EPRIs, Mapas Peligrosidad Zonas Transicion.CEDEX

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MINISTERIO
DE FOMENTO
MINISTERIO
DE MEDIO AMBIENTE
Implantación, en las demarcaciones hidrográficas del ámbito
cantábrico, del RD 903/2010, de evaluación y gestión de riesgos de
inundación
Centro de Estudios Hidrográficos
Bilbao, 12 de abril de 2011
Metodologías para el desarrollo de la
EPRI y de los mapas de peligrosidad en
las zonas de transición
Antonio Jiménez Álvarez
Centro de Estudios Hidrográficos del CEDEX
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MINISTERIO
DE FOMENTO
MINISTERIO
DE MEDIO AMBIENTE
DETERMINACIÓN DE LA PELIGROSIDAD DE
INUNDACIÓN EN LAS ZONAS DE
TRANSICIÓN
• Planteamiento del problema:
– La inundación en zona de transición está provocada por la
acción combinada de los caudales de avenida y la
sobreelevación del nivel del mar.
N(T1)
N(T2)
Q(T1)
N(T3)
Q(T2)
Q(T3)
(Q,N)1
(Q,N)2
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MINISTERIO
DE FOMENTO
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DE MEDIO AMBIENTE
DETERMINACIÓN DE LA PELIGROSIDAD DE
INUNDACIÓN EN LAS ZONAS DE
TRANSICIÓN
• Planteamiento del problema:
La combinación probabilística de las distintas variables que
intervienen es desconocida.
• Si nivel y caudal fuesen independientes, la probabilidad de que se
superase el caudal y el nivel de T años de periodo de retorno en un
mismo año sería:
1 1
1
P= · = 2
T T T
– Caudal en el río y nivel en el mar son las condiciones de
contorno a definir (aguas arriba y aguas abajo) en la modelación
hidráulica de la zona de transición.
• Necesidad de una metodología específica de análisis:
– Metodología que permita evaluar la inundabilidad en las zonas
de transición:
• Combinando los distintos factores que intervienen, teniendo en
cuenta sus probabilidades de ocurrencia conjunta.
• Garantizando la coherencia y continuidad de la cartografía de
peligrosidad de inundación en zonas fluviales y costeras.
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FACTORES CAUSANTES DE LA
INUNDACIÓN EN ZONAS DE TRANSICIÓN
• Caudales de avenida:
– Inundación por desbordamiento de los cauces. Debe
determinarse mediante un modelo hidráulico del río.
– El caudal de avenida es una variable aleatoria que se
caracteriza estadísticamente mediante la ley de frecuencia de
caudales máximos.
– Se determina mediante estudios hidrológicos:
• Mapa de caudales máximos.
Hidrograma T=100 años
4000,00
3500,00
Caudal (m3/s)
3000,00
2500,00
2000,00
1500,00
1000,00
500,00
0,00
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
Tiempo (h)
4
70,00
80,00
90,00
100,00
110,00
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• Nivel del mar:
– El nivel del mar viene determinado por la sobreelevación que
producen sobre su nivel medio las mareas y el oleaje.
– Su magnitud es aleatoria y requiere una caracterización
estadística, excepto en el caso de la marea astronómica.
– Distintas componentes:
• Marea astronómica
• Marea meteorológica
• Oleaje: remonte (run-up).
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(Imágenes tomadas del Atlas de Inundación del litoral peninsular español (D. G. de
Costas – Universidad de Cantabria))
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• Marea astronómica:
– Originada por la acción gravitatoria del Sol y la Luna.
– Su valor en un instante dado es predecible, no es aleatorio.
N
S MA (t ) = ∑ ai cos(ωi t + ϕi )
i =1
– Es independiente del resto de variables.
– Salvo en avenidas muy cortas, la avenida coincidirá en algún
momento con la pleamar.
– El nivel de pleamar es variable a lo largo del tiempo.
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• Marea meteorológica:
– Originada por la acción de la presión atmosférica y el viento.
– Es independiente de la marea astronómica, pero puede estar
correlacionada con los caudales de crecida.
• Las tormentas que originan las crecidas suelen estar asociadas a bajas
presiones y situaciones de temporal en el mar.
– Sus valores se pueden determinar a partir de las medidas de
los mareógrafos descontando la marea astronómica
(residuo).
– Caracterización estadística del régimen extremal de la marea
meteorológica (Puertos del Estado).
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• Oleaje:
– Generado por la acción del viento.
– Su valor se puede determinar a partir de las medidas de las
boyas (costeras, de aguas profundas).
– Remonte (run-up): Cota que alcanza el oleaje al incidir sobre
la costa o sobre una estructura.
– Carácter aleatorio:
• Caracterización estadística del régimen extremal de oleaje.
Altura de ola significante (ROM 0.3-91).
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ANÁLISIS DE LA DEPENDENCIA ENTRE EL
CAUDAL Y LA MAREA METEOROLÓGICA
RED DE MAREÓGRAFOS
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ZONIFICACIÓN DEL LITORAL A EFECTOS DE
MAREA METEOROLÓGICA
COMPARACIÓN MAREÓGRAFOS DE VALENCIA Y
SAGUNTO
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LOCALIZACIÓN ESTACIONES DE AFOROS
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RELACIÓN ENTRE LAS VARIABLES
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RELACIÓN ENTRE MÁXIMOS ANUALES - BILBAO
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RELACIÓN ENTRE MÁXIMOS ANUALES - VALENCIA
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SELECCIÓN DE VALORES DE MAREA METEOROLÓGICA COINCIDENTES CON
EPISODIOS DE CRECIDA
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RELACIÓN CAUDAL-MAREA PARA EVENTOS DE CRECIDA – VALENCIA (IZQ.) - BILBAO (DER.)
