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IV Seminario Técnico sobre:
INUNDACIONES FLUVIALES Y COSTERAS.
RIVER AND COASTAL FLOODS.
Metodología y herramientas para la elaboración de los mapas de peligrosidad y riesgo de inundación costera.
Antonio Tomás, Raúl Medina, Fernando J. Méndez, Javier L. Lara, Roberto Mínguez, Omar F. Castellanos, Francisco F. Jaime, Pablo Higuera, Felipe Fernández, Sheila Abad
antonio.tomas@unican.es
Madrid, 25 de Marzo del 2013. 14:15 – 14:45 h.
Directiva de Inundaciones 2007/60/CE
• Fase 1) Evaluación Preliminar de los Riesgos de Inundación (EPRI)
Æ terminada
• Fase 2) Elaboración de los Mapas de Peligrosidad y Riesgos de Inundación
Æ finales 2013
• Fase 3) Planes de Gestión
Æfinales 2015
Directiva de Inundaciones 2007/60/CE
Fase 2) Elaboración de los Mapas de Peligrosidad y Riesgos de Inundación
Asistencia Técnica
Consultores: Elaboración de los mapas
Directiva de Inundaciones 2007/60/CE
Fase 2) Elaboración de los Mapas de Peligrosidad y Riesgos de Inundación
C3E: Cambio climático en la costa española
Asistencia Técnica
Metodologías Bases de datos
y
herramientas
Consultores: Elaboración de los mapas
TRABAJOS A REALIZAR POR LA ASISTENCIA TÉCNICA:
TRABAJOS A REALIZAR POR LA ASISTENCIA TÉCNICA:
• Desarrollo de una metodología que permita estimar la extensión
previsible de la inundación costera.
TRABAJOS A REALIZAR POR LA ASISTENCIA TÉCNICA:
• Desarrollo de una metodología que permita estimar la extensión
previsible de la inundación costera.
• Desarrollo de una metodología de verificación y contraste de la evaluación preliminar de riesgos de inundación costera.
TRABAJOS A REALIZAR POR LA ASISTENCIA TÉCNICA:
• Desarrollo de una metodología que permita estimar la extensión
previsible de la inundación costera.
• Desarrollo de una metodología de verificación y contraste de la evaluación preliminar de riesgos de inundación costera.
• Desarrollo de una metodología que permita estimar la influencia del cambio climático en la extensión previsible de la inundación costera.
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TRABAJOS A REALIZAR POR LA ASISTENCIA TÉCNICA:
Desarrollo de una metodología que permita estimar la extensión
previsible de la inundación costera.
Desarrollo de una metodología de verificación y contraste de la evaluación preliminar de riesgos de inundación costera.
Desarrollo de una metodología que permita estimar la influencia del cambio climático en la extensión previsible de la inundación costera.
Desarrollo de una metodología que permita incluir la evolución de la línea de costa en la estima de la extensión de la inundación costera.
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TRABAJOS A REALIZAR POR LA ASISTENCIA TÉCNICA:
Desarrollo de una metodología que permita estimar la extensión
previsible de la inundación costera.
Desarrollo de una metodología de verificación y contraste de la evaluación preliminar de riesgos de inundación costera.
Desarrollo de una metodología que permita estimar la influencia del cambio climático en la extensión previsible de la inundación costera.
Desarrollo de una metodología que permita incluir la evolución de la línea de costa en la estima de la extensión de la inundación costera.
Desarrollo de una metodología que permita incluir los datos de vulnerabilidad desarrollados en el proyecto C3E en los mapas del SNCZI
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TRABAJOS A REALIZAR POR LA ASISTENCIA TÉCNICA:
Desarrollo de una metodología que permita estimar la extensión
previsible de la inundación costera.
Desarrollo de una metodología de verificación y contraste de la evaluación preliminar de riesgos de inundación costera.
Desarrollo de una metodología que permita estimar la influencia del cambio climático en la extensión previsible de la inundación costera.
Desarrollo de una metodología que permita incluir la evolución de la línea de costa en la estima de la extensión de la inundación costera.
