Documento de Trabajo - 2020/08

Nuria Osés-Eraso

(Universidad Pública de Navarra e INARBE)

Sébastien Foudi

(Basque Centre for Climate Change BC3)

Agosto 2020

fedea

Nuria Osés-Eraso (Universidad Pública de Navarra e INARBE)

Sébastien Foudi (Basque Centre for Climate Change BC3)

Resumen

Este trabajo analiza cómo las curvas de probabilidad daño y el daño anual esperado, como indicadores del riesgo de inundación, se ven afectados por el cambio climático, las medidas de prevención estructurales o no estructurales y los efectos inesperados como el efecto dique. Subraya las interacciones entre medidas privadas no estructurales y públicas estructurales en la adaptación al cambio climático. Un ejemplo, con la apertura del canal de Deusto en Bilbao, ilustra cómo una medida estructural modifica el riesgo de inundación y permite discutir del papel de las medidas no estructurales en la adaptación.

Abstract

This work presents how the damage-probability curves and expected annual damage curves, as indicators of flood risk, are affected by climate change, structural or nonstructural prevention measures, and unexpected effects such as the levee effect. It highlights the interactions between private non-structural and public structures measures in climate change adaptation. An example, with the opening of the Deusto canal in Bilbao, illustrates how a structural measure modifies flood risk and allows us to discuss the role of non-structural measures in adaptation.

Clasificación JEL: Q54, Q58

Palabras claves: curva probabilidad-daño, daño anual esperado, efecto dique, cambio climático, medidas estructurales y no-estructurales, medidas colectivas y privadas

Keywords: damage-probability curve, expected annual damage, levee effect, climate change, structural and non-structural measures, collective and private measures

1. Introducción

En muchas partes del mundo, los ríos han sido y son la columna vertebral alrededor de la cual se ha desarrollado la actividad socioeconómica (García Codron, 2004). Grandes ciudades están ubicadas en los márgenes de ríos y el desarrollo industrial y urbano en zonas próximas a los cauces ha propiciado grandes desastres como consecuencia de avenidas ya que la planificación urbanística no ha tenido en cuenta, en muchos lugares, el entorno fluvial y el riesgo de inundación (Berga Casafont, 2011).

Así, las inundaciones constituyen uno de los peligros naturales que pueden causar un mayor impacto económico y social en cortos períodos de tiempo (Benito et al., 2005). Las inundaciones fueron el desastre natural más frecuente a nivel mundial en el período 1998- 2017, un 43% de todos los eventos registrados. Afectaron a más de dos billones de personas, causaron más de 142.000 muertos y ocasionaron pérdidas por valor de 656 billones de dólares (CRED, 2018). En el caso de España, en el período 1990-2010 las inundaciones produjeron 109 víctimas y los daños económicos fueron de 450 millones de euros al año en la década de las noventa y de 800 millones de euros al año en los 2000, mostrando una tendencia creciente (Berga Casafont, 2011). Además, España es el quinto país en Europa por volumen de población expuesta a inundaciones (Perles Roselló, 2018).

La Directiva de la Comisión Europea2007/60/CE, relativa a la evaluación y gestión de los riesgos de inundación, plantea que es posible y conveniente reducir el riesgo de consecuencias negativas, en particular para la salud y la vida humana, el medio ambiente, el patrimonio cultural, la actividad económica y las infraestructuras asociadas a las inundaciones (Comisión Europea, 2007). Para ello, la Directiva detalla la necesidad de preparar mapas de peligrosidad por inundación y mapas de riesgo de inundación en cada demarcación hidrográfica. Para la preparación de estos mapas, propone considerar tres escenarios: baja probabilidad de inundación o escenario de eventos extremos, probabilidad media de inundación y alta probabilidad de inundación. El análisis de estos mapas y escenarios será clave en el establecimiento de planes de gestión de riesgo, tal y como establece la Directiva. Los mapas de peligrosidad y los mapas de riesgo de inundación se revisarán cada cierto tiempo ya que puede haber cambios en peligrosidad, sobre todo en un contexto de cambio climático, y también puede haber cambios en la exposición y la vulnerabilidad a las inundaciones por la evolución de las condiciones sociodemográficas y económicas en las zonas inundables. En el caso de España, los primeros mapas de peligrosidad y de riesgo aprobados bajo el paraguas de la directiva son de 2013 y, a finales de 2019, se presentaron las actualizaciones de estos mapas (Ministerio para la Transición Ecológica).¹

Diversas medidas pueden adoptarse para tratar de evitar o reducir los daños ocasionados por las inundaciones, medidas que pueden ser tanto estructurales como no estructurales. De acuerdo con el Real Decreto 903/2010 de evaluación y gestión de riesgos de inundación que traspone al ordenamiento jurídico español la directiva comunitaria (BOE, 2010), las medidas estructurales consisten en la realización de obras de infraestructura que actúan sobre los mecanismos de generación, acción y propagación de las avenidas alterando sus características hidrológicas o hidráulicas, como construcción de presas, encauzamientos de ríos o construcción de diques de protección. Por otro lado, las medidas no estructurales son aquellas que, sin actuar sobre la avenida en sí, modifican la susceptibilidad de la zona inundable frente a los daños por inundación como planes de protección civil, la implantación de sistemas de alerta o medidas de ordenación del territorio.

Los planes de gestión de riesgo requieren la implementación de alguna de estas medidas de prevención y/o protección ante inundaciones. Como el efecto de estas distintas medidas es diverso y su implementación es costosa, la realización de un buen plan de gestión requiere una evaluación en términos cuantitativos y monetarios de los potenciales daños de inundación en una determinada zona, evaluación que pueda incorporarse a estudios costebeneficio para cada una de las medidas propuestas.

