Efectos de escala sobre la simulación del flujo de agua superficial en cuencas urbanas usando modelos basados en la onda cinemàtica

Abstract

Se propone un procedimiento de agregación espacial de esquemas de modelación y parámetros para la simulación del flujo de agua superficial en cuencas urbanas usando modelos basados en la onda cinemática. El procedimiento permite pasar de una segmentación de cuenca detallada (escala de detalle, ED) a otra más simple (escala agregada, EA), conservando una similitud hidrológica entre escalas. Se basa en reemplazar cada subcuenca compleja (ED) por un único plano equivalente (EA), manteniendo constante el almacenamiento del equilibrio a través de la variación de la rugosidad efectiva del plano (Nº) y verificando el equilibrio cinemática completo. E cuencas que carecen de datos para una modelación a ED, se propone determinar Nº por medio de una novedosa relación de similitud hidrológica (RSH). Una RSH expresa Nº como función de la escala, a través de parámetros adimensionales. Se obtiene en base a datos de una cuenca comparables, aplicando sistemáticamente el procedimiento a distintas EA. A partir de una RSH se puede calcular el valor de No para diferentes EA, en base a longitudes de flujo medidas de un mapa de la cuenca y a valores de rugosidad del flujo superficial reportados en la literatura. Se verificó el procedimiento propuesto sobre una cuenca teórica y dos cuencas urbanas experimentales, Sant Boi de Llobregat (España) y Guadalupe Oeste (Argentina), por medio de experimentos numéricos Los resultados obtenidos muestran una disminución de Nº con el aumento de la escala, lo que denota un predominio del efecto de la agregación geométrica (EAG) sobre el efecto de la agregación de procesos (EAP) en cuencas pequeñas. Se muestra que la expresión analítica de una RSH depende de la importancia relativa de EAP respecto de EAG. Se demuestra además que una RSH permite estimar Nº con suficiente precisión, por lo que esta función se muestra como una herramienta promisoria par ala agregación de Nº en cuencas pequeñas que carecen de datos para una modelación a ED.