Analysis of spatiotemporal rainfall objects in hydrological ensemble forecast predictions: Application in the DapolingWangjiaba catchment in the Huai River Basin

Ruiz Gómez, Andrés Julián | 2022

Los eventos de lluvias extremas han sido una constante a lo largo de la historia humana. A través de la historia la humanidad ha desarrollado herramientas que nos han permitido estar mejor preparados para estos fenómenos, apuntando a plazos más largos que puedan disminuir sus consecuencias. La previsión ha intentado proporcionar a los tomadores de decisiones suficiente información, que conduzca a acciones que puedan minimizar costos económicos y pérdidas humanas durante eventos extremos. Sin embargo, estas herramientas desarrolladas son no es perfecto, y se pueden encontrar lagunas en trabajos anteriores, como la falta de enfoques para identificar los próximos eventos críticos. Este estudio centra su interés en la subcuenca Dapoling-Wangjiaba ubicada aguas arriba zona de la cuenca del río Huaihe, que se considera una de las principales regiones del país debido a su importancia económica y a su alta densidad de población. La región ha experimentado algunos grandes inundaciones en los últimos años, y por lo tanto, la comisión del río Huaihe ha despertado interés en la búsqueda de mejoras para las herramientas de pronóstico de inundaciones ya existentes, para aumentar la confiabilidad de los modelos y ofrecer una mejor preparación para estos eventos. Esta investigación hizo uso de tres componentes: Sistema de predicción por conjuntos, basado en objetos metodología ST-CORA y modelo hidrológico HBV. El conjunto de datos de pronóstico de precipitaciones fue adquiridos de ECMWF y luego transformados en objetos de lluvia a través de ST-CORA, y luego esta información se enrutó a través de un modelo conceptual agrupado de HBV para establecer un relación entre las características de los objetos y su respuesta hidrológica. A través de la metodología propuesta fue posible analizar eventos extremos de lluvia, con base en características del objeto de lluvia, como volumen, intensidad, duración y área, así como su centroide de la ubicación. Se observaron patrones espaciales claros sobre la cuenca que cambian con estacionalidad. Se encontró que los principales objetos críticos tienden a concentrarse en la zona sur de la cuenca, específicamente en la latitud 32°N y entre las longitudes 114.5°W-115°, donde el 46% de todas las respuestas hidrológicas críticas. El 67,9% de los grandes eventos críticos tienen lugar durante la temporada de lluvias (junio-julio-agosto), mientras que las respuestas hidrológicas más intensas tienden a ocurren en los primeros 10 días de septiembre, lo que puede atribuirse al estado de la cuenca después de una temporada de lluvias, lo que significa que los eventos extremos no están totalmente dominados por alta intensidad lluvia. Finalmente, se encontró que los eventos críticos no se caracterizan por su duración en el tiempo o volumen, como en los últimos meses del año, sino por su máxima intensidad de vóxel, como durante la temporada de lluvias, lo que significa que para los eventos estudiados en esta investigación, la intensidad de vóxel es la característica decisiva para respuestas hidrológicas altas. Por último, y con el objetivo de aportar ideas para futuras mejoras en la previsión de crecidas, se algoritmo de clasificación fue entrenado, con la tarea de predecir la ocurrencia o no ocurrencia de alta descarga en función de las características del objeto. Los resultados fueron aceptables (73% promedio precisión) cuando solo se consideran las propiedades de los objetos de lluvia tales como: fecha de inicio, centroide ubicación, máxima intensidad de vóxel, duración y volumen, y eran casi perfectos cuando agregando la descarga observada desde tres días antes de la fecha de inicio como atributo para representar el estado del río. Las metodologías basadas en objetos son mucho más rápidas en términos de tiempo de cómputo que otras enfoques como la modelización hidrológica, cuando se utilizan para predecir inundaciones. Residencia en los resultados de esta investigación, seguir trabajando en la precisión de la hora pico de llegada con la ayuda de un Se recomienda un modelo conceptual distribuido, así como explorar un esquema de ponderación para evaluar los miembros perturbados de EPS en función de las propiedades del objeto contenidas en ellos y su respuesta hidrológica esperada.