En este trabajo se proponen la curva de probabilidad-daño y el daño anual esperado como medidas de valoración de riesgo de inundación. Se analiza cómo estas medidas pueden verse afectadas por el cambio climático y por la adopción de medidas tanto estructurales como no estructurales. Asimismo, se analiza el riesgo de inundación en la ciudad de Bilbao y cómo este riesgo se ha modificado con algunas de las medidas adoptadas en la ciudad, en concreto, la apertura de canal de Deusto.

2. Curvas probabilidad-daño y daño anual esperado

El riesgo de inundación es una combinación de la probabilidad de que se produzca una inundación y de las posibles consecuencias negativas para la salud humana, el medio ambiente, el patrimonio cultural y la actividad económica, asociadas a una inundación (Comisión Europea, 2007). Para realizar una estimación de este riesgo de inundación es necesario analizar la peligrosidad de la inundación, la exposición de distintos elementos a las inundaciones y la vulnerabilidad de los elementos expuestos (Kron, 2002; Penning-

Rowsell et al. 2005; Merz et al., 2010; Foudi y Osés-Eraso, 2014). La Figura 1 muestra un esquema con estos tres factores que permiten llegar a la valoración del riesgo. A continuación, explicamos brevemente cada uno de estos factores así como las principales medidas de valoración del riesgo, curvas de probabilidad-daño y daño anual esperado.

A. Peligrosidad

Los eventos naturales como terremotos, olas de calor, huracanes o inundaciones se caracterizan por diferentes niveles de intensidad o severidad. El intervalo de recurrencia de un evento de cierta intensidad es una medida estadística del intervalo de tiempo dentro del cual tendrá lugar el evento. Este intervalo se conoce generalmente como el período de retorno del evento natural. Los períodos de mayor retorno corresponden a eventos más severos.

En el caso de inundación, definimos el período de retorno, , como el número de años dentro de los cuales se espera que se repita una inundación dada. El período de retorno también es una medida de frecuencia y puede interpretarse como el inverso de la probabilidad de que se supere una determinada avenida en cualquier año, , donde denota la probabilidad de inundación anual. Por ejemplo, una inundación de período de retorno 10 años tiene una probabilidad de ocurrencia de 0.1 en cualquier año, una inundación de 100 años tiene una probabilidad de 0.01 en un año, y una inundación de 500 años tienen una probabilidad de ocurrencia 0.002.

Los mapas de peligrosidad por inundación previstos en la Directiva 2007/60/CE, relativa a la evaluación y gestión de los riesgos de inundación (Comisión Europea, 2007) deben incluir el estudio de inundaciones con períodos de retorno dentro de tres escenarios (i) alta probabilidad de inundación (ii) probabilidad media de inundación y (iii) baja probabilidad de inundación o escenario de eventos extremos. Sólo se detalla a qué período de retorno corresponden estos escenarios para el caso de la probabilidad media de inundación, período de retorno igual o superior a 100 años, dejándose a los Estados miembros la cuantificación del período de retorno para los otros dos escenarios (Comisión Europea, 2007; Berga Casafont, 2011). Estos mapas de peligrosidad incluyen información sobre la extensión de la inundación y, en la medida de lo posible, el nivel que puede alcanzar el agua o la velocidad de la misma.

En el caso de España, en 2013 se aprobaron los mapas de peligrosidad para las distintas demarcaciones hidrológicas y en 2019 se presentaron las actualizaciones de dichos mapas (Ministerio para la Transición Ecológica). En estos estudios se incluye, al menos, el análisis del período de retorno 10 (alta probabilidad), período de retorno 100 (probabilidad media) y período de retorno 500 (baja probabilidad).² Siguiendo esta definición adoptada en el ámbito español, definimos tres escenarios de peligrosidad, i) alta probabilidad, período de retorno menor o igual a 10 años, ii) probabilidad media, período de retorno menor o igual a 100 años, iii) baja probabilidad, período de retorno menor o igual a 500 años.

B. Exposición

Dado que los mapas de peligrosidad incluyen información sobre la extensión de terreno que resulta inundado es posible analizar qué elementos podrían resultar afectados por la inundación. Considerando las características geográficas del área, para cada demarcación hidrográfica existe una relación entre el período de retorno (severidad de la inundación) y la extensión de la zona inundable. Hay ciertas áreas que se inundarán en cualquier período de retorno, pero otras se inundarán solo en los eventos más extremos.³

Las personas que se encuentren en la zona inundable así como las viviendas, las infraestructuras, las actividades económicas y negocios ubicados en dicha zona o los ecosistemas propios del área, están expuestos a las distintas avenidas y pueden verse afectadas por su duración, la velocidad de la avenida o la altura alcanzada por el agua. Así, un análisis de las consecuencias de las inundaciones debe incluir un estudio de exposición a las inundaciones que identifique y clasifique los elementos expuestos, como por ejemplo, actividades económicas, viviendas, infraestructuras y ecosistemas en riesgo de inundación (Merz et al., 2010).

Los mapas de riesgo de inundación recogidos en la Directiva (Comisión Europea, 2007) tienen por objeto analizar estos posibles elementos expuestos a las inundaciones, así como su vulnerabilidad.

C. Vulnerabilidad

Una vez identificados los distintos elementos expuestos a las inundaciones, es necesario realizar un análisis de vulnerabilidad para estimar los daños potenciales por inundación, ya sean estos directos o indirectos. Los daños directos resultan del contacto físico del agua con los distintos elementos expuestos, daños en viviendas y otros edificios y su contenido o daños sobre las personas que van desde heridas de diversa consideración hasta fallecimientos. Además, también hay pérdidas indirectas principalmente debido a la interrupción de las redes de comunicación y actividades sociales, pero también por problemas de salud sobrevenidos como ansiedad o incluso estrés post-traumático de las personas expuestas a las inundaciones.

