Tema A: Dinámica fluvial

Análisis bidimensional de las inundaciones provocadas por

las avenidas extraordinarias del río Ebro en Buñuel

(Navarra)

Miguel Guibert Valencia

Ingeniero de Montes; Técnico de la Sección de Restauración de Riberas y Obras Hidráulicas del Gobierno de Navarra

mguiberv@navarra.es

José Mª González Ortega

Doctor Ingeniero Agrónomo; Gerente del Área de Ingeniería del Agua de Tragsatec jmgo@tragsa.es

Mª Soledad Codes Ortega

Ingeniero Agrónomo; Jefe de Dpto. De Obras Hidráulicas de Tragsatec

mco@tragsa.es

1 Problemática y Antecedentes

El río Ebro a su paso por el término municipal de Buñuel se caracteriza por una morfología meandriforme,

estabilizada mediante espigones de defensa de márgenes y motas longitudinales paralelas al cauce que a lo largo

del tiempo han ido reduciendo la anchura del cauce activo del río, en favor de un mayor aprovechamiento de las

vegas para el cultivo agrícola.

Las avenidas producidas en los últimos años, concretamente la de febrero del 2003 con 3.320 m3/s,

correspondiente a un periodo de retorno ligeramente inferior a 25 años, rebasaron la capacidad de defensa de las

motas en ambas márgenes, produciéndose desbordamientos que afectaron a extensas superficies dedicadas a la

agricultura y alcanzando, con carácter más grave, en primer lugar la rasante de la carretera que une las

poblaciones de Fustiñana y Ribaforada, avanzando la avenida por las terrazas aluviales de la margen derecha

hasta alcanzar el núcleo urbano de Buñuel situado en el interior de uno de los meandros del río.

Como medida de emergencia estructural, durante esta avenida se levantó una mota transversal a la llanura de

inundación (Figura 1), aguas arriba de Buñuel, que encauzó la avenida desbordada por la margen derecha,

haciendo que retornase al cauce principal, aunque unos 800 m aguas abajo de la misma, volvió a superar la

defensa principal de la margen derecha, llegando hasta las edificaciones del casco urbano. Posteriormente, y con

el fin de evitar daños en futuros episodios de crecida se ejecutó la reconstrucción y refuerzo de la mota

longitudinal derecha del río, en el tramo superado por la crecida ubicado aguas arriba de la carretera de

Ribaforada a Fustiñana, así como el levantamiento de una segunda mota oblicua en la plana de inundación

derecha próxima a Buñuel.

Ante la situación de riesgo para la población y los cuantiosos daños materiales que ocasionan los

desbordamientos provocados por las avenidas extraordinarias del río Ebro a su paso por el término municipal de

Buñuel, el Gobierno de Navarra, a través del Servicio del Agua del Departamento de Desarrollo Rural y Medio

Ambiente, ha abordado en el año 2008 el estudio hidráulico de avenidas del tramo de río Ebro, mediante el cual

se puedan establecer líneas de actuación que eviten o reduzcan los riesgos de inundación existentes en la

actualidad.

La geometría específica del tramo de río estudiado de aproximadamente 18 km, caracterizada por la existencia

de unas motas longitudinales en ambas márgenes del cauce, que constituyen la primera línea de defensa frente a

inundaciones de una extensa llanura de inundación, surcada por antiguos meandros y compartimentada en parte

por taludes de estructuras transversales al valle aluvial como carreteras y caminos agrícolas, condiciona de forma

muy importante la circulación de las aguas una vez desbordadas del cauce. Esta ha sido las causa fundamental

para elegir la modelización bidimensional como la más apropiada para simular las avenidas del río y la

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circulación del flujo a través de la llanura de inundación, fundamentalmente de la margen derecha donde se

ubica el núcleo urbano de Buñuel.

Figura 1 Inundación del río Ebro a su paso por el Término Municipal de Buñuel en la avenida de febrero del 2.003 y medidas estructurales de defensa ejecutadas

2 Modelización hidrodinámica del río

2.1 Definición y construcción del esquema hidrodinámico

El análisis de los eventos de crecidas acaecidos, concretamente la del año 2003 bien documentado por las red de

vigilancia y control de la Confederación Hidrográfica del Ebro, así como una primera aproximación del

comportamiento hidráulico del tramo realizada mediante una modelización unidimensional con el programa

Hec-Ras, arrojan por un lado que el tramo objeto de estudio queda bien definido mediante un sistema

unidimensional de secciones transversales limitadas por motas longitudinales al cauce suficiente para describir

las avenidas inferiores a 10 años de periodo de retorno (caudales inferiores a 2.500 m3/s), al no superarse las

motas levantadas a lo largo de todo el tramo en estudio. Por otra parte al contrastar los niveles alcanzados por la

inundación en ambas márgenes y en el cauce principal en el 2003, se deduce una clara separación del flujo de la

avenida una vez producido el fallo de las motas laterales que hace esperar para caudales de desbordamiento un

funcionamiento bidimensional dentro las llanuras de inundación.

Por tanto se opta por elaborar un esquema hidráulico integrado, unidimensional para el cauce central y

bidimensional para cada una de las llanuras de inundación, con las motas longitudinales conectando ambos

subsistemas como vertederos laterales (Figura 2).

El modelo bidimensional integrado del tramo de río a estudiar se ha elaborado a partir de los datos de caudal y

geometría proporcionados por la Confederación Hidrográfica del Ebro, completados con datos actualizados de

batimetrías y levantamientos taquimétricos complementarios.

