Rafael Aránguiz/Mauricio Villagrán

Departamento de Ingeniería Civil

Universidad Católica de la Ssma Concepción

raranguiz@ucsc.cl/mvillagran@ucsc.cl

Centro de Investigación Marítimo Portuario

CIMP-UCSC

Concepción, 9 de Mayo de 2013

II Seminario Internacional “Gestión Integrada de Zonas Costeras”

Introducción Chile es un país sísmico

Entre 1552 y 2010 se han registrado más de 60 sismos entre 6.5 y 9.5

11 de ellos han generado tsunamis destructivos

Tsunami: Serie de ondas oceánicas de período entre 5 y 60 minutos generadas por una perturbación a gran escala del océano. El término proviene del japonés tsu (puerto) y nami (ola)

Introducción Tsunami de Chile 1960 nos

enseño que el riesgo es real…. Pero no a prepararnos para enfrentarlo

Chile 1960

El tsunami de 26/12/2004 marca un antes y después.

Efectos devastadores sobre zonas costeras Areas afectadas lejos de la zona del terremoto Carencia de sistemas de alarma, programas de mitigación y planes de evacuación

Introducción Mientras tanto en Chile

Enero 2005

Introducción Tsunami Chile 2010:

Magnitud 8,8 Mw

125 muertos

Alturas de inundación 10m

Falla en sistema de alerta

Tsunami Japón 2011:

Magnitud 9,1 Mw

11.000 muertos

Alturas de inundación de 20m

Fallan estructuras de protección

Había necesidad de mejorar¡¡¡¡

Conceptos generales

Fuente: Diario la Tercera Ed. 31/3/2010

Run-up

Área Inundación

Altura de inundación

Profundidad de flujo

Nivel del mar Run-up

Área Inundación

Altura de inundación

Profundidad de flujo

Nivel del mar

Confección de mapas de peligro de inundación para las comunas costeras del Bíobio

Después del tsunami de 2010, SUBDERE solicitó la confección de mapas de riesgo en 46 comunas costeras de la Octava Región (3 meses)

Comuna Localidad Método 1 Método 2 Método 3 SHOA Chart

Cobquecura Pullay

Buchupureo

Pilicura

Cobquecura

Taucú

Colmuyao

Mela

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X

X

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X

X

X

X

X

X

X

Trehuaco Boca Itata X X

Coelému Vegas de Itata

Sector entre Perales y Alto Perales

X

X

X

X

X

Tomé Purema

Pingueral

Dichato

Coliumo

Cocholgue

Tomé

X

X

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X

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Penco Lirquén

Penco

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X

X

Talcahuano Rocuant

Talcahuano

Tumbes

X

X

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X

X

Metodología Objetivo: Estimación del área de inundación, tiempos de

arribo, velocidades y nivel de daño.

Es necesario definir 3

etapas importantes:

Generación

Propagación

Inundación

Definir escenarios para tsunamis nivel tipo 1, 2 y 3

Propagar tsunami desde zona de generación hasta aguas someras

Estimar el área de inundación, métodos numéricos o registros históricos

Generación - Definir la condición

inicial del tsunami.

- Definir modelos de ruptura que originan los sismos.

- Definir el máximo tsunami que podría atacar una determinada zona según el objetivo del mapa de peligro.

Se simularon 3 escenarios:

Envolvente de tsunamis de 1960, 2010 y 1922

Evento de 1835. Peor caso posible. Incertidumbre en ubicación y magnitud.

1835 1922

1960 2010

Escenarios utilizados

- Requiere de información batimétrica. Se utiliza base de datos GEBCO, Cartas náuticas y batimetrías de detalle en la costa.

- Modelo numérico de propagación que resuelve las ecuaciones de movimiento (TUNAMI, COMCOT, NEOWAVE, DELFT3D, MIKE 21, entre otros)

Propagación

Modelo de Propagación Tsunami 2010 en Golfo de Arauco

Inundación - Requiere topografía de

detalle , deseable LIDAR (muy importante)

- Definir nivel de marea (usualmente se utiliza marea máxima)

- Definir método para estimación de la inundación: - Modelo numérico.

- Ecuaciones empíricas

- Registros históricos

- Elevación del terreno.

