Modelación de contaminates en el Río Magdalena

Description

Este mapa mental se presenta como un modelo conceptual para el desarrollo de un modelo físico-matemático de carácter bidimensional dinámico, para la modelación de los contaminantes en el Río Magdalena. Creado por María Guzmán el 9 de marzo de 2023
María Guzmán Flórez
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María Guzmán Flórez
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Modelación de contaminates en el Río Magdalena
  1. Este modelo conceptual tiene como fin la descripción de los datos e información necesaria para la construcción de un modelo físico-matemático.
    1. Se debe establecer el objeteo de estudio, en este caso es el río magdalena (desde cualquier tramo a lo largo de su recorrido por el país), para determinar los factores a tener en cuenta como: fuentes de contaminación y estudios fisico-químicos requeridos.
      1. Teniendo el objeto de estudio se deberán determinar las posibles fuentes de contaminantes del río, como: aguas residuales de industrias y/o domésticas; desechos industriales, descargas directas de clínicas, descargas de lavados automotrices, ect. Producidad por las industrias y comunidades aledañas a este río.
        1. Se determinana los análisis fisico-químicos necesarios para la identificación de los contaminantes y actores nocivos presentes en el río.
          1. Análisis físicos: Temperatura, salinidad, conductividad eléctrica y sólidos suspendidos totales (SST).
            1. Químicos y biológicos: Oxígendo disuelto (OD), demanda biológica de oxígendo (DBO) y coliformes.
              1. Eutrofización: Amoniaco (NH3), nitrato (NO3), nitrógeno orgánico (Norg), fósforo inorgánico (Fosfato, PO4) y fósforo orgánico (Porg).
                1. Torres, F.; Ramirez, H.; Rodriguez, C.; Tejera, M. & Vasquez, M. (2015). Validacion de un modelo hidrodinamico y calidad de agua para el río magdalena en el tramo adyacente a Barranquilla Colombia. https://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0188-88972015000100002
                  1. Para ello se requiere un estudio exhaustivo del rio magdalena durante una variación de tiempo determinada, en donde se midan parámetros necesarios para los análisis, como: Caudal, velocidad, turbulencia, profundidad y ancho de la lámina de agua, color, densidad, temperatura, nivel de oxígeno, salinidad, nivel de radiación y refractación en el espejo de agua, sedimentación, etc. A través de herramientas como termómetro, caudalímetro, sonda, pHmetro, salinómetro, refractómetro, hidrómetro, ect.
                    1. Los resultados de estos análisis serán desarrollados mediante ecuaciones matemáticas características del modelo a usar, para el diseño del modelo.
                        1. https://regioncaribe.com.co/cormagdalena-y-dimar-continuan-monitoreo-y-analisis-de-la-sedimentacion-y-niveles-del-rio-magdalena-en-la-zona-portuaria-de-barranquilla/
                    2. Petro, R. (2021). Río Magdalena entre el olvido y la contaminación. https://www.las2orillas.co/rio-magdalena-entre-el-olvido-y-la-contaminacion/#:~:text=El%20r%C3%ADo%20est%C3%A1%20presentando%20altas,medida%20que%20crecen%20los%20municipios.
                      1. https://es.wikipedia.org/wiki/R%C3%ADo_Magdalena#/media/Archivo:Rio_Magdalena_map.png
                      2. Teniendo los procesos ambientales bajo control, se procede a determinar el modelo matemático a usar, teniendo en cuenta la dinámica y necesidades del objeto de estudio, como: el tipo de flujo y la dinámica de fluidos que lo caracteriza; y además el tipo de modelo que se realizará (bidimensional dinámico)
                        1. Segun una revisión bibliografica y casos prácticos de modelación matemática realizados por mi persona anteriormente, pude determinar que un buen modelo matemático para el caso de nuestro modelo implica el uso de métodos numéricos, usando las ecuaciones de Saint Venant, que describen el flujo bidimensional no estacionario promediado verticalmente y tienen una mejor representación de la hidrodinámica de los contaminantes. Así mismo el modelo de transporte de contaminantes para ríos es bastante eficaz en relación al estudio del comportamineto de los contaminantes un río.
                          1. Tejera, M. & Vásquez, M. (2013). Modelación de la CAalidad del Agua del Río Magdalena, Tramo Puente Pumarejo-Bocas de Ceniza. [TESIS DE GRADO]. Universidad de la Costa. https://repositorio.cuc.edu.co/bitstream/handle/11323/847/Proyecto%20grado%20Con%20metodologia.pdf?sequence=1&isAllowed=y
                          2. Sabiento que se tienen en cuenta la profundidad y el ancho del río, de establece que el modelo se desarrollará de tipo bidimensional vertical, siguiento el comportamiento mostrado en la imagen:
                            1. Dentro de los modelos matemáticos que se pueden utilizar para la modelación de contaminantes del río magdalena, destacan: método de mallas numéricas, método de Sint Venant, modelo hidrodinámico, modelo euleriano-lagrangiano, modelo de transporte de contaminantes para ríos y el modelo de calidad de Agua ANAITE/2D.
                              1. El modelo ANAITE/2D es el más indidaco dado que aplica para modelos bidimensionales, y se divide en dos partes: la parte matemática, que está representada por ell étodo de Saint Venant y sus ecuaciones; y la parte ambiental, representada por el modelo de transporte de contaminantes para ríos (tmabién el modelo hidrodinámico). Y cuyo funcionamiento está representado conceptualmente por:
                            2. TecnOceano. (s.f.). Modelación de Calidad de Agua. https://www.tecnoceano.com/simulacion-calidad-agua.php
                          3. Un modelo ambiental es una representación de un problema ambiental complejo; este permite comprender mejor lo efectos de los sistemas naturales o el impacto de las actividades humanas en dichos sistemas.
                            1. Los modelos pueen ser: estacionarios o dinámicos; uni, bi o tridimensionales; físicos, analógicos, conceptuales y/o matemáticos.
                              1. Este mapa representa un modelo conceptual de los contaminantes en el río magdalena; con el fin de llevarlo a un modelo físico-matemático de tipo bidimencional dinámico, que se consideran variables espaciales (ancho y profundidad) del río mencionado. sin embargo, aunque es posible realizar un modelo 3D (teniendo en cuenta el largo) este será mas complejo debido a su extensión y dependerá de factores como la disposición de recursos para el diseño del modelo. Esto con el fin de conocer y estudiar el comportamiento de los contaminantes en el río mencionado.
                                1. Modelo 2D
                                    1. https://gidahatari.com/ih-es/modelamiento-de-flujo-de-rios-en-2d-con-hec-ras-tutorial
                                  1. Modelo 3D
                                      1. https://www.researchgate.net/figure/3D-model-on-GIS-environment-of-Rio-de-Janeiro-harbor-area_fig1_259562522
                                  2. Tejera, M. & Vásquez, M. (2013). Modelación de la CAalidad del Agua del Río Magdalena, Tramo Puente Pumarejo-Bocas de Ceniza. [TESIS DE GRADO]. Universidad de la Costa. https://repositorio.cuc.edu.co/bitstream/handle/11323/847/Proyecto%20grado%20Con%20metodologia.pdf?sequence=1&isAllowed=y
                                  3. Mayor parte de la información utilizada para el desarrollo de esta actividad fue rescatada de la tesis de grado realizadas por Tejera, M. y Vásquez, M en 2013; y de el artículo científico publicado por Torres, F.; Ramirez, H.; Rodríguez, C.; Tejera, M. & Vásquez, M. en 2015.
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