Ingeniería Hidráulica y Ambiental

Vulnerabilidad y riesgo de contaminación de la Cuenca Dolores - Sagua La Chica, Cuba

Los mapas de vulnerabilidad de los acuíferos permiten diferenciar las características naturales del medio geológico para proteger al acuífero de la acción de múltiples contaminantes que pueden infiltrarse desde la superficie asociados con fenómenos naturales o con la actividad del hombre. El artículo que se presenta evalúa la vulnerabilidad natural y el riesgo de contaminación de la Cuenca Dolores Sagua la Chica, ubicada al noreste de la provincia de Villa Clara, Cuba, aplicando la metodología PATHS, la cual valora la vulnerabilidad de los acuíferos a partir del análisis de: Profundidad del agua subterránea, Precipitaciones, Medio Acuífero, Tectónica, Topografía del terreno y Conductividad Hidráulica del Suelo. Como resultado final se presenta el Mapa de Vulnerabilidad y el Mapa de Riesgo de Contaminación para esta cuenca a escala 1:100 000.

Aquifers vulnerability maps allow differentiating the natural characteristics of the geological environment to protect the aquifer from the action of multiple pollutants that can infiltrate from the surface, associated to natural phenomena or to man's activity. This paper evaluates the natural vulnerability and risk of contamination of the Cuenca Dolores - Sagua La Chica, located northeast of Villa Clara, Cuba. The PATHS methodologyis applied, which values aquifers vulnerability analyzing: Precipitations and groundwater level, Aquifer, Tectonic and Topography of the land and Soil Hydraulic Conductivity. As a final result the Map of Vulnerability and the Map of Contamination Riskare obtained for the basin at a scale of 1:100 000.

Obtención de eventos lluviosos extremos a partir de los datos históricos en una cuenca

Los eventos hidrometeorológicos severos son la principal amenaza del país, existiendo una gran población que habita en áreas de riesgo por huracanes, tormentas tropicales, lluvias intensas e inundaciones por diferentes causas. A los especialistas encargados de tomar decisiones, le sería de gran utilidad poder contar con la información histórica del comportamiento de la cuenca ante eventos extremos y las consecuencias de los mismos en la región. De manera general, en las cuencas se cuenta con los registros históricos de lluvia obtenidos a partir de los equipos instalados. En este artículo se presenta un mecanismo para la obtención de eventos a partir de registros históricos de lluvia. Este método permitirá obtener los eventos ocurridos en la cuenca para su posterior modelación, lo que constituye una herramienta importante para los decisores.

Severe meteorological events are the main threat in the country, as there is a large population living in areas at risk from hurricanes, tropical storms, heavy rains and flooding for different reasons. For specialized decision makers it would be useful to have historical information on the behavior of the basin under extreme events and the consequences thereof in the region. In most cases, historical rainfall records are present in the basins from the installed equipment. In this paper a procedure is presented to obtain these events from historical rainfall records. The method allows to obtain the events in the basin for further modeling, which is an important tool for decision makers.

Sistema para operación de embalse simple implementado en el asistente matemático MATLAB

En el presente trabajo se desarrolla un Sistema para Operación de Embalse Simple (SOES) implementado en el asistente matemático MATLAB que utiliza las relaciones de Capacidad Garantía Entrega (CGE) acopladas a la metodología de Kritski y Menkel para embalses de regulación hiperanual. El SOES está basado en un modelo de optimización que utiliza como función objetivo minimizar el costo del déficit total anual de agua en usuarios conectados a un embalse simple así como restricciones del embalse, del método de Kritski y Menkely de los usuarios. El sistema se aplica al embalse Gota Blanca dondese obtuvo su Gráfico de Despacho, su volumen inicial óptimo para satisfacer en lo posible las demandas de tres usuarios, los déficits mensuales de cada usuario y otros resultados de interés para la operación del embalse.

This work present a System for the Operation of Single Reservoir (SOES) accomplished in the mathematical assistant MATLAB using the Storage-Reliability-Yield relationships coupled with Kritski and Menkel methodology for carryover storage reservoir. The SOES implies an optimization mode that uses as objective function the minimization of water shortage cost to users linked to a single reservoir, besides constraints of the reservoir, Kritski and Menkel method and the users demands. The SOES was applied to get the optimal operating policy of Gota Blanca reservoir, including its Hedging Rules, optima linitial storage to get the target demand of three users, monthly shortage of the users and other interesting results for reservoir operation.

