Prevenir DESASTRES

Prevenir DESASTRESpor inundaciones en el territorio nacional

Verónica Botero Fernández. Ingeniera civil, magíster en Cartografía Geológica y doctora en Geografía y Geomática. Profesora Asociada, Departamento de Geociencias y Medio Ambiente. Directora de Investigación y Extensión de la Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín. Grupo de Investigación Posgrado en Aprovechamiento en Recursos Hidráulicos (PARH).

[email protected]

Jaime Ignacio Vélez Upegui. Ingeniero civil, magíster en Recursos Hidráulicos y doctor en Caminos, Puertos y Canales. Profesor Titular, Departamento de Geociencias y Medio Ambiente, Facultad de Minas, Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín.

[email protected]

José Humberto Caballero Acosta. Ingeniero geólogo, magíster en Geología del Cuaternario. Profesor Asociado, Departamento de Geociencias y Medio Ambiente, Facultad de Minas, Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín.

[email protected]

Colaboraron los estudiantes y contratistas: Juan Camilo Castro G., Nicolás Velásquez G., Diego Patiño, Leidy Yohana Yepes, Daniel Camilo Largo, Estefanía Muñoz, Javier Toro, Leidi Cahola Ramírez, Lina Zuluaga Duque, Gabriel Jaime Pérez Mesa, Johana Andrea Montoya Cano, Natalia Bustamante Penagos, César Augusto Meneses Guzmán y Claudia Patricia Múnera Mesa.

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Prevenir desastres por inundaciones en el territorio nacional

Debido a las extensas planicies de inundación asociadas a grandes ríos como Magdalena, Cauca, Sinú, Atrato, Arauca, Meta y Guaviare, y a que generalmente los sectores económicamente fuertes son los que usan las mejores tierras, de modo que la población con menos recursos se desplaza a sectores de alto riesgo, Colombia ha tenido el nivel de ocurrencia de desastres más alto en América Latina durante los últimos treinta años, al registrar en promedio 597,7 eventos por año. Así, entre 1970 y 2010 se ha consolidado un inventario de 8000 eventos de inundación con un reporte de 21 033 víctimas fatales, 5064 heridos, 24 727 desaparecidos, 6 753 189 damnificados y 34 731 edificaciones destruidas (DGPAD, 2010; Ideam, 2010). Esta recurrencia de emergencias y desastres demuestra que las políticas públicas para la gestión del riesgo deben fortalecerse y orientarse no solo a la atención sino, prioritariamente, a la prevención.

En este trabajo se proponen metodologías para la obtención de mapas de amenaza por inundación en escala nacional (1:500.000), regional (1:100.000) y local (1:5.000 o más detallada). Se avanza de lo general a lo específico, para obtener así resultados que atienden diferentes necesidades y alcances.

La metodología para generar mapas de zonificación de amenaza de inundaciones en escala nacional permite identificar las áreas que pueden estar afectadas por este tipo de eventos, lo que ayuda a determinar los sitios adecuados para hacer zonificaciones más detalladas. La metodología en escala regional delimita con mayor precisión las zonas amenazadas, y sirve como insumo para diferentes planes territoriales como los Planes de Ordenamiento y Manejo de Cuencas Hidrográficas (POMCA). Sin embargo, en esta escala se siguen presentando problemas de precisión, ya que 1 mm en el mapa representa 100 m (una cuadra) en la realidad, lo que puede significar una gran cantidad de damnificados. Los resultados obtenidos en escala regional permiten definir las áreas en las que es necesario un análisis detallado de la magnitud de la amenaza y el riesgo, considerando la vulnerabilidad. Lo anterior es posible gracias al análisis en escala local, el cual brinda resultados que sirven como insumo preciso en la definición de planes de ordenamiento territorial (POT) y regulación de usos del suelo.

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Aunque es evidente que en el territorio colombiano se presentan muchos mecanismos generadores de inundaciones, las metodolo-gías en escala regional y local se centraron en las amenazas por inundaciones fluviales, ya que son las que causan mayor impacto económico y social, y de las que más información se tiene.

Este trabajo corresponde a las metodologías planteadas y a los resultados generados en cuatro proyectos que la Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín, hizo para el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia (Ideam), que tenían como objetivo desarrollar criterios metodológicos para la zonificación y el entendimiento de la amenaza por inundaciones en el territorio colombiano en diferentes escalas. Estos proyectos son:

En los subtemas siguientes se detallan las metodologías propuestas y los resultados obtenidos en cada escala, y al final se presentan conclusiones y recomendaciones encontradas a partir del desarrollo del trabajo descrito.

