSI se proponen dos metodologías distintas para
el cálculo de caudales:
•
•
Modelos hidrometeorológicos agregados.
Modelos hidrometeorológicos semidistribuidos.
Para las cuencas con área menor a 1 km2 se propone la utilización del método racional,
mientras que para el resto se emplearán modelos hidrometeorológicos semidistribuidos.
3.2.2. Metodología de los trabajos
Los métodos hidrometeorológicos semidistribuidos emplean, como datos básicos para la
evaluación de los caudales máximos, registros pluviométricos sobre la cuenca, información
sobre la capacidad de infiltración del terreno, así como parámetros físicos de la cuenca, de
modo que, si se dispone de suficientes datos pluviométricos, es posible evaluar caudales en
puntos no aforados o con registro deficiente.
En primer lugar, se ha realizado una división de las cuencas acorde a la metodología empleada
y los objetivos a conseguir.
Posteriormente, se ha abordado la estimación de las precipitaciones asociadas a un
determinado período de retorno, mediante métodos estadísticos, considerando registros
diarios.
Finalmente, las pérdidas se evalúan mediante la aplicación del método del número de curva del
S.C.S. utilizando información cartográfica tratada mediante un sistema G.I.S. La transformación
precipitación-escorrentía se ha realizado con la aplicación del hidrograma unitario adimensional
del S.C.S.
3.2.2.1. Subdivisión de cuencas vertientes
Como se ha mencionado, un paso previo, importante para la aplicación del modelo
hidrometeorológico es el establecimiento de un conjunto de subcuencas. La delimitación en
subcuencas se efectúa estableciendo los siguientes criterios:
•
•
Cuencas vertientes a una ARPSI a analizar
Cuencas de características heterogéneas
La subdivisión en subcuencas para la aplicación del modelo hidrometeorológico queda
estructurada como se muestra en la siguiente figura.
MEMORIA
8
En la figura adjunta se presenta las cuencas vertientes a los tramos de estudio: Cuenca de la
Cañada Ortega, Arroyo Benítez, Arroyo Las Colmenas y Barranco del Príncipe y Arroyo de las
Bombas, todos ubicados en la ciudad de Ceuta.
Mapa de las subcuencas trazadas para las ARPSIs oficiales en Ceuta.
Se ha establecido una nueva subdivisión de subcuencas, en aquellos casos en los que la
modelización hidráulica requiere del conocimiento de los caudales de aporte de los afluentes al
tramo de estudio principal. Esta subdivisión en subcuencas se ha realizado en el ARPSI,
ES150_APSFR_CE005-01, en la zona de Benzú.
Mapa de las subcuencas para el ARPSI CE005-01.
MEMORIA
9
A continuación, se incluye un cuadro resumen con el tiempo de concentración calculado para
cada subcuenca en función de sus características físicas:
Subcuencas trazadas para las ARPSIs oficiales en Ceuta
2
Cuenca
Arroyo de las
Bombas
1
7,362
6,07
40,00
760,00
0,12
1,77
2
3,300
3,44
50,00
390,00
0,10
1,19
Barranco del Príncipe
3
0,510
0,70
15,00
100,00
0,12
0,34
Arroyo de las
Bombas
4
1,170
1,71
5,00
50,00
0,03
0,90
5
0,455
0,82
50,00
170,00
0,15
0,37
6
0,542
1,14
10,00
50,00
0,04
0,63
7
0,162
0,76
45,00
120,00
0,10
0,38
8
0,763
1,30
5,00
45,00
0,03
0,71
9
0,419
0,92
5,00
220,00
0,23
0,37
Arroyo las Colmenas
Arroyo Benítez
Cañada Ortega
S (km )
L (Km)
Z min
Z máx
Pendiente
(m/m)
ARPSI
Tc (horas)
3.2.2.2. Análisis pluviométrico
No existen estaciones de aforo en las cuencas de estudio, por lo que en todas las cuencas, el
cálculo de los caudales punta de avenida, se ha llevado a cabo a partir del análisis estadístico
de las precipitaciones registradas en las estaciones pluviométricas de la zona.
Estos datos, procedentes de la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET), representan la
fuente de información histórica más representativa y fiable para poder abordar una estimación
de cantidades máximas de precipitación y establecer una relación con sus períodos de
ocurrencia.
Se han seleccionado aquellas estaciones cuya longitud, considerando sólo los años completos,
no fuera menor de 30.
Estaciones Pluviométricas utilizadas en el estudio.
MEMORIA
10
A continuación se incluye una tabla con las estaciones seleccionadas, su cota y coordenadas y
los años en los que se han recogido datos en la misma.
Indicativo Series
Años Nombre
Altitud
Nombre
Provincia
Gr Min Seg E_W Gr Min Seg
5000A
19391986
47
Ceuta (Monte Hacho)
200
CEUTA
5
17
22
W
35 53
32
5000B
19872003
16
Ceuta
Puntilla)
2
CEUTA
5
19
42
W
35 53
525
5000C
20032014
11
Ceuta
87
CEUTA
5
20
49
W
35 53
19
(Explanada
Debido a la proximidad geográfica que existe entre las estaciones de Ceuta y su correlación de
años (cada una de las estaciones termina de aportar datos, cuando comienza a funcionar la
siguiente), se ha considerado más acertado para el estudio suponer que las estaciones de
Ceuta funcionan como una única estación con un rango de datos desde 1939 hasta 2014.
Previamente se ha realizado el estudio de las estaciones 5000A - Ceuta (Monte Hacho) y
5000B - Ceuta (Explanada Puntilla) de forma individualizada para comprobar que los valores
resultantes, tienen el mismo orden de magnitud que los obtenidos en la estación unificada (que
a partir de ahora pasaremos a denominar “Ceuta (Unificada)”).
Posteriormente, se ha revisado el método de ajuste de las series de datos con varias funciones
de distribución, a fin de determinar la más adecuada en cada caso. Las leyes de distribución
utilizadas son:
A.
B.
C.
D.
NORMAL
GUMBEL
SQRT
LOG-PEARSON III
De todos los análisis efectuados, se ha escogido el resultado más desfavorable con el fin de
estar siempre del lado de la seguridad considerándose finalmente los siguientes valores de
precipitación de cálculo:
A continuación se presenta un cuadro con el método de cálculo seleccionado en cada caso:
ESTACIÓN PLUVIOMÉTRICA
LEY
DISTRIBUCIÓN
5000A - CEUTA (MONTE HACHO)
SQRT
Método: Máxima verosimilitud (ML)
5000B
PUNTILLA)
SQRT
SQRT
CEUTA
(EXPLANADA
5000 – CEUTA ( UNIFICADA)
MEMORIA
DE
MÉTODO DE PROYECCIÓN
11
A continuación, se presenta un cuadro, con los resúmenes de los datos recogidos en el
presente apartado:
Precipitaciones Máximas Diarias de cálculo
Estación Pluviométrica
2
5
10
25
50
100
500
5000A
CEUTA (MONTE HACHO)
58
82
100
125
146
168
223
5000B
CEUTA (EXPLANADA PUNTILLA)
60
93
119
154
185
217
297
5000
CEUTA (UNIFICADO)
59
86
107
136
159
184
248
Como se ha mencionado con anterioridad, para el cálculo de caudales en la Ciudad Autónoma
de Ceuta, se han tomado los valores de la estación Ceuta (Unificada).
