Modelación hidrodinámica bidimensional del Río Paraná Inferior

Abstract

En este trabajo se presenta la implementación del modelo matemático bidimensional CCHE2D para caracterizar la hidrodinámica del Río Paraná Inferior, en el tramo comprendido entre el km 410 y el km 452 de la ruta de navegación Santa Fe-Océano. La batimetría del cauce se definió a partir de relevamientos realizados por la Dirección Nacional de Vías Navegables-Distrito Paraná Inferior (DNVN-DPI) entre los años 2010 y 2012. Asimismo, para definir los límites del cauce se utilizaron imágenes satelitales y cartas náuticas del Servicio de Hidrografía Naval (SHN). Se realizaron simulaciones, en régimen permanente e impermanente, utilizando respectivamente caudales aforados y caudales generados mediante transformación de niveles (zw) en caudales (Q), con la curva zw-Q del km 448. Los caudales simulados variaron entre 11640 m3/s y 28600 m3/s, a los cuales le corresponden tiempos de excedencia de 97,7 % y 0,3 % respectivamente. De esta manera, se representaron condiciones de aguas bajas, medias y altas del río. Los resultados del modelo hidrodinámico fueron contrastados con mediciones de caudales realizadas mediante ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) por FICH (2004-2006) y con niveles hidrométricos diarios registrados en Rosario (km 416) y en Puerto San Martín (km 448) por la Prefectura Naval Argentina (PNA). Los valores del coeficiente de rugosidad de Manning, obtenidos en el proceso de calibración del modelo, variaron entre 0,024 s/m1/3 y 0,025 s/m1/3, mientras que, la viscosidad turbulenta y las tensiones adicionales de Reynolds seestimaron a partir del modelo de dos ecuaciones k-e. Los resultados obtenidos indican que el modelo hidrodinámico simula satisfactoriamente la dinámica del flujo en el tramo estudiado, tanto en régimen permanente como impermanente; ya sea en lo que concierne a la reproducción de niveles hidrométricos, pendientes hidráulicas, profundidades, distribución de velocidades y caudales específicos en secciones transversales; como así también, en lo que respecta a los caudales derivados en las bifurcaciones del cauce.

In this paper the implementation of CCHE2D two-dimensional mathematical model to characterize the hydrodynamics of the Lower Paraná River, in the reach comprised between km 410-452 of Santa Fe-Ocean Waterway is presented. River bathymetry was defined from surveys conducted by the National Waterways Division-Lower Paraná District (NWD-LPD) between 2010 and 2012. Also, to define the limits of the channel satellite images and nautical charts from the Naval Hydrographic Service (NHS) were used. Steady and unsteady flow simulations were performed using respectively measured discharges in the reach and generated discharges by transforming water levels (zw) in discharges (Q) with the zw-Q curve at km 448. The discharges ranged between 11640 m3 /s and 28600 m3 /s, which correspond to exceedance times of 97.7 % and 0.3 % respectively. Thus, low, medium and high water stages were represented. Model results were verified with discharge measurements made with ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) conducted by FICH (2004-2006) and with daily water levels observed at Rosario (km 416) and Puerto San Martin (km 448) by Argentina Naval Prefecture (ANP). The values of Manning´s roughness coefficient, obtained in the calibration process, ranged between 0.024 s/m1/3 and 0.025 s/m1/3, while the turbulent viscosity and the additional Reynolds stresses were estimated from a two equations model -. The model satisfactorily represents the flow dynamics in the studied reach, for both steady and unsteady flow; either with respect to the reproduction of water levels, hydraulics slopes, water depths, velocity and specific discharge distributions in cross sections; as well, with regard to the derived flows at channel bifurcations.