METODOLOGÍA PARA LA ELABORACIÓN DE MAPAS DE …

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Vol. 1 No.1 REVISTA CIENTIFICA Enero 2011 1 ERIS/USAC-GUATEMALA METODOLOGÍA PARA LA ELABORACIÓN DE MAPAS DE AMENAZA POR INUNDACIÓN Jamil Antonio Robleto Molina 1 RESUMEN. La metodología presentada, contempla la utilización de procedimientos y cálculos hidrológicos realizados bajo las normas de caracterización geomorfológica de las cuencas, la determinación de un caudal máximo de crecida asociado a un período de retorno, el cual se determinó por dos métodos diferentes, como lo son, el método de la formula racional y la modelación hidrológica con HEC – HMS, ambos realizados con el objeto de comparar resultados de acuerdo a la calidad y cantidad de datos con que se cuenta, este caudal es modelado con HEC – RAS, para lo cual fue necesario obtener la topografía del terreno a escala real bajo proceso de fotogrametría y con margen de error de 50 cm, obtener un modelo de elevación del terreno y extraer las secciones transversales del tramo de río a estudiar con la herramienta Hec GeoRAS de Arc Gis 9.2; con estos elementos y las variables hidráulicas del modelo se obtienen los niveles de agua alcanzados dentro del cauce producto del caudal de crecida seleccionado, estos niveles son llevados al modelo digital de elevación con el Arc Gis 9.2 y representados con los colores correspondientes al nivel de amenaza que representan y sobrepuestos en fotografías aéreas debidamente geo-referenciadas, dando origen a la representación espacial de la amenaza o mapa de inundación. PALABRAS CLAVE: Amenaza, Calibración, Cartografía, Caudal, Crecidas, Cuenca, Hidrogramas, Imágenes, Inundación, Intensidades, Modelo, Mapa, Periodo de retorno. ABSTRACT. The methodology presented provides for the use of procedures and hydrologic calculations, conducted under the rules of geomorphological characterization of the basins, the determination of a flood peak flow associated with a return period, which was determined by two different methods, as are the rational formula method and the hydrologic modeling with HEC - HMS, both conducted in order to compare results based on the quality and quantity of data that are available, this flow is modeled with HEC - RAS, for was necessary to obtain the topography of the scale under the process of photogrammetry and with a margin of error of 50 cm, obtaining a terrain elevation model and extract the cross sections of the stream to study with the tool of Arc Gis Hec GeoRAS 9.2; with these elements and the hydraulic variable of the models are derived water levels in the river reached flood flow product selected, these levels are taken to the digital elevation model with Arc GIS 9.2 and rendered with the colors corresponding to level threat they represent and are superimposed on aerial photographs properly geo-referenced, giving rise to spatial representation or map of the flood threat. INTRODUCCIÓN Las inundaciones suponen un peligro natural de mucha importancia en la región Centroamericana, produciendo pérdidas económicas considerables y vidas humanas principalmente, en los períodos lluviosos establecidos, datos que son significativos en la caracterización y cuantificación del nivel de amenaza que se encuentra expuesta nuestra región. La necesidad existente de conocer la amenaza por inundación para un sitio de interés dentro de una cuenca y en específico para áreas con alto grado de susceptibilidad ante este tipo de fenómenos, es la razón principal para la búsqueda de nuevas metodologías que permitan encontrar soluciones a esta problemática expuesta. En el campo de la hidrología superficial existen diferentes métodos que son aplicados para dar en cierta medida una solución dentro de la planificación y el ordenamiento territorial, así como también, en el ámbito de la gestión del riesgo, en cuyo caso, los resultados de la cartografía de la amenaza por inundación, es la base fundamental para la implementación de Sistemas de Alerta Tempranas (SAT), que generen alertas oportunas de crecidas, así como también para el diseño de obras de mitigación que son de gran utilidad en la reducción del riesgo. El presente trabajo, presenta una metodología práctica y expresada de forma genérica, para la elaboración de mapas de amenaza por inundación, la misma se fundamenta en la realización de análisis hidrológicos, hidráulicos y modelación numérica, combinada con sistemas de información geográfica para la realización del diseño final del mapa de amenaza. Así mismo las imágenes, gráficos y figuras que se muestran están 1 Msc. Recursos Hidráulicos / ERIS, USAC

