Manuel Liedana - Herramientas para la gestión de inundaciones II. Sistemas de apoyo a la toma de decisión.

1. Seminario Hispano-Marroquí sobre gestión del riesgo
de inundaciones (Castellar de la Frontera-Cádiz)
Herramientas para la gestión de inundaciones II.
Sistemas de apoyo a la toma de decisión
Manuel Liedana Martínez
Director División DOP
manuel.liedana@inclam.com
SAIH-SAD Confederación Hidrográfica del Ebro.
Castellar de la Frontera, 19 de diciembre de 2013

2. INTRODUCCIÓN
Las Inundaciones causaron en el periodo 1987-2002 pérdidas por valor de
12.000 millones de Euros
Actuaciones estructurales: Embalses, canalizaciones, obras de defensa
Actuaciones no estructurales:
Análisis previo al eventos
•
Estudios de zonas Inundables
•
Planes de Emergencia de Rotura de Presas
•
Ordenación del Territorio
Análisis en Tiempo Real
•
Sistemas de Ayuda a la Decisión Frente a
Inundaciones

3. Desastres Naturales, ¿Un problema creciente?

4. Avenidas. ¿La misma tendencia?

5. Victimas. ¿La misma tendencia?

6. Pérdidas en España (1987 – 2002)

7. Pérdidas esperadas (2004 – 2033)

8. Análisis en tiempo real
Los sistemas para la prevención, predicción y gestión de avenidas
en tiempo real, están basados en Sistemas Automáticos de
Información Hidrológica y en Sistemas de Ayuda a la Decisión
frente a Inundaciones
Red de Control
•69 Embalses
•121 Aforos en Ríos
•194 Aforos en Canales
•225 Pluviómetros
•73 Termómetros
•13 Telenivómetros
•35 Estaciones de Calidad de Aguas
14 Puntos de Concentración
Centro de Proceso de Cuenca (CPC)

9. SAIH
1. Recogida de datos en campo, almacenamiento y envío a los puntos de
concentración
1
Puntos de Control
2
Puntos de Concentración
2. Los puntos de concentración solicitan información a las estaciones cada
15 minutos
3. Centro de Proceso de Cuenca (CPC): Recibe y procesa la información
3
CPC - Zaragoza

10. Conclusiones sobre los SAIH
• Enorme utilidad práctica en situaciones de emergencia por avenidas
• Inversión rápidamente amortizada
• Sistema rentable económicamente
• Herramienta indispensable para la optimización de la gestión y asignación
de los recursos hidráulicos
• Factor de modernización del Organismo de Cuenca
La Red SAIH nos permite conocer, EN TIEMPO REAL , lo que está
pasando, PERO NO el FUTURO
Para dotar al SAIH de una herramienta que pueda recoger y analizar la
información en TIEMPO REAL y así conocer la RESPUESTA FUTURA
de la cuenca hemos de incluir un SISTEMA DE AYUDA A LA
DECISIÓN - SAD

11. Sistema de Ayuda a la Decisión - SAD
Objetivos del Sistema SAD
Dar CONOCIMIENTO y Observar la
CONSECUENCIAS de las Operaciones
realizadas en los embalses
MINIMIZAR LOS DAÑOS
POR INUNDACIÓN
INCREMENTO del tiempo disponible para la
intervención del personal en la DEFENSA
CONTRA INUNDACIONES
SISTEMA DE ALERTA
TEMPRANA

12. Sistema de Ayuda a la Decisión - SAD
SAD
RESULTADOS
1.- Modelo Hidrológico
Datos SAIH observados
2.- Gestión de Embalses
Previsiones
Meteorológicas
3.- Modelo Hidráulico y
corrección de caudales
Caudales simulados a lo largo del
periodo de observación y
caudales futuros (a partir del TOF)

13. Previsión meteorológica
• Previsiones Meteorológicas de distintos organismos
Nacionales (AEMET - España,...)
Internacionales (Global Forecasting System GFS,...)
Ambito GLOBAL o LOCAL
Previsiones DETERMINISTAS o
PROBABILÍSTICAS (Ensemble)
• Diferentes previsiones existentes
HIRLAM (Determinista y mesoescala)
EMCRWF (Determinista y probabilísticas, globales)
GFS (determinista y global)
• Variables de interés
Precipitación acumulada en cada intervalo temporal
Temperatura en cada intervalo (a 2m del suelo)

