a) Descripción de la problemática y efectos de las inundaciones
Tabla II.11 Cuantificación de los daños ocasionados en la zona del estudio del estado de Tabasco, durante las inundaciones de 1999 (millones de pesos a octubre de 2001)
Sector / Actividad afectada Costo del daño (millones de pesos) Privado Social
1. Sector productivo:
Agricultura 13.32 13.32
Ganadería 83.38 83.38
Industria, comercio y servicios 149.73 149.73
2. Sector infraestructura
Carreteras 89.05 89.05
Incremento CGV 154.31 231.47
Energía (CFE) 14.29 14.29
PEMEX 35.67 35.67
Agua potable y alcantarillado 41.13 41.13
Vialidades urbanas 59.96 59.96
Inf. recreativa y comercial 20.48 20.48
3. Sector social
Viviendas 598.00 598.00
Escuelas 134.16 134.16
Unidades Médicas 9.61 9.61
Atención a la emergencia 319.36 319.36
Molestias interrupción servicio
agua potable 35.77 35.77
Figura II.20 Relación daños-avenidas presentadas
b)Estudios previos a. Topografía
Para la realización de los análisis topográficos se pueden emplear planos de proyectos anteriores. Se pueden hacer uso de coordenadas UTM para la ubicación y elevación de pozos de visita en zonas cercanas a las orillas de las fuentes (ríos, arroyos, cuerpos de agua, entre otros) u otros pro- yectos similares, ya que esta información es imprescindible para el cálculo de las áreas de inundación.
En este sentido, se puede concluir que es necesario con- tar con la información disponible sobre la topografía de las probables áreas de inundación de los proyectos existentes o en su defecto, realizar un levantamiento de campo de la información que sea necesaria.
b. Hidrología
La hidrología superficial proporciona las bases cientí- ficas y metodológicas para la elaboración de los estudios hidrológicos necesarios para el diseño de los proyectos de control de avenidas.
Con esta información es posible elaborar la curva de cau- dal contra probabilidad de ocurrencia, en donde dicha proba- bilidad se obtiene con el inverso del periodo de retorno. Figura II.22 Gráfico de Q-Probabilidad de ocurrencia
c. Pronóstico de inundaciones y presentación de man- chas de inundación
Este análisis tiene por objeto determinar la elevación y tirantes del agua en diferentes secciones transversales, del cuerpo de agua generador de la inundación o del área afecta- da por el mismo, de modo que permitan delimitar las áreas bajo riesgo de inundación para las distintas probabilidades o periodos de retorno equivalentes.
En este punto, se delimitará el área potencialmente inun- dable, con el propósito de identificar zonas habitacionales (rurales o urbanas), los servicios afectables, la infraestructu- ra vulnerable (puentes, vialidades, vías férreas, líneas eléctri- cas o telefónicas, así como las posibles medidas estructu- rales y no estructurales a implementar (bordos, diques, captaciones, desazolve, limpieza, etc.) para la prevención y mitigación de impactos o daños.
Para definir las zonas probables de inundación durante la presencia de avenidas con diferentes periodos de retorno, se debe adoptar un modelo que estime el funcionamiento hidráulico de los cuerpos de agua generadores de inunda- ción en la zona de estudio.
Para ello se pueden emplear modelos como el “River Analysis System” desarrollado por el Hydrologic Engineering Center (HEC-RAS) perteneciente al U. S. Army Corps of Engineers. Este modelo requiere de los datos geométricos del río a ser simulado, también requiere de los datos de caudales máximos a ser transitados, los cuales se tomaron del estudio hidrológico respectivo.
El HEC-RAS es un sistema integrado del software, diseña- do para el uso interactivo en trabajos múltiples con ambien- te multiusos de la red de flujo. El sistema está compuesto Para elaborar los estudios hidrológicos necesarios para
los proyectos de aprovechamiento y/ó control, primera- mente se debe establecer un programa de investigaciones hidrológicas, que comprendan la recopilación e interpre- tación de datos hidrometeorológicos (precipitación, eva- poración y temperaturas, principalmente) e hidrométricos (volúmenes escurridos y gastos).
Las técnicas modernas han abierto enormes perspecti vas de análisis hidrológicos, ya que por ejemplo, los métodos de simulación permiten estudiar sistemas complejos que ante- riormente no eran abordables. Como ya se mencionó existen varios métodos (empíricos, estadísticos o hidrometeoroló- gicos) para determinar las avenidas de diseño, su aplicación dependerá, en cada caso, de la magnitud de la obra, de la suficiencia en la información, del nivel de evaluación al que se pretende llegar, etc.
A continuación se presenta una tabla típica de datos obtenidos para un proyecto de protección contra inunda- ciones, de acuerdo con los análisis hidrológicos se determi- nan los datos de caudales máximos resultantes asociados a diferentes periodos de retorno.
Tabla II.12 Ejemplo del hidrograma de salida
TR (años) Q máx.(m3/s) 10 115 25 140 50 160 100 180 500 225
Figura II.21 Gráfico de hidrogramas asociados a diferentes periodos de retorno
una red de ríos es modelada descomponiéndola en sus unida- des hidráulicas más simples, secciones transversales al flujo, las cuales se consideran como unidades de modelación.
Además de los ríos y llanuras de inundación, algunos pro- gramas cuentan con unidades para representar una amplia variedad de estructuras hidráulicas, entre las que se en- cuentran: conductos, alcantarillas de secciones transver sales diversas, varios tipos de compuertas, vertedores, pérdidas de carga hidráulica a través de puentes, unidades de almace- namiento, confluencias y bifurcaciones. Las fronteras del modelo se representan por medio de hidrogramas, limnigra- mas y curvas elevación-gasto.
Otros programas de amplia difusión, además de simular el comportamiento hidráulico de sistemas conformados por una red de ríos, llanuras de inundación, almacenamientos y estructuras hidráulicas, permiten la simulación lluvia- escurrimiento usando modelos hidrológicos conceptuales y basados en eventos, permiten importar y exportar datos y resultados a los Sistemas de Información Geográfica (SIG), ofreciendo la ventaja de visualizar en forma automática y dinámica las zonas de inundación, sobre un modelo digital del terreno.
de una interfase grafica para el usuario (GUI), separando los componentes del análisis hidráulico, almacenaje de datos y capacidad de administración de graficas y facilidad en el manejo de la información.
El sistema HEC-RAS contiene fundamentalmente tres componentes de análisis hidráulicos unidimensionales, para (1) flujo permanente en el cálculo del perfil de la superfi- cie, (2) simulación de flujo no permanente y (3) cálculo del transporte de sedimentos. Un elemento clave es que en los tres componentes pueden usarse datos geométricos repre- sentativos comunes, rutinas geométricas comunes y calculo de rutinas hidráulicas. Además de los tres componentes de análisis hidráulico, el sistema contiene algunos diseños hi- dráulicos característicos que pueden ser utilizados una vez que el perfil de la superficie libre del agua ha sido calculado. El sistema puede manejar una gran red de canales, un sistema dendrítico, o simplemente la corriente de un río.
Existen otros programas desarrollados por empresas pri- vadas que permiten modelar flujos permanentes y transito- rios en redes de ríos y llanuras de inundación, resuelven la hidrodinámica del flujo empleando las ecuaciones de Saint Venant para flujos transitorios en canales abiertos. Para esto, Figura II.23 Gráfico de áreas de inundación
lumbra en el largo plazo y éstas obedecen mas a objetivos de planeación, actividad que en nuestro País se ha desa- rrollado formalmente a partir de las últimas dos décadas.