Criterios metodológicos mínimos para la elaboración e interpretación cartográfica de zonificaciones de amenaza por inundaciones fluviales para el territorio colombiano, con una aplicación práctica de dos áreas piloto (inundaciones lentas y súbitas). Fase I, en el que se evalúan las amenazas asociadas a diferentes mecanismos de inundación.

Implementación de la metodología de zonificación de amenazas por inundaciones para tres grandes cuencas del país (Bajo Magdalena-Cauca-San Jorge, Sinú y Atrato). Fase II.

Zonificación de amenazas por inundaciones a escala 1:100.000 para el territorio nacional. Fase III.

Zonificación de amenazas por inundaciones a escala 1:2000 y 1:5000 en áreas urbanas para diez municipios del territorio.

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ESCALA NACIONALDada la extraordinaria variación de nuestros suelos, las múltiples respuestas que pueden dar lugar a eventos hidrológicos extremos y la cantidad de mecanismos generadores de inundaciones en todo el territorio nacional, es necesario hacer un análisis multivariable que incluya las principales componentes que influyen en este fenómeno.

Para delimitar las zonas de amenaza por inundación en escala 1:500.000 se usaron modelos digitales de elevación (MDE) con resolución de 90 m, generados por la NASA en su misión SRTM90; modelos del mapa de ecosistemas continentales, costeros y marinos de Colombia, 1:500.000 (Ideam et al., 2007); y modelos del mapa de unidades geomorfológicas del territorio colombiano en escala 1:500.000 del Ideam. El mapa geomorfológico se obtuvo con la clasificación propuesta por el Ideam (1997), basada en la pendiente y en la altura del sitio (Tabla 1), y el mapa de cobertura del suelo a partir del primer nivel de la clasificación del proyecto Corine Land Cover Colombia.

Tabla 1: Criterios considerados para la delimitación de unidades geomorfológicas.

Unidad Criterios

Zona litoral Longitudes < 1 km de la costa

Ciénagas interiores y llanuras aluviales con control del mar

Longitudes < 30 km de la costa y continuidad a los complejos cenagosos

Ciénagas interiores y llanuras aluviales con control fluvial

Longitudes > 30 km de la costa y continuidad a los complejos cenagosos

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Tabla 2: Unidades de cobertura.

Nivel 1 Nivel 2 Nivel 3

Territorios artificializados

Zonas urbanizadasTejido urbano continuoTejido urbano discontinuo

Zonas industriales o comerciales y redes de comunicación

Zonas industriales o comercialesRedes viales, ferroviarias y terrenos asociadosZonas portuariasAeropuertosObras hidráulicas

Zonas de extracción minera y escombreras

Zonas de extracción mineraEscombreras y vertederos

Zonas verdes artificializadas, no agrícolas

Zonas verdes urbanasInstalaciones recreativas

Territorios agrícolas

Cultivos anuales o transitorios

Otros cultivos anuales o transitoriosAlgodónArrozPapa

Cultivos permanentes

Otros cultivos permanentesCaña de azúcarCaña paneleraBanano y plátanoCaféCacaoPalma africanaFrutalesCultivos confinados

Pastos

Pastos limpiosPastos arboladosPastos enmalezados o enrastrojados

Áreas agrícolas heterogéneas

Mosaico de cultivosMosaico de pastos y cultivosMosaico de cultivos, pastos y espacios naturalesMosaico de pastos con espacios naturales

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Teniendo la geomorfología y la cobertura del suelo de la zona, se relacionaron estas con los posibles mecanismos de generación y las características de las inundaciones, como se resume en la Figura 1.

¿Cómo se generan las inundaciones y qué características tienen?

