Ingeniería Hidráulica y Ambiental

Ubicación de bocatomas en embalses en partes altas de ríos de gran capacidad de arrastre

Las captaciones de agua en reservorios ubicados en la parte alta de cauces están expuestos a recibir aportes importantes de sedimentos. Los dispositivos de evacuación de agua con sedimentos reducen este peligro al mínimo posible. Los modelos hidráulicos físicos son de gran utilidad al proyectista. Para tomar decisiones se recomienda: (1) iniciar la investigación en el modelo hidráulico con la ubicación y diseño de la toma definidos por analogía (de ser posible) con diseños de experiencias positivas; (2) simular, mediante modelo, el paso de avenidas para definir la extensión del espacio libre de sedimentos frente a la entrada de los dispositivos de evacuación de excedencias, espacio a veces llamado «cono de llamada» (en el Perú) y ubicar la captación dentro de ese espacio.

The answer to the question: where to situate the intake structure in small mountain water reservoirs for hydro-energy projects? seems to be easy. The only way to correctly solve the problem, which implies a safe intake structure against sediment invasion, would come as a result of hydraulic physical model research. The article mentions two cases of such researches concluding that the analogy, if possible, allows making the proper decision before modeling but most certainly it is necessary to learn about the position and magnitude of the «cone free of sediments» in front of the big bottom outlet structures to define properly the final position and design of the water intake.

Presas de ferrocemento, opción económica para retención de agua pluvial: caso de estudio

México, como muchos países, presenta déficit hídrico a pesar del patrón de lluvias entre los 500-1000 mm anuales. El estado de Oaxaca al sureste del país cuenta con alta marginalidad especialmente en la Mixteca, siendo el factor hídrico determinante en su desarrollo. El Instituto Politécnico Nacional, junto con la comunidad de San Jerónimo Silacayoapilla construyó una presa innovadora de ferrocemento para retener el agua proveniente de un arroyo intermitente. En la construcción de este tipo de obras, el sitio debe cumplir con características específicas siendo el tipo de suelo el más significativo. La distancia al nivel freático facilitó la recarga del acuífero, aflorando aguas abajo donde se construyeron dos bordos de tierra para almacenamiento, aprovechamiento en invernaderos y riego de auxilio.

Mexico like other countries suffers from water shortages despite having a rainfall pattern of 500-1000 mm a year. The state of Oaxaca, located southeast of the country, has a high marginality especially in Mixteca zone and water is a primary factor of development. The National Polytechnic Institute (IPN), in agreement with San Jerónimo Silacayoapilla authorities, built an innovative ferrocement dam in an intermittent stream in order to retain rainwater. For the construction of these works, the site must comply with some specific features, the soil class being the most significant. The depth to the water table enabled groundwater recharge and water emerged three kilometers downstream where the community built two earth dikes for storage, use in greenhouses and irrigation support.

Calibración del método DRASTIC en acuíferos utilizando nitratos como indicador

Se propone una manera de calibrar el método de vulnerabilidad en acuíferos DRASTIC, con los nitratos como un indicador de la contaminación. Se realizó un análisis de sensibilidad para identificar los parámetros más importantes en la atenuación de la contaminación. Se utilizó la correlación Pearson para modificar los pesos del DRASTIC para adaptar las condiciones del sitio en estudio. Los parámetros: profundidad de nivel freático, tipo de suelo y su impacto en la zona no saturada son más influyentes en el índice de vulnerabilidad. Con la calibración la correlación Pearson entre los niveles de nitrato y el índice de vulnerabilidad aumentó a 0.64.

A manner to calibrate aquifer vulnerability DRASTIC method is proposed using nitrates as an indicator of pollution. A sensitivity analysis to identify the most important parameters in pollution attenuation was performed. Pearson correlation was used to modify the DRASTIC weights for adapting conditions of the study site. The parameters: depth to water table, soil type and impact on the vadose zone are most influential in the vulnerability index. With the Pearson correlation calibration between nitrate levels and the vulnerability index increased to 0.64.

