Estudio de la hidrodinámica de la ciénaga La Villa (Machado) y sus interconexiones en la ecorregión de La Mojana a través de la mecánica de fluidos computacional
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Fecha
2016Director(es)
Escobar Vargas, JorgePublicador
Pontificia Universidad Javeriana
Facultad
Facultad de Ingeniería
Programa
Maestría en Ingeniería Civil
Título obtenido
Magíster en Ingeniería Civil
Tipo
Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
COAR
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Citación
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Resumen
Las condiciones atípicas que se presentaron con el fenómeno de la niña durante los años 2010-2011 pusieron en evidencia nacional las falencias en la ecorregión de La Mojana en cuanto a planificación y control de inundaciones. Por tanto, identificar el comportamiento hidrodinámico de los cuerpos cenagosos ayudará a establecer soluciones respecto a la sostenibilidad del recurso hídrico y a sistemas de alertas tempranas a la población en condición de riesgo. El objetivo principal de la presente investigación, es evaluar el comportamiento hidrodinámico del hidrosistema cenagoso La Villa (Machado) que hace parte de la región de La Mojana, mediante un modelo numérico bidimensional (Delft 3D) basado en la solución de las ecuaciones de Aguas Someras (Saint Venant) con el método de diferencias finitas, bajo condiciones normales y posibles escenarios de inundación. La metodología utilizada se basa en un protocolo de modelación, teniendo en cuenta la definición del tipo de modelo, del modelo conceptual del sistema, de la selección del código computacional y del diseño del modelo, asimismo, el análisis de sensibilidad, la calibración, y por último el establecimiento de escenarios críticos. A partir de los resultados obtenidos, se define que para la realización de simulaciones hidrodinámicas se debe tener en cuenta la extensión de la zona, e identificar si ésta cabe dentro de la escala de modelación hidrodinámica, se comprueba que la variabilidad del coeficiente de rugosidad de Manning no es muy influyente en los niveles de cuerpos de aguas someras y por último se verifican que los niveles obtenidos en el escenario de caudales cercanos a los máximos en el año 2010 (Escenario 6), presentan un buen ajuste a los niveles de huellas de inundación medidos por el IDEAM en las poblaciones de San Benito de Abad y Jegua.
Abstract
Anomalous conditions during El Niño-Southern Oscillation (ENSO) in its cold phase, during the years 2010-2011, have put in evidence the deficiencies in the ecorregion La Mojana regarding the planning and control of territory. Therefore, identifying the hydrodynamic behavior of the wetlands will help us to establish solutions for the sustainability of water resources, as well as the development of early warning systems for the population at risk condition. The main objective of this research is to evaluate the hydrodynamic behavior of the wetland Ciénaga de La Villa (Machado) that is part of La Mojana using the computational fluid dynamic platform DELFT 3D. This tool solves the Shallow Water Equations (Saint Venant) by means of the finite difference method in normal conditions and possible flooding scenarios. The methodology was based on a modelling protocol considering the model type, a conceptual model of the system, the selection of the software, and the model design. In addition to that, a sensitive analysis, calibration, and critical scenarios analyses are presented to assess the robustness of the simulations. From the results it was found that the correct definition of the computational domain is a critical step for the appropriate description of the scales of interest in the river-wetland interaction. It was also found that the Manning s roughness coefficient is not very influential in the levels of the system due to the low velocities present in the wetland. Finally we showed that the water levels obtained for the scenarios that are close the maximum levels reported in 2010 (Scenario 6) have a good fit compared to the level traces of flooding measured by IDEAM in the towns of San Benito Abad and Jegua.
Palabras clave
Ciénagas de La MojanaHidrodinámica de ciénagas
Ecuaciones de aguas someras
Delft 3D
Mecánica de fluidos computacionales
Modelación numérica
Escenarios de inundación
Modelo bidimensional
Keywords
Wetland La MojanaHydrodynamics
Shallow water equations
Delft 3D
Computational fluids dynamics
Numerical modeling
Flooding scenario
2D Model
Temas
Maestría en ingeniería civil - Tesis y disertaciones académicasHidrodinámica
Mecánica de fluidos
Modelado gráfico (Estadística)
Inundaciones
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