Ingeniería Hidráulica y Ambiental

Proposed water management plan in the lower area of hydrographic sub-basin Armería river

Un plan de manejo de agua ayuda a organizar, controlar, aprovechar, proteger, rehabilitar y conservar el recurso, encaminado a un desarrollo sustentable, con la finalidad de buscar el equilibrio de su uso entre los agentes involucrados dentro de una unidad hidrográfica específica. Este trabajo expone una propuesta de plan de manejo de agua, a base del análisis y caracterización de la situación actual de los sistemas hidro-socioeconómico-ambientales, encontrados dentro de la parte baja de la subcuenca hidrográfica del río Armería en Colima, México, a través de una línea base y de la identificación del origen de las externalidades presentes. Con ello se pretende fundamentar la creación de un comité que ayude a coordinar, realizar y evaluar las acciones planteadas en dicha propuesta.

A water management plan helps to organize, manage, use, protect, restore and conserve the resource, aimed at sustainable development, in order to find a balance of its use among agents involved in a specific hydrographic unit. This paper presents a proposed water management plan, based on the analysis and characterization of the current situation of hydro-socioeconomic-environmental systems, found in the lower area of sub-basin Armería river in Colima, México, by means of a base line and the identification of the origin of externalities. This is intended to be the basis for the creation of a committee to help coordinate, implement and evaluate the actions considered in this proposal.

Runoff particularities of Cuban basin San Juan

La cuenca San Juan, dividida en las subcuencas San Juan, San Agustín y Cañas, difiere totalmente de otras cuencas de la provincia. Los altos valores de los módulos del escurrimiento medio de los ríos y sus distribuciones dentro del año e hiperanual confirman esta particularidad, la cual fue comprobada con las investigaciones complementarias realizadas durante el periodo seco del 2011. El análisis del comportamiento del escurrimiento de la subcuenca San Agustín-Cañas, incluyendo el funcionamiento del trasvase MatanzasMayabeque, conllevó a los decisores a desarrollar un programa de gestión integrada de los recursos hídricos de esta cuenca.

The San Juan basin, divided into sub-basins San Juan, San Agustín and Cañas, is completely different from other basins in the province. The high modular values of average river runoff, its within-year distribution and its overyear distribution confirm this peculiarity, which was checked with additional research conducted during the dry period of 2011. The behavior of the subbasin runoff of San Agustín-Cañas, including the operation of the water diversion canal MatanzasMayabeque, led the decision makers to develop an integrated water resources management program for this basin.

Automated system for early warning of potential flooding

Las inundaciones son una de las catástrofes naturales que más afectan a Cuba. En el Centro de Investigaciones Hidráulicas (CIH) perteneciente a la Facultad de Ingeniería Civil del Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría (Cujae) se lleva a cabo el diseño de un sistema automatizado capaz de apoyar en la toma de decisiones ante la ocurrencia de inundaciones. Esto último le facilitará a las instancias responsables de la evacuación tomar medidas más certeras. La modelación de las inundaciones es un proceso complejo donde intervienen múltiples factores tanto naturales como sociales. En el artículo se realiza un análisis de los conceptos, herramientas, y metodologías que se consideran importantes en el estudio de las inundaciones, reflejando el estado actual en la solución del sistema que se propone.

Floods are one of the natural disasters more affecting Cuba. In the Hydraulic Research Center (CIH) belonging to the Faculty of Civil Engineering of the Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría (Cujae) is being developed the design of an automated system capable of supporting decision-making at the occurrence of floods. The latter will provide the authorities, which are responsible for an eventual evacuation, to make more accurate decisions. Flood modeling is a complex process involving multiple factors both natural and social. The article makes an analysis of the concepts, tools, and methodologies that are considered important in the study of floods, reflecting the current state of the system in the proposed solution.