Los daños generados por la inundación son una función de la extensión de la inundación, pero también dependen de su duración, velocidad, profundidad y la contaminación de las aguas (Penning-Rowsell et al., 2005; Merz et al., 2010). En igualdad de condiciones, esperamos obtener una mayor estimación de daños cuanto más extensa sea la zona inundable. La mayor severidad de la inundación amplía las zonas inundables de forma que, a mayor período de retorno, mayor llanura de inundación, mayor el número de elementos expuestos a riesgo y, por lo tanto, los daños.

D. Riesgo de inundación

Los tres puntos anteriores,(A) Peligrosidad, (B) Exposición y (C) Vulnerabilidad, están claramente vinculados entre ellos y, tras su estudio, es posible construir la curva de probabilidad daño que relaciona la probabilidad anual de inundación con daños por inundación. Las curvas probabilidad-daño representan una relación entre la gravedad de la inundación (caracterizada por la probabilidad anual, es decir, el período de retorno) y los niveles de daño. Para que se pueda desarrollar una imagen precisa de la forma de las curvas de probabilidad-daño, se necesita analizar un número suficiente de inundaciones potenciales. Por lo general, se recomienda evaluar al menos cinco inundaciones (Penning-Rowsell et al. 2005). En la Figura 1 puede observarse una curva de probabilidad-daño, donde los eventos más severos, con menor probabilidad de ocurrencia, generan daños mucho más elevados que los eventos con mayor probabilidad de ocurrencia cuya incidencia en términos de daños es mucho menor.

Otra medida muy utilizada para medir el riesgo de inundación es el daño anual esperado (DAE). Existen diferentes formas de calcular el DAE (Olsen et al., 2015), una de las cuales se basa en las curvas de probabilidad-daño (Foudi y Osés-Eraso, 2014; Foudi et al., 2015). Suponiendo que representa la curva de probabilidad-daño, el daño anual esperado puede calcularse del siguiente modo,

\[D A E = \int_ {0} ^ {1} D (p _ {r}) d p _ {r}\tag{1}\]

Si interpretamos esta ecuación gráficamente, el área debajo de la curva de probabilidaddaño equivale a este daño anual esperado. En este cálculo se puede analizar cuál es la contribución de eventos de baja, media y alta probabilidad a este DAE. Se cuantifica así la contribución relativa de eventos extremos (alta probabilidad/bajo daño) y eventos frecuentes (baja probabilidad/alto daño) alDAE(Merz et al. 2009). Esta distinción puede ser relevante a la hora de proponer medidas de reducción de riesgo y cómo afectan en eventos de diferente período de retorno. En la Figura 1, el área sombreada baja la curva de probabilidad daño equivale al DAE. Las áreas con distintos colores de sombreado, indican el peso de cada escenario de probabilidad de inundación (baja, media y alta) a este DAE.

Un análisis integral del riesgo de inundación debe considerar el esquema completo aquí presentado, peligrosidad, exposición, vulnerabilidad y riesgo. Para el caso español, pueden encontrase algunos análisis que realizan este estudio para determinadas demarcaciones geográficas, por ejemplo, Osés-Eraso (2009) para la cuenca de río Urola en Guipúzcoa o Foudi et al. (2017), para el río Ebro en la ciudad de Zaragoza y algunos municipios cercanos.

Asimismo, debe tenerse en cuenta que, tanto la evolución socioeconómica como la evolución climática pueden tener un efecto sobre esta estimación del riesgo. Posibles actuaciones encaminadas a reducir este riesgo de inundación deben ir acompañadas de estudios que indiquen los efectos que van a tener sobre este riesgo, si van reducir la exposición, la vulnerabilidad o ambos y cómo va a afectar su implementación a las curvas de probabilidad-daño y al daño anual esperado. O si algunas medidas van a mejorar algún aspecto, pero van a perjudicar otro, teniendo un efecto incierto sobre el riesgo de inundación.

3. Gestión de inundaciones.

La gestión de inundaciones está generalmente orientada a la reducción del riesgo. Por lo tanto, las medidas pueden dirigirse a uno o varios de los elementos del riesgo nombrados anteriormente. Para protegerse del riesgo de inundación pueden adoptarse distintas medidas tales como la construcción de diques y defensas estructurales, que están generalmente orientadas a reducir o controlar la peligrosidad de algunas inundaciones u otras como la instauración de sistemas de alerta temprana o la ordenación del territorio, que están orientadas a reducir la exposición y la vulnerabilidad. Asimismo, las medidas de autoprotección tales como evitar ubicar las habitaciones principales en la planta baja, instalar bombas para el agua, tener sacos de arena en viviendas y negocios o suscribir seguros contra inundaciones, están más orientadas a reducir la vulnerabilidad de los elementos expuestos (Foudi y Osés-Eraso, 2014; Merz, 2010; Richert et al., 2016; Richertet al., 2019).

Existen distintas clasificaciones para estas medidas. Foudi y Osés-Eraso (2014) las clasifican en medidas institucionales, medidas de infraestructura, medidas medioambientales y medidas socioeconómicas, y señalan qué elemento o elementos del riesgo de inundación, peligrosidad, exposición y/o vulnerabilidad, se ven afectados. Richert et al. (2016) clasifican las medidas en acciones públicas y acciones privadas. Así la gestión de inundaciones puede promover medidas adoptadas de forma individual, como tener sacos de arena en viviendas y negocios, o centrarse en el desarrollo de medidas públicas, tales como la construcción de diques o los sistemas de alarma. El Real Decreto 903/2010 de evaluación y gestión de riesgos de inundación que traspone al ordenamiento jurídico español la directiva comunitaria (BOE, 2010) distingue entre medidas estructurales y medidas no estructurales. Las primeras actúan sobre los mecanismos de generación, acción y propagación de las avenidas alterando sus características hidrológicas o hidráulicas y consisten, principalmente en la construcción de infraestructuras. Las segundas modifican la susceptibilidad de la zona inundable frente a los daños por inundación como planes de protección civil, la implantación de sistemas de alerta o medidas de ordenación del territorio.