3.2.2.3. Cálculo del Número de Curva
El número de curva de cálculo para cada subcuenca NC, se obtuvo mediante la agregación por
subcuencas de los valores distribuidos de NC obtenidos a partir de la intersección de la
información de clase de pendiente, clase litológica y uso del suelo.
En función de las características litológicas y de su capacidad drenante se realizó la
clasificación del terreno en cuatro clases según la permeabilidad del terreno (clases A, B, C y
D) producto del tipo de roca subyacente.
La determinación del uso del suelo se ha abordado a partir de la información ambiental
disponible para su descarga directa en Mapa en formato digital SIOSE (Sistema de Información
de Ocupación del Suelo en España), asimilando la leyenda de dichos mapas a la clasificación
del S.C.S.
Usos del suelo
Clases Litológicas
Umbral de Escorrentía
Finalmente, las pérdidas se evalúan mediante la aplicación del método del número de curva del
S.C.S. utilizando información cartográfica tratada mediante un sistema G.I.S
Para el cálculo de los caudales, al valor obtenido de P0 se le aplica un coeficiente corrector del
umbral de carácter regional, obtenido del mapa de la figura adjunta, que refleja en cada región las
condiciones habituales de humedad del suelo en las épocas de fuertes aguaceros. En el ámbito
MEMORIA
12
de la zona de proyecto el valor del coeficiente es de 3. (Parámetro denominado CC en las tablas
de cálculo).
SAN
SEBASTIAN
SANTANDER
LACORUÑA
OVIEDO
LUGO
2
BILBAO
VITORIA PAMPLONA
LEON
PONTEVEDRA
LOGROÑO
ORENSE
HUESCA
PALENCIA BURGOS
GERONA
2
LERIDA
VALLADOLID
ZAMORA
SORIA
BARCELONA
TARRAGONA
SEGOVIA
SALAMANCA
2,5
ZARAGOZA
GUADALAJARA
AVILA
MADRID
TERUEL
CUENCA
MENORCA
CASTELLON
TOLEDO
CACERES
VALENCIA
IBIZA
I S L A S
CIUDADREAL
BADAJOZ
PALMADE
MALLORCA
3
MALLORCA
B A L E A R E S
DE 2,5 A 3
ALBACETE
ALICANTE
CORDOBA
JAEN
I S L A S
MURCIA
HUELVA
SEVILLA
GRANADA
EN LA VERTIENTE NORTE DE LAS
ISLAS DE ACUSADO RELIEVE
4,0
EN SU VERTIENTE SUR Y EN LAS
ISLAS DE SUAVE TOPOGRAFÍA
ALMERIA
MALAGA
CADIZ
MELILLA
3
CEUTA
3
HIERRO
L ANZAROTE
SANTA CRUZ
DE TENERIFE
LA PALMA
GOMERA
3
C A N A R I A S
3,5
LAS
PALMAS
FUERTEVENTURA
TENERIFE
GRAN CANARIA
º
Coeficiente corrector del umbral de escorrentía
Los números de curva finalmente obtenidos fueron los siguientes:
Po(HMS)
CN(HMS)
Cuenca
Condición II
Condición I
Condición III
Condición II
Condición I
Condición III
1
49,66
110,12
20,98
50,17
31,23
70,45
2
47,26
104,60
19,88
51,41
32,34
71,55
3
24,26
53,43
9,19
67,33
48,34
84,47
4
31,56
69,31
12,62
61,30
41,91
79,85
5
29,31
64,37
11,56
63,05
43,72
81,22
6
20,39
45,15
7,36
71,04
52,55
87,17
7
14,70
33,16
4,65
77,28
60,13
91,49
8
22,82
50,33
8,51
68,67
49,83
85,46
9
64,14
144,31
27,52
43,80
25,73
64,50
Arroyo las
Bombas
46,27
102,32
19,43
51,94
32,83
72,02
Arroyo las
Colmenas
24,65
54,28
9,38
66,98
47,95
84,21
Arroyo
Benítez
21,37
47,25
7,83
70,06
51,42
86,47
MEMORIA
13
3.2.3. Modelización de cuencas simples
Para las cuencas con área menor a 1 km2 se propone la utilización del método racional (modelo
hidrometeorológico agregado), mientras que para el resto se emplearán modelos
hidrometeorológicos semidistribuidos.
Se analizan en este apartado las siguientes cuencas:
Cuencas de Estudio en Ceuta
Código Subcuenca
Subcuencas Estudio
Nombre APSF
9
Cañada Ortega
7y8
Arroyo Benítez
5y6
Arroyo Las Colmenas
3
El conocimiento de los caudales punta es suficiente para caracterizar hidrológicamente los
tramos definidos como ARPSIs, por lo que no es necesario analizar otras características de los
hidrogramas de crecida. Para poder calcular los caudales, se debe realizar un análisis
estadístico de las precipitaciones máximas para cada uno de los períodos de retorno
considerados.
El método hidrometeorológico que se emplea, es el recogido en la Instrucción de Carreteras
5.2-IC “Drenaje superficial” que se aplica a las pequeñas cuencas con un tiempo de
concentración menor o igual a 0,25 h.
El caudal de avenida para cuencas pequeñas, Q (m3/s), para un período de retorno dado se
obtiene mediante la expresión:
Q =
C ⋅I⋅A
3
Y la versión modificada para tiempos de concentración mayores. Dicha versión modificada fue
presentada por su autor (J.R. Témez) en una comunicación al XXIV Congreso de la Asociación
Internacional de Investigaciones Hidráulicas (Madrid 1991), reproducida en el nº 82 de la
revista de “Ingeniería Civil”. La publicación también recomienda los límites del campo de
aplicación.
Q = K ⋅
C ⋅I⋅A
3,6
Los datos que se precisan para el cálculo de caudales son los siguientes:
MEMORIA
14
Datos Físicos:
-
Área de la cuenca (A), medida en km2
Longitud del curso del cauce principal (L)
Cota máxima del curso de agua (Z máx)
Cota del curso del agua en el punto de desagüe (Z mín.)
Valor del parámetro umbral de escorrentía (P0)
Valor del parámetro Ii/Id
Los valores correspondientes a datos físicos de las cuencas se han recogido en el apartado
3.2.2.1Subdivisión en Subcuencas.
Valores de las precipitaciones máximas reales sobre la cuenca, correspondientes a distintos
períodos de retorno, que se han determinado con anterioridad en el punto 0 Análisis
Pluviométrico.
Tiempo de concentración
La expresión utilizada para la determinación de este tiempo es la siguiente:
⎡ L ⎤
Tc = 0,3 ⋅ ⎢ 1/4 ⎥
⎣J ⎦
0,76
Donde:
•
•
•
Tc =Tiempo de concentración medido en horas.
L =Longitud del curso principal (km).
J =Pendiente media del curso principal (tanto por uno).
Régimen de precipitaciones extremas
El aguacero a efectos de cálculo quedará definido por la intensidad I (mm/hora) de
precipitación media, función de la duración del intervalo considerado y de la intensidad de
precipitación media diaria (Pd/24) para un período de retorno de referencia.
La duración que se considera en los cálculos de intensidad es igual al tiempo de concentración
de la cuenca.