Caracterización hidrogeoquímica de la subcuenca Najasa, cuenca Costera Sur de Camagüey

En la subcuenca Najasa, cuenca Costera Sur de Camagüey, el agua subterránea ha presentado deterioro en su calidad como resultado de malas prácticas agrícolas, sobreexplotación, malos diseños de las obras de captación y la ocurrencia de períodos secos prolongados. Hasta el momento las investigaciones hidrogeoquímicas no han permitido un conocimiento integrado de la subcuenca ni del proceso de intrusión salina que la afecta. En esta investigación se presenta su caracterización hidrogeoquímica, lo que permitió establecer las reacciones químicas que dan origen al agua que se presenta como agua propia del acuífero y agua mezclada con diferentes cantidades de agua de mar (hasta el 9%). Los cambios en la composición química del agua en el tiempo no han sido homogéneos pero en sentido general han mejorado sus características de calidad.

In Najasa subbasin, Camagüey south coastal basin, groundwater has exhibited deterioration in its quality as a result of agricultural bad practices, overexploitation, bad designs in abstraction works and occurrence of extended dry periods. Until now, hydrogeochemical investigations have neither been able to give an integrated knowledge of the subbasin nor of the process of saline intrusion that affects it. In this research its hydrogeochemical characterization is presented which permitted to establish chemical reactions giving origin to the water which appears as proper aquifer water and as mixed water with different amounts of seawater (until 9%). Changes of chemical composition of water in time have not been homogenous, but in a general sense its quality characteristics have been improved.

Simulación de los campos de viento y oleaje asociados a huracanes

En la presente investigación ha sido utilizado el modelo matemático SWAN como plataforma para calibrar las variables principales de dos de los campos de vientos empíricos más utilizados en la modelación de fenómenos meteorológicos, más específicamente en los huracanes. Para ello se seleccionó como caso de estudio uno de los más fuertes huracanes que han pasado cerca o sobre la isla de Cuba, el huracán Iván. La calibración se llevó a cabo a partir de comparar los resultados obtenidos por la modelación con las mediciones de dos boyas de la NOAA ubicadas en el golfo de México. Para comprobar la veracidad de los resultados alcanzados en la calibración se hizo otra comparación contra mediciones satelitales y una boya de la NOAA, pero ahora utilizando otro huracán como caso de estudio, el huracán Wilma.

A mathematical model has been used (SWAN) as a platform to calibrate the main variables of two empiric winds fields very used in the simulation of meteorological phenomena, more specifically of hurricanes. To this end a study case was selected choosing one of the strongest hurricanes that have ever come close or accross the Cuban island: hurricane Iván. The calibration was carried out by comparing simulation results against measurements obtained from two buoys of the NOAA located in the gulf of Mexico. In order to substantiate the truthfulness of the calibration results another comparison was made against altimetry data taken from satellite and with a buoy of the NOAA, but now using another hurricane as study case, the hurricane Wilma.

Dimensionado óptimo comparativo de red mallada de abasto usando herramientas ROKO y Lenhsnet

La optimización en el diseño de los sistemas de abastecimiento de agua potable ha avanzado a lo largo de los últimos años. Pese al avance mostrado, la complejidad de programación de estos algoritmos ha generado que estas técnicas no hayan permeado al campo práctico. Hasta la fecha el dimensionamiento de las redes de abastecimiento sigue siendo dependiente de la experiencia del proyectista. A nivel latinoamericano se han logrado identificar dos herramientas para el dimensionado óptimo, el ROKO elaborado por CIH de CUJAE en Cuba; y el Lenhsnet desarrollado por el Laboratorio de Eficiencia Energética de la UFPB de Brasil. El objetivo de esta investigación es realizar un análisis comparativo del dimensionado aportado por estas herramientas, con la finalidad de determinar cuál ofrece mejores resultados según los indicadores: costos de tuberías, costos energéticos y homogeneidad de la red.

Optimizing the design of water supply networks systems has advanced over recent years. Despite this advance, the programming complexity of these algorithms has prevented these techniques from being settled in the practical field. To date, the design of supply networks remains dependent on the experience of the designer. Two tools have been identified in Latin America to find the optimal design: ROKO, elaborated by CIH of CUJAE in Cuba and Lenhsnet, developed by the Laboratory for Energy Efficiency of UFPB in Brazil. The objective of this research is a comparative analysis of the optimal design provided by these tools, in order to determine which one offers better results using several indicators: costs of pipelines, energy costs and homogeneity of the network.