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METODOLOGÍA PARA LA ELABORACIÓN DE MAPAS DE AMENAZA POR INUNDACIÓN

Jamil Antonio Robleto Molina1

RESUMEN. La metodología presentada, contempla la utilización de procedimientos y cálculos hidrológicos realizados bajo las normas de caracterización geomorfológica de las cuencas, la determinación de un caudal máximo de crecida asociado a un período de retorno, el cual se determinó por dos métodos diferentes, como lo son, el método de la formula racional y la modelación hidrológica con HEC – HMS, ambos realizados con el objeto de comparar resultados de acuerdo a la calidad y cantidad de datos con que se cuenta, este caudal es modelado con HEC – RAS, para lo cual fue necesario obtener la topografía del terreno a escala real bajo proceso de fotogrametría y con margen de error de 50 cm, obtener un modelo de elevación del terreno y extraer las secciones transversales del tramo de río a estudiar con la herramienta Hec GeoRAS de Arc Gis 9.2; con estos elementos y las variables hidráulicas del modelo se obtienen los niveles de agua alcanzados dentro del cauce producto del caudal de crecida seleccionado, estos niveles son llevados al modelo digital de elevación con el Arc Gis 9.2 y representados con los colores correspondientes al nivel de amenaza que representan y sobrepuestos en fotografías aéreas debidamente geo-referenciadas, dando origen a la representación espacial de la amenaza o mapa de inundación.

PALABRAS CLAVE: Amenaza, Calibración, Cartografía, Caudal, Crecidas, Cuenca, Hidrogramas, Imágenes, Inundación, Intensidades, Modelo, Mapa, Periodo de retorno.

ABSTRACT. The methodology presented provides for the use of procedures and hydrologic calculations, conducted under the rules of geomorphological characterization of the basins, the determination of a flood peak flow associated with a return period, which was determined by two different methods, as are the rational formula method and the hydrologic modeling with HEC - HMS, both conducted in order to compare results based on the quality and quantity of data that are available, this flow is modeled with HEC - RAS, for was necessary to obtain the topography of the scale under the process of photogrammetry and with a margin of error of 50 cm, obtaining a terrain elevation model and extract the cross sections of the stream to study with the tool of Arc Gis Hec GeoRAS 9.2; with these elements and the hydraulic variable of the models are derived water levels in the river reached flood flow product selected, these levels are taken to the digital elevation model with Arc GIS 9.2 and rendered with the colors corresponding to level threat they represent and are superimposed on aerial photographs properly geo-referenced, giving rise to spatial representation or map of the flood threat.  

 

INTRODUCCIÓN Las inundaciones suponen un peligro natural de mucha importancia en la región Centroamericana, produciendo pérdidas económicas considerables y vidas humanas principalmente, en los períodos lluviosos establecidos, datos que son significativos en la caracterización y cuantificación del nivel de amenaza que se encuentra expuesta nuestra región. La necesidad existente de conocer la amenaza por inundación para un sitio de interés dentro de una cuenca y en específico para áreas con alto grado de susceptibilidad ante este tipo de fenómenos, es la razón principal para la búsqueda de nuevas metodologías que permitan encontrar soluciones a esta problemática expuesta. En el campo de la hidrología superficial existen diferentes métodos que son

aplicados para dar en cierta medida una solución dentro de la planificación y el ordenamiento territorial, así como también, en el ámbito de la gestión del riesgo, en cuyo caso, los resultados de la cartografía de la amenaza por inundación, es la base fundamental para la implementación de Sistemas de Alerta Tempranas (SAT), que generen alertas oportunas de crecidas, así como también para el diseño de obras de mitigación que son de gran utilidad en la reducción del riesgo. El presente trabajo, presenta una metodología práctica y expresada de forma genérica, para la elaboración de mapas de amenaza por inundación, la misma se fundamenta en la realización de análisis hidrológicos, hidráulicos y modelación numérica, combinada con sistemas de información geográfica para la realización del diseño final del mapa de amenaza. Así mismo las imágenes, gráficos y figuras que se muestran están

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asociadas a un área de estudio, ubicada en el territorio este de Nicaragua, frente a las costas del océano pacífico.

