Uso y aplicación del modelamiento hidráulico: HEC-RAS e Iber

08 de Mayo del 2020

La vulnerabilidad a los desastres está incrementando en gran parte de América Latina esto por muchas causas la compleja interacción antrópica, los procesos sociales y diversos peligros naturales.

En América Latina, persisten serios problemas de pobreza y desigualdad; 111 millones de personas viven en asentamientos informales altamente vulnerables a desastres. El 80% del impacto de los desastres se siente en las ciudades y afecta sobre todo a las poblaciones más pobres.

En el año 2017 un fenómeno climático ya conocido, “El Niño Costero”, el cual causa intensas lluvias provoco uno de los mayores desastres naturales en el Perú. En cifras 100 000 damnificados, 75 fallecidos, 10 000 viviendas colapsadas y medio millón de afectados. El fenómeno causo mayor impacto en la costa norte del Perú donde inundo la ciudad de Piura y alrededores además de grandes extensiones de cultivos lo cual fue registrado por las imágenes satelitales solo en el departamento de la Libertad 1404 hectáreas.

Efectos del Niño Costero

Fuente: El Comercio

En Colombia el río Cauca es la principal fuente hídrica del valle del Cauca y en los últimos 25 años ha registrado importantes crecientes causando inundaciones como las ocurridas entre el periodo 2010- 2011, donde afectaron a viviendas en los sectores Candelaria, Sierra Gómez, Ciudad del campo entre otros. La ruptura del dique entre los corregimientos de Molina y el Pleito fue una de las consecuencias más graves que dejo el río Cauca a su paso por Obando, en el norte del valle, además se perdieron 2000 hectáreas de cultivo. El desastre ocurrió a pesar que el embalse Salvajina se encontraba trabajando en su máxima capacidad, realizando descargas controladas al río Cauca.

Río Cauca: Segundo río más importante de Colombia

Fuente: El colombiano

En la actualidad la vulnerabilidad así también los peligros son mayores por el cambio climático, ya que aumentan la probabilidad de ocurrencia de las inundaciones repentinas o súbitas frente a las lentas o progresivas, siendo la principal diferencia entre ellas el empuje de la corriente o la energía liberada. Esto contrasta frente a las sequías que suelen ocurrir en África durante muchos meses y en los últimos años ha experimentado un periodo mucho mayor.

Herramientas para análisis hidráulicos son de fundamental importancia para simular flujos en cauces naturales o canales artificiales y determinar el nivel de agua, calcular el flujo en ríos, definir las zonas inundables, evaluar zonas de riesgo y delimitar las vías de desagüe, simulación del paso del agua bajo puentes, compuertas y vertederos e incluir los efectos del viento y simular la rotura de presas y balsas; en consecuencia hubiesen sido de gran ayuda para prevenir los efectos de los fenómenos naturales antes mencionados y evitar la pérdida de vidas humanas , así como de infraestructura de viviendas , presas y diques.

Hec-Ras e Iber son los softwares más eficientes para poder desarrollar análisis hidráulicos ambos se complementan, ya que Hec-Ras realiza un análisis unidimensional mientras IBER es bidimensional. Hec-Ras fue desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros de la Armada de los Estados Unidos para la realización de cálculos hidráulicos y sistemas naturales o artificiales. IBER también gratuito fue desarrollado por GEAMA (Universidad de A Coruña) en colaboración con el instituto FLUMEN (Universidad Politécnica de Catalunya, UPC y Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería, (CIMME) para la simulación de flujo turbulento en lámina libre en régimen no-permanente, y de procesos medioambientales en hidráulica fluvial.

Hec-Ras ha sido utilizado con gran éxito para ayudar a determinar el riesgo por inundación en la cuenca urbana del río Atemajac, Jalisco, México, donde cada año hay graves problemas de inundación por el desbordamiento del cauce principal, originando severos daños. La metodología se basa en dos vertientes complementarias: la del enfoque determinista y enfoque paramétrico. En el modelo determinista se utilizó HecRas donde los hidrogramas utilizados se calcularon a través de un estudio hidrológico, utilizando los métodos empíricos de BurKlie- Ziegler, Mc Math y el Racional, y los métodos hidrológicos del hidrograma unitario. Los resultados obtenidos fueron la simulación de avenida para distintos periodos de retorno a su vez se estimó los costos de daño por inundación aplicando una curva de daños las cuales proporcionan los costos máximos, mínimo y más probable de los daños causados por inundación en salarios mínimos, en función del tirante de inundación y del índice de marginación de la zona afectada(Hernández-Uribe, Barrios-Piña, & Ramírez, 2017).

Cuencas hidrológicas del área metropolitana de Guadalajara, Jalisco, México


En un tramo del río Suquía se realizó el modelamiento hidrodinámico para representar flujos en cauces naturales este suele ser más complejo, ya que las variables involucradas son mayores en consecuencia se utilizaron técnicas experimentales y numéricas que permitan la determinación de las variables que caracterizan el flujo en ríos. En la investigación se utilizaron tres modelos Hec-Ras, Iber y DELFT3D, los cuales se han calibrado y validado con un modelo propio construido en el Laboratorio de Hidraúlica de la Universidad Nacional de Córdova(Santiago Ochoa Aurelio, 2014).

Río Suquia: Profundidad de inundación con periodo de retorno de 10 años, resultados obtenidos con Iber


Ambos softwares tienen características y herramientas que permiten realizar y obtener óptimos resultados en sus diferentes aplicaciones es por ello que son utilizados en proyectos de gestión del riesgo de desastres, construcción de infraestructura (puentes, embalses, diques), planificación urbana y rural. Los profesionales que dominen estos softwares, así como los fundamentos físicos tienen una amplia demanda laboral la cual a futuro se va a incrementar, ya que cada vez se requiere de mayor especialización.

Bibliografía
  • Hernández-Uribe, R. E., Barrios-Piña, H., & Ramírez, A. I. (2017). Análisis de riesgo por inundación: Metodología y aplicación a la cuenca Atemajac. Tecnologia y Ciencias Del Agua, 8(3), 5–25. https://doi.org/10.24850/j-tyca-2017-03-01
  • Santiago Ochoa Aurelio. (2014). EVALUACIÓN DE MODELOS HIDRODINÁMICOS PARA REPRESENTAR FLUJOS EN CAUCES NATURALES. Universidad Nacional de Córdova, Córdova.

Posteado por Mario Caceres

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