Modelación numérica de inundaciones en grandes cuencas de ... · Laboratorio de Hidráulica –INA LaMM–Universidad de Buenos Aires Argentina (N.Badano, E.Lecertúa, M.Re, F.Re)

Angel Menéndez - INA & Universidad de Buenos Aires

Modelación numérica de inundaciones en grandes

cuencas de llanuraAngel N. Menéndez

Laboratorio de Hidráulica – INALaMM – Universidad de Buenos Aires

Argentina(N.Badano, E.Lecertúa, M.Re, F.Re)


Modelación numérica de inundaciones en grandes ríos de llanura

• Descripción del problema• Paradigma de modelación• Implementación del modelo• Validación y calibración• Productos del modelo• Efecto de obras• Conclusiones





MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Descripción del problema

• Modelación hidrológica de cuenca de llanura extensa: representación precisa del balance hídrico vertical• Modelos de procesos: balance dinámico (continuo en el tiempo) y distribuido (continuo en el espacio) e integración de modelación superficial y subterránea



• Cuenca del Salado del Sur, Provincia de Buenos Aires, Argentina• 17 millones de hectáreas



• Intensa actividad agrícolo-ganadera• Inundaciones catastróficas• Precisar el diagnóstico sobre causas de inundaciones• Análisis, actualización y optimización de Plan Maestro Integral





MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Paradigma de modelación

• Intercepción por el follaje• Infiltración a través de la zona vadosa• Almacenamiento en irregularidades• Evapotranspiración• Escorrentía subterránea• Escorrentía superficial



• Modelación continua, distribuida e integrada superficial-subterránea• Software MIKE SHE + MIKE 11 (DHI)



Submodelos





MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Implementación del modelo

Malla de discretización



Modelo Digital del Terreno



Capas hidrogeológicas

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

0 50 100 150 200 250 300

Distancia (km)

Niv

el (

m IG

M)

Terreno Piso primera capa Piso segunda capa Piso tercera capa

Formaciones Post-Pampeanas

Formación Pampeana

Formaciones Puelche y Araucana



Conducciones principales



Secciones transversales



Lagunas (Mar Chiquita)



Conducciones secundarias



Cubetas (Bajos)



Red Vial y Ferroviaria



Estaciones pluviométricas

0

50

100

150

200

250

300

1-ene-63 1-ene-73 2-ene-83 2-ene-93 3-ene-03

Pre

cipi

taci

ón d

iaria

(m

m)



Estaciones climáticas

0

1

2

3

4

5

6

7


Eva

potr

ansp

iraci

ón p

oten

cial

dia

ria (

mm

)



Estacionalidad de LAI y RD



Serie de LAI



Tipos de suelo



Mike SHE

n 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

INTA

Suelos ArcillososSuelos Arenosos

Franco-Arenosos Franco-Limosos Franco-ArcillososFranco

Infiltración

, n

v sat eKv K S=



OTROS PARÁMETROS• Rugosidad del terreno• Humedad en saturación• Humedad residual• Permeabilidad horizontal y vertical• Almacenamiento específico• Rendimiento específico



CONDICIONES INICIALES:• Niveles freáticos representativos• Condición de régimen para el balance vertical



DISCRETIZACIÓN• Zona no saturada: 9 celdas• Zona saturada: 3 celdas• Paso temporal máximo para infiltración, escorrentía superficial y evapotranspiración = 1 día• Paso temporal máximo para agua subterránea = 1 semana• Paso temporal para flujo superficial = 2/10 minutos





MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Validación y calibración

Caudal en Junín

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

1-ene-80 1-ene-83 1-ene-86 1-ene-89 2-ene-92 2-ene-95 2-ene-98 2-ene-01 3-ene-04

Cau

dal (

m3/

s)

Mediciones Modelo



Nivel en Laguna de Gómez



Nivel en Hinojo-Las Tunas

81

82

83

84

85

86

87

1-Jan-85 2-Jan-88 2-Jan-91 2-Jan-94 2-Jan-97 3-Jan-00 3-Jan-03

Niv

el (

m IG

M)

El Hinojo Chica El Hinojo Grande Las Tunas Grande con JMI sin JMI



Freática en Junín



Freática en Marimar

105

107

109

111

113

115

117

1960 1970 1980 1990 2000

Años

Niv

el d

e ag

ua s

ubte

rrán

ea (

m)

Mediciones Modelo Nivel terreno



Imagen Modelo

Zonas Inundadas 1993



Zonas Inundadas 2001

Imagen Modelo



Isofreáticas





MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Productos del modelo

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90


Exc

eden

te (

mm

/d)

Excedentes hídricos (A1)



0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

RA1_1

RA1_2

RA1_4

RA1_5

RA1_7

RA1_8

RA1_9

RA1_10

RA1_11

RA1_13

RA1_14

RA1_15

RA1_16

RA1_20

Cau

dal m

edio

(m

3/s)

Caudal medio en secundarios (A1)



0

50

100

150

200

250

300

350

400

450


Are

a (m

iles

ha)

Area inundada en bajos no drenados (A1)



0

10

20

30

40

50

60

70


Are

a (m

iles

ha)

Area inundada a lo largo de conducciones (A1)



0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500


Are

a (m

iles

ha)

Area inundada Area total bajos y lagunas

Area inundada total (A1)



0

5

10

15

20

25

30

35

40


Are

a (p

orce

ntaj

e)

Area inundada Area total bajos y lagunas

Area inundada total (A1)



Caudal en río Salado y nivel freático en Junín



Nivel en Epecuén





MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Efecto de obras

TIPOS DE OBRAS• Canalizaciones• Drenajes de bajos• Obras de control


MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Efecto de obrasObras de canalización y control


MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Efecto de obrasPolítica de operación Lag. Mar Chiquita

75.0

75.5

76.0

76.5

77.0

77.5

78.0

78.5

79.0

79.5

80.0

80.5

0 50 100 150 200 250

Caudal (m3/s)

Niv

el (

m IG

M)





0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

01/01/97 01/01/99 31/12/00 31/12/02

Cau

dal (

m3/

s)

Escenario Obras/Base Situación preoperacional

Atenuación de caudal pico en Junín


MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Efecto de obrasAreas inundadas en zonas drenadas por obras (A1)



0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8


Altu

ra d

e in

unda

ción

(m

)

Situación Preoperacional Escenario Obras/Base

Altura de inundación en zona drenada (A1/Horquetas II)





MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Conclusiones

• Los modelos hidrológicos integrados superficial/subterráneo ya han alcanzado madurez suficiente como para ser aplicados• Es posible aplicarlos a escala de grandes cuencas de llanura, si se implementa criteriosamente• Su aplicación a la cuenca del Salado ha permitido determinar los alcances de obras de desagüe construidas y proyectadas y replantear estrategias de manejo


Gracias…www.fi.uba.ar/laboratorios/lmm

Documents

Modelación numérica de inundaciones en grandes cuencas de ... · Laboratorio de Hidráulica –INA LaMM–Universidad de Buenos Aires Argentina (N.Badano, E.Lecertúa, M.Re, F.Re)