METODOLOGÍA Pasos Dentro de la gama de estudios relacionados al mapeo de áreas amenazadas por inundación existentes, la metodología de aplicación en los mismos es muy variable, ya que ésta depende esencialmente de los datos hidrológicos y meteorológicos (caudal y/o precipitación) con que se cuenta; además de la base cartográfica existente (precisión y escala). Para efectos de comprensión cada uno de los diez pasos descritos, será representado con un ejemplo de estudio relacionado al tema; dicho estudio corresponde a la subcuenca del río El Brasil, perteneciente a la cuenca del río Tamarindo Nicaragua. Selección del sitio de interés Esta metodología parte de la selección de la zona de estudio, la cual corresponde al área de interés o estudio, dentro de la cuenca, definiendo la misma en conjunto con las subcuencas hidrográficas que tienen influencia directa en ella (en el caso de existir).

La figura 1, muestra el área de interés (línea color negro oscuro), en un estudio; la cual está influenciada por dos subcuencas, para el caso de representación, solo se tomará en cuenta el área Norte (circulo), afectada por el río El Brasil, cuya subcuenca fue dividida en microcuencas (figura 1, líneas rojas), con fines requeridos para los diferentes métodos de análisis a aplicar en el estudio.

Recopilación de información La base fundamental para la realización del estudio, parte la cantidad y calidad de la información hidrometeorlógica existente y que corresponda al área de estudio (cuenca), esta información es suministrada por la red de estaciones meteorológicas dentro o cercanas a la cuenca en estudio, las cuales nos brindan la información necesaria correspondiente a datos de precipitación e intensidades, cuyos valores nos permitirán seleccionar el o los eventos meteorológicos (tormenta de diseño), a utilizar en el análisis; a la vez también se requiere de datos hidrométricos, que nos permitan conocer el comportamiento de los caudales dentro de la cuenca y por ende en los tramos de río seleccionados. En el caso de no contar con suficiente información tanto meteorológica como hidrológica, se puede optar por aplicar el método de homogeneidad de cuencas, que consiste en tomar los datos hidrometeorológicos de una cuenca con información, y transponerlos a la cuenca en estudio, siempre y cuando las características tanto geomorfológicas como hidrometeorológicas sean los más similares posibles. Igual de importante que los datos anteriores, la información cartográfica, es requerida para la elaboración del Modelo Digital del Terreno (DTM), el cual es elaborado a partir de las curvas de nivel, las cuales pueden ser generadas por topografía [elevaciones altiplanimétricas (x,y,z)] o bien partiendo de métodos fotogramétricos soportados bajo normas internacionales, siendo este método el más recomendable, en el caso de contar con fotografías aéreas y ortofotoimágenes digitales del área de estudio (escala 1:5,000), por su costo, siendo más accesible tanto económicamente, como en el ahorro de tiempo y dificultades en campo, lo cual no posee el levantamiento topográfico. A su vez, se trabaja de forma paralela con la generación de la base cartográfica para la creación del Modelo Digital de Terreno (DTM). Esto nos permite obtener las características del relieve que posee la cuenca, de forma tal, que se logre observar

 Figura 2. Curvas de nivel

 Figura 1 Subcuenca Río El Brasil y área de interés.

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los cambios de pendiente, la forma de los cauces naturales y las áreas planas o llanas, siendo estos datos de gran importancia en la selección del, o los tramos de ríos y áreas que son de interés para la realización del estudio. Las figuras 2 y 3 muestran las curvas de nivel y el modelo de elevación del terreno para el área de estudio.

Cálculo de caudales máximos probables Comprende la parte del estudio hidrológico donde se estiman las avenidas máximas probables que se han presentado en los sitios de interés, a través de métodos empíricos y/o determinísticos relacionados a un periodo de retorno o recurrencia definido para un evento. Con el objetivo de obtener resultados más confiables, es recomendable validar los mismos, mediante la aplicación de varios métodos de cálculo (al menos dos), para lograr una mejor selección del dato de caudal a utilizar, mediante la técnica comparativa. Para el ejemplo se opto por la aplicación de dos métodos de análisis diferentes, logrando determinar los caudales máximos probables, mediante la aplicación del Método Racional y del modelo determinístico, del Hydrological Engineering Center’s - Hydrological Modeling System (Hec-Hms). Previamente se determinan los parámetros físicogeográficos de la subcuenca y microcuencas, para su aplicación en los métodos anteriormente mencionados, los parámetros a utilizar son el área de la cuenca (km2), longitud del cauce, alturas máximas y mínimas (m), la pendiente del terreno, coeficiente de escorrentía (depende de la pendiente, el tipo y uso del suelo), y el tiempo de concentración (min), en el caso de ejemplo las cuencas poseen áreas menores a los 30 km2, por lo que en este caso se puede implementar el método racional, para cuencas con áreas mayores, queda a criterio del investigador que otro tipo de método comparativo pueda ser utilizado.

