Imefen Nestor

Nstor Emilio Choquehuanca SolorzanoIngeniero Civil

Master in advance studies in sustainable water resources

UNI - Lima

Febrero 2012

Nstor Emilio Choquehuanca SolorzanoIngeniero Civil

Master in advance studies in sustainable water resources

UNI - Lima

Febrero 2012

Evaluacin de Riesgo de Inundaciones Basado Sobre GIS y Modelamiento Hidrulico (Hec-GeoRas)

Tendencias Actuales en la Investigacin de Eventos Extremos

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http://www.novapdf.com

Fuente: IPCC, 2007

Existe un consenso de que losriesgos derivados de fenmenoshidrolgicos extremos van enaumento. Este punto de vista sealimenta de pruebas tanto de losrecientes cambios en la frecuencia yla gravedad de las inundaciones ylas sequas y las salidas de losmodelos climticos que predicenaumentos en la variabilidadhidrolgica (IPCC, 2007 -.Christensen JH, et al 2007).

Una de las medidas no estructuralespara la reduccin del riesgo es ladelimitacin de las zonas propensasa inundaciones, se trata de modelarla compleja interaccin de lossistemas hidrulicos de caudal delos ros con caractersticastopogrficas y de uso de la tierra delas llanuras de inundacin.

Efectos del cambio climtico



El evento extremo que ocasiona mayores daos, econmicos, sociales, y de perdidas de vidas el Per es el fenmeno El Nio

Efectos del cambio climatico

Fuente: PREDES



1. Objetivos

2. Informasion Bsica del rea de estudio

4. Anlisis y Resultados

5. Recomendaciones para futuros trabajos

CONTENIDO DE LA PRESENTACIN

3. Metodologias para alcanzar los objetivos



Riesgo = funcin (Peligro x Expocisin x Vulnerabilidad)

El Riesgo es la probabilidad de unaprdida, y esto depende de treselementos: peligro, vulnerabilidad yexposicin. Si cualquiera de estos treselementos en el riesgo aumenta odisminuye, entonces el riesgo aumentao disminuye respectivamente.[2]

Mientras que la Exposicin serefiere en el contexto de lasinundaciones slo en la preguntade si las personas o los bienes seencuentran fsicamente en elcamino de las aguas de inundacino no, [3]

Vulnerabilidad se puede definir como"las condiciones determinadas porfactores fsicos, sociales, econmicosy ambientales o procesos, queaumentan la susceptibilidad de unacomunidad al impacto de lospeligros.[3]

Definicin de riesgo:



Desastre

Una seria interrupcin en el funcionamiento de una comunidad o sociedadque ocasiona una gran cantidad de muertes al igual que prdidas e impactosmateriales, econmicos y ambientales que exceden la capacidad de lacomunidad o la sociedad afectada para hacer frente a la situacin medianteel uso de sus propios recursos.

Comentario: Con frecuencia, se describe a un desastre como el resultado dela combinacin de la exposicin a una amenaza, las condiciones devulnerabilidad presentes, y capacidades o medidas insuficientes parareducir o hacer frente a las posibles consecuencias negativas. El impacto delos puede incluir muertes, lesiones, enfermedades y otros efectos negativosen el bienestar fsico, mental y social humano, conjuntamente con daos a lapropiedad, la destruccin de bienes, la prdida de servicios, trastornossociales y econmicos y la degradacin ambiental.

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Fuente: United Nations International Strategy for Disaster Reduction (UNISDR,) 2009



1. Objetivos

Objetivo Principal:El objetivo principal de este estudio es realizar un anlisis de llanura deinundacin y evaluacin de riesgos de un tramo de ro usando el modelodimensional hidrulico HEC-RAS, ArcGIS y HEC-GeoRAS que es una interfaceentre el HEC-RAS y ArcGIS.

Objetivos Especficos:

Evaluar la frecuencia de las inundaciones para la evaluacin cuantitativa de los

problemas de inundacin en la zona.

Anlisis de la llanura de inundacin mediante el uso de una modelo

unidimensional de flujo constante.

Preparar mapas riesgo, vulnerabilidad por efecto de inundaciones .