Desarrollo de una metodología que permita incluir los datos de vulnerabilidad desarrollados en el proyecto C3E en los mapas del SNCZI
Desarrollo de una metodología y de un software para, a partir de la peligrosidad y la vulnerabilidad, estimar el riesgo de inundación costera.
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TRABAJOS A REALIZAR POR LA ASISTENCIA TÉCNICA:
Desarrollo de una metodología que permita estimar la extensión
previsible de la inundación costera.
Desarrollo de una metodología de verificación y contraste de la evaluación preliminar de riesgos de inundación costera.
Desarrollo de una metodología que permita estimar la influencia del cambio climático en la extensión previsible de la inundación costera.
Desarrollo de una metodología que permita incluir la evolución de la línea de costa en la estima de la extensión de la inundación costera.
Desarrollo de una metodología que permita incluir los datos de vulnerabilidad desarrollados en el proyecto C3E en los mapas del SNCZI
Desarrollo de una metodología y de un software para, a partir de la peligrosidad y la vulnerabilidad, estimar el riesgo de inundación costera.
Elaboración de los mapas de un caso piloto.
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TRABAJOS A REALIZAR POR LA ASISTENCIA TÉCNICA:
Desarrollo de una metodología que permita estimar la extensión
previsible de la inundación costera.
Desarrollo de una metodología de verificación y contraste de la evaluación preliminar de riesgos de inundación costera.
Desarrollo de una metodología que permita estimar la influencia del cambio climático en la extensión previsible de la inundación costera.
Desarrollo de una metodología que permita incluir la evolución de la línea de costa en la estima de la extensión de la inundación costera.
Desarrollo de una metodología que permita incluir los datos de vulnerabilidad desarrollados en el proyecto C3E en los mapas del SNCZI
Desarrollo de una metodología y de un software para, a partir de la peligrosidad y la vulnerabilidad, estimar el riesgo de inundación costera.
Elaboración de los mapas de un caso piloto.
Provisión de dichos datos y metodologías a las consultoras
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TRABAJOS A REALIZAR POR LA ASISTENCIA TÉCNICA:
Desarrollo de una metodología que permita estimar la extensión
previsible de la inundación costera.
Desarrollo de una metodología de verificación y contraste de la evaluación preliminar de riesgos de inundación costera.
Desarrollo de una metodología que permita estimar la influencia del cambio climático en la extensión previsible de la inundación costera.
Desarrollo de una metodología que permita incluir la evolución de la línea de costa en la estima de la extensión de la inundación costera.
Desarrollo de una metodología que permita incluir los datos de vulnerabilidad desarrollados en el proyecto C3E en los mapas del SNCZI
Desarrollo de una metodología y de un software para, a partir de la peligrosidad y la vulnerabilidad, estimar el riesgo de inundación costera.
Elaboración de los mapas de un caso piloto.
Provisión de dichos datos y metodologías a las consultoras
ÍNDICE
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•
Introducción
Metodología
Herramienta para los consultores
Conclusiones
Introducción
• Desarrollo de una metodología que permita estimar la extensión previsible de la inundación costera
Las bases de datos de oleaje y nivel del mar (MM, MA y Ref), generadas en le marco del proyecto C3E, permite caracterizar correctamente las dinámicas en el litoral español. www.c3e.ihcantabria.com
Introducción
Downscaled Ocean Waves, DOW (Camus et al., 2013):
Oleaje propagado
Δx = 200 m – 50 m
Δt = 1 hora
61 años (1948‐2008)
Calibrada con satélites
Validada con boyas
Validación DOW con:
16 boyas en aguas profundas (OPPE)
32 boyas costeras (OPPE y XIOM)
www.c3e.ihcantabria.com
www.maruca.ihcantabria.com
Introducción
Validación GOS con:
20 mareografos (OPPE)
www.c3e.ihcantabria.com
www.maruca.ihcantabria.com
Introducción
www.c3e.ihcantabria.com
www.maruca.ihcantabria.com
Introducción
El modelo numérico bidimensional IH2VOF, que resuelve las ecuaciones de Navier‐Stokes, es uno de los más avanzados en su clase para reproducir la hidrodinámica en la zona de rompientes.
www.ih2vof.ihcantabria.com
Introducción
www.ih2vof.ihcantabria.com
(Torres et al., 2010)
ÍNDICE
•
•
•
•
Introducción
Metodología
Herramienta para los consultores
Conclusiones
Metodología
• Desarrollo de una metodología que permita estimar la extensión previsible de la inundación.
