El gemelo digital del barranco del Poyo en Valencia: el mapa que predice con IA la inundación que dejará una dana

Investigadores han presentado este lunes un espacio interconectado de gemelos digitales hidrológicos, hidráulicos y meteorológicos que han aplicado a la cuenca del barranco del Poyo, pero que pueden llevarse a «cualquier región del mundo», y permiten predecir con los datos de lluvia en tiempo real, y gracias a la inteligencia artificial, la inundación que dejará una dana, o los efectos que tendrá una obra pública hidráulica sobre el territorio.

Se trata del sistema PGTEC (Plataforma para la Gestión de Prevención Temprana de Emergencias Climáticas), desarrollada por el Instituto Universitario Valenciano de Investigación en Inteligencia Artificial (VRAIN), el Instituto de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente (IIAMA) de la Universitat Politècnica de València (UPV) y la Valencian Graduate School and Research Network of Artificial Intelligence (ValgrAI).

El gemelo digital hidrológico demostrado ancitipa la 'mancha' del desbordamiento y la evolución prevista durante las siguientes 48 horas. En la presentación, han aplicado la herramienta a la cuenca del barranco de Poyo, con los datos de lluvia de la dana del 29 de octubre de 2024.

Los investigadores han obtenido «una simulación que muestra cómo se va aumentando el caudal del río», otra simulación que refleja «cómo se va inundando en el tiempo, lo que es la huella de agua», y también simulaciones aplicadas a otros desastres como los incendios forestales, que «muestran el peligro de que se produzca un incendio por las altas temperaturas», detectando a través de imágenes satelitales el material combustible que hay en los montes, según ha explicado el director de VRAIN de la UPV y director general de ValgrAI, Vicent Botti.

Con datos a tiempo real, y gracias a modelos computacionales «muy eficientes», en solo «unas horas» se puede determinar la inundación que provocarán unas lluvias para que las administraciones y los servicios de emergencias puedan «anticiparse» a los efectos de un fenómeno adverso.

Así, una aplicación directa de la utilización de este sistema es el desarrollo de gemelos digitales que permiten prever la crecida de los barrancos y representar, sobre un mapa, cómo avanzaría el agua por el territorio, una información clave para ganar tiempo ante una emergencia. En este sentido, PGTEC incorpora un gemelo digital de las cuencas de l'Horta Sud y del barranco del Carraixet.

Información en un entorno visual

El sistema combina dos herramientas complementarias. Por un lado, el modelo hidrológico TETIS que utiliza datos de lluvia registrados y las previsiones meteorológicas de múltiples fuentes para estimar qué cantidad de agua podría circular por cada tramo de un cauce y en qué momento se podrían producir desbordamientos.

La segunda herramienta es HIDRIS, que reproduce cómo se extendería el agua por el terreno, si se desbordara el cauce, con qué profundidad y velocidad avanzaría y qué edificios o infraestructuras críticas podrían verse afectadas.

En lugar de interpretar por separado numerosos mapas y previsiones, los responsables de emergencias pueden consultar la información en un entorno visual. TETIS señala con colores los tramos más comprometidos, permite seguir la evolución prevista durante las siguientes 48 horas y ejecuta cada simulación en aproximadamente uno o dos minutos.

Además, ofrece la posibilidad de desplazar una tormenta, aumentar su intensidad o reproducir episodios históricos para comprobar cómo cambiarían sus consecuencias.

El investigador de VRAIN de la UPV, Sergio Martí, ha subrayado que «para que toda esta información pueda combinarse, el espacio de datos aplica una semántica común, un mismo 'idioma' para describir los datos, de modo que un dato de lluvia signifique lo mismo venga de donde venga».

En esta línea, el el catedrático de Ingeniería Hidráulica en la UPV, investigador del IIAMA y vicepresidente de la Plataforma Tecnológica Española del Agua (PTEA), Félix Francés, ha destacado que «la clave del proyecto es crear un espacio de datos común y eso es lo que ha hecho fundamentalmente VRAIN con una estandarización de la información» que la hace «mucho más accesible», «lo cual facilita muchísimo todo el proceso en una emergencia».

La dana del 29 de octubre, en el Carraixet

Junto a esta demostración, el equipo de VRAIN, IIAMA y ValgrAI ha presentado también una simulación de la tormenta de la dana de Valencia en octubre de 2024 trasladada a otras zonas como el barranco del Carraixet para ver cómo hubiera afectado a las poblaciones colindantes.

En esta simulación, «la inundación ocupa todo el cono aluvial del Carraixet. Dependiendo de la posición exacta de la tormenta, pues afecta más o menos a lo que es el norte de la propia ciudad de València. No es tan catastrófica como en l'Horta Sud, porque se parte de un elemento de desagüe que es el encauzamiento del Carraixet, pero para una tormenta de esta magnitud el riesgo cero no existe, hay un riesgo residual, que es lo que se observa cuando movemos la tormenta al norte», ha destacado.

Por otro lado, esta iniciativa se puede emplear como «herramienta 'what if' ('y si')» ya que «permite evaluar estrategias de emergencia» o «la conveniencia de hacer obra pública» y cómo una infraestructura puede disminuir o no los riesgos sobre el terreno, ha indicado Vicent Botti.

Botti ha apuntado que «hay muchísimas utilidades de la IA para la prevención de emergencias», con modelos que pueden optimizar recursos como las ambulancias y los efectivos de bomberos. Así, ha explicado que este proyecto solo ha explorado algunas funcionalidades porque se ha tenido que desarrollar en apenas nueve meses «por cuestiones de la financiación».

PGTEC también incorpora WATER4CAST, una herramienta que aplica un algoritmo de inteligencia artificial para mejorar las previsiones meteorológicas y ayudar a anticipar sequías, necesidades de agua y condiciones favorables a incendios forestales. Así, el proyecto aborda tanto emergencias que se desarrollan en pocas horas como riesgos que requieren planificación con meses de antelación.

Vicent Botti ha destacado que el PGTEC «está disponible hoy» para cualquier administración que quiera participar en el. «El problema que tenemos es que ahora esto lo estamos sosteniendo económicamente nosotros con los pocos recursos que tenemos en el IAMA o en VRAIN como investigadores», ha apuntado, antes de explicar que están hablando con administraciones para colaborar.

PGTEC ha sido financiado por el Ministerio para la Transformación Digital y de la Función Pública en el marco de las actuaciones promovidas por la Dirección General del Dato y el Centro de Referencia de Economía del Dato (CRED).