Resumen de Aplicación de un modelo de simulación del flujo establecido en canales abiertos

Israel Velasco, Santiago Jaimes García

• español

  Con el fin de apoyar el mejoramiento de la eficiencia de conducción y distribución en la operación de los sistemas de riego por gravedad sobre bases más firmes y auxiliándose en los actuales equipos de cómputo, se presenta la aplicación parcial de un modelo de simulación del flujo establecido en canales, denominado STEADY desarrollado en la Universidad Estatal de Utah, en los Estados Unidos, aparte de la red hidráulica del distrito de riego 025: Bajo Río Bravo, Tamaulipas. La configuración considerada, en términos de la caracterización hidráulica y geométrica, abarca 11 tramos en 93.4 km de canal principal y 6 tramos en 37.6 km de canales laterales; 113 salidas por tomas parcelarias y desagües, y 81 estructuras de control en represas. Se considera que son las estructuras más usuales los orificios en sus diversos tipos: rectangulares, circulares y redondos, y vertedores y bombas centrífugas. Con esto se abarca en buena proporción lo que es la red mayor del distrito. Como parte importante de este esquema figura una estación de bombeo que auxilia a otro distrito de riego, el 026, Bajo Río San Juan, hasta con 30-32 m³/seg; se compone de 12 equipos que elevan el agua a una altura promedio de 15.5 m con un gasto de diseño por bomba de 2.5 m³/seg. Verificada la lógica y consistencia del esquema de configuración se plantearon tres opciones de demanda, con datos cuasi-reales del propio distrito y se corrieron las simulaciones respectivas, cuyos resultados tienen un buen grado de aproximación a los que se hubieran obtenido en situaciones reales. En este modelo, las demandas se plantean sólo en las tomas parcelarias, desagües y puntos terminales de cada canal, y el modelo da como resultado los gastos totales y parciales a la entrada y salida de cada tramo de canal, de cada derivación lateral, de cada toma parcelaria, tirantes en los puntos de interés sobre el tramo y en los puntos de salida (tomas y laterales), aberturas de compuertas, cargas sobre la cresta de vertedores, etc. Además, estima las pérdidas por infiltración, por tramo y total de la red, disminuyendo así la dependencia y parcialidad de los operadores en aumentar a las demandas de los usuarios las pérdidas por conducción. Por no disponer de la información respectiva de la calibración de estructuras, los parámetros hidráulicos de las mismas se tomaron como los valores teóricos más usuales, y se espera hacer los ajustes correspondientes en la medida en que se opere el sistema y el modelo se use en forma paralela a la forma actual de operar, lo que a la fecha no se ha podido realizar por las frecuentes lluvias en el área del distrito, lo que ha ocasionado que no se hayan regularizado los riegos. Los tres casos de demanda considerados abarcan prácticamente todo el rango de operación, desde alrededor de 35 m³/seg, que es la demanda mínima, hasta mas de 200 m³/seg y ocasionalmente hasta 260 m³/seg, en condiciones de demanda máxima; en todos, el comportamiento simulado del sistema es adecuado, de donde se deduce que la aplicación y uso de un modelo de este tipo, con las premisas en que se ha desarrollado, puede ser de gran utilidad para lograr los fines planteados. Existen, desde luego, modelos más complejos para el mismo fin, que tratan con el flujo no establecido (transitorio), que es el que en realidad se presenta en la práctica, pero  sus limitantes son la gran cantidad y variedad de información de campo, así como el equipo de cómputo que requieren, lo que los hace un tanto prohibitivos en el medio de los distritos de riego.

• English

  This article exemplifies a partial application of an established flow model for open canals, STEADY, developed at Utah State University, using data from lrrigation District 025 in Bajo Río Bravo, Tamaulipas, Mexico. The network has 93.4 km of main canal divided in 11 reaches and 37.6 km of lateral canals in 6 reaches; 113 outlets and drains; 81 control structures. Structure geometries are rectangular, circular and of the Miller-gate type and centrifugal pumps. A pumping station shared with nearby Irrigation District 026 provides up to 30-32 m³/sec. The station has 12 pumps with an output of 2.5 m³/sec each, which combined raise the level an average of 15.5 m. The demand escenarios were created using quasi-real data provided by the Irrigation District. This information was used in the simulator with acceptable results. ´The model considers demands at farm outlets, waste weirs and canal end- structures and provides information concerning total and partial flow, and entry and exit flow for each canal reach, lateral off take and farm outlet; levels and depths at key points along the reach and turnouts (farms outlets and lateral off takes), gate openings, levels over weirs, etc. The model also provides estimates of seepage by reach and in the network and waste water at the end of canals. As no calibration data was available for the structures, the usual theoretical hydraulic parameters were used. Real values can be substituted as they become available. The 3 demand scenarios used cover operative range: from 35 m³/sec (minimum) to more than 200 malsec and occasionally to 260 m³/sec (maximum). The model response was acceptable in all cases, supporting the proposals that this type of simulation models are applicable succesfully. Of course, there are more complex models which contemplate non-steady flow; however, the data and system requirements make these models prohibitives for many irrigation districts in Mexico, in the short-time period.