Estimación del coeficiente de dispersión longitudinal en ríos de la región central de Argentina utilizando ADCP

Abstract

El coeficiente de dispersión longitudinal (D) es un parámetro fundamental requerido para predecir el transporte de contaminantes en un curso fluvial. La determinación experimental de D mediante técnicas convencionales como, por ejemplo, ensayo de trazadores, requieren una gran inversión en planificación, personal técnico y análisis posterior, y los resultados son únicamente válidos para las condiciones de flujo presentes en el momento de realizar la medición. En los ríos de la zona central de Argentina, los cuales presentan una gran variabilidad estacional de caudales, se hace muy costosa la determinación de este coeficiente D con ensayo de trazadores, ya que se deberían evaluar un amplio rango de condiciones de flujo existentes. Debido a esto, se utilizan fórmulas empíricas, desarrolladas por diversos autores, que permiten estimar el coeficiente de dispersión longitudinal de acuerdo con parámetros hidráulicos globales (profundidad, velocidad media del flujo, ancho del río, etc.). Sin embargo, estas expresiones presentan una gran variación en sus resultados y solo funcionan adecuadamente en ríos con características similares a los que fueron ajustadas. Es por ello que, en este trabajo, se estima, de manera alternativa, el coeficiente D mediante una caracterización hidrodinámica detallada, realizada en sistema fluvial con un perfilador de corriente acústico Doppler (ADCP). Se adoptó, como sistema fluvial de estudio, el río Carcarañá que escurre por la región central de Argentina (provincias de Córdoba y Santa Fe). A partir de las estimaciones realizadas, se evalúa D en los principales tributarios del sistema fluvial y se comparan los resultados con los obtenidos de la aplicación de las formulas empíricas y con ábacos desarrollados sobre la base de valores reportados para diferentes ríos del mundo.

The Longitudinal dispersion coefficient (D) is a fundamental parameter required to predict the transport of pollutants in rivers. The experimental determinations of D by conventional techniques, such as tracers test, require a large investment in planning, staff and subsequent analysis, and the results are only valid for the flow conditions present during the test. Using tracers test to estimate D is very expensive in rivers of central region of Argentina which have a large seasonal variability of flow discharges (with maximum values one or two orders of magnitude larger than the mean values), as tracers test should be performed for a wide range of flow conditions. Thus, water quality modelers use empirical formulas developed by various authors estimating the longitudinal dispersion coefficient based on global hydraulic parameters (mean flow depth and velocity, river width, etc.). However, these formulas show large scatter in the results and only perform properly in rivers with similar characteristics that were calibrated. On that basis, an alternative estimation of the coefficient of longitudinal dispersion is performed in this paper through a detailed experimental hydrodynamic characterization performed in a fluvial system with an Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP). The Carcarañá River, flowing through the Cordoba and Santa Fe provinces in Argentina, has been selected as a study system. The results of this paper include the values o longitudinal dispersion coefficients in different streams of the analyzed fluvial system which are the compared with values estimated using empirical formulas and plots developed using data from different river systems around the world.