Estudios de detalle
En el ámbito de la Estrategia Ebro Resilience, se están estudiando un total de 260 kilómetros de longitud del río, divididos en tramos. La prioridad principal de estos estudios es evaluar la protección actual de los núcleos urbanos para avenidas con un periodo de retorno igual o inferior a 25 años. Adicionalmente a este objetivo principal, se estudiarán los posibles daños en zonas no urbanas para avenidas de periodo de retorno de 10 años, así como otros objetivos adicionales específicos de cada tramo (servicios esenciales, vías de comunicación, valores ambientales, especies protegidas, etc.).
Tramos de estudio (elaboración propia).
Modelo digital del terreno
El primer paso es la elaboración de un modelo digital del terreno (denominado MDT) que reproduzca la situación actual (el equivalente a una maqueta pero en un entorno digital). Es importante que el modelo digital reproduzca fielmente los condicionantes del tramo de río en análisis, para ello se realizan los trabajos siguientes.
Primeramente se reproduce a gran escala el terreno, utilizando topografía LIDAR (acrónimo del inglés Light Detection and Ranging o Laser Imaging Detection and Ranging) que consiste en la realización de un escáner del terreno mediante el uso de medios aéreos (normalmente para grandes superficies se utiliza una avioneta, pero es común el uso de drones). Este escáner consigue reproducciones digitales del terreno con una precisión de 20 centímetros en planta y 15 centímetros en altura, que son tratadas en gabinete para eliminar la vegetación y otros elementos no útiles en el estudio (redes eléctricas, automóviles, personas, animales, etc.) obteniendo una reproducción del suelo.
Esquema de la toma de datos realizada (elaboración propia)
Seguidamente se obtiene la topografía de los elementos más importantes para el estudio como son: la coronación de los diques, muros, espigones, puentes, drenajes, cauces de alivio, perímetros de seguridad, carreteras, etc. Este trabajo ha sido realizado mediante métodos clásicos de topografía. La combinación de los datos LIDAR con los datos topográficos reduce el error global.
Los métodos anteriores tienen el inconveniente de que no son capaces de obtener datos del terreno que se encuentra debajo del agua. Este ha sido el principal inconveniente que se han encontrado estudios de inundación realizados con anterioridad. Actualmente existe tecnología que permite obtener la topografía del lecho del río de manera continua. Como novedad para estos estudios realizados en el marco de la Estrategia Ebro Resilience, se han utilizado medios acuáticos dotados de un sonar para la toma de datos topográficos del lecho del cauce (batimetría), incorporando estos datos al estudio.
Visualización de la batimetría de alta resolución elaborada para el tramo 12 (elaboración propia)
Con toda esta información combinada se elabora el modelo digital del terreno (MDT). Los MDT permiten analizar los posibles desequilibrios morfológicos del tramo en estudios y determinar de una manera objetiva las zonas del cauce donde se producen procesos de erosión y sedimentación.
Fragmento del modelo digital del terreno del tramo 7 (elaboración propia)
Modelo hidráulico
El siguiente paso del estudio es el análisis de los episodios de inundación. Para realizar este trabajo se utilizan modelos hidráulicos, que consisten en una herramienta informática que aplica sobre el MDT un caudal determinado y reproduce los efectos de la inundación, determinando la magnitud de la inundación y proporcionando la altura y la velocidad que alcanzaría la lámina de agua en cada punto del terreno. Sería el equivalente a verter agua en nuestra maqueta.
Estas herramientas informáticas necesitan de un proceso denominado calibración, para ajustar los resultados obtenidos a las características del tramo en estudio. En este caso, se han reproducido en la herramienta informática las avenidas de abril de 2018 y diciembre de 2019 y mediante la comparación de los resultados obtenidos con las fotos aéreas de estas avenidas se ajustan los parámetros del modelo hidráulico, para que coincidan sensiblemente las manchas de inundación en la realidad y en la simulación.
Calibración del modelo hidráulico con la avenida de 2018 para el tramo 8 (elaboración propia)
Una vez configurado y calibrado el modelo hidráulico se reproduce la avenida objetivo, en este caso la correspondiente a un periodo de retorno de 25 años en zonas urbanas y la avenida de periodo de retorno de 10 años para zonas no urbanas.
Los resultados del modelo hidráulico permiten analizar la forma en la que se produce la inundación, determinar los puntos de desbordamiento, indican los puntos de las defensas que sufren mayor tensión y muestran el recorrido de las aguas una vez desbordadas, entre otros factores.
Estos modelos también tienen sus límites. Consideran que el terreno es rígido y, en consecuencia, no reproducen las roturas de las defensas cuando son desbordadas. Su funcionamiento óptimo es a tramo largo y pierden precisión en fenómenos locales. Tampoco pueden predecir sucesos aleatorios como caídas de árboles, las roturas súbitas de las defensas, acequias abiertas, alteraciones del terreno realizadas posteriormente a la toma de datos, etc.
Desbordamientos sobre las defensas del tramo 6 (elaboración propia)
Resultados
Una vez evaluado el resultado de estas avenidas para la situación actual, se estudian distintas alternativas de actuación, de forma individual y combinada, seleccionando aquellas que producen los efectos deseados y descartando las menos favorables o contraproducentes.
Para ello se modifica el modelo digital del terreno incorporando la actuación deseada y se vuelve a reproducir la avenida de diseño. El programa informática determina las variaciones en altura de agua y velocidad de circulación entre la situación actual y la variante en análisis para cada punto del modelo. Analizando estos parámetros se determina si la actuación mejora la situación actual o no y, en base a ello, se sigue esa línea de trabajo o es necesario abrir nuevas vías de estudio.
Resultados del modelo hidráulico (calados) para la situación actual en el tramo 9 (elaboración propia)