Pacific Ocean

PERU

BRASIL

ECUADOR

COLOMBIA

BOLIVIA

CHILE

LORETO

PUNO

UCAYALI

JUNIN

AREQUIPA

PIURA

CUSCO

LIMA

ICA

MADRE DE DIOS

ANCASH

SAN MARTIN

AYACUCHO

HUANUCOPASCO

AMAZONAS

CAJAMARCA

TACNA

APURIMAC

LA LIBERTAD

HUANCAVELICA

MOQUEGUA

LAMBAYEQUE

TUMBES

700'0"W750'0"W800'0"W

00'0"

50'0"S

100'0"S

150'0"S

Pacific Ocean

PERU

BRASIL

ECUADOR

COLOMBIA

BOLIVIA

CHILE

LORETO

PUNO

UCAYALI

JUNIN

AREQUIPA

PIURA

CUSCO

LIMA

ICA

MADRE DE DIOS

ANCASH

SAN MARTIN

AYACUCHO

HUANUCOPASCO

AMAZONAS

CAJAMARCA

TACNA

APURIMAC

LA LIBERTAD

HUANCAVELICA

MOQUEGUA

LAMBAYEQUE

TUMBES

700'0"W750'0"W800'0"W

00'0"

50'0"S

100'0"S

150'0"S

Informacin General del Area de Estudio

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rea de estudio se localiza en la regin deCusco, provincia de Calca, el rea de estudio esuna parte de la cuenca del ro Vilcanota, entre losdistritos de Pisac y Calca.

CUSCO REGION

VILCANOTA RIVER

PISAC Station



VILCANOTA RIVER

CALCA

PISAC

Informacin General del Area de Estudio

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Caractersticas hidrulicas del tramo del ro Vilcanota

Longitud del tramo:25 km.

Elevacin del cauce del ro2,970 2,905 m.a.s.l.

Caracteristicas hidrulicas de laseccin del ro:Ancho promedio: 50 m.Profundidad: 4 m. 5 m.Pendiente promedio:0.30 % or 0.003 m/m.

This area represent only the 8% of all the Vilcanota river basin.

Caudal mximo: 875.50 m3/sCaudal mnimo: 13.5 m3/sCaudal promedio:87.9 m3/s



Referencias del rea de estudio

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Contention wall that protects part of the right bank of the river Vilcanota.

Details of the buildings trying to gain ground in the floodplain downstream right bank.

PISAC

CALCA

Vilcanota Left Bank, with very high hazard against floods.

Vilcanota River channel Chimpacalca sector. Temporary protective wall built by the homeowners who do not meet necessary conditions for their protection.Fuente: Ciudades sotsenibles-Pisac y Calca:

INDECI, 2005



LIMA

PISAC

Topografa: Secciones transversales

CALCA



Referencias de eventos extremos

25 Enero del 2010

Las imgenes muestranalgunas zonasinundadas afectadosdurante un eventoextremo de enero de2010, con un caudalmximo de 320 m3 / s, ytambin se puede ver laestacin hidromtrica dePisac, que fue destruidodurante este eventoextremo



2. Informacin Bsica

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2. Informacin bsica del rea de estudio

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LIMA

Data disponible del rea de estudio:

Modelo de Elevacin Digital (DEM) del rea de estudio, de alta resolucin. Fuente: NASA data ASTER-DEM

Lad use /Land Cover del rea de estudio, formato shape.

Fuente: FAO.

Caudal o Precipitacin instantanea mximo de 24 horas. Fuente: Proyectos especiales, minas, ANA y senamhi.

Imagen Landsat , 30x30m. De resolucin Fuente: INPE de Brasil.



Land UseEl uso de la tierra se ha modificado con elobjetivo de mejorar la representatividad dela zona de estudio.El proceso seguido se incluyen msatributos para el archivo shape, como elrea urbana y el cauce del ro Vilcanota.



TIN La Red Irregular de Triangulacin (TIN) fuemodificada con el objetivo de mejorar la resolucinde la llanura de inundacin del rea de estudio conla incorporacin del canal con una determinadaprofundidad.La modificacin fue realizada en el Modelo deelevacin digital (DEM), primero se elimin el canalplano, y despus se aadi un canal con unaprofundidad definida.



3. Metodologa

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Prueba de bondad de ajuste: Kolmogov- Smirnov

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Anlisis de Frecuencia de Avenidas

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0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

1 10 100

P m

ax (m

m)

PERIODO DE RETORNO (aos)

GUMBEL LogPerson III LogNormal Normal POS.PLOTEO



Anlisis de amenazas

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Approach developed by Gilard (1996) and for natural hazards in Switzerland.(BWW, BRP & BUWAL 1997) was used for flood Hazard Map Analysis.Los criterios utilizados para la definicin de

riesgo de inundacin se presentan en detalle enla siguiente tabla.

Para el rea de estudio fue tomada los criteriosde las inundaciones esttica (Static flooding) enfuncin de la profundidad de flujo y los criteriosde las inundaciones dinmico (Dynamic flooding)que est en funcin de la descarga especfica.Estos criterios toman en cuenta tres nivelesdiferentes de intensidad de acuerdo a una seriede sus parmetros.

Esta grfica muestra de la representacin decriterio dinmico.



