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Red iberoamericana para el monitoreo y pronóstico de fenómenos hidrometeorológicos - Curso Internacional de capacitación sobre Fundamentos para el monitoreo y pronóstico de
fenómenos hidrometeorológicos. Santo Domingo (República Dominicana). Julio de 2005. http://hercules.cedex.es/hidraulica/PROHIMET/
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SEGUROS PARA MITIGACIÓN DE INUNDACIONES
Eduardo Mario Mendiondo1, Julian Margarido Righetto1, Juliana P. M. de Andrade1
1 Depto. Hidráulica e Saneamento, Escola de Engenharia de Sao Carlos, Universidade de São Paulo;
SHS/EESC/USP. Cx P.359. CEP 13566-590. São Carlos, SP. Brasil.
e-mail: emm@sc.usp.br; julian@sc.usp.br; jupontes@sc.usp.br ; web: http://www.shs.eesc.usp.br
Resumen
Este trabajo relaciona factores de previsión hidrológica con la aplicación de seguros
específicos para riesgos de inundaciones. Se introduce el esquema conceptual de gestión
de riesgo de inundaciones, donde se identifican los principios, las orientaciones y las
acciones asociadas. Con este esquema, son explicados los métodos de modelos de
seguros para riesgos de inundaciones. Se comenta un ejemplo de aplicación a partir de
datos en cuenca experimental en Sao Carlos, Brasil. A seguir, se presenta el concepto de
sistema de alerta temprana en la previsión de lluvias y crecidas respectivas. La discusión
analiza los alcances y limitaciones de esta metodología para la previsión
hidrometeorológica y prevención de daños en cuencas iberoamericanas.
Palabras clave
Previsión de Inundaciones, Riesgos, Modelos de Seguro, Sistemas de Alerta Temprana
1. INTRODUCCIÓN
La gestión de riesgo para inundaciones trata de la integración de principios guías y
prioridades en la investigación de crecidas que afectan a las principales ciudades
iberoamericanas. Los ciclos de pobreza debido a las inundaciones tienen su raíz en
la falta de integración de criterios que ocurren con anterioridad, durante o después
de las crecidas, cuyos costos son característicos (Mendiondo, 2005).
Costos asociados (US$. hab-1.m-2)
Principio (círculo externo, Ilustración 1)
Etapa de la inundación Min. Max. Mediana Total
Acción (intersección de elipses, Ilustración 1)
Preparación para el riesgo hídrico "antes" 1 5 2 2
Sistema de alerta: “nowcasting”, pronóstico
Contingencia del riesgo/desastre "durante" 5 15 9 9
Protección: planos de contingencia
Infraestructura de apoyo "después" 10 35 19
Rehabilitación y reconstrucción
Control de crecidas "después" 25 60 39 58
Obras hidráulicas.
Tabla 1: Costos de las acciones de la gestión del riesgo de inundaciones.
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América Latina tiene comprometido más del 2 % del Producto Bruto Interno y más
del 15 % de su recaudación de impuestos por la falta de gestión del riesgo de las
inundaciones. Escenarios hasta el año 2050 indican que hay criterios por políticas
públicas que aseguran ahorro de divisas al contemplar esta gestión de riesgo y su
forma de transferirlo adecuadamente. En la Ilustración 1 aparece el esquema
conceptual de la gestión del riesgo y la identificación del seguro para crecidas.
Ilustración 1: El concepto de la gestión del riesgo de inundaciones, relacionada con las orientaciones de estimación de crecidas (círculo interno) y rodeado por principios básicos de desastres hídricos (círculo externo). Los ciclos de pobreza ligados a las inundaciones ocurren no sólo al inexistir principios u orientaciones claras para los interesados, sino también cuando no hay integraciones de acciones durante la tomada de decisión de las políticas públicas (intersección de elipses). Fuente: Mendiondo (2005)
Infra-estructura y logística (diagnóstico)
Preparación para el riesgo hídrico (adaptación frente a la inundación)
Transferir el riesgo (seguro & zonificación)
Gestión del riesgo hídrico
Prever el riesgo hídrico
Integrar sistemas de informaciones
(Re)identificar el riesgo hídrico
Investigar las inundaciones Analisar el
riesgo hídrico
Sistema de alerta (“antes de la inundación”)
Contingencia y Protección (“durante de la inundación”)
Recuperación (“después de la inundación”) Integración
Gestión de desastres de inundaciones (medidas sostenibles)
Control de desastres de inundaciones (espacios seguros)
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2. MODELOS DE SEGUROS PARA INUNDACIONES
Modelos de seguros para crecidas y consecuentes anegamientos e inundaciones
son descriptas por Righetto y Mendiondo (2005) y analizado en detalle por Righetto
(2005). Los modelos de seguro contra crecidas hacen uso etapas como: 1)
identificación del premio inicial, tasa de interés, máximo valor del fondo del seguro y
masa de asegurados; 2) simulaciones sintéticas de escenarios para diferentes
tiempos de retorno ante ocurrencia de crecidas; 3) optimización de premios, 4)
análisis de sensibilidad para diferentes coberturas de seguro. Los pasos son
presentados en la Tabla 2.
