Cómo incluir el riesgo climático en el diseño de puentes en Haití

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Haití es uno de los países con mayor índice de riesgo de desastres naturales en el mundo y con uno de los más altos indicadores de falta de resiliencia en América Latina y El Caribe. Año tras año se presenta la temporada de huracanes entre junio y noviembre, generando eventos de lluvia extrema, vientos fuertes, inundaciones rápidas y lentas, y deslizamientos.

Considerando únicamente eventos de amenazas hidrometeorológicas (ciclones tropicales, tempestades, tornados, tormentas de nieve, nevadas, avalanchas, marejadas e inundaciones), entre 1994 y 2013 Haití fue catalogado como el tercer país con mayores afectaciones en términos de pérdida de vidas y daños económicos. Un ejemplo de esto fueron los 4 huracanes (Fay, Gustav, Hanna y Ike) en 2008 en un lapso de 1 mes. Su consecuencia no solamente fue la pérdida de vidas humanas, heridos y afectados, sino también el colapso de la red nacional de transporte, generando la desconexión de diferentes regiones del país y la imposibilidad de transportar bienes y alimentos. Las pérdidas totales se estimaron en $897 millones de dólares (14.6% del PIB)

Ante esta condición y considerando que, según el IPCC, el cambio climático puede generar mayores y más frecuentes eventos de precipitación que pueden producir inundaciones en algunas zonas del planeta, el gobierno de Haití ha solicitado el apoyo del Banco Interamericano de Desarrollo (BID) en conjunto con el Banco Europeo de Inversiones (EIB), para la construcción y/o reforzamiento de infraestructura vial nueva y existente (vías y puentes), en la que se debe garantizar la resiliencia al riesgo de desastres naturales y climáticos.

Localización de 33 puentes vehiculares seleccionados para el proyecto.
Fuente: MTPTC (Ministère des Travaux Publics, Transports et Communications)

El programa de construcción/reforzamiento incluyó 33 puentes localizados en 8 de los 10 departamentos del país. Debido a las amenazas hidrometeorológicas a las cuales se encuentra expuesto el país se considera que el programa debe incluir diseños resilientes ante los efectos del cambio climático para inundaciones.

En respuesta, el BID inició la coordinación con la división de Transporte (INE/TSP), la división de Cambio Climático (CSD/CCS) y la división de Agua y Saneamiento (INE/WSA) para:

1. Integrar el cambio climático en el modelo hidrológico, con el objetivo de calcular hidrogramas de creciente (variación del caudal con el tiempo) con la influencia de las proyecciones futuras de precipitación extrema.
2. Generar mapas de inundación para diferentes períodos de retorno, usando la herramienta HydroBID Flood.
3. Generar anexos técnicos para el diseño geométrico y estructural de los puentes vehiculares.

El programa de cooperación técnica se ejecuta en secuencia y cada una de las etapas provee información vital para la siguiente. El efecto del cambio climático se considera en la etapa de análisis hidrológico para la generación de hidrogramas de creciente, bajo dos escenarios de análisis: i) a partir de condiciones de precipitación histórica entre 1950 y 2005 y, ii) a partir de condiciones de precipitación con cambio climático entre 2006 y 2100, haciendo uso de datos escalados de modelos generales de circulación (GCM) del CMIP5.

Considerar dos escenarios de análisis hidrológico (histórico y futuro) permite la comparación de caudales que se pueden presentar en los 33 puentes. Por tanto, para cada cuenca es posible seleccionar la condición hidrológica más crítica con el objetivo de generar diseños geométricos y estructurales resilientes ante eventos de inundación.

El modelo hidrológico empleado es de precipitación-escorrentía y contempla los siguientes componentes:

1. Modelo geométrico: características geométricas de las cuencas,
2. Modelo meteorológico: tormentas de diseño asociadas a períodos de retorno,
3. Modelo de pérdidas: procesos de infiltración y/o evapotranspiración de las cuencas,
4. Modelo de transformación: transformación de volumen de lluvia a escorrentía,
5. Modelo de tránsito: cálculo de tiempo de viaje del volumen de escorrentía a los 33 puentes.

Como resultado del modelo hidrológico, se genera un grupo de 15 hidrogramas de creciente para cada una de las cuencas de análisis, para cada escenario. En total se generan 990 hidrogramas de creciente para las 33 cuencas analizadas asociados a períodos de retorno entre 2.33 y 500 años.

Hidrogramas de creciente estimados para condición de precipitación histórica
en la cuenca de drenaje del puente 120 (río Estimé)

Hidrogramas de creciente estimados para condición de precipitación con cambio climático
en la cuenca de drenaje del puente 120 (río Estimé)

A partir del análisis comparativo de los resultados de caudal pico entre el escenario histórico y futuro, se deducen tres tipos de resultados: incremento, decrecimiento y sin cambio. Del total de 33 puentes, en términos del cambio de caudal pico a futuro en relación con el histórico, 15 (45%) puentes incrementan su caudal, 2 (6%) puentes permanecen sin cambios y 16 (48%) puentes disminuyen su caudal.

Comparativo de curvas de período de retorno [Años] vs. Caudal pico [m³/s]
para puentes seleccionados para condición histórica y con cambio climático

En la siguiente etapa del programa (modelo hidrodinámico con HydroBID Flood), los resultados del modelo hidrológico serán utilizados como punto de partida para la generación de mapas de inundación, los cuales proporcionan información de altura de inundación y velocidad para el área de influencia de los puentes. Posteriormente, estos resultados en conjunto con la extensión de inundación son tenidos en cuenta para la fase de diseño geométrico y estructural.

Como principal hallazgo del modelo hidrológico, se encuentra que no en todos los casos los caudales incrementan en el escenario futuro. El incremento solo se da en el 45% de los casos y depende, entre otros aspectos, de la localización de las cuencas y la precipitación proyectada a futuro por los GCM. Como consecuencia, para el 45% de los puentes, el equipo de la fase de diseño deberá basar sus análisis en caudales futuros. Para el 55% restante, el diseño se deberá realizar a partir de caudales del escenario histórico.

Incorporar la resiliencia de infraestructura de transporte al riesgo de desastres y cambio climático es una actividad que inicia desde los sectores institucional, político y técnico que determinan dónde, cómo y qué infraestructura se planifica y se diseña. En las etapas de planificación, el hecho de considerar el efecto del cambio climático como uno de los factores subyacentes del riesgo tiene un impacto directo en la construcción de infraestructura segura, confiable y eficiente.

Para el caso de los 33 puentes vehiculares en Haití, la combinación de modelos hidrológicos para escenarios histórico y futuro permitió generar resultados más completos y consistentes que, a su vez, posibilitaron la selección de escenarios críticos para el diseño geométrico y estructural en el 45% de los puentes.

Descarga la publicación “Incluir el cambio climático en el análisis hidrológico para el trazado y diseño de infraestructura de transporte: Guía metodológica e implementación en 33 puentes vehiculares en Haití”.