sábado, 17 de marzo de 2012

LA HUMANIDAD Y LAS INUNDACIONES


Los cuerpos de agua (e.g. ríos, lagos y mares) sufren variaciones en su volumen constantemente  debido a los factores ambientales a los que son sometidos; cuando este cambio en el volumen conlleva a que el cuerpo de agua supere la altura de su canal (estructura que la contiene) este se desborda dejando escapar una importante cantidad de agua de su límite usual [3] y se produce  el fenómeno de inundación, sumergiendo superficies; que usualmente no son cubiertas por agua.

Las inundaciones de manera general son producidas por la naturaleza, y debido a que la humanidad hace parte de ésta, puede inducirlas en muchos casos de manera directa; como en la pérdida de vegetación (e.g. deforestación), que da lugar a un aumento de las probabilidades de inundación debido a que los bosques naturales que cubren extensiones de tierra durante el período de inundación ayudan a mitigar su magnitud; por tanto son agentes que disminuyen los efectos negativos del exceso de agua. La reducción de la tasa de deforestación reduce  como un co-efecto la ocurrencia de los incidentes y la gravedad de las inundaciones [11] y como es directamente proporcional, el aumento de la deforestación aumenta la incidencia y gravedad de las inundaciones. El calentamiento climático antropocéntrico (creado por la humanidad) por su lado con el aumento de los niveles de gases de efecto invernadero  acrecienta la intensidad de la lluvia y el aumento del riesgo de inundaciones [1].

Para saber cómo controlar las inundaciones se debe tener en cuenta que dependiendo de su proveniencia (causa) se determina la velocidad y el tiempo de respuesta disponible para la humanidad, en caso de que éstas le afecten. Las inundaciones pueden ser lentas (e.g. fuertes lluvias, huracanes, depresiones tropicales, vientos extranjeros, lluvia cálida que afecta la capa de nieve, obstáculos inesperados de drenaje -tales como deslizamientos de tierra o hielo-) o rápidas (e.g. inundaciones repentinas como resultado de la precipitación convectiva (ver anexo1), tormentas intensas, la liberación súbita de aguas de una represa y deslizamientos de tierra, o  de glaciar). De esta manera las inundaciones pueden darse en:


1.    Tierras de cultivo cuando los sedimentos se separan por la escorrentía (ver anexo2) y la llevan como materia en suspensión. Esta escorrentía tiende a ser fangosa y es más probable de detectar cuando llega a las zonas habitadas. 

2.    En cualquier superficie (e.g. zonas rurales, urbanizadas) si el agua se acumula en una superficie impermeable (e.g. de la lluvia, de desagües taqueados) y no se puede disipar rápidamente debido a una baja evaporación. Normalmente es producto de una serie de lluvias en una misma área.

3.    El estuario (ver anexo3) y la zona costera es causada generalmente por una combinación de mareas producidas por los vientos con fuerza de una tormenta. Una oleada de la tormenta, ya sea de un ciclón tropical (ver anexo4) también llamado huracán (ver anexo7) o de un ciclón extratropical (ver anexo5) o por un tsunami (ver anexo6).

4.    En diques elaborados por castores que pueden inundar las zonas bajas urbanas y rurales.

5.    Eventos inesperados y significantes (e.g. rotura de la presa, terremotos, erupciones volcánicas, accidentes por trabajos en túneles).

Los efectos de una inundación pueden ser primarios, secundarios y terciarios. Los efectos primarios son daño físico, que representa el daño a estructuras, (e.g. puentes, carros, edificios, carreteras, canales, sistemas de alcantarillado entre otros). Los secundarios se dan por:
1.    Repercusiones adversas sobre el agua retenida (e.g.  contaminación de las fuentes de agua, el agua potable se vuelve escasa y las condiciones se convierten en no higiénicas promoviendo la propagación de enfermedades de origen hídrico). 
2.    Insuficiencia de suministros alimentarios (e.g.  insuficiencia de los cultivos para la seguridad alimentaria puede ser causada debido a pérdidas de cosechas enteras).
3.    Perdidas de especies no tolerantes que pueden morir por asfixia [5].  
4.    Inhabilitación de las vías de transporte que por consecuencia dificulta conseguir ayuda de emergencia a quienes lo necesitan.
Y los efectos terciarios se dan a largo plazo y son principalmente
económicos (e.g. disminución temporal en el turismo, costos de reconstrucción, el aumento de precios por la alta demanda y escasez de oferta de víveres)

