Modelación Hidráulica 2D de Inundaciones en Regiones con Escasez de Datos. El Caso del Delta del Río Ranchería, Riohacha-Colombia

Abstract

ResumenSe planteó una estrategia metodológica que solventa la escasez de datos para la modelación 2D de inundaciones en un delta. Digitalizando la elevación disponible en Google Earth TM e integrada con secciones levantadas en el río y datos topográficos, se obtuvo una nube de puntos topográfica. Esta fue posteriormente interpolada a una red de triángulos irregular, y finalmente, la generación de un Modelo Digital del Terreno. Se simuló bidimensionalmente (IBER v2.3.2) un evento de inundación y una medida estructural (dique) para proteger una comunidad vulnerable. El desbordamiento se presentó solamente en el tramo final del cauce, por tanto, no influyó sobre el área urbana de la ciudad de Riohacha. El dique lograría evitar artificialmente las inundaciones en la zona protegida, pero aumentando el riesgo por inundación ante posibles fallas debido a crecidas de mayor magnitud. De acuerdo a los resultados, la metodología planteada es útil para el cálculo de áreas inundables en zonas deltaicas y apoyo a la toma decisiones en regiones con escases de datos. Palabras clave: modelación 2D; IBER; inundación; modelo digital de terreno 2D Hydraulic Flood Modeling in Data-Scarce Regions The Case of Ranchería River Delta, Riohacha-Colombia AbstractA methodological approach which overcomes the lack of data available for 2D hydrodynamic modeling in deltaic floodplains is proposed. By digitizing the elevation data available in Google Earth TM and integrating them with river cross sections data surveyed on the field, plus additional topographic data available, a topographic point cloud was obtained. This was later interpolated in a Triangulated Irregular Network, and finally, a Digital Terrain Model was generated. A two-dimensional simulation (with IBER v2.3.2) for a flood event together with a solution alternative including a structural measure (levee) to protect a vulnerable community were carried out. Overflow occurred only in the final stretch of the riverbed. Therefore, it did not influence the urban area of the city of Riohacha. The levee would artificially avoid the flooding on the target area for protection but increasing the flood risk due to possible failure that would occur when a swelling river occurs. Based on results, the proposed methodology is useful for determining flood prone areas in deltaic zones and well supports decision making in data-scarce regions.

Flood Modeling in a Coastal Town in Northern Colombia: Comparing MODCEL vs. IBER

“…Both MODCEL [12,13,24,26,27] and IBER [9,22,23,40,52] have been widely used for flood studies, although MODCEL is probably less known in the sectoral literature. Comparative studies between inundation models of the same or different nature are not a novelty in the scientific literature, but a specific exercise involving these two models to identify their complementarity was lacking.…”

“…Mono dimensional (1D) models give good results for flows lying within the main channel of a river; less, when the event involves transients with overflows on the banks to (or from) the adjacent plains. Two-dimensional (2D) hydraulic models have made important advances in flood modeling and are considered a more complete and precise alternative to one-dimensional modeling (1D) [9]; 2D are indeed considered the state of the art for flood modeling [10,11]. However, a detailed topography must be available and the numerical integration of their equations may prove overwhelming in complex-large scale problems.…”

Revisión sistemática de las metodologías para tomar acciones que minimizan los efectos negativos ocasionados por las máximas avenidas de los ríos

“…También se tienen a los estudios de vulnerabilidad, los cuales "Son indispensables para identificar las características que hacen que un sistema sea vulnerable a los efectos adversos de un evento natural" (Chávez, Binnquist, & Salas, 2016), demostrando que las pérdidas económicas y de vidas humanas por inundaciones se pueden evitar con acciones previas, claro ejemplo se ve en la ciudad de La Guajira "Adaptación Urbana frente a inundaciones con el soporte de la modelación matemática MODCEL en Riohacha, La Guajira-Colombia" (Pérez, Escobar, & Fragozo;, en donde se plantea posibles soluciones a inundaciones pluviales urbanas en los límites del río Ranchería, basándose en un modelo computarizado como solución a la falta de un registro histórico hidrológico o por datos que no se encuentren dentro de los márgenes de confiabilidad. Pero que tan necesario son estos estudios, Según Arreguín & López (2016), "Las inundaciones ocurridas en el planeta desde 1985 a 2010 (3713 casos), el mayor número de ellas han sucedido en zonas urbanas" (p.6).…”

“…Simulaciones en IBER con MDT preliminar: esta etapa se realizó para verificar los fallos del MDT preliminar, por intermedio de un caudal elevado tomado al azar del registro histórico, para evaluar visualmente los datos del flujo, cauce y llanura, con la finalidad de ser más apegados a la realidad. Obtención del MDT definitivo: después de realizar las correcciones mediante múltiples iteraciones; se obtiene el MDT definitivo compuesto por un "tamaño de celda (resolución espacial) de 23.4 m (248 columnas x 248 filas)" (Pérez, Escobar, & Fragozo, 2018), que visualmente representa el flujo, siendo usado para la parametrización de IBER 2D y así realizar las simulaciones definitivas.…”

“…Parametrización del modelo: es la preparación de los datos hidrológicos históricos y definición de las condiciones hidrodinámicas, usando IBER 2D se obtuvo una "malla de cálculo computacional con 21601 nodos y 36704 elementos" (Pérez, Escobar, & Fragozo, 2018).…”