ESTIMACIÓN DEL PELIGRO Y LA VULNERABILIDAD POR INUNDACIONES EN ZONAS URBANAS Dr. Óscar A. Fuentes Mariles Investigador del Instituto de Ingeniería; UNAM 1 Ciudad Universitaria 28 de noviembre 2011

CONTENIDO 1.

OCURRENCIA Y CARACTERISTICAS DE LAS INUNDACIONES

2.

CONCEPTOS DE GESTIÓN DEL RIESGO

3.

ESTIMACIÓN DEL PELIGRO DE INUNDACIONES

4.

ESTIMACIÓN DE LA VULNERABILIDAD DE LAS VIVIENDAS POR INUNDACIONES

5.

UNA MEDIDA INSTITUCIONAL CONTRA INUNDACIONES

6.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 2

1. OCURRENCIA Y CARACTERISTICAS DE LAS INUNDACIONES 3

FENÓMENO NATURAL La naturaleza se manifiesta viva de diversas maneras a través de: lluvia, mareas, vientos, sismos, geísers, erupciones volcánicas,... Algunos efectos del fenómeno natural son diarios y estamos acostumbrados a ellos, pero existen otros que por su intensidad, se les nombra “fenómenos naturales extremos”. Entre ellos están: los tsunamis, los ciclones tropicales, las heladas severas, lluvias súbitas, las sequías y los sismos de grado alto.

4

FENÓMENO HIDROMETEOROLÓGICO

Es suceso extraordinario en la atmósfera que involucra al agua.

Algunos fenómenos hidrometeorológicos son: Las tormentas de agua, nieve, granizo, las heladas, las sequías, las ondas cálidas y gélidas. 5

TIPOS DE INUNDACIÓN 1. Inundaciones pluviales (por precipitaciones en cuencas con escasa o nula pendiente). 2. Inundaciones fluviales (por desbordamiento de ríos). Se deben al escurrimiento formado por a)

precipitaciones

b)

obstrucción de cauces

c)

invasión de cauces

d)

acción de las mareas

3. Inundaciones por rotura o la operación incorrecta de obras hidráulicas. 4. Inundación costeras (por el ingreso de agua marina por la marea de tormenta de huracanes). 6

Inundación fluvial Cuando las lluvias son intensas, se incrementa el nivel de los ríos.

Ello puede provocar el desbordamiento de los ríos; si sale un gran volumen de agua, se genera una inundación fluvial. 7

Inundación pluvial

Las inundaciones pluviales son causadas directamente por la lluvia por la lluvia que ocurre en una región poco permeable generalmente con escasa pendiente o donde el sistema de drenaje es insuficiente. 8

CLASIFICACIÓN DE ZONAS INUNDABLES a)

Zona inundación habitual. Se forma por lluvia o avenidas de período de retorno de 2 años.

b) Zona inundación frecuente. Se debe a precipitaciones o avenidas de período de retorno de 5 años. c) Zona inundación ocasional. Ocurre por lluvia o avenidas con un período de retorno de 10 años. d) Zona inundación esporádica. Se origina por lluvia o avenidas con un período de retorno de 50 años. e) Zona inundación excepcional. Se produce por lluvia o avenidas con un período de retorno de 100 años. f) Zona inundación extraordinaria. Sucede por precipitaciones o avenidas con un período de retorno de 500 años. g) Zona inundación extrema máxima Sucede por precipitaciones o 9 avenidas con un período de retorno de 1000 años.

2.

CONCEPTOS DE GESTIÓN DEL RIESGO 10

ELEMENTO DE RIESGO Y AMENAZA ELEMENTO DE RIESGO O SISTEMA AFECTABLE Corresponde a los conjuntos sociales y físicos que que pueden ser dañados por alguno de los efectos del fenómeno natural o antropogénico Por ej. las viviendas, las carreteras, los puentes ferroviarios, los campos agrícolas, los centros de actividad económica y los entes medioambientales.

AMENAZA: Comúnmente corresponde al nombre del efecto del fenómeno natural ó antropogénico que causa daños. Por ej. Una amenaza consiste en las lluvias intensas de una depresión tropical.