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01-Ene-11 06-Ene-11 11-Ene-11 16-Ene-11 21-Ene-11 26-Ene-11 31-Ene-11

Fecha

Niv

el d

el m

ar

(m)

rad

prs

Resultados de la modelación Área de inundación

Profundidad de flujo

Resultados de la modelación

Evolución Temporal

Resultados de la modelación

Velocidades de propagación del tsunami

Resultados de la modelación

Diversidad de resultados según tipo de escenario utilizado

Áreas de Inundación

1960 2010

¿Evento de diseño? ¿Qué sismo o evento se utiliza para el diseño?

¿Qué nivel de marea se considera para la máxima inundación?

San Pedro

de la Paz

1835 Mw 9.0

¿Cómo cuantificar los efectos en la costa

Minami Sanriku, Japón Dichato

227kN

173kN

133kN

112kN

22.5kPa

Sismo Tsunami

W=5.300kN W=5.300kN

Mv=4.500 kN m

Mv imp=18.000 kN m

Mr=26.500 kN m Mr=15.000 kN m

Mv hidro=12.000 KN m

Mr=26.500 kN m

Fb=2.300kN

W=5.300kN

Impacto Arrastre 15kPa

¿Que tan dañino puede ser?

Edificio de 3 pisos con losa de fundación en Onagawa

Edificio de 4 pisos fundado sobre pilotes en Onagawa

Elocuente…….

Necesidad de enfocarse en la Mitigación

Mapa de peligro de inundación sirve para:

Construir mapas de riesgo

Construir mapas de manejo del riesgo (incluye vías de evacuación, áreas de seguridad, etc).

Proponer estrategias adecuadas de mitigación:

Protección

Reubicación

Acomodación

Mitigación del riesgo

Estrategia de protección:

Kamaishi

Mitigación del riesgo Estrategia de protección

Dichato

Mitigación del riesgo

Efecto de Bosques

Aranguiz, R., Villagrán, M., Eyzaguirre, G (2011), “Use of trees as a tsunami natural barrier for Concepcion, Chile”. Journal of Coastal Research SI 64, pp450-454.

Mitigación del riesgo

Estrategia de acomodación

Mejorar características naturales de protección (dunas)

Refugios, sistema de alerta, vías de evacuación

Códigos de diseño de estructuras en zona costera

Zonificación

Regulaciones de reconstrucción post-desastre

Incentivos o desincentivos de impuestos y seguros

Drenaje (erosión y socavación)

Lecciones Aprendidas Implementar medidas no estructurales:

Educación ciudadana, planes de evacuación

Actualización constante de los mapas de inundación; la zona costera es dinámica

Mejorar herramientas de planificación territorial

Evitar la “Tsunamiamnesia” Aeropuerto de Sendai, Japón

Anticipémonos a los eventos: no seamos solo reactivos!

Tendencias actuales en el estudio de Tsunamis

Efecto de un tsunami generado en el norte de Chile sobre la Bahía de Concepción

Relación Magnitud v/s Máxima Inundación

Mw 8.8

Tendencias actuales en el estudio de Tsunamis

• Propagación del Tsunami en la desembocadura del río Bíobio

Tsunami 2010

Tendencias actuales en el estudio de Tsunamis

Tendencias actuales en el estudio de Tsunamis

Efecto de la configuración de la infraestructura en la zona de inundación

Sumatra 2004

Tendencias actuales en el estudio de Tsunamis

Modelo físico y numérico para estudiar efectos no lineales en la zona de inundación

Variabilidad en los daños sobre infraestructura existente

Tendencias actuales en el estudio de Tsunamis

Tendencias actuales en el estudio de Tsunamis

• Mejoramiento de los algoritmos para simular el proceso de inundación

Tendencias actuales en el estudio de Tsunamis

Rompieron amarras y fue Empujado fuera del puerto Navegó a la deriva entre los Rompeolas, impactándolo por el lado mar Deambuló por la entrada al puerto varando al otro lado del terminal en un bajo de arena

• Efectos de las simplificaciones en los modelos numéricos

Tsunami 2011 Japón Islas Guam 2 Submarinos nucleares soltaron sus amarras y se desplazaron a la deriva por el puerto

• Efectos sobre las embarcaciones

Tendencias actuales en el estudio de Tsunamis

Tendencias actuales en el estudio de Tsunamis

• Aumento de las capacidades computacionales • Grillado dinámico • Programación paralela PPU • Uso de tarjetas graficas GPU

Gracias por su atención

Rafael Aránguiz/Mauricio Villagrán

raranguiz@ucsc.cl/mvillagran@ucsc.cl

Departamento de Ingeniería Civil

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