Termoclina riogrande

´ MODELAMIENTO DE LA ESTRUCTURA TERMICA EN EMBALSES TROPICALES ´ -APLICACION AL EMBALSE RIOGRANDE II-

Lina Mar´ Mar´ Arroyave, I.C. ıa ın

Trabajo de investigaci´n presentado como requisito para optar o al t´ ıtulo de: Mag´ ıster en Ingenier´ - Recursos Hidr´ulicos ıa a

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELL´ IN ESCUELA DE GEOCIENCIAS Y MEDIO AMBIENTE ´ POSGRADO EN APROVECHAMIENTODE RECURSOS HIDRAULICOS

Junio de 2008

´ MODELAMIENTO DE LA ESTRUCTURA TERMICA EN EMBALSES TROPICALES ´ -APLICACION AL EMBALSE RIOGRANDE II-

Lina Mar´ Mar´ Arroyave, I.C. ıa ın

Trabajo de investigaci´n presentado como requisito para optar o al t´ ıtulo de: Mag´ ıster en Ingenier´ - Recursos Hidr´ulicos ıa a

Directores: Ph.D. Evelio Andr´s G´mez G. e o Profesor Asistente Ph.D.Francisco Mauricio Toro B. Profesor Asociado

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELL´ IN ESCUELA DE GEOCIENCIAS Y MEDIO AMBIENTE ´ POSGRADO EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRAULICOS

Junio de 2008

´ Indice General
Agradecimientos Resumen Abstract 1. Introducci´n o 1.1. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2. Objetivos . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.1. Objetivo General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.2. Objetivos Espec´ ıficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3. Descripci´n del Documento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 2. Marco Te´rico o 2.1. Estratificaci´n en lagos y embalses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o2.1.1. Potencial de estratificaci´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o 2.2. Procesos de mezcla en lagos y embalses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xi xii xiii 1 1 2 2 2 3 4 4 7 9

2.2.1. Proceso de mezcla debido a caudales afluentes . . . . . . . . . . . . 10 2.2.2. Proceso de mezcla debido a caudales efluentes . . . . . . . . . . . . 11 2.2.3. Mezcla por ondas, viento yrotaci´n de la tierra . . . . . . . . . . . 15 o 2.3. Conceptos b´sicos de modelamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 a 2.3.1. Especificaci´n del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 o 2.3.2. Definici´n del modelo y selecci´n de Software . . . . . . . . . . . . 19 o o 2.3.3. Malla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

2.3.4. Batimetr´. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ıa iii

´ Indice General 2.3.5. Condiciones de borde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.3.6. Condiciones iniciales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.3.7. An´lisis de sensibilidad a par´metros f´ a a ısicos y num´ricos . . . . . . 21 e 2.3.8. Calibraci´n . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 22 o 2.3.9. Validaci´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 o 2.3.10. Aplicaciones de manejo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.3.11. Auditoria final . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.4. Acerca del modelo ELCOM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.4.1. Ecuaciones quegobiernan la hidrodin´mica del modelo . . . . . . . 23 a 2.4.2. Termodin´mica y flujos de calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 a 2.4.3. Modelo de Mezcla vertical . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3. Caracterizaci´n de la zona de estudio o 35

3.1. Acerca del embalse Riogrande II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.2. Condiciones Climatol´gicas de laCuenca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 o 4. Campa˜ as de Medici´n n o 43

4.1. Estaciones de muestreo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 4.1.1. Estaci´n 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 o 4.1.2. Estaci´n 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 o 4.1.3. Estaci´n 3 . . . . . . . . . . . . . . . . ....