Technical indices for the productive conversion of non-irrigated to irrigated agriculture

La construcción de una presa hidroeléctrica en la costa de Oaxaca, México, puede propiciar cambios en la cantidad de agua disponible para riego, por lo tanto se requiere determinar la orientación productiva de la zona con factibilidad de riego para asegurar el volumen de agua superficial necesario para los cultivos actuales y futuros en la zona de influencia. Se realiza a partir de modelos de finca agrícola y la aplicación del método comparativo con indicadores generados por el interés y experiencia productiva del agricultor local, la cobertura de sus necesidades básicas, la orientación de la política pública y la sustentabilidad de recursos, elementos importantes en la toma de decisiones.

The construction of a hydroelectric dam on the coast of Oaxaca, México, may lead to changes in water availability for irrigation; therefore a productive orientation of the feasibility of irrigation area is required to ensure the volume of surface water meeting the demand of the current and future crops in the area affected by the construction of the dam. This determination is based on farm models and the application of the comparative method with indices generated by the interest and productive experience of the local farmers, fulfillment of their basic needs, orientation of public policy and sustainability of resources, important elements in decision-making.

Surface water and groundwater in the Great Wetland North of Ciego de Ávila

El estudio del ritmo del movimiento de las entradas y salidas de las aguas es un requisito clave para conocer cualquier impacto hidrológico externo en los ecosistemas de humedales. Investigar la relación del Gran Humedal del Norte de Ciego de Ávila con las aguas superficiales y subterráneas de la vertiente Norte de la provincia fue el objetivo principal de este trabajo, a través de la confección de un modelo teórico conceptual donde se determinan las zonas hidrológicas con sus mecanismos de transferencias de agua predominantes. El régimen hidrológico observado indicó la función de recarga y descarga entre el humedal y el acuífero subyacente por estar conformado con una estructura geológica que permite el intercambio hídrico.

The study of the rate of movement of water inputs and outputs is a key requirement to know about any external hydrological impact on wetland ecosystems. To investigate the relationship of the great wetland of northern Ciego de Avila with ground and surface waters of the northern watershed of the province was the main objective of this work, through the preparation of a conceptual theoretical model where the ecosystem is divided into hydrological zones and prevailing water transfer mechanisms are identified. The observed hydrological regime indicated the existence of recharge and discharge between the wetland and the underlying aquifer because the latter is formed with a geological structure that allows water exchange.

Hydroecological experiences in the design of Caibarién causeway (2)

Se expone la forma en que se calculó la abertura de puentes, necesaria para mantener el mayor intercambio hidráulico posible entre ambas márgenes del pedraplén Caibarién-Cayo Santa María, así como la ubicación de cada puente en el vial. Se aplicó un cálculo diferente para cada sección del trazado -no para el trazado total- que tuviera condiciones hidráulicas cuasi-homogéneas basado en la continuidad de la masa e imponiendo una velocidad máxima bajo cada puente de 1,5 m/s que, según la experiencia de flujo de agua en canales, no llega a erosionar grava. Así se evitan erosiones en la abertura y en los conos de entrada y salida del agua. Se incluyen una serie de observaciones que, después de 18 años del cierre, se consideran indicadores de éxito ambiental de la obra.

The way in which bridge openings were calculated as well as the position of each bridge at the road are presented. The openings must ensure the highest possible hydraulic interchange between both sides of Caibarién-Cayo Santa María causeway. A different calculation was applied for each layout section -not for the total layout- having quasi-homogeneous hydraulic conditions based on mass continuity and enforcing a maximum velocity of 1,5 m/s below bridges to prevent erosion, given that this velocity does not erode gravel according to current experience in channel flow. A series of observations are included that, 18 years after closure, seem to indicate a remarkable environmental success.

Improved design for highway culverts

Los diseñadores de obras hidráulicas de drenaje pluvial de carreteras, a menudo se satisfacen con aplicar modelos típicos de alcantarillas y badenes (cruce de dren y carretera a nivel) antes de prever un puente.Estos criterios con frecuencia presentan errores de concepto que se repiten por falta de revisiones altamente especializadas y por no poseer suficiente experiencia positiva. En el trabajo se incluye una novedosa propuesta de bajo costo y que cumple con las siguientes condiciones: primero, que en su función normal es resistente a daños del terraplén por la entrada y dispone de la protección contra erosión aguas abajo y, segundo, que en el caso en que el caudal supere la capacidad de la alcantarilla permite el paso del agua por encima de la carretera con eventual suspensión del tránsito.