Impacto del abasto a la desalinizadora de una planta de gas sobre un acuífero subterráneo

Para incrementar el abastecimiento de agua a la desalinizadora de la planta de gas de Boca de Jaruco, es necesaria la explotación de nuevos pozos, los cuales pudieran desequilibrar el estable comportamiento hidrodinámico que existe en el territorio, debido a que la planta se encuentra en las vecindades de fuentes de abastecimiento de vital importancia, como lo es la fuente de abasto al poblado Boca de Jaruco. Se decide realizar dos simulaciones, la primera sin extraer el caudal sumario de 30 m³/h, exigido por el proyecto para el abasto a la desalinizadora y la segunda extrayendo dicho caudal. Los dos resultados fueron analizados y demuestran que no habrá desestabilización en los recursos de agua subterránea en el territorio.

In order to increase water supply to the desalination plant of the Boca de Jarucogas plant, there is a need to drill new wells, which could affect the stable hydrodynamic behavior existing in the territory, because the plant is located near extremely important sources of water supply, such as the source that supplies water to the Boca de Jaruco town. To investigate the problem it was decided to make two simulations: in the first simulation, the summary flow of 30m³/h required for the project for supplying water to the desalination plant was not included, and in the second simulation the summary flow was abstracted. The results of both simulations were analyzed and they provide evidence that groundwater resources in the territory will not be affected.

Caudal ecológico del río Chambas en la provincia Ciego de Ávila

La investigación se desarrolló en el río Chambas de la provincia Ciego de Ávila con el objetivo de determinar el caudal ecológico mediante cinco metodologías: Curva de Permanencia de Caudales, Rafael Heras, Tennant, Franquet y Perímetro Mojado. Se analizó una serie de 21 años de gastos medios mensuales en el periodo comprendido de 1976 al 1986, obtenidos de la estación hidrométrica Puente Circuito Norte. Los principales resultados demostraron que los caudales promedios del río Chambas presentaron tendencia al decrecimiento. De los métodos evaluados el de la Curva de Permanencia, el de Rafael Heras y del Perímetro Mojado resultaron los más apropiados para la estimación del caudal ecológico en las condiciones del régimen fluvial del río Chambas. Entre estos no se encontraron diferencias estadísticas significativas.

The research was conducted in Chambas river of Ciego de Ávila province in order to determine the ecological flow for which five methodologies were tested: Flows Permanency Curve, Rafael Heras, Tennant, Franquet and Wet Perimeter. The research analyzed a series of 21 years of monthly average flows in the period 1976 to 1986, obtained from the hydrometric station Puente Circuito Norte. The main results showed that the average flow of the river Chambas presented a decreasing trend. From the methods evaluated the Flows Permanency Curve, Rafael Heras and Wet Perimeter proved to be the most appropriate, for the estimate of the ecological flow under the conditions of the fluvial régime of the river Chambas. Among these methods there were not significant statistical differences.

Cadenas de Markov y autómatas celulares para la modelación de cambio de uso de suelo

Se proyectó un escenario de uso del suelo en la cuenca del río Metztitlán al 2025 utilizando cadenas de Markov-autómatas celulares. Se utilizó un mapa generado para 2007 con imágenes Landsat 5 y Landsat 7 e imágenes SPOT 5 y 6 para 2013. La agricultura de temporal, la agricultura de riego y el bosque experimentarán un decremento en superficie. Los usos de suelo urbano, matorral, y matorral erosionado muestran un incremento en superficie. Las probabilidades de permanencia muestran que el uso urbano no representa una amenaza para el bosque con 1,7 %. Se registró una tasa positiva de deforestación para la superficie leñosa (1,42 %). Se recomienda que en futuras modelaciones se consideren variables de tipo socioeconómico y biofísico que puedan explicar con mayor detalle los procesos que limitan o favorecen el cambio de uso de suelo.