Para cualquiera de estas medidas, es importante analizar cómo afectan a la peligrosidad, la exposición y la vulnerabilidad y, por lo tanto, cómo modifican el riesgo de inundación. Su efecto se verá reflejado en cambios en la curva de probabilidad-daño y también en el daño anual esperado.

La primera de las medidas que aquí analizamos, construcción de infraestructuras de contención, es una medida estructural, de acuerdo con el Real Decreto 903/2010, una medida de infraestructura con el objetivo de alterar la peligrosidad, de acuerdo con Foudi y Osés-Eraso (2014) y una medida de protección colectiva dentro de la acción pública según (Richert et al. (2016). La segunda de las medidas que analizamos, instauración de sistemas de alerta temprana, es una medida no-estructural de acuerdo con el Real Decreto 903/2010, una medida institucional con el objetivo de alterar la exposición y la vulnerabilidad, de acuerdo con Foudi y Osés-Eraso (2014) y una medida de protección colectiva dentro de la acción pública según (Richert et al., 2016).

Todas estas medidas afectan de forma distinta al riesgo de inundación medido por las curvas de probabilidad-daño y el daño anual esperado. Además, sus efectos a corto plazo pueden ser diferentes a sus efectos a largo plazo. Una correcta gestión del riesgo de inundación necesita analizar si los efectos que se consiguen en el corto plazo, normalmente una reducción del riesgo de inundación, se mantendrán en el largo plazo. Cada medida tiene sus peculiaridades en este aspecto, pero todas ellas tienen un rasgo en común, su posible resiliencia o no, ante el cambio climático.

3.1. Cambio climático

De acuerdo con algunas predicciones climáticas, la frecuencia de inundaciones extremas está aumentando aunque todas estas predicciones no están exentas de dificultades e incertidumbres (Milly et al., 2002; Palmer yRäisanen, 2002; Kundzewicz y Schellnhuber, 2004; Kleinen y Petschel-Held, 2007). La mayor magnitud y frecuencia de eventos de precipitación intensa contribuirán a un aumento en el riesgo de inundaciones provocadas por lluvia intensa, sobre todo las inundaciones repentinas. Además, los cambios provocados por el cambio climático en las precipitaciones y, en consecuencia, sobre las inundaciones no va a ser homogéneo entre distintas zonas del mundo, en general y dentro de Europa, en particular (Feyenet al., 2012, Guerreiro et 2018). Aunque algunos estudios se centran en eventos con probabilidad de ocurrencia media-alta (eventos con período de retorno mayor de 100 años) como Milly et al. (2002), otros también analizan eventos con probabilidad de ocurrencia alta (eventos con período de retorno 10) por ejemplo, en el caso de Guerreiro et al. (2018).

En análisis de riesgo de inundación con curvas de probabilidad-daño, los posibles efectos del cambio climático en la frecuencia de inundaciones pueden analizarse desde dos perspectivas. Dada una inundación con período de retorno actual , los cambios en la frecuencia de inundaciones pueden verse (i) como cambios en el período de retorno de dicha inundación o (ii) como cambios en la magnitud de una inundación con dicho período de retorno (Arnell y Gosling, 2016). La Figura 2 representa una curva de probabilidad daño en la situación de partida (línea continua) y en una situación en la que el cambio climático aumenta el riesgo de inundación (línea discontinua). Los puntos señalados como i) y ii) representan las dos interpretaciones señaladas anteriormente para los cambios en la frecuencia como consecuencia del cambio climático, en este caso para una inundación de período de retorno 100 años. Por otro lado, el área sombreada representa el aumento en el daño anual esperado como consecuencia de las alteraciones en la frecuencia de las inundaciones provocadas por el cambio climático. En el caso representado, el aumento en el DAE se debe, principalmente a cambios en los eventos con probabilidad media-alta que, según algunos análisis son los más afectados por el cambio climático (Milly et al., 2002).

Figura 2 – Efectos del cambio climático.

3.2. Medidas estructurales de defensa contra inundaciones

Las medidas estructurales se engloban dentro del enfoque tradicional de la ingeniería para el control de inundaciones y plantea medidas técnicas o diseño de infraestructuras para evitar inundaciones como la construcción de diques de contención o el encauzamiento de ríos. Este tipo de medidas de defensa contra inundaciones se diseñan normalmente para controlar las inundaciones hasta un determinado período de retorno (Merz, 2010; Schumann, 2017). Como consecuencia, el riesgo restante, es decir, la posibilidad de que ocurra una avenida que sobrepase estas medidas técnicas, debe considerarse en los planes de gestión de riesgo de inundaciones junto con la posibilidad de que haya fallos en la protección que estas medidas proveen (Schumann, 2017). Cabe señalar que, durante décadas, este tipo de actuaciones eran las más habituales en la gestión de riesgo de inundación (Schumann, 2017; Perles Roselló, 2018), antes de la introducción del análisis integral del riesgo (Comisión Europea, 2007) en estos momentos, también se considera una medida útil en algunas demarcaciones geográficas con ciertas características de peligrosidad.

En la Figura 2A, se muestra el efecto que una medida estructural de defensa ante inundaciones de período de retorno inferior a 100 años tiene sobre la curva de probabilidad-daño y sobre el DAE. Los daños asociados a inundaciones con desaparecen y la curva de probabilidad-daño sólo se estima para valores inferiores a este. Como consecuencia, hay una reducción del daño anual esperado, ya que sólo queda la parte correspondiente a los eventos con período de retorno superior al protegido por la medida estructural. Así, es importante observar que las inundaciones que quedan fuera de la protección de estas medidas técnicas son las avenidas más severas, con baja probabilidad de ocurrir pero que generan los daños más cuantiosos. Sin embargo, esta es solo una visión a corto plazo de las consecuencias de estas medidas.