Los mecanismos de generación considerados fueron: marejadas, tsunamis, liberación súbita de grandes masas de agua proveniente de embalses o de grandes cuerpos de agua, pluviales, fluviales hidrológicas, fluviales geomorfológicas, seichesI , represamientos no intencionales de agua, rompimiento de obras de protección,

Nivel 1 Nivel 2 Nivel 3

Bosques y áreas seminaturales

Bosques

Bosque natural densoBosque natural fragmentadoBosque de galería y/o riparioBosque de mangleBosque plantado

Áreas con vegetación herbácea y/o arbustiva

Pastos naturales y sabanasArbustos y matorralesVegetación esclerófila y/o espinosaVegetación de páramo y subpáramoVegetación rupícola

Áreas abiertas, con poca vegetación o sin esta

Playas, arenales y dunasAfloramientos rocososTierras desnudas o degradadasZonas quemadasZonas glaciares y nivales

Áreas húmedas

Áreas húmedas continentales

Ríos (50 m)Lagunas, lagos y ciénagas naturalesCanalesEmbalses y cuerpos de agua

Aguas marítimas

Lagunas costerasEstuariosMares y océanosEstanques para acuicultura

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terremotos, erupciones volcánicas y desprendimiento de masa glaciar. Y las características evaluadas fueron: tiempo de arribo, duración, extensión y tipo de flujo, considerando que las respuestas de las inundaciones dependen del mecanismo generador y del entorno físico en el cual ocurren.

El tiempo de arribo es el lapso que tarda en llegar el evento hídrico extremo a una zona determinada, y se caracteriza como súbito, moderado y lento. El tiempo de duración es el lapso que permanece la inundación luego de que ha arribado a una zona en particular, el cual se determina en horas, días y semanas. La extensión del evento indica el espacio que puede llegar a cubrir la inundación, y se mide en metros, decámetros, hectómetros y kilómetros. Por último, el tipo de flujo da cuenta de los materiales arrastrados por el evento, el cual se considera como avenida de agua, flujo de lodos y flujo de escombros. Las anteriores características dependen en gran medida de factores físicos como el entorno geomorfológico, la cobertura terrestre y el mecanismo de generación de la inundación, por lo que deben evaluarse para todas las combinaciones posibles.

Al relacionar el entorno físico con los mecanismos generadores y las características de las inundaciones, se encuentra que la geomorfología es determinante tanto en la respuesta como en los mecanismos generadores de las inundaciones; mientras que el tipo de ocupación influye en el tiempo de ascenso, la duración y la extensión de las inundaciones, pero no en el tipo de flujo, el cual está determinado por el material que la corriente recoge a lo largo de su camino y no por los elementos disponibles donde se está evaluando la inundación.

La unidad geomorfológica de piedemontes es la que tiene asociada la mayor cantidad de mecanismos generadores de inundaciones; y las terrazas y las colinas son las que tienen menos, porque son unidades que aunque pueden tener origen fluvial, no tienen conexión actual con los cauces. Si se modifican la pendiente y la cobertura, pueden ocurrir cambios en la cantidad de agua infiltrada, lo que puede generar inundaciones pluviales —por lluvias prolongadas o por torrenciales— en lugares donde normalmente no existen, por lo que se consideran inundaciones pluviales en cañones y vertientes con terrenos artificializados. Por otra parte, los bosques tienen un efecto mitigante, por lo que se

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les asocian tiempos mayores de ascenso, periodos de duración y dimensiones de la inundación menores. Esta metodología se aplicó a las cuencas piloto correspondientes a los ríos Sinú y Guatiquía ( Figura 2 y Figura 3).

Inconvenientes y servicios de la medición a gran escala

El nivel de detalle considerado al trabajar con esta escala es insuficiente en la gestión de riesgo, pues esta requiere identificar en forma detallada y precisa las zonas de amenaza y su vulnerabilidad ante los distintos mecanismos que generan eventos de inundación. Además, en las áreas urbanas, la magnitud de las inundaciones puede verse solo en escala métrica, por lo que al desarrollar planes de ordenamiento territorial es importante tener en cuenta análisis rigurosos y detallados. Sin embargo, los resultados obtenidos al trabajar en escalas poco detalladas sirven como herramienta para que los municipios, planeación y el Gobierno nacional puedan identificar las amenazas por inundación en cada región, los tipos de inundaciones que pueden ocurrir y los mecanismos que las pueden generar; y definir de forma general la afectación e indicar las zonas donde se debe realizar un análisis más detallado, que sirvan de insumo para POT y POMCA.

ESCALA REGIONALEn este caso se utilizó nuevamente la metodología propuesta para escala nacional, uniendo los mapas de geomorfología y uso del suelo con mejor resolución (1:100.000), y considerando un nivel más detallado en la clasificación de uso del suelo. Por otra parte, se propuso una metodología basada en información de eventos extremos para diferentes periodos de retorno, que consiste en calcular las líneas de energía a partir de modelos digitales de elevación y datos de niveles en las cuencas, y con estas generar las manchas de inundaciones probables. A partir de este nivel de detalle solo se evalúa la amenaza por inundaciones provocada por eventos fluviales hidrológicos, ya que es el tipo de inundación con mayor impacto social y económico en el país, y de la que más información se tiene.