14. Modelización Hidrológica
• Subdivisión de la cuenca en 319 subcuencas, cada una
de las cuales da lugar a un hidrograma vertiente
• Modelización hidrológica en continuo
(en un momento dado, se conoce el estado precedente de la cuenca, grado de humedad, nieve acumulada, etc)
• Se han considerado tres formas diferentes de
modelización hidrológica
o Con retención nival de larga duración:
29 cuencas (Zona Roja)
o Con retención nival de corta duración:
178 cuencas (Zona Azul)
o Con poca o nula retención nival: 112
cuencas (Zona Verde)
• Características principales de los modelos de
simulación en continuo
o Modelos de tipo desagregados
o Modelos de tipo agregado

15. Modelización Hidrológica
• Los modelos en continuo analizan las transferencias de agua entre diferentes depósitos (que representan las diferentes
capas del subsuelo o de nieve acumulada), interconectados entre sí.
• Tienen en cuenta las pérdidas de agua derivadas de la evaporación y la transpiración de las plantas
•Consideran el caudal efluente como la suma de los
caudales con diferente origen y velocidad de transmisión
Precipitación como
nieve
Evapotranspiración
Potencial
Almacén
nieve 1
Almacén
nieve 2
•Son controlados por un conjunto de parámetros de
modelización que requieren una fase de calibración
Lluvia
Almacén
nieve N
Evaporación
Flujo superficial
Zona de Superficie
Interflow
Flujo Capilar
Zona de Raíces
ALMACENAMIENTO DE AGUAS
SUBTERRANEAS
Flujo Base

16. Modelización Hidrológica
• Encargada de calcular la transmisión hidráulica de los
caudales calculados en las subcuencas a lo largo de casi
5.000 km de cauces modelizados (red fluvial arboriforme)
• 3 modelos de propagación diferentes, según se quiera una
simulación rápida o más precisa
• Todos los tramos con Muskingum
• Todos los tramos con 1D reg. variable
• Todos los tramos con Muskingum y el eje del Ebro
con 1D reg. variable (modelo mixto)
• La gestión de embalses es llevada a cabo por el Simulador
Principal.
• La corrección de estaciones de aforos se realiza en el
Simulador Principal a excepción de estaciones situadas en
tramos 1D reg. variable que son efectuadas en dicho modelo

17. 1D. Regimen Variable
Modelización Hidrológica
• Se efectúa considerando un conjunto de perfiles
transversales (en los que se calcula el nivel de agua en
cada instante), entre los que se intercalan puntos
intermedios en los que calcula el caudal circulante en
cada momento.
• La transmisión hidráulica, en régimen variable, se
calcula por resolución de las ecuaciones de Saint Venant
• Entre perfiles transversales consecutivos muy alejados,
el modelo intercala secciones interpoladas en donde
efectuar el cálculo de nivel (que llevan asociados puntos
intermedios con cálculo de caudal)
Muskingum
• Se basa en la resolución de una ecuación de continuidad
concentrada, que es una función empírica que relaciona
el almacenamiento (S) con el caudal de entrada (I) y
salida (O) del tramo de propagación considerado
• K es el parámetro representativo del tiempo de
desplazamiento de la onda en el tramo de propagación y
X es el parámetro que pondera la influencia de los
caudales de entrada y salida del tramo en función del
almacenamiento

18. Gestión de Embalses
• El sistema, en conjunción con los anteriores, se encarga de
simular diferentes maniobras de explotación (caudales
vertidos en el periodo de predicción) en los 41 embalses
principales de la cuenca
• Los caudales vertientes pueden ser establecidos bien en
función de las reglas de explotación de cada embalse
(según Norma), bien por el usuario del sistema
• Los caudales vertientes, según Norma, son calculados
automáticamente por el sistema, en función de:
El nivel que alcanzan las aguas en el embalse
en ese momento
Gestión de hipótesis: Mapa de embalses
El volumen libre aún disponible hasta
alcanzar el máximo nivel extraordinario
El incremento de volumen embalsado que se
ha producido en el último periodo
transcurrido entre las últimas mediciones
• Para establecer los caudales vertientes fuera de Norma, los
explotadores del sistema, disponen de las correspondientes
pantallas de medición
Organigrama para determinar el caudal vertido

