Estimacion de Riesgo Por Inundacionescompressed
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Dr. Marco Antonio Torres Prez Negrn
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050
100
150
200
250
300
350
400
1629 21
175
119
102
6 11
380
19 2649
121
113
77
1 3
310
Ocurrencia de desastres naturales por tipo de desastre
Promedio 2002-2011
2012
-
-100,000
200,000
300,000
400,000
500,000
600,000
700,000
frica Amrica Asia Europa Oceana
Mill
ones
de
US
D
BiolgicoGeolgicoHidrometeorolgico
Inundaciones50 %
Hambruna2 %Desprendimient o
de t ierras y avalanchas
11 %
Epidemias relacionadas con
el agua28 %
Sequa9 %
Prdidas econmicas reportadas por continente y tipo de desastre entre 1999-2005
FUENTE: Estrategia para la Reduccin de Desastres de las Naciones Unidas (UNISDR), 2005
Tipos de desastres naturales relacionados con el agua
FUENTE: Comisin Nacional del Agua (CNA), 2007
Prdidas por peligros hidrometeorolgicos 1999-2005 USD$ 900,000,000,000
77% de las prdidas por desastres naturales en el mundo
PIB 13.4% (pases en desarrollo) 4% (pases desarrollados)
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Sistema de inventario de efectos de desastres (DESINVENTAR)
-
Elevacin anormal y progresiva del nivel de agua que
origina la ocupacin de zonas o reas que en condiciones
normales se encuentran secas, provocando, generalmente,
daos en la poblacin, agricultura, ganadera e
infraestructura.
Inundacin
-
Inundacin Pluvial. Son consecuencia de la precipitacin, se presentan cuando el terreno se ha saturado y el agua de lluvia excedente comienza a acumularse, pudiendo permanecer horas o das. Su principal caracterstica es que el agua acumulada es agua precipitada sobre esa zona y no la que viene de alguna otra parte (por ejemplo de la parte alta de la cuenca).
Ciclones Tropicales
Lluvias Orogrficas
Lluvias Invernales
Lluvias Convectivas
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Inundacin Fluvial. Se generan cuando el agua que se desborda de los ros queda sobre la superficie de terreno cercano a ellos.
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Inundacin Marina por Temporal (marea y oleaje). Se presentan cuando el nivel medio del mar asciende debido a la marea y permite que ste penetre tierra dentro, en las zonas costeras, generando el cubrimiento de grandes extensiones de terreno.
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Falla de Infraestructura Hidrulica. Si la capacidad de las obras destinadas para proteccin es insuficiente, la inundacin provocada por la falla de dicha infraestructura ser mayor que si no existieran obras.
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Altura del agua: La altura del agua influye sustancialmente en la magnitud del siniestro, cuanto mayor altura alcance el agua, tanto mayor ser el nmero de bienes que se mojan y ms elevados sern los daos. El agua puede ocasionar daos de mltiples maneras: los materiales absorbentes se hinchan y revientan; en instalaciones elctricas se producen cortocircuitos; los depsitos vacos tienden a elevarse y a flotar, rompiendo las tuberas a ellos conectadas; los metales sufren corrosin, sobretodo si son atacados por agua salada. Otro factor relevante es que las aguas de inundacin siempre transportan partculas contaminantes, que provocan desde una simple suciedad fsica, hasta contaminacin por sustancias qumicas o biolgicas.
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Velocidad de la corriente: La corriente puede producir la erosin de las mrgenes del cauce fluvial y socavar edificios prximos a la orilla, ocasionando incluso su derrumbe. Estos efectos erosivos de la corriente pueden hacerse sentir incluso en zonas alejadas de la ribera, como consecuencia de desbordamientos, rotura de bordos de proteccin contra avenidas o intensas precipitaciones locales. Pero las corrientes no slo daan estructuras de edificios, sino que tambin arrastran objetos y los transportan lejos. De este modo, los rboles o automviles arrastrados colisionan contra las edificaciones, causando a menudo nuevos daos y difundiendo ampliamente sustancias contaminantes.
