Inundaciones urbanas : criterios de peligrosidad y evaluación del riesgo para peatones y vehículos

Abstract

In this research work, an analysis is first undertaken on the hazard regarding people exposed to floods in urban areas. Several experiments with people were carried out in order to determine the stability limit to pedestrians, with physical characteristics previously established, crossing through a water flow. This study was complemented by including surveys on the tested people regarding their feelings during the tests. The aim was to evaluate the adequacy of the tests and more especially to figure out the stability feelings of every person under different hydraulic conditions (water depths and velocities). Vehicles are essential components related to impacts in cities when importants floods occurs, considering that direct tangible damages (impacts either on the vehicles themselves or on other urban structures), indirect tangible damages (traffic interruption) and indirect intangible damages (impacts on pedestrians) may be caused by important flash flood events. After losing the stability vehicles are swept away by the water flow as if they were huge debris. Therefore, it is essential to have suitable tools to evaluate the stability of different types of vehicles (shapes and weights) under different hydraulic conditions (water depths and velocities). Herein, tools to evaluate the stability of vehicles exposed to floods are provided, which have been developed carrying out experimental tests using a sample of vehicles with different scales. Together with the conducted experimental studies, several three-dimensional simulations were carried out. Hardly-measurable variables were obtained due to those simulations which allowed analysing the phenomenon in more depth. The critical friction coefficient was estimated for a tested subject, based on the forces obtained through the conducted simulations. A numerical validation of the proposed experimental threshold was performed for one of the tested vehicles. It opens a wide research field in the pedestrians and vehicles stability studies based on the employment of numerical tools. Lastly, a case study is presented where hazard and risk criteria based on the conducted stability experiments are applied. A new methodoly for the economic damages estimation for vehicles when those are exposed to flooding is presented and applied as well within the case study. In summary, experimental results are presented here, complemented with numerical simulations, and are applied together into a real case, thereby providing valued information according to the final target, flood risk management in urban areas.

En este trabajo de investigación se ha analizado en primer lugar la peligrosidad a la que se ven expuestas las personas durante eventos de inundación en zona urbana, estudiando los límites de estabilidad de éstas, cuando cruzan a través de una corriente de agua, a partir de ensayos experimentales con personas de ciertas características escogidas previamente. Éste estudio se ha complementado con encuestas realizadas a las personas ensayadas, de forma que se pueda evaluar la idoneidad de los ensayos y sobretodo la sensación de estabilidad que presentaba cada sujeto ensayado para las diferentes condiciones hidráulicas (calados y velocidades) a las que se veían sometidos. Los vehículos son componentes esenciales en las afectaciones producidas en una ciudad ante importantes inundaciones ya que pueden producir daños directos tangibles (viéndose afectados los propios vehículos o colisionando sobre otros elementos urbanos), daños indirectos tangibles (derivados de la interrupción del tráfico) y daños indirectos intangibles (afectaciones a personas). Éstos, al perder la estabilidad, terminan siendo grandes escombros arrastrados por el agua, con lo cual resulta imprescindible disponer de herramientas para evaluar su estabilidad ante diferentes condiciones hidráulicas (calados y velocidades) y para diferentes tipologías de vehículos (formas y pesos). En este documento se ofrecen herramientas para evaluar la estabilidad de los vehículos, habiéndose llevado a cabo ensayos experimentales con vehículos de diferentes características a escalas que permitian ser ensayados en un canal de 0.6 m de ancho. En combinación con los estudios experimentales, se llevan a cabo simulaciones numéricas tridimensionales con las que se obtienen resultados (fuerzas actuantes) difícilmente medibles en laboratotio. Es posible estimar el coeficiente de rozamiento que produjo una inestabilidad de un sujeto ensayado en laboratorio, así como validar numéricamente el umbral de estabilidad de un vehículo ensayado. Se abre un amplio campo de investigación basado en herramientas numéricas para el análisis de la estabilidad de personas y vehículos. Por último se presenta un caso de estudio en el que aplican criterios de peligrosidad y riesgo basados en los estudios experimentales de estabilidad para peatones y vehículos. Se propone y se aplica una metodología para estimar los daños ocasionados a vehículos, derivados de una cierta inundación. En definitiva, en este trabajo de investigación se presentan resultados fundamentados experimentalmente, complementados con simulaciones numéricas y aplicados conjuntamente a un caso real, que aportan información de gran valor para el objetivo final, la gestión del riesgo de inundaciones en zonas urbanas.