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Rafael Aránguiz/Mauricio Villagrán
Departamento de Ingeniería Civil
Universidad Católica de la Ssma Concepción
[email protected]/[email protected]
Centro de Investigación Marítimo Portuario
CIMP-UCSC
Concepción, 9 de Mayo de 2013
II Seminario Internacional “Gestión Integrada de Zonas Costeras”
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Introducción Chile es un país sísmico
Entre 1552 y 2010 se han registrado más de 60 sismos entre 6.5 y 9.5
11 de ellos han generado tsunamis destructivos
Tsunami: Serie de ondas oceánicas de período entre 5 y 60 minutos generadas por una perturbación a gran escala del océano. El término proviene del japonés tsu (puerto) y nami (ola)
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Introducción Tsunami de Chile 1960 nos
enseño que el riesgo es real…. Pero no a prepararnos para enfrentarlo
Chile 1960
El tsunami de 26/12/2004 marca un antes y después.
Efectos devastadores sobre zonas costeras Areas afectadas lejos de la zona del terremoto Carencia de sistemas de alarma, programas de mitigación y planes de evacuación
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Introducción Mientras tanto en Chile
Enero 2005
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Introducción Tsunami Chile 2010:
Magnitud 8,8 Mw
125 muertos
Alturas de inundación 10m
Falla en sistema de alerta
Tsunami Japón 2011:
Magnitud 9,1 Mw
11.000 muertos
Alturas de inundación de 20m
Fallan estructuras de protección
Había necesidad de mejorar¡¡¡¡
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Conceptos generales
Fuente: Diario la Tercera Ed. 31/3/2010
Run-up
Área Inundación
Altura de inundación
Profundidad de flujo
Nivel del mar Run-up
Área Inundación
Altura de inundación
Profundidad de flujo
Nivel del mar
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Confección de mapas de peligro de inundación para las comunas costeras del Bíobio
Después del tsunami de 2010, SUBDERE solicitó la confección de mapas de riesgo en 46 comunas costeras de la Octava Región (3 meses)
Comuna Localidad Método 1 Método 2 Método 3 SHOA Chart
Cobquecura Pullay
Buchupureo
Pilicura
Cobquecura
Taucú
Colmuyao
Mela
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Trehuaco Boca Itata X X
Coelému Vegas de Itata
Sector entre Perales y Alto Perales
X
X
X
X
X
Tomé Purema
Pingueral
Dichato
Coliumo
Cocholgue
Tomé
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Penco Lirquén
Penco
X
X
X
X
X
X
X
X
Talcahuano Rocuant
Talcahuano
Tumbes
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
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Metodología Objetivo: Estimación del área de inundación, tiempos de
arribo, velocidades y nivel de daño.
Es necesario definir 3
etapas importantes:
Generación
Propagación
Inundación
Definir escenarios para tsunamis nivel tipo 1, 2 y 3
Propagar tsunami desde zona de generación hasta aguas someras
Estimar el área de inundación, métodos numéricos o registros históricos
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Generación - Definir la condición
inicial del tsunami.
- Definir modelos de ruptura que originan los sismos.
- Definir el máximo tsunami que podría atacar una determinada zona según el objetivo del mapa de peligro.
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Se simularon 3 escenarios:
Envolvente de tsunamis de 1960, 2010 y 1922
Evento de 1835. Peor caso posible. Incertidumbre en ubicación y magnitud.
1835 1922
1960 2010
Escenarios utilizados
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- Requiere de información batimétrica. Se utiliza base de datos GEBCO, Cartas náuticas y batimetrías de detalle en la costa.
- Modelo numérico de propagación que resuelve las ecuaciones de movimiento (TUNAMI, COMCOT, NEOWAVE, DELFT3D, MIKE 21, entre otros)
Propagación
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Modelo de Propagación Tsunami 2010 en Golfo de Arauco
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Inundación - Requiere topografía de
detalle , deseable LIDAR (muy importante)
- Definir nivel de marea (usualmente se utiliza marea máxima)
- Definir método para estimación de la inundación: - Modelo numérico.
- Ecuaciones empíricas
- Registros históricos
- Elevación del terreno.