19. Información Suministrada
• Como consecuencia de la simulación diari del SAD, los usuarios autorizados pueden acceder, via internet, a la siguiente
información
http://www.saihebro.com
• Información hidrológica resultante de las simulaciones efectuadas los últimos días, con un máximo de 4 previsiones
simultáneas. Esta información contiene:
– Comentarios generales de cada simulación, y particularizados
para cada una de las 10 zonas en las que se divide la cuenca
– Mapa general de la cuenca y cada una de las zonas consideradas
– Puntos interactivos, en los que se pueden consultar los
resultados de modelización (caudales circulantes)
correspondientes a cada simulación. Se incluyen dos tipos de
puntos
• Con datos observados, que incluyen, además, caudales
observados
• Sin datos observados

20. Información Suministrada
• Ejemplo de información suministrada en la página web de SAIH Ebro
Datos Observados
Datos Simulados en sesión 9/3/2004: 9:52
Datos Simulados en sesión 11/3/2004; 0:50
Datos Simulados en sesión 12/3/2004; 9:20
Datos Simulados en sesión 13/3/2004; 9:49

21. Información Suministrada
• Previsiones diarias disponibles para todos los usuarios de la web www.saihebro.com en la pestaña de previsiones

22. Conexión con otros organisamos
• El sistema permite enviar alertas de forma automática
• En previsión y datos observados los operadores SAD, pueden enviar las alertas
predefinidas por el sistema, o generar la que ellos deseen en función de las necesidades.
• Alertas Q1: Comienzan a producirse daños. Desbordamiento inicial del cauce
• Alertas Q2: Se producen daños en elementos aislados o infraestructuras no principales
• Alertas Q3: Daños a poblaciones, conjuntos de más de 5 casas o a infraestructuras
principales
• Sin Alerta

23. Conexión con otros organismos
• Las alertas que el sistema genera son
totalmente configurables en función de los
datos incluidos en el mensaje.
• En el envío de las alertas, la
confederación ha solicitado la
posibilidad de guardar las
alertas generadas y enviadas.
• Se puede configurar cada alerta de manera
independiente
• Se pueden añadir ficheros adjuntos y
embebidos en el propio mensaje
•
•
•
•
Hidrograma
Laminas Inundación
Informe de Zona
...
• El sistema, antes de enviar las alertas,
mostrará un resumen de las mismas, para que
el operador las valide.
• Existe un formulario, en el que
el operador del SAD puede
enviar la alerta generada, o
guardarla en el sistema
únicamente.

24. Comportamiento SAD
COMPORTAMIENTO DEL SAD DESDE SU PUESTA EN MARCHA
• El sistema se instaló en la CHE durante el mes de Septiembre de 2002
• Desde entonces, viene realizando, al menos, una pasada de simulación cada día laborable y todas las
necesarias en situaciones de avenida - generalizadas o locales-.
• El instante inicial de cada simulación siempre está incluido dentro del periodo inicial correspondiente a la
simulación previa. De esta forma, los estados iniciales de humedad en las cuencas, los caudales circulantes y
niveles observados, así como la cantidad de nieve acumulada, se van transmitiendo desde cada simulación a
la siguiente
• Al mismo tiempo, se ha ido utilizando los datos históricos registrados por el SAIH para recalibrar los
modelos hidrológicos e hidráulicos al objeto de utilizar los parámetros de modelización más adecuados

25. Comportamiento del Sistema
Precipitación acumulada entre el 10/3/2006 12h y el 11/3/2006 12H
Previsión AEMET
Observado pluviómetros SAIH

26. Comportamiento del Sistema
Precipitación acumulada entre el 10/3/2006 12h y el 11/3/2006 12H
Previsión AEMET
Observado pluviómetros SAIH

27. Comportamiento del Sistema

28. Comportamiento del Sistema
Precipitación acumulada entre el 10/3/2006 12h y el 11/3/2006 12H
Previsión AEMET
Observado pluviómetros SAIH

29. Comportamiento del Sistema

30. Comportamiento del Sistema
Precipitación acumulada entre el 10/3/2006 12h y el 11/3/2006 12H
Previsión AEMET
Observado pluviómetros SAIH

31. Comportamiento del Sistema

32. Comportamiento del Sistema
Precipitación acumulada entre el 10/3/2006 12h y el 11/3/2006 12H

33. Comportamiento del Sistema

34. Comportamiento del Sistema

35. Conclusiones desde su puesta en marcha
•
En todos los episodios de avenida, el SAD ha sido
una herramienta fundamental para conocer con
anticipación la respuesta de la cuenca.
•
La Confianza de los técnicos de Confederación y de
sus Dirigentes ha ido en aumento desde su
implantación
•
Ayuda a analizar rápidamente la gran información
recibida por el SAIH. Gracias a la visualización de
los mapas de lluvia observados y previstos y la
gestión de los embalses que permite visualizar
caudales de entrada en función de los niveles y
caudales vertidos por los embalses.
•
Importante ahorro de presupuesto dedicado a
recuperación de desastres.