Análisis de la optimización y eficiencia del bordillo o sasardinel drenante mediante técnicas CFD (ANSYS Fluent)

Mena Cuellar, Michael Stephen | 2022

Modelación numérica realizada con las técnicas de la dinámica de fluidos computacionales empleadas por el software ANSYS Fluent, para entender el funcionamiento hidráulico de los bordillos o sardineles drenantes, variando caudales y pendientes y definir las medidas a adoptar para aumentar la eficiencia hidráulica

Análisis de un vertedero triangular de pared delgada con Ansys Fluent

Santos Granados, Germán Ricardo | 2016

Análisis del cambio en la recarga de acuíferos de la cuenca alta del rio Ariporo mediante el modelo de dos tanques de WEAP

Forero Buitrago, Gonzalo Alberto | 2022

La cuenca del río Ariporo se encuentra localizada al oriente colombiano, en el departamento de Casanare. Esta región en particular, ha tenido desastres ecológicos ocasionados por el clima, ejemplo de ello, uno sucedido en el año 2014 cuando ocurrió una fuerte sequía ampliamente divulgada por los medios de comunicación. Para poder plantear una solución a la problemática de la sequía, es necesario entender el funcionamiento del sistema hidrológico completo de la cuenca alta del rio Ariporo. Sin embargo, aunque es posible plantear un balance de entradas y salidas con los datos existentes de la base de datos del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia con sus siglas IDEAM, el modelo tendría una gran incertidumbre debido a que hay una ausencia de 13 años de datos de caudal, no se tiene información de evapotranspiración y los datos de estaciones de lluvia del IDEAM se encuentran ubicados por fuera de la cuenca. Esta ausencia de datos y la ubicación de las estaciones de lluvia fuera de los límites de la cuenca a estudiar, hace que sea necesario construir un modelo que permita utilizar datos de precipitación y evapotranspiración utilizando datos de reanálisis como los de ERA5, donde los parámetros de salida del modelo permitan analizar el comportamiento de la recarga de acuíferos relacionado a los datos históricos de flujo base. De acuerdo con lo anterior, se ha elaborado un diseño metodológico en tres fases relacionadas a continuación: • Obtener información hidrometeorológica de entrada para la herramienta WEAP y de sensores remotos para el análisis preliminar de la cuenca alta del rio Ariporo. • Construir un modelo hidrológico calibrado utilizando WEAP para la cuenca del rio Ariporo delimitada hasta el punto de medición de caudal del IDEAM. • Analizar el cambio en la recarga de acuíferos de la cuenca alta del rio Ariporo mediante el modelo de dos tanques de WEAP Al realizar un análisis de los resultados del modelo se pudo comprobar que las sequias extremas, como la registrada en el año 2014, fue ocasionada por una disminución en la lluvia. Según los datos arrojados por el modelo de dos tanques de WEAP, el tiempo del pico del hidrograma del flujo base se desplaza en tres meses con respecto al pico del hidrograma de lluvia. Este desplazamiento puede deberse al tiempo de recorrido o desplazamiento en el acuífero y en salir a la superficie. Se concluye, que después de un periodo de dos meses de ausencia de precipitación, se minimiza el aporte de flujo base al rio Ariporo. Al no existir aporte del flujo base ni lluvia para abastecer los sitios de abastecimiento de agua superficial, la sequía se vuelve extrema, situación que debe analizarse para planear estrategias de prevención de vulnerabilidad a la sequía. Si se logra planear usos del suelo en la cuenca, estableciendo proyectos productivos agropecuarios que maximicen la recarga de los acuíferos en la temporada de lluvia en sitios donde el tipo de suelo sea de granulometría media y gruesa para maximizar la infiltración según los mapas de suelos del Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC).