MEMORIA
15
La intensidad de precipitación media para un período de retorno dado se obtiene a partir de la
siguiente expresión:
I
Id
⎛ I
= ⎜⎜ 1
⎝ Id
⎞
⎟⎟
⎠
28
0,1
28
− D
0,1
0,1
−1
Donde:
•
•
•
•
D = Duración de la lluvia en horas
I = Intensidad de la lluvia media en un intervalo de duración D para un
período de retorno dado
Id = Intensidad de lluvia diaria para ese mismo período de retorno (Pd/24)
I1/Id = Relación entre la intensidad de lluvia horaria y diaria (independiente
del período de retorno). Representa un valor regional y para nuestro caso
concreto toma un valor igual a 10,50.
La ley de precipitaciones máximas diarias reales sobre una cuenca en la versión modificada,
deducida del plano de isomáximas, viene corregida según la expresión siguiente, para tener en
cuenta la no simultaneidad de las lluvias máximas de un mismo período de retorno en toda la
superficie.
logA ⎞ para A ≥ 1 km2.
⎛
Pd * = Pd ⋅ ⎜1 −
⎟
15 ⎠
⎝
Pd * = Pd
para A ≤ 1 km2.
Donde:
•
•
•
Pd* = Precipitación máxima diaria modificada correspondiente a un período
de retorno T, expresada en mm
Pd = Precipitación máxima diaria deducida de las isomáximas
correspondientes a un período de retorno T y expresada en mm
log A = Logaritmo decimal de la superficie de la cuenca A (km2).
El aguacero a efectos de cálculo quedará definido por la intensidad I (mm/hora) de
precipitación media, función de la duración del intervalo considerado y de la intensidad de
precipitación media diaria (Pd*/24) para un período de retorno de referencia.
MEMORIA
16
Coeficiente de escorrentía
La ley utilizada para el cálculo del coeficiente de escorrentía está ligada a aquella otra de
transferencia “precipitación-escorrentía superficial” deducida por el Soil Conservation Service
de E.E.U.U.
La expresión que evalúa el valor del coeficiente de escorrentía es el siguiente:
C =
(P d
− P 0 ) ⋅ (P d + 23 ⋅ P 0 )
(P d
+ 11 ⋅ P 0 )
2
Donde:
•
C = Coeficiente de escorrentía
(En las tablas de cálculo se ha denominado C2)
•
Pd = Precipitación máxima diaria correspondiente al período de retorno
considerado (mm)
P0 = Umbral de escorrentía (mm).
•
La expresión que evalúa el valor del coeficiente de escorrentía en la versión modificada es el
siguiente:
C =
(Pd
* −P0 ) ⋅ (P d * + 23 ⋅ P0 )
(Pd
* + 11 ⋅ P0 )
2
Donde:
•
Pd* = Precipitación máxima diaria modificada correspondiente al período de
retorno considerado (mm).
•
K = Coeficiente que tiene en cuenta la falta de uniformidad en la
distribución temporal del aguacero.
La expresión utilizada para determinar el valor de K es función del tiempo de concentración
(Tc) de la cuenca:
K = 1 +
T c1,25
T
+ 14
1,25
c
En las tablas siguientes se puede ver el cálculo de caudales realizado para cada uno de los
períodos de retorno considerados:
MEMORIA
17
3
Cuencas de Estudio en Ceuta
Descarga Máxima (m /s)
Subcuencas
Estudio
Nombre APSF
T10
3
(m /s)
T50
3
(m /s)
T100
3
(m /s)
T500
3
(m /s)
9
Cañada Ortega
0,99
3,00
4,20
7,85
Cañada Ortega
0,39
1,09
1,51
2,75
Cañada Ortega
0,54
1,64
2,30
4,31
Subcuenca 901
Subcuenca 902
7y8
Arroyo Benítez
5,93
11,61
14,58
22,56
5y6
Arroyo Las Colmenas
6,05
12,19
15,46
24,33
3
4,88
9,81
12,43
19,55
Código Subcuenca
3.2.4. Modelización de la transformación precipitación-escorrentía
Para modelizar el proceso de transformación de la precipitación en escorrentía, se ha utilizado
el programa HEC-HMS 3.5., desarrollado por el Hydrologic Engineering Center del U.S. Army
Corps of Engineers (Agosto de 2009), versión actualizada del programa HEC-1.
Para efectuar los cálculos de los caudales máximos a la salida de la cuenca, el programa
necesita una serie de datos que dependen del modelo utilizado en cada etapa del proceso de
transformación precipitación – escorrentía. A continuación se detallan las etapas y los modelos
incluidos en cada una de ellas:
•
•
•
•
•
Modelo de la Cuencas
Tránsito en cauces
Modelos Meteorológicos
Especificaciones de Control
Hora de inicio
Se han realizado cuatro simulaciones por cada una de las cuencas en correspondencia con
cada período de recurrencia analizado, cada simulación incluye un Modelo de Cuencas (para el
Arroyo de las Bombas), un Modelo Meteorológico y unas Especificaciones de Control.
En el mismo están incluidos los parámetros de cada subcuenca y tramo de cauce en el cual se
realiza el tránsito de la avenida.
La configuración de este modelo para cada una de las cuencas analizadas se puede ver en la
figura adjunta:
MEMORIA
18
Esquema de modelización
3.2.4.1. Resultados de la modelización
Los resultados de dichas modelizaciones incluyen un hidrograma de salida que define el caudal
máximo de avenida para cada período de retorno considerado, tiempo en el que se produce
dicho pico de caudal, y los correspondientes volúmenes de escorrentía producidos por la lluvia
caída en la cuenca.
El Modelo Meteorológico para cada cuenca es el descrito anteriormente, y presenta cuatro
casos con los valores de precipitación que se resumen a continuación:
•
•
•
•
Tormenta 1: Períodos de recurrencia Tr = 10 años
En cuanto a las Especificaciones de Control se han supuesto una fecha y hora simbólicas,
considerando un intervalo de tiempo que permita trabajar al modelo de manera adecuada. Se
ha denominado a este modelo Control 1.
Introduciendo los datos de partida requeridos por el programa (configuración física de la
cuenca, valores de precipitación, CN y tiempo de concentración), se obtienen datos de
caudales en los diferentes nudos de la red hidrográfica.
Los resultados de la modelización hidrológica en cada cuenca se incluyen en el siguiente
cuadro resumen:
MEMORIA
19
CAUDALES (m3/s)PERÍODO DE
RETORNO
Subcuenca
T10
T100
T500
Subcuenca1
6.0
32.4
62.2
Subcuenca2
4.0
19.3
35.8
Subcuenca 3
3.3
7.7
11.6
Subcuenca 4-1
3.3
8.2
12.5
Subcuenca 4-2
3.1
7.0
10.2
Desembocadura
11.5
55.0
102.5
3.2.5. Cálculo de la máxima crecida ordinaria
Para la determinación de la máxima crecida ordinaria, se toma como base los análisis
experimentales recogidos por el CEDEX en su Guía metodológica para la estimación del
caudal de máxima crecida ordinaria (1994). En ella se explica que se puede determinar el valor
del caudal de la máxima crecida ordinaria (QM.C.O.), en función de la media, (Qm), y el
coeficiente de variación, Cv, de la distribución de los máximos caudales anuales.
La serie de máximos caudales anuales se obtiene a partir de métodos hidrometeorológicos, ya
que no se dispone de datos de aforo.
Tomando un decenio representativo de precipitaciones y estableciendo dichos valores como
precipitación acumulada para el modelo meteorológico, obtenemos unos valores de caudales
que serán los caudales base para establecer la M.C.O de cada ARPSI a analizar.
