EJE 07-08 Calibración de un Modelo Basado en Agentes para el estudio del peligro de inundación en el río Santa Bárbara

Abstract

RESUMEN
Las inundaciones por desborde de ríos representan uno de los riesgos naturales más importantes en las ciudades andinas. Una gestión efectiva del riesgo de inundación requiere información espacio-temporal sobre las zonas afectadas y la profundidad del agua para eventos de crecida en diferentes períodos de recurrencia. El objetivo de este artículo es comparar los resultados de un modelo conceptual de inundaciones basado en agentes (ABM) con los de un modelo hidráulico (Hydrologic Engineering Center’s River Analysis System HEC-RAS) para el estudio de riesgos de inundación en el Río Santa Bárbara (Gualaceo, Provincia del Azuay, Ecuador). La metodología empleada consiste en los siguientes pasos: A. Conceptualización del comportamiento del agua con respecto a la topografía, B. Implementación del modelo conceptual utilizando un modelo basado en agentes, C. Aplicación del modelo en un caso piloto, y finalmente D. Calibración de resultados con un modelo hidráulico bi-dimensional. Los resultados indican que los mapas de superficie inundada obtenidos por el modelo ABM son comparables a los del modelo hidráulico HEC-RAS. En cuanto a la profundidad del agua, el modelo ABM produce valores similares a los de HEC-RAS para la zona central del área de estudio mientras que las zonas altas y bajas presentan diferencias importantes. Por otro lado, el modelo ABM automatizado permite cuantificar fácilmente la probabilidad de inundación. Los ABM constituyen una alternativa viable a los modelos hidráulicos bidimensionales para estudiar cómo los errores altitudinales de los modelos digitales de elevaciones se propagan hacia los mapas de peligro de inundación. A su vez estos modelos constituyen herramientas clave para representar y comunicar la incertidumbre asociada a dichos modelos.

Palabras clave: Modelos basados en agentes, simulación de inundaciones, gestión de riesgos, modelos digitales de elevaciones.

ABSTRACT
Floods due to overflowing rivers represent one of the most important natural hazards in Andean cities. Effective flood risk management requires spatio-temporal information on affected areas and water depth for flood events at different recurrence periods. The aim of this paper is to compare the results of a conceptual agent-based model with a two-dimensional hydraulic model (HEC-RAS) for the study of flood risks in the Santa Bárbara River (Gualaceo, Azuay Province, Ecuador). The methodology consists of the following steps: A. Conceptualization of water behavior related to topography. B. Implementation of the agentbased model. C. Pilot application for the case of the Santa Barbara River. D. Model calibration using a two-dimensional hydraulic model. The results indicate that the flooded surface maps obtained by the ABM model are comparable to those of the HEC-RAS hydraulic model. As for water depth, the ABM model produces values similar to those of HEC-RAS for the central section of the study area, while the high and low zones present important differences. On the other hand, the automated ABM model allows to easily quantify the probability of flooding. ABM is a viable alternative to two-dimensional hydraulic models to study how altitudinal       errors on digital elevation models propagate to flood hazard maps. In turn, these models are key tools for representing and communicating the uncertainty associated with these models.

Keywords: Agent Based Models, Flood simulation, Risk management, Digital Elevation Models.