Las amenazas suelen encadenarse unas con otras, incrementando la posibilidad de los causar daños (Costa Rica, Comisión Nacional de Emergencia, 1999). 11

1. PELIGRO* PELIGRO: Probabilidad de que uno de los efectos de la amenaza (fenómeno natural ó antropogénico) sea de cierta magnitud en un sitio específico (severidad). Por ej. Las lluvias acumuladas en 5 días de una depresión tropical en la cuenca del río San Juan sean mayores a 300mm. La frecuencia de las inundaciones depende del clima, del material de las riberas del río, forma de sus secciones transversales, de las elevaciones de sus bordos y pendiente de su cauce. * Dicc.-contingencia inminente de que suceda algún mal.

12

2. VULNERABILIDAD* Susceptibilidad de que cierto elemento de riesgo sea dañado cuando se presenta una amenaza de determinada intensidad. Para tener una mejor percepción de los daños se suele plantear en forma relativa al costo total del elemento de riesgo. Se entiende como índice de vulnerabilidad a la proporción en que C puede dañarse cierto elemento de riesgo cuando ocurre una amenaza de determinada magnitud en un sitio.

V  IV C C Costo del total del elemento de riesgo IV Índice de vulnerabilidad (entre 0 y 1)

*Dicc.- Susceptibilidad de un elemento sea dañado

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3. RIESGO* Valor esperado de pérdidas de cierto elemento de riesgo. Considera a las probabilidades de ocurrencia de determinada amenaza. Por ej. Costo esperado de los daños a las viviendas por inundaciones pluviales calculado a partir de los escurrimientos con diferente periodo de retorno. Esperanza matemática ó valor esperado

E[ D]   pD   pVC siendo D  V C

(*Dicc.- Contingencia o proximidad de un daño)

3. ESTIMACIÓN DEL PELIGRO DE INUNDACIONES 15

PROBABILIDAD DE OCURRENCIA DE EVENTOS SIMULTÁNEOS Hidrograma obtenido QS = FA QA + FB QB + FC QC + FD QD ESTACION VIRTUAL

Registros históricos de caudal estación A

S

Ajustes a funciones de distribución de probabilidad

D

Q

EST. HIDROMÉTRICA D

Q

A EST. HIDROMÉTRICA A

Q

B

C

EST. HIDROMÉTRICA B

Q

EST. HIDROMÉTRICA C

Para calcular la aportación simultánea de los escurrimientos en la cuenca media del río Lerma se empleó el procedimiento de factores de simultaneidad propuesto por Domínguez (2000)

16 Descripción del proyecto: Información disponible

FACTORES DE SIMULTANEIDAD

17 Descripción del proyecto

SIMULTANEIDAD DE EVENTOS

18 Resultados principales

EMPLEO DE MODELOS MATEMÁTICOS DE SIMULACIÓN DE FLUJOS DE AGUA Ecuaciones diferenciales de movimiento unidimensional

g

 ( Av ) h + B =0 t x  z v  v  y + g +v + x  x x  t

+ Sf = 0

Ecuaciones de diferencias finitas propuestas Ai, j U i,

j+1

 X i

- Ai + 1, j V i + 1,

j+1

(Yi 1, j 1  Yi , j 1 ) 

=

 Xi 4 t

( Bi + 1, j + Bi, j ) ( Y i + 1,

j +1

+ Y i,

j +1

- Y i + 1, j - Y i,

j

Vi 1, j 1  U i , j 1 1 (Yi 1, j  Yi , j )  (U i , j  Vi 1, j )  X i X i

1 1 n2 zi 1  z     (U i , j  Vi 1, j  U i , j 1  Vi 1, j 1 )  ( ) U V U V i, j i 1, j i , j 1 i 1, j 1 X i 2 gt 4 ri 4,j/ 3 19

)

INFORMACIÓN DE CAUCES DE RÍOS Y PLANICIES ALEDAÑAS

20

Calibración de los modelo matemáticos

Nuevo Acambaro

Nuevo Acambaro

21

Río Lerma

Modelación integral para las condiciones actuales Tiempo de simulación 382 horas [15.9 días] Tr=2 años

