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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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
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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
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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
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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:
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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
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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 .
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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
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50'0"S
100'0"S
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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
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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
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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
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LIMA
PISAC
Topografa: Secciones transversales
CALCA
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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
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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.
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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.
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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.
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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
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100
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140
160
180
200
1 10 100
P m
ax (m
m)
PERIODO DE RETORNO (aos)
GUMBEL LogPerson III LogNormal Normal POS.PLOTEO
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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.
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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.
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Pre-Procesamiento
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Pre-processing geometric data
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Aplicacin del HEC-RAS
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HEC-RAS application, checking geometry
HEC-RAS application, generation of water surface profiles
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Post-Procesamiento
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Velocity Grid
Water Depth Grids
Water Surface TIN for a 500 year return period
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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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Evaluacin de riesgo de inundaciones
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or Dynamic
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Flood Velocity
Static
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Evaluacin de riesgo de inundaciones
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or Dynamic
Static or Dynamic
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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.
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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.
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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.
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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
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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
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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
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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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Page 37
Muchas gracias por su atencin
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