Post on 31-Oct-2018
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)
Angel Menéndez - INA & Universidad de Buenos Aires
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
Angel Menéndez - INA & Universidad de Buenos Aires
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
Angel Menéndez - INA & Universidad de Buenos Aires
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
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Descripción del problema
• Cuenca del Salado del Sur, Provincia de Buenos Aires, Argentina• 17 millones de hectáreas
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Descripción del problema
• Intensa actividad agrícolo-ganadera• Inundaciones catastróficas• Precisar el diagnóstico sobre causas de inundaciones• Análisis, actualización y optimización de Plan Maestro Integral
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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
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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
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Paradigma de modelación
• Modelación continua, distribuida e integrada superficial-subterránea• Software MIKE SHE + MIKE 11 (DHI)
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Paradigma de modelación
Submodelos
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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
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Implementación del modelo
Malla de discretización
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Implementación del modelo
Modelo Digital del Terreno
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Implementación del modelo
Capas hidrogeológicas
-200
-150
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-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
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Implementación del modelo
Conducciones principales
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Implementación del modelo
Secciones transversales
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Implementación del modelo
Lagunas (Mar Chiquita)
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Implementación del modelo
Conducciones secundarias
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Implementación del modelo
Cubetas (Bajos)
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Implementación del modelo
Red Vial y Ferroviaria
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Implementación del modelo
Estaciones pluviométricas
0
50
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150
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300
1-ene-63 1-ene-73 2-ene-83 2-ene-93 3-ene-03
Pre
cipi
taci
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iaria
(m
m)
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Implementación del modelo
Estaciones climáticas
0
1
2
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6
7
1-ene-63 1-ene-73 2-ene-83 2-ene-93 3-ene-03
Eva
potr
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iraci
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dia
ria (
mm
)
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Implementación del modelo
Estacionalidad de LAI y RD
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Implementación del modelo
Serie de LAI
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Implementación del modelo
Tipos de suelo
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Implementación del modelo
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=
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Implementación del modelo
OTROS PARÁMETROS• Rugosidad del terreno• Humedad en saturación• Humedad residual• Permeabilidad horizontal y vertical• Almacenamiento específico• Rendimiento específico
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Implementación del modelo
CONDICIONES INICIALES:• Niveles freáticos representativos• Condición de régimen para el balance vertical
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Implementación del modelo
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
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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
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Validación y calibración
Caudal en Junín
0
50
100
150
200
250
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350
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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
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Validación y calibración
Nivel en Laguna de Gómez
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Validación y calibración
Nivel en Hinojo-Las Tunas
81
82
83
84
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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
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Validación y calibración
Freática en Junín
Angel Menéndez - INA & Universidad de Buenos Aires
MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Validación y calibración
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
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Validación y calibración
Imagen Modelo
Zonas Inundadas 1993
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Validación y calibración
Zonas Inundadas 2001
Imagen Modelo
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Validación y calibración
Isofreáticas
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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
Angel Menéndez - INA & Universidad de Buenos Aires
MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Productos del modelo
0
10
20
30
40
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90
1-ene-63 1-ene-73 2-ene-83 2-ene-93 3-ene-03
Exc
eden
te (
mm
/d)
Excedentes hídricos (A1)
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Productos del modelo
0.0
0.5
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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)
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Productos del modelo
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1-ene-63 1-ene-73 2-ene-83 2-ene-93 3-ene-03
Are
a (m
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ha)
Area inundada en bajos no drenados (A1)
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Productos del modelo
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1-ene-63 1-ene-73 2-ene-83 2-ene-93 3-ene-03
Are
a (m
iles
ha)
Area inundada a lo largo de conducciones (A1)
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Productos del modelo
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1-ene-63 1-ene-73 2-ene-83 2-ene-93 3-ene-03
Are
a (m
iles
ha)
Area inundada Area total bajos y lagunas
Area inundada total (A1)
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Productos del modelo
0
5
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20
25
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1-ene-63 1-ene-73 2-ene-83 2-ene-93 3-ene-03
Are
a (p
orce
ntaj
e)
Area inundada Area total bajos y lagunas
Area inundada total (A1)
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Productos del modelo
Caudal en río Salado y nivel freático en Junín
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Productos del modelo
Nivel en Epecuén
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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
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Efecto de obras
TIPOS DE OBRAS• Canalizaciones• Drenajes de bajos• Obras de control
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Efecto de obrasObras de canalización y control
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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)
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Efecto de obras
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Efecto de obras
0
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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
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Efecto de obrasAreas inundadas en zonas drenadas por obras (A1)
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MODELACIÓN DE INUNDACIONES: Efecto de obras
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
1-ene-90 2-ene-91 3-ene-92 3-ene-93 4-ene-94
Altu
ra d
e in
unda
ción
(m
)
Situación Preoperacional Escenario Obras/Base
Altura de inundación en zona drenada (A1/Horquetas II)
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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
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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
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Gracias…www.fi.uba.ar/laboratorios/lmm