Tr=100 años

Tr=5 años

Tr=500 años

Tr=10 años

Qm = 270.9 m³/s 14/Sep/2003 Qe = 251.6 m³/s

22 Resultados principales: Flujo en llanuras de inundación

Tiempo de simulación 0 h 30 min

Tiempo de simulación 0 h 40 min

Tiempo de simulación 0 h 50 min

Tiempo de simulación 1 h 00 min

Tiempo de simulación 1 h 10 min

Tiempo de simulación 1 h 20 min

Tiempo de simulación 1 h 30 min

Tiempo de simulación 1 h 40 min

Tiempo de simulación 1 h 50 min

Tiempo de simulación 2 h 00 min

Tiempo de simulación 2 h 10 min

Tiempo de simulación 2 h 20 min

Tiempo de simulación 2 h 30 min

Tiempo de simulación 2 h 40 min

Tiempo de simulación 2 h 50 min

Tiempo de simulación 3 h 00 min

Tiempo de simulación 3 h 10 min

Tiempo de simulación 3 h 20 min

Tiempo de simulación 3 h 30 min

Tiempo de simulación 3 h 40 min

Tiempo de simulación 3 h 50 min

Tiempo de simulación 4 h 00 min

Tiempo de simulación 4 h 10 min

Tiempo de simulación 4 h 20 min

Tiempo de simulación 4 h 30 min

Tiempo de simulación 4 h 40 min

Tiempo de simulación 4 h 50 min

Tiempo de simulación 5 h 00 min

Tiempo de simulación 5 h 10 min

Tiempo de simulación 5 h 20 min

4. ESTIMACIÓN DE LA VULNERABILIDAD DE LAS VIVIENDAS POR INUNDACIONES 53

FUNCIÓN DE VULNERABILIDAD “Más de mil 500 viviendas de los municipios de La Paz, Chimalhuacán y Nezahualcóyotl, estado de México, tuvieron inundaciones desde 30 centímetros hasta un metro de altura.” Viernes 7 de octubre de 2011 (La Jornada, p 14)

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FUNCIÓN DE VULNERABILIDAD Por ejemplo, cuñado la velocidad del agua es menor a 0.1ms, las viviendas sufren daños estructurales de $55,000, $65,000, $75,000, y $85,000 si la profundidad de la inundación en ella es de 1, 2, 3 o más de 3 m respectivamente. Además se considera que el daño en sus contenidos, como electrodomésticos, ropa, muebles, o otros (menaje) depende de la profundidad dela inundación Profundidad de la inundación (m) 0–1 1.1 – 2 2.1 – 3 mayor a 3

Costo de daño a la vivienda ($) 55,000 65,000 75,000 85,000

Costo de daños de las viviendas en función de la profundidad de inundación en ella.

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FUNCIÓN DE VULNERABILIDAD Se considera a la profundidad de la inundación a la velocidad de desplazamiento del agua (cada color corresponde aun valor del índice de vulnerabilidad

Nota: En Australia para localidad Dorrigo se uso una figura de esta clase.

