Análisis de flujos de agua en áreas metropolitanas desde la perspectiva del metabolismo urbano / Analysis of water flows in metropolitan areas from the urban metabolism perspective

Las áreas urbanas demandan flujos intensos de agua para su funcionamiento. El análisis de su estado es mejor entendido a partir de estudios metabólicos que permiten analizar los flujos de agua que entran y salen del sistema urbano. Objetivo: Cuantificar los flujos de agua del Área Metropolitana Centro Occidente (Colombia), determinando la magnitud de sus demandas y el grado de exigencia de la ciudad sobre el recurso agua. Método: Se utilizó como herramienta metodológica el análisis de flujos de materiales para cuantificar los flujos de entrada, intermedios y de salida del sistema urbano. Resultados: En el área de estudio, el 86% del agua es abastecida por el río Otún como principal fuente local y el 14% restante es abastecido de fuentes hídricas externas. El agua derivada anualmente para el abastecimiento urbano de sus 599.618 habitantes alcanzó los 31,2 MMC/año, es decir 113 l/hab/día. Con relación a los flujos de salida se destaca cómo las aguas residuales se vierten directamente a las fuentes hídricas sin ningún tipo de tratamiento previo. El balance de materia determinó un flujo volumétrico de agua para el año 2011 de 155,2 MMC/año que entran y salen de la región metropolitana. Conclusión: En el Área Metropolitana Centro Occidente la gestión del recurso hídrico obedece a un proceso lineal (captación, distribución, consumo y vertimientos) generando desechos no tratados que son reintroducidos al ciclo ecosistémico. La demanda y el consumo de agua tienen una tendencia decreciente en oposición al crecimiento poblacional, indicando un mejor uso racional del recurso o una estrategia de adaptación al costo del servicio público.

Urban areas require intense water flows in order to operate. The analysis of the state of such water flows is better understood from metabolic studies that allow analyzing water flows entering and leaving the urban system. Objective: Quantify water flows of the Colombian Central-Western Metropolitan Área, determining the extent of its demands and the strictness of the city on water resources. Method: The material flow analysis was used as methodological tool to quantify the urban system inflows, intermediate flows and output flows. Results: In the area studied, 86% of the water is supplied by the Otún river as the main local source and the remaining 14% is supplied by external water sources. The water diverted annually for the urban supply of its 599.618 inhabitants consumption reached 31.2 MMC/year that is 113 l/person/day. Regarding outflows it is important to highlight that wastewater is discharged directly into water sources without any pre-treatment. The material balance determined a volumetric water flow for 2011 of 155.2 MCM/year that enters and leaves the metropolitan region. Conclusion: In the Central-Western Metropolitan Área water resource management follows a linear process (collection, distribution, consumption and discharges) generating untreated waste streams that are reintroduced into the ecosystem cycle. The demand and consumption of water have a decreasing trend in opposition to population growth, indicating better rational use of resources or an adaptation strategy to the public service cost.

Lower nappe aeration in smooth channels: experimental data and numerical simulation

Bed aerators designed to increase air void ratio are used to prevent cavitation and related damages in spillways. Air entrained in spillway discharges also increases the dissolved oxygen concentration of the water, which can be important for the downstream fishery. This study considers results from a systematic series of measurements along the jet formed by a bed aerator, involving concentration profiles, pressure profiles, velocity fields and corresponding air discharges. The experimental results are, then, compared, with results of computational fluid dynamics (CFD) simulations with the aim of predicting the air discharge numerically. Comparisons with jet lengths and the air entrainment coefficients from the literature are also made. It is shown that numerical predictive tools furnish air discharges comparable to measured values. However, if more detailed predictions are desired, verification experiments are still necessary.

Aeradores de fundo projetados para aumentar a concentração de ar são utilizados para previnir a cavitação e danos dela derivados em vertedouros. O oxigênio contido na água também é um parâmetro relevante para garantir alta qualidade das águas a jusante do vertedouro, com reflexos na qualidade ambiental. Equações e critérios de projeto existentes ainda são considerados aproximados, mostrando a necessidade de mais estudos para elucidar os mecanismos que governam o carreamento de ar. Este trabalho apresenta resultados de uma série sistemática de medidas de concentração de ar ao longo da superfície inferior do jato de um aerador de fundo, juntamente com medidas pertinentes de descargas de ar e campos de velocidade da água. Foram feitas comparações com resultados da literatura, considerando perfis de concentração ao longo do jato do aerador até a região de jusante. As medições sob condições controladas forneceram informações necessárias para testar resultados numéricos de aeração obtidos em simulações desses escoamentos, utilizando mecânica dos fluidos computacional (CFD). Mostra-se que ferramentas numéricas preditivas fornecem vazões de ar comparáveis aos valores medidos. Também é concluído que, se detalhes são necessários, experimentos são ainda úteis.