Metodologa para anlisis y evaluacin de riesgo de inundaciones

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Evaluacin de riesgo

HEC-GeoRASPost-Procesamiento

HEC-GeoRASPre-Procesamiento

HEC-RASAplicacin

And Velocity Mapping

And Velocity

ArcGIS

HEC-RAS

ArcGIS

Enfoque usado para elanlisis y evluacin deriesgo de inundaciones atraves de un modelounidimensional usando lossoftwares HEC-RAS, GIS andHEC-GeoRAS

Fuente: Manual HEC-GeoRAS: USACE, 2008.



Pre-Procesamiento

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Pre-processing geometric data



Aplicacin del HEC-RAS

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HEC-RAS application, checking geometry

HEC-RAS application, generation of water surface profiles



Post-Procesamiento

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Velocity Grid

Water Depth Grids

Water Surface TIN for a 500 year return period



Flood Velocity

Static or Dynamic

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Evaluacin de riesgo de inundaciones

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Flood Velocity

Static

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Page 26

or Dynamic



Flood Velocity

Static

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Page 27

or Dynamic

Static or Dynamic



4. Analysis and Results

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Anlisis de flujo permanente

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Return Periods and Area Inundation Relationship

Discharge versus Flow Area Relationship

Tr Inundated Area Discharge (m3/s)2 65.16 293.245 169.71 399.44

10 336.35 469.7625 495.40 558.6130 526.05 576.0150 599.28 624.5275 646.85 662.83

100 672.32 690.46200 735.17 755.12500 827.33 841.12

La figura de arriba muestra cmo las reasinundadas tiene un incremento logartmico.

Y la figura de abajo muestra la dependencia lineal de lasuperficie inundada con la descarga, significa que si ladescarga se incrementa ms rea ser inundada.



Anlisis de Mapas de Vulnerabilidad

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Vulnerability Classification for Different Year Return Period Flood

Item Type Km2 ha %

1 Barren land 205 20513 87

2 Crop Land 25 2533 11

3 River 4 413 2

4 Urban area 2 151 1

Landuse/Landcover of study area

El rea de inundacin para las reas de cultivopresenta un nivel de Vulnerabilidad muy alto con msdel 50% del area inundada, mientras que el areaurbana presenta un nivel de vulnerabilidad baja conaproximadamente un 5% de su rea inundada.



Mapa de Peligro: Anlisis esttico

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Return Period-Flood Depth Relationship

Depth-Flooded Area Relationship

Hazard Map Static of 100-Year Return Period Flood

El rea de inundacin presenta un nivel de Peligro(static approach) entre medio a alto, mientras el nivelde amenaza bajo es casi constante para los diferentesperiodos de retorno.



Mapa de Peligro: Anlisis dinmico

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Return Period-Specific Discharge Relationship

Specific Discharge-Flooded Area Relationship

Map 1: Hazard Map Dynamic of 100-Years Return Period Flood

El grfico muestra que el area de inundacinpresenta un nivel de Peligro (dynamic approach)entre bajo a alto. Mientras que el nivel de Peligromedio presenta un incremento exponecial



Mapa de riesgo: Anlisis esttico

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Land use (Crop Land)-Flood Depth Relationship with Different Return Periods

Land use (Urban Area)-Flood Depth Relationship with Different Return Periods

El grfico superior muestra que el area deinundacin para el area agricola presenta un nivelde riesgo medio en ms del 50% del area totalinundada.

El grfico inferior muestra que el area deinundacion para el area urbana presenta tambinun nivel de riesgo medio en ms del 50% del areatotal inundada.

Esto significa que existe un riesgo alto de prdidasde cultivo por efecto de las inundaciones sobretodo en el distrito de Calca.

Land use (River)-Flood Depth Relationship with Different Return Periods



Mapa de riesgo: Anlisis dinmico

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Land use (Crop Land)-Specific Discharge Relationship with Different Return Periods

El grfico superior muestra que el area deinundacin presenta un nivel de riesgo bajo para elarea agricola con un porcentaje del area inundadade ms del 50% mientras que el nivel de riesgomedio es hasta del 30% del area total inundada.

El grafico inferior muestra en el caso del area urbanaque existe un mayor incremento del nivel de riesgomedio lo cual significa un mayor rieso a loshabitantes sobre todos los que se encuentran cercadel ro vilcanota.

Land use (Urban area)-Specific Discharge Relationship with Different Return Periods

Land use (River)-Specific Discharge Relationship with Different Return Periods



5. Recomendaciones

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Recomendaciones para trabajos en el futuro

Usar topografa con alta resolucin que dar mayor precisin a los resultados

Usar modelos de elevacin digital de alta resolucin

Medir las secciones transversales del ro de una superficie topogrfica

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Muchas gracias por su atencin



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