Jornadas Riesgos de Inundaciones en Extremadura. Cáceres.Octubre 2003 Sistemas de Control de Avenidas. Justo Mora A.-Muñoyerro Jefe Área Coordinación Exterior Sistema Automático de Información Hidrológica (SAIH) SAIH – Sistema Automático de Información Hidrológica

SISTEMAS de CONTROL de AVENIDAS Jornadas Riesgos Inundaciones en Extremadura Cáceres 22 y 23 Octubre 2003 SISTEMAS de CONTROL de AVENIDAS Consideraciones Previas: las crecidas como fenómeno natural Históricas Naturales: riberas y crecidas Definiciones: Avenidas e inundaciones Cauce, zona de policía, zonas inundables y mapas de riesgos Marco normativo: Ley de Aguas y Rtos. /Directriz Básica Protección Civil Desastres naturales e inundaciones: las inundaciones en España Medidas no estructurales de protección frente a inundaciones y control de avenidas: Preventivas Paliativas Planes de protección civil Sistemas de alerta temprano(early warning system) SAIH – Sistema Automático de Información Hidrológica

SISTEMAS de CONTROL de AVENIDAS Consideraciones Previas: las crecidas como fenómeno natural Las primitivas sociedades hidráulicas y el nacimiento de las civilizaciones: riesgos y aptitudes Las crecidas y sus funciones naturales: Valor ecológico de las riberas Laminación natural crecidas ordinarias Recarga acuíferos aluviales Efectos de canalizaciones y obras de regulación Alteraciones régimen hidráulico y erosivo/sedimentario Ciclo térmico aguas embalsadas Regulación y ocupación de cauces La confluencia multicompetencial Actual perspectiva UE (Bon, Wroclaw,)

SISTEMAS de CONTROL de AVENIDAS Definiciones:cauce, zona policía y zonas inundables

Definitions (International Glossary of Hidrology) Flood: 1)rise , usually brief, in the water level in a stream to a peak from which the water recedes at a slower rate 2)Relatively high flow as measured by stage height or discharge Flooding,sgn. Inundation :1) Overflowing by water of the normal confines of a stream or other body of water, or accumulation of water by drainage over areas which are not normally submerged 2) Controlled spreading of water irrigation, etc.

SISTEMAS de CONTROL de AVENIDAS Definiciones: avenidas e inundaciones Avenida (flood): Elevación, generalmente rápida en el nivel de las aguas de un curso, hasta un máximo a partir del cual dicho nivel desciende a una velocidad menor. Flujo relativamente alto medido como nivel o caudal. (Glosario Internacional de Hidrología). Onda de avenida: Elevación del flujo de una corriente de agua a un valor máximo y su ulterior recesión a consecuencia de un periodo de precipitaciones, deshielo, rotura de presa o vertido de centrales hidroeléctricas (Glosario Internacional de Hidrología). Inundación (flooding, inondation): Desbordamiento del agua fuera de los confines de un río, o inundación por agua procedente de drenajes, en zonas que normalmente no se encuentran anegadas. Encharcamiento controlado por riego. ( Glosario Internacional de Hidrología) Avenida (Directriz Básica de Planificación de Protección Civil ante el Riesgo de Inundaciones, D.B.R.I. en lo sucesivo). Aumento inusual del caudal de agua en un cauce que puede o no producir desbordamientos e inundaciones. Inundaciones (D.B.R.I.): Sumersión temporal de terrenos normalmente secos, como consecuencia de la aportación inusual y más o menos repentina de una cantidad de agua superior a la que es habitual en una zona determinada. Zonas inundables (Ley de Aguas L.A. y Reglamento del Dominio Público Hidráulico R.D.P.H.) Las delimitadas por los niveles teóricos que alcanzarían las aguas en las avenidas cuyo período estadístico de retorno sea de quinientos años (salvo que el MOPU fije otro más adecuado a propuesta del Organismo de cuenca). Cauce (L.A. y R.D.P.H.): El terreno cubierto por las aguas en las máximas crecidas ordinarias. Se considera como caudal de la máxima crecida ordinaria la media de los máximos caudales anuales, en su régimen natural, producidas durante diez años consecutivos, que sean representativos del comportamiento hidráulico de corriente.