En función del tiempo de concentración de la cuenca de aportación de cada ARPSI suponemos
dos metodologías distintas para el cálculo de la máxima crecida ordinaria.
Para aquellas cuencas que presenten un tiempo de concentración inferior a 6 horas,
aplicaremos el método racional (modelo hidrometeorológico agregado), mientras que para el
resto Tc> 6 horas, se emplearan modelos hidrometeorológicos semidistribuidos, debido a que
el método racional en estos casos supone una simplificación de la realidad.
La máxima crecida ordinaria es para cada cauce estudiado:
Modelo
hidrometeorológico
Código APSFR
Nombre de la APSF
Descarga
3
Máxima (m /s)
M.C.O
Semidistribuido
9,12
Agregado (Racional)
Cañada Ortega
0,50
Agregado (Racional)
Cañada Ortega,
Subcuenca 9-01
0,20
Agregado (Racional)
Cañada Ortega,
Subcuenca 9-02
0,27
Agregado (Racional)
Arroyo Benítez
3,28
MEMORIA
20
Modelo
hidrometeorológico
Código APSFR
Nombre de la APSF
Descarga
3
Máxima (m /s)
M.C.O
Agregado (Racional)
Arroyo Las Colmenas
3,32
Agregado (Racional)
2,68
3.3. ESTUDIO HIDRÁULICO
El estudio hidráulico se ha realizado mediante dos modelos: HEC-RAS (unidimensional) y
Sobek (bidimensional), tal y como se expone a continuación.
3.3.1. Estudio hidráulico en HEC-RAS
Para el estudio hidráulico del tramo CE005 se ha utilizado el software HEC-RAS.
El modelo matemático HEC-2 fue desarrollado en su primera versión el año 1976 por el
Hydrologic Engineering Center (HEC), organismo dependiente del US Army Corps of
Engineers. Es un programa ampliamente utilizado por la comunidad hidráulica, que permite
calcular perfiles de la lámina de agua en ríos y canales, para flujos subcríticos y supercríticos,
considerando los efectos de puentes, pasos inferiores, aliviaderos y otras obstrucciones.
Desde el año 1991 existe un nuevo programa del mismo organismo, sucesor del anterior. Se
llama HEC-RAS (River Analisis System) y asume las mismas hipótesis básicas, aunque
contiene una serie de mejoras tanto en la introducción de datos (trabaja en entorno
WINDOWS) como en las capacidades de modelización, permitiendo por ejemplo el cálculo de
distribuciones de velocidades en una sección, cambios de flujo lento-rápido (o viceversa), etc...
En el presente trabajo se ha utilizado este software (HEC-RAS), en su versión 4.1.0.
3.3.2. Hipótesis de cálculo
Las principales hipótesis asumidas por el programa son:
•
Flujo permanente: es decir, no hay variación de calado o velocidad con el tiempo.
•
Flujo gradualmente variado, donde se cumple la distribución hidrostática de presiones.
•
Flujo unidimensional, en la dirección del río o canal.
•
Pendientes pequeñas, menores de 1/10. Con eso cos φ≅1 y el calado vertical es
representativo de la altura de presión.
•
Contornos rígidos, no admitiéndose erosión o sedimentación del lecho.
•
Pérdidas por fricción estimadas mediante la fórmula de Manning.
•
No se contempla el transporte sólido.
MEMORIA
21
3.3.3. Formulación básica de flujo
Considerando las hipótesis anteriormente expresadas, la ecuación básica de conservación de
la energía entre dos secciones 1 y 2 de un flujo unidimensional es:
V12
V22
Z 1 + Y1 + α1 ⋅
= Z 2 + Y2 + α 2 ⋅
+ he (1)
2⋅ g
2⋅ g
siendo, para la sección transversal 1 o 2:
Z (m)
elevación del fondo de la sección transversal con respecto a una cota
de referencia.
calado del agua en la sección transversal.
coeficiente de energía, que tiene en cuenta la distribución no uniforme
de velocidades en la sección.
velocidad media del flujo en la sección.
aceleración de la gravedad.
pérdida de energía entre las secciones 1 y 2.
Y (m)
α
V (m/s)
g (m/s²)
he (m)
Esta pérdida se evalúa a partir de la expresión:
he = L ⋅ Sf + C ⋅
α 1 ⋅ V12
2⋅g
−
α 2 ⋅ V 22
2⋅g
(2)
donde:
L (m)
Sf (m/m)
C
longitud del tramo.
pendiente de fricción.
coeficiente de perdidas por expansión o contracción del flujo.
Esquema del perfil longitudinal de un río con las diferentes variables utilizadas para el cálculo de la
pérdida de energía entre dos secciones.
MEMORIA
22
Por otra parte, se supone que la pérdida de energía por fricción para una velocidad y radio
hidráulico dados es la misma que tendría un flujo uniforme que tuviera la misma velocidad y el
mismo radio hidráulico. La fórmula utilizada por el programa para el cálculo de la pendiente
motriz es la de Manning:
Sf =
n2 ⋅ Q2
A 2 ⋅ Rh
4
(3)
3
donde:
Q (m³/s)
n
A (m²)
Rh (m)
caudal circulante por la sección.
coeficiente de rugosidad de Manning.
área mojada de la sección transversal.
radio hidráulico de la sección transversal.
Para generar una geometría lo más próxima posible al cauce real y sus condiciones, se ha
procedido a realizar un preproceso con la aplicación HEC-Geo RAS de ArcGIS, que permite
generar la geometría con fidelidad y generar los archivos que ejecutarán HEC-RAS.
Finalmente el programa exporta ficheros de salida que se pueden tratar en ArcGIS.
El esquema de trabajo es el siguiente:
MEMORIA
23
MEMORIA
24
3.3.4. Estudio hidráulico en Sobek
Para el estudio hidráulico de los tramos CE004, CE006 y CE007, dado que el comportamiento
del flujo es bidimensional en algunas zonas, se ha utilizado el software Sobek.
El modelo Sobek-Rural ha sido desarrollado por el instituto de búsqueda WL|DELFT
HYDRAULICS en colaboración con el National Dutch Institute of Inland Water Management and
Wastewater Treatment (RIZA), el Departamento de Ingeniería Hidráulica de la Delft Technische
Universiteit y las principales consultoras de ingeniería hidráulica holandesas: DHV Water,
Arcadis Heidemij, DLG, Grontmij, Haskoning, Iwaco, Tauw y Ingenieurs BCC.
Se trata de un modelo numérico integrado que permite simular la hidrodinámica asociada a
redes de flujo unidimensionales (cómo por ejemplo cursos fluviales), así como la asociada al
flujo bidimensional en las llanuras de inundación. El modelo se caracteriza por usar un
algoritmo de cálculo muy robusto (esquema computacional de Delft) que permite tratar flujo en
régimen mixto (es decir, con transiciones de régimen supercrítico-subcrítico y viceversa), así
como frentes de onda abruptos. Además, es 100% conservativo, permitiendo reproducir los
fenómenos de sequía-inundación (drying-flooding) o flujo en cauce seco, sin necesidad de
introducir caudales ficticios en canales piloto. Desde un punto de vista de utilización del
modelo, el pre-proceso de los datos y el post-proceso de los resultados se realiza sobre un
editor propio tipo SIG que facilita la edición del modelo y el análisis e interpretación de los
resultados. El paquete Sobek consta de diferentes módulos integrables en función de la
naturaleza de la simulación a realizar. Para el estudio hidráulico de inundaciones es necesaria
la aplicación de los siguientes módulos:
•
Channel flow: módulo asociado a la simulación del flujo en los cursos fluviales
•
Overland flow: módulo asociado a la simulación del flujo bidimensional en las llanuras
3.3.4.1. Hipótesis de cálculo
Las principales hipótesis asumidas por el programa son:
•
Flujo no estacionario, donde se pueden producir variaciones de calado o velocidad con
el tiempo.