Nombre Definición
Premio inicial (P) Cantidad inicial a pagar para contratar un seguro, sin optimización
Tasa de Interés (i) Tasa de interés anual medio (%)
Intervalo Paso de tiempo (año) de una serie sintética de ocurrencias anuales
Probabilidad (Q<Q*) Probabilidad de ocurrencia (0,1) de una variable aleatoria con distribución pre-establecida
Tiempo de Retorno Recurrencia anual; Tr = [1-Prob(Q<Q*)] – 1
Volumen de inundación
Existen dos opciones: 1) como función de inventario regional; 2) Por simulación hidrológica.
Altura de inundación Nivel del agua función del evento hidrológico y/o del tiempo de retorno.
Pérdidas Costos asociados al área de influencia de la inundación
Indemnización Valores a pagar en función del fondo de seguro y pérdidas
Premio a pagar Valor del premio a ser optimizado
Fondo del Seguro S(t) = S(t-1)(1+i) + P(t) – Indemnización(t)
Función objetivo Minimizar (Premio), sujeto a:
Premio >=0; Suma (Perd.-Indem.+Premio)>=0
Tabla 2: Variables del modelo de seguro para Inundaciones. Adaptado de Righetto y Mendiondo (2005).
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3. EJEMPLO DE APLICACIÓN
Se muestra una aplicación del modelo de seguro contra crecidas en la cuenca piloto
experimental del Arroyo Gregorio en Sao Carlos, SP, Brasil. La cuenca total tiene un
área de drenaje de 19 km2, y el área hasta el Micro Centro Comercial de Sao Carlos
es de aproximadamente 13 km2 (Ilustración 2). Las crecidas en el micro-centro son
recurrentes a lo largo del Siglo XX (Ilustración 3).
Ilustración 2 - Cuenca Piloto de aplicación del modelo del seguro para inundaciones
Ilustración 3– Vista instantánea hacia “aguas-abajo” del área inundada el 30 de enero de 2004 en cuenca del Arroyo Gregorio, Mercado Municipal de Sao Carlos, SP, Brasil. Los puntos indican el desborde momentáneo.
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3.1 Percepción de las pérdidas de crecidas
La percepción de disponibilidad del premio a pagar es relacionado con pérdidas de
los impactos por crecidas, conforme aparece en la Ilustración 4 y la dispersión de la
percepción del daño para diferentes momentos después de la crecida (Ilustración 5).
0
50
100
150
200
250
300
0 50000 100000 150000Patrimonio en mercaderias (R$)
Dis
poni
bilid
ad a
pag
ar d
e un
pre
mio
(R$) Muestra obtenida inmediatamente después
de la ocurrencia de la inundaciónCurva de ajuste
Ilustración 4 – Relación entre patrimonio de mercaderías (abscisas) y disponibilidad a pagar un seguro.
Ilustración 5: Variación de respuestas de percepción por pérdidas de inundaciones en cuenca urbana experimental, Sao Carlos, Brasil. La dispersión de respuestas disminuye con el tiempo. Fuente: Righetto (2005)
R2 = 0.7352
0
5000
10000
15000
0 50000 100000 150000 200000Valor de Patrimonio (R$)
Pérd
idas
por
Inun
daci
ones
(R$)
Respuestas obtenidasinmediatamente después deocurrir la inundaciónRespuestas obtenidasalgunos meses después dela inundaciónPolinômio (Respuestasobtenidas algunos mesesdespués de la inundación)
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3.2 Simulaciones de escenarios para tiempos de retorno
La curva de pérdidas por crecidas es obtenida por análisis de caudales para
diferentes tiempos de retorno. Esto es obtenido de dos maneras: a) por inventario
regional de caudales de diseño, o b) por simulación de cada escenario de ocurrencia
de eventos extremos. En la Ilustración 6 aparecen, como ejemplo, los histogramas e
hidrogramas de diseño para tiempos de retorno de 2 y 50 años. Para varios tiempos
de retorno, es posible construir la curva de caudales máximos (Ilustración 7), de
alturas críticas (Ilustración 8) y la correspondiente curva de pérdidas (Ilustración 9).
Ilustración 6 –Hidrogramas de diseño de Tr= 2 y 50 años de cuenca experimental para curvas de pérdidas
Caudal Máximo Específico
0
2
4
6
8
10
12
14
0 10 20 30 40 50 60
Tiempo de Retorno (años)
Cau
dal M
áxim
o E
spec
ífico
(m
3/s/
km2)
Ilustración 7 – Caudales máximos para diferentes tiempos de retorno en la cuenca experimental de 13 km2.