Metodología en dos fases:
Fase 1: Inundación con nivel del mar (3D)
Fase 2: Inundación con nivel del mar y oleaje en la costa (perfiles 2D)
Nivel del Mar Æ Cota
Æ Mapa
Inundación
Nivel y Oleaje Æ Distancia Æ Mapa
Metodología
Nivel del Mar
Cota de Inundación
= Marea Astronómica
+
Marea Meteorológica
+
Ref (NMM local – NMM Alicante)
Bases de datos horarias de más de 60 años (1948‐2008) del proyecto C3E
Series de datos de Nivel del Mar:
Metodología
Nivel del Mar
Ajuste del régimen extremal POT (Tr= 10, 50, 100 y 500 años)
Metodología
Nivel del Mar
Metodología
Nivel del Mar
La cota de inundación de cada periodo de retorno se corta con el Modelo Digital del Terreno.
Mapas GIS (ETRS89) y hoja excel con los metadatos
Metodología
Nivel del Mar
Resumen Fase 1:
Fase 2
Cota de Inundación = Bases de datos horarias (1948‐2008) del proyecto C3E
Metodología
Nivel y Oleaje
Marea Astronómica + Marea Meteorológica + Ref (NMM local – NMM Alicante) + Run‐up del Oleaje
Metodología
Nivel y Oleaje
Estudio bidimensional de la inundación por nivel del mar y oleaje cada 200 m (resolución espacial del DOW)
Se considera inundada la parte de la sección que es alcanzada por el 2% de las olas en cada estado de mar
CI = Ref + MA+MM+Ru2%
Nivel del mar
Ru2%
CI
Nivel del mar
NMMA
Ref
Metodología
Nivel y Oleaje
• Delimitación de la costa en tramos cada 200 m
Se eliminan los puertos, rías y estuarios (zonas donde no incide directamente el oleje)
Metodología
Nivel y Oleaje
Metodología
Nivel y Oleaje
• Se calcula la profundidad de cierre h* y la dirección media del flujo de energía en temporal (θFE)
h*
θFE
Metodología
Nivel y Oleaje
• Se calcula la profundidad de cierre h* y la dirección media del flujo de energía en temporal (θFE)
h*
θFE
L
Metodología
Nivel y Oleaje
• Corte de los perfiles del terreno y definición de las dinámicas en cada perfil.
Se corta el MDT (P. Emergido) y se junta con el perfil de Dean (P. Sumergido)
En total 30000 perfiles
En cada perfil se seleccionan los 183 temporales (3 al año) que mayor run‐up se obtiene con la fórmula de Stockdon (2007).
Metodología
Nivel y Oleaje
• Simulación numérica con modelo IH2VOF
Ejecucion de 30000 perfiles y 183 estados de mar horarios cada uno (5000000 ejecuciones).
Tiempo de simulación de cada estado de mar horario aprox 4 días
¡¡¡ Inviable hacer todas las ejecuciones !!!