•
Flujo gradualmente variado, donde se cumple la distribución hidrostática de presiones.
•
Pendientes pequeñas, menores de 1/10. Con esto cos φ≅1y el calado vertical es
representativo de la altura de presión.
•
Contornos rígidos, no admitiéndose erosión o sedimentación del cauce ni de la llanura.
•
Se pueden estimar las pérdidas por fricción mediante varias fórmulas: Manning, Chézy,
Nikuradse, Strickler, White-Colebrook o Bos-Bijkerk.
•
No se contempla el transporte sólido.
MEMORIA
25
•
No se consideran las pérdidas de carga asociadas a la transferencia turbulenta de la
cantidad de movimiento por parte de los remolinos que se pueden generar (esta
transferencia origina una fricción interna del fluido, denominada viscosidad de remolino
o eddy viscosity).
3.3.4.2. Formulación básica de flujo
Desde un punto de vista computacional, el modelo está dividido en un modelo unidimensional
(1D) y en un modelo bidimensional (2D), basado en una malla computacional regular de
elementos cuadrados. Ambos modelos quedan acoplados de forma implícita y se resuelven
simultáneamente en base a las ecuaciones completas de Saint-Venant (continuidad y
conservación de la cantidad de movimiento).
Para la conservación de la cantidad de movimiento, los modelos 1D y 2D se resuelven por
separado, por lo que velocidades y caudales son independientes. Desde el punto de vista de la
continuidad, los volúmenes de ambos modelos quedan combinados, pues en los puntos de
conexión (espacialmente comunes), el nivel de agua es el mismo. Así pues, y de esta manera,
los modelos quedan acoplados. La siguiente figura muestra la relación entre los sistemas 1D y
2D:
Esquema de conexión entre los modelos 1D y 2D.
3.3.5. Datos básicos de los modelos
De forma general, los datos de base de los modelos (HEC-RAS y Sobek) los constituyen los
siguientes puntos:
•
La
geometría
del
modelo
1D
se
define
mediante
secciones
transversales
características del curso fluvial modelizado, generadas a partir de cortes sobre el
Modelo Digital del Terreno.
MEMORIA
26
Determinación del canal de flujo para la modelización fluvial unidimensional.
•
La geometría del modelo 2D se define a partir del Modelo Digital del Terreno (MDT) y
se introduce en formato ráster como malla regular de elementos cuadrados de igual
medida.
Se han definido MDTs diferenciados para la simulación de la MCO y para el resto de
periodos de retorno, eliminando edificios y estructuras que puedan condicionar al flujo
en el caso de MCO.
•
Los coeficientes de rugosidad de Manning de los modelos se determinan a partir de la
caracterización del uso del suelo del SIOSE corregida por inspección visual con
ortofotografía actualizada y tomando como base las equivalencias de número de
Manning de la Guía Metodológica.
•
En el caso de las estructuras introducidas en los modelos, fundamentalmente se trata
de puentes, pasarelas y algún vado. Sus características geométricas se determinan a
partir de los levantamientos topográficos realizados en las estructuras, la cartografía
disponible y las visitas de campo.
A continuación se presenta una tabla resumen de las estructuras modelizadas en cada
tramo:
ARPSI
NOMBRE
SUBTRAMO
Longitud
(km)
Número de
estructuras
modelizadas
ES150_APSFR_CE004
Arroyo Benítez
CE004-01
1,11
3
ES150_APSFR_CE005
Cañada Ortega y
Barranco Central
CE005-01
0,72
4
CE006-01
2,31
3
CE006-02
0,68
2
Arroyo Las Colmenas
CE007-01
1,22
-
ES150_APSFR_CE006
ES150_APSFR_CE007
•
Como condición de contorno en la entrada se han tomado los hidrogramas o caudales
punta, según el caso, procedentes del estudio hidrológico. A continuación se presenta
una tabla resumen con los caudales punta (introducidos al inicio de cada tramo) para
cada tramo y para cada periodo de retorno:
MEMORIA
27
SUBTRAM
O
•
Longitud
QMCO (m3/s)
(km)
Q10 (m3/s)
Q50 (m3/s)
Q100 (m3/s)
Q500 (m3/s)
CE004-01
1,11
3,28
5,93
11,61
14,58
22,56
CE005-01
0,72
0,27;0,2
0,54;0,39
1,64;1,09
2,3;1,51
4,31;2,75
CE006-01
2,31
2,61
3,30
6,20
7,70
11,60
CE006-02
0,68
3,17;4,75;
3,54
4;6;
4,48
13,4;22,1;
8,67
19,3;32,4;
10,86
35,8;62,2;
16,38
CE007-01
1,22
3,32
6,05
12,19
15,46
24,33
Como condición de contorno a la salida se ha tomado el nivel medio del mar para cada
periodo de retorno, asumiendo que es el mismo para ambas ARPSI. El CEDEX redactó
un documento en el cual se definían las CC de desembocadura en el mar para la
cornisa
cantábrica
y para
la
zona mediterránea
(Palancia)
estableciendo
la
equivalencia de período de retorno T de set-up (que es el único que dependía de T) del
nivel del mar/avenida fluvial era:
Periodo de retorno
Fluvial
Periodo de retorno
equivalente mar
25
1,5
50
2,5
100
5
200
10
500
20
Esto se debe a que si se toma el mismo T para ambos fenómenos, se sobredimensiona
la probabilidad final. A partir de esos período de retorno del mar, se ha empleado el
programa iOlé del IHC, que se creó específicamente para definir las zonas inundables
en de origen marino del SNCZI )
Los valores de nivel del mar son muy reducidos en la zona, así que de todos los
perfiles del iOlé de la zona de Ceuta y Melilla se ha buscado el que tenía mayores
valores, que corresponde a la cornisa norte de Ceuta (aunque los valores son bastante
parecidos) siendo el ajuste el que se presenta en siguiente la figura para nivel del mar.
Se toma el de intervalo de confianza 90% que es la línea superior.
MEMORIA
28
Modelización con programa iOle
Al no dar iOlé valores para T<2, se han adoptado los siguientes niveles del nivel de
mar para los tramos simulados:
MEMORIA
Periodo de
retorno fluvial
Periodo de retorno
equivalente mar
Valores propuestos
(m.s.n.m.)
DPH-10
2
0,9
50
2,5
0,92
100
5
0,98
500
20
1,05
29
3.3.6. Aplicación de los modelos
3.3.6.1. Modelo HEC-RAS
La secuencia de construcción del modelo CE005 (HEC-RAS) es la siguiente:
PREPROCESO
HEC‐Geo RAS
ArcGIS
BASE CARTOGRÁFICA: MDT
DEFINICIÓN DE GEOMETRÍA
Cauce
Márgenes
Líneas de flujo
Secciones
Secciones de puentes
Áreas inefectivas y de almacenamiento
Rugosidad
GENERACIÓN DE FICHERO DE ENTRADA A HEC‐RAS
INTRODUCCIÓN DE GEOMETRÍAS ESPECIALES (PUENTES, CULVERTS…)
PERFILES DE CÁLCULO (CAUDALES)
CONDICIONES DE CONTORNO (CALADO CRÍTICO)
MODELIZACIÓN CON HEC‐RAS
POST PROCESO EN GEO RAS (ArcGIS)
EXPORTACIÓN DE RASTER DE CALADOS Y VELOCIDADES
MEMORIA
30
1) CE005_01
80
Legend
70
WS T500
WS T100
50
WS T050
40
0
100
200
300
400
500
600
700
798.12
WS T005
756.75
654.23
597.79
549.67
500.22
440.12
394.91
342.16
297.80
261.08
229.2...
