Modelamiento hidráulico en IBER 2D de una captación fluvial para monitoreo de la calidad de agua del río Rímac

Abstract

La investigación se centra en el desarrollo de criterios hidráulicos para un modelamiento computarizado bidimensional en el software IBER, de una estructura de captación fluvial diseñada para impulsar muestras de agua que permitan la medición de la calidad del agua del río Rímac. La información necesaria para el desarrollo del trabajo fue tomada del proyecto “Creación de Estación de Alerta rio Rímac”, elaborado por el Servicio de Agua Potable y Alcantarillado de Lima (SEDAPAL). Para la investigación se involucró la evaluación de tres estudios básicos del proyecto: hidrología, geología y topografía. En el estudio hidrológico, se realizó la revisión de máximas avenidas que incluye criterios de cambio climático, para obtener los caudales de diseño. Para la selección del caudal de simulación, se usó los criterios establecidos por la Autoridad Nacional del Agua (ANA), para la evaluación de modelos hidráulicos en áreas urbanas, considerando un período de retorno de 100 años. El estudio geológico se centró en la revisión de las características geológicas locales de la zona de estudio, proporcionando información de cobertura de suelo, riesgo geológico, contaminantes naturales, ente otros. Esta información es necesaria para un adecuado análisis de la simulación hidráulica. De manera paralela, el estudio topográfico proporcionó datos sobre la topografía del terreno, incluyendo sus características particulares que fueron verificadas en el campo. Estos datos sirvieron como base matemática sólida para el inicio de la simulación hidráulica del río. También se realizó el análisis de la estructura de captación, centrándose en la identificación y cumplimiento de las condiciones de homogenización de la mezcla, permanencia de bombeo y captación a diferentes niveles. Mediante la simulación hidráulica, se evaluó el comportamiento de la estructura de captación fluvial en condiciones extremas y se obtuvieron valores máximos de tirantes y velocidades. Los resultados obtenidos satisfacen el diseño hidráulico cumpliendo los parámetros de líneas homogéneas y rangos subcríticos del flujo, además de un nivel de agua superior a la sumergencia de bombeo.

The research focuses on the development of hydraulic criteria for a two-dimensional computerized modeling using the IBER software for a river intake structure designed to collect water samples for the measurement of the water quality of the Rímac River. The necessary information for the project was obtained from the “Creation of the Rímac River Alert Station“ project, developed by the Lima Water and Sewer Service (SEDAPAL). The research involved the evaluation of three fundamental studies of the project: hydrology, geology, and topography. In the hydrological study, a review of maximum flood events, including climate change criteria, was conducted to determine the design flow rates. The criteria established by the National Water Authority (ANA) for assessing hydraulic models in urban areas, with a 100-year return period, were used to select the simulation flow rate. The geological study focused on reviewing the local geological characteristics of the study area, providing information on soil cover, geological risk, natural contaminants, among other factors. This information was necessary for a proper analysis of hydraulic simulation. Simultaneously, the topographic study provided data on the terrain's topography, including specific characteristics that were verified in the field. These data served as a solid mathematical foundation for initiating the hydraulic simulation of the river. An analysis of the intake structure was also performed, with a focus on identifying and meeting the conditions for mixing homogenization, pump continuity, and intake at different levels. Through hydraulic simulation, the behavior of the river intake structure under extreme conditions was assessed, and maximum water levels and velocities were obtained. The results obtained meet the hydraulic design requirements, including parameters for uniform flow and subcritical flow ranges, as well as maintaining a water level above the pump submergence level