Definiciones: riesgo/vulnerabilidad Para que exista riesgo deben existir bienes y/o personas expuestas a la inundación. Los mapas de riesgo de inundación, por tanto, deben indicar no sólo la delimitación de la zona inundable sino los daños esperados como consecuencia de la inundación. La Directriz Básica ante el Riesgo de Inundaciones define riesgo como el número esperado de víctimas, daños materiales y desorganización de la actividad económica, subsiguientes a una inundación. Elementos en Riesgo (DBRI): población, edificaciones, obras de ingeniería civil, actividades económicas, servicios públicos, elementos medioambientales, y otros usos del territorio que se encuentren en peligro en un área determinada. Vulnerabilidad (DBRI): grado de probabilidad de pérdida de un elemento en riesgo dado, expresado en una escala de 0 (sin daño) a 1(pérdida total), que resulta de una inundación de características determinadas. El Glosario Internacional de Hidrología define riesgo como la estimación potencial de daños de un suceso en función de la probabilidad y del valor del daño. También utilizado en ocasiones como la probabilidad de ocurrencia de un acontecimiento de una magnitud dada o mayor, en un periodo de tiempo determinado.

Respuesta hidrológica cuencas El hidrograma de avenida depende fundamentalmente: Distribución temporal y espacial de la lluvia. Estado de humedad del suelo. Características orográficas y geomorfológicas de la cuenca. Densidad y condiciones de la cubierta vegetal.

Unitary hydrogram

Modificación características hidrológicas Intervenciones causadas por actividades agrarias: Actividades agrícolas. Regadíos. Gestión forestal. Intervenciones causadas por actividades urbanas: Extensión de las zonas urbanas. Suministros de agua y eliminación de aguas residuales. Eliminación rápida de las aguas pluviales y control de inundaciones. Intervenciones sobre el territorio.

Hydrological effects of land use CONENT. AFFECTED Hydrologic process involved Deforestation annual/seasonal flow Interception/transpiration floods Removing a proportion of storm & allowing soil moisture storage water quality erosion High infiltration in forests reducing runnof Agricultural water quantity Alteration of transpiration /timing of storm runoff Fertilizers,pesticides,farm wastes/ erosion Draining wetlands May increase dry season flows Drainage method , channel improvement all affect flood response W quality/carbon balance Redox/Peat bogs are CO2 sink

IRREGULARIDAD DEL RÉGIMEN HIDROLÓGICO Mapa de valores medios de la precipitación anual (mm) en el periodo 1940/41-1995/96 Mapa de escorrentía total media anual en mm (periodo 1940/41 - 1995/96) IRREGULARIDAD ESPACIAL SAIH – Sistema Automático de Información Hidrológica

PUBLIC ADMINISTRATION of the WATER in SPAIN Basin Authority 1. Attached to Ministry Of Environment CONFEDERACIONES HIDROGRÁFICAS de: Northern Basin Duero Tajo Guadiana Guadalquivir Southern Basin Segura Júcar Ebro 2. Attached to Autonomous Regions Cuencas Internas de Cataluña Galicia Costa Cuencas Internas del País Vasco Baleares Islands Canary Islands Basins territorys – CCHH SAIH – Sistema Automático de Información Hidrológica

Flood protection: guidelines SAIH – Sistema Automático de Información Hidrológica Flood protection: guidelines Legal and Administrative frameworks Integrated strategies and policies Preventative measures to reduce risk to humans and material goods Land use: agricultural, urban, forestry Location of activities: industrial, building codes,restrictions based on risk assesments Appropiate design o flood plains structures and flood control Mitigating measures: Early warning system Emergency plans of civil protection Insurance

Prevention: Floodway and zoning

Dangerous conditions

Land use and flood hazard criteria Use allowed: Floodway area:don`t obstruct/reduce the flow Dangerous flooding area: no permanent exposure people/valuable assets-> crops;car park; temporary storage;gardens recreational...are allowed Other flooding area: reducing damage,building code Basement no affected for Q100 & Q 500 no dangerous Industries:level Q100< 0.5m

Insurance Who should pay? Surcharge on insurance premiums to cover damages Voluntary system: higher risk higher premium Conditional system meeting certaines building construction codes, map zoning: unbuildable, buildable under constraints

ESTRUCTURA LEGAL ADMINISTRACIÓN CENTRAL Ministerio de Interior LEY DE PROTECCIÓN CIVIL Comunidad Autónoma PLAN AUTONÓMICO DE PROTECCIÓN CIVIL Municipio PLAN LOCAL DE PROTECCIÓN CIVIL Ministerio de Medio Ambiente LEY DE AGUAS - Confederaciones Hidrográficas - Información (COMISARIA) - Gestión (Comisión desembalses) - SAIH SAIH – Sistema Automático de Información Hidrológica

