Metodología para calcular la profundidad de socavación general en ríos de montaña (lecho de gravas)

La modelación de la profundidad de socavación general se puede hacer desde varios enfoques, a partir de metodologías netamente empíricas como la teoría del régimen, formulaciones semi-empíricas basadas en una condición de equilibrio, o mediante balances de masa entre el sedimento transportado y la capacidad de transporte de una corriente. En éste trabajo se comparan los resultados obtenidos por estas diferentes metodologías a partir de mediciones bienales de cambios en el lecho de un tramo del río Medellín, en el periodo 2001-2009. Tramo con condiciones morfológicas y sedimentológicas particulares de un río de montaña. Se evaluaron metodologías tradicionales para el cálculo de la socavación general, como son Lacey, Blench, Lischtvan and Lebediev, Laursen, Maza Álvarez y Neill, y se compararon con modelos hidrodinámicos unidimensionales (HEC-RAS y SRH-1D) capaces de modelar cambios en el lecho, a partir de ecuaciones de transporte de sedimentos aplicables a ríos de gravas. Se encontró que el modelo HEC-RAS, mediante la ecuación de transporte de sedimentos Ackers and White calibrada para los datos observados en el río Medellín, es la que mejor reproduce la estimación de la socavación general. Por tanto, a partir de este resultado, en este trabajo se presenta una guía metodológica para estimar la socavación general en una corriente de montaña mediante este modelo.Abstract: Modeling of general scour depth can usually be done from different points of view, from purely empirical methods as regime theory, semi-empirical formulations based on equilibrium condition, or by mass balance between the sediment load and sediment transport capacity. In this master’s thesis the results obtained by different methodologies from biennial measurements of bed changes of a reach from Medellin river, at the period 2001-2009, are compared. This reach has morphological and sedimentological characteristic proper of a mountain river. Conventional methodologies, such as Lacey, Blench, Lischtvan and Lebediev, Laursen, Maza Álvarez and Neill, were evaluated for modeling general scour depth and compared them with 1D-hydrodynamic models (HEC-RAS and SRH-1D) capable of modeling bed-changes by using sediment transport equations applicable to gravel-bed rivers. HEC-RAS model, using the sediment transport equation Ackers and White, calibrated to the measure data in the Medellin river, is the best model to estimate general scour. Therefore, from this result, this work presents a methodological guide for estimating the general scour depth in mountain rivers by this model.Maestrí

Modelación de la capacidad máxima de asimilación de contaminantes de la Quebrada Chaguaní por vertimientos de aguas de una estación de servicio en Silvania Cundinamarca

Trabajo de investigaciónEl proyecto se desarrolló a fin de conocer la incidencia del vertimiento sobre la quebrada Chaguaní de las aguas residuales no domésticas de la Estación de servicio de combustibles Silvania, ampliar el conocimiento sobre las fuentes hídricas del departamento de Cundinamarca. Se utilizó como software modelador de la calidad del agua, el modelo Qual2Kw.Trabajo AplicativoINTRODUCCIÓN 1. GENERALIDADES 2. MARCOS DE REFERENCIA 3. METODOLOGÍA 4. MODELACION HIDRÁULICA 5. PROCESAMIENTO DE DATOS 6. ANALISIS DE RESULTADOS 7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 8. BIBLIOGRAFÍAEspecializaciónEspecialista en Recursos Hídrico

Consideraciones generales para realizar el diseño hidrológico e hidráulico de obras de drenaje para vías de bajos volúmenes de tránsito. Caso de estudio pista de prueba Urrao-Antioquia