El control de las inundaciones se ha dado en su mayoría mediante la construcción de defensas tales como diques[6],  embalses y represas  que pretenden evitar que los cuerpos de agua rompan  o superen sus canales invadiendo zonas habitadas por ganadería, cultivos o asentamientos. Cuando estas defensas fallan, las medidas de emergencia que se utilizan son sacos de arena o tubos inflables portátiles. 
Los modelos computarizados de inundación intentan comprender y manejar los mecanismos de ésta [17]. La atención se centra en la cartografía de eventos de inundación  de origen marítimo y fluvial, y en el impacto de las inundaciones sobre las superficies terrestres [20].
Existen modelos en 1D (miden los niveles de inundación en el canal) y los modelos en 2D (profundidad de inundación y medida de la extensión de la llanura de inundación). Entre los exponentes de modelos computarizados para estos casos está el Deep Thunder de IBM (que complementa  el pronóstico producido por el National Weather Service-NWS) [2] [4], HEC-RAS [18] (el modelo del Centro de Ingeniería Hidráulica que está disponible de forma gratuita) y el TUFLOW [19] (que combina componentes de 1D y 2D para obtener la profundidad de las inundaciones en la planicie afectada). 
Las construcciones para el control de las inundaciones se han diseñado para:
1.    Eliminar la presión (e.g. Les Grandes Lagos de Seine en Francia que elimina la presión del Sena durante las inundaciones [7]).
2.    Protegerse contra penetraciones del mar (e.g. en Londres una gran barrera mecánica sobre el río Támesis, que se produce cuando el nivel de agua de mar alcanza un cierto punto).
3.    Drenar (e.g. en Italia un canal subterráneo que permite desaguar parte de su caudal en el Lago de Garda)
4.    Crear barreras que protejan de las marejadas ciclónicas (e.g. el Plan Delta en los países bajos con obras como presas, compuertas, diques, esclusas, diques y  barreras para mareas de tempestad y en Rusia Санкт-Петербурга от наводнений по профилактике установки, Россия “Instalación para la prevención de inundaciones de San Petersburgo, Federación Rusa” es un complejo mecanismo de apertura y cierre de la conexión del mar y el estuario unido con una carretera de circunvalación en su parte superior).
Pero estos sistemas han demostrado fallar catastróficamente (e.g. En los EE.UU, en el Área Metropolitana de Nueva Orleans durante el huracán Katrina [8]) y se presentan alternativas para esto como un nuevo sistema de diques de altura variable que se encuentra en construcción en Venecia.
Las medidas de prevención de inundaciones que han demostrado ser exitosas son:
1.    Comprar propiedades propensas a inundaciones en los Estados Unidos por parte del Gobierno Federal, que se convierten en los humedales. Estos humedales actúan como una esponja en las tormentas, y cuando las inundaciones ocurren, el gobierno no tiene que gastar recursos en esas áreas [9].
2.    Las zonas de desviación de inundaciones son las zonas rurales no habitadas en la India, Bangladesh y China, que son deliberadamente inundadas en caso de emergencia con el fin de proteger a las ciudades [10].
3.    En Irlanda del Norte la gestión del riesgo es proporcionado por la Agencia de los ríos[7].
Tras una inundación en zonas habitadas por la humanidad se debe ejecutar una limpieza de seguridad. Las actividades de limpieza después de las inundaciones suelen plantear peligros para los trabajadores y los voluntarios que participan en el esfuerzo debido a que las zonas de desastre por la inundación son inestables. Los peligros potenciales incluyen [12]:
1.    Agua contaminada (e.g. desbordamientos de las alcantarillas sanitarias).
2.    Riesgos eléctricos, (e.g. exposición del agua a las líneas eléctricas que posibilita el riesgo de muerte por electrocución).
3.    Exposición de monóxido de carbón debido a la posibilidad de procesos de combustión incompleta de sustancias como gas, gasolina, keroseno, carbón, petróleo, tabaco o madera que lo producen, y en altas concentraciones su inhalación es mortal.
4.    Riesgos músculo-esqueléticos, (e.g. encontrar residuos cortantes irregulares, golpes).
5.    Estrés por calor o frío.
6.    Incendio.
7.    Ahogamiento.
8.    Exposición a materiales peligrosos (e.g. riesgos biológicos en el agua de la inundación- sangre u otros fluidos corporales, y de los animales y restos humanos).
En la planificación y para reaccionar ante los desastres de las inundaciones, los administradores deben proporcionar a los trabajadores cascos, gafas protectoras, guantes resistentes, chalecos salvavidas y botas impermeables con punta de acero [13].
Hay muchos efectos perjudiciales de las inundaciones en los asentamientos humanos y actividades económicas; las inundaciones han dejado tasas mortales históricas como en el caso de las inundaciones en China en 1931 que tuvo una estadística de 2.500.000 a 3.700.000 muertos [21].