Figura 3 – Medida estructural para prevenir avenidas con

Una vez implementadas, las medidas estructurales de defensa contra inundaciones pueden generar una falsa sensación de seguridad que lleve a pensar que el riesgo de inundación ha desaparecido. Esto puede hacer que se reactive la actividad socioeconómica en la llanura de inundación. Como consecuencia, puede darse tanto un aumento de elementos expuestos al riesgo como un aumento de la vulnerabilidad al descuidar las medidas protectoras básicas

(Merz, 2010, Richert et al., 2019). Este efecto se conoce como “efecto dique” (levee effect). En el diseño de políticas de gestión de inundaciones, el efecto dique puede ser importante ya que puede disminuir de forma considerable los beneficios inicialmente asociados a la medida estructural. En la Figura 3B se muestra cómo el efecto dique desplaza la curva de probabilidad-daño hacia arriba, para cada período de retorno no protegido, el daño potencial es mayor como consecuencia de un aumento de la exposición y la vulnerabilidad. Con el efecto dique, el daño anual esperado es mayor que el estimado para la medida estructural bajo las condiciones de exposición y vulnerabilidad en el momento de la construcción. Por lo tanto, el análisis coste-beneficio de las medidas estructurales debería considerar este posible efecto dique que puede reducir e incluso revertir los beneficios tradicionalmente asociados a este tipo de actuaciones.

Además, teniendo en cuenta que el daño anual esperado tras las medidas estructurales corresponde a eventos con probabilidad media-baja, es decir, eventos más severos, el cambio climático también podría afectar a la valoración del riesgo. Como ya hemos señalado anteriormente, de acuerdo con algunas predicciones climáticas, la frecuencia de eventos extremos está aumentando (Milly et al., 2002; Palmer yRäisanen, 2002; Kundzewicz y Schellnhuber, 2004; Kleinen y Petschel-Held, 2007). Así, en un contexto de cambio climático, el daño restante que dejan están infraestructuras puede ser mayor que el estimado en el momento de su construcción. Las medidas de defensa que actualmente son suficientes para defenderse contra un evento de inundación de 100 años solo pueden representar una defensa adecuada contra un evento de 70 años para la década de 2080 (Feyen et al., 2012). Esto puede aumentar el daño anual esperado con respecto a la situación de partida y el efecto dique. En la Figura 3C puede verse cómo la medida estructural deja de ser efectiva para períodos de retorno inicialmente protegidos ya que aumenta la probabilidad de ocurrencia de los eventos extremos. Cabe recordar que este efecto puede ser diferente dependiendo de la zona analizada ya que el efecto del cambio climática no es homogéneo.

En resumen, un análisis de medidas estructurales contra inundaciones debería considerar a) el riesgo de partida (daño anual esperado restante tras la construcción de la infraestructura), b) el aumento del riesgo por cambios en vulnerabilidad y exposición por el efecto dique, c) el posible aumento del riesgo por la alteración en la frecuencia de inundaciones como consecuencia del cambio climático.

3.3. Medidas no estructurales

Las medidas no estructurales no actúan sobre la avenida en sí, pero tienen por objetivo modificar la exposición y la vulnerabilidad de la zona inundable. Son diversas las medidas que pueden considerarse como no-estructurales. Por ejemplo, medidas de ordenación del territorio. En ocasiones, el desconocimiento del riesgo lleva a tomar decisiones no adecuadas en las llanuras de inundación, como la construcción de viviendas en zonas con alta probabilidad de inundación. Las restricciones en los usos del suelo pueden reducir considerablemente los riesgos asociados a las avenidas más frecuentes. Pero, en muchos casos, estas medidas son difíciles de implementar cuando planificaciones urbanísticas pasadas han ocupado importantes llanuras de inundación (Berga Casafont, 2011).⁴ Otras medidas no estructurales pueden ser los planes de protección civil y los sistemas de emergencias y evacuación que pueden intervenir en el momento de la avenida, reduciendo la vulnerabilidad sobre todo de las personas afectadas. También los sistemas de alerta temprana han sido propuestos como una medida no-estructural que puede ayudar a reducir los daños asociados a las inundaciones y, por lo tanto, reducir los riesgos. Un buen sistema de alarma pone sobre aviso a las personas que viven en zonas inundables y, si el tiempo comprendido entre el aviso y la llegada de la avenida a una determinada zona es suficiente, estas pueden tomar medidas de autoprotección como retirar objetos de plantas bajas, sellar puertas y ventanas, colocar adecuadamente sacos de arena, entre otras. Por lo tanto, un sistema de alerta temprana necesita ser acompañado de un programa educativo-informativo que explique cómo entender la información suministrada y cómo reaccionar ante dicha información (Merz et al., 2010; Berga Casafont, 2011).

Al contrario de lo que ocurre con las infraestructuras para contener las inundaciones analizadas anteriormente que eliminan el riesgo de inundación para determinados períodos de retorno, un sistema de alerta temprana puede reducir los daños para todos los períodos de retorno, aunque no elimina el riesgo para ninguno de ellos. Así, un sistema de alerta temprana puede desplazar la curva de probabilidad-daño hacia abajo, es decir, reduce los daños para cualquier período de retorno. Este potencial desplazamiento puede observarse en la Figura 4a con la consiguiente reducción del daño anual esperado.

Figura 4 - Sistemas de alerta temprana

Los sistemas de alerta temprana, sin embargo, no funcionan igual en todas las cuencas hidrográficas. En aquellos lugares en las que hay predominantemente inundaciones repentinas, el margen para la alerta temprana es muy limitado y los potenciales beneficios de este sistema también lo son. Sin embargo, distintos estudios tratan de avanzar en la caracterización de este tipo de inundaciones para poder mejorar las predicciones y conseguir sistemas de alerta temprana eficaces (Borga et al., 2011).

