Hanif M.Chaudhry

Els éssers humans s'han hagut d'enfrontar a les inundacions des de temps remots. Una de les primeres mencions sobre inundacions en la història escrita es troba en la mitologia grega, en la qual Zeus, durant el regnat de Deucalion I, va esborrar la humanitat del mapa amb una inundació a causa de la degeneració moral a què havien arribat. La Bíblia descriu un esdeveniment semblant a continuació, quan Déu va netejar la Terra d'immoralitat durant els temps del profeta Noé amb una inundació causada per grans i prolongades pluges torrencials:

"D'ací a set dies faré ploure durant quaranta dies i quaranta nits, i faré desaparéixer de la terra tots els éssers que vaig crear. [...] Noé tenia sis-cents anys quan van sobreeixir les aigües abismals del gran oceà i s'obriren les rescloses del cel. [...] Sobre la terra començà a caure un aiguat que durà quaranta dies i quaranta nits. (Gènesi 7:4, 11, 12).

Al llibre sagrat dels musulmans, l'Alcorà, aquest esdeveniment es descriu en termes semblants de la manera següent:

"De manera que obrírem les portes del cel i hi deixàrem passar l'aigua a través.

I vam fer que de la terra brollara aigua en fonts.

Perquè les aigües arribaren a la mesura marcada" (Alcorà 54:11)

Altres religions i civilitzacions tenen descripcions semblants d'antics esdeveniments d'inundacions. Per exemple, els indis americans al nord-oest del Pacífic parlen de la Gran Inundació que va aniquilar quasi tot el que hi havia per on passava.

Les pluges torrencials intenses i prolongades no són l'única causa d'importants inundacions. Grans i intenses nevades seguides per un sobtat augment en la temperatura de l'aire, en combinació amb pluges torrencials, poden donar com a resultat importants fluxos d'aigües superficials (vessaments). Les obstruccions de gel durant la primavera tenen com resultat inundacions en els climes més freds. Els ensorraments o les ruptures de les preses produeixen importants cabals aigua avall en les valls dels rius. La ruptura o el desbordament de dics i el sobreeiximent o l'afonament de dics marins poden inundar grans àrees. De la mateixa manera, els huracans o tifons poden produir enormes onades sísmiques marines (onades de marea) que poden inundar grans zones costaneres, com sol ocórrer periòdicament a la zona més baixa de Bangla Desh, amb grans pèrdues en vides humanes i propietats.

1993 inundació al Riu Missouri (agraïment al Cos d'Enginyers de l'Exèrcit dels Estats Units)

A fi d'atenuar els danys per inundacions s'han intentat diversos mètodes. Aquests inclouen una reducció en la magnitud dels cabals pic en les vies fluvials, la construcció de dics per a protegir determinades zones de les inundacions, el dragatge de les vies fluvials, la neteja i l'increment de l'eficiència dels canals disposant canals de derivació amb aquesta finalitat. A més, els danys a les propietats es poden atenuar mitjançant una urbanització controlada dels marges de les vies fluvials.

Es poden reduir els cabals pic, disposant un embassament d'emmagatzemament o un sistema d'embassaments en un emplaçament aigua amunt, de manera que l'aigua s'hi vaja emmagatzemant a mesura que augmenta el cabal i després s'allibere lentament. L'ordenació territorial es pot emprar també per a augmentar la infiltració, l'emmagatzemament d'intercepció i la detenció, a fi de reduir els cabals pic. En construir la presa de Shasta i l'embassament d'emmagatzemament, el cabal pic màxim del riu Sacrament es va reduir de 9.300 m3/s a 3.600m3/s, una reducció del 61%. S'ha construït un sistema d'embassaments al riu Columbia i els seus afluents a fi de reduir significativament els cabals pic.

La construcció de dics és el mètode més comunament utilitzat per a atenuar els danys per avingudes. Algunes vegades es construeixen espigons o contradics per tal de limitar les possibilitats d'erosió dels dics durant les grans crescudes. El dragatge o folrat del canal per a reduir les pèrdues de l'altura de caiguda augmenta l'eficiència de les vies fluvials i, per tant, redueix la profunditat necessària per a transportar el cabal corresponent..

A fi de planificar i dissenyar qualsevol d'aquestes mesures i per a determinar-ne l'eficàcia és necessari computar els nivells d'aigua en tota la longitud de la via fluvial, tenint en compte la variació de la descàrrega, amb el temps, amb el que es denominen hidrogrames o avingudes de disseny. Aquests estudis es fan generalment per a crescudes a 100 o 500 anys. Es calculen les profunditats de cabal amb aquestes mesures i sense i després es determinen els costos i beneficis corresponents. Basant-se en aquesta informació se selecciona una mesura òptima.

La mecànica d'aquests cabals és bastant complexa i no es pot simular fàcilment. Per exemple, Galileu Galilei (1564-1642) va observar el següent:

"És més fàcil observar els moviments de les estreles -malgrat la increïble distància que separa les unes de les altres- que entendre el moviment de l'aigua, encara que aquest tinga lloc davant dels nostres propis ulls".

