Nuevas tecnologías en Hidroingeniería: Retos Oportunidades para el Ingeniero Civil

Transcripción

1 Nuevas tecnologías en Hidroingeniería: Retos Oportunidades para el Ingeniero Civil NELSON OBREGON NEIRA (IC, MSc, PhD) Director Instituto Geofísico / Profesor Titular II Facultad de Ingeniería / Pontificia Universidad Javeriana CÁTEDRA INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ, 30 AGOSTO 2017

2 PLANTEAMIENTO: EN COLOMBIA EL DESASTRE INVERNAL EVIDENCIÓ LA NECESIDAD DE EMPLEAR MAYOR TECNOLOGÍA Y MEJORES MODELOS EN LOS ESTUDIOS Y DISEÑOS RELACIONADOS CON LAS OBRAS CIVILES PARTICULARMENTE DE NATURALEZA HIDRÁULICA, ESTRUCTURAL Y GEOTÉCNICA

3 Fuente: National Oceanic and Atmosferic Administration- NOAA, 2013

4 Tomado de: Rodriguez, C. Mayo 2011

5 Tomado de: Rodriguez, C. Mayo 2011

6 Tomado de: Rodriguez, C. Mayo 2011

7 FUENTE: MINSTRANSPORTE

8 FUENTE: MINTRANSPORTE

9 Tomado de: Rodriguez, C. Mayo 2011

10 Tomado de: Rodriguez, C. Mayo 2011

11 AREAS HIDROGRÁFICAS COLOMBIANAS Fuente: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales IDEAM, 2015

12 La cuenca Magdalena Cauca representa el 70% de la población colombiana y genera el 85% del PIB del país. Cormagdalena 2001: PLAN DE ORDENAMIENTO Y MANEJO INTEGRAL DE LA CUENCA DEL RIO GRANDE DE LA MAGDALENA,

13 Canal del Dique Fuente original UNINORTE

14 Grupo de Investigación en sistemas naturales y antrópicos. Instituto Geofísico El 30 de Noviembre colapso abruptamente el canal del dique a 2 kilómetros de calamar. Fuente: Gobernación del Atlántico.

15 Grupo de Investigación en sistemas naturales y antrópicos. Instituto Geofísico Por la erosión del agua la abertura llego a una longitud de 214 metros, con un caudal de entrada de 1600 m 3 /s aproximadamente y velocidades de 5 m/s Fuente: Gobernación del Atlántico. Fuente: Aïgos 18 de Diciembre de 2010.

16 Tomado de: Rodriguez, C. Mayo 2011 RONDAS?

17 Tomado de: Rodriguez, C. Mayo 2011

18 FUENTE: MINTRASPORTE 2011

19 LA MOJANA

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21 DE UN PAÍS REACTIVO A UN PAÍS PROSPECTIVO 1. Monitoreo Hidroclimatológico (Radares, Estaciones, satélites, etc) 2. Diseño e implementación de Sistemas de Información (lidar, cartografía, datos,información, conocimiento, sabiduría) 3. Plataformas de integración tecnológica 4. Diseño, construcción e implementación de herramientas de soporte de toma de decisiones (artefactos: modelos) 5. Repotenciación Institucional 6. Trabajo en Red

22 El conocimiento del comportamiento de variables climáticas como la radiación, temperatura, humedad relativa, precipitación etc., son de importancia para la planificación de actividades tanto en las ciudades como en el campo, además contribuye a definir elementos del diseño de obras hidráulicas. Toma de decisiones Planeamiento Sistemas de Alerta Temprana

23 en SGC MOCOA, 2017

24 INTRODUCCIÓN Adquisición de la información Medición en superficie (Puntual) Percepción remota

25 EL RADAR METEOROLÓGICO Una herramienta fundamental para el estudio de las tormentas

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28 Fuente: Marco Tulio Benitez,2014

29 DE UN PAÍS REACTIVO A UN PAÍS PROSPECTIVO 1. Monitoreo Hidroclimatológico (Radares, Estaciones, satélites, etc) 2. Diseño e implementación de Sistemas de Información (lidar, cartografía, datos,información, conocimiento, sabiduría) 3. Plataformas de integración tecnológica 4. Diseño, construcción e implementación de herramientas de soporte de toma de decisiones (artefactos: modelos) 5. Repotenciación Institucional 6. Trabajo en Red

