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Metodología de análisis de riesgo por inundación en

zona urbana, aplicación a la cuenca del río Atemajac.

Ernesto Hernández Uribe Héctor Barrios Piña

Contenido • Antecedentes

• Objetivo

• Zona de Estudio

• Metodología

• Estimación del riesgo • Propuesta de metodología

• Estudio hidrológico

• El modelo HEC-RAS

• Tránsito de las avenidas

• Determinación de las zonas de inundación

• Estimación de daños

• Índices de Vulnerabilidad por Inundación (FVI)

• Conclusiones

Antecedentes

• Debido al cambio climático los fenómenos hidrometeorológicos, principalmente los asociados a las lluvias, se presentan cada vez con mayor intensidad y frecuencia (World Group 1, 2013).

• A nivel mundial, de los desastres naturales relacionados con el agua, el 50% están relacionados con las inundaciones (UNESCO).

• En México, en el año de 2010 se presentaron lluvias atípicas que rebasaron los máximos históricos en los últimos 70 años (CONAGUA, 2013).

• En Aguascalientes, las lluvias acaecidas el segundo fin de semana del mes de marzo de 2015, no se presentaban en 47 años (CONAGUA 2015)

• En la Ciudad de Guadalajara, áreas especificas como la zona de Plaza del Sol, La Colonia el FFCC, zonas yacentes al Canal Patria, etc., experimentan inundaciones cada año.

Llevar a cabo un análisis de riesgo por inundaciones a la escala de cuencas urbanas, que sirva de base para

la generación de un Sistema de Alerta Temprana.

Objetivo

• Complementar a los estudios existentes.

• Desarrollar una metodología de escala local: micro-cuenca, topografía a detalle, infraestructura vial, etc.

• Aplicable a cuencas urbanas.

• Estudio hidrológico para diferentes periodos de retorno.

• Análisis de daños.

• Generación de mapas.

Zona de estudio

• La cuenca del río Atemajac, Jalisco, México, se localiza en la región hidrológica administrativa No. VIII Lerma-Santiago-Pacifico. Pertenece a la región hidrológica No. 12 de acuerdo a las normativas CONAGUA.

Cuenca Atemajac

Cuenca del río Atemajac

La cuenca del río Atemajac forma parte del sistema de cuencas hidrológicas del valle de Atemajac. Su cauce principal es mayormente conocido como Canal Patria. Actualmente las zonas altas de la cuenca y áreas yacentes al canal, experimentan desarrollo económico, social y cultural.

Cuenca Atemajac

Cuenca San Juan de Dios

Metodología • Investigación de antecedentes.

• Investigación de campo.

• Evaluación del riesgo.

• Generación de mapas. 0.00

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.65

1.3

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2.6

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.25

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22

.10

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.75

23

.40

GA

STO

(M

3/S

)

TIEMPO (HRS.)

HIDROGRAMA UNITARIO TRIANGULAR (U.S.B.R.)

Estimación de riesgo 𝑅𝑖𝑒𝑠𝑔𝑜 = 𝑃𝑟𝑜𝑏𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑥 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎

Donde:

𝑃𝑟𝑜𝑏𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 corresponde al evento hidrometeorológico y 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 que engloba los daños.

• Elementos en riesgo

• Características de la inundación Exposición

• Conciencia de la situación

• Capacidad de enfrentamiento Susceptibilidad

• Capacidad de respuesta

• Capacidad de recuperación Resiliencia

Antes de la Inundación

Después de la inundación

Durante la inundación

Durante la inundación

Después de la inundación

S. Balica (2012)

Propuesta de metodología de evaluación del riesgo

• Modelación determinista;

• Método paramétrico; se integran las diferentes variables que determinan la vulnerabilidad del área en estudio en índices. Se generan cuatro Índices de Vulnerabilidad por Inundación (FVI en sus siglas en inglés):

Modelación de la fisca

Evaluación de costos

Determinación de Riesgo

S. Balica et al, 2009

𝐹𝑉𝐼 =𝐸 ∗ 𝑆

𝑅

𝐹𝑉𝐼 =

𝐸 ∗ 𝑆𝑅 𝑆𝑜𝑐𝑖𝑎𝑙

+𝐸 ∗ 𝑆𝑅 𝐸𝑐𝑜𝑛𝑜𝑚𝑖𝑐𝑜

+𝐸 ∗ 𝑆𝑅 𝐴𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙

+𝐸 ∗ 𝑆𝑅 𝐹𝑖𝑠𝑖𝑐𝑜

4

Donde: E – exposición, S – susceptibilidad y R - resiliencia

Estudio hidrológico

• Morfología de la Cuenca. • Curvas de nivel del IITEJ.

• Para este estudio la cuenca del río Atemajac se divide en ocho subcuencas que aportan su escurrimiento al cauce principal, algunas de manera puntual mediante cauces definidos.

