Hanif M.Chaudhry

Los seres humanos se han tenido que enfrentar a las inundaciones desde tiempos remotos. Una de las primeras menciones sobre inundaciones en la historia escrita se encuentra en la mitología griega, en la cual Zeus, durante el reinado de Deucalion 1, borró a la humanidad del mapa con una inundación, debido a su degeneración moral. La Biblia describe un acontecimiento similar a continuación, cuando Dios limpió la Tierra de inmoralidad durante los tiempos del Profeta Noé con una inundación causada por grandes y prolongadas lluvias torrenciales:

"Porque dentro de siete días haré que llueva sobre la tierra durante cuarenta días y cuarenta noches, y borraré de ella a todos los seres que he creado. . ese día reventaron todas las fuentes del abismo y se abrieron las cataratas del cielo. Y estuvo lloviendo sobre la tierra durante cuarenta días y cuarenta noches" (Génesis 7:4, 11, 12).

En el Libro Sagrado de los Musulmanes, el Corán, este evento se describe en términos similares de la siguiente forma:

"Así que abrimos las puertas del cielo dejando pasar el agua a través.

E hicimos que de la tierra manara agua en fuentes.

Para que las aguas llegaran a la medida marcada" (Corán 54:11)

Otras religiones y civilizaciones tienen descripciones similares de antiguos acontecimientos de inundaciones. Por ejemplo, los indios americanos en el Noroeste del Pacífico hablan de la Gran Inundación que aniquiló casi todo lo que había a su paso.

Las lluvias torrenciales intensas y prolongadas no son la única causa de importantes inundaciones. Grandes e intensas nevadas seguidas por un repentino aumento en la temperatura del aire, en combinación con lluvias torrenciales pueden dar como resultado importantes aflujos de aguas superficiales (escorrentías). Las obstrucciones de hielo durante la primavera, tienen como resultado inundaciones en los climas más fríos. Los derrumbes o rupturas de las presas producen importantes caudales aguas abajo en los valles de los ríos. La ruptura o desbordamiento de diques y el rebosamiento o desplome de diques marinos pueden inundar grandes áreas. De la misma manera, los huracanes o tifones pueden producir enormes olas sísmicas marinas (olas de marea), que pueden inundar grandes zonas costeras, como suele ocurrir periódicamente en la zona más baja de Bangladesh, con grandes pérdidas en vidas humanas y propiedades.

1993 inundación en el Río Missouri (agradecimiento al Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos)

Para atenuar los daños por inundaciones, se han intentado diversos métodos. Éstos incluyen una reducción en la magnitud de los caudales pico en las vías fluviales, la construcción de diques y malecones para proteger determinadas zonas de las inundaciones, el dragado de las vías fluviales, limpieza e incremento de la eficiencia de los canales disponiendo canales de derivación con esta finalidad. Además, los daños a las propiedades se pueden atenuar mediante una urbanización controlada de los márgenes de las vías fluviales.

Se pueden reducir los caudales pico, disponiendo un embalse de almacenamiento o un sistema de embalses en un emplazamiento aguas arriba, de manera que el agua se vaya almacenando conforme aumenta el caudal y después se libere lentamente. La ordenación territorial se puede emplear también para aumentar la infiltración, almacenamiento de interceptación y la detención, con objeto de reducir los caudales pico. Construyendo la presa de Shasta y el embalse de almacenamiento, el caudal pico máximo del río Sacramento se redujo de 9.300 m3/s. a 3600m3/s. - una reducción del 61%. Se ha construido un sistema de embalses en el río Columbia y sus afluentes para reducir significativamente los caudales pico.

La construcción de diques y malecones es el método más comúnmente utilizado para atenuar los daños por avenidas. Algunas veces se construyen espigones o contradiques para limitar las posibilidades de erosión de los diques (malecones) durante las grandes crecidas. El dragado o forrado del canal para reducir las pérdidas de la altura de caída aumenta la eficiencia de las vías fluviales y, por lo tanto, reduce la profundidad necesaria para transportar el caudal correspondiente.

Con objeto de planificar y diseñar cualquiera de estas medidas y para determinar su eficacia, es necesario computar los niveles de agua en toda la longitud de la vía fluvial, teniendo en cuenta la variación de la descarga con el tiempo, con lo que se llaman hidrogramas o avenidas de diseño. Estos estudios se realizan generalmente para crecidas a 100 ó 500 años. Se calculan las profundidades de caudal con y sin estas medidas y después se determinan los costes y beneficios correspondientes. Basándose en esta información se selecciona una medida óptima.

La mecánica de estos caudales es bastante compleja y no se puede simular fácilmente. Por ejemplo, Galileo Galilei (1564-1642) observó lo siguiente:

"Es más fácil observar los movimientos de las estrellas - a pesar de la increíble distancia que las separa unas de otras - que entender el movimiento del agua, incluso aunque éste tenga lugar ante nuestros propios ojos".

