Uno de los principales problemas que enfrentan las autoridades gubernamentales, particularmente organismos de emergencia, para adoptar medidas de mitigación adecuadas durante la ocurrencia de un temporal es la carencia de información precisa. En este sentido, es útil contar con sistemas de alerta de crecidas, los cuales son un complemento de las medidas estructurales de prevención de inundaciones (espigones, gaviones, etc.). La Tesis trata sobre la confección de un Sistema Alerta Temprana por Inundaciones o falla de Obras Hidráulicas a nivel Regional, y tiene como propósito el uso de dos técnicas de incipiente empleo en el área de la Hidrología; Lógica Difusa y Algoritmo Genético, las cuales se enmarcan en el campo de los Sistemas Expertos o también denominado Inteligencia Artificial. Se realizó una revisión del marco teórico y estado del arte de las técnicas empleadas. En particular, Lógica Difusa, Algoritmo Genético, Generación de índices de Riesgo y modelos lineales de Función Transferencia. Bajo este esquema se materializó la metodología de análisis y definición de los conceptos propuestos. El diseño del Sistema en su conjunto involucró entre otros aspectos, el pronóstico de caudales, definición de Índices de Riesgo y modo de implementación, efectuándose la recolección de antecedentes correspondiente y caracterización de la Zona de Estudio. Mediante el tratamiento en profundidad de estos tópicos se define y analizan tanto los alcances del uso de Lógica Difusa, como del resto de los métodos empleados. Se utilizó Lógica Difusa para dos implementaciones tipo, la primera consiste el uso del Esquema general planteado por Sugeno (Sugeno, 1985) aplicado al pronóstico de caudales, este tipo de modelos fue calibrado con un Algoritmo Genético. Para analizar, mediante comparación, los modelos de Lógica Difusa se identifican modelos de pronóstico de caudales del tipo Función de Transferencia. La segunda implementación de los modelos de Lógica Difusa tuvo por objeto la generación de Índices de Riesgo Agregados por zonas geográficas (comunas), empleando en este caso el esquema conceptual base planteado por Mandami (Mandami et al., 1975). Se concluye la validez y conveniencia del uso de Lógica Difusa para la generación de Índices de Riesgo Agregados, esta metodología permite interpretar los Índices de Riesgo de manera global, los cuales tienen como propiedad ser continuos o discretos, según se requiera, y con una escala fija. Los modelos de Lógica Difusa para el pronóstico de caudales no aportan una mejora significativa con respecto a los modelos de función de transferencia. La calibración mediante el uso del Algoritmo Genético no asegura la obtención de parámetros “óptimos” de los modelos de Lógica Difusa ajustados. Se constata que el desempeño del Algoritmo Genético está altamente sujeto al operador evolutivo “Mutación”.

Memoria para optar al título de Geógrafo / Las inundaciones como amenaza hidrometeorológica en la ciudad de Puerto Montt se han desarrollado en los diferentes tipos identificados por Castro et al. (2015), Inundación de calles, salida de cauces y anegamiento de terrenos, de acuerdo a una localización determinada en el área urbana consolidada o en las áreas de expansión. En las zonas de expansión no se cuenta actualmente con un amplio desarrollo urbano territorial, por lo que la exposición real de acuerdo a las indicaciones de construcción del instrumento de planificación territorial vigente es incierta, pero se ve aumentada según las condiciones establecidas para el desarrollo de residencias unifamiliares o colectivas y actividades productivas. Como no se tiene conocimiento aún de la exposición real a inundaciones, la gestión de riesgo que actualmente se desarrolla es mínima y de carácter reactivo. Más bien no existen aún protocolos particulares para la amenaza de inundación y se actúa de acuerdo a las indicaciones de la institución referente (ONEMI) o de acuerdo a las formas de las instituciones locales.

