Tesis doctoral:

Metodología para el análisis y la reducción del riesgo de inundaciones: aplicación en la Rambla del Poyo (Valencia) usando medidas de “retención de agua en el territorio” Autor: Sergio Salazar Director: Prof. Dr. Félix Francés

Acto de defensa pública Valencia, 24/05/2013

Programa de Doctorado de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente

Contenido 







Introducción  Revisión del estado del Arte Metodología aplicada  Caso de estudio  Análisis del riesgo en situación actual  Análisis de la reducción del riesgo futuro Discusión de resultados  Análisis del riesgo en situación actual  Análisis de la reducción del riesgo futuro Conclusiones

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Contexto 

Consecuencias negativas  “Lucha contra”  



Análisis Riesgo Probabilidad

Enfoque reactivo Protección “total”

Consecuencias

“Gestión del riesgo” 

Proceso  Continuo  Holístico  Análisis  Valoración  Reducción

Nivel de gestión y toma de decisiones Reducción

Valoración

Alternativas Clasificación Después

Antes Durante

Percepción Ponderación

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Problema de investigación 

¿Cómo integrar los recientes avances científicos en el análisis de las variables que componen el riesgo?



¿Qué tipo de alternativas implementar?



¿Cómo vincular estas alternativas al análisis de riesgo?

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Alcance  

Metodología práctica: Soporte científico 



Riesgo Probabilidad

Ing. Agua y del Medioambiente

Consecuencias

Escala de trabajo 



Análisis

Cuenca meso‐escala  Precisión media

Estrategia preventiva 

“Retención de agua Reducción en el territorio”

Nivel de gestión y toma de decisiones Valoración

Alternativas

Clasificación Después

Antes Durante

Percepción Ponderación

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Hipótesis 

Posibilidad de diseño metodológico  Análisis y reducción del riesgo de inundaciones  Aplicación caso estudio: Rambla del Poyo (Valencia)  Integrar avances de líneas investigación del IIAMA  Aprovechamiento de herramientas científicas robustas 



Modelo hidrológico distribuido:  TETIS (Francés et al., 2007) Modelo estocástico de generación tormentas:  RAINGEN (Salsón y Garcia‐Bartual, 2003)

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Objetivos 

General  Plantear una metodología aplicada de análisis y reducción del riesgo de inundaciones.



Específicos  Analizar el riesgo en situación actual  Analizar el riesgo para potenciales escenarios de medidas preventivas de “retención de agua en el territorio”  Comparar la eficacia de las medidas propuestas en términos de la reducción, tanto de la peligrosidad, como del riesgo. Acto de defensa pública de la tesis doctoral de Sergio Andrés Salazar Galán Valencia, 24/05/2013

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Revisión del estado del arte

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Conceptos básicos 

Probabilidad de ocurrencia   

¿Cuándo? ¿Dónde? ¿Qué características?

Frecuencia Peligrosidad Magnitud

RIESGO



Consecuencias negativas  

¿Quién o qué puede ser afectado? ¿Cómo receptores pueden ser afectados?

Exposición Valor social Vulnerabilidad Susceptibilidad

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Determinación del riesgo de inundaciones 

Combinación de Peligrosidad y Vulnerabilidad  Integral

    



RIESGO

∝

D = daño económico h = calado máximo fH (h) FDP hD = umbral de daño

Solución discreta   

∑ ∗∆ D[hi] daño medio ∆P probabilidad del intervalo

Curva Daño‐Probabilidad de excedencia (tomada de Meyer et al., 2009).

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Estrategias para la reducción del riesgo de inundaciones 

Retención de agua en el territorio  Controlar en origen las avenidas 

Control de procesos hidrológicos:



i) controlar la generación de escorrentía  reforestación



ii) controlar la propagación de escorrentía  embalses

Alternativas

Después

Antes Durante

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Indicadores de la reducción del riesgo de inundaciones 

Efectividad:  Grado de logro del objetivo de reducción del riesgo 



Resultados esperados  % reducción: Qmax ; €/año

Eficiencia:  Introduce variable de entrada requerida para lograr unos efectos deseados 

Resultados esperados/recursos utilizados  rentabilidad; costo‐beneficio

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Metodología aplicada

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Caso de estudio 

Rambla del Poyo  



  



