Calibración y validación de un modelo hidrodinámico para el diseño de la desembocadura del Río León.

En este estudio se implementó el modelo hidrodinámico tridimensionalELCOM para identificar los patrones de circulación alrededor de la desembocadura del río León con el objetivo de determinar las rutas que toman los sedimentos provenientes del río, lo cual es un importante insumo para estudios posteriores de la evolución morfológica de la desembocadura. Para ello, se utilizó información de la zona de estudio recopilada en dos campañas de campo

Efecto estacional de los afluentes en la estructura térmica de un pequeño embalse neotropical, La Fe – Colombia

Se investigó la evolución estacional de la estructura térmica en el embalse tropical La Fe, con base en información de variables físicas del cuerpo de agua y variables climatológicas obtenidas en los años 2010 y 2011 y en la aplicación del modelo hidrodinámico ELCOM. El embalse recibe fuentes naturales y agua importada mediante un sistema de bombeo en períodos de estiaje. Se encontró que la influencia del ciclo anual en los flujos de calor atmósfera-lago es relativamente baja, a pesar de que se presentaron condiciones climáticas de El Niño, transición y La Niña. Los cambios en la estructura térmica obedecieron principalmente a las condiciones hidrológicas de los afluentes naturales y a la operación del sistema de bombeo. Se advirtió que el cuerpo norte del embalse está dominado por las plumas de entrada de los afluentes naturales y la captación, mientras el cuerpo sur por la pluma del agua importada.We investigated the seasonal evolution of the thermal structure of La Fe Reservoir based on field data and weather variables collected in 2010 and 2011 and the application of the hydrodynamic model ELCOM. The reservoir receives contributions from natural sources and water through a pumping system during the dry periods. We found that there is not a relevant influence of the annual cycle in the atmosphere-lake heat fluxes, although there were measurements during El Niño, transition, and La Niña. The observed changes in the thermal structure are mainly due to the hydrological conditions of the inflows and the operation of the pumping system. It was found that the northern basin is dominated by the dynamics of the natural inflows and water withdrawal, while in the south basin dynamics is dominated by the imported water

Importancia del ciclo diario de la temperatura de los afluentes en la estructura térmica de embalses tropicales.

En el embalse La Fe, El Retiro-Antioquia-Colombia, se estudió,mediante el modelo numérico ELCOM, la importancia del ciclo diario de la temperatura de los afluentes en la variación espacio temporal de la estructura térmica y la evolución de las corrientes de densidad. Con ayuda de mediciones de temperatura en el cuerpo de agua, en sus dos principales afluentes, y de las variables hidroclimáticas en la zona del embalse, se calibró el modelo numérico para luego establecer cuatro casos de análisis de temperatura en uno de sus afluentes

Relación entre la hidrodinámica y la distribución de patógenos en el Golfo de Urabá.

Se presentan los resultados de simulaciones numéricas del transporte y variación de concentración de coliformes fecales y de E. Coli en la pluma del río Atrato utilizando los modelos hidrodinámico tridimensional ELCOM y de calidad de aguas CAEDYM. Los modelos se calibraron y validaron con muestras de agua tomadas en campo en cuatro campañas intensivas. Los resultados mostraron que la circulación del golfo de Urabá está sujeta a forzamientos energéticos como marea, esfuerzo del viento y flujo boyante de la descarga del río Atrato

Metodología para la selección de modelos hidrodinámicos – Caso de aplicación: variabilidad espacial de la estructura térmica en el embalse tropical Riogrande II, Colombia.

This article presents a methodology for a guided selection of a hydrodynamic model to study physical processes in a reservoir. It is based on both qualitative and quantitative criteria that are applied in order to study the spatial variability of the thermal structure in the Riogrande II tropical reservoir. The method consists of three main stages: i) definition and search, ii) pre-selection, and iii) selection. As a result, the DELFT3D and MIKE3 models were implemented, and the simulated temperature profiles were compared to field data that was collected between March 23rd and 27th, 2010. ELCOM was defined as a reference model, and the time series of the thermocline depth, the mixing layer depth, and its average temperature were compared with the selected models. The final selection was supported by using three different statistical parameters: the index of agreement (d1), the MAE, and the RMSE. The quantitative analysis showed that the DELFT3D model behaves better than MIKE 3.Este artículo propone una metodología para la selección guiada de un modelo hidrodinámico para el estudio de los procesos físicos en un embalse, fundamentada en criterios cualitativos y cuantitativos, la cual fue aplicada para estudiar la variabilidad espacial de la estructura térmica en el embalse tropical de Riogrande II. La metodología considera tres etapas: i) definición y búsqueda, ii) preselección y iii) selección. Como resultado los modelos DELFT3D y MIKE3 fueron implementados y se compararon los perfiles de temperatura simulados con aquellos medidos entre el 23 y el 27 de marzo de 2010. ELCOM fue definido como modelo de referencia para comparar las series de tiempo de la profundidad media de la termoclina, la profundidad media de la capa de mezcla y su temperatura media. Para apoyar la selección final se utilizó tres estadísticos: i) el índice de concordancia (d1), ii) el MAE y iii) RMSE, cuyos resultados indicaron que el modelo DELFT3D es para este caso la mejor alternativa