174....
10
138...
151...
20
699.65
711.19 OD4
WS T010
30
197.5...
Elevation (m)
60
Ground
800
Main Channel Distance (m )
Planta esquemática de la geometría modelizada en HEC-RAS (1D) para la ARPSI CE005, sección
transversal y perfil longitudinal.
3.3.6.2. Modelo Sobek
La secuencia de construcción de los modelos CE004, CE006 y CE007 (Sobek) es la siguiente:
MEMORIA
31
Planta esquemática de la geometría modelizada en Sobek (2D) para la ARPSI CE004
MEMORIA
32
MEMORIA
33
Como resultado de la modelización hidráulica se obtienen unos ráster de calados y
velocidades, a partir de los cuales se definen las áreas de inundación para las diferentes
hipótesis de crecida cuyas características fueron definidas en el correspondiente estudio
hidrológico.
MEMORIA
34
3.4. RESULTADOS DEL ESTUDIO HIDRÁULICO
Como resultado de las modelizaciones anteriores, se han generado los mapas de peligrosidad
para períodos de retorno T=10 años (alta probabilidad), T=100 años (media probabilidad) y
T500 años (baja probabilidad), preceptivos para la Comisión Europea para dar cumplimiento a
la Directiva de Inundaciones, que consisten en los raster de calados en la totalidad de la zona
inundable. Los mapas de peligrosidad finales deben referirse a la totalidad de cada ARPSI por
lo que se deben agrupar los subtramos en un único elemento.
En la imagen siguiente se muestra un ejemplo del mapa de peligrosidad para 500 años de
periodo de retorno, obtenido a partir de la modelización del tramo CE006.
Mapa de peligrosidad para 500 años de periodo de retorno del tramo CE006
En el DOCUMENTO Nº2 PLANOS se pueden consultar los resultados finales de los mapas de
peligrosidad.
MEMORIA
35
4. MAPA DE RIESGO.METODOLOGÍA Y RESULTADO
El principal objetivo de los mapas de riesgo es aportar la información fundamental para la
elaboración de los futuros planes de gestión del riesgo. Estos mapas, generados en base a los
mapas de peligrosidad, incorporan la información de los posibles daños asociados a las
inundaciones tanto en lo concerniente a salud humana como en lo relativo a la actividad
económica, el medio ambiente y el patrimonio cultural.
La metodología general empleada es la indicada en la “PROPUESTA DE MÍNIMOS PARA LA
METODOLOGÍA DE REALIZACIÓN DE LOS MAPAS DE RIESGO DE INUNDACIÓN”
elaborada por la Dirección General del Agua expresamente para dar cumplimiento a la
Directiva de inundaciones de la Unión Europea.
Atendiendo a lo que se recoge en la Directiva de Inundaciones (y al Real Decreto 903/2010),
los mapas de riesgo de inundación mostrarán “las consecuencias adversas potenciales
asociadas a la inundación en los escenarios indicados en el apartado 3, expresadas mediante
los parámetros siguientes:
•
Número indicativo de habitantes que pueden verse afectados.
•
Tipo de actividad económica de la zona que puede verse afectada.
•
Instalaciones a que se refiere el anexo I de la Directiva 96/61/CE del Consejo relativa a
la prevención y al control integrados de la contaminación que puedan ocasionar
contaminación accidental en caso de inundación y zonas protegidas que puedan verse
afectadas indicadas en el anexo IV, punto 1, incisos i), iii) y v) de la Directiva
2000/60/CE.”
Estos “escenarios indicados en el apartado 3” de la Directiva, son los periodos de retorno
asociados a diferentes probabilidades de ocurrencia de inundaciones (10 cuando esté
disponible, 100 y 500 años en materia de inundaciones de origen fluvial).
La cartografía de riesgo de inundación elaborada para cada ARPSI y periodo de retorno
considerado, de acuerdo con lo establecido en el artículo 9 del RD 903/2010, es la siguiente:
•
Riesgo a la Población: número indicativo de habitantes que pueden verse afectados en
la zona inundable del municipio
•
Riesgo a la Actividad económica: tipo de actividad económica de la zona que puede
verse afectada
•
Riesgo en Puntos de especial importancia: Instalaciones industriales a que se refiere el
anejo I de la ley 16/2002, de IPPC, EDARs, Patrimonio Cultural y afecciones de
importancia para las labores de Protección Civil
MEMORIA
36
•
Áreas protegidas ambientalmente: Zonas protegidas para la captación de aguas
destinadas al consumo humano, masas de agua de uso recreativo y zonas para la
protección de hábitats o especies que pueden resultar afectadas
4.1. AFECCIÓN A LA POBLACIÓN
En el artículo 6 de la Directiva 2007/60/CE, en su punto 5, se indica que deberá incluirse un
“número indicativo de habitantes que pueden verse afectados”.
El mapa de riesgo a la población viene definido por la superposición de la envolvente de cada
período de retorno al raster de población de 100x100m de la Comisión Europea (Eurostat) cuya
última versión es del año 2009 y a la capa de municipios oficial, por lo que permite obtener la
población en zona inundable en cada término municipal.
4.2. AFECCIÓN A LA ACTIVIDAD ECONÓMICA
En el artículo 6 de la Directiva 2007/60/CE, en su punto 5, también se indica que uno de los
parámetros a mostrar será el “tipo de actividad económica de la zona que puede verse
afectada”.
Para la obtención de las actividades económicas se ha partido de la información existente
sobre usos del suelo. Dicha información se clasifica en base a las categorías generales del
mapa de riesgo nacional que establece 20 categorías de actividad económica. Una vez
establecidas las equivalencias uso/actividad económica en cada polígono, se le asigna a éste
la actividad económica mayoritaria.
MEMORIA
37
Categoría en Mapa de riesgo nacional
Urbano concentrado
Urbano disperso
Asociado a urbano
Infraestructura social
Terciario
Industrial concentrado
Industrial disperso
Agrícola-Secano
Agrícola-Regadío
Otros usos rurales
Forestal
Infraestructuras: carreteras
Infraestructuras: ferrocarriles
Infraestructuras aeroportuarias
Infraestructuras: energía
Infraestructuras: Comunicaciones
Infraestructuras hidráulico-sanitarias
Infraestructuras: Residuos
Masas de agua
Otras áreas sin riesgo
El resultado obtenido se coteja con la capa BTN-25 y las ortofotografías 2012 del Plan Nacional
de Ortofotografía Aérea (PNOA) del IGN. Esta revisión es necesaria porque, aunque un
polígono puede presentar mayoría de ocupación de un uso, puede ocurrir que sólo se
encuentre en zona inundable una pequeña porción de ese polígono y que dicha porción se
corresponda con uno de los porcentajes minoritarios.
Como información de base de usos del suelo se ha utilizado el SIOSE 2009 (Sistema de
Información sobre Ocupación del Suelo de España) proporcionado por el IGN.