En el presente trabajo de grado se expone un compendio de las diferentes metodologías utilizadas en el diseño hidrológico e hidráulico de obras de drenaje menores y mayores, marcando la diferencia entre las empleadas en el diseño de un nuevo trazado vial y en la ampliación o rehabilitación de una vía existente. También se aplican algunas de las metodologías de diseño en una vía que pertenece al municipio de Urrao, Antioquia, como parte de uno de los sitios de ejecución dentro del proyecto “Procesos de Transferencia e Innovación Tecnológica Para la Construcción Sostenible de Vías Terciarias” de la Red INNOVIAL. Se presenta la propuesta de una cuneta recubierta en sacos de suelo-cemento, con una sección triangular de un ancho más reducido al propuesto por el INVIAS (2007), conservando la capacidad hidráulica necesaria para transportar los caudales de escorrentía propios de las zonas montañosas de Antioquia. Para determinar la capacidad hidráulica de dicha sección se utiliza la ecuación de Manning, para la cual, se realiza una calibración en laboratorio del coeficiente de Manning, a partir de un montaje que incluye un canal en lámina de acero de dos metros de largo y de pendiente variable

Modelamiento hidrológico e hidráulico de inundaciones ante máximas avenidas: 2010–2020. Una revisión sistemática

Se ha realizado una revisión de la literatura científica de estudios primarios que informasen de los modelamientos hidrológicos e hidráulicos de inundaciones ante máximas avenidas para conocer las diferentes metodologías y programas de modelamiento en condiciones variables. La búsqueda se realizó en los meses de abril y mayo del 2020 en las siguientes bases de datos: Dialnet, EBSCO, Google Académico, ProQuest, Redalyc, Refseek, Scielo y Tecnología y Ciencias del Agua. Siguiendo los criterios de inclusión y exclusión se obtuvo una muestra final de 45 estudios. Para los modelamientos hidrológicos se emplean principalmente los programas Hec-Hms, Hec-GeoHms y ArcGis; para el modelamiento hidráulico son empleados, mayoritariamente, los programas HEC-RAS e Iber. Se observó la gran importancia del modelamiento hidráulico ya que, mediante su aplicación pueden conocerse y visualizarse las áreas inundables y zonas vulnerables. Concluimos que es necesario un análisis comparativo entre los softwares Iber y HEC-RAS para analizar las variaciones de sus resultados y definir cuál es el más adecuado para estudios de inundaciones ante máximas avenida

Morphometric studies and flood analysis of the Cumbe river, province of Azuay ; through geographical information systems (Arcgis) with the Georas tooland the Hecras program

La escaza investigación referido al análisis morfométrico e inundaciones de las microcuencas de la provincia del Azuay, justifica la elaboración de este proyecto. La superficie de estudio de la microcuenca del Rio Cumbe, es una cuenca andina que pertenece a la cuenca del Rio Paute. Con el análisis morfométrico se logró conocer que influencia tiene el comportamiento hidrológico en la microcuenca con la ayuda de los Sistemas de información Geográfica, los resultados obtenidos como el coeficiente de compacidad (Kc) es 1.46 ,indica que es una cuenca alargada en donde su interpretación ambiental tiene una mediana tendencia a una inundación , y los parámetros de relieve como la pendiente media de la cuenca (J) es 38,24 % y el coeficiente de masividad es 0,06 km , explica que su tipo de terreno es escarpado es decir una cuenca montañosa en donde tiene pendientes fuertes aumentando la velocidad de agua en las vertientes ocasionado los problemas de erosión ; por otra parte el parámetro de la densidad de drenaje (Dd) es 2,52 km/km² y el Orden de Corrientes (O) es 4 , que se trata de cuenca que tiene materiales impermeables a nivel sub-superficial con poca infiltración por tanto la cuenca tiene una respuesta hidrológica rápida frente a una tormenta. Con la aplicación de los modelos matemáticos se determinó el comportamiento hidráulico del Rio Cumbe, mediante los SIG y la extensión de la herramienta GeoRAS; y la incorporación del programa HecRAS, con los diferentes caudales del periodo de retorno aplicando el método Gumbel (1958), en donde en un período de retorno de 10 años se tiene una superficie de inundación 4,14 km², el de 50 años una superficie de 4,5 km² y el de 100 años una llanura de inundación de 5 km² este comportamiento tiene una tendencia lineal de primer orden , en donde la mayor parte de la microcuenca de las zonas de inundación afecta a la actividad agrícola.Máster Universitario en Hidrología y Gestión de Recursos Hídrico

