Metodología y herramientas para la elaboración de los mapas de peligrosidad y riesgo de inundación costera.

Transcripción

1 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 :15 14:45 h.

2 Directiva de Inundaciones 2007/60/CE Fase 1) Evaluación Preliminar de los Riesgos de Inundación (EPRI) terminada Fase 2) Elaboración de los Mapas de Peligrosidad y Riesgos de Inundación finales 2013 Fase 3) Planes de Gestión finales 2015

3 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

4 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 y Bases de datos herramientas Consultores: Elaboración de los mapas

5 TRABAJOS A REALIZAR POR LA ASISTENCIA TÉCNICA:

6 TRABAJOS A REALIZAR POR LA ASISTENCIA TÉCNICA: Desarrollo de una metodología que permita estimar la extensión previsible de la inundación costera.

7 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.

8 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.

9 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.

10 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

11 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.

12 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.

13 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

14 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

15 ÍNDICE Introducción Metodología Herramienta para los consultores Conclusiones

16 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.

17 Introducción Downscaled Ocean Waves, DOW (Camus et al., 2013): Oleaje propagado Δx = 200 m 50 m Δt = 1 hora 61 años ( ) Calibrada con satélites Validada con boyas Validación DOW con: 16 boyas en aguas profundas (OPPE) 32 boyas costeras (OPPE y XIOM)

18 Introducción Validación GOS con: 20 mareografos (OPPE)

19 Introducción

20 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.

21 Introducción (Torres et al., 2010)

22 ÍNDICE Introducción Metodología Herramienta para los consultores Conclusiones

23 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) Inundación Nivel del Mar Cota Mapa Nivel y Oleaje Distancia Mapa

24 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 ( ) del proyecto C3E

25 Series de datos de Nivel del Mar: Metodología Nivel del Mar Ajuste del régimen extremal POT (Tr= 10, 50, 100 y 500 años)

26 Metodología Nivel del Mar

27 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

28 Resumen Fase 1: Metodología Nivel del Mar

29 Metodología Fase 2 Nivel y Oleaje Cota de Inundación = Marea Astronómica + Marea Meteorológica + Ref (NMM local NMM Alicante) + Run up del Oleaje Bases de datos horarias ( ) del proyecto C3E

30 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+Ru 2% Nivel del mar Nivel del mar NMMA Ru 2% Ref CI

31 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)

32 Metodología Nivel y Oleaje

33 Metodología Nivel y Oleaje Se calcula la profundidad de cierre h* y la dirección media del flujo de energía en temporal (θ FE ) h* θ FE

34 Metodología Nivel y Oleaje Se calcula la profundidad de cierre h* y la dirección media del flujo de energía en temporal (θ FE ) h* θ FE L

35 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 perfiles En cada perfil se seleccionan los 183 temporales (3 al año) que mayor run up se obtiene con la fórmula de Stockdon (2007).

36 Metodología Nivel y Oleaje Simulación numérica con modelo IH2VOF Ejecucion de perfiles y 183 estados de mar horarios cada uno ( 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 ( )

37 Playas de pendiente constante: Metodología Nivel y Oleaje Y (m) tanα = Y (m) tanα = Hs=1m; Tp=12s Ru=1.1m Hs=4m; Tp=12s Ru=4.4m X (m) X (m) tanα Ir = = 1.5 Hs L 0 Ru / Hs = 1.1 tanα Ir = = 1.5 Hs L Formulaciones semi-empíricas: Ru / Hs ~ Ir Stockdon (2006), EurOtop (2007), 0 y α tanα Hs L Hs L Ir = = = = Hs Hs Hs Hs L Ru tan 0 x 0 Hs 0 Ru / Hs = cte Ir =cte Pendiente Adimensional = cte x y Hs L 0 Pendiente Adimensional Y / Hs X / (Hs*L0)

38 Playas reales: Metodología Nivel y Oleaje Hs=4m; Tp=12s

39 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 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)

40 K mean 11 x 11 definitiva

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42 Metodología Nivel y Oleaje En cada cluster o tipo de perfil se seleccionan los 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 Ru 2% e I 2% Z Ru2% X I 2%

43 Metodología Nivel y Oleaje

44 Metodología Nivel y Oleaje Fórmulas IH2VOF para Ru 2%

45 Metodología Nivel y Oleaje Fórmulas IH2VOF para I 2%

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47 Metodología Nivel y Oleaje Se genera una colección de fórmulas IH2VOF para Ru 2% e I 2% 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 L 0 Se obtienen los valores de Ru 2% e I 2% Se repite para todos los estados de mar de cada perfil

48 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

49 Metodología Nivel y Oleaje Generación de los mapas de inundación Nivel del mar y oleaje en la costa (perfiles cada 200 m)

50 Metodología Nivel y Oleaje Generación de los mapas de inundación Corrección de los mapas de la fase 1 (sólo nivel del mar)

51 Resumen: Metodología Nivel y Oleaje

52 ÍNDICE Introducción Metodología Herramienta para los consultores Conclusiones

53 Software Carpeta donde están todos los perfiles.csv Software ejecutable para windows Se ven los perfiles por defecto o se cargan nuevos.csv o ascii

54 Software

55 Software

56 Software Generación y guardado automático de: Figuras de diagnóstico de ajustes (.png) Archivos de resultados en ascii (.dat)

57 Software

58 ÍNDICE Introducción Metodología Herramienta para los consultores Conclusiones

59 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).

60 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.

61 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).

62 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 Ru 2% e I 2%, válidas para todo el rango de dinámicas y geometrías de las costas españolas.

63 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 Ru 2% e I 2%, 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.

64 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 Ru 2% e I 2%, 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.

65 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 :15 14:45 h.

66 Metodología Nivel y Oleaje Se calcula H s12, la profundidad de cierre h* y la dirección media del flujo de energía en temporal (θ FE ) Cuando batimetría z=1.57*h s12 h* En cada punto de h* se seleccionan los temporales Hs>Hs 12 θ FE

67 Introducción