Modelo matemático de la red de saneamiento del distrito Esmeralda en Bogotá, Colombia

Abstract

[CA] En valenciano: Els últims estudis publicats en relació al canvi climàtic indiquen que el règim de pluges actual es vora afectat, donant lloc, a algunes zones del planeta, a esdeveniments de pluja de major intensitat i menor duració. El augment de les precipitacions afectarà a les infraestructures de sanejament i generarà la necessitat de realitzar modificacions a les xarxes amb l’objectiu de protegir les ciutats front als futurs escenaris. En concret, es presenta el cas de Bogotà (Colòmbia), on alguns dels models climàtics revisats senyalen un increment de fins al 35% de les precipitacions màximes per a l’any 2043. Al present treball es portarà a terme la construcció del model matemàtic d’una xarxa de sanejament. Amb aquest propòsit es conceptualitzarà, d’una banda, la hidrologia de la xarxa en el procés de transformació pluja-escorrentia y d’altra, la hidràulica, modelant la propagació de l’escorrentia de la xarxa. Per a l’estudi hidrològic es realitzarà una distribució de les subconques basada en criteris de proximitat, mitjançant l’ús de polígons Thiessen. Amb l’ajuda de plànols de distribució de les utilitats del terra, s’emprarà el mètode del nombre de corba del SCS per tal de representar el procés de transformació pluja-escorrentia. La construcció del model s’aplicarà a un cas d’estudi, concretament a la xarxa ubicada al districte d’Esmeralda pertanyent a la demarcació de Bogotà (Colòmbia). Amb el model matemàtic creat y els resultats de l’estudi sobre el canvi climàtic realitzat a Bogotà es simularan futurs escenaris fruit de l’augment de precipitacions. El cas serà analitzat realitzant un diagnòstic de problemes y els punts crítics de la xarxa. Posteriorment, es realitzarà un estudi sobre possibles solucions als problemes presentats, aquestes seran modelades a la xarxa amb l’objectiu de comprovar la seva eficàcia.

Recent studies published regarding climate change indicate that the current raining regime will be altered; affecting some areas of the planet causing more intense rain with a shorter duration. The increase in rainfall will affect the sewer systems and will generate the need to modify the network with the objective to protect cities against future scenarios. In particular, the case of Bogotá (Colombia), where some revised climatic models indicate an increase of up to 35% of maximum rainfall for the year 2043. In this project, we will construct a mathematical model for a sewer system. With this in mind, we will conceptualize, in one hand, the hydrology of the network in the process of transformation rainfall-runoff and on the other hand, the hydraulics, modelling the propagation of the network runoff. For the hydrologic study we will perform the distribution of the sub-catchments by the proximity criterion based on the Thiessen polygons. With the aid of land use distribution plans, we will use the curve number SCS method to represent the transformation process of rainfall-runoff. The construction of this model will apply to a case study, the network located in the Esmeralda district in Bogotá (Colombia). With the mathematical model created and the results of climate change performed in Bogotá, we will simulate future scenarios with increased rainfall. The case will then be analyzed by problem diagnostics and critical points in the network. Later, a study of possible solutions will be performed and these will be modeled in the network to prove their efficacy.

Los últimos estudios publicados en relación al cambio climático indican que el régimen de lluvias actual se verá alterado; dando lugar, en algunas zonas del planeta, a eventos de lluvia de mayor intensidad y menor duración. El aumento de las precipitaciones afectará a las infraestructuras de saneamiento y generará la necesidad de realizar modificaciones en las redes con el objetivo de proteger las ciudades frente a los futuros escenarios. En concreto, se presenta el caso de Bogotá (Colombia), donde algunos modelos climáticos revisados apuntan a un incremento de hasta el 35% de las precipitaciones máximas para el año 2043. En el presente trabajo se llevará a cabo la construcción del modelo matemático de una red de saneamiento. Con este propósito, se conceptualizarán por una parte, la hidrología de la red en el proceso de transformación lluvia-escorrentía y por otra, la hidráulica, modelando la propagación de la escorrentía en la red. Para el estudio hidrológico se realizará una distribución de las subcuencas basada en criterios de proximidad mediante el uso de polígonos de Thiessen. Con ayuda de planos de distribución de usos del suelo, se empleará el método del número de curva del SCS con el fin de representar el proceso de transformación lluvia-escorrentía. La construcción del modelo se aplicará a un caso de estudio, concretamente a la red ubicada en el distrito Esmeralda perteneciente a la demarcación de Bogotá (Colombia). Con el modelo matemático creado y los resultados del estudio de cambio climático realizado en Bogotá, se simularan futuros escenarios fruto del aumento de precipitaciones. El caso será analizado realizando un diagnóstico de problemas y puntos críticos de la red. Posteriormente, se realizará un estudio de posibles soluciones a los problemas presentados, estas serán modelizadas en la red con el objetivo de comprobar su eficacia.