ESTRUCTURA ESQUEMÁTICA ADMINISTRACIÓN CENTRAL . . . . . Dirección General de PROTECCIÓN CIVIL LEY DE PROTECCIÓN CIVIL Ninisterio de Interior Ministerio de Medio Ambiente INSTITUTO METEOROLÓGICO SUBSEC. MEDIO AMBIENTE. S.E. AGUAS Y COSTAS D.G. DE OBRAS HIDRÁULICAS Y DE CALIDAD DE LAS AGUAS S.A.I.H. CONFEDERACIÓN HIDROGRÁFICA Plan de PROTECCIÓN CIVIL COMUNIDAD AUTÓNOMA SAIH – Sistema Automático de Información Hidrológica

SAIH Sistema Automático de Información Hidrológica

OBJETIVOS Y CRITERIOS DE DISEÑO Alerta Avenidas DIRECTOS Gestión Recursos Hidráulicos Seguridad de Presas OBJETIVOS Modernización Procesos INDIRECTOS Mejora Bases de Datos Descentralizado (País) - Centralizado (cuenca) Automático Tiempo Real Robusto Máxima Anticipación CRITERIOS DE DISEÑO SAIH – Sistema Automático de Información Hidrológica

246 M€ REDES SAIH 1595 Puntos de Control Principales tipos : 322 Embalses 388 Aforos en río 224 Aforos en Canal 416 Pluviómetros 245 Repetidores Radio Inversión realizada (Julio 2.001) : 246 M€ SAIH – Sistema Automático de Información Hidrológica

ESQUEMAS BÁSICOS EN REDES SAIH Radio Terrestre Satélite SISTEMAS MIXTOS Adquisición de Datos : SENSORES Transmisión de Datos : REDES TELECOMUNICACIÓN Proceso de Datos : CENTROS DE PROCESO Modelación de apoyo a la TOMA DE DECISIONES FUNCIONES SAIH – Sistema Automático de Información Hidrológica

INSTRUMENTACIÓN Sistemas de Adquisición de Datos Sistemas de Alimentación de Energía SAIH – Sistema Automático de Información Hidrológica

INSTRUMENTACIÓN SALA DE CONTROL VSat Aforo en río Pluviómetro Aislado Aforo en canal SALA DE CONTROL Repetidor Radio SAIH – Sistema Automático de Información Hidrológica

CENTRO DE PROCESO DE CUENCA Sistema informático Sala de Control SAIH – Sistema Automático de Información Hidrológica

ENTORNOS DE MODELACIÓN AYUDA A LA DECISIÓN HIDROMETEOROLÓGICOS GENERALES SISTEMAS EXPERTOS ESPECÍFICOS SAIH – Sistema Automático de Información Hidrológica

COLABORACIÓN CON EL INM Intercambio de información pluviométrica en tiempo real Imágenes de radar y productos asociados Predicciones del modelo HIRLAM Predicción de probabilidad de precipitación Mapas de rayos SAIH – Sistema Automático de Información Hidrológica

COLABORACIÓN CON EL INM Predicción de probabilidad de precipitación cuantificada por tramos SAIH – Sistema Automático de Información Hidrológica

COLABORACIÓN CON EL INM Imágenes radar y realización de productos derivados para uso hidrológico SAIH – Sistema Automático de Información Hidrológica

Drawing the SAIH,s network

Hydrological/meteorological forecasting Ilustración 3: Gráfico de simulación-previsión con horizonte de previsión igual al tiempo de respuesta del sistema hidrológico. Ilustración 4: Gráfico de simulación-previsión con horizonte de previsión aumentado gracias a una previsión de lluvias.

EJEMPLO : EPISODIO AVENIDA EBRO - ENERO 1.997 Previsión Fusión Nieve y Lluvias Generalizadas en la cuenca 2. Vaciado preventivo de algunos Embalses 5. Control Onda de Avenida Puntos Críticos : Zaragoza Embalses 3 y Tortosa 3. Laminación Avenida 4. Punto Crítico Tortosa SAIH – Sistema Automático de Información Hidrológica

Slow response :hydrological modelling Snow melt(ASTER) Rain fall/run off & Propagation(CAESAR)

SAIH&Ebro flooding management 30 january - 12february 2003

Peak flow CASTEJÓN (upstream)

Peak flow Zaragoza

Regulated flow downstream

Flood smoothing