Es importante señalar que, en muchos lugares, las medidas para reducir el riesgo de inundaciones son varias. Se combinan medidas colectivas estructurales con medidas colectivas no-estructurales y se intenta fomentar también la iniciativa privada en la protección. En algunas ocasiones, unas medidas expulsan otras, como hemos visto en el caso del efecto dique por lo que combinarlas y motivar a los ciudadanos hacia la autoprotección no siempre es fácil (Ritcher et al., 2019).

4. Ejemplo: riesgo de inundación en Bilbao y apertura del canal de Deusto

Históricamente, la ciudad de Bilbao ha sufrido inundaciones de diversa consideración, siendo la más catastrófica la ocurrida en 1983. El proceso de urbanización e industrialización del Bilbao y de todo el valle del Nervión en las décadas de los 60, 70 y 80 incrementó la exposición y vulnerabilidad de la zona ante inundaciones (Ibisate et al., 2000) y la avenida de 1983 generó cuantiosas pérdidas materiales y la pérdida de vidas humanas. Como señalan Perles Roselló et al. (2018), las regiones de España que habían padecido eventos de inundación importantes, como es el caso del País Vasco, fueron las primeras en elaborar cartografía oficial de peligrosidad de inundaciones en los primeros años 90. Desde entonces, en el País Vasco se han elaborado diferentes estudios hidráulicos para analizar el riesgo de inundación, algunos de ellos bajo el auspicio de la Directiva de inundaciones de la Comisión Europea.

Boyd y Hunt (2006) realizaron un estudio de valoración de daños por inundación para la ciudad de Bilbao basado en un análisis de exposición y vulnerabilidad ante tres posibles eventos: período de retorno 10 años (escenario de probabilidad alta), período de retorno 100 años (escenario de probabilidad media) y período de retorno 500 años (escenario de probabilidad baja). Los mapas de peligrosidad utilizados para este estudio provenían de los trabajos realizados por Sener Ingeniería y Sistemas S.A., empleando el modelo HEC-RAS 3.0 (Hydrologic Engineering Center River Analysis System) que describían la situación en el año 2005. En este análisis del riesgo de inundación, se incluyeron daños directos sobre la propiedad, tanto propiedad residencial como no-residencial, así como una estimación de daños en salud, tanto directos (fallecimientos y heridos) como indirectos (trastornos posteriores como ansiedad), una estimación de costes de servicios de emergencia o las pérdidas por suspensión temporal de actividad económica. En su estimación más conservadora, en el año 2005, los daños ocasionados por un evento de período de retorno 10 años podrían ascender en Bilbao a 5.5 millones de euros, los daños ocasionados por un evento de período de inundación de 100 años a 241.3 millones de euros y los daños ocasionados por un evento de inundación de 500 años a 444.3 millones de euros, todas estas cifras a precios de 2005.⁵

Aunque estos autores sólo proveen datos para estos tres períodos de retorno, se puede realizar una estimación de la curva de probabilidad-daño y del daño anual esperado. La Figura 5 recoge una aproximación exponencial a la curva de probabilidad-daño basada en estas estimaciones. El daño anual esperado correspondiente a esta curva es de 9.8 millones de euros (precios de 2005).⁶ Analizando los escenarios propuestos en la Directiva europea relativa a la evaluación y gestión de los riesgos de inundación, el 64.7% de este daño anual esperado proviene de escenarios de probabilidad alta de ocurrencia, es decir, período de retorno inferior a 100 años, el 27% corresponde a escenarios de inundación de probabilidad media mientras que el 8.3% restante se debe a escenarios de probabilidad baja, es decir, eventos extremos de período de retorno superior a 500 años. Por lo tanto, las inundaciones que más contribuyen al DAE en Bilbao son las del escenario de alta probabilidad de ocurrencia.

Figura 5 – Curva de probabilidad-daño y DAE. Estimaciones para Bilbao. A finales de 2012, el ayuntamiento de Bilbao aprobó de forma definitiva el Plan Especial de Ordenación Urbana de Zorrotzaurre, plan que incorpora acuerdos para la supresión de los rellenos del canal de Deusto y convertir así la península de Zorrotzaurre en una isla. Esta transformación se completó en el año 2018. Uno de los objetivos de esta apertura del canal de Deusto era la reducción del riesgo de inundación en la ciudad de Bilbao. Así, se realizó un análisis de la influencia de la apertura del canal de su anchura en los niveles de inundación. Las estimaciones realizadas cuantifican que el desagüe adicional conseguido con esta apertura permite reducir la altura de la lámina de agua en una potencial inundación en un intervalo que se mueve entre los 1,07 y los 0,70 metros.

Uno de los factores más relevantes en las estimaciones de Boyd y Hunt (2006) es, precisamente, la altura alcanzada por la lámina de agua. La vulnerabilidad de los elementos expuestos al riesgo de inundación depende de factores como la duración de la inundación, la velocidad de la avenida o la altura del agua. Por ello, cuantificamos el efecto que la reducción de la lámina de agua tiene en los daños potenciales por inundación de cada uno de los períodos de retorno. En cada período de retorno, se analizan las zonas que dejan de estar expuestas, así como la reducción de la vulnerabilidad de los distintos elementos: propiedad residencial no-residencial, personas, sistemas de transporte y otros. El Cuadro 1 recoge tanto los datos de la situación de partida (Boyd y Hunt, 2006) como los resultados de estas estimaciones para los dos extremos del intervalo de reducción de la lámina de agua con la apertura del canal, 1.07 metros y 0.7 metros.