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Figura 2 Esquema conceptual del sistema hidráulico adoptado

La geometría del cauce y las llanuras de inundación se ha generado a partir de un modelo digital del terreno

(MDT) de resolución 2 x 2 m que se elaboró en el año 2004 a partir de un vuelo con captura de datos mediante

tecnología LIDAR e incorporación de información del cauce mediante batimetrías de campo e interpolación de

las mismas. En el año 2008 se ha actualizado la información topográfica de este MDT base en el tramo de río

objeto de estudio, completando los datos de cauce con nuevas y mayor número de batimetrías, y levantamientos

taquimétricos complementarios de las motas de defensa construidas en los últimos años.

La modelización geométrica se ha incorporado al programa informático de modelización fluvial bidimensional

Infoworks Rivers (Wallingford Software), generándose una malla triangular desestructurada (Figura 4) para las

llanuras de inundación con celdas de tamaño variable entre 100 y 2.000 m2 de superficie, en una extensión

aproximada de 4.400 Ha a lo largo de 18 km de longitud. La región central del cauce y las motas longitudinales

se han definido mediante secciones transversales al mismo y los correspondientes perfiles longitudinales,

tomando cotas directamente del modelo digital de terreno actualizado.

Figura 3 Llanura de inundación derecha atravesada por carretera y representación del modelo digital del terreno empleado

Como variable característica de la rugosidad (tanto para el cauce principal como para las llanuras de inundación)

se recurre al número de Manning, introducido en el modelo asociado a una capa SIG representativa de los

distintos usos del suelo y unidades susceptibles de cambio de resistencia al flujo, interpretadas mediante

campañas de campo y fotografía aérea.

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Figura 4 Detalle de la malla irregular de triángulos generada sobre el MDT para el cálculo bidimensional. Arriba región de cauce definida por secciones transversales y motas longitudinales de conexión 1D-2D

2.2 Calibración del modelo y simulaciones realizadas

El modelo se ha validado comparando la superficie afectada por las inundaciones del año 2003 con los resultados

obtenidos por la simulación de la circulación de caudales semejantes a los registrados para ese caso, que fueron

ligeramente inferiores a los correspondientes a la avenida de 25 años de periodo de retorno.

La modelización fluvial bidimensional realizada ha constituido una herramienta fundamental para simular las

avenidas extraordinarias del río, permitiendo de este modo conocer en detalle los puntos débiles de la mota de

defensa donde se producen los desbordamientos, determinar las zonas de almacenamiento de la llanura

inundable, analizar el grado de defensa de las motas transversales existentes, y en general, afianzar el

conocimiento de la circulación real del flujo a través de la modelización. La información suministrada por la

citada modelización ha permitido establecer las líneas de actuación básicas para el control de la avenida y la

defensa de Buñuel.

Actualmente, el flujo activo circulante por la margen derecha del río, desbordado aguas arriba del núcleo urbano

de Buñuel, constituye el frente de avenida fundamental para la población de Buñuel (Figura 5). Tan solo el

efecto laminador de la llanura de inundación, favorecida por la existencia de antiguos meandros e incrementada

por la compartimentación de las fincas agrícolas y la reciente construcción de las motas de defensa transversales,

reducen en parte el efecto devastador de la avenida, aunque aún resultan insuficientes para mantener Buñuel

fuera del alcance de las aguas asociadas a 25 años de periodo de recurrencia.

Es de destacar el efecto de estas estructuras en la dinámica hidráulica de las llanuras inundables, provocando el

aumento del nivel de inundación aguas arriba de las mismas, pero que al ser superadas reducen las punta del

hidrograma de crecida hacia el núcleo urbano situado aguas abajo (Figura 6), aspecto crucial ya constatado por el

comportamiento de las motas levantadas en la inundación del año 2003.

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Figura 5 Modelo bidimensional del tramo del río Ebro en Buñuel. Planta de inundación máxima T = 25 años

Figura 6 Evolución de la altura de la lámina de agua alcanzada por la inundación de 25 años de periodo de retorno aguas arriba de la mota transversal construida en el 2003

MOTA

OBLICUA

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3 Soluciones propuestas frente a inundaciones

Determinados los actuales niveles de protección existentes frente a inundaciones y sobre la premisa deducida del

funcionamiento hidráulico del Ebro y su llanura inundable, la línea de actuación fundamental de defensa de la

población de Buñuel frente a las avenidas del río Ebro ha sido establecer el control de la laminación de la

avenida a través de la creación y adecuación de las citadas zonas de almacenamiento, elaborando un estudio de

soluciones que incluye la proposición y el análisis hidráulico pormenorizado de distintas alternativas en función

del nivel de defensa requerido de modo que sirva como elemento de toma de decisiones para paliar los efectos de

las inundaciones en los Términos Municipales afectados.

Cada una de las alternativas se conforma por la combinación de distintas soluciones de actuación directamente

sobre las infraestructuras existentes o con otras de nueva construcción, con los objetivos de:

- incrementar y regular el efecto laminador de las llanuras de inundación recreciendo a distintos niveles

motas oblicuas y caminos, que reorienten y contengan las aguas desbordadas,

- regular la capacidad hidráulica del cauce recuperando el soto del meandro de Buñuel retranqueando la

actual mota longitudinal,

- activar meandros abandonados para laminar la onda de avenida permitiendo el flujo sobre motas para

determinados niveles, de modo que sea capaz de absorber la punta de crecida en el momento más

desfavorable para el núcleo poblacional.

Figura 7 Detalle de alternativa propuesta para la defensa de Buñuel para 200 años de periodo de retorno