43.5km / NO‐SE 429.55km² 28/09/1949 14/10/1957 9‐10/11/1983 22‐24/10/2000

Hitos de gestión   

CNPC‐MOPU (1988) PATRICOVA (2002) SNCZI (2011)  ARPSI s EPRI

Museros

Bétera Eliana, l' San Antonio de Benagéber Moncada

Pedralba Vilamarxant

Foios

Godella Rocafort

Riba‐roja de Túria

Paterna

Bonrepòs i Mirambell Burjassot

Cheste Manises

Loriguilla

Mislata Valencia

Siete Aguas

Quart de Poblet Chiva

Eventos históricos 

Benaguasil Pobla de Vallbona, la

Bugarra Gestalgar

Xirivella Aldaia Alaquàs Picanya Paiporta Sedaví Benetússer Alfafar

Buñol Godelleta

Torrent

Catarroja Albal Alborache Yátova

Alcàsser

Turís

Macastre

Beniparrell

Picassent

Montserrat

Silla

Montroy

Gestalgar

Bugarra

Valencia

Bétera Eliana, l' San Antonio de Benagéber

Pedralba Vilamarxant

Riba‐roja de Túria

Paterna

Moncada Godella Rocafort

Loriguilla Siete Aguas

Km

Foios

Bonrepòs i Mirambell

Manises Mislata Valencia

Quart de Poblet Chiva

Aldaia Alaquàs

Buñol Godelleta

Torrent

Xirivella

Picanya Paiporta Sedaví Benetússer Alfafar Albal

Yátova

5

Burjassot

Cheste

Alborache

§

Turís

Alcàsser Montserrat

Macastre

Picassent

Catarroja

Beniparrell Silla

§ 5

Montroy

ARPSIs de la CHJ – Detalle de Rambla del Poyo (descargado del SNCZI, 2012)

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Km

Caracterización del medio físico 

LEYENDA

Pendientes (MDT)

Red de cauces Otros Pozalet Cañadillas Sechara





Cueva Morica Horteta Gallego Gayo Grande

Permeabilidad substrato (IGME)    



Cuartiles:16‐2.7% Cabecera: M‐A Media: B Llanura: MB / MA Cauce: MA

Suelos (FAO)   

Cabecera: 28%; 22% Media: 20% Llanura: 26‐6%

Hondo (prolongado) Rambla del Poyo Barranc del Cavalls Barranc de Torrent

Pendiente (P) en % P < 2.7 2.7 < P < 6.6 6.6 < P < 16.4 P > 16.4

§

LEYENDA Código IGME C‐B C‐M C‐A C‐MA D‐MB D‐B D‐M Q‐MA Q‐M Q‐B

5

Km

§ 5

Km

LEYENDA Nivel 1 FAO Calcisol Fluvisol Gleisol Leptosol Luvisol Regosol

§ 5

Km

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Características hidrometeorológicas 

Clima semiárido mediterráneo  Precipitación escasa: 397‐591mm  Tº alta: 11º‐22º  ET0 alta: ~1,100mm



Patrones de lluvia estacionales   



Hidrograma observado en estación aforo:Oct‐2000

Otoño: sistemas convectivos Primavera: sistemas frontales Verano: tormentas convectivas

Sistema fluvial efímero  

Respuesta rápida Exceso de infiltración

Hidrograma observado en estación aforo:Nov‐1988

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Caracterización del medio socioeconómico 

Tendencias de cambios en los usos del suelo 

↑ Impermeabilización



↑ Monte matorral



↓ Secano Usos del suelo en la Rambla del Poyo en los años 1956, 1978, 1991 y 1998 (porcentajes calculados desde datos de Pascual, 2002) LEYENDA Superficie sujeta a cambio

CLC2000 CLC Código/Leyenda nivel 3 111 Tejido urbano continuo 112 Tejido urbano discontinuo 121 Zonas industriales o comerciales 124 Aeropuertos 131 Zonas de extracción minera 133 Zonas en construcción 142 Instalaciones deportivas y recreativas 211 Tierras de labor en secano 212 Terrenos regados permanentemente 221 Viñedos 222 Frutales 242 Mosaico de cultivos 243 Terrenos agrícolas con vegetación

§ 5

312 Bosques de coníferas 323 Matorrales esclerófilos Km

324 Matorral boscoso de transición 333 Espacios con vegetación escasa

CLC (2000‐2006/ Leyenda nivel 3). (EEA, 2012)

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Determinación de la peligrosidad en C0 

Inundaciones con un amplio espectro probabilístico Datos disponibles Generación de tormentas sintéticas

Frecuencia observada: FQ (q) FP (p) FCHAS (chas)

Análisis eventos

V

Análisis CHAS

Q(t) Análisis trivariado de frecuencia Q (P, CHAS)

Generación de avenidas sintéticas

H(Q)

V

Magnitud

Análisis hidrodinámico

V

Frecuencia

Establecimiento del modelo hidrológico distribuido

Mapas de peligrosidad

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Generación de tormentas sintéticas 

Herramienta: RAINGEN (Salson y Garcia‐Bartual, 2003)  Estocástico multidimensional  Parámetros 



Discretización  



Comportamiento regional (SAIH)  Tormenta Oct‐2000 Espacial: 1/Km² (Guichard, 2005) Temporal: 10min (DIHMA, 2006)

Resultado: 

100 tormentas sintéticas  Atemporales (CHAS) Campo de precipitación (Garcia‐Bartual y Salinas, 2008)

