Un modelo computacional implementado en la Facultad de Ingeniería de la UNNE permite reproducir el escurrimiento del agua de lluvia en las calles de una zona de la ciudad con un error de un centímetro y medio.
El resultado surge de comparar la simulación con las mediciones de siete tormentas de 2007. El trabajo busca definir en qué condiciones sus resultados pueden usarse, y a futuro, anticipar qué calles de un casco urbano se anegarán cuando llueve.
El autor del trabajo “Modelado computacional del escurrimiento superficial de agua en cascos urbanos” es Joaquín Ríos Mellone, estudiante de 5° año de Ingeniería Civil, e integra un grupo de investigación del Laboratorio de Mecánica Computacional (LAMEC) de la Facultad, y lo realizó con una Beca de Pregrado financiada por la Secretaría General de Ciencia y Técnica de la UNNE, dirigida por los doctores Javier Luis Mroginski y Hugo Guillermo Castro.
Cómo funciona la herramienta. Resistencia se encuentra sobre el valle de inundación del río Paraná, en una llanura con desniveles del orden de un metro por kilómetro. Una diferencia de altura de pocos centímetros decide dónde se acumula el agua. Pequeños errores en el relieve cargado en el programa se convierten en grandes errores al predecir los anegamientos. Para anticiparlos hacen falta datos detallados de alturas del terreno y de lluvias, que escasean en la región.
“Para anticipar las zonas que se inundan, intentamos confeccionar un modelo que siga el agua sobre el terreno cuadra por cuadra”, explicó Ríos Mellone. El modelo ubica “en todo instante la altura del agua que escurre y la velocidad que tiene”.
Para eso utilizan ANUGA, un programa de acceso libre desarrollado por el Departamento de Geociencia de Australia y la Universidad Nacional de Australia. Resuelve ecuaciones matemáticas que describen el movimiento del agua cuando forma una capa de poca altura sobre el suelo.
El programa divide el terreno en una malla de miles de triángulos pequeños. En cada uno calcula cuánta agua contiene y hacia dónde se mueve, a medida que avanza el tiempo de la tormenta simulada. Al ser un código abierto programado en lenguaje Python, el software permite al equipo agregar funciones propias, necesarias porque la llanura de Resistencia tiene particularidades que otros trabajos no requieren. Un ejemplo es el cálculo de cómo las bocas de tormenta, las aberturas de las calles por donde el agua entra a los desagües, captan el agua con su forma real.
Zona estudiada. El trabajo se concentró en una zona de la calle San Lorenzo de la ciudad de Resistencia, de unas 5 hectáreas, hacia donde escurre el agua de lluvia. Esa elección obedece a que el Departamento de Hidráulica de la Facultad de Ingeniería contaba con mediciones previas: un relevamiento detallado de las alturas del terreno y los registros de siete tormentas de 2007. Con esos datos el equipo comparó la simulación con las alturas de agua medidas ese año.
Esas siete tormentas están dentro de un rango de las que ocurren regularmente, no de las extremas. “Sabemos que esas tormentas reproducen correctamente el fenómeno, así que podemos predecir que van a ser simuladas correctamente también”, indicó Ríos Mellone. Para las tormentas que superan las registradas no hay mediciones, y por eso la aumenta la incertidumbre del modelo.
Limitaciones. “Es un trabajo que está en desarrollo y con limitaciones que deben ser consideradas, una de esas limitaciones es que no se representa actualmente la red de conductos subterráneos, es decir que modelamos el escurrimiento superficial y como las bocas de tormenta captan el agua, pero una vez que entran en la boca no modelamos como transita alrededor de los conductos. Esta limitación es perfectamente subsanable, pero escapa del alcance de esta esta de la beca y será abordada posteriormente en trabajos futuros”, explicó el becario.
Otra dificultad encontrada a lo largo del trabajo es que los datos topográficos utilizados son de aproximadamente 20 años. “Datos actualizados son difíciles de conseguir, por lo menos no tuvimos acceso a ellos. Si tuviéramos un acceso más libre de esos datos, el trabajo sería más completo y preciso”.
Aplicaciones. El doctor Javier Mroginski se refirió a la amplia utilidad que tendrá la herramienta, sobre todo en un período lluvias de alta intensidad. “El modelo computacional permitiría generar un sistema de alerta, con tiempo de anticipación”, dijo. El sistema estimaría qué calles de un casco urbano podrían anegarse por tormentas de gran intensidad.
Otra aplicación sería el diseño de las redes por donde se desagua el agua de lluvia en una ciudad. También podría usarse en terrenos rurales, para determinar la dirección y la velocidad del agua en una cuenca y estimar la cantidad de material que arrastra.
Mroginski aclaró a UNNE Medios que estos modelos funcionan bien, pero requieren información de campo o datos disponibles. En este caso, hay que conocer las propiedades del suelo, los datos de infiltración (la velocidad con que el suelo absorbe el agua) y el registro actualizado de las lluvias, etc.
Sobre el futuro del becario, el doctor informó: “Nos estamos presentando con el becario Joaquín Ríos Mellone a una convocatoria de becas de iniciación de CONICET, para continuar su carrera con un Doctorado”.
Próxima Etapa. Ríos Mellone señaló que la siguiente etapa es someter el modelo a tormentas extremas sin registro. También lo usará en su trabajo final de la carrera, junto con su compañero Martín Amadei y con el ingeniero Alejandro Ruberto como tutor.
Lo aplicarán en la Cuenca Cisterna, de Resistencia, con una extensión de entre 40 y 50 hectáreas, una superficie cercana a diez veces la modelada hasta ahora. El Departamento de Hidráulica sigue esa zona desde hace muchos años y tiene el registro de su estado desde 2007.
“La idea es utilizar el modelo para ver cuál es el efecto que produce el avance de la urbanización sobre el escurrimiento superficial”, dijo.
Compararán la zona en 2007 con su estado actual para medir cómo afectan al recorrido del agua los pavimentos y otros cambios en el uso del suelo.