Analysis of torrential events in the Aburrá Valley, in the years 2010-2011 with the r.avaflow tool

Authors

DOI:

https://doi.org/10.24850/j-tyca-2025-04-03

Keywords:

Torrential floods, debris flows, mud flows, La Niña 2010-2011, Valley of Aburrá

Abstract

In the present work, two (2) torrential events that occurred in the Valley of Aburrá during the wet period 2010-2011 are analyzed, where a strong cold phase of the ENSO occurred, in which rainfall increased significantly in relation to the previous and subsequent years, triggering a large number of mass movements and subsequent mud and debris flows in the El Cedro (Copacabana) and La Bermejala (La Estrella) streams. As a product of the hydrological analysis, the conditions and thresholds necessary for the triggering of mud and debris flows were obtained. On the other hand, the simulation or propagation of the flow was carried out with the r.avaflow tool, concluding that the propagation length is associated with high slopes and validating the ability of the tool to represent these phenomena.

References

Acosta, J. H. C. (2012). Las avenidas torrenciales: una amenaza potencial en el Valle de Aburrá. Gestión y Ambiente, 14(3), 45-50.

Aristizábal, E., Arango, M. I., & García, I. K. (2020). Definición y clasificación de las avenidas torrenciales y su impacto en los Andes Colombianos. Cuadernos de Geografía: Revista Colombiana de Geografía, 29(1), 242-258. DOI: 10.15446/rcdg.v29n1.72612

Bateman, A., Medina, V., Hürlimann, M., & Velasco, D. (2007). Modelo bidimensional para simulación de flujos detríticos: FLATModel. Aplicación a una cuenca del Pirineo Catalán. Ingeniería Hidráulica en México, 22(4), 5-20.

Chen, C. Y., & Wang, Q. (2017). Debris flow-induced topographic changes : Effects of recurrent debris flow initiation. Environmental Monitoring and Assessment, 189:449. DOI: 10.1007/s10661-017-6169-y

Cheng, H., Huang, Y., Zhang, W., & Xu, Q. (2022). Physical process-based runout modeling and hazard assessment of catastrophic debris flow using SPH incorporated with ArcGIS: A case study of the Hongchun gully. Catena, 212. DOI: 10.1016/j.catena.2022.106052

Christen, M., Kowalski, J., & Bartelt, P. (2010). RAMMS: Numerical simulation of dense snow avalanches in three-dimensional terrain. Cold Regions Science and Technology, 63(1-2), 1-14. DOI: 10.1016/j.coldregions.2010.04.005

Fischer, J. T., Kofler, A., Mergili, M., Huber, A., Fellin, W., & Oberguggenberger, M. (2020). Bayesian inference in snow avalanche simulation with r.Avaflow. Geosciences (Switzerland), 10(5), 1-17. DOI: 10.3390/geosciences10050191

García, J., Génova, M., Calvet, J., Furdada, G., Guinau, M., & Díez, A. (2015). Datación de avenidas torrenciales y flujos de derrubios mediante metodologías dendrogeomorfológicas (barranco de Portainé, Lleida, España). Ecosistemas, 24(2), 43-50. DOI: 10.7818/re.2014.24-2.00

Garzon, M. G., Becerril, J. A., & Garrote, J. (2009). Las avenidas torrenciales en cauces efímeros : ramblas y abanicos aluviales. Enseñanza de las Ciencias de la Tierra, (17.3), 264-276.

