Validación de un modelo hidrodinámico y calidad del agua para el Río Magdalena, en el tramo adyacente a Barranquilla, Colombia

Abstract

Water quality models are tools of control, that contribute to the planning, prevention and decision making focused on water resource management. Therefore, different countries, among which is Colombia, have established the relevance of its implementation to determine the discharges assimilation of water bodies. This is why this research aims to simulate the transport of pollutants from effluents of the industrial corridor of Barranquilla, to study the dispersion and contaminants fate to represent the pollution level in this ecosystem. To develop this work, a two-dimensional numerical model was adapted and implemented, which consists of two modules and is solved in two stages. Initially, the hydrodynamic module is applied to solve the Saint Venant equations derived from Navier-Stokes-Reynolds, using an Eulerian-Lagrangian method. After that, the contaminant transport module that solves the two-dimensional advection-diffusion-reaction equation is applied. With the simulation of river’s discharges, the evolution and behavior of pollutants discharged into it was described, which demonstrate the model capability to represent the water quality in receiving bodies with complex hydraulic and hydrodynamic conditions.

Los modelos matemáticos de calidad del agua son una herramienta de control, que contribuyen a la planificación, la prevención y toma de decisiones enfocadas al manejo de los recursos hídricos. Por ello, diferentes países, entre los cuales está Colombia, han establecido la pertinencia de su implementación para determinar el grado de asimilación de los cuerpos de agua a vertimientos de diferente índole. Por lo cual, esta investigación tuvo como objetivo simular el transporte de los contaminantes provenientes de los efluentes del corredor industrial de Barranquilla, para realizar estudios de dispersión y destino de contaminantes que permitan representar el nivel de contaminación que se tiene en el ecosistema estudiado. Para el desarrollo de este trabajo se adaptó e implementó un modelo numérico bidimensional, que consta de dos módulos y se resuelve en dos tiempos. Inicialmente se aplicó el modulo hidrodinámico que resuelve las ecuaciones de Saint Venant derivadas de Navier-Stokes-Reynolds, mediante un método Euleriano-Lagrangeano. Posteriormente se aplicó el módulo de transporte de contaminantes que resuelve la ecuación de Advección-Difusión-Reacción en su forma bidimensional, también por el método Euleriano-Lagrangeano. A través de la simulación de los vertimientos descargados al río, se describió la evolución y comportamiento de los contaminantes descargados en éste, demostrando la capacidad del modelo implementado para representar la calidad del agua en este tipo de cuerpos receptores, con condiciones hidráulicas e hidrodinámicas complejas.