The designers of road (highway) cross-drainage structures frequently use culverts instead of bridges. However, culvert design is usually characterized by some conceptual errors which persist without modification because of lack of critical analysis and knowledge of useful experiences. In this paper, the proposed solution attempts to offer a novel type of hydraulic low cost structures for conveying the surface water through and over the embankment as well as fulfilling the following: first, for the design discharge the culvert suffers no damage to the embankment nor to the pavement and, second, in case the discharge increases the water is allowed to flow over the pavement (embankment) without damage; naturally the traffic would suffer a short interruption.

Use of secondary quality water for urban sanitation in Cuban conditions

La escasez de agua se ha convertido en un problema acuciante en muchas ciudades costeras alrededor del mundo. La rápida urbanización, los problemas derivados del cambio climático, las soluciones tradicionales (trasvases, perforación de pozos, captación de la lluvia) y avanzadas (desalación) son insuficientes, de altos costos y no sustentables desde el punto de vista ambiental para satisfacer la creciente demanda de agua. Tecnologías como el uso de agua de mar para descarga de inodoros y otros usos, se están volviendo a retomar a pesar de los problemas que se han planteado en su contra, como son la corrosión de las instalaciones y la necesidad de un sistema de abasto dual. El uso de estas técnicas está cambiando los paradigmas existentes en el manejo de las aguas en el ambiente urbano.

Water shortage is increasingly becoming a problem in many coastal cities in both low and high-income countries (with about 60% of world population). Due to rapid urbanization and climate change, traditional (fresh water transfer, rainwater harvesting) and advanced solutions (sea water desalination) become insufficient, non cost-effective and environmentally unsustainable to match the ever growing water demand. Direct use of seawater for toilet flushing, and other non-potable uses, is often forgotten, easily rejected and traditionally perceived as troublesome due to corrosion issues and the requirement for a dual system. However, the benefits are often overlooked and, in general, not well-studied and documented despite its potential and as a means towards sustainable water cycle management, opening a new paradigm towards the use of saline water as secondary quality water in urban environments.

Hazard of hurricanes in Cuba with the use of a GIS

Se presenta el tratamiento estadístico y procedimientos de interpolación a bases de datos de registros históricos de los ciclones tropicales que han afectado la Cuenca del Atlántico desde 1851. Se definen y calculan índices que caracterizan el peligro de los ciclones tropicales en Cuba, utilizados para diseñar un proyecto de Sistema de Información Geográfica para evaluar ese peligro, útil en estudios de Planeamiento Territorial, Ambientales y de Riesgo. Es posible gestionar la información histórica con los indicadores calculados, valorando espacialmente su comportamiento. Se presentan mapas interactivos de trayectorias, probabilidad de afectación, velocidades promedio y máximas de los vientos, acimut de las trayectorias, mes de mayor ocurrencia, promedio de horas de afectación y el indicador de peligro. La información cartográfica utilizada posibilita la representación a escala 1:250 000.

Statistical treatment and interpolation procedures applied to historical databases of tropical hurricanes occurring since 1851 within the Atlantic Basin are presented. Indices caracterizing tropical hurricanes threat over Cuba are defined and calculated. They are used to design a Geographic Information System (GIS) project in order to evaluate the threat, which is useful in Territorial, Environmental and Risk Planning studies. It is possible to manage this historical information with these calculated indices by evaluating their spatial behavior. Several interactive maps are introduced: trajectories, probability of affectation, wind average and maximum velocities, trajectories azimuth, month of most frequent occurrence, average hourly duration of affectation and the threat index. Cartographic information used allows representation on a scale of 1:250 000.