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Riesgo de Inundación
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
1 10 100 1000Tiempo de Retorno (Años)
Altu
ra d
e In
unda
ción
(m)
Ilustración 8 – Alturas máximas de inundación para diferentes tiempos de retorno en cuenca experimental
Pérdidas por Inundación
1000
10000
100000
1 10 100 1000Tiempo de Retorno (Años)
Pér
dida
Loc
aliz
adas
en
func
ión
del Á
rea
de C
uenc
a (U
SD/k
m2)
Ilustración 9 – Pérdidas de inundación para diferentes tiempos de retorno en cuenca experimental
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3.3 Optimización de premios de seguro.
En la Ilustración 10 aparecen cuatro primeras simulaciones de escenarios de 50
años para un premio inicial de R$ 300.000/año, con las optimizaciones respectivas.
En la Ilustración 11, aparecen 30 simulaciones para ese premio inicial, donde se ve
la diferencia entre premio inicial y valor medio de premios optimizados por escenario.
Ejemplo de Evolución del Fondo del Seguro conforme Simulaciones
0
500000
1000000
1500000
2000000
2500000
3000000
3500000
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Intervalo de Tiempo (años)
Fond
o de
l Seg
uro
(t)
Simulación #1; Pr.Ópt.=R$137.524Simulación #2; Pr.Ópt.=R$300.000Simulación #3; Pr.Ópt.=R$300.000Simulación #4; Pr.Ópt.=R$268.000
Ilustración 10: Ejemplo de evolución del fondo del seguro para inundaciones a partir de las cuatro primeras simulaciones da Ilustración 4. Cada premio óptimo corresponde a una diferente simulación del fondo.
Optimización del Premio del Seguro para Inundaciones
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Simulación #
Pre
mio
(U
SD
)
Premio optimizado por simulaciónMedia de los Premios OptimizadosPremio no Optimizado (inicial)
Ilustración 11- Optimización de la cobertura del seguro de inundaciones para 30 simulaciones en cuenca urbana experimental de 13 km2, Sao Carlos, Brasil.
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3.4 Análisis de sensibilidad de premios optimizados
Sirve para evaluar el criterio de eficiencia del fondo del seguro. La Ilustración 12
muestra una síntesis para adaptar el valor del premio con la capacidad de pago para
diferentes coberturas. Para cada tipo de cobertura, el fondo del seguro genera
retornos de largo plazo (commodities) que se obtienen de la diferencia entre el
premio pre-fijado (no optimizado) y el premio medio optimizado de simulaciones. El
fondo de seguro puede acumular capital y obtener retorno de largo plazo (Ilustr.13).
0
20
40
60
80
100
120
1.7 2.2 2.5 2.7 2.8 3.0
Premio de seguro (USD/km2)
Reto
rno
(%)
0
20
40
60
80
100
120
Efic
ienc
ia d
e si
mul
ació
n (%
)
Eficiencia del Fondo del Seguro
Retorno del Premio
Ilustración 12- Eficiencia del seguro de inundaciones urbanas para distintas coberturas de premios.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 20 40 60 80 100
Eficiencia del Premio (%)
Efic
ienc
ia d
el F
ondo
del
Seg
uro
(%)
Ilustración 13- Curva característica de rendimiento del seguro para inundaciones. Muestra la relación entre el retorno marginal del premio (abscisas) con la eficiencia de rendimiento de largo plazo de la simulación de escenarios del fondo del seguro (ordenadas).
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4. MODELOS DE SEGUROS INTEGRADO AL SISTEMA DE ALERTA
Los modelos de seguros pueden ser integrados a los sistemas de alerta temprana de
crecidas (ilustración 14 e ilustración 15), para analizar la estimación de cuencas sin
datos (Sivapalan et al, 2003).
Niveles de Alerta de Inundaciones a partir de Permanencia Regional de Crecidas
0
1
2
3
4
5
6
0.001 0.01 0.1 1 10 100Probabilidad (%)
Cau
dal E
spec
ífico
(m
3/s/
km2) "Alerta roja": muy alto peligro
"Naranja": alto peligro
"Amarillo": moderado pelibro
"Azul": bajo peligro
"Alerta negra": desastre inminente
Ilustración 14: Ejemplo de alerta ante riesgo de inundaciones regionalizadas para cuencas urbanas. Fuente: FINEP CT-HIDRO 01.02.0086.00 www.planodiretorbus.hpgvip.com.br (Mendiondo, 2005).
6-Nov-2003 CT-Hidro 01.02.0086.00www.shs.eesc.usp.br
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Intervalo de tempo (10 min.)