Modelo matemático para la asignación de tráfico al sistema de transporte urbano aplicado al Valle de Aburrá

En esta tesis se presenta la implementación de un modelo matemático para la asignación de tráfico urbano al Valle de Aburrá. El modelo de asignación de tráfico está basado en el principio de Equilibrio del Usuario y asigna el flujo de viajes, minimizando el tiempo de viaje, sobre dos redes que permiten transferencia entre sí; una red que representa las vías de jerarquía principal del Valle de Aburrá, y otra red para los sistemas masivos de transporte. Se propone, además, una integración dinámica de este modelo con un modelo exógeno distribuido de localización de agentes (familias) en el territorio: los resultados del modelo de tráfico, flujos y tiempo de viaje sobre los tramos, generan indicadores de congestión y de accesibilidad. Estos indicadores son un insumo para el modelo de localización de agentes en el territorio en un período t. A su vez, la localización de agentes en el territorio actualiza la generación de viajes y por tanto las demandas de viajes que entran al modelo de asignación de tráfico en un período t+1, generando así una retroalimentación entre el modelo de transporte y el modelo de territorio. Debido a la alta no linealidad y gran escala de la aplicación del modelo de asignación de tráfico al Valle de Aburrá, para su solución es necesario descomponer el problema, para lo cual se propone una metodología de descomposición por subregiones. / Abstract. In this thesis it is presented an implementation of a mathematical model for the traffic assignment problem to the Aburra Valley. The traffic assignment model is based on Wardrop’s principle of User Equilibrium and it assigns travel flows, minimizing travel times, over two networks that allow transfer between them; a network represents the main road network of Aburra Valley and the other network represents massive transportation systems. It is also proposed a dynamic integration to an exogenous land use model for agents’ allocation: the flows and travel time results of traffic assignment produce congestion and accessibility indicators. These indicators are an input for the land use model in time t. In turn, land use model updates trip generation model and therefore travel demand, which is the input for traffic assignment in time t+1, generating feedback between the transportation model and the land use model. Due to nonlinear formulation and large scale of Aburra Valley application of the traffic assignment model, to solve this problem it is necessary to decompose the problem, for which it is proposed a subzones decomposition methodology.Maestrí

Estudio de inundación por efectos del desborde del río Amojú, aplicando los modelos matemáticos HEC-RAS Y HEC-HMS en la ciudad de Jaén, distrito de Jaén provincia de Jaén, departamento de Cajamarca

El presente proyecto realiza el estudio hidrológico e hidráulico, con el objetivo de analizar y elaborar mapas de inundación, aplicando los modelos matemáticos de HEC-RAS y HEC-HMS, para hacer frente y ayudar a la toma de decisiones tras la problemática del desborde del río Amojú. Para el desarrollo de este mapa de inundación se iniciará delimitando la cuenca, en el ámbito del proyecto de estudio, los parámetros geomorfológicos, mediante el Sistema de Información ARCGIS. El estudio hidrológico abarca a partir de la recolección de datos de las precipitaciones, distribución de Gumbel, la elaboración de hietograma de diseño, análisis probabilísticos y la simulación hidrológica mediante HEC-HMS para así obtener los caudales de diseño en los periodos de 50, 100 y 500 años. Consecuentemente, el análisis hidráulico de la cuenca inicia con la visita a campo seguido de la elaboración de curvas de nivel mediante el DEM elaborado por las cartas nacionales, elaboración de las secciones transversales y trayectoria del río, finalizando con la simulación hidráulica utilizando los datos de los caudales de diseños generados en el estudio hidrológico

Aplicación de técnica de optimización mediante algoritmos genéticos para calibración de modelo Qual2k como una aproximación a la modelación de la calidad del agua de los principales ríos de la zona urbana de Bogotá D. C.