Esta memoria está motivada en la ley 20:304 “Sobre operación de embalses frente a alertas y emergencias de crecidas y otras medidas que indica". Esta Ley surge como respuesta del Poder Ejecutivo a las grandes inundaciones provocadas por el río Bío-Bío en el año 2006. La creación de esta Ley implicará la asignación de algunos embalses como \embalses de control" los cuales tendrán la misión de ayudar a controlar las crecidas producidas en su cuenca. Este nuevo objetivo de los embalses impondrá una nueva forma de operarlos frente los eventos de crecida. Esta nueva ley crea un nuevo escenario en las cuencas donde existan embalses de control, ya que la operación de los embalses conforme al nuevo manual de operación, aprobado por la DGA, eximirá de toda responsabilidad a los propietarios de los embalses frente a los destrozos generados por las inundaciones aguas abajo. De la misma manera, una operación del embalse que no cumpla lo reglamentado por el manual será motivo de sanción al operador del embalse. Otro escenario generado por la creación de la ley corresponde a cuando se decreta una alerta de crecida, el operador del embalse opera conforme a lo establecido por el manual y el resultado de la crecida real es menor a la pronosticada. Esta situación genera pérdidas del volumen embalsado. Estas pérdidas deberán ser asumidas por el Fisco. Debido a que la ley modifica la operación de los embalses de control frente los eventos de crecida se creó un modelo de rastreo de crecidas que fuera capaz de independizar el efecto de la operación del embalse en el resto de la cuenca. Para así poder evaluar fidedignamente el impacto de la ley. Además se utilizaron metodologías de evaluación económica, tanto para los volúmenes de agua perdidos en los embalses y de los beneficios generados por la disminución de la inundación, para poder comparar el resultado de los distintos escenarios encontrados por las modificaciones en la operación del embalse estudiadas. Todas las metodologías, resultados y conclusiones están en la presente memoria.

El alto riesgo aluvional existente en el país debido a la presencia de grandes montañas sujetas a las inclemencias del tiempo, sumado a la creciente presión urbana por utilizar sectores cada vez más expuestos a este tipo de eventos, justifican estudios sobre el comportamiento de flujos detríticos y la posibilidad de mitigar sus efectos mediante la construcción de obras de protección y control. En esta tesis se desarrolló un estudio experimental sobre la dinámica de flujos detríticos y su interacción con distintos obstáculos interpuestos al paso del flujo que simulan obras de protección. La instalación experimental consiste en una canal de alta pendiente de 20 cm de ancho por 6,5 m de largo disponible en el laboratorio de Hidráulica de la Universidad de Chile. Una cámara de carga, la que se conecta con el canal a través de una compuerta, es alimentada con una mezcla de agua y sedimentos constituidos por fracciones de arena, grava y bentonita. El flujo se genera tras la apertura repentina de la compuerta. La altura de la apertura varia entre 1 ó 2 cm. Las obras fueron materializadas como barreras de geometría simple, ubicadas lo suficientemente aguas abajo de la entrada al canal como para permitir el desarrollo completo del flujo. Tanto las características del flujo como la interacción de éste con las barreras fueron obtenidas a través del procesamiento de imágenes capturadas mediante el uso de tres cámaras de video. En el estudio de la dinámica de los flujos detríticos generados, se buscó cuantificar los principales procesos físicos que controlan el movimiento: colisiones entre partículas, fricción entre partículas (esfuerzos de Coulomb) y la interacción entre las partículas y el fluido ambiente. La cuantificación de estos procesos se realizó a través de los parámetros adimensionales: número de Bagnold (Ba), número de Savage (Sa) y número de fricción (Nf). Los resultados muestran que los flujos detríticos se sitúan en el régimen de transición macroviscoso-inercial o en el inercial, según la clasificación de Bagnold, mostrando un predominio de las colisiones por sobre la fricción. La viscosidad del fluido intersticial se vuelve importante a medida que se aumenta la concentración de sedimento fino en la mezcla. En cuanto al efecto de las barreras en el flujo detrítico, se concluye que dependiendo de la estrategia de control aluvional, además de las condiciones de flujo y del terreno, este tipo de obras pueden resultar efectivas para la mitigación del riesgo aluvional. Barreras impermeables pueden actuar como importantes trampas de sedimento en pendientes no muy pronunciadas, mientras que barreras permeables son capaces de retener, temporalmente, considerables volúmenes de sedimento, retardando así el caudal máximo de descarga de sedimentos. El espaciamiento entre barreras constituye un elemento importante en el diseño, ya que en gran medida controla el comportamiento y efectividad de ellas. Nuevos estudios tendrán que definir el espaciamiento óptimo en función de la estrategia de control deseada, como también profundizar en la caracterización mecánica de flujos de agua-sedimentos de granulometrías extendidas.