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Metodología basada en la delimitación del entorno físico. La metodología descrita —arriba, en el subtítulo “Escala nacional”— para zonificar las áreas inundables en escala nacional, se utilizó nuevamente para las cuencas del Bajo Magdalena-Cauca-San Jorge, el Sinú y el Atrato, pero con información base en escala de 1:100.000. En esta se utilizaron modelos digitales de terreno con resolución de 30 m del Aster Dem; mapas de coberturas del territorio colombiano del Corine Land Cover en escala 1:100.000; mapas del Ideam de unidades geomorfológicas del territorio colombiano en escala 1:500.000; un mapa geomorfológico generado de forma semiautomática a partir de la caracterización de diferentes descriptores del terreno (Patiño, 2012), basado en la información de la Tabla 3 y la Tabla 4 (Figura 4); y el mapa de cobertura del suelo (Figura 5) generado a partir del segundo nivel de clasificación del Corine Land Cover ( Tabla 2).

Tabla 3: Geo-formas de las zonas de estudio.

UnidadNombre de la geo-forma

Descripción

1 Vertientes

Agrupa gran parte de las unidades geomor-fológicas de baja, media y alta montaña como superficies tabulares, glaciares, altiplanos y otras.

2 CañonesDepresiones de profundidad, con respecto a las divisorias, superiores a 100 m a lo largo de pequeñas distancias horizontales.

3 Pie de monte abierto

Pendientes entre 1° y 6°. Cambios fuertes de pendientes; es decir, pasar de pendientes mayores de 20° a pendientes menores de 6°.

4 Terrazas y colinas Zonas generadas por procesos fluviales que ya no son alcanzados por el río.

5 Zona litoralLugares cercanos a la costa con valores de al-tura menores de10 msnm en la costa Pacífica y menores de 5 msnm en la costa Atlántica.

6Ciénagas y llanuras aluviales con control fluvial

Pendientes medias inferiores de 5°. Distancias mayores de 30 km a partir de la costa.

7 Ciénagas y llanuras con control del mar

Pendientes medias inferiores de 1°. Alturas menores de 50 msnm. Distancias horizontales no mayores de 30 km desde la costa.

8 Deltas y estuariosLugares de confluencia fluvial y marina. Alturas menores de 20 msnm y pendientes medias inferiores de 1°.

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Tabla 4: Criterios para delimitar unidades geomorfológicas.

Los mapas de posibles mecanismos de inundaciones fluviales hidrológicas de la cuenca del Bajo Magdalena-Cauca- San Jorge, Sinú y Atrato se presentan en las Figuras 6, 7 y 8, respectivamente. Estos mapas muestran que el tipo de cobertura tiene influencia en la respuesta de las inundaciones, es decir, en la asignación del tiempo de duración, extensión y tiempo de arribo; y que la

Unidad CriteriosAltura (msnm) Pendiente Otros

Zona litoral Caribe < 5Longitudes <1 km de la costa

Zona litoral Pacífico < 10Longitudes <1 km de la costa

Deltas y estuarios < 20 < 1°

Ciénagas interiores y llanuras aluviales con control del mar < 50 < 1°

Longitudes horizontales

<30 km de la costa

Ciénagas interiores y llanuras aluviales con control fluvial < 5°

Longitudes horizontales

>30 km de la costa

Piedemonte abierto 1° a 6°

Cambios fuertes de pendientes: pasar de 20° o más a 6° o menos

Piedemonte confinado 1° a 6°

Cambios fuertes de pendientes: pasar de 20° o más a 6° o menos

CañonesCambios relativos: >100 m

Montaña > 10°

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amenaza por inundaciones fluviales hidrológicas se presenta en todo tipo de geomorfología, excepto en terrazas, colinas y zona litoral, porque no hay conectividad con el río.

Metodología basada en eventos máximos. Esta se basa en el análisis conjunto de la información de niveles de los ríos y cuerpos de agua; y de alturas del terreno para simular los eventos máximos y definir las zonas de amenaza por inundación en el país, en escala de 1:100.000. Este procedimiento genera dos mapas: el de línea de energía, que consiste en la interpolación de los valores de niveles de las estaciones a través de la red de drenaje —el nivel varía de acuerdo con el periodo de retorno—; y el mapa de amenaza por inundación, que indica dónde el terreno es susceptible de inundaciones, de acuerdo con los valores de los niveles de las estaciones.