Aplicación de SIG en proyecto de gestión de redes hidráulicas en la República de Sudáfrica

En el presente trabajo se exponen las experiencias en la aplicación de técnicas de Sistemas de Información Geográfica (SIG), en un proyecto de minimización de riesgos de dolinas (sinkhole) en la República de Sudáfrica. En el mismo se demuestra, como la herramienta SIG facilitó tanto, el manejo de las redes de agua y saneamiento como la gestión de los reportes de incidencia. También se exponen las características específicas del proyecto, las fases en que se trabajó para la creación de las bases del SIG, los resultados preliminares obtenidos y las perspectivas del desarrollo futuro. Por último, se presentan algunas experiencias adquiridas en las condiciones sudafricanas y que pueden ser aplicadas en Cuba, dada la similitud de condiciones.

The present work introduces experiences in the application of Geographical Information Systems (GIS) technologies in a risk minimization of a sinkhole project in the Republic of South Africa, where the GIS tools facilitates the handling of water and sanitation networks and the management of the incidence reports. The specific characteristics of the project are considered, the phases of the work for developing GIS databases, the preliminary results and the perspectives of development. In the same way some experiences acquired by the work under the South African conditions are presented which might be of interest to Cuba.

Inundaciones pluviales en una cuenca urbana aplicando el método de ponderación mixta

Los criterios de riesgo por inundaciones pluviales que consideran la acción conjunta de calados y velocidades, en su mayoría han sido desarrollados para cuencas rurales y son aplicados en casos de inundaciones provocadas por desbordamiento de ríos. Con la aparición de los Sistemas de Información Geográfica (SIG) se han desarrollado técnicas para el análisis de riesgo en cuencas urbanas basadas en análisis multi-criterio y en la ponderación de factores combinatorios de distinta naturaleza. Este artículo presenta aportes al método de ponderación mixta para calcular la peligrosidad o amenaza por inundaciones en calles para zonas urbanas, específicamente en la escala de normalización del subíndice (I Cot) o indicador de propiedades de inundación, construyendo el mapa de peligrosidad en un caso de estudio.

Flood hazard criteria in urban areas, considering combined action of depth and velocity, have been developed for rural basins and are applied in fluvial flooding cases. By using GIS tools and the modules for spatial analysis an analysis of flood risk in urban watershed based on multi-criteria decision analysis and combinatorial weighting factors has been developed. The aim of this paper is to make contributions to the mixed weighing method to determine urban flood hazard. Risk maps were developed in a case study by applying EPA_SWMM model to simulate a 1 hour and 28.8 mm depth rainfall event. Finally, new criteria are proposed for standardization of this indicator by changing the normalized scale, from a qualitative sensitivity analysis and comparing hazard maps.

Modelo de entrega de agua con parámetros heurísticos de ponderación

La administración del agua cada día cobra mayor interés a nivel mundial. La utilización de herramientas informáticas permite formular métodos cada vez más complejos para la administración del agua aunque a veces resultan poco prácticos por la carencia de datos y condiciones para su implementación. Por esa razón se ha investigado un modelo de programación lineal para entregas de agua en un sistema complejo mediante coeficientes heurísticos. El modelo propuesto permite optimizar las entregas simultáneas de agua desde un conjunto de fuentes diferentes teniendo en cuenta la variabilidad de su calidad, ubicación espacial y distribución temporal de sus caudales e incorpora la facilidad o dificultad que ofrece el relieve y la disponibilidad energética para la entrega de agua a los centros de demanda.

Water management is becoming more interesting every day worldwide. The use of computer tools has allowed the use of complex methods for water management although sometimes they can be impractical due to lack of data and conditions for their implementation. For this reason a linear programming model has been studied for water supply in a complex system by means of heuristic coefficients. The proposed model aims to optimize the simultaneous delivery of water from a set of different sources taking into account the variability of its quality, spatial location and temporal distribution of their flow as well as incorporating the degree of difficulty derived from topographic irregularity and energy availability to deliver water to the consumption centers.