Finalmente, el innovador esquema de acoplamiento de los diferentes módulos utilizados durante el análisis de sensibilidad e incertidumbre ha sentado las bases para el desarrollo de una plataforma de modelación para realizar simulaciones en tiempo real de la calidad del agua en la Presa Aguamilpa, utilizando la actualización continua de los indicadores hidroclimáticos y operativos. condiciones de la presa. III. El quinto capítulo describe en detalle el desarrollo del modelo de calidad del agua de la Presa Aguamilpa.
Antecedentes
- Planteamiento del problema
- Área de estudio
- Cuenca del río Santiago
- Cuenca del río Santiago-Aguamilpa
- Cuenca del río Huaynamota
- Presa de Aguamilpa
- Justificación
- Hipótesis
- Objetivo general
- Objetivos específicos
Desarrollar un modelo batimétrico de la Presa Aguamilpa con información existente de modelos digitales de elevación. Monitorear durante un año y cada dos meses las características fisicoquímicas, biológicas y de calidad del agua en ocho localidades de la Presa Aguamilpa.
Estado del arte
Ríos
El módulo QUAL2E (Brown y Barnell, 1987), desarrollado por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (USEPA), es uno de los más conocidos y utilizados en la modelización de la calidad del agua de los ríos. También tienden a mejorar el modelado de los sedimentos, incluidos los procesos biológicos en ellos.
Lagos y presas
Cabe señalar que proponer un modelo con solo procesos básicos, para tener un mayor conocimiento de los procesos que ocurren y las constantes que los controlan, no representa una pequeña complejidad en el modelado, ya que existen otros factores que quedan enmascarados durante el proceso. la calibración del proceso. Este módulo permite tener en cuenta la estratificación térmica, así como la influencia de los procesos de convección de las entradas y salidas del flujo.
Plataformas de modelación
Finalmente, uno de los modelos más destacados es el módulo MODSIM, que está diseñado para la planificación y gestión de sistemas hídricos, incluido el uso conjunto de aguas superficiales y subterráneas. La herramienta MODSIMQ (de Azevedo, 1993) es una aplicación informática desarrollada para interconectar el modelo de simulación de recursos hídricos de la red de flujo MODSIM con el módulo de calidad para ríos QUAL2E.
Modelación tipo caja
Por otro lado, TOXI5 permite modelar hasta tres componentes químicos, con o sin relación entre sí, además de procesos biogeoquímicos a nivel de sedimento. Por otro lado, EXAMSII, de menor aplicación, permite modelar compuestos orgánicos sintéticos, incluyendo pesticidas y materiales industriales, entre otros.
Selección del modelo a utilizar
Calibración de oxígeno disuelto en el modelo de calidad del agua de la Presa Aguamilpa. Comportamiento de la temperatura del agua en la superficie de la presa Aguamilpa bajo diferentes escenarios.
Desarrollo del modelo de calidad del agua
Hidráulica de la corriente
Se es la pendiente de la línea de gradiente de energía (adimensional) Q es el caudal (ft3/s). Las ecuaciones 2.10 y 2.12 se pueden escribir en términos de la ecuación de Manning y otras variables características del flujo del canal.
Modelación de la temperatura
Volumen de agua de la presa Aguamilpa en función de la distancia. Análisis de series de tiempo de precipitación directa mensual en la Presa Aguamilpa.
Coeficientes de velocidad y reacción
Modelación del oxígeno disuelto
Conclusiones del capítulo
La revisión de la situación en el campo de la modelización de la calidad del agua apunta a la necesidad de recopilar la máxima cantidad de información para su implementación; La validez de los resultados del modelo depende principalmente de la calidad de la información disponible. En este sentido, previo a los esfuerzos de modelación, era necesario conocer el cuerpo de agua en estudio. De igual forma, se reconoce que para una representación más precisa de los fenómenos que ocurren en el cuerpo de agua estudiado, el uso de computadoras de alto rendimiento es crucial para resolver las ecuaciones que rigen los parámetros de calidad del agua. ; Sin duda estudiar la Presa Aguamilpa mediante el desarrollo de un modelo de calidad del agua es un desafío complejo, pero se puede lograr.
Finalmente, la comprensión de los principales parámetros y coeficientes del modelo CE-QUAL-WE es una poderosa herramienta para el análisis de la hidrodinámica y la calidad del agua en la Presa Aguamilpa y juega un papel fundamental en el análisis de sensibilidad y el desarrollo de posibles escenarios futuros. que permitirá desarrollar planes de gestión para el manejo de los recursos hídricos.
Batimetría
Metodología
Toda esta información morfométrica y morfológica se origina en la historia geológica y la naturaleza de los materiales sobre los que se ubica el cuerpo de agua. El Proyecto Hidroeléctrico Aguamilpa se ubica dentro de la cuenca Santiago-Aguamilpa, en la parte suroeste de la Sierra Madre Occidental (Figura 3.1). El desarrollo de un modelo hidrodinámico y de calidad del agua comienza con la creación de datos batimétricos de la presa; Obtener una batimetría de alta calidad es importante para crear un modelo preciso.
La batimetría de la Presa Aguamilpa se generó utilizando modelos digitales de elevación (MDE) a escala 1:50,000 obtenidos del Instituto Nacional de Estadística y Geografía (INEGI) y utilizando el software Sistema de Manejo de Cuencas (WMS). ) versión 8.0 (Nelson, 2006). El preprocesador W2i se utilizó varias veces para probar la batimetría generada en la Presa de Aguamilpa mediante prueba y error. El proceso de revisión de la batimetría en el preprocesador W2i permitió optimizar su desarrollo en el WMS.