Período de retorno A partir de los datos de precipitación de lluvias máximas en 24 h, para un período de registro existente se determinan los periodos de retorno, en base a un análisis de frecuencia (Gumbel en el ejemplo), y la intensidad de la lluvia en función del tiempo de concentración y el periodo de retorno seleccionado (50 años, en el ejemplo Huracán Fifí). Intensidad de la lluvia Se calcula en función del tiempo de concentración, el periodo de retorno seleccionado y utilizando la curva de intensidad duración y frecuencia (IDF), correspondiente a los datos de la estación meteorológica seleccionada para el análisis, que en el caso del ejemplo fue seleccionada la estación hidrometeorológica principal León; la misma es representativa del área de estudio por ubicarse en la cuenca vecina, la tabla 1 y la figura 4, muestran los valores correspondientes a las intensidades y curva IDF elaboradas a partir de las mismas.

 Figura 3. Modelo digital de elevación

Tabla 1. Intensidades en mm/h T

Años Tiempo en Minutos

5 10 15 30 60 120 360 1.5 126.4 111.2 99.1 73.9 48.0 27.1 8.9 2 152.4 126.3 108.2 76.5 49.2 29.5 12.1 5 182.0 152.3 131.7 95.2 63.3 39.6 17.5

10 204.5 170.3 147.0 106.7 71.9 45.9 21.3 15 219.4 180.8 155.4 112.4 76.1 49.3 23.5 25 243.6 194.5 164.7 117.7 80.2 53.1 26.8 50 274.9 211.9 176.9 125.5 86.4 58.5 31.0

100 300.7 228.5 190.1 135.0 93.6 64.1 34.8

 

Figura 4. Curvas IDF

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La gráfica anterior se construyó a partir de la siguiente ecuación. Ecuación 1.

I C = ( ) ⎥

⎤⎢⎣

+ 59.041005

tc

Donde: Ic: Intensidad de la lluvia tc: Tiempo de duración en minutos.

Método racional. El método racional es utilizado en la hidrología para determinar el hidrograma de descarga de una cuenca hidrográfica; además, su fórmula se considera una herramienta muy útil para medir escorrentías y descargas mediante la cual se obtienen buenos resultados en cuencas no mayores de 15 km2, mediante la aplicación del tránsito de avenidas, en las microcuencas que intervienen dentro del sistema hídrico de la cuenca o subcuenca en estudio, logrando determinar caudales de diseños más confiables. El método supone que la máxima escorrentía ocasionada por una lluvia, se produce cuando la duración de ésta es igual al tiempo de concentración. Cuando así ocurre, toda la cuenca contribuye con el caudal en el punto de salida. Si la duración es mayor al tiempo de concentración, contribuye así mismo toda la cuenca, pero en ese caso la intensidad de la lluvia es menor, por ser mayor su duración y, por tanto, también es menor el caudal (Villón, 2001). La aplicación del método, parte de la división de la subcuenca en microcuencas, determinando sus parámetros físicogeográficos y caudales, lo cual es el punto de partida para la generación de los hidrogramas triangulares sintéticos para cada una de las microcuencas a analizar, a partir del tiempo de concentración y el caudal, determinando el intervalo de tiempo al dividir únicamente por dos el tiempo de concentración al que sumado de forma consecutiva y en orden cronológico ascendente permite completar los tiempos del hidrograma; la tabla 2 y figura 5, muestran el cálculo descrito.

Posteriormente son determinados los parámetros del tránsito correspondiente a cada microcuenca, continuando con la secuencia de los hidrogramas triangulares sintéticos, determinando los caudales en un instante antes y al momento del tránsito en cada punto, resultando un hidrograma transitado para cada punto, los cuales al sumarlo resulta el hidrograma total transitado, el cual nos brinda el dato de caudal máximo probable en el punto de cierre o de control donde es requerido, en cuyo caso en dependencia de su valor, será el utilizado para el propósito del estudio relacionado a la representación espacial del área de inundación que este caudal genera, los valores del cálculo realizado y el hidrograma obtenido se muestran en la tabla 3 y la figura 6.

