Grupo de Investigación de Modelación Hidrológica y Ambiental Responsable del GIHMA: Prof. Dr. Félix Francés [email protected] web: lluvia.dihma.upv.es
Grupo de Investigación de Modelación Hidrológica y Ambiental
Responsable del GIHMA: Prof. Dr. Félix Francés [email protected]
web: lluvia.dihma.upv.es
Integrantes del grupo
Investigadores doctores (2): Félix Francés Alicia García
Personal de apoyo (1)
Tamara Asensio
Colaboradores externos doctores (6): Chiara Medici (NOAA, USA) Miguel Barrios (U. Tolima, Colombia) Gianbattista Bussi (U. Oxford, UK) Jesús López (IMTA, México) Lía Ramos (U. La Molina, Perú) Sergio Salazar (IDAEAM, Colombia)
Doctorandos (7): Mario Hernández Guiomar Ruiz Luis Eduardo Peña Claudia Romero Shantosa Siswanto Cristina Puentes Carlos Echevarría
Tesinandos (2):
Hebert Tejada Joaquín Segarra
Hidrología estadística Inundaciones y modelación hidráulica Evaluación de recursos hídricos Ecohidrología y medioambiente
Líneas de I+D+i
Conducir el agua hasta el medio receptor: Todas las aguas residuales (misión higienista) Las aguas pluviales hasta un nivel de protección
Minimizar el impacto en el medio de: Aguas residuales DSUs Mediante: EDARs Emisarios Tanques de tormenta
Funciones de la red de alcantarillado
Hidrología: obtener los caudales de diseño en toda la red Pluviales: QT (caudal para un período de retorno T) Residuales: Qr (caudal máximo)
Hidráulica: Diseño de una red nueva: cálculo de la tubería
correspondiente con suficiente capacidad Comprobación de una red existente: capacidad
superior al caudal de diseño
=> Necesidad de modelos hidrológico e hidráulico
Objetivos de la ingeniería
Modelación urbana
Modelos de simulación urbana
Modelos complejos Separan:
Submodelo de producción Submodelo de propagación
en red Se obtienen hidrogramas Diseño y comprobación Para red principal
Método Racional Asume una tormenta de
diseño (lluvia uniforme) Obtiene QT => modelo
hidráulico adicional estacionario: Flujo variado (“curvas de
remanso”) Flujo uniforme (Normativa
Valencia 2003) Para red secundaria
Para T = 25 años y tipologías de la ciudad
* Al ser el modelo de producción lineal, no es necesario quitarlas
Normativa Valencia 2003
Tipo básico de superficie C
Impermeable
0,95
Edificación
0,75
Permeable
0,20
No conectada con la red * 0,00
Tipo de agrupación de superficie C
Grandes áreas pavimentadas
0,95
Áreas urbanas
0,85
Áreas residenciales
0,50
Áreas no pavimentadas
0,20
En Normativa Valencia 2003, ajuste del MR mediante un coeficiente de propagación calibrado empíricamente:
Aplicable para cuencas de tc < 40 min
Normativa Valencia 2003
AiCK = Q p 252525
dpd bta
aKat+
=⇒<
bKat pd +
=⇒≥1
1
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0 10 20 30 40 50 60 70
Tiempo de concentración (min)E
rror
, en
tant
o po
r uno
Hidruval
Desarrollado por la UPV desde 1994 (v 8.3 en la web) Distribuido en el espacio: => Reproducción variab. espacial del Ciclo Hidrológico => Reducción del efecto de escala espacial => Explotación de toda la información existente
Modelo hidrológico: TETIS v8
La estimación del riesgo. Aplicación en un caso práctico
RAINGEN: Las tormentas son una superposición de “celdas”, cuya intensidad se determina según procesos estocásticos en el espacio y en el tiempo
Modelo de Rodriguez-Iturbe y Eagleson (1987) mejorado por Salsón y García Bartual (2003)
Generación de tormentas sintéticas
12
La riada de Valencia de 1957: reconstrucción hidrológica y sedimentológica y análisis comparativo con la situación actual
Reconstrucción horaria de la precipitación de los días 13 y 14 a partir de la información recopilada Hietogramas horarios en los 27 pluviómetros
Cambios de parámetros por diferente cubierta del suelo
Reconstrucción de la riada de 1957
Actual 1957
La riada de Valencia de 1957: reconstrucción hidrológica y sedimentológica y análisis comparativo con la situación actual
Hidrograma simulado en la estación de aforo de Manises:
Resultados
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
07:0
0
09:0
0
11:0
0
13:0
0
15:0
0
17:0
0
19:0
0
21:0
0
23:0
0
01:0
0
03:0
0
05:0
0
07:0
0
09:0
0
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0
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0
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0
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0
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0
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0
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0
01:0
0
03:0
0
05:0
0
13/10/57 14/10/57 15/10/57
Q (m
3 /s)
Q Líquido
Q Sólido
Q Total
La riada de Valencia de 1957: reconstrucción hidrológica y sedimentológica y análisis comparativo con la situación actual
Comparación con la situación actual Finalización de la construcción del embalse de Loriguilla Usos del suelo actuales
Resultados
0500
1000150020002500300035004000
07:0
009
:00
11:0
013
:00
15:0
017
:00
19:0
021
:00
23:0
001
:00
03:0
005
:00
07:0
009
:00
11:0
013
:00
15:0
017
:00
19:0
021
:00
23:0
001
:00
03:0
005
:00
Primer día Segundo día Tercer día
Q(m
3 /s)
1957 Actualidad
1ª Onda de crecida 2ª Onda de crecida Qmáx simulado 1957 3080 m3/s 03:00 14/10 3646 m3/s 13:00 14/10
Qmáx simulado actualidad 1984 m3/s 04:00 2º día 3366 m3/s 14:30 2º día
Modelación matemática del drenaje urbano
Modelación matemática SWMM e Infoworks. Diagnóstico de sistemas. Planes integrales de drenaje y saneamiento. Integración de infraestructura verde (SuDS)
en la modelación.