Resultados y discusión
La geometría de un cuerpo de agua determina la cantidad de agua almacenada en función de la profundidad. Se evaluaron las principales características morfométricas de la Presa Aguamilpa utilizando los resultados obtenidos en la batimetría. Por tal motivo se realizó un modelo de regresión con la información batimétrica relacionada con el volumen y altura de la Presa Aguamilpa (Figura 3.9).
Esta información es importante para la conservación y control de los cursos de agua de la presa. Estas curvas muestran el volumen de agua almacenado dependiendo de la ubicación, con la referencia de que el inicio (la distancia atribuida como 0 km) es la cortina de la presa (Figura 3.10). Cabe señalar que el modelo morfométrico es una representación aproximada de la geometría de la presa.
Conclusiones del capítulo
Así, la ecuación (4.2) muestra la distribución temporal del agua en la presa. Calibración de la concentración de sólidos totales disueltos en la zona léntica de la Presa Aguamilpa. En el caso de perfiles de temperatura del agua y concentración de oxígeno disuelto en la presa.
A continuación se cuantificó el volumen de agua que entra y sale de la Presa Aguamilpa. Las condiciones de contorno de temperatura y oxígeno disuelto en la presa Aguamilpa se estimaron utilizando. Análisis temporal de las características fisicoquímicas, biológicas y de calidad del agua en la zona léntica de la presa Aguamilpa.
Balance hídrico
Metodología
- Aportes de agua en la presa
- Salidas de agua en la presa
- Tiempo de residencia hidráulico
Cabe señalar que en la ecuación de balance de la Presa de Aguamilpa no se consideraron la recarga de agua subterránea, ni la erupción ni la evapotranspiración. La ecuación (4.4) representa el balance hídrico de la presa Aguamilpa, cuya expresión se escribe en términos de flujos volumétricos. La formación de escorrentía está relacionada con el flujo de agua que circula por la superficie de las zonas de drenaje de la cuenca próxima a la presa.
El trabajo que se realiza en la Presa Aguamilpa combina el método del Servicio de Conservación de Suelos del USDA con análisis de series temporales de precipitación. Como se explicó anteriormente, la ecuación del balance térmico de la presa depende directamente de la radiación solar sobre el cuerpo de agua (Thomann y Mueller, 1987; Chapra, 1997); Esta variable es a su vez función de la altitud y latitud del cuerpo de agua bajo investigación y de la posición y movimiento del sol (Twidell y Weir, 2002). Donde el denominador representa todos los afluentes a la Presa Aguamilpa: descarga de agua de la Presa El Cajón, precipitación y.
Resultados y discusión
- Precipitación directa
- Escurrimientos de la cuenca
- Evaporación
- Volumen aforado y descargado
- Modelo de balance hídrico
De acuerdo con lo anterior, se realizó un análisis para conocer los patrones de lluvia en la Presa Aguamilpa (Figura 4.4). El valor máximo de descarga ponderada anual en la Presa Aguamilpa durante el período de estudio se estimó en 1369.24 Mm3. En la Figura 4.6 se muestran los valores registrados de evaporación en la estación meteorológica de la CFE ubicada en el dosel de la presa Aguamilpa.
El cálculo de la evaporación se realizó según la Ecuación 4.13, teniendo en cuenta que el área de la Presa Aguamilpa varió dependiendo del volumen de agua registrado. La cantidad de agua utilizada para la generación de energía eléctrica y el control de inundaciones tanto en la Presa Aguamilpa como en la Presa El Cajón fue variable durante todo el período de estudio (Figura 4.9). La Figura 4.10 muestra el volumen de agua obtenido a través del modelo de balance hídrico ejecutado y se compara con el volumen real registrado en la Presa Aguamilpa durante el período de estudio.
Conclusiones del capítulo
Esta interfaz permitió resolver el problema de aplicar el modelo de calidad del agua desarrollado. Efecto del coeficiente de protección contra el viento (WSC) sobre el perfil térmico de la presa Aguamilpa. Intervalo del volumen almacenado de la presa Aguamilpa debido a la incertidumbre generada por las precipitaciones.
Comportamiento de la temperatura en la columna de agua de la presa Aguamilpa en el mes de junio para los diferentes escenarios propuestos. Con esto se generaron escenarios e información sobre el comportamiento de la calidad del agua de la presa. A lo largo de esta tesis se describen los aspectos más relevantes relacionados con el desarrollo de un modelo de calidad del agua en la presa Aguamilpa.
Modelación de la calidad del agua
Metodología
- Monitoreo de la calidad del agua
- Desarrollo del modelo de calidad del agua
Después de integrar el modelo hidrodinámico en el modelo de calidad del agua, se calibra la temperatura del agua modelada de la presa. El coeficiente de intercambio de calor de sedimentos (CBHE) presentó un efecto significativo sobre la temperatura del agua sólo en el hipolimnio de la presa. Además, se demostró que la temperatura del agua de los arroyos entrantes tampoco tenía influencia en la estructura térmica de la presa.
La combinación de simulaciones modulares nos permitió determinar el efecto (sensibilidad) y el error (incertidumbre) asociados con los diferentes parámetros del modelo sobre las condiciones de calidad del agua de la presa. La batimetría de la Presa Aguamilpa se creó utilizando Modelos Digitales de Elevación (MDE) a escala 1:50,000, los cuales fueron obtenidos del Instituto Nacional de Estadística y Geografía (INEGI), y con la ayuda del software Sistema de Manejo de Cuencas (WMS). . ) versión 8.0. Desarrollar la batimetría de la presa Aguamilpa tomó horas en lugar de semanas o meses.
La información meteorológica del modelo de calidad del agua se generó utilizando datos climatológicos históricos de la estación Aguamilpa, ubicada en la cortina de la presa. Para este escenario, hubo una diferencia importante en la temperatura del agua en los estratos superiores de la presa.