30 Fuente: or-land-surveyor-with-theodolite DE LA ESTACIÓN TOPOGRÁFICA A LA TECNOLOGÍA LIDAR

31 CARACTERIZACION GEOMETRICA MODELO DE ELEVACION DIGITAL DEM DIGITAL ELEVATION MODEL

32 Modelo de Elevación Digital con resolución de celda de 1 km. Tomado de:

33 C/100 m y C/500 m E 1: del año Formato ASCII por medio de triadas de datos (posición planimétrica origen Bogotá) X, Y, y altitud Z Cobertura DTM de Colombia distribuido por IGAC (75%)

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36 Puntos LIDAR (Color por Elevación)

37 UNIR DEM CON BATIMETRÍA

38 Datos LiDAR

39 DTM (Antes) MDT Existente (Fuente: STRM, NASA). Resolución de 30 m y error altimétrico de 25 m

40 DTM (Después) MDT después del proyecto: Resolución de 1 m y error altimétrico de 0.1 m.

41 CONSTRUCCIÓN DE UNA NUEVA RED GEODÉSICA

42 Cartografía Digital Imagen Satelital existente, RapidEye (2009) Resolución 5 m Fotografía aérea después del proyecto. Resolución 20 cm.

43 Cartografía Digital Cartografía digital después del proyecto: Urbano 1: 2000, Rural 1:

44 DE UN PAÍS REACTIVO A UN PAÍS PROSPECTIVO 1. Monitoreo Hidroclimatológico (Radares, Estaciones, satélites, etc) 2. Diseño e implementación de Sistemas de Información (lidar, cartografía, datos,información, conocimiento, sabiduría) 3. Diseño, construcción e implementación de herramientas de soporte de toma de decisiones (artefactos: modelos) 4. Plataformas de integración tecnológica 5. Repotenciación Institucional 6. Trabajo en Red (procesos participativos)

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47 La ciencia trata de comprender el mundo tal y como es; sólo la ingeniería puede cambiarlo (Petroski, 2011 ) El conocimiento en la ingeniería-motivación Diseño Proceso de invención, una generación inteligente y evaluación de especificaciones de nuevos objetos, artefactos; cuya forma y función logren los objetivos establecidos y satisfagan las necesidades, pero también contemplen limitaciones y restricciones (Kroes, 2012). Ingeniería-Social Estudio de infraestructura ambiental sostenible en el trapecio amazónico colombiano, articulando aspectos científicos y tecnológicos con participación comunitaria Tesis maestría Agua, Saneamiento y desplazamiento. Villa Clarín fluye como el agua. Ministerio de Educación, Universidad Católica y Universidad Javeriana

48 Tomado de: Rodriguez, C. Mayo 2011

49 Tomado de: Rodriguez, C. Mayo 2011

50 Tomado de: Rodriguez, C. Mayo 2011

51 Tomado de: Rodriguez, C. Mayo 2011

52 Tomado de: Rodriguez, C. Mayo 2011

53 Bogotá, Humedal Juan Amarillo 1951 Bogotá, Humedal Juan Amarillo 2006 Fuente: A. Sarmiento (2008).

54 Fuente: A. Sarmiento (2008).

55 Fuente: A. Sarmiento (2008).

56 Humedal Tibanica- vista hacia el norte-2000 Fuente: Ospina, D.R. VISIÓN ECOSISTÉMICA DE LOS HUMEDALES DE BOGOTÁ, D.C

57 Impactos del Cambio Climático Global en la Escorrentía Superficial Caso de Estudio : Jurisdicción CAR SISTEMA HIDROINFORMÁTICO

58 PARA QUÉ EL MODELO? SISTEMA HIDROINFORMÁTICO

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61 Impactos del Cambio Climático Global en la Escorrentía Superficial Caso de Estudio : Jurisdicción CAR El uso de Modelos Matemáticos en el entendimiento y el estudio del Clima Modelos Globales Climáticos GCM Se usan en estudios de fenómenos de gran escala, por ejemplo el fenómeno de Niño y Niña estudios de cambio climático. Representación

62 Impactos del Cambio Climático Global en la Escorrentía Superficial Caso de Estudio : Jurisdicción CAR ZONA DE ESTUDIO

63 Impactos del Cambio Climático Global en la Escorrentía Superficial Caso de Estudio : Jurisdicción CAR

64 1.Localización en el sistema hídrico (Hace parte de la E.E.P. Artículo 76, Decreto 190 de 2004) 13 humedales Río Bogotá Río Bogotá 3 ríos: Salitre, Fucha y Tunjuelo 100 quebradas Cerros orientales + XXXX km de Tubería Alcantarillado Fuente: Ospina, D.R. VISIÓN ECOSISTÉMICA DE LOS HUMEDALES DE BOGOTÁ, D.C

