Coeficiente de dispersión longitudinal obtenidos por medición hidroacústica y por trazador conservativo
Contenido principal del artículo
Resumen
El objetivo del presente trabajo fue determinar el valor del coeficiente de dispersión longitudinal (DL) del arroyo Chicamtoltina (Alta Gracia) por medio de dos técnicas diferentes, a fin de comparar los valores obtenidos. La primera técnica consistió en aplicar una fórmula desarrollada que incluye una descripción detallada de parámetros hidrodinámicos obtenidos por aforo con un instrumento hidroacústico, mientras que la segunda técnica consistió en inyectar un trazador conservativo, utilizando el mismo enfoque que la teoría de reactores químicos no ideales de flujo con dispersión. Se trabajó en condiciones de caudal bajo (periodo seco) y en condiciones de alto caudal (periodo húmedo). Se obtuvo que, ya sea para caudal alto o caudal bajo, los valores del coeficiente de dispersión obtenidos por ambas técnicas tienen buena concordancia, ajustándose más en periodo seco que en periodo húmedo. Debido a que en dicho arroyo se realizan compañas de aforo frecuentes, se concluye que ante características similares de flujo y morfología de la sección, se pueden utilizar los datos del aforo para determinar el coeficiente DL, a fin de incorporar datos fiables que se aplican a modelos de transporte de contaminantes.
Descargas
Detalles del artículo
La Revista de Ciencia y Tecnología sostiene su compromiso con las políticas de Acceso Abierto a la información científica, al considerar que tanto las publicaciones científicas como las investigaciones financiadas con fondos públicos deben circular en Internet en forma libre y gratuita. Los trabajos publicados en la Revista de Ciencia y Tecnología están bajo la licencia Creative Commons Atribución-NoComercial 2.5 Argentina.
Aceptado 2021-06-19
Publicado 2021-11-15
Citas
Alizadeh, M. J., Ahmadyar, D., Afghantoloee, A. (2017). Improvement on the existing equations for predicting longitudinal dispersion coefficient. Water resources management, 31(6), 1777-1794.
Benjamin, M. M., Lawler, D. F. (2013). Water quality engineering: Physical/chemical treatment processes. New Jersey, Estados Unidos: John Wiley & Sons, Inc.
Carr, M. L., Rehmann, C. R. (2007). Measuring the dispersion coefficient with acoustic Doppler current profilers. Journal of Hydraulic Engineering, 133(8), 977-982.
Carr, M. L., Rehmann, C. R. (2007). Measuring the dispersion coefficient with acoustic Doppler current profilers. Journal of hydraulic engineering, 133(8), 977-982.
Chanson, H. (2004). Environmental hydraulics for open channel flows. Gran Bretaña: Butterworth-Heinemann. Recuperado el 28 de diciembre de 2019, de https://www.sciencedirect.com/book/9780750661652/environmental-hydraulics-of-open-channel-flows#book-info
Cheng, Q., Zhang, X., James, A. (1996). Chemical transport. En Singh, V. P., Hager, W. H. (Ed), Environmental Hydraulics (pp. 219-244), Países Bajos: Springer Science & Business Media.
de Oliveira, V. V., Mateus, M. V., Gonçalves, J. C., Utsumi, A. G., Giorgetti, M. F. (2017). Prediction of the longitudinal dispersion coefficient for small watercourses. Acta Scientiarum Technology, 39(3), 291-299.
Deng, Z., Singh, V. P., Bengtsson, L. (2001). Longitudinal dispersion coefficient in straight rivers. Journal of Hydraulic Engineering, 127(11), 919–927
Díaz Lozada, J. M., García, C. M., Herrero, H., Romagnoli, M., Cossavella, A. (2015). Estimación del coeficiente de dispersión longitudinal en ríos de la región central de Argentina utilizando ADCP. Ribagua, 2(1), 26-37.
Dumitran, G. E. (2010). Chemical and biological modelling of water quality in rivers. Revista de Chimie, 61(2), 92-95.
