Comparacion de Esquemas para el Transporte de Metales y Sedimentos en Rios

Abstract

Se presenta un modelo matemático unidimensional para el transporte de metales pesados (MP) y sedimentos finos en cursos fluviales. Se compone de un sistema de tres ecuaciones diferenciales en derivadas parciales (EDDP), una para el balance de las concentraciones de MP en agua, la segunda para las concentraciones de MP en el lecho y la última para la concentración de sedimentos suspendidos. Se admite la hipótesis de equilibrio instantáneo, que permite expresar los coeficientes de partición según las concentraciones de cada fase. Se empleó un esquema numérico de tercer orden en diferencias finitas para aproximar la solución del sistema de EDDP. El propósito del trabajo consistió en verificar la importancia de considerar el modelo completo de 3 ecuaciones, respecto de modelos simplificados que consideran sólo dos y/o una EDDP. Se realizaron experimentos numéricos para un canal regular con flujo uniforme. Se plantearon tres escenarios: con condiciones erosivas, de equilibrio y con depositación de finos. Se analizaron resultados de ensayos con distintos coeficientes de transferencia de MP en el lecho y espesor de la capa activa. Los resultados obtenidos muestran la importancia de considerar el transporte de finos, para los distintos escenarios considerados. En particular, se destaca que para condiciones sedimentológicas alejadas del equilibrio, se hace imprescindible considerar las variaciones espaciales y temporales de la concentración de finos. Los esquemas de una EDDP no resultan adecuados para tiempos mayores al de traslado.