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66 Flujos superficiales y sub-superficiales en Hidrología Urbana. Caso de estudio: Ciudad de Bogotá (Colombia) MODELO HIDROGEOLÓGICO CONCEPTUAL DEL ACUÍFERO SOMERO DE BOGOTÁ D.C CONVENIO SDA-PUJ NELSON OBREGÓN NEIRA (IC, MSc, PhD) Pontificia Universidad Javeriana Universidad Nacional Cartagena, 1 de Junio 2017

67 ESCALAS TEMPORALES CARACTERÍSTICAS ADAPTADO DE: Una Introducción al agua subterránea, AGI, AIH, IAH, CIGA, 1995

68 MOTIVACIÓN- Para que un modelo? OPORTUNIDAD DE INTEGRACIÓN INTERINSTITUCIONAL ADAPTADO DE: Una Introducción al agua subterránea, AGI, AIH, IAH, CIGA, 1995

69 ALCANCE DEL PROBLEMA LIMITES DEL HIDROSISTEMA

70 FLUJOS / BALANCE HÍDRICO

71 DEFINICIÓN UNIDADES HIDROGEOLÓGICAS W E

72 MODELO HIDROGEOLOGICO ACUIFERO SOMERO (100m) Recarga directa (desde lluvia) + perdidas red EAAB Recargas directas (desde lluvia) Recargas indirectas ( runoff-recharge : desde escorrentía superficial concentrada o difusa) Percolación a través de la zona no saturada (P1) Flujos locales, intermedios y regionales Cuaternario subsuperficial Complejo de conos Cuaternario profundo Complejo Paleógeno Complejo Guadalupe Pozo de bombeo Rg2 Rg1 Rg3 0m 6m 25m 50m? P1??? POZOS SALTANTES Flujo local (F3) Zona intensamente fracturada Flujo intermedio (F2) 00m 400m 800m???? Fallas?? Flujo regional (F1) Flujo regional (F1)

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75 Rockworks 17

76 INGENIERO CIVIL MECÁNICA NEWTONIANA LENGUAJES (EJ. MATEMÁTICAS)

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79 Análisis estructural

80 Geotecnia

81 Hidrogeología

82 Procesos de transporte ambientales Transporte de contaminantes en general - En acuíferos - En ríos - En lagos - En la atmósfera

83 COMPORTAMIENTO DE LAS ESTRUCTURAS CONSTRUIDAS. Antes Después FOTOGRAFÍA 2. ROMPEDERO SANTA ANITA FOTOGRAFÍA 3. DIQUE DE CIERRE ROMPEDERO SANTA ANITA FUENTE: UNGRD, Ing. D.F. Garcia, (2015)

84 Antes Después FOTOGRAFÍA 4. ROMPEDERO NUEVO MUNDO FOTOGRAFÍA 5. DIQUE DE CIERRE ROMPEDERO NUEVO MUNDO FUENTE: UNGRD, Ing. D.F. Garcia, (2015)

85 COMO ARTEFACTO PARA SOPORTAR LAS DECISIONES EN EL PLAN INTEGRAL 1.CONCEBIR 2.DISEÑAR 3.IMPLEMENTAR 4.OPERAR ENFOQUE DE RIESGO + SOSTENIBILIDAD AMBIENTAL

86 DE UN PAÍS REACTIVO A UN PAÍS PROSPECTIVO 1. Monitoreo Hidroclimatológico (Radares, Estaciones, satélites, etc) 2. Diseño e implementación de Sistemas de Información (lidar, cartografía, datos,información, conocimiento, sabiduría) 3. Diseño, construcción e implementación de herramientas de soporte de toma de decisiones (artefactos: modelos) 4. Plataformas de integración tecnológica 5. Repotenciación Institucional 6. Trabajo en Red (procesos participativos)

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89 1. Monitoreo Hidroclimatológico (Radares, Estaciones, satélites, etc) 2. Diseño e implementación de Sistemas de Información (lidar, cartografía, datos,información, conocimiento, sabiduría) 3. Diseño, construcción e implementación de herramientas de soporte de toma de decisiones (artefactos: modelos) 4. Plataformas de integración tecnológica 5. Repotenciación Institucional 6. Trabajo en Red (procesos participativos) Monitoring Participatory Modelación y Diseño Participativo

90 GRACIAS!