0
1
2
3
4
5
6
01-Ene-11 06-Ene-11 11-Ene-11 16-Ene-11 21-Ene-11 26-Ene-11 31-Ene-11
Fecha
Niv
el d
el m
ar
(m)
rad
prs
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Resultados de la modelación Área de inundación
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Profundidad de flujo
Resultados de la modelación
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Evolución Temporal
Resultados de la modelación
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Velocidades de propagación del tsunami
Resultados de la modelación
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Diversidad de resultados según tipo de escenario utilizado
Áreas de Inundación
1960 2010
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¿Evento de diseño? ¿Qué sismo o evento se utiliza para el diseño?
¿Qué nivel de marea se considera para la máxima inundación?
San Pedro
de la Paz
1835 Mw 9.0
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¿Cómo cuantificar los efectos en la costa
Minami Sanriku, Japón Dichato
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227kN
173kN
133kN
112kN
22.5kPa
Sismo Tsunami
W=5.300kN W=5.300kN
Mv=4.500 kN m
Mv imp=18.000 kN m
Mr=26.500 kN m Mr=15.000 kN m
Mv hidro=12.000 KN m
Mr=26.500 kN m
Fb=2.300kN
W=5.300kN
Impacto Arrastre 15kPa
¿Que tan dañino puede ser?
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Edificio de 3 pisos con losa de fundación en Onagawa
Edificio de 4 pisos fundado sobre pilotes en Onagawa
Elocuente…….
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Necesidad de enfocarse en la Mitigación
Mapa de peligro de inundación sirve para:
Construir mapas de riesgo
Construir mapas de manejo del riesgo (incluye vías de evacuación, áreas de seguridad, etc).
Proponer estrategias adecuadas de mitigación:
Protección
Reubicación
Acomodación
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Mitigación del riesgo
Estrategia de protección:
Kamaishi
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Mitigación del riesgo Estrategia de protección
Dichato
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Mitigación del riesgo
Efecto de Bosques
Aranguiz, R., Villagrán, M., Eyzaguirre, G (2011), “Use of trees as a tsunami natural barrier for Concepcion, Chile”. Journal of Coastal Research SI 64, pp450-454.
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Mitigación del riesgo
Estrategia de acomodación
Mejorar características naturales de protección (dunas)
Refugios, sistema de alerta, vías de evacuación
Códigos de diseño de estructuras en zona costera
Zonificación
Regulaciones de reconstrucción post-desastre
Incentivos o desincentivos de impuestos y seguros
Drenaje (erosión y socavación)
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Lecciones Aprendidas Implementar medidas no estructurales:
Educación ciudadana, planes de evacuación
Actualización constante de los mapas de inundación; la zona costera es dinámica
Mejorar herramientas de planificación territorial
Evitar la “Tsunamiamnesia” Aeropuerto de Sendai, Japón
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Anticipémonos a los eventos: no seamos solo reactivos!
Tendencias actuales en el estudio de Tsunamis
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Efecto de un tsunami generado en el norte de Chile sobre la Bahía de Concepción
Relación Magnitud v/s Máxima Inundación
Mw 8.8
Tendencias actuales en el estudio de Tsunamis
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• Propagación del Tsunami en la desembocadura del río Bíobio
Tsunami 2010
Tendencias actuales en el estudio de Tsunamis
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Tendencias actuales en el estudio de Tsunamis
Efecto de la configuración de la infraestructura en la zona de inundación
Sumatra 2004
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Tendencias actuales en el estudio de Tsunamis
Modelo físico y numérico para estudiar efectos no lineales en la zona de inundación
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Variabilidad en los daños sobre infraestructura existente
Tendencias actuales en el estudio de Tsunamis
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Tendencias actuales en el estudio de Tsunamis
• Mejoramiento de los algoritmos para simular el proceso de inundación
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Tendencias actuales en el estudio de Tsunamis
Rompieron amarras y fue Empujado fuera del puerto Navegó a la deriva entre los Rompeolas, impactándolo por el lado mar Deambuló por la entrada al puerto varando al otro lado del terminal en un bajo de arena
• Efectos de las simplificaciones en los modelos numéricos
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Tsunami 2011 Japón Islas Guam 2 Submarinos nucleares soltaron sus amarras y se desplazaron a la deriva por el puerto
• Efectos sobre las embarcaciones
Tendencias actuales en el estudio de Tsunamis
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Tendencias actuales en el estudio de Tsunamis
• Aumento de las capacidades computacionales • Grillado dinámico • Programación paralela PPU • Uso de tarjetas graficas GPU
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Gracias por su atención
Rafael Aránguiz/Mauricio Villagrán
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