Cuadro 1 – Riesgo de inundación. Estimaciones para Bilbao. (millones de Euros precios 2005) (a) Estimaciones de Boyd y Hunt (2006); (b) Estimaciones propias a partir de Boyd y Hunt (2006)

Como puede observarse, esta actuación sobre el canal de Deusto elimina el riesgo de inundación en el período de retorno de 10 años, para todo el intervalo de reducción de la lámina de agua considerado. La valoración del riesgo de inundación se reduce de forma notable para los otros dos períodos de retorno, pero no se elimina. En el caso del período 100 años, la valoración del riesgo de inundación se reduce entre un 60% y un 73%, pasando de estar en 241 millones a situarse entre 340 y 264 millones. Asimismo, para una inundación de período de retorno de 500 años, la estimación del riesgo de inundación también se reduce, pero en menor porcentaje. El efecto de la apertura del canal de Deusto se queda entre un 23% y un 40% por debajo de la estimación de partida, pasando de 444 millones de euros a situarse entre 340 y 264 millones de euros.

Calculando las curvas de probabilidad-daño en base a estas nuevas estimaciones (ver Figura 6), observamos cómo la apertura del canal de Deusto desplaza la curva hacia abajo, reduciendo la estimación del daño para cualquier período de retorno. De hecho, se reduce el daño anual esperado entre un 70 y un 78%, pasando de 9.8 millones de euros a estar entre 2.2 y 3 millones de euros (ver Cuadro 1).

Es interesante observar cómo esta medida estructural para el control de inundaciones modifica la contribución que cada posible escenario de inundación tiene sobre este daño anual esperado. Así, con la apertura del canal de Deusto, el escenario de probabilidad media, inundaciones de período de retorno entre 100 y 500 años, es el que más peso tiene, alrededor del 50%, cuando antes de la intervención era del 27%. También aumenta el peso en este DAE de los eventos extremos, que representan aproximadamente el 22% frente al 8% inicial. Por lo tanto, la contribución que más se reduce es la del escenario de probabilidad alta y bajo período de retorno. Estos escenarios son los que alcanzan láminas de agua más bajas y, por lo tanto, en algunos casos la apertura del canal incluso elimina el riesgo, como hemos visto anteriormente para el período de retorno 10 años. Aun así, los eventos de inundación más frecuentes siguen teniendo un peso importante, aproximadamente el 26%, en el cálculo del DAE.

Figura 6 – Curva de probabilidad-daño y DAE. Estimaciones para Bilbao tras la apertura del canal de Deusto

DAE - Canal -1.07m

Esta estimación del riesgo está sujeta a una importante incertidumbre epistémica debida a que se basa en la modelización de las inundaciones de 3 periodos de retorno, 10, 100, 500 años. Cambios en la relación entre el periodo de retorno y la altura dela agua, el principal componente de peligrosidad de este análisis, muestra que tanto el DAE como el peso de las probabilidades bajas, medias y altas cambian significativamente. Con la simulación de 6 periodos de retorno adicionales⁷, el DAE se reduciría un 55-70% frente al 70-78% del caso con tres periodos de retorno. Más importante es observar (ver Cuadro 2) cómo el peso de los eventos frecuentes en el DAE, con probabilidad altas o con periodos de retorno bajo, cambiarían de un 21-22% (Figura 6) a un 34-43%. Eso modificaría profundamente el tipo de política de prevención del riesgo a implementar.

Cuadro 2 – Riesgo de inundación con 6 periodos de retorno adicionales simulados.

Es importante observar que la apertura del canal de Deusto reduce el riesgo de inundación, pero no lo evita, salvo para algunos períodos de retorno. Sigue habiendo un riesgo remanente que debe tenerse en cuenta.⁸ De otro modo, la creación de una falsa sensación de seguridad puede relajar las medidas de autoprotección tomadas por los habitantes de las zonas inundables, aumentando su vulnerabilidad, e incluso puede provocar un efecto dique, aumentando el número de elementos expuestos al riesgo de inundación, tal y como muestran Richert et al. (2019) en otros contextos. Estos factores pueden volver a aumentar el DAE en Bilbao, compensando las mejoras obtenidas con la apertura del canal de Deusto. La evolución urbanística de la zona, así como su desarrollo socioeconómico en los próximos años, serán determinantes para evaluar el efecto final de la apertura del canal de Deusto en el riesgo de inundación de Bilbao.

El desarrollo urbanístico y socio-económico puede asociarse con un plan de prevención de riesgo de inundación con el fin de fomentar la adopción de medidas de prevención y reducir los daños esperados tal y como está ilustrado en la Figura 4. Esos planes tienen la capacidad de fomentar acciones privadas de prevención (Richert et al. 2019). Las acciones privadas se aplican tanto a la hora de edificar como después de la edificación. Se refieren a la elevación del suelo, el uso de materiales resistentes al agua, tener bombas de agua, puertas y ventanas anti-inundación, un seguro. La colocación en altura de los sistemas eléctrico y de calefacción permite también reducir los daños (Poussin et al. 2015). Las medidas privadas, como las públicas, están destinadas a limitar el impacto de una inundación con una cierta probabilidad de ocurrencia. Si en el caso de la apertura del canal de Deusto, los daños de probabilidad alta estarían evitados por la obra, las medidas privadas podrían tratar daños por inundaciones menos frecuentes para complementar la medida pública.

Varios factores motivan las acciones privadas de protección. La evaluación de la amenaza de las inundaciones (tanto las consecuencias como la probabilidad de ocurrencia) es uno de los motores de la toma de medidas de prevención, como establece la Teoría de Motivación a Protegerse⁹(Grothmann y Reusswig, 2006;Richert et al. 2016), junto a la percepción de la eficacia de dichas medidas y la experiencia frente a las inundaciones. La confianza en la protección pormedidas públicas, estructurales o de compensación por pérdidas es otro factor, pero tiende a que las medidas públicas sustituyana las medidas privadas y contribuye explicar el efecto dique. Este efecto confiere a los planes de prevención y de gestión de riegosel papel de reducir el efecto dique y fomentar las acciones privadas de prevención, tanto por los hogares como por el sector socio-económico.