MEMORIA
38
Mapa de usos del suelo utilizado en Ceuta CE005, basado en la información del SIOSE
4.3. AFECCIÓN A PUNTOS DE ESPECIAL IMPORTANCIA Y ÁREAS PROTEGIDAS
AMBIENTALMENTE
Para el cumplimiento del R.D. 903/2010, de 9 de Julio, de evaluación y gestión de riesgos de
inundación, los mapas de riesgo deben incluir, además de los puntos anteriormente descritos,
una serie de elementos recogidos en el art. 9:
“c) Instalaciones industriales a que se refiere el anejo I de la Ley 16/2002, de 1 de julio, de
Prevención y Control Integrado de la Contaminación que puedan ocasionar contaminación
accidental en caso de inundación así como las estaciones depuradoras de aguas residuales
MEMORIA
39
d) Zonas protegidas para la captación de aguas destinadas al consumo humano, masas de
agua de uso recreativo y zonas para la protección de hábitats o especies que pueden resultar
afectas”
Por otra parte, también se hace referencia a las consecuencias sobre el patrimonio cultural y el
medio ambiente en el art. 1 tanto de la Directiva 2007/60/CE como de su transposición al
derecho español mediante el R.D. 903/2010.
Por esta razón se ha recopilado la información siguiente:
•
Instalaciones industriales a que se refiere el anejo I de la Ley 16/2002 ya
mencionada.
•
Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR)
•
Patrimonio cultural
•
Afecciones de importancia para las labores de protección civil
•
Zonas protegidas para la captación de agua
•
Masas de agua de uso recreativo
•
Zonas para la protección de hábitats o especies (LIC, ZEPA y, en su caso, otros
hábitats de interés)
•
Masas de agua de la Directiva Marco del Agua
La información se refleja en un único mapa de zonas y puntos:
a) Riesgo en puntos de especial importancia
La capa correspondiente se obtiene superponiendo cada envolvente a las capas GIS con la
información puntual de base de los siguientes tipos:
•
Industrias IPPC: la información de base utilizada ha sido el reporting oficial de
EPRTR de la comisión Europea (Base de datos y capa KMZ) y la información de
PRTR España.
•
Patrimonio Cultural: obtenida a partir de la BTN-25 e información de la Junta de
Andalucía (capas de descarga de la web de Datos Espaciales de Referencia de
Andalucía, DERA).
•
EDAR: obtenida a partir de las capas oficiales del MAGRAMA y de la C.H.G.
•
Protección Civil: información variada sobre instalaciones de interés: hospitales,
infraestructuras, instalaciones energéticas y de comunicaciones que pudieran sufrir
afección, obtenidas a partir de la BTN-25 e información de la Junta de Andalucía
(capas de descarga de la web de Datos Espaciales de Referencia de Andalucía).
MEMORIA
40
Puntos de especial importancia identificados en el tramo CE007
b) Áreas de importancia medioambiental
La capa correspondiente se obtiene superponiendo cada envolvente a las capas GIS con la
información puntual de base de las zonas de importancia ambiental incluidas en las capas de
libre difusión de la C.H.G. de los siguientes tipos:
•
Zonas de captación para abastecimiento humano: de la BTN25.
•
Zonas protegidas por la Directiva de Habitats: LICs y ZEPAs
•
Zonas de baño
Las zonas inundables objeto del presente documento no presentan afección a zonas
protegidas LIC o ZEPA.
4.4. RESULTADOS
En el DOCUMENTO Nº2 PLANOS se incluyen los mapas de riesgo a la población, actividad
económica y medio ambiente de las zonas de estudio.
MEMORIA
41
5. ZONAS LEGALES
Las zonas legales preceptivas según el RD 903/2010 de trasposición de la Directiva son el
Dominio Público Hidráulico y la Zona de Flujo Preferente. Para la definición del D.P.H. es
necesario considerar no únicamente la modelización hidráulica de la Máxima Crecida Ordinaria,
sino también la evolución del cauce por criterios geomorfológicos, por lo que ha sido necesario
realizar estudios geomorfológico-históricos específicos.
No se han delimitado líneas legales fuera del ámbito de la demarcación, ya que éstas no tienen
vigencia en Marruecos. Esto afecta a la ARPSI CE006.
5.1. ESTUDIOS GEOMORFOLÓGICO-HISTÓRICOS
5.1.1. Información de base
En la primera fase de los trabajos geomorfológicos se ha procedido a recopilar la información
necesaria para realizar adecuadamente los análisis. Una vez recopilada la información se ha
procedido a verificar la calidad de la misma en los casos en que procediera. En este sentido se
ha constatado que, hasta la recepción de la información de los vuelos LIDAR, los MDT
disponibles inicialmente, si bien permiten el avance de los trabajos, resultan a veces
insuficientes para la valoración de algunos aspectos geomorfológicos.
La recopilación de información ha permitido utilizar las siguientes capas:
•
•
•
ORTOFOTOGRAFÍA DEL VUELO DE 1985
PNOA
MDT
La Guía Metodológica para el desarrollo del SNCZI recomienda el uso como mínimo del vuelo
histórico de 1956 y el actual. Sin embargo este vuelo no existe en Ceuta por lo que el estudio
histórico tiene menor precisión de la que sería recomendable.
5.1.2. Trabajos de gabinete
Delimitación del Cauce
En primer lugar se han estudiado en gabinete los vuelos mencionados en el apartado anterior.
Inicialmente se han delimitado los cauces de 1985 y el actual, a partir de los cuales se ha
definido la envolvente que formaría el cauce evolutivo.
El conjunto de los cauces definidos pasan a formar parte de la envolvente (cauce evolutivo) y
por tanto del DPHP que se analizará posteriormente.
Delimitación de la ZFP
Esta zona se ha delimitando, como el resto de las capas, siguiendo los preceptos de la Guía
Metodológica editada por el MAGRAMA.
En este caso, además de estudiar las posibles evidencias en las ortofotografías se ha
estudiado detenidamente la información aportada por los MDT. Partiendo de la información
raster con las cotas del terreno, ésta se ha tratado para obtener subsiguientes capas que
MEMORIA
42
ayudaran a la visualización adecuada de aspectos topográficos relevantes. De este modo se ha
procedido a generar y estudiar, además del propio MDT:
•
Hillshade
•
Curvas de nivel
•
Mapa de pendientes
MEMORIA
43
Con estos datos se ha procedido a delimitar la ZFP en condiciones naturales (ZFPn). Una vez
finalizada, se ha pasado a analizar la posible modificación antrópica de la zona y su alcance en
relación con la inundabilidad. Cuando ésta modifica las condiciones de inundabilidad, se ha
procedido a delimitar la ZFP en condiciones actuales (ZFPa).
Delimitación de la Inundabilidad
Del mismo modo que para el caso de la ZFP, se han analizado tanto las ortofotos como la
información topográfica para zonificar los tramos de estudio en función de sus diferentes
frecuencias de inundación.
Delimitación del DPHP
Como se ha indicado en apartados anteriores, el DPHP se define como la envolvente de los
cauces anteriormente delimitada. La posterior separación en DPHPa, DPHPb y DPHPc, se ha
realizado conforme a los criterios recogidos en la Guía Metodológica editada por el MAGRAMA.
•
•
•
El DPHPa es aquella parte del cauce definido anteriormente que sigue teniendo
actividad, y que, por lo tanto, no es descartable a la hora de definir una línea de
Dominio Público Hidráulico.