36. Continuo desarrollo
• Trabajo con distintas fuentes de datos de previsión
meteorológica, visualización y generación de
previsiones modificadas mediante el
Generador de Valores climáticos
• Incorporación de modelos Bidimensionales (GUAD 2D) en puntos
de interes
• Previsiones Meteorológicas Probabilisticas
(Ensemble Prediction System EPS)

37. Funcionalidades Asociadas - GIS
• En el caso de riesgo de avenida, una de las necesidades
importantes para las Confederaciones, es la capacidad de
acceder a toda la información recopilada en los estudios
realizados previamente, de forma rápida y sencilla
• Se contempló como información necesaria a ser recopilada e
introducida en el sistema:
-Documentación general de presas y embalses
-Documentación de seguridad de presas
-Normas de explotación
-Planes de emergencia
-....
-Información geográfica de
-Presas
-Ríos
-Embalses
-Subcuencas
-Núcleos de población
-Láminas de inundación

38. GIS – Conceptos básicos
•
Para poder explotar toda la información
desarrollada en Confederación, se cuenta con un
Sistema de Información Geográfico basado en
tecnologías web que permita un acceso rápido a
toda la información anteriormente indicada, así
como al Sistema de Gestión Documental de
Presas
•
Toda la información almacenada en el sistema,
podría ser accedida mediante búsquedas rápidas,
de forma que dicha información pudiese ser
consultada de manera óptima.
•
Esta solución ha traspasado las puertas del
SAIH, sirviendo como una de las bases de
información básicas de los técnicos de
Confederación de otras áreas ajenas al SAIH

39. Trabajo llevado a cabo
Sistema de Información Geográfica
Sistema de Gestión Documental

40. Información del GIS
La información del GIS se compone de:
•
Capas de Información
•
Cartografía Base
•
Ríos
•
MDT
•
Presas
•
1:1.000.000
•
Embalses
•
1:200.000
•
Subcuencas
•
1:25.000
•
Núcleos de Población
•
Vectoriales (detalle)
•
Láminas de inundación
•
Q2
•
Q3
•
Elementos afectados
•
Estaciones de Aforo
•
Pluviómetros
•
1:5.000
•
Q1
•
•
1:2.000
Ráster (detalle)
•
1:2000

41. Funcionalidad GIS
• Las funcionales principales del sistema, se centran en la realización
de consultas al sistema, incluyendo la conexión desde el Sistema
de Información Geográfico a los sistemas documentales
desarrollados.
• Información puntual: Seleccionando uno de los puntos, el sistema
es capaz de devolver toda la información de dicho punto, así como
permitir el acceso a la ficha del punto seleccionado

42. Funcionalidad GIS
Información Radial: donde se podrá hacer una multiselección de distintos elementos, de forma que podamos acceder a todos
aquellos elementos que se encuentran cercanos geograficamente
Solicitud de toda la información contenida en la circunferencia
dibujada
Selección de uno de los elementos
incluidos en la consulta

43. Funcionalidad GIS
• Búsquedas sobre toda la información contenida en el sistema. Estas búsquedas pueden hacerse de forma simple o
mediante combinación de criterios, de forma que el sistema nos devuelva exactamente los puntos que estamos buscando.
• Búsqueda de aquellos elementos
afectados del Río ARGA en el
Termino Municipal de FUNES que
queden afectados por caudales
inferiores a 1.000 m3/seg

44. Alerta temprana
•
Finalmente, y una vez seleccionados los elementos afectados del sistema, estos pueden y conocidas las alertas
generadas, se puede informar y alertar a los organismos competentes en la gestión de emergencias.

45. Gracias por su atención

46. www.juntadeandalucia.es/medioambiente/pravema
www.juntadeandalucia.es/medioambiente/pravema
.es/medioambiente/