No autorizado por el autor para ser publicada a texto completo / Uno de los grandes problemas de Chile, debido principalmente a su orografía e hidrología, consiste en las catástrofes que con cierta frecuencia ocurren en los valles debido a las crecidas. El problema tiene diversas aristas, porque se puede tratar de crecidas pluviales o nivales, en valles que pueden ser estrechos como los del norte, o cubrir grandes extensiones como los del sur. Por lo tanto, las soluciones pueden ser también de diverso tipo y su evaluación económica también puede realizarse de diferentes formas, dependiendo de la información disponible. La presente memoria se realiza para el valle de Camiña, en el cual se pretende mitigar el efecto de las crecidas mediante un embalse que las controle. El embalse serviría también para el control de sedimentos, para regular el riego y para generar energía, pero su principal uso, u objetivo, es el control de crecidas, sobre el cual se realiza la evaluación económica. Después de una amplia revisión bibliográfica y periodística, se derivó a una metodología que permite obtener la función de daños en aquellos casos en que se cuenta con poca información. Esta metodología, en términos de sus procedimientos ha quedado postulada como de aplicación general. Mediante la aplicación de diversas técnicas de la ingeniería, se ha calculado las crecidas en el valle para diferentes períodos de retorno, el efecto regulador del embalse, las áreas inundadas en el valle, se ha determinado los tipos de daños que ocurren durante las crecidas y se ha valorado los que fue posible hacerlo, utilizando la información disponible al máximo. Se pudo comprobar que los más relevantes corresponden a las pérdidas de vidas humanas. Se propuso una curva adimensional de daños en función de los caudales de crecidas, de manera de estimar el daño anual esperado en diferentes escenarios, situación actual, futura sin proyecto y futura con proyecto de embalse para varias capacidades. Mediante la utilización de información proveniente de los diseños del embalse, se determinaron los costos de las obras para diferentes tamaños, lo que permitió realizar la evaluación económica y seleccionar el mejor tamaño del proyecto. Los resultados de la evaluación económica indicaron que la construcción de un embalse es rentable y el volumen óptimo de regulación de 35 millones de m3. No obstante, la imprecisión que existe para la cuantificación de una serie de daños, permite ratificar que los resultados no pueden considerarse categóricos para decidir la construcción de las obras, sino que son una herramienta más de decisión.

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias, Mención Geología / Memoria para optar al título de Geóloga / La ciudad de Santiago en los últimos años ha experimentado una acelerada expansión demográfica hacia zonas precordilleranas, en donde las condiciones geomorfológicas y climáticas generan una condición favorable a la generación de eventos de remociones en masa. Entre ellos, los flujos representan uno de los principales peligros geológicos para la ciudad debido a su gran alcance, alta energía y gran capacidad destructiva. En los últimos años y gracias a la creciente preocupación por el riesgo asociado, el número de estudios en la zona de estudio se ha incrementado. Distintos autores han evaluado la susceptibilidad de remociones en masa, detectando unidades geomorfológicas potencialmente inestables en distintas quebradas. Este trabajo complementa estos estudios agregando la zona Sur-Oriente del área, generando, finalmente, un mapa de susceptibilidad para cada uno de los distintos tipos de remociones en masa en el frente cordillerano de Santiago. En general, las quebradas mayores, como Macul y San Ramón, poseen una susceptibilidad alta a media para los distintos tipos de remociones en masa, mientras que las quebradas menores poseen una susceptibilidad media a baja. Sin embargo, para los eventos de tipo flujo, todas las quebradas presentan al menos una unidad geomorfológica capaz de generar este fenómeno, razón por la cual todas se evalúan en distintos escenarios para evaluar el peligro asociado. Este estudio presenta un mapa de peligro de flujos realizado con el programa de simulación numérica RAMMS-Debris Flows. Para la calibración de los parámetros de fricción del modelo se utiliza el evento del 3 de mayo de 1993 en las quebradas de Macul, San Ramón y Lo Cañas. Las zonas de inundación obtenidas se comparan con los resultados obtenidos mediante el programa LAHARZ para la validación de los datos entrada del programa. Aunque la información relativa a alturas alcanzadas y la potencia de los depósitos es limitada, los resultados muestran similitudes respecto a las distancias de alcance y las áreas de inundación del evento. La información obtenida se extrapola al resto de las quebradas del frente cordillerano, principalmente por la similitudes geomorfológicas y los materiales disponibles. Además, se llevan a cabo simulaciones para el peor escenario posible, el que se obtiene al combinar de la peor tormenta esperable, una isoterma 0°C anormalmente alta y suficiente material disponible en las cuencas hidrográficas. La información obtenida se analiza en una matriz de peligro donde se relaciona la intensidad del flujo y su probabilidad de ocurrencia para obtener los grados de peligro asociados a cada zona. Los mapas de peligro indican que las zonas de mayor peligro son las aledañas a la quebrada de Macul y San Ramón, mientras que en el resto de las quebradas, las zonas de peligro se restringen a zonas proximales. A pesar de que los modelos numéricos no logran simular completamente la complejidad de los distintos tipos de flujos, RAMMS-Debris Flows se presenta como una aproximación confiable para obtener mapas de peligro de flujos de detritos, pero se debe actuar con precaución en la simulación de flujos con un mayor contenido de agua, como es el caso de los flujos históricos ocurridos en el frente cordillerano de Santiago.