Embry, I., Roland, V., Agbaje, O., Watson, V., Martin, M., Painter, R., Byl, T., Sharpe, L. (2013). Derivation of a multiparameter gamma model for analyzing the residence-time distribution function for nonideal flow systems as an alternative to the advection-dispersion equation. DOI: 10.1155/2013/539209
Fisher, H. B., List, J. E., Koh, R. C. Y., Imberger, J., Brooks, N. H. (1979). Mixing in Inland and Coastal Waters. New York, Estados Unidos: Academic Press.
Fogler, H. S. (2006). Elements of Chemical Reaction Engineering. Massachusetts, Estados Unidos: Pearson Education Inc.
Gulliver, J. S. (2012). Chapter 4: Transport in the Environment. En Gulliver, J. S. (Ed.), Transport and fate of chemicals in the environment: selected entries from the Encyclopedia of sustainability science and technology, (pp. 65-88) New York, Estados Unidos: Springer Science & Business Media.
Haghiabi, A. H. (2016). Prediction of longitudinal dispersion coefficient using multivariate adaptive regression splines. Journal of Earth System Science, 125(5), 985-995.
Hibbs, D. E., Parkhill, K. L., Gulliver, J. S. (1998). Sulfur hexafluoride gas tracer studies in streams. Journal of Environmental Engineering, 124(8), 752-760.
Huai, W., Shi, H., Song, S., & Ni, S. (2018). A simplified method for estimating the longitudinal dispersion coefficient in ecological channels with vegetation. Ecological Indicators, 92, 91-98.
International Atomic Energy Agency (2008). Radiotracer residence time distribution method for industrial and environmental applications. Recuperado el 28 de diciembre de 2019, de https://iaea.org/publications/7891/radiotracer-residence-time-distribution-method-for-industrial-and-environmental-applications
Iwasa, Y., Aya, S. (1991). Predicting longitudinal dispersion coefficient in open channel flows. Proc. Int. Symp. of Environmental Hydraulics, Hong Kong, 505–510.
Julinek, T., Říha, J. (2017). Longitudinal dispersion in an open channel determined from a tracer study. Environmental earth sciences, 76(17), 592.
Kashefipour, S.M., Falconer R.A. (2002). Longitudinal dispersion coefficients in natural streams. Water Research, 36(6), 1596- 1608.
Koussis, A. D., Rodriguez-Mirasol, J. (1998). ‘Hydraulic estimation of dispersión coefficient for streams. Journal of Hydraulic Engineering, 124(3), 317–320.
Lanzoni, S., Ferdousi, A., & Tambroni, N. (2018). River banks and channel axis curvature: effects on the longitudinal dispersion in alluvial rivers. Advances in water resources, 113, 55-72.
Larrosa N., Nadal A., Severini H., Borioli C., Bruno V., Barbero G., Ramírez I., Díaz Lozada J. M, Oroná C. (2017). Monitoreo de calidad de agua del arroyo Chicamtoltina (Alta Gracia, Córdoba). XXVI Congreso Nacional del Agua, Córdoba, Argentina.
Lees, M. J., Camacho, L., & Whitehead, P. (1998). Extension of the QUASAR river water quality model to incorporate dead-zone mixing. Hydrology and Earth System Sciences Discussions, 2(2/3), 353-365.
Levenspiel, O. (2012). Tracer Technology. Modeling the Flow of Fluids. New York, Estados Unidos: Springer Science & Business Media.
Levenspiel, O., Smith, W. K. (1957). Notes on the diffusion-type model for the longitudinal mixing on fluids in flow. Chemical Engineering Science, 6, 227-233.
Liu, H. (1977). Predicting dispersion coefficient of streams. Journal of Environmental Engineering. Div. Am. Soc. Civ. Eng., 103 (1), 59– 69.
Matiauda M. E. (2011). La solución numérica elemental con octaves. Misiones, Argentina: Editorial Universidad Nacional de Misiones.
