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24 septiembre 2020 Blog Revista Geociencias SURA

¿Cómo protegernos de las inundaciones fluviales?

Las inundaciones forman parte del ciclo natural del agua y traen consigo grandes beneficios ambientales como recargar los acuíferos, crear ambientes propicios para los ecosistemas, fertilizar los suelos y aliviar los excesos de caudal de una creciente, evitando inundaciones, aguas abajo del lugar donde ocurren. Sin embargo, es necesario gestionar adecuadamente sus riesgos asociados, ya que representan uno de los fenómenos naturales más frecuentes. 

* Este artículo fue publicado en la Revista Geociencias SURA | Edición 2 | Septiembre de 2017.

 

¿Qué son las inundaciones?

Las inundaciones son, posiblemente, los fenómenos más recurrentes en la naturaleza. Pueden desencadenarse debido a múltiples factores de origen natural como tormentas tropicales, tsunamis, fenómenos macroclimáticos de gran escala como el ENSO (El Niño Oscilación del Sur), principalmente en sus fases El Niño y La Niña, y lluvias torrenciales generadas por la dinámica climática local. 

Dependiendo de su origen, las inundaciones pueden clasificarse principalmente en costeras, pluviales y fluviales. 

Inundaciones costeras: asociadas al incremento del oleaje debido a otro tipo de fenómenos naturales como tsunamis y marejadas ciclónicas, estas últimas ocasionadas cuando la trayectoria y velocidad de los vientos de un ciclón tropical incrementan la altura del oleaje sobre suelos continentales, inundando zonas cercanas a las costas. 

Inundaciones pluviales: relacionadas con la insuficiencia en la capacidad de evacuación de las redes de aguas lluvias, ya sea por errores en los diseños o en la construcción del sistema, o por la ocurrencia de precipitaciones extraordinarias que superan los parámetros de diseño. 

Inundaciones fluviales: están asociadas al desbordamiento del flujo en corrientes naturales, debido al tránsito de crecientes que exceden la capacidad hidráulica del canal natural. Se generan cuando un volumen considerable de agua, proveniente de las lluvias, o de los procesos de deshielo, llega a las corrientes principales de las cuencas hídricas a una velocidad tal, que supera la capacidad de los cauces para transitar el flujo. 

Existen otros tipos de mecanismos naturales que pueden incidir en la ocurrencia de inundaciones, como deslizamientos inducidos por sismos, o por lluvias torrenciales, en zonas con suelos inestables de alta pendiente. 

Cuando los deslizamientos ocurren sobre la ladera de una corriente, el cauce puede obstruirse debido al volumen de suelo y roca desplazado que forma una presa natural. Esta estructura puede fallar, posteriormente, haciendo que el volumen de agua represado aguas arriba sea liberado de manera súbita, viajando aguas abajo con una alta concentración de sólidos provenientes del material del deslizamiento. 

 

Dependiendo de su origen, las inundaciones pueden clasificarse, principalmente, en costeras, pluviales y fluviales.

 

¿Cómo estimar el potencial de inundación de un rio?

Existen, básicamente, tres aproximaciones diferentes para estimar el potencial de inundación de un río sobre un tramo específico en su cuenca hídrica. Cada aproximación tiene ventajas y limitaciones frente a las otras, y su elección depende de la escala espacial (regional o local) de interés, la necesidad puntual del estudio y el nivel de detalle deseado, garantizando en todos los casos la validez de la aproximación seleccionada para la región específica que se va a analizar, como explica el M.Sc. Jaime Trujillo. 

 

Aproximaciones geomorfológicas

Características: permiten realizar análisis a una mayor escala espacial.  Debido al tipo de información requerida, su análisis es económico y rápido. 

Fuentes: topografía regional obtenida a partir de sensores remotos como satélites. Registros de niveles fluviales históricos. 