Sin embargo las inundaciones presentan beneficios para:
1.    La recarga de agua subterránea que aporta de nutrientes en los que el suelo normalmente es deficiente,  por lo que lo hace más fértil.
2.    Las regiones áridas y semiáridas, donde las precipitaciones hídricas pueden ser desigualmente distribuidas a lo largo del año. 
3.    El mantenimiento de los ecosistemas en los corredores de los ríos es un factor clave en el mantenimiento de la biodiversidad en la llanura de inundación [14].
4.    La pesca pues suma una gran cantidad de nutrientes a lagos y ríos.
5.    El desove (ver anexo8) ya que hay poca depredación y una gran cantidad de nutrientes disponibles [15].
6.    Colonizar nuevos hábitats (e.g. el pez tiene tiempo suficiente para hacer uso de las inundaciones y llegar a nuevos hábitats). 
7.    Las aves y otros seres vivos se benefician de la reactivación de la producción causada por las inundaciones [16].
8.    La viabilidad de las  fuentes renovables de energía hidrológicas es mayor en las regiones propensas a inundaciones.

Así que las inundaciones son necesarias para la vida en la tierra tal como la conocemos. Se deben pensar en distintos mecanismos para no alterar los ciclos naturales y la dinámica del planeta que a su vez protejan a las poblaciones. Mediante este documento se propone la alternativa de diseño de mecanismos por los cuales:
1.    Se inunde controladamente una zona que lo necesite o en la que es normal sin que llegue a zonas de impacto humano.
2.    Se aíslen los cuerpos de agua que se encuentran dentro de una ciudad o zona rural para que estos puedan crecer en volumen sin desbordarse a zonas habitadas.
3.    Se produzca una succión masiva de agua, que sea a su vez ecoamigable y enfocada en el concepto de Biomimicry (ver anexo9).
4.    Se rescate a personas durante el evento de inundación manteniéndoles protegidas. 
Con la idea así de mejorar las condiciones de vida de quienes estarían en riesgo debido a estos fenómenos.
A manera de conclusión, es importante resaltar la labor de prevención, mitigación y solución que puede proveer la difusión de las causas de los fenómenos naturales, en especial de aquellos que aquejan a las sociedades y que tienen una alta prospección de aumento en el futuro. Se sugiere que mediante recursos pedagógicos y académicos fundamentales  se enseñe a la infancia cómo se han logrado construir estos conocimientos científicos a partir de la vida real para que a través del juego y de la exploración innata se logre construir una sociedad con una perspectiva equitativa de futuro, a nivel ambiental y social.


Bibliografía

 