Nadal, A. F., Cossavella, A. M., Larrosa, N. B. (2014). Determinación de la tasa de reaireación y modelación hidrodinámica de un tramo del río Tercero (Ctalamochita). Revista de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, 1(1), 49-58.
OMM, O. (1994). Guía de prácticas hidrológicas-adquisición y proceso de datos, análisis, medición y otras aplicaciones. Recuperado el 15 de marzo de 2021, de http://www.whycos.org/hwrp/guide/index_es.php
Parsaie, A., & Haghiabi, A. H. (2016). Numerical routing of tracer concentrations in rivers with stagnant zones. Water Science and Technology: Water Supply, 17(3), 825-834.
Parsaie, A., Haghiabi, A. H. (2015). Calculating the longitudinal dispersion coefficient in river, case study: Severn River, UK. International Journal of Scientific Research in Environmental Sciences, 3(5), 199-207.
Rehmann, C. R. (2015). Explicit estimates of arrival times for dispersion in rivers. Journal of Hydraulic Engineering, 141(11). DOI:10.1061/(asce)hy.1943-7900.0001051.
Rigo, D. (1992). Disepersão longitudinal em rios; desempenho de métodos de previsão e de traçadores fluorescentes” (Tesis de Mestría). Universidad Federal de Rio de Janeiro, Río de Jaraine, Brasil.
Rutherford, J.C. (1994). River Mixing. New York, Estados Unidos: John Wiley & Son Inc.
Seo, I. W., Cheong, T. S. (1998). ‘Predicting longitudinal dispersion coefficient in natural streams. Journal of Hydraulic Engineering, 124(1), 25–32.
Shen, C., Niu, J., Anderson, E. J., Phanikumar, M. S. (2010). Estimating longitudinal dispersion in rivers using Acoustic Doppler Current Profilers. Advances in Water Resources, 33(6), 615-623.
Shen, C., Niu, J., Anderson, E. J., Phanikumar, M. S. (2010). Estimating longitudinal dispersion in rivers using Acoustic Doppler Current Profilers. Advances in Water Resources, 33(6), 615-623.
Sheoran, M., Chandra, A., Bhunia, H., Bajpai, P. K., Pant, H. J. (2018). Residence time distribution studies using radiotracers in chemical industry—A review. Chemical Engineering Communications, 205(6), 739-758.
Tchobanoglous, G., Burton, F. L., Stensel, H., D., Metcalf & Eddy, Inc (2003). Wastewater engineering: Treatment and reuse. New York, Estados Unidos: McGraw Hill.
Tenebe, I. T., Ogbiye, A. S., Omole, D. O., Emenike, P. C. (2016). Estimation of longitudinal dispersion co-efficient: A review. Cogent Engineering, 3(1), 1216244. DOI: 10.1080/23311916.2016.1216244
Thomann, R., Mueller, J. A. (1987). Principles of surface water quality modeling and control. Michigan, Estados Unidos: Harper & Row.
Toprak, Z. (2016). A review of proposed techniques for modeling longitudinal dispersion coefficient in natural channels. Journal of Water Resource and Hydraulic Engineering, 5(3), 122-132.
Wang, Z., Delestre, O., Hou, D. Q., Wei, J., Dang, J. (2016). SPH simulation of pollutant transport in rivers. Proceedings of the 2016 International Conference on Civil, Transportation and Environment. (pp. 629–632). Atlantis Press. DOI: 10.2991/iccte-16.2016.105.
Zenclusen, C., Palman, L. E., Montagnini, M. D., Pez, M., Álvarez, A. M., Trento, A. (2015). Ensayo de trazadores para determinación del coeficiente de dispersión longitudinal. Actas del IV Simposio sobre Métodos Experimentales en Hidráulica. Recuperado el 17 de marzo de 2020, de https://researchgate.net/publication/283048252_ENSAYO_DE_TRAZADORES_PARA_DETERMINACION_DEL_COEFICIENTE_DE_DISPERSION_LONGITUDINAL