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Encuestas levantadas en Villahermosa, Tabasco UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO. DOCTORADO EN URBANISMO ESTUDIO DE PERCEPCIÓN DE RIESGOS HIDROLÓGICOS Y SERVICIOS URBANOS EN VILLAHERMOSA, TABASCO, 2010 DAÑOS A VIVIENDA 1 AÑOS DE RESIDENCIA 1 A 5 2 CUÁNTAS PERSONAS RESIDEN? 1 A 4 3 HAY ESTUDIANTES EN CASA? NIVEL BÁSICO 4 TIPO DE PROPIEDAD PROPIA 5 CÓMO SE ABASTECE DE AGUA RED MPAL. SI/CON MEDIDOR 6 CUENTA CON ENERGÍA ELÉCTRICA 7 CUÉNTA CON TELÉFONO? SI 8 CUÉNTA CON INTERNET? SI 9 TIPOLOGÍA DE VIVIENDA 2 PLANTAS/MATERIAL 10 NÚMERO DE AUTOS? MAS DE 2 11 PROBLEMAS QUE LE OCASIONA VIVIR CERCA DEL CAUCE SALUD/GASTRO/RESP 12 HA TENIDO INUNDACIONES EN EL HOGAR? SI, CADA AÑO NINGUNA 13 HA SUFRIDO PERDIDAS DE BIENES POR INUNDACIONES? 14 SI ES AFIRMATIVO, TUVO QUE HACER REPARACIONES DE QUE TIPO? A LA VIVIENDA 15 MONTO APROX. AL QUE ASCENDIÓ SUS PÉRDIDA DE BIENES ANTERIOR (SIN AUTO) $1000 A $10000 16 LE INTERESARÍA QUE LA IMAGEN URBANA FUERA EN TORNO A LOS RÍOS? SI BASICO 17 ULTIMO GRADO DE ESTUDIOS DEL JEFE DE FAMILIA 18 CONOCE LOS PLANES DE PROTECCIÓN CIVIL LOCALES? SI 19 UBICA UD LAS FORMAS DE ALERTAMIENTO EN CASO DE DESASTRES? SI 20 CONOCE LOS ALBERGUES MÁS CERCANOS EN CASO DE INUNDACIÓN? SI 21 A QUÉ CREE UD QUE SE DEBAN LAS INUNDACIONES? 22 DE DÓNDE ES ORIGINARIA LA FAMILIA? 23 EN DÓNDE (SITIO/COLONIA/VER PLANO)TRABAJA EL JEFE DE FAMILIA? 24 EN DÓNDE (SITIO/COLONIA/VER PLANO)TRABAJA LA JEFA DE FAMILIA? 25 EN DÓNDE ESTÁN (SITIO/COLONIA/VER MAPA) LAS ESCUELAS DE LA FAMILIA? 26 LA FAMILIA CONSTRUYÓ LA CASA? SI 27 AL RESIDIR AQUÍ, EN CUÁNTO TIEMPO LE PROPORCIONARON ENERGÍA ELÉCTRICA? 28 AL RESIDIR AQUÍ, EN CUÁNTO TIEMPO LE PROPORCIONARON AGUA POTABLE? 29 AL RESIDIR AQUÍ, EN CUÁNTO TIEMPO LE PROPORCIONARON RED DE DRENAJE? 30 AL RESIDIR AQUÍ, EN CUÁNTO TIEMPO PAVIMENTARON LAS CALLES? 31 AL RESIDIR AQUÍ, EN CUÁNTO TIEMPO LE INSTALARON EL TELÉFONO? 32 AL RESIDIR AQUÍ, EN CUÁNTO TIEMPO SE ESTBLECIÓ EL SERVICIO DE REC BASURA? 33 AÚN CON INUNDACIONES, ES MEJOR RESIDIR AQUÍ POR LOS SERVICIOS URBANOS OTRO (ESPECIFIQUE)

ENCUESTRADOR: DE 5 A 10 5 A 8 NIVEL MEDIO RENTADA POZOS ARTESIANOS SI/SIN MEDIDOR NO NO 1 PLANTA/MATERIAL 2 INUNDACIONES SI, DE 2 A 5 AÑOS PARCIAL A INSTALAC HIDR Y ELEC $10001 A $20000 NO MEDIO NO NO NO

FECHA: MAS DE 10 MAS DE 8 SUPERIOR OTRA PIPAS/CISTERNAS NO/CON MEDIDOR

1 PLANTA/MAMPOSTERÍA 1 DESLAVES SI, DE AÑOS EN ADELANTE MODERADA TOTAL $20001 A $50000 NO SÉ LICENCIATURA

AUTO ‐ TRANSPORTE PÚBLICO ‐ A PIE AUTO ‐ TRANSPORTE PÚBLICO ‐ A PIE AUTO ‐ TRANSPORTE PÚBLICO ‐ A PIE NO

HERENCIA Y TRADICIÓN FAM

ORIGINARIO NINGUNO OTRO NO/SIN MEDIDOR

1 PLANTA/CHOZA NINGUNO NINGUNO NUNCA TOTAL MAYOR A $50000 POSGRADO

TIEMPO DE TRALADO? TIEMPO DE TRALADO? TIEMPO DE TRALADO? MINUTOS

APOYOS DEL GOBIERNO

NO LO HABÍA PENSADO

NIVELES

Índice de vulnerabilidad

120 HORAS

NIVELES

Índice de vulnerabilidad

144 HORAS

NIVELES

Índice de vulnerabilidad

168 HORAS

NIVELES

Índice de vulnerabilidad

192 HORAS

NIVELES

Índice de vulnerabilidad

216 HORAS

NIVELES

Índice de vulnerabilidad

240 HORAS

5. MEDIDAS PARA MITIGAR LAS INUNDACIONES 66

MITIGACIÓN DE INUNDACIONES MEDIDAS ESTRUCTURALES PARA REDUCIR EL ESCURRIMIENTO (E)

