Jacobs Engineering
Por qué el condado de Dekalb cambió su enfoque de modelado para modelar con más precisión la infiltración y entrada derivadas de la lluvia
Tormenta, alcantarilla, inundación
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Resumen
El condado de Dekalb toma con seriedad su enfoque de la gestión de precipitaciones y le atribuye su éxito a un enfoque único que usa un modelo de infiltración de aguas subterráneas (GIM) en InfoWorks ICM. Para este proyecto, el Departamento de Gestión de Cuencas Hidrográficas de Dekalb se asoció a Jacobs Engineering para calibrar los flujos de clima húmedo en el modelo de sistemas de recolección del condado de Dekalb.
A veces, las precipitaciones son una maldición y una bendición.
La población de los Estados Unidos se duplicó en los últimos 50 años, y los sistemas de suministro de agua del país han tenido problemas en ocasiones para seguir el ritmo de esta expansión, que no se detendrá. Si bien la mayoría de los estados de Estados Unidos se enfrentan a la escasez de agua cada año, el condado de Dekalb tiene la fortuna de tener un 40 % más de precipitaciones que los demás.
A pesar de que puede interpretarse como dinero caído del cielo en las áreas afectadas por la sequía del país, es un arma de doble filo para el Departamento de Gestión de Cuencas Hidrográficas de Dekalb porque significa que deben enfocar sus esfuerzos en gran medida en la gestión de precipitaciones.
Para obtener una vista completa de las precipitaciones, las filtraciones potencialmente no detectadas y la forma en que el sistema se ve afectado, recurrieron a Jacobs Engineering, que usó InfoWorks ICM (Integrated Catchment Modeling, modelado de captación integrado) para crear un modelo de infiltración de aguas subterráneas (GIM) integral y calibrar los flujos de clima húmedo en el sistema de recolección del condado de Dekalb.
RTK frente a GIM: representación precisa de inviernos húmedos
El condado de Dekalb quería un sistema más refinado que se correspondiera con los flujos de clima húmedo en su modelo y que evaluara con más precisión la infiltración y entrada derivadas de la lluvia (RDII). En especial, se enfrentaron a desafíos en la representación de cambios en aguas subterráneas durante los meses más húmedos del invierno.
"Si tienes suerte, las aguas subterráneas se mantendrán estables todo el año", explica Linda Li, ingeniera principal del Departamento de Gestión de Cuencas Hidrográficas del condado de Dekalb. "Sin embargo, las aguas subterráneas cambian según las estaciones y las condiciones meteorológicas de Dekalb en la mayoría de los medidores de flujo. El caudal base prácticamente se duplica en el invierno en comparación con los meses de clima seco."
"Un GIM muestra los mejores resultados para simular el impacto debido a las condiciones de humedad precedentes o una respuesta sumamente atenuada a las precipitaciones".
—Linda Li, ingeniera principal, Departamento de Gestión de Cuencas Hidrográficas del condado de Dekalb
La diferencia que hace la nieve
Obtener un panorama preciso de RDII se vuelve más complicado. Una forma de abordar esta situación es con el método RTK (cinemática en tiempo real), pero se vuelve cada vez menos preciso cuando agregas valores significativos de precipitaciones, nevadas y deshielo. En lugar de depender de este método RTK más común para comprender la respuesta de RDII frente a las precipitaciones, Dekalb y Jacobs decidieron usar un modelo de infiltración de aguas subterráneas (GIM) en InfoWorks ICM por su flexibilidad mejorada y precisión para el modelado de flujos en clima húmedo.
“El modelo RDII puede ser una herramienta sumamente efectiva en el proceso de toma de decisiones para la reducción de infiltración y entrada, y los programas de recuperación”, continúa Li, “pero también está limitado por suposiciones inherentes y representaciones conceptuales de un período muy complejo. Un GIM muestra los mejores resultados para simular el impacto debido a las condiciones de humedad precedentes o una respuesta sumamente atenuada a las precipitaciones”.
Dos formas en que se abordó el problema
Con la decisión tomada de usar el modelo GIM por sobre uno RDII, luego tuvieron que comprender el grado de integralidad que deseaban para calibrar el almacenamiento de suelo y tierra en su GIM. “Cuando las aguas subterráneas cambian significativamente, es difícil usar un modelo de escorrentía simplemente agregando la primera capa de agua subterránea parcial”, dice Li. “Si queremos calibrar el flujo máximo, debemos exagerar un flujo máximo de respuesta rápida”.
Para lidiar con estas complejidades y superar los plazos complicados de los proyectos, adoptaron dos enfoques diferentes para calibrar el almacenamiento de suelo y de tierra en el GIM:
- Enfoque 1: una calibración de escala parcial, que involucró la calibración de parámetros de almacenamiento de suelo en el GIM y el uso de multiplicadores mensuales para representar variaciones por temporada
- Enfoque 2: una calibración de escala completa, que incluyó la calibración del almacenamiento de tierra para modelar con más precisión la infiltración y entrada con las variaciones por temporada
Una solución más dinámica y precisa
Con InfoWorks ICM, Dekalb y Jacobs pudieron ver con claridad dónde se encontraban los problemas de infiltración y entrada más graves. De igual modo, pudieron identificar con más claridad conexiones de agua ilegales realizadas por propietarios en el área. “Crear el GIM nos permitió representar dinámicamente los aumentos de aguas subterráneas, en lugar de depender de multiplicadores mensuales durante los meses más húmedos", explica Javier García, gerente de Tecnología de mantenimiento de Jacobs Engineering.
La conclusión: "Obtuvimos mejores resultados”, afirma García. “Ahora nuestro modelo puede seguir el ritmo del aumento del agua subterránea”. Ahora pueden enfocarse en su programa de recuperación y reducción de infiltración y entrada, y prevenir mejor los reboses de alcantarillas sanitarias (SSO).
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