Comparación de modelos dinámicos distribuidos y agregados de tránsito de caudales y calidad del agua en el Río Magdalena tramo : Purificación - Puerto Triunfo

La tesis de maestría describe la implementación y comparación de un modelo dinámico distribuido y otro agregado de calidad del agua en el Río Magdalena, en el tramo de 317 kilómetros desde Purificación hasta Puerto Triunfo. Se implementan en el tramo de estudio el modelo de tránsito MDLC y el modelo de tránsito HEC-RAS basado en las ecuaciones de Saint Venant. El modelo hidrológico se extiende para considerar desborde lateral y se calibra utilizando datos de caudales diarios del periodo 1995-1999. Para el proceso de calibración se utiliza la metodología GLUE con la herramienta MCATTool®. La calibración lograda en el tramo total de 803 kilómetros es satisfactoria y eficiente numéricamente. Se calibra el coeficiente de rugosidad n-Manning, pendiente longitudinal efectiva, ancho efectivo del canal y coeficiente de descarga para considerar desborde lateral. En este trabajo se demuestra que, al utilizar los parámetros calibrados rigurosamente del modelo agregado, en el modelo distribuido se obtiene una muy buena representación de los datos de caudales observados con coeficientes de determinación de Nash R2 de 0.86. Los resultados permiten concluir que el modelo agregado MDLC es capaz de modelar el tránsito de caudales de manera muy similar al modelo de tránsito distribuido en un río aluvial, con la ventaja de ofrecer mayor eficiencia numérica. Posteriormente se recopilan datos de calidad del agua del Río Magdalena. Con esta información fue posible calibrar el modelo de calidad del agua QUAL2kw. Los parámetros calibrados se utilizan en el modelo agregado MDLC-ADZ-QUASAR y el modelo distribuido HEC-RAS y se comparan los resultados de ambos modelos dinámicos de calidad del agua en el tramo de del agua en el tramo de estudio de 317 kilómetros. Se concluye que ambos modelos son capaces de representar los procesos físicos y químicos del Río Magdalena con gran similitud, siendo el modelo agregado parsimonioso, por su estructura simplificada, y eficiencia.

This investigation describes the aplication and comparison between a distributed and aggregated dynamic model of water quality in the River Magdalena, on the stretch of 317 kilometers from Purificación to Puerto Triunfo. The routing model MDLC and the routing model HEC-RAS based on the Saint Venant equations are applied in the section of study. The hydrological model is extended to consider lateral overflow and is calibrated using data from flow diaries from the period 1995-1999. The GLUE methodology with the MCATTool© is used for the calibration process. The calibration achieved in the total 803 km stretch is satisfactory and efficient numerically. Four parameters are calibrated in each sub-section, n-Manning roughness coefficient, effective longitudinal slope, effective width of the channel and lateral dump discharge coefficient. This project demonstrates that, by using carefully calibrated parameters of the aggregated model in the distributed model allows an accurate representation of the data of the flow rate limnigrams observed with a Nash coefficients of determination R2 of 0.86. The results allow to conclude that the aggregated model MDLC can model the flow routing in a very similar way to the distributed routing model in an alluvial rivers, with the advantage of offering greater numerical efficiency. Later the Magdalena river water quality data are collected. With this information, it was possible to calibrate the model of water quality QUAL2Kw. Calibrated parameters are used in the aggregate model MDLC-ADZ-QUASAR and in the distributed model HEC-RAS and compares the results of both dynamic models of the water quality in the stretch of water in the study of 317 kilometers stretch. It is concluded that both models are able to represent the physical and chemical processes of the Magdalena river with great similarity, the aggergated model being parsimonious, with its simplified structure and efficiency.

Magíster en Ingeniería Ambiental

Maestría