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Transporte de slidos: Las avenidas fluviales arrastran grandes cantidades de material slido. De acuerdo con la velocidad de la corriente y las caractersticas del terreno, la composicin granulomtrica del sedimento transportado oscila, en su mayora, entre gravas y arenas finas. La capa de sedimentos aluviales depositados en el exterior del cauce normal puede alcanzar alturas entre unos pocos centmetros y ms de un metro, por lo que no es nada raro que los stanos de los edificios se llenen hasta el techo con estos aluviones.
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Rapidez de la avenida: La velocidad de crecida de una inundacin influye sobretodo en la posibilidad de aminorar los daos. En caso de precipitaciones torrenciales, el agua puede ascender localmente hasta un metro o ms en cuestin de minutos. Por el contrario, en los grandes ros el nivel slo aumenta quiz en algunos centmetros por hora, lo que permite adoptar medidas preventivas, siempre y cuando funcione debidamente la organizacin de la alerta previa.
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Dnde se inunda?
Cmo se inunda?
Por qu se inunda?
Cunto se inunda?
Qu tan frecuente
se inunda?
Anlisis de Inundacin
Anlisis de amenaza o peligro
Modelos hidrolgicos e hidrulicos
-
Y luego?
-
Anlisis de Inundacin
Qu/Quin se daa?
Cmo se daa?
Por qu se daa
Cunto se daa?
Qu tan frecuente
se daa?
Anlisis de riesgo
Modelos de vulnerabilidad y riesgo
No podemos predecir exactamente la secuencia futura de eventos, pero s podemos estimar algunas caractersticas de este proceso que nos permiten tomar decisiones ms racionales
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De qu tamao son y qu tan frecuentemente ocurren los fenmenos perturbadores?
Cul es la distribucin geogrfica de las intensidades causadas por un fenmeno perturbador con caractersticas conocidas?
Qu tenemos expuesto, dnde est y cunto vale?
Cul es la relacin entre las caractersticas de nuestros bienes expuestos y los daos que sufrir ante eventos que produzcan intensidades conocidas?
AMENAZA
EXPOSICIN
VULNERABILIDAD
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Cuando construimos en el cauce, el cauce estaba seco, pero un da llovi
Quin poda preverlo?
-
TRADITIONAL FLOOD HAZARD APPROACH
Mapa de precipitacin para Tr uniforme
Modelo Hidrolgico
Modelo Hidrulico
Mapa de inundacin asociado a un Tr
Amenaza Descripcin tradicional
-
TRADITIONAL FLOOD HAZARD APPROACH Escenarios tericos donde la lluvia en cada ubicacin tiene la misma probabilidad de ocurrencia, pero no se consideran incertidumbres sobre la distribucin espacial o temporal de la lluvia. La lluvia en los puntos A, B y C podran no ocurrir en el mismo evento, ni al mismo tiempo, ni con la misma intensidad proporcional, por lo tanto no se podran estimar las prdidas en cada punto. Adecuado para el diseo de infraestructura hidrulica, pero no es muy til para los tomadores de decisiones porque los mapas obtenidos no estn asociados a eventos reales.
Punto A
Punto B
Punto C
Amenaza Descripcin tradicional
-
Escenarios de lluvia histricos o simulados con una frecuencia de
ocurrencia
Escenarios de inundacin asociados a una frecuencia de
ocurrencia
Modelo Hidrolgico
Modelo Hidrulico
Modelo de Inundacin Anlisis probabilista
f1
f2
f3 . . .
fn
f1
f2
f3 . . .
fn
-
Escenarios lluvia
Topografa
Parmetros hidrolgicos Cubierta vegetal Informacin cuenca Informacin cauce
Modelos hidrulicos 1D 2D Simplificados
Modelo de Inundacin Informacin requerida (SIG)
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PLUVIGRAFO: Registra la cantidad de agua cada en un periodo de tiempo determinado. A medida que el depsito se llena, el flotador asciende y hace que la plumilla se mueva hacia arriba; a este movimiento se le une el que tiene el tambor en horizontal, a modo de reloj y preparado para mediciones diarias, semanales o mesuales. Con el pluvigrafo se determina la hora de comienzo y de finalizacin de la precipitacin, as como su intensidad -litros por metro cuadrado cados en una hora-. Hay que tener mucho cuidado con este trmino, porque cuando omos que la precipitacin recogida en una hora ha tenido una intensidad determinada, no quiere decir que haya cado toda esa cantidad; significa solamente que, si la precipitacin hubiera continuado con esa intensidad durante una hora, se hubieran recogido los litros indicados.