Guerrero, L. A., & Aristizábal, E. (2019). Estimación y análisis de umbrales críticos de lluvia para la ocurrencia de avenidas torrenciales en el Valle de Aburrá (Antioquia). EIA, 16, 97-111. DOI: 10.24050/reia.v16i32.1281

Hsin, W. Y., Fei, L. K., & Chin, C. Y. (2013). Comparison between FLO-2D and Debris-2D on the application of assessment of granular debris flow hazards with case study. Institute of Mountain Hazards and Environment, 10(2), 293-304. DOI: 10.1007/s11629-013-2511-1

Kim, I. M., Kwak, J. H., & Kim, B. S. (2018). Assessment of dynamic impact force of debris flow in mountain torrent based on characteristics of debris flow. Environmental Earth Sciences, 77(538), 1-15. DOI: 10.1007/s12665-018-7707-9

Marulanda, A. (2017). Lluvias intensas como detonante de deslizamientos y avenidas torrenciales - casos de estudio Manizales y Mocoa. Corpocaldas. Recuperado de https://www.researchgate.net/publication/319515742_LLUVIAS_INTENSAS_COMO_DETONANTE_DE_DESLIZAMIENTOS_Y_AVENIDAS_TORRENCIALES_-_CASOS_DE_ESTUDIO_MANIZALES_Y_MOCOA_ABRIL_DE_2017

Medina, V., Hürlimann, M., & Bateman, A. (2008). Application of FLATModel, a 2D finite volume code, to debris flows in the northeastern part of the Iberian Peninsula. Landslides, 5(1), 127-142. DOI: 10.1007/s10346-007-0102-3

Mergili, M., Fischer, J. T., Krenn, J., & Pudasaini, S. P. (2017). R.avaflow v1, an advanced open-source computational framework for the propagation and interaction of two-phase mass flows. Geoscientific Model Development, 10(2), 553-569. DOI: 10.5194/gmd-10-553-2017

Mergili, M., Frank, B., Fischer, J. T., Huggel, C., & Pudasaini, S. P. (2018). Computational experiments on the 1962 and 1970 landslide events at Huascarán (Peru) with r.avaflow: Lessons learned for predictive mass flow simulations. Geomorphology, 322, 15-28. DOI: 10.1016/j.geomorph.2018.08.032

Mergili, M., Jaboyedoff, M., Pullarello, J., & Pudasaini, S. P. (2020). Back calculation of the 2017 Piz Cengalo-Bondo landslide cascade with r.avaflow: What we can do and what we can learn. Natural Hazards and Earth System Sciences, 20(2), 505-520. DOI: 10.5194/nhess-20-505-2020

Mergili, M., & Pudasaini, S. (2021). r.avaflow (2.4). Recuperado de https://www.landslidemodels.org/r.avaflow/

Montoya, L. J., Silvia, S. M., & González, J. E. (2009). Evaluación de zonas de amenaza por avenidas torrenciales utilizando metodologías cualitativas. Caso de aplicación a la quebrada Doña María. Revista Ingenierías Universidad de Medellín, 8(15), 11-29.

Papa, M. N., Sarno, L., Vitiello, F. S., & Medina, V. (2018). Application of the 2D depth-averaged model, FLATModel, to pumiceous debris flows in the Amalfi Coast. Water (Switzerland), 10(9), 22. DOI: 10.3390/w10091159

Poveda, G., & Mesa, Ó. J. (1996). Las fases extremas del fenómeno ENSO (El Niño y La Niña) y su influencia sobre la hidrología de Colombia. Ingeniería Hidráulica en México, 9(1), 21-37.

Pudasaini, S. P. (2012). A general two-phase debris flow model. Journal of Geophysical Research: Earth Surface, 117(3). DOI: 10.1029/2011JF002186

Pudasaini, S. P., & Mergili, M. (2019). A Multi-Phase Mass Flow Model. Journal of Geophysical Research: Earth Surface, 124(12), 2920-2942. DOI: 10.1029/2019JF005204

Reyes, N., Barros, J. M., Fuentes, C., Barajas, C., Escobar, J., Prada, L. F., & Ramos, A. (2018). Simulación integrada comparativa de avenidas torrenciales. Caso de estudio: Mocoa-Colombia. XXVIII Congreso Latinoamericano de Hidráulica, Buenos Aires, Argentina.

