Estimation of peak flow in flood-producing rivers using numerical simulation, geospatial information and evolutionary algorithms

• Humberto Esqueda ^[1] ; Salvador Botello ^[2] ; S.Ivvan Valdez ^[3]
  1. [1] Universidad de Guanajuato

     Universidad de Guanajuato

     México

     
  2. [2] Centro de Investigación en Matemáticas CONACYT, México
  3. [3] CONAHCYT- Centro de Investigación en Ciencias de Información Geoespacial AC, México

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• Localización: Métodos numéricos para cálculo y diseño en ingeniería: Revista internacional, ISSN 0213-1315, Vol. 40, Nº 3, 2024
• Idioma: inglés
• DOI: 10.23967/j.rimni.2024.08.002
• Títulos paralelos:
  • Estimación del gasto máximo en cauces que producen inundaciones mediante simulación numérica, información geoespacial y algoritmos evolutivos
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    Las inundaciones producen enormes pérdidas humanas y materiales cada año. Evaluar su extensión y severidad, y sobre todo simular posibles escenarios futuros puede mejorar la respuesta, mitigación y la prevención de los efectos de este fenómeno. En este trabajo se presenta una metodología para reproducir la extensión de inundaciones producidas por el desbordamiento de cauces y registradas mediante imágenes de satélite, identificando el gasto máximo que la produjo mediante la solución numérica de las ecuaciones de aguas someras en 2D y Evolución Diferencial. El objetivo es minimizar la diferencia entre la extensión del área inundada registrada en las imágenes de satélite, y la que se obtiene en la simulación ajustando el valor máximo de la curva de gasto empleada a la entrada del cauce en el dominio de la solución. La propuesta se aplica a datos e imágenes correspondientes a un área localizada al sur de la ciudad de Villahermosa, en el estado mexicano de Tabasco, que es una zona susceptible de inundarse por el desbordamiento del Río de la Sierra. Nuestra propuesta muestra que es posible contar con información más precisa de extensión y altura del agua en el área inundada que la mostrada por el satélite, que se puede usar como información para planes de prevención y mitigación de los efectos adversos de la inundación.

  • English

    Floods produce enormous human and material losses every year. Evaluating their extent and severity, and especially simulating possible future scenarios can improve the response, mitigation and prevention of the effects of this phenomenon. This paper presents a methodology to reproduce the extent of floods produced by channel overflows and recorded by satellite images, identifying the maximum discharge that produced it by means of the numerical solution of the 2D shallow water equations and Differential Evolution. The objective is to minimize the difference between the extent of the flooded area recorded in the satellite images, and that obtained in the simulation by adjusting the maximum value of the flow curve used at the entrance of the channel in the solution domain. The proposal is applied to data and images corresponding to an area located south of the city of Villahermosa, in the Mexican state of Tabasco, which is an area susceptible to flooding by the overflow of the Río de la Sierra. Our proposal shows that it is possible to have more accurate information on the extent and height of water in the flooded area than that shown by the satellite, which can be used as information for prevention and mitigation plans for the adverse effects of flooding.