Análisis bidimensional de las inundaciones provocadas por las avenidas extraordinarias del río Ebro en Buñuel (Navarra)

Transcripción

1 Análisis bidimensional de las inundaciones provocadas por las avenidas extraordinarias del río Ebro en Buñuel (Navarra) Miguel Guibert Valencia Ingeniero de Montes; Técnico de la Sección de Restauración de Riberas y Obras Hidráulicas del Gobierno de Navarra mguiberv@navarra.es José Mª González Ortega Doctor Ingeniero Agrónomo; Gerente del Área de Ingeniería del Agua de Tragsatec jmgo@tragsa.es Mª Soledad Codes Ortega Ingeniero Agrónomo; Jefe de Dpto. De Obras Hidráulicas de Tragsatec mco@tragsa.es 1 Problemática y Antecedentes El río Ebro a su paso por el término municipal de Buñuel se caracteriza por una morfología meandriforme, estabilizada mediante espigones de defensa de márgenes y motas longitudinales paralelas al cauce que a lo largo del tiempo han ido reduciendo la anchura del cauce activo del río, en favor de un mayor aprovechamiento de las vegas para el cultivo agrícola. Las avenidas producidas en los últimos años, concretamente la de febrero del 2003 con m3/s, correspondiente a un periodo de retorno ligeramente inferior a 25 años, rebasaron la capacidad de defensa de las motas en ambas márgenes, produciéndose desbordamientos que afectaron a extensas superficies dedicadas a la agricultura y alcanzando, con carácter más grave, en primer lugar la rasante de la carretera que une las poblaciones de Fustiñana y Ribaforada, avanzando la avenida por las terrazas aluviales de la margen derecha hasta alcanzar el núcleo urbano de Buñuel situado en el interior de uno de los meandros del río. Como medida de emergencia estructural, durante esta avenida se levantó una mota transversal a la llanura de inundación (Figura 1), aguas arriba de Buñuel, que encauzó la avenida desbordada por la margen derecha, haciendo que retornase al cauce principal, aunque unos 800 m aguas abajo de la misma, volvió a superar la defensa principal de la margen derecha, llegando hasta las edificaciones del casco urbano. Posteriormente, y con el fin de evitar daños en futuros episodios de crecida se ejecutó la reconstrucción y refuerzo de la mota longitudinal derecha del río, en el tramo superado por la crecida ubicado aguas arriba de la carretera de Ribaforada a Fustiñana, así como el levantamiento de una segunda mota oblicua en la plana de inundación derecha próxima a Buñuel. Ante la situación de riesgo para la población y los cuantiosos daños materiales que ocasionan los desbordamientos provocados por las avenidas extraordinarias del río Ebro a su paso por el término municipal de Buñuel, el Gobierno de Navarra, a través del Servicio del Agua del Departamento de Desarrollo Rural y Medio Ambiente, ha abordado en el año 2008 el estudio hidráulico de avenidas del tramo de río Ebro, mediante el cual se puedan establecer líneas de actuación que eviten o reduzcan los riesgos de inundación existentes en la actualidad. La geometría específica del tramo de río estudiado de aproximadamente 18 km, caracterizada por la existencia de unas motas longitudinales en ambas márgenes del cauce, que constituyen la primera línea de defensa frente a inundaciones de una extensa llanura de inundación, surcada por antiguos meandros y compartimentada en parte por taludes de estructuras transversales al valle aluvial como carreteras y caminos agrícolas, condiciona de forma muy importante la circulación de las aguas una vez desbordadas del cauce. Esta ha sido las causa fundamental para elegir la modelización bidimensional como la más apropiada para simular las avenidas del río y la

2 circulación del flujo a través de la llanura de inundación, fundamentalmente de la margen derecha donde se ubica el núcleo urbano de Buñuel. Figura 1 Inundación del río Ebro a su paso por el Término Municipal de Buñuel en la avenida de febrero del y medidas estructurales de defensa ejecutadas 2 Modelización hidrodinámica del río 2.1 Definición y construcción del esquema hidrodinámico El análisis de los eventos de crecidas acaecidos, concretamente la del año 2003 bien documentado por las red de vigilancia y control de la Confederación Hidrográfica del Ebro, así como una primera aproximación del comportamiento hidráulico del tramo realizada mediante una modelización unidimensional con el programa Hec-Ras, arrojan por un lado que el tramo objeto de estudio queda bien definido mediante un sistema unidimensional de secciones transversales limitadas por motas longitudinales al cauce suficiente para describir las avenidas inferiores a 10 años de periodo de retorno (caudales inferiores a m 3 /s), al no superarse las motas levantadas a lo largo de todo el tramo en estudio. Por otra parte al contrastar los niveles alcanzados por la inundación en ambas márgenes y en el cauce principal en el 2003, se deduce una clara separación del flujo de la avenida una vez producido el fallo de las motas laterales que hace esperar para caudales de desbordamiento un funcionamiento bidimensional dentro las llanuras de inundación. Por tanto se opta por elaborar un esquema hidráulico integrado, unidimensional para el cauce central y bidimensional para cada una de las llanuras de inundación, con las motas longitudinales conectando ambos subsistemas como vertederos laterales (Figura 2). El modelo bidimensional integrado del tramo de río a estudiar se ha elaborado a partir de los datos de caudal y geometría proporcionados por la Confederación Hidrográfica del Ebro, completados con datos actualizados de batimetrías y levantamientos taquimétricos complementarios.

