Estimación de la producción y transporte de sedimentos en cuencas

Estimación de la producción y transporte de sedimentos en cuencas

Modelación en base física para
estimar la producción de sedimentos
y su impacto sobre la red de drenaje
urbana
Jeannette Zambrano Nájera
Incremento áreas impermeables,
Disminución de la cobertura vegetal
Incrementos volúmenes de escorrentía,
Precipitaciones intensas de corta duración
Cuencas con pendientes medias a altas.
ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA, SEDE MANIZALES
Criterios de riesgo asociados al flujo urbano
Circulación de personas y vehículos
Transporte de flujo
Valores límite garantizan que las calles cumplan sus
funciones principales
Rol de la red de drenaje
Fuente: Tesina Ignasi Fernández Pérez
Fuente: Tesina Ignasi Fernández Pérez
¿CÓMO ES EL FUNCIONAMIENTO DE LA RED DE DRENAJE?
¿QUÉ TAN EFICIENTES SON LOS SUMIDEROS DE LA RED?
¿QUÉ CALIDAD TIENEN LAS AGUAS PLUVIALES?
ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA, SEDE MANIZALES
FLUJO URBANO Y SEDIMENTOS
Incremento de la erosión.
Disminución de la capacidad
Hidráulica Redes
Incremento del riesgo asociado a
inundaciones
Rol de la red de drenaje
• Las cargas contaminantes encontradas en las aguas pluviales
pueden superar las cargas contaminantes encontradas en las
aguas servidas. Los metales pesados pueden ser de 1 a 2
ordenes de magnitud superiores en las aguas pluviales que en
las aguas servidas (Waller and Hart, 1986).
• En USA la escorrentía superficial ha sido considerada la
segunda causa de daño de lagos y estuarios (Lee and Jones-Lee,
1995).
• Los sedimentos gruesos pueden causar colmatación de la red
de drenaje reduciendo la capacidad de flujo.
• Los sedimentos finos pueden estar asociados a otros
contaminantes
como
nutrientes,
metales
pesados,
contaminantes biológicos.
Fuente: www.rolf-derpsch.com
Fuente: www.rolf-derpsch.com
Situación no flujo
Situación Flujo
FOSTER Y MEYER
HAIRSINE Y ROSE
Pequeñas
cuencas,
escala
de
eventos,
Pequeñas
cuencas,
escala
de
eventos,
transp.
Sedimentos,
Pequeñas
cuencas,
escala
de
eventos,
transp.
Pequeñas
cuencas,
escala
de
eventos,
transp.
Pequeñas
Pequeñas
cuencas,
escala
cuencas
de
eventos
dinámicos,
distribuidos,
2D-Onda
difusiva
transporte
Sedimentos
Sedimentos,
dinámicos
EL ESTADO
DEL
ARTE-MODELOS
Sedimentos,
dinámicos,
distribuidos
EMPIRICOS
60’s
Continuos
80’s
Meyer y
Wischm.
90’s
escala
CONCEPTUALES
1969-USLE
1975-MUSLE
1978 -SLEMSA
(Suráfrica)
1980-HSPF
1984-MMF
1985-RUSLE
1985-SWRRB
1989-AGNPS
Eventos=
dinámica
99
SIG=Grid
2D
DE BASE FÍSICA
1999-LASCAM
1979-TOPMODEL
1980-CREAMS,ANSWERS
1983-EPIC
1986-SHE/SHESED/SHETRAN
1987-GLEAMS
1990/95-KINEROS/K2
1991/95-EROSION2D/3D,
1991-PERFECT
1993-EUROSEM
1994-WEPP
1996- LISEM
1997-CHILD
1998-MEDRUSH, GUEST
1999-SEMMED, DWSM
2000-CASC2D-SED
2001-BASINS, SEDNET, EMSS,
TETIS
Cuenca de 58 ha
Goodwin Creek es
operada por el Laboratorio
de Sedimentación Nacional
(NSL) del Servicio de
Investigación Agrícola
(Agricultural Research
Service ARS)
• www.ars.usda.gov
• http://www.nrrig.mwa.ars.usda.
gov/stewards/stewards.html
• http://www.ars.usda.gov/Busine
ss/docs.htm?docid=5120,
APLICACIÓN
Goodwin Creek
APLICACIÓN
Goodwin Creek
APLICACIÓN
Goodwin Creek
Meteorological stations selected
for simulation
Water Discharge stations
selected for simulation
RESULTADOS
Hidrogramas – Evento 1 Evento de Calibración
RESULTADOS
Sedigramas – Evento 1
CONCLUSIONES
•
•
•
El siglo XX presentó cambios profundos en la hidrología
urbana, donde los problemas de inundación se destacan.
Estos problemas no solo persisten sino que se han
agravado por la disminución progresiva de la calidad
de las aguas pluviales.
El control de los sedimentos se ha enfocado al control de
los flujos generados pero no en prevenir la producción
de los mismos.
Los sedimentos son unos de los mayores contaminantes
de las aguas pluviales. Presentan altas cargas sólidas y
contienen otros contaminantes como Nutrientes,
contaminantes biológicos y metales pesados.
CONCLUSIONES
La Modelación Numérica en base física se ha
convertido en una herramienta estándar para la
planeación, el diseño y el análisis de los sistemas de
escorrentía y producción de sedimentos.
• La Modelación Numérica en base física permite
describir los procesos y las interacciones entre los
procesos.
• Modelo de simulación no permanente: permiten
realizar un análisis visual de la evolución temporal
local y total de la producción de sedimentos, sitios de
erosión y depósito de sedimentos.
• La modelación numérica no puede ser eficiente sino
se cuenta con información medida.
•
¡MUCHAS GRACIAS!
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