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PLUVIMETRO: Registra la cantidad de agua cada en un periodo de tiempo determinado. Por lo general se realizan lecturas cada 12 o 24 horas. El agua recogida en el depsito se introduce en una probeta graduada, y se determina entonces la cantidad de lluvia cada, es decir, la altura en mm de la capa de agua que se habra podido formar sobre la superficie horizontal e impermeable, de no evaporarse nada.
-
I. Verificacin y, en su caso, correccin de la posicin geogrfica de la estacin.
II. Eliminacin de estaciones repetidas.
III. Eliminacin de datos errneos.
IV. Los registros por encima del percentil 99 fueron checados. La mxima diferencia, entre una estacin y los valores promedios de los percentiles en las estaciones vecinas (25 km), fue de 30 unidades. Si la diferencia es mayor, este valor es sustituido por el de la estacin ms cercana.
V. Llenado de datos faltantes en las series en base a las estaciones ms cercanas (25km) utilizando el inverso de la distancia
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RADAR METEOROLGICO: Es un tipo de radar usado en meteorologa para localizar precipitaciones, calcular sus trayectorias y estimar sus tipos (lluvia, nieve, granizo, etc.). Adems, los datos tridimensionales pueden analizarse para extraer la estructura de las tormentas y su potencial de trayectoria y de dao.
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IMGENES SATELITALES:
-
Mayor resolucin
Rapidez en adquisicin y
procesamiento
Independencia Clima/Luz
Penetracin en cubierta
Alta densidad de datos
Costo/Beneficio
Topografa LIDAR (Light Detection And Ranging)
-
Topografa
-
Parmetros Hidrolgicos Informacin sobre cauce y cuenca
-
Bsqueda y correccin
de imgenes
Generacin de imgenes
multibanda
Clasificacin
supervisada
Firmas espectrales
Mapas de
cobertura
vegetal
Parmetros Hidrolgicos Cobertura vegetal a partir de imgenes satelitales
-
Parmetros Hidrolgicos Cobertura vegetal a partir de imgenes satelitales
-
Los Cabos, BCS
Monterrey, NL
Asuncin, Paraguay
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Ubicacin geogrfica de los bienes expuestos
Asignarles valor de reposicin
Clasificarlos desde el punto de vista de su vulnerabilidad, es decir, asignar a cada bien una clase de vulnerabilidad de un catlogo de clases preestablecido
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SEP: Nivel bsico y superior
SCT: Carreteras y puentes
SEDESOL: Vivienda en pobreza patrimonial SSA: Unidades mdicas
CONAGUA: Presas, Distritos de Riego y de Temporal Tecnificado
*Ms de 10 millones de vivienda en PP Ms de 13,500 unidades mdicas
*Aprox. 135,000 km de carreteras y ms de 7000 puentes
*Aprox. 900, 87, 21 presas, Distritos de Riego y Distritos de Temporal Tecnificado
Ms de 190,000 y 8500 escuelas de Nivel Bsico y Superior, respectivamente
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Determinar relaciones probabilistas intensidad-dao para todas las clases de infraestructura bajo anlisis
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
1
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 Intensidad
Valo
r es
pera
do d
el d
ao.
