Modelación del transporte de solutos en condiciones de flujo no permanente con alta dispersión y zonas muertas en canales de baja pendiente: aplicación al caso del Río Bogotá en el tramo de Puente Vargas – Puente la Virgen / Solute transport modeling under unsteady flow conditions in channels with high longitudinal dispersion and dead zones: study case application: Bogotá River reach Puente Vargas – Puente la Virgen

Abstract

La correcta representación del transporte de sustancias disueltas o solutos en la corriente es el primer paso para la calibración de un modelo de calidad del agua de un río, pues debe representarse correctamente el tiempo de retención hidráulica en el cual se pueden desarrollar los procesos de reacción a través de los cuales los contaminantes y los diferentes determinantes de calidad del agua se transportan, sedimentan, transforman, asimilan o degradan física, química y biológicamente. En la presente investigación se realizan mediciones de campo, y se utiliza información hidrológica secundaria del tramo “Aguas Arriba Río Teusacá – Puente La Virgen” del río Bogotá, para calibrar modelos hidráulicos e hidrológicos de flujo no permanente acoplados con modelos de transporte de sustancias disueltas o solutos MDLC-ADZ (modelo conceptual hidrológico) y TS – SVE (modelo distribuido hidráulico). La calibración objetiva de dichos modelos se hace a partir de los datos de campo registrados, utilizando la herramienta Monte Carlo Analysis Toolbox (MCAT), y/o la metodología Shuffled Complex Evolution (SCE-UA). Los resultados obtenidos corroboran la correcta implementación numérica de los modelos propuestos, permiten verificar la validez de los esquemas, entender el transporte de las sustancias disueltas y estudiar las características hidráulicas propias del Río Bogotá en el tramo de interés, caracterizado por una baja pendiente, baja velocidad y presencia de zonas muertas, y su impacto en el transporte de las sustancias disueltas bajo condiciones de flujo no permanente. Ambos modelos, el conceptual y el distribuido, fueron calibrados satisfactoriamente y ambos pueden ser aplicados con excelente precisión en el tramo estudiando del Río Bogotá. El modelo conceptual, más simple, puede ser calibrado y sus parámetros pueden satisfactoriamente y con precisión ser utilizados en el esquema del modelo distribuido. / Abstract. The correct representation of solute transport processes underpins the calibration of a water quality model, because the hydraulic retention time, during which physical, chemical and biological reactive processes develop, needs to be correctly represented. In this work extensive hydraulic and conductivity field measurements were performed in the studied reach of the Bogotá River – Puente Vargas – Puente la Virgen, in order to calibrate coupled hydraulic and solute transport models. Two models are implemented and calibrated in this work, the conceptual hydrological model MDLC-ADZ (Camacho and Lees, 1998; 2000) and the distributed model (St-Venant – TS; Camacho, 2000). Two objective calibration methodologies were implemented and applied to the available data, the Monte Carlo Analysis Toolbox (MCAT) and the Shuffled Complex Evolution (SCE-UA). The results show the correct numerical implementation of both schemes and allow analyzing the impacts of high longitudinal dispersion and dead zones on solute transport processes in the studied reach of the Bogotá River. Both coupled models, the conceptual one, and the distributed one, give excellent calibration results and both can be successfully applied to the studied reach of the Bogotá River. The conceptual simple model can be easily calibrated, and its parameters could be used successfully with accuracy within the distributed scheme.