FEWS

Un sistema integrado que pueda cumplir con las necesidades antes mencionadas es el sistema de alerta temprana de avenidas desarrollado por WL | Delft Hydraulics ’Flood Early Warning System (Delft-FEWS). El software ha sido completamente renovado en los últimos años usando plataformas independientes como JAVA y XML. Ha establecido un nuevo estándar en Europa en cuanto a predicciones de avenidas, habiendo sido involucrado en los sistemas de alerta temprana de avenidas de Inglaterra, Suiza y Holanda, así como ha sido incorporado en otras aplicaciones en Alemania, Austria y en el Joint Research Center (JRC) de la Comisión Europea. Una de las ventajas del sistema es la libertad de poder incluir en el sistema cualquier tipo de modelo hidrológico/hidráulico, no sólo los desarrollados por Delft.

Objetivos

Con el crecimiento de la población y las inversiones de capital en zonas sujetas a avenidas, la alarma de avenidas, la protección y la gestión de estas se ha hecho un tema de primaria importancia. Las avenidas pensadas como fenómeno natural no se pueden evitar, sin embargo el riego de ocurrencia puede ser reducido aumentando el nivel de protección con inversiones en infraestructuras como presas, embalses y obras de ingeniería hidráulica, a menudo bastante costosas. De toda forma el riesgo de inundación no puede ser eliminado totalmente. En consecuencia han sido desarrollados herramienta de alerta para la gestión y la detección del riesgo de inundación, todo para intentar de minimizar el riesgo de daños y victimas causados por un episodio de avenida. Un sistema de alarma de avenidas generalmente está estructurado de la siguiente forma:

Esquematización general de un sistema de alarma de avenida.

Las observaciones meteorológicas e hidrológicas recopiladas por un sistema de monitoreo en tiempo real proporcionan informaciones para la decisión de emisión o no emisión de una alarma de inundación. Las alarmas deben de ser suficientemente fiables y es necesario lanzarlas en tiempo de manera que se pueda proporcionar una respuesta apropiada, sea por las autoridades responsables de la protección de las avenidas sea por los habitantes que residen en la zona afectada. Ejemplos de respuesta pueden ser la evacuación del área y gestión de la avenida con el fin de detener el pico de la onda de crecida, ambas operaciones son muy costosas y muy complejas. Aún si las alarmas pueden ser emitidas directamente basándose en los datos observados, la predicción de avenidas aumenta de manera significativa la precisión y el tiempo de respuesta de las predicciones y proporciona informaciones detalladas sobre la respuesta requerida. Las respuestas podrían así ser más enfocadas y eficaces, y las predicciones de avenidas podrían activar una alarma temprana de inundación.

El desarrollo de un sistema de alertas tempranas es un elemento esencial en las estrategias de alarmas nacionales y regionales, y ha conseguido una prioridad muy alta en muchos países. Los recientes desarrollos en las predicciones meteorológicas de tipo numérico, y la recopilación de datos radar y datos meteorológicos e hidrológicos on-line, han significado un importante paso en adelante por lo que concierne el desarrollo de los sistemas de alerta de avenidas.

Junto con el progreso del desarrollo de las base de datos, de los modelos hidráulicos e hidrológicos y con la disponibilidad on-line de los datos, el desafío en desarrollar un sistema moderno de predicción y alarma de avenidas está enfocado en la integración de grandes series de datos, módulos especializados en procesar datos, y interfaces abiertas para permitir una fácil integración de las capacidades de los modelos existentes.

El sistema de alarmas tempranas FEWS.

En respuesta a los recientes desarrollos de las predicciones y alertas tempranas de avenidas, el sistema de alerta temprana de avenida Delft FEWS proporciona un estado del arte de la predicción de avenidas y de un sistema de alerta. El sistema es un sofisticado conjunto de módulos proyectados para construir un sistema de predicciones de avenidas a medida de los requerimientos específicos de cada organismo de predicción de avenidas. La filosofía del sistema es la de proporcionar un sistema abierto que permita de gestionar el proceso de predicción. El sistema incorpora un amplio rango de modalidad de tratamiento de datos, también proporciona un interfaz abierta para un amplio rango de modelos de predicción. El carácter modular y altamente configurable del sistema permite una utilización en modalidad “rudimental” es decir en sistemas de predicción sencillos, sea con sistemas de predicción más complejos, utilizando el entero rango de modelación hidrológica e hidráulica.

El Delft FLEWS puede además ser utilizado en modalidad stand-alone, en un ambiente estructurado manualmente o en aplicaciones enteramente automatizadas.

Aplicación del Delft-FEWS en la cuenca de Severn, Inglaterra (imagen reproducida por gentil concesión de la Agencia Ambiental, UK)

Conexión del Delft-FEWS con fuentes de datos externos.