Usos: estudios regionales de inundación. Estudios de planificación y desarrollo urbano. Validación de estudios hidrológicos e hidráulicos. Análisis de prefactibilidad de diseño de obras de control de inundaciones. 

Limitaciones: solo es posible obtener manchas de inundación aproximadas.  No son aptos para diseño detallado de obras hidráulicas. 

 

Reconstrucciones de grandes inundaciones recientes

Características: permiten determinar zonas inundables en función de la ocurrencia de eventos recientes. 

Fuentes: fotografías aéreas tomadas de zonas inundadas a partir de satélites, vuelos tripulados o drones. 

Usos: estudios regionales de inundación. Estudios de planificación y desarrollo urbano. Validación de estudios hidrológicos e hidráulicos. 

Limitaciones: por sí solas no permiten asociar la zona afectada a la recurrencia del evento. No es posible identificar el potencial de inundación en zonas no afectadas por los eventos históricos, como es el caso del asociado a eventos con una menor probabilidad de excedencia. 

 

Modelos matemáticos

Características: representan las condiciones físicas que dan lugar a los procesos que originan las inundaciones fluviales. Permiten obtener parámetros claves para el diseño de obras hidráulicas, como la velocidad y profundidad del flujo. Es la aproximación que permite obtener resultados con un mejor nivel de detalle. 

Fuentes: levantamiento topográfico del cauce y de las llanuras de inundación. Registros históricos de información hidrométrica de la corriente que se va a analizar. 

Usos: estudios de detalle para el diseño de obras hidráulicas. Estudios de planificación y desarrollo urbano 

 

¿Cómo estimar la frecuencia de las inundaciones?

En el lenguaje de ingeniería relacionado con análisis hidrológicos e hidráulicos es común usar la expresión “periodo de retorno” para hacer referencia a la probabilidad de ocurrencia de una creciente de cierta magnitud. ¿Qué significa esto? El concepto de “periodo de retorno” puede ser confuso a menudo, ya que suele malinterpretarse como la recurrencia exacta de una creciente en un periodo de tiempo específico. A manera de ejemplo, cuando hablamos de una creciente con un periodo de retorno de 100 años, creemos estar haciendo referencia a un evento que ocurre una vez cada 100 años, lo cual no es totalmente cierto. 

Realmente, el periodo de retorno es una estimación del intervalo promedio de ocurrencia de una creciente superior o igual a cierta magnitud. Así, por ejemplo, cuando hablamos de crecientes con periodos de retorno de 10 años, nos referimos a que cuando promediamos los intervalos de tiempo en que se presentaron eventos de igual o mayor magnitud, obtenemos un intervalo promedio de ocurrencia de aproximadamente 10 años. Sin embargo, es posible que ocurra más de un evento de igual o mayor magnitud en un periodo de tiempo menor. 

Esto significa que una creciente con un periodo de retorno de 100 años tiene una probabilidad del 1% de ser igualada o excedida en un año cualquiera, y una creciente con un periodo de retorno de 50 años tiene una probabilidad del 2% de ser igualada o excedida en cualquier año. 

 

¿Cómo mitigar las inundaciones?

Existen diferentes situaciones en las que es inevitable ocupar zonas que presenten algún potencial de inundación. La manera como se estructuran algunos centros poblados, o simplemente los requerimientos específicos asociados a las actividades realizadas por algunos tipos de industrias, son ejemplos de ello. Por esta razón, es muy importante entender la amenaza de inundación y de esta manera realizar la gestión de las acciones tendientes a mitigarla. 

Quizás el mecanismo más eficaz para controlar la amenaza por inundaciones en centros poblados es mediante los instrumentos de planificación urbana, los cuales sirven para definir y restringir los usos del suelo en una zona urbana o rural a partir de sus aptitudes y diferentes niveles de riesgo. Sin embargo, es posible encontrar zonas que aun con este primer control por parte de las entidades gubernamentales, presentan un riesgo de inundación fluvial importante. ¿Qué hacer entonces? 