Análisis espacio-temporal de eventos de sequía en la cuenca del Río Magdalena – Cauca, Colombia.

Cotrino Palma, Juan Manuel | 2021

Este trabajo de investigación pretende analizar el comportamiento de eventos de sequía en una de las cuencas hidrográficas más importante de Colombia: la macro-cuenca Magdalena-Cauca, conformada por la confluencia de los ríos con el mismo nombre. Inicialmente se exponen diferentes impactos ocasionados por eventos de sequías a nivel mundial, y cómo estos pueden llegar a tener consecuencias devastadoras tanto para los ecosistemas, en términos de flora y fauna, como para el ser humano en diferentes aspectos de su desarrollo. Se mencionan también algunas metodologías implementadas por diferentes autores en diferentes locaciones de la tierra para el análisis de este tipo de eventos extremos, concluyendo con investigaciones similares en la cuenca de estudio escogida. Con lo anterior se definen los objetivos del trabajo de investigación, encaminados a determinar eventos de sequía y sus características para terminar en una discusión propuesta. Para abordar los objetivos establecidos, se describe inicialmente el área de estudio en cuanto a sus características económicas, geográficas, físicas, e hidroclimatológicas. Se definen también conceptos y metodologías a ser utilizados para el desarrollo de la investigación. Esto es, la definición teórica del modelo hidrológico implementado, así como su montaje conceptual para la obtención de resultados espacial y temporalmente distribuidos en la cuenca mediante información hidrometeorológica a manera de raster; diferentes tipos de sequía; definición de índices de sequía escogidos; características de las sequías y finalmente metodologías adicionales para el análisis espacio-temporal del desarrollo y caracterización de las sequías. Por último, se plasman los resultados más relevantes de los análisis realizados con las diferentes metodologías. Cabe aclarar que, dado el gran tamaño de la cuenca y el número de celdas analizadas mediante una grilla (análisis espacial), así como la serie temporal escogida (análisis temporal), no todos los resultados son mostrados, puesto que se encuentran almacenados en grandes bases de datos. Se analizan estos resultados, se realizan las conclusiones del estudio y se finaliza proponiendo una discusión para futuros estudios.

Aplicación del algoritmo MinMax en la optimización de embalses multipropósito (Caso de estudio: Represa Rio Ranchería)

Rojas Troncoso, Liliana Marcela | 2021

Las políticas de gestión de los recursos hídricos se constituyen como un tema de interés general a nivel mundial, dentro de las cuales es frecuente la construcción de embalses que permitan el aprovechamiento y control del agua de una región ante diferentes necesidades en su entorno. Para llevar a cabo una gestión eficiente del recurso, resulta muy beneficioso construir embalses en capacidad de gestionar más de un requerimiento funcionando como elemento de gestión del recurso hídrico. Una política sostenible dentro del manejo de un embalse multiobjetivo debe entonces permitir la protección del ambiente y los ecosistemas a la par que se generan políticas que permitan el desarrollo económico y social a través del aprovechamiento del recurso. Esto entonces involucra múltiples factores e intereses que frecuentemente resultan opuestos entre ellos, de esto deriva la necesidad de generar reglas de operación y herramientas de toma de decisiones que permitan ofrecer el mejor consenso entre los objetivos que el embalse debe ofrecer. Para establecer unas políticas optimas de manejo en embalses se pueden utilizar diferentes técnicas de optimización y aproximación a problemas multiobjetivo desde las más clásicas y sencillas a funciones de alta complejidad. El presente trabajo busca hacer uso de un algoritmo clásico de la teoría de juegos el algoritmo Minimax que en su esencia plantea una alternativa que genere la mínima perdida a todos los jugadores para hacer una aproximación al problema de regulación de un embalse multipropósito. Para esto se utilizará información histórica de caudales y demandas para generar reglas de operación. El presente trabajo toma la Represa El Cercado sobre el Rio Ranchería como caso de estudio para la aplicación del algoritmo.

