Desarrollan un nuevo modelo de simulación para calcular los riesgos de inundaciones en zonas húmedas

“Lo novedoso de este modelo —explica Goñi— es que separa la precipitación en diferentes componentes, según el estado de humedad del terreno; permite además identificar las zonas que están en condición de saturación o encharcadas y puede ser aplicado a eventos de larga duración, como los que suceden en estas zonas de clima húmedo”.

Su tesis doctoral, Desarrollo de un modelo de simulación lluvia-escorrentía en zonas húmedas. Aplicación y evaluación en cuencas de cabecera ubicadas en Gipuzkoa, ha estado dirigida por Faustino Nicolás Gimena Ramos y José Javier López Rodríguez, profesores titulares del Departamento de Proyectos e Ingeniería Rural de la Universidad Pública de Navarra, y ha obtenido la calificación de Sobresaliente cum laude. Mikel Goñi Garatea es Licenciado en Ingeniería Agronómica por la UPNA, donde trabaja como profesor ayudante doctor en el área Expresión Gráfica en la Ingeniería. Ha participado en una decena de proyectos de investigación, ha presentado aportaciones a 13 congresos nacionales e internacionales y es co-autor de seis artículos en publicaciones científicas y un libro publicado por el Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX).

Un modelo de simulación es una simplificación más o menos sencilla de la realidad. Su objetivo es doble: por un lado, analizar las consecuencias de hacer ciertas suposiciones sobre la naturaleza del mundo real; por otro, predecir cómo se comportará un sistema bajo una serie de circunstancias que ocurren naturalmente. “Galileo Galilei —señala Mikel Goñi— dijo que era más fácil observar los movimientos de las estrellas, a pesar de la increíble distancia que separa unas de otras, que entender el movimiento del agua, incluso aunque éste tenga lugar delante de nuestros propios ojos. A pesar de la labor de investigación y del desarrollo que hemos tenido desde los tiempos de Galileo, resulta imposible calcular con precisión estos caudales en las vías fluviales naturales”.

Con esa finalidad se desarrollan modelos matemáticos, pero antes de poder utilizar un modelo matemático con toda confianza es preciso verificar los resultados calculados. Esto se realiza comparando los resultados calculados con medidas realizadas en laboratorio y medidas de campo. “Los modelos de simulación requieren la aplicación de una serie de aproximaciones matemáticas que puedan describir los procesos naturales. En el caso particular de la hidrología, se trata de representar matemáticamente los procesos involucrados en el balance hídrico de una cuenca que se consideran más relevantes”.

Un modelo para climas húmedos

La mayoría de los modelos que permiten simular caudales de avenidas en cuencas de cabecera simulan únicamente la escorrentía (corriente de agua) superficial y sólo son válidos para fenómenos de lluvia de alta intensidad y de corta duración (de pocas horas a un día). Sin embargo, en zonas de climas húmedos, como Navarra y País Vasco, la mayoría de los caudales más altos están asociados a largos períodos de lluvia (de varias semanas de duración). Esto significa que el terreno se humedece lentamente y se generan otros tipos de escorrentía, una corriente que circula bajo la superficie de manera más lenta pero que puede alcanzar magnitudes importantes y, sobre todo, condicionar la respuesta hidrológica de la cuenca si la lluvia persiste.

“El objetivo de mi tesis ha sido precisamente buscar una nueva herramienta que permita simular períodos de lluvia más largos que los modelos convencionales, desarrollar un nuevo modelo hidrológico que contemple varios tipos de flujo y que pueda ser aplicado a eventos de larga duración como los que ocurren en zonas de clima húmedo”, explica su autor.

La novedad es que el modelo generado separa la precipitación en diferentes componentes, en función del estado de humedad existente en el terreno y unos indicadores geomorfológicos que permiten identificar aquellas zonas que se encuentran en condiciones de saturación o encharcadas. “El nuevo modelo no se limita a simular la escorrentía sino que también permite regular la evolución de las zonas que se encuentran en condiciones de saturación a lo largo de la duración del evento”.

Una vez desarrollada y generada la aplicación informática que permite el uso del modelo matemático, el primer trabajo consistió en realizar un análisis y evaluación exhaustiva del modelo para conocer su aplicabilidad y comprobar que reflejaba adecuadamente la realidad de los procesos que ocurren en una cuenca. Para ello se trabajó en dos cuencas de Guipúzcoa (Aixola y Oiartzun) con los datos facilitados por el Departamento de Desarrollo Sostenible de la Diputación Foral de Gipuzkoa. “Con la evaluación se han comprobado las simulaciones realizadas en 37 eventos de la cuenca de Aixola y 15 de la cuenca de Oiartzun. El nuevo modelo ha dado muy buenos resultados y ha superado a los modelos convencionales”.

Por último, otra aportación de esta tesis ha sido incluir un nuevo concepto de circulación de la escorrentía superficial basándose en la geomorfología de la cuenca, lo que “simplifica el proceso y en el futuro permitirá incorporar la distribución espacial de la lluvia sin necesidad de aumentar la complejidad del modelo”.