Se desarrolla un novedoso método de clasificación para seleccionar un número factible de ejecuciones (del orden de 1000) representativas del total (5000000)
Metodología
Nivel y Oleaje
Playas de pendiente constante:
Y (m)
tan α = 1 10
Y (m)
1
tan α = 1 5
10
Hs=1m; Tp=12s
5
Hs=4m; Tp=12s
Ru=1.1m
Ru=4.4m
X (m)
Ir =
tan α
= 1.5
Hs
L0
1
X (m)
Ir =
Ru / Hs = 1.1
tan α
= 1.5
Hs
L0
Formulaciones semi-empíricas: Ru / Hs ~ Ir Stockdon (2006), EurOtop (2007),…
Ru
tan α tan α ⋅ Hs ⋅ L0
=
=
Ir =
Hs
Hs
Hs
L0
y ⋅ Hs ⋅ L
y
0
x
Hs
=
x
Hs
Hs ⋅ L0
Ru / Hs = cte Æ Ir =cte Æ Pendiente Adimensional = cte
Y / Hs
1.5
1
X / √(Hs*L0)
Pendiente
Adimensional
Playas reales:
Metodología
Nivel y Oleaje
Hs=4m; Tp=12s
Metodología
Nivel y Oleaje
Se incorpora la información de la geometría real del perfil (dunas, cambios de pendientes, etc.) y de la dinámica actuante (Hs, Tp, Nivel) en el perfil adimensional; de manera que los que tengan la misma forma tendrán el mismo Run‐Up adimensional (Ru / Hs).
Se seleccionan, de los 5000000 perfiles adimensionalizados los tipos o “clusters” para ejecutar con IH2VOF con algoritmos de selección (MaxDiss) y clasificación (K‐mean) para variables de alta dimensionalidad (Camus et al. 2011)
K‐mean 11 x 11 definitiva
Metodología
Nivel y Oleaje
En cada “cluster” o tipo de perfil se seleccionan los 10‐
15 estados de mar (Hs, Tp y Nivel) más distintos entre si (MaxDiss) y se determina su perfil real.
Se ha hecho un análisis de sensibilidad con los resultados del cluster 1 basada en 35 ejecuciones, verificándose que con 10 era suficiente para representarlos correctamente
Se realizan 1000 ejecuciones numéricas de estados de mar horarios para sacar Ru2% e I2%
Z Æ Ru2%
X Æ I2%
Metodología
Nivel y Oleaje
Metodología
Nivel y Oleaje
• Fórmulas IH2VOF para Ru2%
Metodología
Nivel y Oleaje
• Fórmulas IH2VOF para I2%
Metodología
Nivel y Oleaje
• Se genera una colección de fórmulas IH2VOF para Ru2% e I2% válidas para todas las dinámicas actuantes en las costas españolas y geometrías de perfil (salvo acantilados)
Modo de uso:
‐ Se tiene un perfil real y un estado de mar (nivel, Hs y Tp)
‐ Se adimensionaliza el perfil para ver que cluster le corresponde
‐ Se entra en la fórmula IH2VOF del cluster correspondiente con Hs y L0
‐ Se obtienen los valores de Ru2% e I2%
Se repite para todos los estados de mar de cada perfil
Metodología
Nivel y Oleaje
• Se ajusta el régimen extremal POT con todos los estados de mar en cada perfil
Extensión de la inundación para Tr = 10, 50, 100 y 500 años
Metodología
Nivel y Oleaje
• Generación de los mapas de inundación
Nivel del mar y oleaje en la costa (perfiles cada 200 m)
Metodología
Nivel y Oleaje
• Generación de los mapas de inundación
Corrección de los mapas de la fase 1 (sólo nivel del mar)
Metodología
Nivel y Oleaje
Resumen:
ÍNDICE
•
•
•
•
Introducción
Metodología
Herramienta para los consultores
Conclusiones
Software
Carpeta donde
están todos los
perfiles .csv
Se ven los
perfiles por
defecto o se
cargan nuevos
.csv o ascii
Software ejecutable para windows
Software
Software
Software
Generación y guardado automático de:
• Figuras de diagnóstico de ajustes (.png)
• Archivos de resultados en ascii (.dat)
Software
ÍNDICE
•
•
•
•
Introducción
Metodología
Herramienta para los consultores
Conclusiones
Conclusiones
• Se ha generado una novedosa metodología para elaborar los mapas de peligrosidad, de forma eficiente y con suficiente precisión a lo largo del litoral español (200 m).
Conclusiones
• Se ha generado una novedosa metodología para elaborar los mapas de peligrosidad, de forma eficiente y con suficiente precisión a lo largo del litoral español (200 m).