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Establecimiento del modelo hidrológico distribuido 

Herramienta: modelo TETIS (Francés et al., 2007)  Distribuido en el espacio:  



Reproducción variabilidad espacial del Ciclo Hidrológico Permite establecer modelos a diferentes escalas temporales

Escalas de trabajo  Espacial: ortofotos 



Tamaño medio de ladera (100m)

Temporal: registros hidrometeorológicos  

Diario: Precipitación y Temperatura (AEMET) (5 estaciones) Evento ‐5min‐: Precipitación y caudal (SAIH) (1 estación)

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Estimación de parámetros 

Parámetros distribuidos 









MDT y derivados  P(%)/Dirección/C. Acumuladas Geología  Percolación Suelos  Infiltración / Capacidad de almacenamiento capilar Usos del suelo  Pérdidas iniciales (intercepción, encharcamiento)  ET0 Geomorfológicos  Características hidráulicas cauces

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Calibración / Validación del modelo hidrológico 

Calibración‐Validación  Métodos estándar(Klemeš, 1986; Moriasi et al., 2007) 

Evento RSR (RMSE/Desv. Estándar) Índice de Nash&Sutcliffe (NSE) Error en Qpico (PBIAS %) Error en Tpico (PBIAS %)



Intervalo temporal cincominutal diezminutal 0.43 0.38 0.82 0.85 0.8 -21.0 1.7 2.0

Nov-1988

NSE RSR Error en Qpico (%) Error en Tpico (%)

0.68 0.57 -28 -3

t = 5 minutos 0.44 0.75 -13 -2

0.55 0.68 -18 -7

0.69 0.56 -58 -3

t = 10 minutos 0.54 0.68 -19 -2

0.60 0.63 -20 -6

NSE RSR Error en Qpico (%) Error en Tpico (%)

Diario

Eventos máximos registrados

Criterios de Evaluación

Nov-1989

Indicador RSR (RMSE/Desv. Estándar) Índice de Nash&Sutcliffe (NSE) Error en Qp (PBIAS %) Error en Tp (PBIAS %) Error en Volumen (PBIAS %)

Valor 0.14 0.85 -0.33 0.00 4.50

Ene-1998

Valor

RSR (RMSE/Desv. Estándar)

0.75

Índice de Nash&Sutcliffe (NSE)

0.64

Error en Qp (PBIAS %)

27

Error en Tp (PBIAS %)

0

Error en Volumen (PBIAS %)

19

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Estimación de frecuencia 

Modelo estadístico trivariado  Probabilidad de Qmax  n a  n ij F Ri1   F Ri  FX a     j  j 1





N ij

Sí w independiente de R

Probabilidad de R (Ppt.)  



i 0

Pd. Eq. Puntual (Témez, 1978) SQRT‐Etmax (Etoh et al., 1987)

Probabilidad de w (CHAS)  

Variable estado: H1 Discreta  Húmedo (0.6)  Seco (0.4) Acto de defensa pública de la tesis doctoral de Sergio Andrés Salazar Galán Valencia, 24/05/2013

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Establecimiento del modelo hidrodinámico 

Modelo hidrodinámico (HIDROGAIA, 2008)  Caracterización   



1D / 2D Secciones Rugosidad

Modelación 



Condiciones contorno  Hidrogramas (TETIS)  Nivel L´Albufera (0.5m) Área: 188km²  Representatividad  Rango Tr (2‐1,000 años)

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Validación cualitativa de la modelación hidrodinámica 

Mapa histórico de Octubre 2000  Modelación 1D/2D: HIDROGAIA (2008)  Referencia: TYPSA (2003) Paterna Manises

Loriguilla

Riba‐roja de Túria

Mislata

Quart de Poblet

LEYENDA

Valencia

Contorno zona inundable Término municipal

Xirivella

Aldaia

Extensión

Alaquàs

Simulada Referencia

Usos (COPUT, 1998) Calificación global

Chiva Picanya Sedaví

Paiporta Benetússer

Alfafar

Torrent

Massanassa Catarroja

Picassent

Alcàsser

Albal Beniparrell

Común Dominio público Dotacional Industrial Protegido Residencial Terciario

§

2.5

Km

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Mapas de peligrosidad 

Paterna

uilla

Manises

at a M isl

Rib a‐r oja de Tú ri

a

Lor ig

Mapas de peligrosidad Quart de Poblet

Valencia

Xirivella

Aldaia

Alaquàs

Chiva Picanya Sedaví

Paiporta

Benetússer Llocnou de la Corona Alfafar

Paterna

Manises

Albal

Picassent Montserrat

Alcàsser

Beniparrell Silla

la ta M is

Massanassa Catarroja

Rib a ‐r oja de

Tú ria

Torrent

LEYENDA Contorno zona inundable Término municipal Evento de Tr=100años Calados máximos h < 0.4 0.4