REGULACIÓN

MOD. POLÍTICAS OPERACIÓN PRESAS AUMENTAR CAPACIDAD DE EMBALSE

MODELO MATEMÁTICO DE SIMULACIÓN DE FLUJO EN CAUCES Y LLANURAS

PARA AUMENTAR LA CAPACIDAD DE CONDUCCIÓN DEL CAUCE (CH)

AMPLIACIÓN DE CAUCES

MAPA DE PELIGRO DE ZONAS INUNDABLES EVALUACIÓN DE DAÑOS

SOBRE-ELEVACIÓN DE CORONA BORDOS EXISTENTES BORDOS NUEVOS PARA CREAR DIQUES DE ENCAUZAMIENTO DESAZOLVE

ANÁLISIS BENEFICIO-COSTO SISTEMAS DE ALERTA TEMPRANA

RECTIFICACION DE CAUCES (SE CORTAN MEANDROS PARA AUMENTAR LA PENDIENTE) CANALES DE DESVÍO (BY-PASS)

FIN

MEDIDAS NO ESTRUCTURALES

SON ÚTILES POR POCOS AÑOS

Costo de las obras Ampliación

Concepto

Canal

Área (m2)

64.5

64.5

2.57

Longitud (Km.)

45.5

39

694.656

Volumen (m3)

2’934,750

2’515,500

357053.184

163.2 X 106

Costo ($)

$49,303,800

$42,260,400

$13,175,262

$610,617,945

1/Tr 0.002 0.01 0.1 0.2 0.5

Bordo

Diques encauzamiento +Desazolve

secciones

Daño en millones de Condiciones actuales pesos Canal de desvío Bordos AmpliaciónAmpl+desazolve 850 625 324 115 25

69

850 626 322 114 25

866 615 297 106 23

394 245 47 17 4

394 201 41 15 3

CALCULO DEL RIESGO Esperanza de daños 1000 Millones de pesos

Canal de desvío

800

Condiciones actuales Bordos

600

Ampliación Ampl+desazolve

400 200 0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

1/Tr

70

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 71

Los procesos meteorológicos extremos que inciden en la generación de riesgos se pueden pronosticar con una grado de acierto, por lo que las acciones de prevención oportunas y organizadas reducen los daños en forma apreciable. Las medidas de prevención tales como manejo de cuencas, reforzamiento bordos, mantenimiento de colectores de aguas lluvias disminuyen las inundaciones. » 72

Los reglamentos sobre uso de suelo deben basarse en los mapas de peligro. Ellos son vigentes por pocos años. En caso de construir viviendas en esos sitios de peligro por inundaciones ellas deben ser acondicionarlas para que no presenten daños de consideración. En ocasiones para ningún escenario las obras se justifican de acuerdo con su relación beneficiocosto pero existen daños no cuantificables que en la medida que se incorporen en los cálculos podrían hacerlas competitivas en relación al daño evitado. 73

Para la estimación del peligro de las inundaciones es necesario tomar en cuenta la simultaneidad de eventos. En los mapas de peligro, la vulnerabilidad y el riesgo corresponden a una clase de elemento de riesgo. La intervención del hombre puede alterar el peligro en un determinado tiempo tenían los elementos de riesgo.

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La falla de las medidas estructurales pueden causar un daños mayor al que se tenía antes de implantarlas. Las personas pueden creer que ya están protegidas por una obras de protección y podrían relajar las medidas de seguridad que requieren sus viviendas. La construcción de obras para la protección de una región puede propiciar una mayor crecimiento urbano en ella. Éste que debe estar de acuerdo mapas de peligro

75

Fin Muchas gracias 76