Evaluación estadística de DSU
Evaluación de la magnitud/frecuencia de DSU mediante:
Modelos probabilísticos Modelos de regresión múltiple
Redes neuronales
1.0E+02
1.0E+03
1.0E+04
1.0E+05
1.0E+06
1.0E+07
1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06 1.E+07Es
timat
ed C
OD
load
(kg)
with
Eq.
5Observed COD load (kg)
γβα DIkRM =
Riesgo de inundación
La estimación del riesgo. Aplicación en un caso práctico
Tangibles: medibles en términos económicos Directos Los daños físicos sobre las propiedades y los bienes Los costes de las medidas de emergencia adoptadas Coste de limpieza de calles, casas, etc. Reparación y reconstrucción de infraestructuras
Daños producidos por una inundación
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La estimación del riesgo. Aplicación en un caso práctico
Tangibles Directos
Indirectos: de difícil determinación. Aprox. un 50%, pero muy variable Pérdidas por paralización estructuras viarias, centros de
producción y servicios Desaparición de puestos de trabajo Los sobrecostes financieros La desvalorización de los terrenos inundados
En Patricova 2003 un factor de 1 a 1,55 en función del municipio
Daños producidos por una inundación
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La estimación del riesgo. Aplicación en un caso práctico
Tangibles Directos
Indirectos
Intangibles La pérdida de vidas humanas Los daños en monumentos, restos arqueológicos, etc. Daños psicológicos en la población Migración ¿Medioambiente? <= ecosistemas riparios necesitan crecidas
Daños producidos por una inundación
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La estimación del riesgo. Aplicación en un caso práctico
En una primera aproximación puede bastar la tabla del Patricova añadiendo “muy bajo”
En R. Poyo para CHJ además se simplificaron los usos para poder utilizar la misma curva en planificados
Curvas de daños
1 unidad = 0.825 €/m2 en 2003
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La estimación del riesgo. Aplicación en un caso práctico
Curvas de vulnerabilidad elementales para cada tipo PGR Las Marinas en base a Guía para la Inspección y
Evaluación de daños en edificios por inundaciones (IVE, 2009)
Curvas de daños
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
90.00%
100.00%
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
% d
e da
ño m
áxim
o
Calado (m)
Planta Baja
Garaje
Jardín Privado
Viales Limpieza
Viales Daños
Vehículos Garaje
Vehículos Viales
Comercio
Industrial
Arbolado
Cultivos
Tipología Módulo
€/m2 Residencial en Planta Baja 200.00
Garaje en sótano 50.00
Jardín Privado 2.00
Viales Limpieza 0.70
Viales Daños 15.00
Vehículos en Garaje 2.50
Vehículos en Viales 2.50
Comercial 250
Industrial 250
Arbolado Regadío 0.50
Arbolado Secano 3.00
Cultivos Regadío 0.25
Cultivos Secano 1.50 Módulos de daños máximos:
23
La estimación del riesgo. Aplicación en un caso práctico
Evento de validación: octubre 2007 Datos: daños registrados por el Consorcio de
Compensación de Seguros y el ayto. de El Verger Daños registrados: 4.300.000 € (georeferenciados)
Validación de las curvas
Importe de daños obtenido por la presente metodología: 4.500.000 € (error de 5%)
24
La estimación del riesgo. Aplicación en un caso práctico
Peligrosidad y riesgo
Frecuencia
Magnitud
Peligrosidad
Exposición
Riesgo
Vulnerabilidad
∫∞=
=
=h
hH dhhfhVD
0
)()(
)(hfH
)(hV
)(qfQ
)(qh
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La estimación del riesgo. Aplicación en un caso práctico
Riesgo= densidad de daño/año:
Unidades: €/año/m2
Estimación del riesgo
+
−⋅
++
−⋅
++
−⋅
++
−⋅
++
−⋅≈
5001
5001
1001
21001
501
2501
251
2251
101
21011
2 5005001001005050252510
min
10 VVVVVVVVVT
VD
∫∫∞=
=
=
=
==h
hH
F
FH dhhfhVdFhVD
0
1
0
)()()(
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La estimación del riesgo. Aplicación en un caso práctico
A mayor T, menos problemas pero más coste
Elección debería basarse en un análisis coste/beneficio: Coste de la red Disminución de los daños tangibles (económicos) intangibles (sociales)
Niveles de protección de la red
Mejoras y generalización de metodología para red secundaria basadas en Hidruval
Mejoras y metodología de modelación producción de escorrentía y sedimentos urbanos con TETIS, incluyendo SuDS
Modelación de DSUs Mejoras en la estimación del riesgo de inundación en
núcleos urbanos Planes integrales de drenaje y saneamiento
Propuestas concretas