Inte
nsid
ad d
e llu
via
(mm
/h)
0
2
4
6
8
10
12
14
Cau
dal (
m3/
s)
lluvia prevista 'nowcasting'lluvia observadacaudal previstocaudal observado
Ilustración 25 – Ejemplo de previsión de lluvias y caudales para un sistema de alerta en cuenca experimental urbana en Sao Carlos, SP, Brasil. (Andrade, 2005):
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5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.
El trabajo muestra ejemplos de seguros contra crecidas a partir de la gestión del
riesgo de inundaciones, usado en una cuenca experimental y con características de
replicación a partir de simulación hidrológica. La metodología permite integrar
modelos de seguros con sistemas de alerta en cuencas sin datos y ofrecer
elementos de auxilio para tomadores de decisión interesados en el pronóstico
hidrometeorológico. Se recomienda que las simulaciones de escenarios puedan
integrarse a vectores de cambio de uso de suelo y tasas de urbanización histórica
(ver Ilustración A-1 e Ilustración A-2), lo que sirve para distinguir efectos de
impermeabilización futura en la obtención de premios optimizados.
6. AGRADECIMIENTOS
Los datos y referencias del trabajo provienen del convenio 01.02.0096.00 FINEP-CT-HIDRO, FIPAI, EESC/USP, DAEE-SP y CNPq: “Experimento piloto de gerenciamento integrado de cuencas urbanas para el Plan Maestro de Sao Carlos”, disponible en www.planodiretorbus.hpgvip.com.br y www.shs.eesc.usp.br/laboratorios/hidraulica, y auxilio de CNPq-PQ 301491/2003-8 de “Sistema de Alerta Anticipado de Cheias”. Los autores agradecen al Dr. A. L. Aldana Valverde, CEDEX, España, Coordinador de la Red Temática PROHIMET del Programa CYTED, por el apoyo recibido en el “Curso Internacional de Capacitación sobre Fundamentos para el Monitoreo y pronóstico de fenómenos hidrometeorológicos”, realizado en Santo Domingo, Rep. Dominicana, Julio de 2005.
7. REFERENCIAS
– Andrade, J. P. M. de (2005) Protocolo para um sistema de alerta antecipado para inundacões em áreas urbanas, Plano Qualificação,PPG-SHS/EESC/USP, Sao Carlos, SP, Brasil.
– Mendiondo, E. M. (2005) Flood risk management of urban waters at humid tropics: early-warning, protection and rehabilitation, Invited paper presented at UNESCO IHP-VI Programme “Workshop of urban waters in Humid Tropics”, Foz de Iguazu, Brazil, April 2005.
– Mendiondo, E. M., Peres, R. B., Ohnuma Jr., A. A., Benini, R. (2004) Metodologia simplificada de cenários de planejamento para a recuperação ambiental de bacias hidrográficas urbanas, In: XXI Congr. Latinoam. Hidráulica, IAHR-AIPH, São Pedro, SP, Brasil, Anales.
– Righetto, J. M. (2005) Modelo de seguros para riscos hidrológicos no contexto do manejo integrado de bacias, Diss. Mestr. PPG-SEA Ciencias Eng. Ambiental, EESC/USP, 92p.
– Righetto, J. M., Mendiondo, E. M. (2005). Modelos contra crecidas, In: VI Encuentro Nacional de Aguas Urbanas, Belo Horizonte, MG, Brasil, Anales (en portugués)
– Sivapalan, M., K. Takeuchi, S. Franks, V. Gupta, H. Karambiri, V. Lakshmi, X. Liang, J. J. McDonnell, E. Mendiondo, P. O'Connell, T. Oki11, J. Pomeroy, D. Schertzer, S. Uhlenbrook, E. Zehe (2003). PUB 2003-2012: Shaping an Exciting Future for the Hydrological Sciences. Hydrol. Sci. Journal, 48(6), 857-880.
Red iberoamericana para el monitoreo y pronóstico de fenómenos hidrometeorológicos - Curso Internacional de capacitación sobre Fundamentos para el monitoreo y pronóstico de
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Ilustración A-1: Detalle del aumento de exposición al riesgo hídrico en una gran metrópolis iberoamericana: São Paulo (más de 15 millones de habitantes). Izquierda (año 1930): ríos con meandros, valles de inundación no habitados, lagos, inundaciones estacionales; derecha (año 2003): río rectificado, con canal estrecho, avenidas sin vegetación, falta de valles, alta especulación inmobiliaria e fuerte impermeabilización. Fuente: Jornal “Folha de São Paulo (2004)”.
Año 1962 Año 1972 Año 1998
Ilustración A-2- Ocupación de valles y exposición al riesgo hídrico en nacientes de arroyo urbano en ciudad iberoamericana mediana: São Carlos (200.000 habitantes). Fuente: Mendiondo et al (2004).
1 km