En este Capítulo se resumen las principales conclusiones de la presente investigación, la mayoría de las cuales han sido formuladas en las conclusiones de cada capítulo. Se presentan conclusiones para cada objetivo específico planteado, la metodología de la investigación y los principales resultados y logros obtenidos en el trabajo.
Como conclusión principal es necesario mencionar que se ha cumplido ampliamente con el objetivo general originalmente planteado para la investigación de monitorear, analizar y aplicar modelos acoplados de transporte de solutos y tránsito de crecientes en un río caracterizado por baja pendiente con alta dispersión y zonas muertas en el caso de estudio, en el tramo de la cuenca media del río Bogotá (Aguas arriba Río Teusacá – Puente La Virgen).
Se revisó y actualizó la implementación de los modelos conceptuales hidrológicos MDLC-ADZ y distribuidos SVE- ADE, CVE-TS acoplados de flujo no permanente y de transporte de sustancias disueltas conservativas (Camacho 2000). La revisión mediante ejemplos sintéticos permitió verificar la alta precisión de los esquemas numéricos en la conservación de la masa del flujo y el soluto, su estabilidad numérica y la correcta implementación y funcionamiento de los códigos, los cuales se concluye están virtualmente libres de errores. A su vez la actualización de la implementación de los modelos MDLC-ADZ y SVE-TS consistió en la programación de las rutinas de calibración objetiva mediante las metodologías GLUE y SCE-UA. Dichas herramientas fueron utilizadas en los casos de estudio con datos reales de los ríos Colorado y Bogotá. Los buenos resultados obtenidos en la calibración de los modelos es garantía de la correcta programación de dichas rutinas en este trabajo. Se resaltan los excelentes resultados de calibración obtenidos con ambos modelos en el caso de estudio del Río Colorado donde se dispone de datos de excelente calidad. La calibración de los modelos con las metodologías GLUE y SCE-UA con estos datos es un aporte novedoso que ha permitido mejorar los resultados obtenidos por Camacho (2000) utilizando el método Simplex de optimización.
160 Se diseño y ejecutó un programa de monitoreo, que permitió entender el proceso de transporte de sustancias disueltas en un canal de baja pendiente y alta dispersión y zonas muertas y tomar los datos necesarios para calibración de los modelos. En particular, se considera un gran aporte de esta investigación el haber mostrado cómo, solamente con mediciones continuas de conductividad, en un río contaminado como el Río Bogotá, es posible calibrar modelos hidráulicos y de transporte de solutos acoplados. La metodología propuesta de monitoreo intensivo durante 8 a 10 horas diarias en diferentes estaciones separadas por tiempos de viaje inferiores a 4 horas, a pesar de los altos esfuerzos humanos y lógísticos requeridos, se considera apropiada y se recomienda continuar con su utilización en el río Bogotá.
Finalmente se ha seguido un proceso riguroso de calibración de los modelos matemáticos acoplados MDLC-ADZ y SVE-TS con el fin de determinar el modelo más apropiado, i.e., parsimonioso e identificable, para el río Bogotá en el tramo de estudio Puente Vargas – La Virgen. El riguroso protocolo de modelación seguido permite concluir que ambos modelos MDLC-ADZ y SVE-ADE, cada uno de 2 parámetros, son aplicables al río Bogotá, y son suficientes por su parsimonia para representar el transporte de solutos en los tramos estudiados del río Bogotá, lo cual significa que la influencia de las zonas muertas en el tramo de estudio del río Bogotá no son condicionantes del transporte de solutos. No solo los resultados en calibración lo demuestran sino también los resultados en validación y predicción. Modelos de estas características son útiles y necesarios para determinar el tiempo de arribo, el tiempo medio de viaje, en aplicaciones de modelos de alarma y modelación de la calidad del agua con baja incertidumbre. En contraposición los modelos de tres parámetros presentaron alta incertidumbre paramétrica y una correspondiente menor capacidad predictiva en modo de validación.
En esta investigación se corrobora la hipótesis de que los parámetros de los modelos MDLC- ADZ, SVE-ADE y SVE-TS se encuentran interrelacionados y poseen una clara correspondencia. Se demostró en particular que es posible estimar los parámetros del modelo distribuido SVE- ADE a partir de parámetros óptimos calibrados del modelo MDLC-ADZ. Con la metodología sugerida de la opción de calibración 5 del modelo MDLC-ADZ, el modelo SVE-ADE presenta una
161 muy buena capacidad predictiva de los procesos de transporte con R2 mayores a 0.85. Esto tiene una utilidad práctica clara. El modelo conceptual, más eficiente numéricamente, puede ser rápidamente calibrado y los parámetros ser utilizados en modo predictivo en el modelo distribuido. Adicionalmente el modelo conceptual “equivalente” al modelo distribuido en un caso particular puede ser aplicado para realizar predicciones en tiempo real donde la aplicación del modelo distribuido esté limitada por su alto costo computacional.
Como recomendaciones de esta investigación se señalan las siguientes. Los resultados adelantadores obtenidos con el marco jerárquico de modelación revisado en esta investigación, permiten sugerir que se continúe con la investigación adelantada y la aplicación de dicho marco en otras condiciones hidráulicas del Río Bogotá y en otros de ríos de Colombia.
El autor considera que en su caso personal la utilización de los modelos acoplados ha contribuido a la comprensión científica de los fenómenos de flujo no permanente y transporte de solutos en canales abiertos y a la caracterización física de los parámetros. El autor recomienda por tanto la utilización de los modelos acoplados y del marco jerárquico de modelación en cursos de modelación matemática en hidráulica y/o modelación de la calidad del agua. En este aspecto vale la pena desarrollar una herramienta amigable de apoyo a la docencia que pueda ser utilizada por los estudiantes en la comprensión y comparación de los diferentes modelos y las metodologías objetivas de calibración.
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