Para aplicar esta metodología se usó el modelo digital de elevación (DEM) derivado del Aster Digital Elevation Model (GDEM) de la NASA, con una resolución espacial de 30 m y los datos de las estaciones de nivel de diferentes corrientes. Las alturas anómalas debidas a la presencia de nubes se corrigieron con el sistema radar Shuttle Radar Topographic Mission (SRTM). En las Figuras 9a y 9b se muestra un zoom de la comparación del DEM Aster original (a) con el DEM Aster corregido usando el DEM SRTM (b) para la zona hidrográfica Arauca, una de las más afectadas por las alturas anómalas producidas por la presencia de nubes en el momento de la toma de datos.

A partir de los modelos digitales de elevación —Digital Elevation Model (DEM)— corregidos, se generaron los mapas de direcciones de drenaje, como el presentado en la Figura 10 para la zona hidrográfica San Jorge.

A partir de los mapas de direcciones de drenaje se generaron los mapas de acumulación de flujo, y con estos las redes de drenaje (Figura 17). El procedimiento consistió en:

1. Llevar la información registrada por las diferentes estaciones de niveles amarradas a la red de drenaje, considerando el mismo nivel de referencia (Figura 11).

2. Generar líneas de energía sobre toda la red de drenaje.

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La Figura 12 muestra el aspecto de la cuenca de forma discreta, donde las celdas azules representan la red de drenaje y las celdas rojas, las estaciones en la red de drenaje.

Para generar la línea de energía a lo largo de la red de drenaje se empieza en la celda de la red de drenaje más bajo, garantizando que las celdas de aguas arriba siempre encuentren un valor de nivel al bajar por la red de drenaje. Partiendo de la estación con nivel más bajo se recorre la red de drenaje hasta encontrar la salida del MDE asignando valores de niveles piezométricos a la red, que dependen de la pendiente del terreno (Figura 13).

Luego, el proceso regresa desde la estación de aguas arriba, asignando niveles piezométricos a toda la red por medio de la pendiente encontrada. El proceso se repite hasta pasar por todas las estaciones (Figura 14).

Después de tener línea de energía a lo largo del tramo de la red de drenaje con información de estaciones, se procede a llevar niveles piezométricos al resto de la red. Para esto se parte de todos los puntos de la red para los cuales no se tiene información, partiendo de un nivel piezométrico conocido y asociando una altura piezométrica a cada celda de la red, de acuerdo con una pendiente calculada para los ríos en la zona de estudio. Para el caso de estudio, se trabaja a partir de la pendiente calculada del terreno. Así se viaja hacia aguas arriba hasta que el valor del MDE quede por encima del nivel piezométrico; en este caso, el valor que se le asigna a la red de drenaje es el valor del DEM (Figura 15).

3. Comparar alturas entre cada celda perteneciente al MDE y su celda asociada —a través de las direcciones de flujo— dentro de la línea de energía calculada en el paso anterior. Se compararon los valores del MDE en cada celda con los valores de la línea de energía, considerando que si el valor del MDE en el punto (i,j) es menor que el valor de la línea de energía en el mismo punto, la celda se inunda (Figura 16).

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ESCALA LOCALPara la gestión del riesgo es necesaria una identificación clara y precisa de las zonas de amenaza y su respectiva vulnerabilidad ante los distintos mecanismos que puedan generar inundaciones. El estudio de zonificación por amenaza en escala local (1:5000 y 1:20000) consistió en la determinación de las manchas de inundación para los periodos de retorno de 2.33, 20 y 100 años, considerados como eventos de baja, media y alta amenaza de inundación respectivamente. Para esto, se seleccionaron diez cauces en Colombia asociados a zonas urbanas, que en la última década han evidenciado afectaciones por inundaciones de forma recurrente.

En función del tipo de inundación se definieron dos metodologías para estimar las zonas inundables: 1) para los cauces con pendientes y velocidades de flujo bajas se empleó el procedimiento basado en eventos máximos de la escala regional; y 2) para los cauces con pendientes y velocidades altas y tendencia a inundaciones súbitas, se implementó el modelo hidráulico HEC-RAS4.1 (Brunner, 2010). Se utilizó la información correspondiente a los registros de

Con este procedimiento se generaron las manchas de inundación para todo el país en escala regional, para los periodos de retorno correspondientes a 2.33 y 20 años (Figura 18 y figura 19).

