Barcelona goza de un clima típicamente mediterráneo caracterizado por una precipitación anual acumulada de 600 mm, pero con intensidades muy elevadas (la intensidad cinco minutal para periodo de retorno de 10 años es superior a 200 mm/h). La morfología de la ciudad presenta zonas en la parte alta con pendientes muy elevadas y zonas llanas cerca de la costa. La combinación de episodios de lluvias intensas con una morfología hidrológicamente tan adversa hace que el drenaje de la ciudad tenga una especial relevancia con zonas y puntos críticos en la parte baja de la ciudad.
Las lluvias intensas y la morfología adversa hace que el drenaje de Barcelona tenga una especial relevancia con puntos críticos en la parte baja: El Raval
A raíz de esa problemática, en 1992 se fundó la empresa CLABSA (Clavegueram de Barcelona, S.A.) para la modernización de la gestión del sistema de drenaje de la ciudad que se ha ido mejorando de forma considerable gracias a tres pilares básicos: el uso de modelos hidráulicos, la construcción de nuevas infraestructuras y la gestión en tiempo real. Aun así, a pesar de estas mejoras, existen todavía puntos de la ciudad que presentan riesgos de inundaciones.
En el marco de dos proyectos europeos de investigación, CORFU y PREPARED, Cetaqua, Centro Tecnológico del Agua, y CLABSA han estudiado en detalle una de las zonas más problemáticas de la ciudad, el barrio del Raval (Figura 1). Esta zona, con aproximadamente 50.000 habitantes en un área de 1.1 Km2, es una de las más densamente pobladas de Europa con una alta tasa de superficie impermeable y numerosos elementos vulnerables (escuelas, hospitales, calles con elevado tráfico vehicular y peatonal, etc.). Además, en esta zona, los modelos de alcantarillado tradicionales 1D son incapaces de reproducir correctamente la problemática de las inundaciones puesto que las mismas se deben principalmente al flujo superficial procedente de las cuencas situadas aguas arriba. Por esa razón, uno de los objetivos del caso de estudio fue desarrollar un modelo 1D/2D donde se representase el flujo unidimensional de la red de alcantarillado a la vez que el flujo bidimensional de la escorrentía superficial (Figura 2).
Figura 1 Límites administrativos de la ciudad de Barcelona y representación del caso de estudio, el barrio del Raval.
Figura 2.Interacción entre las capas superficial y subterránea del modelo – concepto de drenaje dual.
Metodología
- Creación y calibración de un modelo acoplado 1D/2D
El modelo 1D/2D desarrollado para esta zona, se ha basado en el software Infoworks ICM de Innovyze. Algunas de las características principales del modelo, son las siguientes: superficie modelada de 44 Km2, 241 Km de red, 3826 nodos, 38 compuertas, 27 aliviaderos y 6 depósitos con una capacidad de almacenamiento de 170.000 m3. Para la correcta implementación del modelo dual se ha prestado especial atención al número y tipología de sumideros y su capacidad real de captación. Por ello, se ha caracterizado el intercambio de flujo entre las dos capas (superficial y subterránea) a través de ecuaciones experimentales sacadas de pruebas en el laboratorio. El modelo creado ha sido calibrado con tres episodios de lluvia y validado en otro episodio usando datos de 11 pluviómetros y 27 limnímetros de la cuenca de estudio (Figura 3, derecha).
Figura 3.1. Ámbito del modelo
Figura 3.2. Resultados de la validación para los limnímetros del Paralelo.
- Creación y calibración de curvas de daños
Los daños generados por las inundaciones pueden ser de tipología muy diversa, dependiendo de si el causante del daño ha sido directamente el agua o no (directos/indirectos), o si su valor se puede contabilizar en unidades económicas o no (tangibles/intangibles). Este estudio se ha centrado en los daños directos tangibles, debido a la tipología de inundaciones en el Raval y las características del barrio.
Para el análisis de estos daños en edificios, deben construirse las curvas de daños para distintas tipologías de edificio y sus contenidos (comercial, residencial, hoteles, edificios públicos, etc.). Estas curvas relacionan el calado de inundación con los daños relativos que sufriría el edificio. Éstas se han construido a partir de la experiencia con la colaboración con peritos de inundaciones, así como utilizando referencias de otros países como Alemania, con los precios del caso español (Figura 4).
Figura 4.Curvas de daños para edificios (izquierda) y contenidos (derecha) considerando las condiciones locales del barrio del Raval.
La calibración y validación de las curvas se llevó a cabo utilizando datos recogidos durante la inundación del 31/07/2011, que afectó la zona de estudio. A partir de unas encuestas realizadas, junto con valores de daños reportados al Consorcio de Compensación de Seguros, se terminaron de ajustar y validar las curvas de daños. La comparación de los resultados simulados con los reportados muestra coincidencias en cuanto a la distribución espacial, así como un orden de magnitud similar en cuanto a los valores agregados de todo el barrio.