A scenario of land use was projected in the basin of river Metztitlan to 2025 using Markov chains-cellular automata. A generated map for 2007 Lands at 5 and Lands at 7 images and SPOT5 and 6 images for 2013 was applied. The irrigation agriculture, the unwatered agriculture and the forest will experience adecrease insurface. The uses of urban land, scrub and eroded scrub show a surface increase. The odds of permanence show that urban use poses no threat to the forest with 1,7%. A positive rate of deforestation for woody surface (1,42%) was recorded. For further modeling it is highly recommended to consider socioeconomic and biophysical variables to explain in more detail the processes that could either limit or enhance land use change.

Tasa potencial de transporte de sedimentos del sector Oasis en playa Varadero

En este trabajo se determina la tasa potencial de transporte de sedimentos en el sector de playa Oasis de la playa Varadero. Para ello fueron tenidas en cuenta distintas características climáticas, oceanológicas, hidrológicas, geográficas, batimétricas y sedimentológicas, con especial hincapié en esta última. Se describen los perfiles tomados y cuáles formaron parte para la estadística del sedimento. Se establecieron las causas de erosión, se modeló y se cuantificó cada tipo de transporte usando métodos analíticos, estimados y modelos numéricos, como el XBEACH y Delft3D.

In this work the potential rate of sediment transport in Oasis beach sector, of Varadero beach, was determined. For this many variables were taken into account such as climatic, oceanologic, hidrologic, geographic, bathymetrical and sedimentologicalones, specially the latter one. All selected beach profiles are described and which of them were included into the sediments statistics. Causes of erosion were established. Each type of sediment transport was modeled and quantified using different methods: analytical, estimation and numerical models as XBEACH and Delft 3D.

Medidas de rehabilitación para el sector Oasis en playa Varadero

En el presente trabajo se presenta inicialmente el proceso de estudio y evaluación de varias alternativas de solución para mitigar la erosión costera en el sector Oasis de la playa de Varadero. Estas soluciones se corresponden con tipos de obras tradicionales de ingeniería, considerando una de ellas como la solución de referencia. Una vez definida la alternativa más adecuada se procede al diseño de la misma. En todos estos procesos fueron empleadas herramientas informáticas de amplio uso a nivel mundial. Con esas herramientas se modelaron los fenómenos de dinámica del oleaje, transporte de sedimentos y la interacción oleaje, estructura y sedimentos para distintas condiciones climáticas. Se tomó como factor evaluador la capacidad de transporte de sedimentos generado en cada variante.

In this work the process of study and evaluation of alternatives to mitigate coastal erosion in Oasis beach sector of Varadero beach is presented. These alternatives are chosen from traditional engineering solutions, where one of them is consider as a reference. When the better alternative is selected, its design is carried through. For all these processes, informatic tools with international recognition were used. With those tools different phenomena as wave dynamics, sediment transport and wave-structure-sediment interaction for different climate conditions were modelled. The capacity of sediment transport generated in each alternative was taken as the main evaluation factor.

Optimización de los costos de operación para acuíferos en régimen permanente

El objetivo de este estudio es desarrollar un modelo matemático para la optimización no lineal de la explotación de un acuífero confinado a escala regional en régimen permanente. Se utiliza AQÜIMPE (en régimen permanente) como modelo de simulación. Se logra la vinculación entrelos modelos de simulación y optimización mediante el enfoque matriz respuesta. Finalmente el modelo de optimización es resuelto por medio de la función «quadprog» del asistente matemático MATLAB. Los resultados obtenidos, en un acuífero hipotético, muestran el esquema de explotación óptima del acuífero que minimiza los costos de bombeo, al mismo tiempo que garantiza restricciones de demanda y de niveles del acuífero.

The aim of this study is to develop a mathematical model for nonlinear optimization of well extractions in confined aquifers at a regional scale and steady state flow. AQÜIMPE is used as the simulation model in steady state mode. Simulation and optimization models are linked,which is accomplished by means of there sponse matrix approach. Finally, the optimization model is solved using the MATLAB function «quadprog». Results for a hypothetic aquifer show the optimum well extractions scheme in which pumping costs are minimized while demand and hydraulic head constrains are guaranteed as well.