Las manchas de inundación de 2.33 años obtenidas para todo el país se compararon con el shapefileII de zonas inundables periódicamente, entregado por el Ideam, y se observó una buena coincidencia entre ambas, con errores aproximados de 2%.

Aunque los resultados en escala 1:100.000 sean significativamente más útiles que los generados en escala nacional, siguen siendo solo un indicativo de las zonas en las que se deben hacer estudios más detallados que ofrezcan aproximaciones más exactas y puntuales, y permitan tomar decisiones relacionadas con la gestión del riesgo y con el ordenamiento del territorio.

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caudal y de niveles máximos en las estaciones localizadas sobre cada uno de los cauces; y el levantamiento topográfico obtenido a partir de las imágenes Light Detection and Ranging (Lidar), ya que este método tiene alta precisión horizontal y vertical, y requiere cortos tiempos de vuelo para registrarlas.

Se seleccionaron diez municipios considerados como zonas críticas, de los cuales cinco están afectados por inundaciones por crecientes súbitas, y los otros cinco por inundaciones debidas al desbordamiento de grandes ríos. La elección de los sitios se realiza en función de la susceptibilidad a la inundación, la recurrencia de los eventos y la disponibilidad de información —cartografía detallada, imágenes de alta resolución y series de datos hidrometeorológicos—. Las cinco zonas urbanas amenazadas por inundaciones lentas en zonas urbanas se presentan en la Tabla 5, y las amenazadas por inundaciones súbitas en la Tabla 6.

Tabla 5: Municipios seleccionados por inundaciones lentas.

Tabla 6: Municipios seleccionados por inundaciones súbitas.

Municipio DepartamentoPuerto Boyacá BoyacáPlato MagdalenaMomil CórdobaLa Victoria Valle del CaucaLa Virginia Risaralda

Municipio DepartamentoPaipa BoyacáPitalito HuilaGirón SantanderFundación MagdalenaTuluá Valle del Cauca

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Inundaciones súbitas. El estudio hidráulico comprendió la evaluación del comportamiento de las variables hidráulicas presentes en el tránsito del caudal de diseño. Con este análisis se determinaron las diferentes zonas inundables, y se estableció cualitativa y cuantitativamente el comportamiento de la lámina de agua para caudales con diferentes periodos de retorno.

La simulación de los caudales máximos se hizo con el programa HEC-RAS 4.1, para los periodos de retorno correspondientes a 2.33, 20 y 100 años. Los resultados obtenidos son el perfil de flujo de los caudales de cada río, los niveles de flujo para las secciones representativas de cada cauce y el perfil de velocidades de cada tramo para los tres periodos de retorno (Figuras 20, 21 y 22).

Con el tipo de pendiente longitudinal de cada cauce se realizó una clasificación geomorfológica general, caracterizando e identificando la dinámica del cauce. De los resultados de la modelación de una creciente de periodo de retorno de 100 años, se concluyó que las velocidades obtenidas superan los valores máximos permisibles de los materiales que constituyen las márgenes de los cauces evaluados —que van de cohesivos a arenas—, razón por la cual se presentan procesos erosivos en algunos sitios específicos observados en el recorrido de campo. Los tramos donde se generan las mayores velocidades corresponden a los tramos donde el cauce cambia de manera abrupta el ancho de la sección y se encuentran obstrucciones como obras hidráulicas —muros, puentes—, barras de sedimen-tos y zonas con curvatura; y los tramos donde se generan las menores velocidades corresponden a los tramos con sobreanchos y pendientes.

Por último, para asignar niveles de amenaza hidrológica se establecieron diferentes evaluadores según la velocidad, la profundidad del flujo y los aspectos físicos de la zona de estudio, como la unidad geomorfológica y la cobertura del suelo. En la Figura 23 se presentan los criterios para la determinación de tipos de daños por inundación propuestos por Vélez et al. (2003), que establecen una diferenciación dependiendo del perfil altitudinal de la corriente: zona 1 cauce de alta montaña —parte alta—, zona 2 piedemonte —parte media— y zona 3 llanura aluvial —parte baja—.

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Inundaciones lentas. Una vez realizado el análisis de frecuencia de las estaciones de niveles, se seleccionaron los niveles asociados a un periodo de retorno, el cual a su vez se asoció a un grado de amenaza. Los periodos de retorno considerados son: 2.33, 20 y 100 años; y los grados de amenaza: alto, medio y bajo.