Las inundaciones pluviales en zonas urbanas ocurren cuando lluvias intensas y de corta duración no pueden ser evacuadas lo suficientemente rápido por el sistema de drenaje o infiltrado del suelo, por lo tanto, el agua fluye hacia las calles y las estructuras cercanas. A menudo, en zonas donde el sistema de drenaje urbano es deficiente, las inundaciones pluviales se convierten en inundaciones repentinas peligrosas a los pocos minutos con altos valores de velocidad y nivel del agua. Una medida de disminución del riesgo generado por las inundaciones pluviales repentinas es la implementación de sistemas de alerta temprana para el envío de información oportuna a la comunidad en riesgo. Esta tesis doctoral llevó a cabo el diseño e implementación de un sistema de alerta temprana (SAT) para la detección del nivel de peligrosidad de inundaciones pluviales repentinas en cuencas urbanas. El SAT desarrollado mide en tiempo real la cantidad de lluvia que cae sobre una cuenca urbana y a través de un modelo hidrológico-hidráulico estima el nivel y la velocidad del flujo en las calles. Posteriormente, estos datos son utilizados para genera las alertas de peligrosidad las cuales son visualizadas a través de una aplicación Web y enviadas por redes sociales a los usuarios suscritos. Este sistema de alerta temprana está dividido en dos secciones: diseño del sistema y modelo hidrológico-hidráulico. El diseño del sistema describe los sistemas de adquisición de datos, comunicación, alimentación y visualización de la información. El modelo hidrológico-hidráulico explica el proceso de transformación de la lluvia en niveles de peligrosidad y su variación espacial y temporal. Este SAT fue implementado como ejemplo en la ciudad de Barranquilla (Colombia), el cual es la ciudad de Colombia más afectada por inundaciones pluviales repentinas, conocidas como arroyos peligrosos. Se tomó como objeto de estudio el arroyo peligroso conocido como "La 65" que tiene una longitud aproximada de 4.5 Km. Se compararon los datos nivel del agua, velocidad del agua y peligrosidad obtenida por los sensores y el modelo propuesto durante eventos de lluvia fuertes comprobando la efectividad del modelo para emitir alertas oportunas a la comunidad en riesgo. / Les inundacions pluvials en zones urbanes ocorren quan pluges intenses i de curta durada no poden ser evacuades prou ràpid pel sistema de drenatge o infiltrat del sòl, per tant, l'aigua flueix cap als carrers i les estructures properes. Sovint, en zones on el sistema de drenatge urbà és deficient, les inundacions pluvials es converteixen en inundacions sobtades perilloses als pocs minuts amb alts valors de velocitat i nivell de l'aigua. Una mesura de disminució del risc generat per les inundacions pluvials sobtades és la implementació de sistemes d'alerta primerenca per a l'enviament d'informació oportuna a la comunitat en risc. Aquesta tesi doctoral va dur a terme el disseny i implementació d'un sistema d'alerta primerenca (SAP) per a la detecció del nivell de perillositat d'inundacions pluvials sobtades en conques urbanes. El SAP desenvolupat mesura en temps real la quantitat de pluja que cau sobre una conca urbana i a través d'un model hidrològic-hidràulic estima el nivell i la velocitat del flux en els carrers. Posteriorment, aquestes dades són utilitzades para genera les alertes de perillositat les quals són visualitzades a través d'una aplicació Web i enviades per xarxes socials als usuaris subscrits. Aquest sistema d'alerta primerenca està dividit en dues seccions: disseny del sistema i model hidrològic-hidràulic. El disseny del sistema descriu els sistemes d'adquisició de dades, comunicació, alimentació i visualització de la informació. El model hidrològic-hidràulic explica el procés de transformació de la pluja en nivells de perillositat i la seua variació espacial i temporal. Aquest SAP va ser implementat com a exemple en la ciutat de Barranquilla (Colòmbia), el qual és la ciutat de Colòmbia més afectada per inundacions pluvials sobtades, conegudes com a rierols perillosos. Es va prendre com a objecte d'estudi el rierol perillós conegut com "La 65" que té una longitud aproximada de 4.5 Km. Es van comparar les dades nivell de l'aigua, velocitat de l'aigua i perillositat obtinguda pels sensors i el model proposat durant esdeveniments de pluja fortes comprovant l'efectivitat del model per a emetre alertes oportunes a la comunitat en risc. / Urban pluvial flooding occurs when intense, short-duration rainfall cannot be evacuated quickly enough through the drainage system or infiltrated into the ground; therefore, water flows into streets and nearby structures. Often, in areas where the urban drainage system is deficient, pluvial flooding become dangerous flash floods after a few minutes of rainfall with high values of water level and water velocity. A measure to reduce the risk generated by pluvial flash floods is the implementation of early warning systems to send timely information to the community at risk. This doctoral thesis presents the design and implementation of an early warning system (EWS) for detecting the hazard level during pluvial flash floods in urban basins. The developed EWS measures in real- time the amount of rain that falls on an urban basin and through a hydrological-hydraulic model, estimates the water level and water velocity in the streets. Subsequently, these data are used to generate hazard alerts that are displayed through a Web application and sent by social networks to subscribed users. This early warning system is divided into two sections: system design and hydrological-hydraulic model. The system design describes the systems for data acquisition, communication, power supply and information visualization. The hydrological-hydraulic model explains the process of transforming rain into hazard levels and its spatial and temporal variation. This EWS was implemented in the city of Barranquilla (Colombia), which is the city of Colombia most affected by flash floods, known as dangerous streams. The dangerous stream known as "La 65" was selected as the study object, which has a length of 4.5 km approximately. It was compared water level, water velocity and the hazard levels values obtained by the sensors with the proposed model during heavy rain events demonstrating the model effectiveness to send timely alerts to the community at risk. / Acosta Coll, MA. (2018). Sistema de Alerta temprana para la predicción del nivel de peligrosidad en inundaciones pluviales repentinas [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/114797 / TESIS