Rickenmann, D., Laigle, D., McArdell, B. W., & Hübl, J. (2006). Comparison of 2D debris-flow simulation models with field events. Computational Geosciences, 10, 241-264. DOI: 10.1007/s10596-005-9021-3

Salas, S. P., Sellés, M. G., Plaza, J. B., & Girón, L. I. (2019). Susceptibilidad a inundación por flujos torrenciales a partir de la integración del método geomorfológico y de la modelización con FLO-2D, lago Atitlán, Guatemala. Revista Mexicana de Ciencias Geológicas, 36(1), 64-75. DOI: 10.22201/cgeo.20072902e.2019.1.783

Siata, Sistema de Alerta Temprana de Medellín y el Valle de Aburrá. (2018). Segunda temporada de lluvias. Recuperado de https://siata.gov.co/sitio_web/index.php/noticia1

Sierra, E. F. (2018). Zonificación de la amenaza por avenidas torrenciales para las quebradas El Chulo y El Tablón en la zona urbana del municipio de Gachetá, Cundinamarca. Espacios, 39(8), 13.

Slaymaker, O. (1988). The distinctive attributes of debris torrents. Hydrological Sciences Journal, 33(6), 567-573. DOI: 10.1080/02626668809491290

Tommaso, B., Mergili, M., & D’Agostino, V. (2021). Advances in the simulation of debris flow erosion: The case study of the Rio Gere (Italy) event of the 4th August 2017. Geomorphology, 381, 107664. DOI: 10.1016/j.geomorph.2021.107664

UNGRD, Unidad Nacional para la Gestión del Riesgo de Desastres. (2018). Definición de sectores críticos y sitios de implementación de nuevos monitoreos para disminución de la incertidumbre en la definición de los niveles del sistema de alerta temprana. Bogotá, Colombia: Unidad Nacional para la Gestión del Riesgo de Desastres, Instituto Geofísico, Universidad Javeriana.

Vera, J. M., & Albarracín, A. P. (2017). Metodología para el análisis de vulnerabilidad ante amenazas de inundación, remoción en masa y flujos torrenciales en cuencas hidrográficas. Ciencia e Ingeniería Neogranadina, 27(2), 109-136. DOI: 10.18359/rcin.2309

Wang, Y., Hutter, K., & Pudasaini, S. P. (2004), The Savage-Hutter theory: A system of partial differential equations for avalanche flows of snow, debris, and mud. ZAMM - Journal of Applied Mathematics and Mechanics, 84, 507-527. DOI: 10.1002/zamm.200310123

Wang, J., Yu, Y., Gong, Q., & Yuan, S. (2020). Debris flow disaster risk analysis and modeling via numerical simulation and land use assessment. Arabian Journal of Geosciences, 13, 979. DOI: 10.1007/s12517-020-05958-8

Wieczorek, G. F., & Glade, T. (2005). Climatic factors influencing occurrence of debris flows. In: Debris-flow Hazards and Related Phenomena (pp. 325-362). Berlin, Germany: Springer Berlin. DOI: 10.1007/b138657

Zhang, Y., Lyu, L., & Li, P. (2022). An optimized volume of fluid method for modelling three-dimensional debris flows. Implementation in OpenFOAM, validation, and application in the Aiwa Watershed, Beijing. Computers and Geotechnics, 144. DOI: 10.1016/j.compgeo.2022.104651

Zhao, Y., Meng, X., Qi, T., Li, Y., Chen, G., Yue, D., & Qing, F. (2022). AI-based rainfall prediction model for debris flows. Engineering Geology, 296. DOI: 10.1016/j.enggeo.2021.106456

Published

2025-07-01

How to Cite

Grisales-Ospina, T., Aristizabal-Tique, V. H., & Ríos-Arboleda, J. D. (2025). Analysis of torrential events in the Aburrá Valley, in the years 2010-2011 with the r.avaflow tool. Tecnología Y Ciencias Del Agua, 16(4), 80–124. https://doi.org/10.24850/j-tyca-2025-04-03