Efecto de la posición de la compuerta de captación sobre la estructura térmica de un embalse tropical ramificado.

El embalse Riogrande II, propiedad de Empresas Públicas de Medellín(EPM), es un embalse multipropósito localizado en el departamento de Antioquia, Colombia. En este trabajo se presentan los resultados del estudio de la estructura térmica del embalse mediante la simulación numérica en la etapa de sensibilidad a los parámetros numéricos y físicos con el fin de identificar las variables que mayor influencia presentan sobre ésta. La simulación numérica se realiza con el modelo ELCOM, el cual se usa para estimar la estructura térmica en la columna de agua del embalse

Implementación de dos esquemas semi-implícitos en un modelo tridimensional para flujo a superficie libre

Resumen: En este trabajo se presentan dos esquemas numéricos nuevos para la simulación tridimensional de flujos transitorios de fluidos homogéneos a superficie libre. El propósito de estos, esquemas es el de incrementar el máximo intervalo de caculo que puede ser utilizado garantizando estabilidad en la solución, con relativa economía de cálculo. La máxima utilidad de estos esquemas se consigue cuando se simulan cuerpos de agua en donde la profundidad del dominio de cálculo es mucho menor que las otras dimensiones el dominio. En estos casos, el tamaño de la malla en la dirección vertical se constituye, según el criterio Courant-Friedrichs-Lewy, en el limitante del máximo tamaño del intervalo de cálculo que puede ser empleado por un esquema explícito. Si se emplea un esquema implícito, no hay limitante aI intervalo de caIculo, pero el algoritmo de solución es complejo y el modelo resultante no es computacionalmente económico. Los esquemas semi-implícitos que se presentan consiguen independizar el tamaño máximo de cálculo del tamaño de la malla en la dirección vertical. Para conseguirlo, se emplea una discretización mixta de las ecuaciones que describen el fenómeno, consistente en discretizar en forma explícita los términos de las ecuaciones que contienen derivadas en el plano horizontal y en forma implícita los términos de las emisiones que contienen derivadas en la dirección vertical. De esta manera, se consigue que el intervalo crítico de caIculo dependa del tamaño de la malla en el plano horizontal, el cual puede ser dos o tres órdenes de magnitud mayor que el tamaño de la mala en la dirección vertical, sin la necesidad de resolver los grandes sistemas de ecuaciones típicos de los esquemas implícitos. Solo se requiere resolver pequeños sistemas tridiagonales En este trabajo se presentan las ecuaciones constitutivas del flujo de fluidos incompresibles, con las modificaciones que pueden hacerse para el caso de grandes cuerpos costeros de agua. Se dan detalles del método numérico empleado y del algoritmo de solución. Finalmente, se presenta el proceso de validación del modelo a través de comparación con una solución analítica y de comparación con datos experimentalesMaestrí

Modelo multicapas para estimar modos naturales de oscilación en embalses tropicales.

Se presentan mediciones del campo de velocidad, obtenidas mediante Velocimetría por Imagen de Partículas (PIV), para un flujo de agua en un canal de laboratorio en presencia de una matriz de tallos rígidos variando sistemáticamente la sumergencia relativa tallos-flujo. Se observó que el flujo es frenado dentro de la región ocupada por los tallos, y que sus niveles de fluctuación de la velocidad aumentan, comparado con lo observado en ausencia de los tallos

Simulación numérica del efecto del Caño Clarín en los patrones de circulación de la Ciénaga Grande de Santa Marta.

Se presenta la aplicación de un modelo numérico para la simulación de flujos a superficie libre. El modelo resuelve numéricamente (técnica del elemento eficiente) las ecuaciones de continuidad y de Navier-Stokes para fluidos incompresibles. Se presenta una breve descripción de las ecuaciones promediadas a lo largo de la profundidad