Para definir las zonas de inundaciones lentas se empleó la metodología basada en la información de estaciones de nivel descrita para la escala regional, validadas posteriormente con información y registros de puntos reales de inundación obtenidos en las visitas de campo. Los resultados de inundación para el municipio de Plato correspondientes a un periodo de retorno de 20 años se presentan en la Figura 24.

Luego, a partir de la modelación hidrológica e hidráulica se encontró información de la profundidad y la velocidad del flujo, que al plasmarla en la Figura 24 se relaciona con el tipo de daño que puede ocasionar la inundación. Conociendo el tipo de daño en el que se puede incurrir y el entorno geomorfológico en el que se encuentra la zona de estudio, se le asignó una amenaza. En la Figura 25 se observa el mapa de amenaza por inundación del municipio de Plato para un Tr. de 20 años.

En la Figura 26 se muestra la ubicación de los puntos levantados en campo y la mancha de inundación correspondiente al periodo de retorno de 20 años.

Al comparar la mancha de inundación con periodo de retorno de 20 años, con los puntos de inundación obtenidos en campo, se encontró que aproximadamente 80% de los puntos registrados en campo corresponden al límite o borde de la mancha obtenida con las modelaciones implementadas; y 20% restante, a inundaciones ocasionadas por falta de alcantarillado o mal sistema de drenaje del mismo.

Con el grado de detalle de los mapas obtenidos con información en escala local, es posible determinar las zonas de cada municipio que tienen alta probabilidad de ser afectadas gravemente por eventos de creciente, consideradas zonas no aptas para permitir algún tipo de asentamiento humano. Esta zonificación, además de ser un insumo fundamental para proyectos de ordenamiento territorial, permite la determinación del componente hidrológico de las rondas hídricas.

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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESEn este trabajo se plantearon metodologías para hacer la zonificación de amenaza por inundaciones en diferentes escalas para el territorio colombiano. Al revisar los métodos existentes en la literatura, se concluyó que no existe alguno que pueda utilizarse en todas las situaciones, ya que no son aplicables a todas las escalas o no se cuenta con la información necesaria para su implementación. Por lo anterior, se hizo un análisis de la información disponible en cada una de las escalas y se desarrollaron las metodologías descritas.

Los métodos presentados para obtener las manchas de inundación a partir del procesamiento de varias capas de información digital —topografía y sus derivados, geomorfología, coberturas y otras—, y el método basado en los niveles máximos, han mostrado un buen desempeño en la validación y tienen un gran potencial de aplicación en zonas con información escasa a escalas similares. Sin embargo, lo anterior no significa que dichos métodos sean suficientes y, por tanto, que reduzcan los esfuerzos por mejorar la información base a escalas más detalladas, como lo implica el uso posterior de estas zonificaciones.

Cabe mencionar que la calidad de los resultados obtenidos depende de la calidad de la información que se utiliza para generar los parámetros de entrada y de la competencia de los expertos que acompañen el proceso.

Se recomienda que a partir de la metodología propuesta para escala local, en los municipios inundables del país se hagan análisis detallados, además de los proyectos de infraestructura que se tengan planeados realizar, como las autopistas 4G, oleoductos, puertos y líneas de transmisión. Para esto es recomendable mejorar las estaciones de nivel, los registros y los amarres, y complementar con batimetrías precisas y análisis de sedimentos.

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Galería

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Metodología para la asignación de mecanismos de inundación y sus características.

Zonas de amenaza combinada para los diferentes mecanismos de generación de inundaciones en la cuenca del río Sinú.

Zonas de amenaza combinada para los diferentes mecanismos de generación de inundaciones en la cuenca del río Guatiquía.

Entornos geomorfológicos generados para la cuenca del Atrato.

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Mapa de coberturas del Corine Land Cover para la cuenca del Atrato.

Posibles mecanismos de inundación en la cuenca del río Sinú.

Posibles mecanismos de inundación en la cuenca de Bajo Magdalena-Cauca-San Jorge.

Posibles mecanismos de inundación en la cuenca del río Atrato.

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Figuras 9a y 9b. Comparación zoom DEM Aster (a) y DEM Aster corregido (b) para la zona hídrica de Arauca.

Direcciones de drenaje para la zona hidrográfica San Jorge.

Aspecto de la cuenca considerada como una entidad discreta. Línea de energía definida hasta la salida del DEM.