A pesar de la considerable tasca d'investigació i desenvolupament que hi ha hagut des dels temps de Galileu, és impossible calcular amb precisió aquests cabals en les vies fluvials naturals. Amb aquest fi s'han desenvolupat diversos models informàtics. Aquests inclouen els models hidrològics simples fonamentats en l'observació de camp d'avingudes històriques i models de cabal unidimensionals, bidimensionals i tridimensionals que es basen en la resolució numèrica de les equacions que els regeixen. La disponibilitat d'ordinadors més ràpids, d'eficients procediments numèrics i de sofisticats algorismes per a la representació dels resultats simulats, ha augmentat la utilitat dels models informàtics en les aplicacions de la vida real. Aquests càlculs es van fent com més va més complexos si els cabals tenen forts pendents, cosa que es diu onades de xoc o onades de marea (mascarets).

Les inundacions no necessàriament han de considerar-se desastres; les grans crescudes han sigut un recurs vital per a proporcionar aliment per sedimentació als terrenys al·luvials, de manera que es pogueren cultivar fruits i collites en valls fèrtils. Aquesta és una de les principals raons que diverses civilitzacions floriren al llarg dels grans rius, com ara el Nil, el Ganges, l'Indus, l'Eufrates, el Tigris, el Mekong, etc. La navegació és una altra raó que va permetre els viatges i el fàcil enviament de les collites i béns produïts i la importació d'altres articles procedents d'altres zones.

Abans de poder usar un model informàtic amb tota confiança, s'han de verificar els resultats calculats. Això s'ha fet comparant els resultats calculats amb els mesuraments efectuats al laboratori i amb els projectes de la vida real. Les figures 1 i 2 ens mostren aquestes comparacions.

Fig. 1. Comparació de resultats calculats i de laboratori

Els resultats calculats es comparen en la figura 1 amb les dades obtingudes en el canal de descàrrega del laboratori, de 0,93 m d'ample, 21 m de llarg i 0,6 m de profunditat. La secció transversal té terrenys al·luvials als dos costats. El cabal d'entrada al canal de descàrrega varia amb el temps en obrir una vàlvula lentament per tal de reproduir l'hidrograma d'una avinguda. La irregularitat dels terrenys al·luvials es va augmentar per tal de simular situacions reals col·locant un teixit electrònic amb forma ondulada. Les condicions de cabal inicials es van calcular primer per a l'índex de descàrrega inicial i el nivell d'aigua especificat en l'extrem del corrent aigua avall. L'hidrograma d'entrada es va especificar llavors com el límit aigua amunt, i un sobreeixidor de superfície com el límit aigua avall. Les profunditats de cabal, calculades en diversos punts, es comparen amb les mesures efectuades mitjançant sondes capacitives disponibles en el mercat col·locades al canal de descàrrega. Queda clar a partir d'aquestes comparacionsque la coincidència entre totes dues resulta satisfactòria.

A mesura que es van anar poblant les zones de les vores dels rius es van habitar els terrenys al·luvials, que es van emprar per a l'agricultura i la criança de bestiar, es van aprofitar les vies fluvials per a la navegació i van anar augmentat els danys causats per les inundacions. Això inclou tant els països desenvolupats com en vies de desenvolupament. En la taula 1 es fa una llista dels danys que s'han produït durant aquest segle als Estats Units d'Amèrica. La taula 2 indica les pèrdues en vides i propietats causades per l'huracà Mitch el 16 de novembre de 1998 en diferents països d'Amèrica central.

Fig. 2a. Comparació de resultats calculats i mesurats a l'estació 1

Fig. 2b. Comparació de resultats calculats i mesurats a l'estació 3

S'han fet comparacions semblants amb observacions de camp. La figura 2 mostra la comparació dels resultats calculats i mesurats en un canal llarg revestit de formigó. Les condicions transitòries en el canal es van produir reduint el cabal a l'extrem aigua avall en 8 segons. L'onada generada per aquesta reducció de cabal es propaga aigua amunt. La figura 2 compara els resultats calculats i mesurats en tres punts al llarg de la longitud del canal. Queda clar que la coincidència és satisfactòria excepte prop de l'extrem aigua amunt, on el front de l'onada romp, la qual cosa no està descrita per les equacions que el regeixen.

Els cabals de ruptura de la presa, calculats mitjançant un model bidimensional, s'indiquen a la figura 3. Les condicions inicials, en aquest cas, són una profunditat de cabal constant aigua amunt, respecte a la presa, i una profunditat molt reduïda en l'extrem aigua avall. No hi ha cabal ni aigua amunt ni aigua avall respecte a la presa. Lapresa, per tant, se suposa que es desploma instantàniament en part de la seua longitud. Les descàrregues de cabal a través de la bretxa i l'onada positiva es desplacen aigua avall, i una onada negativa es desplaça aigua amunt.

En resum, actualment disposem de sofisticats models informàtics per a calcular els cabals d'avinguda i investigar diverses mesures possibles per a atenuar els danys de les avingudes i inundacions. No obstant això, generalment no disposem de dades sobre projectes reals amb el mateix nivell de sofisticació.

Figura 3. Perfil superficial de l'aigua calculat mitjançant un model bidimensional