1.    Seung-Ki, Min, et. al (2011) Human contribution to more intense precipitation extremes, Nature. 470, 378–381
2.    IBM Can Predict Floods And Droughts Days In Advance [Internet] Co.EXIST Disponible en: <http://www.fastcoexist.com/1678433/ibm-can-predict-floods-and-droughts-days-in-advance>
3.    Glossary of Meteorology (June 2000). Flood.
4.    Deep Thunder [Internet]. IBM. Disponible en: <http://www.ibm.com/ibm100/us/en/icons/deepthunder/>
5.    Stephen Bratkovich, Lisa Burban, et al., "Flooding and its Effects on Trees", USDA Forest Service, Northeastern Area State and Private Forestry, St. Paul, MN, Septiembre 1993 Disponible en: http://www.na.fs.fed.us/spfo/pubs/n_resource/flood/table.htm.
6.    Henry Petroski (2006). Levees and Other Raised Ground. 94. American Scientist. pp. 7–11.
7.    Nidirect [Internet] Department of agriculture and rural development.  River agency. Disponible en: <http://www.dardni.gov.uk/riversagency/index/about-rivers-agency.htm>
8.    United States Department of Commerce (June 2006). "Hurricane Katrina Service Assessment Report" (PDF).
9.    Amanda Ripley. "Floods, Tornadoes, Hurricanes, Wildfires, Earthquakes... Why We Don't Prepare."Time. August 28, 2006.
10.  "China blows up seventh dike to divert flooding." China Daily. 2003-07-07.
11.  Bradshaw CJ, Sodhi NS, Peh SH, Brook BW. (2007). Global evidence that deforestation amplifies flood risk and severity in the developing. Also a flood has recently hit Pakistan which is said to be more devastating then the Tsunami of 2005 world. Global Change Biology, 13: 2379–2395.
12. United States National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). Storm and Flood Cleanup. Accessed 23 September 2008.
13. NIOSH. NIOSH Warns of Hazards of Flood Cleanup Work. NIOSH. 94-123.
14. WMO/GWP Associated Programme on Flood Management "Environmental Aspects of Integrated Flood Management." WMO, 2007
15. Extension of the Flood Pulse Concept [Internet]. das Institutional Repository der Universitat Konstanz.  Disponible en: <http://kops.ub.uni-konstanz.de/volltext?7515>
16.  Birdlife soars above Botswana's floodplains [Internet] IPS Terraviva Africa. Disponible en: <http://africa.ipsterraviva.net/2010/10/15/birdlife-soars-above-botswanas-floodplains/>
17. Dyhouse, G. et al. "Flood modelling Using HEC-RAS (Primera edición).Haestad Press, Waterbury (USA), 2003.
18. United States Army Corps of Engineers. Davis, CA. Hydrologic Engineering Center.
19. BMT WBM Ltd. Spring Hill, Queensland. "TUFLOW Flood and Tide Simulation Software."
20. Cabinet Office, UK. "Pitt revisión: Lessons learned from the 2007 floods." Junio 2008.
21. Worst Natural Disasters In History [Internet]. NBC Philadelphia.  Disponible en: <http://www.nbcphiladelphia.com/news/>
22. O'Connor, Jim E. y John E. Costa. (2004). The World's Largest Floods, Past and Present: Their Causes and Magnitudes [Circular 1254]. Washington, D.C.: U.S. Department of the Interior, U.S. Geological Survey.
23. Thompson, M.T. (1964). Historical Floods in New England [Geological Survey Water-Supply Paper 1779-M]. Washington, D.C.: United States Government Printing Office.
24. Powell, W. Gabe. 2009. Identifying Land Use/Land Cover (LULC) Using National Agriculture Imagery Program (NAIP) Data as a Hydrologic Model Input for Local Flood Plain Management. Proyecto de investigación aplicada. Texas State University – San Marcos.
25. Anderson, Henry W.; Hoover, Marvin D.; Reinhart, Kenneth G.  1976.  Forests and water: effects of forest management on floods, sedimentation, and water supply.  
26. Min, S.-K. et al. Nature 470, 378-381 (2011). 
27. Pall, P. et al. Nature 470, 382-385 (2011). 
28. Stott, P. A. et al. Nature 432, 610-614 (2004).


Anexos

1.    Precipitación convectiva: Es una de las tres formas de transferencia de calor y se caracteriza porque se produce por intermedio de un fluido (aire, agua) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. la convección se produce únicamente por medio de materiales fluidos. estos, al calentarse, aumentan de volumen y, por lo tanto, su densidad disminuye y ascienden desplazando el fluido que se encuentra en la parte superior y que está a menor temperatura. lo que se llama convección en sí, es el transporte de calor por medio de las corrientes ascendente y descendente del fluido. (Wikipedia, 2012)

2.    Escorrentía: Agua de lluvia que discurre por la superficie de un terreno o corriente de agua que se vierte al rebasar su depósito o cauce naturales o artificiales. (Diccionario de la lengua española - Vigésima segunda edición)

