ImpactU Versión 3.11.2 Última actualización: Interfaz de Usuario: 16/10/2025 Base de Datos: 29/08/2025 Hecho en Colombia
Calibración hidrodinámica de una estructura de biorretención estándar, sin vegetación, para la determinación del espesor óptimo de la capa de almacenamiento para un evento de lluvia típico de una zona urbana de Bogotá
Con la finalidad de proponer un sistema de biorretencion estandar para la ciudad de Bogota y de aplicar la metodologia de solucion inversa en Hydrus-1D, se requiere determinar los parametros θ_s; θ_r; α;n y k_s de la funcion de van Genuchten-Mualem sin considerar histeresis para los suelos que componen un sistema de biorretencion estandar, asi como las dimensiones y componentes necesarios para la implementacion de dicha estructura de biorretencion en la ciudad de Bogota. La formulacion de la funcion objetivo en Hydrus-1D parte de las mediciones de la presion capilar y del contenido volumetrico de agua en el suelo, es decir, la construccion de la curva h vs. θ. En primer lugar, se realizo el dimensionamiento general de la estructura de biorretencion con base en la normatividad actual de paisajismo urbano y algunas recomendaciones dadas por el operador del servicio de alcantarillado de la ciudad de Bogota. Los componentes y diseno de los suelos que se utilizaron fueron producto de la recopilacion de informacion de diversos manuales e investigaciones previas realizadas para el dimensionamiento de sistemas de biorretencion y que son aplicables para la ciudad de Bogota. Para poder interpretar el flujo en la zona no saturada, se realizo la construccion de un prototipo experimental del tipo columna de suelo, el cual permitio controlar y medir las variables que intervienen en la descripcion unidimensional del flujo a traves del sub-suelo como son: presion capilar, contenido volumetrico de agua, caudal de entrada y caudal de salida. En esta tesis se construyeron 13 instrumentos basados en sensores que miden las diferentes variables requeridas en el modelo inverso. Cabe aclarar que toda la instrumentacion concebida se baso en el desarrollo de electronica de bajo costo. La totalidad de la instrumentacion se controla desde un PLC Arduino Mega y fue desarrollada como iniciativa propia del autor. Para el tratamiento de las senales y captura de datos se diseno un programa intuitivo en la version comercial de Lab View, software que permite crear una interfaz amigable para la visualizacion y control de todos los sensores en tiempo real. Finalmente, se determinaron los parametros hidrodinamicos θ_s; θ_r; α;n y k_s de la funcion de van Genuchten-Mualem, sin considerar histeresis, de los suelos de estudio mediante un modelo inverso desarrollado en Hydrus-1D y ensayos de laboratorio. Tambien se realizaron diversos modelos directos para determinar el tiempo de retencion y el flujo de salida para la condicion de operacion de la estructura de biorretencion. Con los resultados de este modelo se propuso una capa que sirve de almacenamiento en el fondo de la estructura, que se compone de rocas que permiten establecer un adecuado volumen de retencion. Tambien se realizo un modelo directo en Hydrus-1D como ejemplo de aplicacion para una zona urbana de Bogota, con el fin de observar el comportamiento de la estructura y el porcentaje de mitigacion del pico de escorrentia superficial en condiciones normales de funcionamiento, utilizando datos hidrologicos propios de la zona de estudio suministrados por el operador del servicio de acueducto y alcantarillado de la ciudad de Bogota.