 

Figura 5. Hidrograma triangular sintético

0.00

27.61

55.22

27.61

0.000.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

0.00 15.60 31.20 46.80 62.40

caud

al (m

3/s)

Tiempo (min)

Micro cuenca RN-1

Tabla 3. Cálculo de parámetros del tránsito

Micro CuencaV 

cuencaV 

transitL 

transit K t X C0 C1 C2 Suma

mt/min m/min mt min. min.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Parámetro de transito del punto de control 1 al punto de control 2

RN-1 85.22 85.22 2489.0 29.21 15.6 0.2 0.0629 0.4377 0.4994 1

Parámetro de transito del punto de control 2 al punto de control 3

Vt(1-2) 85.22

RN-2 153.57 119.40 1593.0 13.34 12.9 0.2 0.2208 0.5325 0.2467 1

Parámetro de transito del punto de control 3 al punto de control 4

Vt(2-3) 119.40

RN-3 141.67 130.53 1177.5 9.02 7.8 0.2 0.1885 0.5131 0.2984 1

Tabla 2. Calculo de caudales por microcuencas

Micro cuencas

Área L Río

H Máx

H min Sc tc I Coeficiente de escorrentía Q

Km2 m m m m/m % min mm/h Us Ts Pt C m3/s

1 2 3 4 5 6 7 7 8 9 10 11 12 13

RN-1 5.8 2659 100 30 0.026 2.6% 31.2 114.3 0.15 1 2 0.3 55.2

RN-2 3.53 3962 110 20 0.023 2.3% 25.8 126.1 0.15 1 2 0.3 37.0

RN-3 1.67 2210 70 10 0.027 2.7% 15.6 158.2 0.15 1 2 0.3 22.0

SUMA 16.08

Us: Uso del suelo, Ts: Tipo de suelo, Pt: Pendiente del terreno

RN-1: Código asignado a cada microcuenca

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Modelación con HEC - HMS. El Hec - Hms, es un modelo determinístico del Hydrological Engineering Center’s - Hydrological Modeling System; elaborado y utilizado por el cuerpo de ingenieros de la armada de USA, este modelo permite simular la respuesta de un sistema de cuenca ante un evento de precipitación, transformando la lluvia histórica o hipotética en escurrimiento, representado por un sistema interconectados de componentes hidrológicos e hidráulicos. Para iniciar la determinación del caudal se procede a realizar el análisis de hidrogramas, mediante la calibración de un sistema de drenaje, estimando los parámetros físicos de una cuenca monitoreada a partir de datos reales de lluvia y del caudal correspondiente; luego se recurre a la simulación de eventos, en donde se trata de estimar un hidrograma de crecida hasta un punto de control hidrológico en una cuenca, a partir de los parámetros calibrados y un evento histórico o probabilístico. En el análisis de calibración del hidrograma se definen los métodos a utilizar, por lo general por la falta de datos que involucran muchas de las variables necesarias para aplicar los diferentes métodos que posee el modelo, es recomendable trabajar con el método del hidrograma unitario (UH) sintético según Clark, cuyo concepto se define por solo dos parámetros: El tiempo de concentración (Tc) y coeficiente de almacenamiento (R). Teóricamente ambos parámetros pueden ser estimados aproximadamente de acuerdo con el perfil de la lluvia efectiva para un evento dado y la forma del hidrograma observado correspondiente. Para el caso del ejemplo mostrado, los eventos de tormentas considerados para la calibración fueron los siguientes: Junio de 1977, Noviembre de 1979, Agosto de 1981, Octubre de 1981, Junio de 1984, Octubre de 1987, Septiembre de 1993 (huracán Gert), esta calibración puede observarse en la siguiente figura.