Memoria para optar al título de Geógrafo

El presente proyecto se orienta a diseñar y aplicar las defensas ribereñas en el cauce del río La Leche, aplicando los diferentes métodos de diseño, como alternativa de solución ante eventualidades de desborde del rio en crecidas de caudal; con el fin de conocer los diferentes tipos que pueden ser flexibles y rígidos, materiales, consideraciones tomadas características, ventajas, desventajas u otros factores que se puedan considerar en el diseño tomando en cuenta ciertas consideraciones según el manual de diseño de la autoridad nacional del agua. Se identificará las zonas más vulnerables a desbordes es decir zonas críticas que es donde se han producido inundaciones, originando perdidas costosas en la región; mediante un estudio de vulnerabilidad teniendo en cuenta las condiciones hidrológicas que se presenta en la cuenca del río. Con los resultados obtenidos, se determinará cuál de las opciones de diseño de defensas ribereñas es la más óptima técnica y económica, para este tipo de estudio.

El presente proyecto de tesis pretende analizar y diseñar la defensa ribereña ubicada en el río Reque, desde la Bocatoma Monsefú hasta el puente Reque. Según estudios, la crecida del río ocasiona el desborde del mismo, perjudicando a la población y a cientos de hectáreas de cultivos en la zona. Es por ello que se desarrollará el proyecto, para lograr la protección adecuada de las zonas aledañas y permita la evacuación normal de las aguas del río Reque en épocas de avenidas. El proyecto permitirá contar con una estructura hidráulica eficiente que ayudará a mitigar pérdidas económicas en el sector agrícola, dadas por las crecientes del río; así como también el bienestar de la población aledaña.