Cuantificación de las corrientes hiporreicas a pequeña escala y del tiempo de residencia bajo lechos de arroyos de grava-arena utilizando un modelo acoplado HEC-RAS y MIN3P
Autores: Mehedi, Md Abdullah Al; Yazdan, Munshi Md. Shafwat; Ahad, Md Tanvir; Akatu, Wisdom; Kumar, Raaghul; Rahman, Ashiqur
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Cuantificación de las corrientes hiporreicas a pequeña escala y del tiempo de residencia bajo lechos de arroyos de grava-arena utilizando un modelo acoplado HEC-RAS y MIN3P
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería General
Palabras clave
Flujo de agua
Tiempo de residencia
Zona hiporreica
Contaminantes ambientales
Tasas metabólicas
Configuraciones del lecho del arroyo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
La distribución del flujo de agua y el tiempo de residencia (HRT) en la zona hiporreica es un aspecto fundamental para analizar el transporte de contaminantes ambientales y las tasas metabólicas en la interfaz entre aguas subterráneas y superficiales en hábitats fluviales. Debido a la alta variabilidad en la distribución y composición del material en el lecho del arroyo y en los medios subsuperficiales, la configuración de un modelo pragmático en el laboratorio es difícil. Además, la investigación de una línea de corriente individual no se puede ejecutar eficientemente en experimentos de laboratorio. Sin embargo, la generación automatizada de trayectorias de flujo de agua, es decir, líneas de corriente en la zona hiporreica con una variedad de configuraciones de lecho de arroyo diferentes, podría proporcionar una mayor comprensión del comportamiento del flujo de agua hiporreica. Un enfoque automatizado para cuantificar el flujo de agua en la zona hiporreica se desarrolla en este estudio donde se acoplan la herramienta de modelado de aguas superficiales, HER-RAS, y el código de modelado de flujo de agua subsuperficial, MIN3P. Se considera un arroyo de 1 m de longitud con una elevación constante de la superficie del agua de 2 cm para generar gradientes de carga hidráulica y un espacio computacional subsuperficial saturado con las dimensiones de x:y:z = 1:0.1:0.1 m para analizar el intercambio hiporreico. Se analizó la respuesta en las líneas de corriente hiporreicas y el tiempo de residencia debido a cambios a pequeña escala en el lecho de arroyo de grava-arena. Los resultados del modelo muestran que el tamaño, la forma y la distribución de las porciones de grava y arena tienen una influencia significativa en la trayectoria del flujo hiporreico y el HRT. Se encontró un alto número y longitud de la trayectoria del flujo hiporreico en caso de la porción de grava más elevada. Con el aumento del ancho de base de las piezas de grava, la longitud de la trayectoria del flujo hiporreico y el HRT disminuyen. En el caso de un aumento en la cantidad de porciones de grava y arena en el lecho del arroyo, tanto la cantidad como la longitud de la trayectoria del flujo hiporreico se reducen significativamente.
Descripción
La distribución del flujo de agua y el tiempo de residencia (HRT) en la zona hiporreica es un aspecto fundamental para analizar el transporte de contaminantes ambientales y las tasas metabólicas en la interfaz entre aguas subterráneas y superficiales en hábitats fluviales. Debido a la alta variabilidad en la distribución y composición del material en el lecho del arroyo y en los medios subsuperficiales, la configuración de un modelo pragmático en el laboratorio es difícil. Además, la investigación de una línea de corriente individual no se puede ejecutar eficientemente en experimentos de laboratorio. Sin embargo, la generación automatizada de trayectorias de flujo de agua, es decir, líneas de corriente en la zona hiporreica con una variedad de configuraciones de lecho de arroyo diferentes, podría proporcionar una mayor comprensión del comportamiento del flujo de agua hiporreica. Un enfoque automatizado para cuantificar el flujo de agua en la zona hiporreica se desarrolla en este estudio donde se acoplan la herramienta de modelado de aguas superficiales, HER-RAS, y el código de modelado de flujo de agua subsuperficial, MIN3P. Se considera un arroyo de 1 m de longitud con una elevación constante de la superficie del agua de 2 cm para generar gradientes de carga hidráulica y un espacio computacional subsuperficial saturado con las dimensiones de x:y:z = 1:0.1:0.1 m para analizar el intercambio hiporreico. Se analizó la respuesta en las líneas de corriente hiporreicas y el tiempo de residencia debido a cambios a pequeña escala en el lecho de arroyo de grava-arena. Los resultados del modelo muestran que el tamaño, la forma y la distribución de las porciones de grava y arena tienen una influencia significativa en la trayectoria del flujo hiporreico y el HRT. Se encontró un alto número y longitud de la trayectoria del flujo hiporreico en caso de la porción de grava más elevada. Con el aumento del ancho de base de las piezas de grava, la longitud de la trayectoria del flujo hiporreico y el HRT disminuyen. En el caso de un aumento en la cantidad de porciones de grava y arena en el lecho del arroyo, tanto la cantidad como la longitud de la trayectoria del flujo hiporreico se reducen significativamente.