Un modelo de calidad del agua, como el que puede ser elaborado con la herramienta Qual2k, necesita ajustarse mediante un proceso de calibración. En el caso del programa Qual2k, el software incluye un algoritmo genético como herramienta matemática para dicha calibración. Sin embargo, esta herramienta necesita una serie de operaciones que deben ser introducidos por el modelador. En este sentido esta tesis empleó la documentación existente para modelar, tres ríos de Bogotá D.C., con el software Qual2k, buscando elaborar un modelo para estas corrientes, y, realizar recomendaciones generales sobre tres operadores que utiliza el algoritmo genético: a) semilla, b) número de generaciones, y, c) número de poblaciones. Los dos últimos parámetros, resultan importantes porque implican tiempos computacionales asociados. Una combinación que genere muchas corridas, puede no presentar variaciones significativas en el ajuste total del modelo. Por esta razón, una combinación "óptima" podría dar buenas soluciones en tiempos razonables. Este trabajo encontró, que efectivamente hay puntos donde la mejora en la calidad del ajuste no aumenta más de un 5%, en relación a la variación del valor obtenido por la función de error. Por tanto, se obtuvieron valores sobre los tres operadores, los que pueden ser empleados por parte del modelador al momento de emplear esta herramienta para la modelación de la calidad del agua.A model of water quality model, as it can be produced with the Qual2k program, it requires adjustment through a calibration process . For Qual2k program, the software includes a genetic algorithm as a mathematical tool for such calibration. However, this tool requires a number of operators to be introduced by the modeler . In this sense this thesis use existing documentation to modeling, three rivers of Bogota D.C., with Qual2k software seeking to make a water quality model for this rivers, and it give general recommendations about three operators of the genetic algorithm: a) seed, b ) generations number, and c ) populations number. The last two operators are important because they involve associated computational times . A combination that creates many runs , it may not present significant variations in the total adjustment model. For this reason, an "optimal" combination could give good solutions in reasonable time. This study found that effectively there are points, where the improvement in the quality of the adjustment does not increase more than 5 % in relation to the variation of the value obtained for the error function. Therefore, this thesis got values for the three operators, that it may be modeler when using this tool for water quality modeling.Magíster en HidrosistemasMaestrí

Hidroclimatología del Departamento de Caldas

En este libro los interesados en el aprovechamiento racional del recurso hídrico en el Departamento de Caldas encontraran cuantificaciones del agua en el tiempo y en el espacio, ya sea almacenada en el suelo y disponible para las plantas cultivadas o naturales o de los caudales que discurren por los cursos de agua. El método empleado se aleja del esquema habitual de los libros de hidrología, al contextualizar en el condicionamiento climático la oferta hídrica, con lo cual se provee un marco comprensivo y explicativo de sus montos y de su variabilidad temporal y espacial. Un distintivo del presente tratado de hidroclimatología de Caldas, es la distribución espacial de las diferentes variables representativas de las distintas características de la oferta hídrica. Con base en los datos meteorológicos y fluviométricos de una extensa base de datos acopiada por el autor a través de quince años de análisis climáticos e hidrológicos, se construyeron modelos matemáticos que con el uso de procedimientos de sistemas de información geográfica fue posible desplegar sobre el espacio departamental. Se hace uso de la cartografía como elemento de análisis y de presentación de resultados, por lo que además de contener cuantificaciones del agua en distintos escenarios macroclimáticos, se provee un conocimiento básico del medio geográfico departamental y una visión integrada e integral de la oferta hídrica, constituyéndose en un elemento valioso para quien quiera conocer buena parte de los condicionantes ambientales del Departamento de Caldas. El amplio panorama de temáticas tratadas en torno al agua, unidas a los mapas y tablas, hace de este libro un complemento ideal a los libros habituales en las cátedras universitarias de hidrología y climatología, pues se provee al profesor universitario de datos y de mapas reales de su entorno inmediato, contando así con un instrumento didáctico de valía