Application of 2D numerical simulation for the analysis of the February 2014 Bolivian Amazonia flood: Application of the new HEC-RAS version 5

Llanos de Moxos are vast plains in the Bolivian Amazonia that are continually flooded by the Mamore river. The flood lasts for several days affecting important cities like Trinidad, drowning people, drowning cattle and swamping arable land. Because of the cloudy skies, remote sensing observations are limited to some areas and few days. Thus, there is huge uncertainty about characteristics of flood events and possible consequences. Two-dimensional (2D) numerical simulation proved to be an important tool for understanding flood events. The HEC-RAS model is one of the most popular hydraulic models. In 2014 a new version of HEC-RAS (HEC-RAS-v5) was released including 2D capabilities. The present study applied the new HEC-RAS-v5 to simulate the February 2014 flood event in the Bolivian Amazonia. The flood simulated shows good performance when compared with satellite image of the flood event. In addition, the simulation provides information like water depth, flow velocity and a temporal variation of the flood. Specific locations where water begins to overflow were identified. Over most of the flooded area the water velocity is lower than 0.25 m s−1. During first ten days of the flood the flood extent increases rapidly. The flood depth allows identifying areas exposed to different hazard levels. The west plain of the Mamore river is the most exposed to the flood; it shows bigger flood extent, longer flood duration and deeper water depth. The flood that threatens the city of Trinidad originates in two locations; one located 32 km at the north and other located 10 km at the south west. The flood from the north gets close to Trinidad twelve days after it begins to overflow, while the flood from the south gets close to Trinidad seven days after it begins to overflow. Although the flood from the north is deeper than the flood from the south, the flood from the south begins flooded before the north. Thus, water borne and vector borne diseases may originate at the south earlier than the north. The city of San Javier gets covered by flood five days after the water begins to overflow. The study shows the applicability and the value of the 2D capabilities of the new HEC-RAS for flood studies.

ResumenLlanos de Moxos son planicies de inundación en la Amazonia Boliviana que constantemente son inundadas por el río Mamore. Las inundaciones se prolongan durante varios días afectando importantes ciudades como Trinidad, ahogando gente, ahogando ganado e inundando cultivos. La visibilidad de imágenes satelitales se ve limitada debido a la nubosidad. Por tal motivo se tiene un gran desconocimiento sobre las características de la inundación y sus posibles consecuencias. Simulación numérica bidimensional (2D) es una importante herramienta para simular y analizar inundaciones. El modelo HEC-RAS es uno de los más populares modelos hidráulicos. En octubre de 2014 la última versión de HEC-RAS versión 5 fue publicada con capacidades 2D. El presente estudio aplicó el nuevo HEC-RAS versión 5 para simular la inundación de febrero de 2014 en la Amazonia Boliviana. La inundación simulada muestra buen desempeño comparado con imagen satelital del evento. Además, la simulación provee información adicional como puede ser profundidad de agua, velocidad del flujo y la variación de la inundación en el tiempo. Se identificaron lugares específicos donde el agua comienza a inundar la planicie. En la mayor parte del área inundada la velocidad del flujo es inferior a 0,25 m s−1. Durante los primeros diez días de inundación la extensión de la inundación se incrementa rápidamente. La profundidad de la inundación permite identificar zonas expuestas a distintos niveles de amenaza. La planicie al oeste del río Mamore es la más expuesta a la inundación; esta tiene mayor área inundada, duración más prolongada y mayor profundidad de inundación. La inundación que amenaza a Trinidad se origina en dos lugares; uno ubicado unos 32 km al norte de Trinidad y el otro ubicado unos 10 km al sudoeste. La inundación del norte se acerca a Trinidad en unos doce días después de iniciarse la inundación, mientras que la inundación del sudoeste se acerca a Trinidad unos siete días después de iniciarse la inundación. Pese a que la inundación del norte muestra mayor profundidad de inundación, la inundación del sur llega a Trinidad antes. Por tal motivo, es posible que brotes de enfermedades se originen en el sur. La ciudad de San Javier queda inundada unos cinco días después de iniciarse la inundación. El presente estudio muestra la aplicabilidad y los posibles beneficios de las nuevas capacidad 2D del nuevo HEC-RAS para estudio de inundaciones.