- Cálculo de los daños esperados anuales
Una vez desarrollados los mapas de inundación con el modelo 1D-2D y utilizando las curvas de daños, se pueden calcular las pérdidas para cada edificio y para todo el barrio del Raval. De todos modos, para correr el modelo de inundaciones y el de daños, se necesitarán algunos datos de entrada como las curvas IDF (Intensidad – Duración – Frecuencia - para la generación de las lluvias de diseño) y los mapas de uso del suelo (para la correcta asignación de las curvas de daños correspondientes en cada caso).
Los daños esperados anuales (EAD del inglés Expected Annual Damage) son una representación de los daños potenciales que pueden ocurrir en una zona debido a las inundaciones. El valor de EAD se define como un promedio de los daños computados a largo de una serie de años. Se suele calcular a partir de la simulación de distintos eventos, con distintas probabilidades. En este caso se utilizaron lluvias de diseño con periodos de retorno de 1, 10 y 100 años.
Para cada uno de estos eventos, se seguirá el siguiente procedimiento para llegar al valor final de EAD:
- Asignación de un calado a cada edificio.
- Interpolación del calado en la curva correspondiente para obtener los daños relativos.
- Multiplicación de este valor por el área de la parcela, para obtener los costes a este nivel.
- Agregación de los daños de todas las parcelas para obtener los valores a nivel de barrio.
Una vez obtenido el valor de (4) para los distintos periodos de retorno, se puede representar la curva daños – probabilidad. Calculando el área bajo la curva, se obtiene finalmente el valor del EAD actual en el barrio del Raval.
Resultados
Mediante la implementación del modelo acoplado 1D/2D, se han generado mapas de inundación en superficie para los distintos periodos de retorno escogidos. Dado que los resultados de este modelo son calados a nivel de calle, se ha considerado una hipótesis conservadora asumiendo que ese mismo calado es el que hay en el interior de los edificios.
Según resultados del estudio, los Daños Esperados Anuales (DEA) alcanzan los 1,7 millones de euros
Utilizando las curvas de daños desarrolladas y la metodología anterior, se pueden obtener los mapas de daños para cada uno de los periodos de retorno (Figura 5). Al agregar estos valores para cada evento, y representarlos junto con su probabilidad, se obtiene la curva de la Figura 6, de la que se puede sacar el valor de EAD del barrio del Raval. En este caso, se obtiene un valor de casi 1.7 millones de €.
Cabe tener en cuenta que la metodología utilizada y algunas de las hipótesis consideradas hacen que este valor sea una cota superior de los daños medios anuales que pueden llegar a darse en el Raval. No obstante, esta cifra indica sin lugar a dudas que la problemática de inundaciones en el Raval todavía está por resolver.
Figura 5 Daños en el barrio del Raval para un evento de periodo de retorno de 1 (izquierda), 10 (centro) y 100 años (derecha).
Figura 6. Curva probabilidad – daños para todo el barrio del Raval. El área bajo la curva expresa el EAD de la zona. Las probabilidades de 1, 0.1 y 0.01 representan los eventos de 1, 10 y 100 años de periodo de retorno, respectivamente.
Conclusiones y trabajos futuros
La cifra de daños obtenida muestra que todavía hay camino a recorrer para solucionar los problemas de inundación de la zona
En el marco de dos proyectos europeos (CORFU y PREPARED) se ha creado un modelo acoplado 1D/2D en el barrio del Raval de Barcelona que permite la estimación local del flujo en superficie durante inundaciones producidas por eventos de lluvias extremos.
Por otro lado, se han desarrollado unas curvas de daños capaces de representar los impactos que las inundaciones suponen en la zona de estudio.
La combinación de estos dos elementos con la metodología expuesta permite la creación de mapas de daños para distintos periodos de retorno, con el objetivo final de obtener el valor del EAD. En este caso, la cifra de daños obtenida muestra que todavía hay camino a recorrer para solucionar los problemas de inundación de la zona.
Precisamente, esta es una de las tareas futuras a realizar en el marco de este estudio. Por un lado, se incorporarán los efectos de los posibles cambios climáticos y socioeconómicos, y por el otro, se evaluarán los comportamientos de distintas medidas de reducción del riesgo de inundaciones con distintos escenarios futuros. El objetivo final de este estudio es poder realizar una priorización de medidas a implementar, clasificándolas en función de su coste – beneficio. Es por eso, que los modelos y la metodología aquí presentados serán cruciales para el desarrollo de estas tareas futuras.
El objetivo final de este estudio es poder realizar una priorización de medidas a implementar, clasificándolas en función de su coste – beneficio
Para más información sobre el proyecto, visitar la web: http://www.corfu7.eu/
Agradecimientos
Los resultados presentados se enmarcan dentro de los proyectos europeos financiados por la Comisión Europea dentro del programa FP7:
- Proyecto CORFU (Collaborative research on flood resilience in urban areas)
- Proyecto PREPARED (PREPARED enabling changes)
Los autores agradecen también la colaboración del personal de Innovyze por el apoyo brindado durante la realización del trabajo.