5. Conclusiones

La gestión del riesgo de inundación pasa por una evaluación previa de este riesgo, evaluación que implica la estimación de la peligrosidad de las avenidas y el análisis de la exposición y la vulnerabilidad de los elementos en riesgo. Las curvas de probabilidad daño y el daño anual esperado son unos indicadores del riesgo cuyos cambios frente al cambio climático, frente a medidas de prevención estructurales o no estructurales y/o frente a efectos inesperados como el efecto dique, se han presentado en este trabajo. Un ejemplo, con la apertura del canal de Deusto en Bilbao, ilustra cómo el riesgo se modifica con una medida estructural y permite discutir del papel de las medidas no estructurales.

Los planes de gestión del riego pueden girar en torno a varios tipos de medidas, estructurales, no estructurales, públicas y/o privadas. Las medidas estructurales, como la construcción de diques o presas, se establecen para eliminar el riesgo de inundaciones hasta cierto periodo de retorno. Sin embargo, estas medidas tienden a crear una excesiva sensación de protección conocida como el efecto dique. El resultado es una mayor exposición y vulnerabilidad detrás del dique: mayor acumulación de riqueza y, posiblemente, menores medidas de protección por parte del sector privado, tanto ciudadanos como sector socio-económico. Las medidas no estructurales, como la ordenación territorial, los planes de protección civil y los sistemas de alerta, actúan sobre la exposición y la vulnerabilidad. De esta forma, estas medidas pueden reducir los daños para todos los periodos de retorno, aunque su eficacia está condicionada a la buena aplicación de las medidas, a la colaboración del sector privado y a su puesta en práctica de forma sostenida en el tiempo. La implicación del sector privado a través de un programa educativo-informativo que explique cómo actuar y qué tipo de medidas privadas se pueden desarrollar para reducir el riesgo permitiría mejorar la eficacia de la prevención.

El cambio climático también es un factor a tener en cuenta en los planes de gestión de riesgo de inundación. El efecto del cambio climático en el riesgo de inundación se puede interpretar tanto como cambios en el período de retorno de una determinada inundación, generalmente una disminución del periodo de retorno, es decir, un aumento de la probabilidad de ocurrencia, como cambios en la magnitud de los daños generados por una inundación con un determinado período de retorno, generalmente un incremento de los daños. Así, las obras estructurales de protección cubrirán periodos de retorno menores de lo inicialmente previsto. Se esperarán daños más frecuentes más altos, y además inflados por el efecto dique. Las medidas no estructurales tendrán un papel más relevante en la gestión del riesgo en un contexto de cambio climático ya que permitirían reducir los daños de todos los periodos de retorno.

Existen también interacciones entre medidas estructurales públicas y medidas no estructurales, tanto públicas como privadas. El desarrollo de medidas estructurales, como la apertura de un canal o un dique, modifica el riesgo remanente y el peso de los diferentes periodos de retorno en el daño anual esperado. Las medidas de prevención no estructurales, deben entonces adecuarse a la naturaleza del riesgo remanente para tener como objetivo los periodos de retornos adecuados con el fin de evitar duplicar la prevención del riesgo. Además, el exceso de confianza en las medidas públicas tiende a expulsar las medidas privadas. Asociar a una obra estructural un plan de prevención que, bajo el impulso de la Administración, fomente medidas no estructurales públicas, como un sistema de alerta temprana, pero también fomente medidas no estructurales privadas, dando a conocer los riesgos de vivir en determinadas zonas y lo que cada uno puede hacer individualmente para protegerse, puede complementar la prevención del riesgo, reducir el efecto dique y contribuir a la adaptación al cambio climático.

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¹En España, históricamente se han elaborado mapas relacionados con las inundaciones, sobre todo ² Los mapas de peligrosidad de las distintas demarcaciones geográficas españolas pueden consultarse en la página web del Ministerio para la Transición Ecológica,https://www.miteco.gob.es/es/agua/temas/gestionde-los-riesgos-de-inundacion/mapa-peligrosidad-riesgo-inundacion/, acceso 29 de junio de 2020.

³El Real Decreto 903/2010 de evaluación y gestión de riesgos de inundación (BOE, 2010) distingue entre zona inundable (período de retorno 500 años) y zona de flujo preferente (período de retorno 100 años).

⁴Berga Casafont (2011) señala que en circunstancias en las que hay ocupaciones extensas de la llanura de inundación que hacen imposible las restricciones de los usos del suelo o incluso otras medidas no estructurales, las medidas estructurales pueden ser una alternativa altamente viable.

⁵Boyd y Hunt (2006) señalan que las inundaciones que tuvieron lugar en Bilbao en agosto de 1983 provocaron alrededor de 361,07 millones de euros en daños (precios de 1983). Estos daños corresponden a más de 1000 millones de euros en el año 2005. Comparando con sus estimaciones, señalan que dichas inundaciones superaron fácilmente el período de retorno de 500 años.

⁶ Esta cifra corresponde aproximadamente a 12 millones a precios de 2019.

⁷Se simulan los periodos de retorno 25, 55, 75, 300, 300, 400 asumiendo una relación cóncava entre el periodo de retorno y la altura del agua alcanzada en dichas inundaciones.

8 Así lo indican desbordamientos ocurridos en Bilbao tras esta apertura, https://cadenaser.com/emisora/2019/01/24/radio_bilbao/1548314892_765380.html;

https://www.naiz.eus/es/actualidad/noticia/20190125/el-ayuntamiento-se-defiende-diciendo-que-quedanobras-pendientes-para-evitar-inundaciones

⁹ Del inglés Protection Motivation Theory (Grothmann and Reusswig, 2006)