Chaotic Statistical Downscaling (CSD): Application and Comparison in the Bogotá River Basin

Duarte, Freddy Santiago | 2018

Determinación de la amenaza por flujo de detritos en la cuenca de la quebrada Estaquecá

Cerquera Pedraos, Leydy Caterine. | 2022

El flujo de avalanchas es uno de los desastres naturales más importantes en nuestro país, pues a lo largo del territorio colombiano se ha evidenciado la ocurrencia de eventos de gran magnitud, provocando la pérdida de vidas humanas y pérdidas económicas; uno de estos casos es la quebrada Estaquecá, localizada en el piedemonte llanero sobre en el municipio de Quetame, la cual ha evidenciado en las últimas tres décadas una fuerte actividad de este fenómeno, afectado la infraestructura vial de la zona. Para un mejor entendimiento de los eventos ocurridos en la quebrada Estaquecá, en el presente documentos se realiza un análisis multitemporal para evaluar los deslizamientos ocurridos y la evolución de la cuenca. Así mismo, se realiza una caracterización hidrológica para identificar el comportamiento de la cuenca de acuerdo con sus parámetros morfométricos y las condiciones de precipitación de la zona. Adicionalmente, se analizan las relaciones de lluvia antecedente y la lluvia de los eventos donde ocurrieron avalanchas, con el fin de establecer un nivel umbral para la generación de flujos de detritos en la cuenca. En cuanto a la determinación de la susceptibilidad, ésta se establece de acuerdo con el método estadístico bivariado por pesos de evidencia, el cual requiere como insumo un inventario de deslizamientos y una serie de mapas con los factores condicionantes a evaluar, para de esta manera establecer una correlación con el desarrollo de movimientos en masa en la zona. Luego de establecidas las zonas con susceptibilidad alta a deslizamientos en la cuenca, se procede a modelar cómo estas áreas se propagan sobre el cauce, para lo cual se hace uso del modelo DebrisDice que simula una serie de caminos aleatorios (Montecarlo), para luego generar las trayectorias finales del flujo mediante su probabilidad.

EciSewer - Programa de uso libre para el diseño de redes de alcantarillado en perfil

Jiménez Barajas, Miguel Alejandro | 2022

Las infraestructuras de alcantarillado permiten colectar y transportar las aguas de las zonas pobladas a una disposición del fluido. Ya sea por la inexistencia o deficiencia de la infraestructura, se requieren de herramientas para implementar o diagnosticar el servicio de alcantarillado, entre ellas programas para el diseño y modelación de redes. Las herramientas de uso común en el diseño de redes de alcantarillado traen consigo uno o varios problemas relacionados con su uso y propósito, entre ellos, los costos del software comercial, la necesidad de una capacitación a la medida del software utilizado, y en general su poca flexibilidad y nula posibilidad de ajustes. Una alternativa de solución para los problemas asociados a los costos y la flexibilidad, es la generación de software libre, para el diseño de redes de alcantarillado, que permitirá al usuario la oportunidad de ajustar los aspectos necesarios para mejorar el diseño o potenciar su rendimiento. A partir de lo anterior, la hipótesis de este trabajo, es que, mediante la implementación de un modelo numérico en un software de uso libre, permita al usuario, diseñar redes de alcantarillado en perfil de forma eficiente, sencilla y de bajo costo, facilitando la toma de decisiones de inversión o mantenimiento en infraestructura. El trabajo de grado busca contribuir en el aprovechamiento y la gestión de los recursos hidráulicos de la línea de investigación Modelación física y numérica de los Recursos Hidráulicos del Grupo de investigación centro de estudios hidráulicos de la Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito.