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VALORES MEDIOS DE MAREA METEOROLÓGICA - VALENCIA
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VALORES MEDIOS DE MAREA METEOROLÓGICA - BILBAO
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DISTRIBUCIÓN DE VALORES DE MAREA METEOROLÓGICA - VALENCIA
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DISTRIBUCIÓN DE VALORES DE MAREA METEOROLÓGICA - BILBAO
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CAUDAL Y EL OLEAJE
RED DE BOYAS
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ZONIFICACIÓN DEL LITORAL A EFECTOS DE
OLEAJE
CAUDAL Y EL OLEAJE
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RELACIÓN ENTRE LAS VARIABLES
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CAUDAL Y EL OLEAJE
RELACIÓN ENTRE MÁXIMOS ANUALES - BILBAO
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CAUDAL Y EL OLEAJE
RELACIÓN CAUDAL-ALTURA DE OLA PARA EVENTOS DE CRECIDA – VALENCIA (IZQ.) - BILBAO (DER.)
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CAUDAL Y EL OLEAJE
VALORES MEDIOS DE ALTURA DE OLA - VALENCIA
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CAUDAL Y EL OLEAJE
VALORES MEDIOS DE ALTURA DE OLA - BILBAO
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CAUDAL Y EL OLEAJE
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DISTRIBUCIÓN DE VALORES DE ALTURA DE OLA - VALENCIA
CAUDAL Y EL OLEAJE
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DISTRIBUCIÓN DE VALORES DE ALTURA DE OLA - BILBAO
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CONCLUSIONES DEL ANÁLISIS
PRELIMINAR
•
Marea astronómica:
– Independiente del resto de variables.
– Se puede suponer que la avenida coincidirá en algún momento con
la pleamar, salvo si la avenida es muy corta.
En el caso de avenidas muy cortas es necesario considerar el desfase.
El valor de la pleamar es variable a lo largo del tiempo.
•
Marea meteorológica:
– Se puede considerar dependiente de la ocurrencia de avenidas,
aunque no correlacionada.
Necesario determinar la función de distribución condicionada.
Estudiar la dependencia con el oleaje.
– Su valor es reducido.
•
Oleaje:
– La altura de ola se puede considerar dependiente de la ocurrencia de
avenidas, aunque no correlacionada.
Necesario determinar la función de distribución condicionada.
Estudiar la dependencia con la marea meteorológica.
– Su valor es elevado, aunque no está clara su influencia sobre los
niveles de inundación en la zona de transición:
Necesario realizar estudios para determinar qué parte del run-up
condiciona el remanso hidráulico.
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CONCLUSIONES DEL ANÁLISIS
PRELIMINAR
•
Existen otras sobreelevaciones que pueden influir en el nivel del
mar en la zona de desembocadura:
– De carácter hidrodinámico. Sobreelevación necesaria para que el
caudal de la avenida pueda fluir mar adentro.
– Originada por la diferencia de salinidad entre el agua del río y del
mar.
•
Su valor podría determinarse en el propio estudio hidráulico:
– Incluyendo en el modelo hidráulico una cierta extensión de mar.
– Considerando fluidos de distinta densidad.
•
Desarrollo de expresiones matemáticas aproximadas para
determinar la sobreelevación local en la desembocadura:
– Mediante modelación matemática o física de diversos casos.
– Con objeto de simplificar los cálculos a realizar.
zfd=0 pl=0,004 zm=0 B=60 m
25
20
15
cota (m)
10
5
0
-1000
-800
-600
-400
-200
0
-5
-10
27
-15
-20
x (m)
200
400
600
800
1000
z terreno
Q 120
Q 300
Q 600
Q 1200
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CASOS PILOTO DE ESTUDIO
• La metodología se aplicará a las zonas piloto
utilizadas para la redacción de las Guías para el
desarrollo del SNCZI:
– Río Nalón: Requiere obtener cartografía y extender el
modelo hasta el mar.
– Río Palancia
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PLANTEAMIENTO METODOLÓGICO
• Existe más de una combinación de valores de las
distintas variables correspondiente a un mismo
nivel de probabilidad.
• Procedimiento de cálculo:
– Definición de varios conjuntos de valores de las
variables correspondientes al nivel de probabilidad
considerado (periodo de retorno), que cubran
adecuadamente el rango de variación de las distintas
variables.
– Simulación mediante modelo hidráulico de cada uno de
los escenarios considerados.
– Obtención de la envolvente de todas las simulaciones
realizadas.
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PLANTEAMIENTO METODOLÓGICO
T
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APLICACIÓN A LA EPRI Y A LA OBTENCIÓN
DE LA CARTOGRAFÍA DE PELIGROSIDAD
•
Disponer de una metodología de análisis de las zonas de transición
es importante para la elaboración de la cartografía de peligrosidad,
pero no tanto para la EPRI.
•
Evaluación preliminar del riesgo:
•
Basado en datos de inundaciones históricas y geomorfología.
•
Minimizar el uso de:
Cartografías existentes de peligrosidad: Analizar la combinación caudal-nivel
utilizada en los cálculos.
Estimaciones de la inundabilidad basadas en cálculos sencillos.
•
Cartografía de peligrosidad:
•
Importante disponer de una metodología de análisis:
Obtener resultados ajustados a la realidad.
Garantizar la coherencia y continuidad de la cartografía de peligrosidad en
zonas fluviales y costeras.
•
31
Complejo: requiere la realización de estudios e investigaciones
adicionales.

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