3.    Estuario: En geografía un estuario es la parte más ancha y profunda de la desembocadura de un río en el mar abierto o en el océano, generalmente en zonas donde las mareas tienen amplitud u oscilación. (Wikipedia, 2012)

4.    Ciclón tropical: Término meteorológico usado para referirse a un sistema de tormentas caracterizado por una circulación cerrada alrededor de un centro de baja presión y que produce fuertes vientos y abundante lluvia. Los ciclones tropicales extraen su energía de la condensación de aire húmedo, produciendo fuertes vientos. Se distinguen de otras tormentas ciclónicas, como las bajas polares, por el mecanismo de calor que las alimenta, que las convierte en sistemas tormentosos de "núcleo cálido". Dependiendo de su fuerza y localización, un ciclón tropical puede llamarse depresión tropical, tormenta tropical, huracán, tifón o simplemente ciclón. (Wikipedia, 2012)

5.    Ciclón extratropical: (Ciclón de latitud media) son un grupo de ciclones definidos como sistemas meteorológicos de baja presión de escala sinóptica, localizados en las latitudes medias de la Tierra, que no presentan las características típicas de los ciclones tropicales ni de los polares, y están vinculados a los frentes, a los gradientes térmicos horizontales y al punto de rocío, también llamadas "zonas baroclinas". Los ciclones extratropicales son un fenómeno diario que, junto con los anticiclones, mueven el tiempo sobre muchas partes de la Tierra, produciendo al menos nubosidad y tormentas. Se trata de un fenómeno meteorológico asociado con una baja presión atmosférica que tiene lugar en las regiones templadas entre el trópico y los polos. Por ello, se conocen también como ciclones templados. En el hemisferio Norte un ciclón rota en sentido opuesto a las agujas del reloj, y en sentido de las agujas del reloj en el hemisferio Sur. La rotación es causada por el efecto Coriolis. Los ciclones de latitud media o extratropicales dependen de procesos  baroclínicos, como el contraste de temperatura entre masas de aire frío y cálido. (Wikipedia, 2012)

6.    Tsunami o maremoto: es un evento complejo que involucra un grupo de olas de gran energía y de tamaño variable que se producen cuando algún fenómeno extraordinario desplaza verticalmente una gran masa de agua. Este tipo de olas remueven una cantidad de agua muy superior a las olas superficiales producidas por el viento. Se calcula que el 90% de estos fenómenos son provocados por terremotos, en cuyo caso reciben el nombre más correcto y preciso de «maremotos tectónicos». La energía de un maremoto depende de su altura (amplitud de la onda) y de su velocidad. La energía total descargada sobre una zona costera también dependerá de la cantidad de picos que lleve el tren de ondas (en el maremoto del océano Índico de 2004 hubo 7 picos enormes, gigantes y muy anchos). Es frecuente que un tsunami que viaja grandes distancias, disminuya la altura de sus olas, pero mantenga su velocidad, siendo una masa de agua de poca altura que arrasa con todo a su paso hacia el interior. (Wikipedia, 2012)

7.    Huracán: nombre que reciben los ciclones tropicales en ciertas partes del mundo. Es una violenta tormenta tropical con vientos en espiral alrededor de un núcleo, llamado ojo. (Wikipedia, 2012)

8.    Desove: Ovoposición. Proceso de depositar los huevos en su nido, aplicado generalmente a los peces y anfibios ovíparos que liberan sus huevos en grandes cantidades. (Sarmiento, 2000)

9.    Biomimicry: Es el examen de la naturaleza, sus modelos, sistemas, procesos y elementos para emular o se inspiran en el fin de resolver los problemas humanos.  A lo largo de 3,8 mil millones de años, la naturaleza ha pasado por un proceso de ensayo y error para perfeccionar los organismos vivos, procesos y materiales en el planeta Tierra. La Biomimicry ha dado aumentos a las nuevas tecnologías creadas a partir de la ingeniería de inspiración biológica, tanto en la escala de los niveles macro y nanoescala. La naturaleza ha resuelto muchos de los problemas de ingeniería de hoy en día como la hidrofobia, la resistencia al viento, auto-ensamblaje, y el aprovechamiento de la energía solar a través de los mecanismos evolutivos de ventajas selectivas. (Wikipedia, 2012)

 Vanessa Restrepo Schild
2012

No hay comentarios:

Publicar un comentario