La validación de esta calibración, depende en primera instancia de los valores correspondientes a cada una de las estaciones seleccionadas para el análisis, así mismo del ajuste de los parámetros que caracterizan al UH, como lo son el índice de perdidas y del cálculo del flujo base y recesión, siendo los datos de entrada, el hietograma de la lluvia y su hidrograma correspondiente. Una vez obtenida la calibración de los hidrogramas correspondientes a cada uno de los eventos seleccionados, y tomando en cuenta que los mismos son representativos del área o cuenca que se está analizando, se procede a la simulación del hidrograma correspondiente a la cuenca que se está analizando, estimando el caudal pico a partir de la construcción del hietograma o perfil critico de la lluvia bajo el método de bloques alternativos a partir de las intensidades máximas (Ven Te Chow, 1993), obtenido por desagregación de las curvas profundidad, duración y frecuencia (P.D.F), en intervalos de 1 hora, y para un periodo de retorno de 50, años (caso del ejemplo, figura 8), con el fin de obtener una secuencia crítica de la lluvia, para la duración de la tormenta, distribuyendo los incrementos de lluvia en orden descendente a ambos lados del valor máximo.

 

Figura 7. Hidrograma de calibración de tormenta

61.68

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 16 31 60 101 141 181 221 261 302 342 382 422

Cau

dal (

m3/

s)

Tiempo (minutos)

Hidrograma suma de transito del pto 3 al cierre

Figura 6. Hidrograma total del tránsito

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La simulación del hidrograma de crecida para esta tormenta (figura 9), se realizó una vez montado el esquema del sistema de ríos en el modelo, con sus variables correspondiente, procediendo a su calibración y por ende la estimación de la avenida probabilística, para el periodo de retorno seleccionado (50 años), obteniendo de esta manera el caudal máximo probable a utilizar de 81.6 m3/s, la comparación de caudales generados por los métodos utilizados se puede observar en la tabla 4.

La selección del caudal máximo probable a utilizar para la determinación del área de inundación, resulta a partir de la comparación de los caudales determinados por ambos métodos, para el caso de nuestro ejemplo, la diferencia entre los resultados no es muy extrema, por lo que se consideran que los valores obtenidos son creíbles, no obstante en este caso se toma el dato de mayor valor para obtener un margen de seguridad amplio.

Análisis hidráulico Se realiza para tener una mejor comprensión de la dinámica del flujo de agua a través del cauce principal y sus planicies, conociendo la forma y características del mismo, este conocimiento se logra a través de la realización de un levantamiento topográfico de tipo altiplanimétrico (referenciado a elevaciones reales por medio de levantamiento geodésico), o como en el caso de nuestro ejemplo, se utilizó las curvas de nivel de base cartográfica generada a partir de trabajo fotogramétrico, de donde se sustrajo el área correspondiente a los tramos del río principal y afluentes de importancia, que inciden directamente en las afectaciones por inundación en el sitio de interés. Para la modelación hidráulica y el cálculo de las áreas de inundación se utiliza el programa Hec-Ras en combinación con la extensión Hec GeoRAS de Arc-Gis 9.2, ambos programas desarrollados por el Centro de Ingeniería Hidrológica US Army corps Engineers. El procedimiento metodológico, parte del armado del modelo con la esquemática de ríos y la particularidad de las aéreas en estudio, definiendo la geometría de los cauces a partir del modelo digital del terreno generado por las curvas de nivel (cada 1 m), trazando las líneas de flujo del río (márgenes y centro), definiendo las planicies con sus secciones transversales correspondientes, todo esto tomando en consideración los parámetros necesarios que exige el modelo para su respectivo funcionamiento, en la cual están relacionadas las dos herramientas inicialmente descritas, a través de la edición de los datos y el intercambio o exportación de los mismos (figura 10, 11 y 12).

 

Figura 9. Hidrograma de salida con HMS

Tabla 4. Resultados de caudales máximos

Caudales máximos probables para un periodo de retorno de 50 años

Método

Subcuenca Río el Tiscuco Q Máx. (m3 / S)

RACIONAL 61.68 HEC - HMS 81.62 Diferencia 19.94

 

Figura 8. Tormenta hipotética

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

0.083 0.170 0.250 0.335 0.418 0.500 0.582 0.664 0.745 0.83 0.909 1.000

PREC

IPIT

ACIO

N (m

m)

DURACION TORMENTA (HR)

TORMENTA HIPOTETICA 50 AÑOS

ESTACION LEON

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Una vez montado el sistema, se procede a la simulación hidráulica, la cual consiste en correr el modelo con el caudal máximo probable determinado, habiendo introducido los valores correspondientes a las variables requeridas, como lo son el tipo de flujo a simular, los coeficientes de Manning y la pendiente, resultando de esta manera los niveles de agua alcanzados dentro y fuera del cauce principal del río (figura 13); a partir de estos resultados se realiza la modelación numérica de la inundación, lo cual consiste en la representación espacial del comportamiento del flujo en el río, y su respuesta dentro la geometría actual al grados de resistencia del cauce y de sus bancos o estructuras hidráulicas existentes dentro del mismo.