C7C1

C2

C3

C4

C5

C6

• Uso de suelo • Planes parciales de desarrollo urbano de los municipios de

Guadalajara y Zapopan.

• Se considera seis tipos diferentes de uso de suelo.

• Coeficiente de escurrimiento según el criterio de Campos-Arana (2010).

• Lluvias del PROMIAP (2007).

• Métodos lluvia – escurrimiento. • Modelos empíricos; Burklie-Ziegler, McMath y Racional.

• Modelos hidrológicos; HUI, HUS y HUT.

• Puntos de control o lugares de descarga de las subcuencas, corresponden a los lugares de concentración del escurrimiento.

• Modelo relación lluvia – escurrimiento a aplicar; Hidrograma Unitario Triangular.

PC1

PC2

PC3

PC4

PC5

PC6

PC7

Modelo numérico HEC-RAS

• Ecuaciones a flujo permanente:

𝑍2 + 𝑌2 +𝑎2𝑉2

2

2𝑔

= 𝑍1 + 𝑌1 +𝑎1𝑉1

2

2𝑔+ ℎ𝑒

• Ecuaciones a flujo no permanente:

𝜕𝐴𝑇

𝜕𝑡+

𝜕𝑄

𝜕𝑥− 𝑞𝑙 = 0

Transito de avenidas

• Implementación del río Atemajac en el HEC-RAS

• Regímenes de flujo • Permanente

• No permanente

• Inundaciones para Tr=10 años, régimen permanente

Mancha de inundación sobre Canal Patria desde Colomos hasta Plaza Patria. Corresponde a Tr 10 años.

Mancha de inundación sobre Canal Patria desde Presa Zoquipan hasta Enrique Días de León. Corresponde a Tr 10 años.

Isométrico de Canal Patria desde Colomos hasta Plaza Patria. Corresponde a Tr 10 años.

Isométrico de Canal Patria desde Presa Zoquipan hasta Enrique Días de León. Corresponde a Tr 10 años.

Alb

ert

a

En

riq

ue

Día

z d

e L

eó

n



Alb

ert

a

En

riq

ue

Día

z d

e L

eó

n

• Inundaciones para Tr=50 años, régimen permanente





Alb

ert

a

En

riq

ue

Día

z d

e L

eó

n

Lagu

na

Su

pe

rio

r

• Resultados Tr=100 años, régimen permanente



Transito de avenida en el tramo de Colomos a Av. Américas. Corresponde a Tr 10 años.

Transito de avenida en el tramo de Antigua presa Zoquipan a Av. Enrique Díaz de León. Corresponde a Tr 10 años.

Análisis de daños

Ejemplo del caso: Tr= 50 años. Tramo Colomos-Plaza Patria

C. Díaz-Delgado et al. (2011)

Viviendas

afectadas

Altura de

inundación

Índice de

marginación

Área total de

terreno

(m) min max mp

10 Hasta 0.25 Bajo 4,467.71 $0.75 $0.67 $0.74

5 0.25 - 0.75 muy bajo 5,226.25 $0.85 $0.66 $0.82

$1.59 $1.33 $1.55

Costo de Inundación en millones de

pesos

2

Área Verde 17,421.05

Comercios\Oficinas 7,491.45

Escuelas 2,775.28

Áreas de Inundación

2

Índices de Vulnerabilidad por Inundación (Propuesta metodológica)

S. Balica et al, 2009

𝐹𝑉𝐼𝑆𝑜𝑐𝑖𝑎𝑙 =𝐸 ∗ 𝑆

𝑅

𝐹𝑉𝐼𝐸𝑐𝑜𝑛𝑜𝑚𝑖𝑐𝑜 =𝐸 ∗ 𝑆

𝑅

𝐹𝑉𝐼𝐴𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 =𝐸 ∗ 𝑆

𝑅

𝐹𝑉𝐼𝐹𝑖𝑠𝑖𝑐𝑜 =𝐸 ∗ 𝑆

𝑅

Conclusiones • Se presentaron los avances del trabajo de desarrollo de una

metodología de análisis de riesgo por inundación.

• La metodología se aplica a la cuenca del río Atemajac.

• Se analizaron escenarios para Tr=10, Tr=50 y Tr=100 años.

• Los resultados del modelo muestran zonas potenciales de inundación a lo largo del cauce.

• Los daños indican pérdidas por $1.5 millones de pesos, para un periodo de retorno intermedio de 50 años, según los costos estimados por C. Díaz-Delgado (2011).

• La metodología es aplicable a cuencas urbanas y es a la escala local del cauce (infraestructura vial, topografía a detalle, etc.)

• Existe trabajo por hacer para generar mapas de riesgo por inundación, basados en simulación numérica e índices de vulnerabilidad.

Gracias

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