El DPHPb lo forman aquellas zonas del cauce que presentan una actividad reducida, y
cuya inundabilidad se ha visto muy limitada en los tiempos más recientes. Su inclusión
dentro del DPH final depende del criterio experto y del análisis conjunto del estudio
hidráulico de la Máxima Crecida Ordinaria y la morfología del terreno.
El DPHPc lo forman aquellos terrenos del cauce histórico que ya no cuentan con
inundabilidad, ya sea por modificaciones naturales, o antrópicas, representando áreas
cuya probabilidad de inundabilidad es muy reducida, por lo que se suele descartar su
inclusión a priori en el DPH final.
En la figura adjunta se representan diversas casuísticas que pueden presentarse y cómo
afectarían a la clasificación final.
MEMORIA
44
MEMORIA
45
5.1.3. Trabajos de campo
Se ha procedido a la visita de campo de los tramos objeto de estudio con el fin de resolver las
dudas surgidas durante el análisis de gabinete.
5.1.4. Criterios adoptados
A la hora de afrontar la delimitación de las zonas han surgido diferentes cuestiones sobre las
que se han adoptado los siguientes criterios, tratando de que los trabajos se ciñan lo máximo
posible a lo especificado en la Guía de referencia.
En el caso de haberse canalizado el cauce de forma subterránea, si la canalización fuera de
longitud apreciable (principalmente al atravesar localidades), se delimitará únicamente el cauce
histórico que posteriormente se catalogará como DHPc debido a la fuerte desnaturalización
causada por la actividad antrópica. En esta zona concreta no se delimita ZFP geomorfológica.
En el caso de paso bajo puentes y canalizaciones subterráneas de escasa longitud, al estar
asociadas al paso bajo infraestructuras lineales, se han delimitado las zonas en condiciones
naturales.
5.2. METODOLOGÍA PARA LA DEFINICIÓN DEL DOMINIO PÚBLICO HIDRÁULICO
Para la estimación del DPH se ha procedido de acuerdo con lo establecido en el R.D. 9/2008,
de 11 de enero, por el que se modifica el Reglamento del Dominio Público Hidráulico, que en
su artículo 4 contempla la aplicación de criterios geomorfológicos, ecológicos, además de otras
MEMORIA
46
informaciones (hidrológicas, hidráulicas, fotográficas, cartográficas, históricas) para su
determinación final.
Para definir la línea de DPH se ha realizado una superposición de las envolventes resultantes
de la modelización hidráulica del caudal de la Máxima Crecida Ordinaria (MCO) (que se calcula
en régimen natural) junto con la zonificación geomorfológica de los DPHP a, b y c. Dichas
zonas a su vez se superponen al MDT de forma que se pueda conocer la configuración del
terreno y su antropicidad. Las excepciones a esta regla la son los DPH de las ARPSIS CE005 y
CE007, en los que la mala calidad de la información histórica y la poca entidad de los cauces
hacía que la delimitación geomorfológica no fuera concluyente, por lo que el DPH viene
definido exclusivamente por la MCO.
El DPHPa, como se ha indicado anteriormente, se considera parte del DPH final en principio en
todos los casos..
El DPHPb se incluye en casos específicos en que la morfología del cauce actual justifica su
inclusión como posible circulación frecuente y donde la MCO permite aseverar estas
conclusiones. En Arpsis como la CE006 donde el DPHPc era invadido parcialmente por la
MCO pero en su tramo bajo, se ve fuertemente antropizado y canalizado, se ha optado por
adoptar la MCO ampliada con el DPHPa.
MCO y DPHPa, b y c en el tramo CE004
Finalmente se eliminan las islas interiores de menos de 200 m2 y se representan la zona de
policía (de 100 m de anchura desde el DPH) y de servidumbre (de 5 m de anchura desde el
DPH).
MEMORIA
47
La definición del DPH es un trabajo complejo en el que es necesario tratar cada zona de forma
específica.
Zona de Servidumbre
Zona de Policía
Dominio Público Hidráulico
DPH, Zona de Policía y Servidumbre en el tramo CE007
Los tramos soterrados, que se ha comprobado que cuentan con capacidad suficiente para
transportar la MCO en todos los casos (desembocaduras de los tramos CE004 y CE005), se
representan de forma específica como soterramientos sin zona de Policía ni Servidumbre.
5.3. METODOLOGÍA PARA LA DEFINICIÓN DE LA ZONA DE FLUJO PREFERENTE
Para completar el estudio relativo a la delimitación de la estimación del DPH, se ha procedido a
obtener la Zona de Flujo Preferente (ZFP) descrita por el Real Decreto 9/2008, de 11 de enero
por el que se modifica el Reglamento del Dominio Público Hidráulico, aprobado por el Real
Decreto 9/1986, de 11 de abril, obteniéndose en primer lugar la zona de inundación peligrosa
(ZIP), entendiendo por tal las zonas con calados superiores a 1 m, cuya velocidad sea superior
a 1 m/s o el producto de ambas variables sea superior a 0,5 m2/s, tal y como se establece en el
artículo 9.2.
MEMORIA
48
Ejemplo del cálculo de la Zona de Inundación Peligrosa (Z.I.P.) para el tramo CE004
Por lo tanto, tomando como resultado los raster de calados y velocidades de la simulación de
100 años de período de retorno, se ha procedido a definir las tres zonas que cumplen con los
criterios anteriores, cuya unión define la zona de inundación peligrosa.
Posteriormente, ha sido necesario realizar tanteos de simulación hidráulica para definir la Vía
de Intenso Desagüe (VID), siendo ésta la zona por la que pasaría la avenida de 100 años de
periodo de retorno sin producir una sobreelevación mayor de 30 cm, respecto a la cota de la
lámina de agua que se produciría con esta misma avenida considerando toda la llanura de
inundación existente. La unión de la ZIP y la VID en una mancha continua da lugar a la ZFP.
Para obtener la zona de flujo preferente con criterio hidrológico-hidráulico, se ha seguido el
siguiente proceso:
1)
2)
MEMORIA
Se ha definido, una zona continua contenida dentro de la ZIP para realizar un primer
tanteo de cálculo de la VID y se ha comprobado si este primer tanteo cumple con los
criterios de no superar una sobreelevación de 30 cm
En los casos en los que el resultado de la comprobación ha sido negativo, se ha
aumentado la delimitación exterior de la VID obtenida por tanteos (hasta que se
49
3)
4)
cumpliera la condición de no superar los 30 cm de sobreelevación para la avenida de
100 años de período de retorno)
Finalmente, se ha añadido a la VID las zonas que no resultaran muy aisladas e
inconexas de la ZIP para generar la ZFP final
La ZFP no puede ser exterior a la zona inundable de período de retorno 100 años
Si bien existen varias soluciones de VID, la Guía Metodológica plantea como tanteo inicial una
ZIP modificada para darle continuidad.
Zona de Flujo Preferente final de la zona CE004
MEMORIA
50
ANEJO Nº1. FICHAS DE LAS ÁREAS DE RIESGO POTENCIAL
SIGNIFICATIVO DE INUNDACIÓN. ARPSIS:
ES150_APSFR_CE004
ES150_APSFR_CE005
ES150_APSFR_CE006
ES150_APSFR_CE007
MEMORIA
51

sistema nacional de cartografía de zonas inundables mapas de

Transcripción

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