Clase 1 Clase 2 Clase 3 Clase 4
-
Two-levels house
One-level house
Funcin de Vulnerabilidad
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4Tirante (m)
Prd
ida
Casa Residencial 1 nivelCasa 2 niveles
-
0 1 2 3 4 5 6 7Tirante (m)
Prd
ida
UN NIVELDOS NIVELESTRES NIVELES
Ejemplo de vulnerabilidad en edificio de varios niveles
-
1-b)-(1 1-a (b) (a)b) (a
)(|
yp
222 EE
-
Preparacin ante emergencias
Reduccin de Vulnerabilidad
PlaneacinTerritorial
Proteccin Financiera
Econmicas Humanas
Aplicaciones
Dao fsico esperado
Exposicin
Intensidad
% D
ao
Vulnerabilidad
Amenaza
% D
am
age
Prdidas
Modelo Probabilista de Riesgo
-
() = >
=1
( )
Ecuacin fundamental del riesgo
-
Curva de prdidas
100
1000
10000
100000
1.0E+01 1.0E+02 1.0E+03 1.0E+04 1.0E+05
Periodo de retorno (aos)
Prd
ida
(MD
P)
Curva de prdidas
1E-07
1E-06
1E-05
1E-04
1E-03
1E-02
1E-01
1E+00
100 1000 10000 100000
Prdida (MDP)
Frec
uen
cia
de ex
cede
nci
a (1/
ao
)
Curva de tasa de excedencia de prdidas
Prdida Anual Esperada
Prdida Mxima Probable (PML)
Peor(es) escenario(s) esperado(s)
Principales resultados por cartera o ubicacin
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Escenarios de lluvia Mallas de precipitacin diaria(1979-2008) NARR + CLICOM Anlisis objetivo(Mtodo de Cressman) Dividida en lluvia huracanada y no huracanada
Topografa LIDAR @ 5m
Modelo Hidrolgico Cubierta vegetal LANDSAT Lluvia efectiva por pixel Volumen de agua por pixel Hidrograma triangular unitario
Modelo Hidrulico HEC-RAS
Ejemplo de aplicacin (Acapulco)
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Exposicin de construcciones Base de datos de vivienda en pobreza patrimonial(SEDESOL)
100, 000 viviendas Ubicacin geogrfica Valor econmica Numero de niveles Tipo estructural
Funciones de vulnerabilidad Jaimes et. al (2008)
Ejemplo de aplicacin
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Escenario del huracn Paulina, 1997
Peligro Riesgo
Ejemplo de aplicacin (Acapulco)
MANUEL?
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Polticas y estrategias de prevencin Planes de desarrollo urbano Evaluar prdidas humanas y materiales inmediatamente despus de un evento Atender la emergencia inmediatamente despus de que ocurra un fenmeno natural o antropognico Contribuir a la cultura de la autoproteccin: orientacin y concientizacin Mejorar la gestin de seguros de infraestructura pblica
Atlas de Riesgo
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Medidas de Mitigacin Regional
Infiltracin, Reforestacin
Aseguramiento, Transferencia financiera del riesgo
Planes de emergencia, rescate, mitigacin del dao, albergues
Sistemas de alerta temprana
Manejo de agua subterrnea
Almacenamiento, Presas y diques
Barreras y sistemas de contencin
Humedales y zonas naturales de amortiguamiento
Planeacin continua por parte del sector pblico y privado
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Medidas de Mitigacin Colonia
Humedales y zonas naturales de amortiguamiento
Manejo de residuos slidos
Medidas comunitarias
Azoteas seguras
Defensas: Bordes de tierra
Diseo de construcciones
Uso de suelo, Zonas de inundacin
Almacenamiento subterrneo de lluvia
Encauzamiento de la inundacin
Azoteas verdes y alcantarillado
-
Medidas de Mitigacin Casa
Tuberas con vlvulas antirretorno
Materiales resistentes al agua
Tanques elevados de gas y agua
Puertas con protecciones contra el agua
Azoteas seguras, Recmaras en pisos elevados
Construccin elevada
Lneas elevadas de electricidad y comunicaciones
Zanjas y pozos de absorcin
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Comentarios Finales
Cada escenario de inundacin es diferente debido al cambio constante de las condiciones urbanas y las incertidumbres que existen. Es necesario contar con buena informacin
Se requiere la integracin del riesgo en la planeacin urbana y en la toma de decisiones de las autoridades y dependencias
Manejo integral de las inundaciones requiere de equipos multidisciplinarios con comunicacin continua
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Comentarios Finales
Mitigacin real de la amenaza nicamente con base a buena ingeniera mediante la implementacin de medidas estructurales y no estructurales
Es imposible eliminar al 100% el riesgo de inundacin en las zonas de peligro. Algunas medidas de mitigacin pueden transferir el riesgo aguas arriba o aguas abajo del lugar deseado
Se debe contar con planes para el manejo eficiente de la emergencia, incluyendo planes para una recuperacin rpida en trminos fsicos, sociales, econmicos, etc.
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Dr. Marco A. Torres Prez Negrn