De suprema importancia en un sistema de predicción de avenidas operativo es una conexión eficiente con fuentes de datos externas. Delft-FEWS proporciona un módulo de importación que permite importar datos meteorológicos e hidrológicos on-line desde base de datos externos. Estos datos incluyen por ejemplo series temporales obtenidas por sistemas telemétricos como observaciones de niveles hídricos, observaciones de precipitación, y también datos de predicción meteorológica, datos radar etc. Los datos son importados con un formato de intercambio estándar, como XLM, GRIS (para predicciones meteorológicas numéricas) y ASCII.

Aplicación del Delft-FEWS para un sistema de predicción de avenidas europeo (EFFS). En la imagen se muestra el campo de precipitación sobre Europa en el episodio del año 1995

importado por el Instituto de Meteorología de Dinamarca.

Validación, interpolación y transformación de los datos

Un énfasis particular es atribuido en el Delft-FEWS al control de calidad de los datos obtenidos a partir de fuentes externas, con numerosas opciones de validación de datos y interpolación para completar las series de datos, en el caso de la falta parcial. Los datos que no satisfacen la validación pueden ser rectificados por medio de una interpolación temporal o espacial. Además hay la posibilidad de insertar procesos de validación a decisión del usuario.

Por lo que concierne la interpolación, esta puede ser utilizada para completar series de datos con faltas parciales o bien para distribuir espacialmente por ejemplo la información meteorológica obtenida bajo forma de serie temporal, es decir temperaturas y precipitación. Los metodote de interpolaciones disponibles son:

• Funciones de regresión; • Polígonos de Thiessen; • Kriging;

• Método del inverso de la distancia.

Está disponible en el paquete FEWS una ulterior serie de herramientas para proporcionar trasformaciones de datos con desvariadas escalas temporales y espaciales. Esta incluye interpolaciones geoestadísticas espaciales para transformar por ejemplo la precipitación procedente de fuentes espacialmente distribuidas, de datos radar o de modelos meteorológicos numéricos en precipitación áreal pesada. El paquete incluye además métodos para la agregación y la disgregación temporal, para

la resolución de ecuaciones sencillas y funciones hidrológicas típicas, como por ejemplo relaciones nivel-caudal o cálculos de evaporación.

Ejemplo de transformación de datos

Gestión de la toma de decisión en las predicciones de avenidas

El principal objetivo en los sistemas de alertas tempranas es lo de predecir los caudales futuros y los niveles de agua en cuenca para poder lanzar alertas y obtener respuestas. Aun si en los sistemas fluviales naturales no hay una interacción entre hombre y propagación del flujo los embalses con un suficiente volumen de almacenamiento pueden ser considerados una herramienta útil para el control de la propagación del flujo. La aplicación de la gestión de embalses en un contesto de predicciones de avenidas incorpora un elemento de toma de decisión al interior del sistema. El desagüe de un embalse viene regulado por el operador del embalse que tendrá en cuenta de especificas condiciones de contorno relacionadas con la avenida, por ejemplo la conformidad con el máximo nivel de agua que se pueda almacenar en embalse, o la capacidad de los aliviaderos, etc.

Delft-FEWS soporta el proceso de la toma de decisión por parte del usuario en el sistema de predicción de avenidas proporcionando al usuario varios escenarios montados a partir del caso de referencia. Las decisiones pueden venir tomadas basándose en las diferentes informaciones obtenidas como resultado de los varios módulos aplicados, como por ejemplo el módulo de “trasformación de los datos”, que juega un rol muy importante en la aplicación de las estrategias de manera interactiva, por ejemplo para calcular la descarga de un embalse en función de una apertura en las compuertas del aliviadero.

Delft-FEWS proporciona una visualización gráfica avanzada, de comprensión inmediata, basada en representación de mapas, que ayuda el usuario a cumplir con las tareas requeridas para las predicciones de avenidas de una manera estructurada. La visualización interactiva de mapas permite la navegación geográfica, mientras los iconos vienen utilizados para informar de manera inmediata de las alertas a todos sus niveles. Las series de datos visualizadas pueden ser utilizados para consultar los datos más en detalle o modificar los datos en entrada cuando se retenga necesario.

Ejemplo de serie de datos visualizados in delft-FEWS. Muestran niveles hídricos y caudales umbral en el Ró Eden, en la Región Norte-occidental, Inglaterra.

Ejemplo de serie de datos visualizados in Delft-FEWS. Muestran precipitación observada y predicha y el hidrograma simulado resultante. (Alto Severn, Inglaterra)

Esquema del Sistema FEWS, donde existe la libertad de acoplar al SAD cualquier modelo hidrológico e hidráulico, así como acoplar distintas fuentes de datos hidrometeorológicos como por ejemplo: Datos de lSAIH, Datos de modelos numéricos de predicción de tiempo, productos derivados de la teledetección,

Ejemplo de gestión optima en un embalse en el SAD FEWS