Estructuras hidráulicas

Novak, P. | 2001

Generación de lineamientos técnicos, socioeconómicos y sociopolíticos para la obtención de un municipio PDET priorizado para riego

Salazar Casallas, Rosa Cristina | 2021

Este documento describe los lineamientos para la obtención de un municipio priorizado para riego, dentro de las zonas priorizadas por el posconflicto. Para tal fin, se desarrolló una evaluación con respecto a los siguientes aspectos: aspecto sociopolítico el cual describe la problemática entre conflicto armado, procesos de paz y distribución de tierras. Se utilizó como criterio de selección la priorizaron los territorios más afectados por el conflicto a través de Programas de Desarrollo con Enfoque Territorial (PDET). El aspecto técnico describe los criterios de selección de índices de uso de agua (IUA), índices de aridez, sistemas acuíferos, áreas potenciales para adecuación de tierras con fines de riego (ADAPT) más relevantes para la generación de lineamientos. El aspecto socioeconómico describe los índices de pobreza y condiciones socioeconómicas de poblaciones con agricultura familiar. Igualmente describe los criterios de evaluación de medidas de pobreza multidimensional a nivel municipal. Basados en estos tres aspectos se seleccionó el municipio de San Pedro de Urabá como estudio de caso para ejemplificar los rankings y puntajes dentro de los lineamientos propuestos. Sin embargo, estos lineamientos pueden ser usados para el analisis detallado de todos los municipios PDET en Colombia.

Modelación de la onda cinemática y la ecuación de transporte para obtener la tasa aproximada de producción de sedimentos en una subcuenca urbana

Montes de Oca Morales, William Alberto | 2021

En este artículo se utilizan algunos de los métodos numéricos que solucionan la ecuación de onda cinemática, con fines de tener herramientas que simulen la transformación lluvia – escorrentía y la ecuación de transporte; junto con las ecuaciones que usualmente se utilizan para estimar la tasa de producción de sedimentos. Se presentan nociones de erosión y sedimentos, profundizando en los procesos hidrológicos involucrados en la producción de sedimentos. Se menciona la importancia de los modelos computacionales, se presenta la formulación lineal y no lineal de la ecuación de onda cinemática, y su implementación en el programa computacional Mathematica 12.1.1. Se comparan los resultados con los de algunos programas de dominio público de amplia utilización, como lo son: HEC-HMS, SWMM, y el programa Onlineoverland que tiene en su página web el Dr. Victor Ponce. Posteriormente, se utiliza el método USLE modificado para estimar el potencial de producción de sedimentos. Como actualmente es imposible tener datos reales para calibrar el modelo, en las simulaciones se recrean las características fisiográficas de una subcuenca urbana de Bogotá D.C., con el fin de comparar resultados, y analizar similitudes y diferencias. Este trabajo presenta conceptos de los modelos numéricos que contribuyen al entendimiento de los programas hidráulicos. De esta manera se aportan elementos para el desarrollo de herramientas informáticas que ofrezcan mejoras a la ingeniería.

Modelación hidrodinámica bi- y tridimensional del nuevo canal con disipador de energía del laboratorio de la Escuela Colombiana de Ingeniería, utilizando ansys fluent

Mora Uscategui, Jorge Alejandro | 2018

El presente artículo trata de la modelación de la dinámica de fluidos computacional en flujo permanente del nuevo canal de laboratorio a superficie libre, con una estructura de transición que funciona como disipador de energía más una rampa correctora de líneas de corriente. Se usó el software Ansys Fluent para modelar la interfaz agua-aire con el modelo de volumen de fluidos (VOF) y el modelo “Baseline (BSL) k-ω” para flujo turbulento. Los resultados fueron comparados y analizados con mediciones realizadas en un modelo físico. Se hicieron modelaciones comparativas, con topologías sin disipador de energía y sin rampa, de parámetros como la altura de la lámina de agua, energía mecánica, simetría del flujo, distribución de la magnitud velocidad y presión estática.