Niveles de amenaza de la inundación Para iniciar procedimiento de elaboración del mapa, se parte del proceso de asignar niveles de amenaza a las áreas inundadas lo cual, puede realizarse de distintas maneras; es muy usual distinguir tres niveles de amenaza: bajo, medio y alto. La asignación del nivel de amenaza a cada una de las áreas inundadas se realiza en función de determinados parámetros, por lo general se toman el período de retorno del evento de la lluvia que provoca la inundación y la intensidad de la inundación, la cual está definida y varía en función de la profundidad del flujo. Se pueden distinguir tres niveles de intensidad de la amenaza: bajo, medio y alto, sin embargo en ciertos casos puede resultar conveniente incluir además la velocidad del flujo como parámetro adicional en la definición de la intensidad de la inundación. La siguiente tabla y figura, muestran la clasificación de los niveles de

Figura 10. Esquemática del sistema de ríos y secciones transversales elaborado en el modelo de elevación, Arc Gis

 

Figura 11. Esquemática del sistema de ríos y secciones transversales en HEC - RAS

Figura 13. Perfil longitudinal de elevaciones de agua en todo el sistema de río

Figura 12. Vista de una sección transversal en HEC - RAS

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intensidad en el caso de Nicaragua, y utilizada en el caso de estudio.

Los resultados del modelo hidráulico se procesan utilizando los programas Hec-GeoRAS y Arc GIS, primero se calculan las áreas de inundación, luego se las clasifica en función del nivel de amenaza y por último se representa en un mapa.

Elaboración del mapa de amenaza Utilizando las herramientas de GIS, el diseño y la elaboración del mapa, son realizados mediante dos puntos fundamentales: La integración de los datos al sistema de información geográfica y la base de datos. Una vez estructurada, se procede a la confección del mapa a partir de los resultados de la modelación hidráulica, y cálculos de las áreas de inundaciones, a partir de los valores simulados de niveles de agua, profundidad y velocidad de flujo en todas las secciones del tramo de río analizado, obteniendo como producto final del estudio, la representación espacial de los niveles de amenaza por inundación, mostrado en la siguiente figura.

CONCLUSIONES Y COMENTARIOS Los procedimientos para la elaboración de mapas de amenaza por inundación son muy diversos; éstos dependen principalmente del nivel de detalle requerido, así mismo de la cantidad y calidad de la información tanto hidrometeorológica como cartográfica, necesarias para llevar a cabo este tipo de estudios, lógicamente todo esto condicionado al factor económico, del cual también depende en gran medida la realización y calidad del mismo.

La metodología planteada en este documento, es aplicable cuando se tienen la información descrita en el párrafo anterior, ya que la utilización de modelos tanto hidrológicos como hidráulicos, y la utilización de las herramientas de GIS utilizadas, requieren de la cantidad y calidad de la información a detalles exigidos por los mismos, para llegar a obtener los resultados esperados.

Es importante citar que para este caso de estudio la representación espacial de la amenaza por inundación debe de ser tomada con fines de alerta y como un primer indicio, ya que para obtener una representación más real de la amenaza, es necesario la implementación de modelos de flujo (hidráulicos) en dos dimensiones, los cuales podrán brindar resultados a mayor detalle, esto debido a que HEC – RAS es un modelo hidráulico de flujo en una dimensión.

 

Figura 14. Clasificación de los niveles de amenaza por inundación (Fuente INETER)

 

Figura 15. Representación espacial de los niveles de amenaza por inundación.

Nivel de Intensidad Profundidad de flujo

Bajo menor que 0.5 m Medio entre 0.5 m y 1.50 m Alto mayor que 1.50 m

Tabla 5. Definición de los niveles de intensidad de la inundación (Fuente INETER)

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