3 Figura 2 Esquema conceptual del sistema hidráulico adoptado La geometría del cauce y las llanuras de inundación se ha generado a partir de un modelo digital del terreno (MDT) de resolución 2 x 2 m que se elaboró en el año 2004 a partir de un vuelo con captura de datos mediante tecnología LIDAR e incorporación de información del cauce mediante batimetrías de campo e interpolación de las mismas. En el año 2008 se ha actualizado la información topográfica de este MDT base en el tramo de río objeto de estudio, completando los datos de cauce con nuevas y mayor número de batimetrías, y levantamientos taquimétricos complementarios de las motas de defensa construidas en los últimos años. La modelización geométrica se ha incorporado al programa informático de modelización fluvial bidimensional Infoworks Rivers (Wallingford Software), generándose una malla triangular desestructurada (Figura 4) para las llanuras de inundación con celdas de tamaño variable entre 100 y m 2 de superficie, en una extensión aproximada de Ha a lo largo de 18 km de longitud. La región central del cauce y las motas longitudinales se han definido mediante secciones transversales al mismo y los correspondientes perfiles longitudinales, tomando cotas directamente del modelo digital de terreno actualizado. Figura 3 Llanura de inundación derecha atravesada por carretera y representación del modelo digital del terreno empleado Como variable característica de la rugosidad (tanto para el cauce principal como para las llanuras de inundación) se recurre al número de Manning, introducido en el modelo asociado a una capa SIG representativa de los distintos usos del suelo y unidades susceptibles de cambio de resistencia al flujo, interpretadas mediante campañas de campo y fotografía aérea.

4 Figura 4 Detalle de la malla irregular de triángulos generada sobre el MDT para el cálculo bidimensional. Arriba región de cauce definida por secciones transversales y motas longitudinales de conexión 1D-2D 2.2 Calibración del modelo y simulaciones realizadas El modelo se ha validado comparando la superficie afectada por las inundaciones del año 2003 con los resultados obtenidos por la simulación de la circulación de caudales semejantes a los registrados para ese caso, que fueron ligeramente inferiores a los correspondientes a la avenida de 25 años de periodo de retorno. La modelización fluvial bidimensional realizada ha constituido una herramienta fundamental para simular las avenidas extraordinarias del río, permitiendo de este modo conocer en detalle los puntos débiles de la mota de defensa donde se producen los desbordamientos, determinar las zonas de almacenamiento de la llanura inundable, analizar el grado de defensa de las motas transversales existentes, y en general, afianzar el conocimiento de la circulación real del flujo a través de la modelización. La información suministrada por la citada modelización ha permitido establecer las líneas de actuación básicas para el control de la avenida y la defensa de Buñuel. Actualmente, el flujo activo circulante por la margen derecha del río, desbordado aguas arriba del núcleo urbano de Buñuel, constituye el frente de avenida fundamental para la población de Buñuel (Figura 5). Tan solo el efecto laminador de la llanura de inundación, favorecida por la existencia de antiguos meandros e incrementada por la compartimentación de las fincas agrícolas y la reciente construcción de las motas de defensa transversales, reducen en parte el efecto devastador de la avenida, aunque aún resultan insuficientes para mantener Buñuel fuera del alcance de las aguas asociadas a 25 años de periodo de recurrencia. Es de destacar el efecto de estas estructuras en la dinámica hidráulica de las llanuras inundables, provocando el aumento del nivel de inundación aguas arriba de las mismas, pero que al ser superadas reducen las punta del hidrograma de crecida hacia el núcleo urbano situado aguas abajo (Figura 6), aspecto crucial ya constatado por el comportamiento de las motas levantadas en la inundación del año 2003.

5 MOTA OBLICUA Figura 5 Modelo bidimensional del tramo del río Ebro en Buñuel. Planta de inundación máxima T = 25 años Figura 6 Evolución de la altura de la lámina de agua alcanzada por la inundación de 25 años de periodo de retorno aguas arriba de la mota transversal construida en el 2003

6 3 Soluciones propuestas frente a inundaciones Determinados los actuales niveles de protección existentes frente a inundaciones y sobre la premisa deducida del funcionamiento hidráulico del Ebro y su llanura inundable, la línea de actuación fundamental de defensa de la población de Buñuel frente a las avenidas del río Ebro ha sido establecer el control de la laminación de la avenida a través de la creación y adecuación de las citadas zonas de almacenamiento, elaborando un estudio de soluciones que incluye la proposición y el análisis hidráulico pormenorizado de distintas alternativas en función del nivel de defensa requerido de modo que sirva como elemento de toma de decisiones para paliar los efectos de las inundaciones en los Términos Municipales afectados. Cada una de las alternativas se conforma por la combinación de distintas soluciones de actuación directamente sobre las infraestructuras existentes o con otras de nueva construcción, con los objetivos de: - incrementar y regular el efecto laminador de las llanuras de inundación recreciendo a distintos niveles motas oblicuas y caminos, que reorienten y contengan las aguas desbordadas, - regular la capacidad hidráulica del cauce recuperando el soto del meandro de Buñuel retranqueando la actual mota longitudinal, - activar meandros abandonados para laminar la onda de avenida permitiendo el flujo sobre motas para determinados niveles, de modo que sea capaz de absorber la punta de crecida en el momento más desfavorable para el núcleo poblacional. Figura 7 Detalle de alternativa propuesta para la defensa de Buñuel para 200 años de periodo de retorno