Existen diferentes medidas estructurales y no estructurales para mitigar la amenaza por inundación de aquellas zonas que podrían verse afectadas ante un evento de esta naturaleza. 

Las medidas estructurales están orientadas a la definición, diseño y construcción de obras civiles que permitan mitigar la amenaza una vez esta se materializa. Jarillones, terraplenes, diques, muros de contención, presas, reservorios, dragados del cauce y canalizaciones son algunas de las medidas estructurales que bajo una concepción adecuada, uso de los materiales adecuados y un proceso constructivo correcto pueden ser determinantes en la mitigación del riesgo. 

Adicionalmente, existen otro tipo de medidas complementarias que pueden garantizar la resiliencia de aquellas instalaciones ubicadas en zonas con determinado riesgo por inundación, como la distribución y disposición en altura de paneles eléctricos, la instalación de válvulas anti retorno en los sistemas de desagüe, y el uso de materiales resistentes al contacto con el agua durante largos periodos de tiempo. 

Por otra parte, las medidas no estructurales se enfocan en la gestión del riesgo asociado a este tipo de fenómenos. Hacen parte de este tipo de medidas los estudios de evaluación de amenaza por inundación, los instrumentos de planificación urbana, las campañas de sensibilización en zonas de protección ambiental, los sistemas de monitoreo y pronóstico de inundaciones fluviales y la elaboración de planes de acción y contingencia. 

 

Monitoreo y pronóstico

Conocer los mecanismos de monitoreo de variables hidrométricas relacionadas con inundaciones, y estar informado sobre los pronósticos de inundación a corto y mediano plazo, constituye un aspecto clave para la adecuada gestión del riesgo por parte de las entidades gubernamentales, así como para los tomadores de decisiones en las empresas, pues el conocimiento de esta información puede ser determinante para salvaguardar la vida de las personas, disminuir el impacto económico y material, y garantizar la continuidad de los negocios. 

Gracias a los avances tecnológicos relacionados con la telemetría ha sido posible sacar provecho de información obtenida de satélites, radares y otro tipo de sensores hidrométricos, con el fin de realizar el monitoreo de variables físicas inherentes a las inundaciones como precipitación, humedad del suelo, niveles y caudales de los ríos, lo cual permite anticiparse a la ocurrencia de este tipo de fenómenos. 

El acople de estos sistemas de monitoreo constituye la base de los sistemas de alerta temprana, los cuales se encuentran comúnmente en cuencas hídricas donde existe un alto índice de ocupación urbana, y son los encargados de procesar la información capturada por los sensores y emitir alertas sobre la amenaza de desbordamientos de los ríos. Generalmente, están integrados a los servicios hidrológicos y meteorológicos nacionales y locales. 

Adicionalmente a las alertas emitidas por los sistemas de alerta temprana, la incidencia de ciertos fenómenos meteorológicos de macroescala sobre el comportamiento climático regional y la posibilidad de monitorear estos fenómenos, permiten tomar medidas para estar preparados al conocer sus consecuencias a nivel regional. 

Un ejemplo de esto es la ocurrencia de El Niño Oscilación del Sur en cualquiera de sus dos fases extremas: El Niño y La Niña, las cuales pueden generar lluvias persistentes por un largo periodo de tiempo, dependiente de la región geográfica. Este fenómeno macroclimático presenta sus primeras señales en el océano Pacífico ecuatorial antes de que sus consecuencias se perciban en tierra, por lo que es posible monitorear su estado actual y su futuro impacto por medio de índices como el SOI (Índice de Oscilación del Sur) o el MEI (Índice Multivariado del ENSO) y de los boletines emitidos por la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de Estados Unidos (NOAA).

Fuentes

  • Jaime Trujillo D. Ingeniero civil y M.Sc. en Ciencias de la Universidad de Misisipi.
  • Juan Pablo Restrepo. Ingeniero civil y especialista en Recursos Hidráulicos de la Universidad Nacional de Colombia.