A pesar de la considerable labor de investigación y desarrollo que ha tenido lugar desde los tiempos de Galileo, resulta imposible calcular con precisión estos caudales en las vías fluviales naturales. Con este fin, se han desarrollado varios modelos informáticos. Estos incluyen los modelos hidrológicos simples fundamentados en la observación de campo de avenidas históricas y modelos de caudal uni-, bi- y tridimensionales, que se basan en la resolución numérica de las ecuaciones que los rigen. La disponibilidad de ordenadores más rápidos, de eficientes procedimientos numéricos y de sofisticados algoritmos para la representación de los resultados simulados, ha aumentado la utilidad de los modelos informáticos en las aplicaciones de la vida real. Tales cálculos se van haciendo cada vez más complejos si los caudales cuentan con fuertes pendientes, lo que se denomina olas de choque u olas de marea (mascarets).

Las inundaciones no necesariamente tienen que considerarse desastres; las grandes crecidas han sido un recurso vital para proporcionar alimento por sedimentación a los terrenos aluviales, de manera que se pudieran cultivar frutos y cosechas en valles fértiles. Esta es una de las principales razones de que diversas civilizaciones florecieran a lo largo de los grandes ríos, p.ej. el Nilo, Ganges, Indo, Eúfrates, Tigris, Mekong, etc. La navegación es otra razón que permitió los viajes y el fácil envío de las cosechas y bienes producidos, y la importación de otros artículos procedentes de otras zonas.

Antes de poder utilizar un modelo informático con toda confianza, es necesario verificar los resultados calculados. Esto se ha hecho comparando los resultados calculados con las medidas realizadas en laboratorio y con los proyectos de la vida real. Las Figuras 1 y 2 nos muestran tales comparaciones.

Fig. 1 Comparación de resultados calculados y de laboratorio

Los resultados calculados se comparan en la Figura 1 con los datos obtenidos en el canal de descarga del laboratorio, de 0,93 m. de ancho, 21 m. de largo y 0,6 m. de profundidad. La sección transversal tiene terrenos aluviales a ambos lados. El caudal de entrada al canal de descarga varia con el tiempo, abriendo una válvula lentamente para reproducir el hidrograma de una avenida. La irregularidad de los terrenos aluviales se aumentó para simular situaciones reales colocando un tejido electrónico con forma ondulada. Las condiciones de caudal iniciales se calcularon primero para el índice de descarga inicial y el nivel de agua especificado en el extremo de la corriente aguas abajo. El hidrograma de entrada se especificó entonces como el límite aguas arriba, y un aliviadero de superficie como el límite aguas abajo. Las profundidades de caudal, calculadas en diversos puntos, se comparan con las medidas realizadas mediante sondas capacitivas disponibles en el mercado, colocadas en el canal de descarga. Queda claro a partir de estas comparaciones que la coincidencia entre ambas resulta satisfactoria.

Conforme se fueron poblando las zonas de las orillas de los ríos se habitaron los terrenos aluviales, utilizándolos para la agricultura y la crianza de ganado, y se aprovecharon las vías fluviales para la navegación fueron aumentado los daños debidos a las inundaciones. Esto incluye, tanto a los países desarrollados como en vías de desarrollo. En la Tabla 1 se hace un listado de los daños que se han producido durante este siglo en los Estados Unidos de América. La Tabla 2 indica las pérdidas en vidas y propiedades causadas por el Huracán Mitch el 16 de noviembre de 1998 en diferentes países de América Central.

Fig. 2a. Comparación de resultados calculados y medidos en la estación 1

Fig. 2b. Comparación de resultados calculados y medidos en la estación 3

Se han realizado comparaciones similares con observaciones de campo. La Figura 2 muestra la comparación de los resultados calculados y medidos en un canal largo revestido de hormigón. Las condiciones transitorias en el canal se produjeron reduciendo el caudal en el extremo aguas abajo en 8 segundos. La ola generada por esta reducción de caudal se propaga aguas arriba. La Figura 2 compara los resultados calculados y medidos en tres puntos a lo largo de la longitud del canal. Queda claro que la coincidencia es satisfactoria, excepto cerca del extremo aguas arriba, donde rompe el frente de la ola, lo que no está descrito por las ecuaciones que lo rigen.

Los caudales de rotura de la presa, calculados mediante un modelo bidimensional, se indican en la Figura 3. Las condiciones iniciales, en este caso, son una profundidad de caudal constante aguas arriba, con respecto a la presa, y una profundidad muy reducida en el extremo aguas abajo. No hay caudal ni aguas arriba ni aguas abajo con respecto a la presa. La presa, por lo tanto, se supone que se desploma instantáneamente en parte de su longitud. Las descargas de caudal a través de la brecha y la ola positiva se desplazan aguas abajo, y una ola negativa aguas arriba.

Resumiendo, se dispone actualmente de sofisticados modelos informáticos para calcular los caudales de avenida e investigar diversas medidas posibles para atenuar los daños de las avenidas e inundaciones. No obstante, generalmente no se dispone de datos sobre proyectos reales con el mismo nivel de sofisticación.

Figura 3. Perfil superficial del agua calculado mediante un modelo bidimensional