• La existencia de las bases de datos meteo‐oceanográficas de gran calidad (generadas en el marco del proyecto C3E) ha permitido definir la metodología rápidamente y de forma homogénea.
Conclusiones
• Se ha generado una novedosa metodología para elaborar los mapas de peligrosidad, de forma eficiente y con suficiente precisión a lo largo del litoral español (200 m).
• La existencia de las bases de datos meteo‐oceanográficas de gran calidad (generadas en el marco del proyecto C3E) ha permitido definir la metodología rápidamente y de forma homogénea.
• Los complicados procesos de inundación costeros se han simulado con el modelo numérico IH2VOF (no se han utilizado formulas semi‐empíricas para estimarlos).
Conclusiones
• Se ha generado una novedosa metodología para elaborar los mapas de peligrosidad, de forma eficiente y con suficiente precisión a lo largo del litoral español (200 m).
• La existencia de las bases de datos meteo‐oceanográficas de gran calidad (generadas en el marco del proyecto C3E) ha permitido definir la metodología rápidamente y de forma homogénea.
• Los complicados procesos de inundación costeros se han simulado con el modelo numérico IH2VOF (no se han utilizado formulas semi‐empíricas para estimarlos).
• Con base en los resultados de las ejecuciones, se han realizado fórmulas
para el cálculo del Ru2% e I2%, válidas para todo el rango de dinámicas y geometrías de las costas españolas.
Conclusiones
• Se ha generado una novedosa metodología para elaborar los mapas de peligrosidad, de forma eficiente y con suficiente precisión a lo largo del litoral español (200 m).
• La existencia de las bases de datos meteo‐oceanográficas de gran calidad (generadas en el marco del proyecto C3E) ha permitido definir la metodología rápidamente y de forma homogénea.
• Los complicados procesos de inundación costeros se han simulado con el modelo numérico IH2VOF (no se han utilizado formulas semi‐empíricas para estimarlos).
• Con base en los resultados de las ejecuciones, se han realizado fórmulas
para el cálculo del Ru2% e I2%, válidas para todo el rango de dinámicas y geometrías de las costas españolas.
• Se ha desarrollado una herramienta que permite aplicar de forma fácil y cómoda la metodología expuesta.
Conclusiones
• Se ha generado una novedosa metodología para elaborar los mapas de peligrosidad, de forma eficiente y con suficiente precisión a lo largo del litoral español (200 m).
• La existencia de las bases de datos meteo‐oceanográficas de gran calidad (generadas en el marco del proyecto C3E) ha permitido definir la metodología rápidamente y de forma homogénea.
• Los complicados procesos de inundación costeros se han simulado con el modelo numérico IH2VOF (no se han utilizado formulas semi‐empíricas para estimarlos).
• Con base en los resultados de las ejecuciones, se han realizado fórmulas
para el cálculo del Ru2% e I2%, válidas para todo el rango de dinámicas y geometrías de las costas españolas.
• Se ha desarrollado una herramienta que permite aplicar de forma fácil y cómoda la metodología expuesta.
• Se integran los resultados mediante Sistemas de Información Geográfica.
Metodología y herramientas para la elaboración de los mapas de peligrosidad y riesgo de inundación costera.
Antonio Tomás, Raúl Medina, Fernando J. Méndez, Javier L. Lara, Roberto Mínguez, Omar F. Castellanos, Francisco F. Jaime, Pablo Higuera, Felipe Fernández, Sheila Abad
antonio.tomas@unican.es
Agradecimientos:
IV Seminario Técnico sobre INUNDACIONES FLUVIALES Y COSTERAS
Madrid, 25 de Marzo del 2013. 14:15 – 14:45 h.
Metodología
Nivel y Oleaje
• Se calcula Hs12, la profundidad de cierre h* y la dirección media del flujo de energía en temporal (θFE)
Cuando batimetría z=1.57*Hs12 Æ h*
En cada punto de h* se seleccionan los temporales Hs>Hs12 Æ θFE
Introducción