Proyecto Sistema de Detección de Cambios en Niveles de Afluentes de Ríos y Envío de Alertas Automatizadas

Objetivo General

Aportar a la reducción de desastres por inundaciones rápidas en la zona occidental del país promoviendo el desarrollo de un Sistema de Alerta Temprana (SAT) contra este y otros fenómenos en Panamá y Centro América, desarrollando equipos de monitoreo de bajo costo, implementando un SAT experimental en dicha zona y publicando los resultados del proyecto.

Objetivos Específicos

Disponer de equipos de bajo costo para la medición, telemetría y procesamiento automático de fenómenos hidrometeorólogicos, dentro de un sistema estándar para el monitoreo y alerta temprana que incluye datos sísmicos, volcánicos y de otros fenómenos.
Disponer a nivel experimental de un sistema automático del monitoreo de precipitación y altura de río en Occidente de Panamá, usando los equipos desarrollados previamente por el proyecto.
Disponer de mapas de precipitación estimada en tiempo real en base de datos satelitales (Hydroestimator – NOAA/NESDIS) y de alertas del CAFFG (Central America Flash Flood Forcasting Guide) como información adicional al monitoreo con las estaciones de monitoreo locales instaladas por el proyecto.
Conocer la validación de los datos del Hydroestimator y del CAFFG en comparación con las mediciones de las estaciones instaladas por el proyecto.
Tener una línea de producción de los equipos de bajo costo desarrollados por el proyecto para su comercialización.

Importancia del Proyecto

En el occidente de Panamá han ocurrido crecidas rápidas que han costado vidas humanas y cuantiosas pérdidas económicas. Las últimas inundaciones tuvieron lugar en el corregimiento de Cerro Punta en el Distrito de Bugaba, Provincia de Chiriquí. Estas causaron gran destrucción a viviendas y vías de acceso. Es por esto que un sistema de alerta temprana es importante para aumentar la seguridad de las personas ante las crecidas rápidas de los ríos.

De conseguirse desarrollar un sistema que permita determinar en tiempo real el caudal de un río, se pueden tomar medidas preventivas por parte de autoridades de protección civil (en Panamá, es SINAPROC) para reducir los riesgos que ocasionan las inundaciones en los lugares aledaños a las cuencas de los ríos.

Avances en la Etapa II

En la Etapa I se desarrolló equipo electrónico (sismógrafo Darién, ver http://www.osop.com.pa/defensa-civil/strong-motion-network/) para el estudio del ruido sísmico producido por los ríos , el cual se va a implementar en la etapa III. Actualmente acabamos de finalizar la Etapa II de este proyecto y nos encontramos en la organización y preparación de la Etapa III.
En la etapa II conseguimos desarrollar avances significativos en cuanto al desarrollo de equipo de bajo costo para mediciones en campo y en el diseño de metodología para la continuidad del proyecto. Esto se logró gracias a la participación del Hidrogeólogo estadounidense Andrew Reeve.

Resultados

En esta sección presentamos los resultados en cuanto a equipo y a medidas realizadas.
Perfiles del Río Chiriquí Viejo

La construcción de perfiles de secciones transversales de los ríos permite determinar el nivel de erosión que que producen las crecidas en el cauce de los ríos. Los lugares en donde se construyeron los perfiles son los lugares en donde se colocarán las estaciones para monitoreo en tiempo real. Para instalar estaciones para monitoreo en tiempo real aun falta encontrar algunos modelos para relacionar variables que aun estamos definiendo.

Figura 1. Perfil longitudinal de una sección del Río Chiriquí Viejo, en la comunidad de Nueva Suiza en Volcán . (Panamá)

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Figura 2. Perfil longitudinal de una sección del Río Chiriquí Viejo, en la comunidad de Entre Ríos en Cerro Punta. (Panamá).

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Los perfiles presentados en la Figura 1 y 2 permiten calcular el caudal de un río a partir del método de área-velocidad.

Calibración de una Tabla Transparente para Medir Indirectamente la Velocidad del Caudal de un Río

La instrumentación para medir la velocidad del caudal de un río es costosa. Es por esto que se busca desarrollar instrumentación de bajo costo para medir esta variable que es importante para determinar el caudal de un río.
Una alternativa es el uso de una tabla transparente para medir la velocidad del caudal. La tabla transparente funciona como obstáculo al agua. Esto genera que de un lado de la tabla el agua se eleve una altura h con respecto a la altura normal del agua que fluye en el río. Esto se observa cuando el agua choca con las rocas cuando corre río abajo. Considerando este hecho como una colisión elástica entre el obstáculo y el agua, el principio de conservación de la energía mecánica (también mediante la ecuación de Bernoulli) permite determinar una ecuación matemática que expresa la dependencia de la velocidad del caudal con respecto de la altura que alcanza el agua al chocar con el obstáculo.

A continuación presentamos imágenes del trabajo en campo para la calibración de la regla transparente.

 

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Figura 3 Andrew Reeve midiendo la velocidad del agua en una sección de área del cauce longitudinal en el río Chiriquí Viejo en Nueva Suiza, Volcán.

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Figura 4 Medición de la velocidad con la tabla transparente, en el río Chiriquí Viejo en el sector de Entre Ríos, Cerro Punta.

Finalmente con respecto a la calibración de la tabla transparente se puede decir que sólo basta con calcular la velocidad a partir de la altura que alcanza el agua cuando choca con la tabla. Luego se mide en las mismas secciones la velocidad con indicador electrónico tipo AA. Por último se traza la curva de calibración entre los datos medidos con la tabla trasparente y el indicador tipo AA. La ecuación resultante nos permite obtener la velocidad calibrada para realizar mediciones con la tabla transparente.
Al final de este proyecto buscamos desarrollar un sensor que sea capaz de estimar el caudal de un río a partir de los cambios de presión que registre un sensor que se encuentre por encima de la superficie del río. Para ello aún seguimos estudiando el comportamiento de variables para establecer una relación matemática que nos permita desarrollar el sistema que esperamos obtener.

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Figura 5 Computadora de una sola placa (Beagle Black), la cual se usa para registrar los datos que miden los sensores y enviarlos a un servidor central en los cuales recibimos y analizamos los datos.

Referencias Bibliográficas

Fonstad R. , Reichling J., y Van de Grift J. (2005). The Transparent Velocity-Head Rod for Inexpensive and Acurate Measurement of Stream Velocities. Journal of Geosciencies Education, p.44-53.

Hubbard E., Thibodeaux K., y Duong M. (1999). Quality Assurance of U.S Geological Survey Stream Current Meters : The Meter Exchange Program (p. 3-13). Virginia : U.S Geological Survey.

Carufel L. (1980). Construction and Use of a Velocity Head Rod for Measuring Stream Velocity and Flow. U.S Department of the Interior. Reporte técnico 5.

 

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