Información de las estaciones de nivel sobre la red de drenaje.

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Línea de energía para todos los puntos de la red de drenaje dentro de las estaciones de nivel.

Mapa asociado a inundación en el DEM esquemático.

Línea de energía generada en todos los puntos pertenecientes a la red de drenaje.

Mapa de red drenaje para la zona hidrográfica San Jorge.

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Mancha de amenaza por inundación de Colombiapara Tr = 2.33 años.

Perfil del flujo para periodos de retorno de 2.33, 20 y 100 años. Río Chicamocha.

Mancha de amenaza por inundación de Colombiapara Tr = 20 años.

Niveles de flujo (secciones transversales). Río Chicamocha.

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Perfil de velocidades en el tramo de análisis. Río Chicamocha.

Mapa de inundación, zona urbana del municipio de Plato – Tr = 20 años.

Mapa de inundación, zona urbana del municipio de Plato – Tr = 20 años.

Criterios para la determinación de tipos de daños por inundación (Vélez et al., 2003).

Mapa de amenaza, zona urbana del municipio de Plato– Tr = 20 años.

* Todas las imágenes del este artículo son cortesía de los investigadores.

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REFERENCIASBrunner, G. W. (2010). HEC-RAS: River Analysis System User’s Manual. Version 4.1. Davis, USA: US Army Corps of Engineers.

Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales. (2010). Base de datos inundaciones para el período 1970-2006.

Ideam, IGAC, IAVH, Invemar, Sinchi & IIAP. (2007). Mapa de ecosistemas continentales, costeros y marinos. Escala 1:500.000

Patiño, D.A. (2013). Diseño de una metodología de clasificación automática de unidades geomorfológicas en la geografía colombiana utilizando técnicas de reconocimiento de patrones (Tesis de Maestría). Universidad Nacional de Colombia, Medellín.

Unidad Nacional para la Gestión del Riesgo de Desastres. (2010). Base de datos de desastres en Colombia [WWW Document]. Recuperado de http://www.gestiondelriesgo.gov.co/snigrd/index.aspx

Vélez, J. I, Rave, C., Caballero, H., Botero, V., Patiño, J. & Escobar, D. (2003). Evaluación de riesgos en cuencas urbanas. Avances en Recursos Hidráulicos, (10), 17–32.

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SITIOS WEB RECOMENDADOSEvaluaciones preliminares del riesgo de inundación y las zonas de riesgo de inundación (Inglaterra): https://www.gov.uk/government/publications/preliminary-flood-risk-assessments-and-flood-risk-areas

Fhilippine flood h-azard maps (Filipinas): http://www.nababaha.com/

Flood Map Service Center (USA): https://msc.fema.gov/portal

Integrated flood risk analysis and management methodologies: http://www.floodsite.net/default.htm

Inundación parcela Hazard (Arizona, USA): http://pcmaps1.pima.gov/mapps/rfcd/parcelsearch/

Martínez G., D. G. & Castrillón C., D.A. (2014). Zonificación de amenazas por inundaciones en las zonas urbana y de expansión del municipio de Jamundí (Valle del Cauca). (Proyecto de grado). Universidad Santiago de Cali. Recuperado de http://bibliotecadigital.univalle.edu.co/bitstream/10893/7906/1/CB-0494887.pdf

Proyecto análisis de riesgos de desastres y zonificación costera, región del Bío-bío (Chile): http://www.eula.cl/bordecosterobiobio/doc/zonificacion/Expediente_Coelemu.pdf

Hydrodynamic modeling for flood hazard assessment in Telemoyo Catchment, Central Java, Indonesia: http://www.itc.nl/library/papers_2011/msc/aes/damayanti.pdf

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NOTASI Ondas estacionarias en un cuerpo de agua encerrado o parcialmente encerrado, que se pueden producir en los grandes lagos y embalses. Generalmente, las producen vientos fuertes, grandes gradientes en las presiones barométricas o movimientos en masa sumergidos o externos. Los seiches pueden provocar fenómenos parecidos a los tsunamis: un grupo de olas que entran en resonancia y viajan en la misma dirección pueden engendrar una gran ola que puede inundar las zonas aledañas a los grandes cuerpos de agua, o sobrepasar los límites de las superficies confinantes y viajar hacia aguas abajo como una avenida torrencial.

II Formato vectorial de almacenamiento digital donde se guarda la localización de los elementos geográficos y los atributos asociados a ellos.

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