Walter F. Silva Araya

Actualmente trabajo en los siguientes temas de investigacion:

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Modelado de operaciones de dragado en ríos aluviales

En muchos rios se extrae material del lecho, se tritura en una cantera y se vende para proyectos de construcción. Esta operación afecta el comportamiento natural del sedimento en el río. Cuando se draga un río, cambian la geomorfología, los patrones de flujo y los procesos de sedimentación. En consecuencia, se producirá degradación o agradación del lecho del cauce. Los efectos se trasnmiten río arriba y río abajo afectando puentes u otras estructuras en las proximidades del sitio. Un estudio de transporte de sedimentos ayuda a predecir el comportamiento físico de un canal y determinar la cantidad de dragado, si corresponde, que se debe hacer en un río.

El objetivo principal de este proyecto es desarrollar un análisis completo de la explotación minera fluvial siguiendo los métodos propuestos en las directrices del Departamento de Recursos Naturales y Medio Ambiente de Puerto Rico (Silva-Araya y Rivera-Santos, 2016a, en Publicaciones). La operación de dragado se simulará utilizando un modelo de transporte de sedimentos y se proporcionarán varios escenarios de gestión a HEC-RAS para probar las capacidades de esta metodología. Los resultados de este estudio encuentran una amplia aplicación en otros países porque las consecuencias ambientales son similares en todas partes. También proporcionará técnicas de gestión para ayudar a reducir el exceso de extracción de ríos y prevenir daños irreversibles al medio ambiente. Este es un proyecto en curso...

Modelado dinámico de escorrentia superficial combinado con marejada ciclónica
- Este estudio se encuentra en su segunda etapa de desarrollo. Es financiado por CARICOOS (Caribbean Coastal Ocean Observing System, CARICOOS)
- La primera etapa tuvo como objetivo fue determinar los efectos de inundación provocados por la combinación de la marejada ciclónica y la escorrentía superficial debido al paso del Huracán Georges sobre la costa Este de PR. El sistema fue modelado utilizando una combinación de herramientas que incluyen: un modelo hidrológico bidimensional y simulaciones de marejada ciclónica con un modelo de circulación oceánico de alta resolución. Se desarrolló una técnica de acoplamiento para integrar los resultados del modelo de marejada ciclónica con el modelo hidrológico. Los resultados muestran que los efectos combinados de la penetración de la marejada ciclónica y la escorrentía superficial producida por las intensas lluvias depositadas por el huracán Georges aumentaron los niveles de inundación en la zona costera. Mas informacion disponible en espanol aqui.

Calculo de Flujo Gradualmente Variado en Redes de Canales con Estructuras Hidraulicas
- Esta investigación desarrolla un modelo computacional para determinar los niveles de agua y las descargas en una red compleja de canales con estructuras hidráulicas. El algoritmo propuesto, “Simultaneous Solution Method” (SSM, por sus siglas en inglés), resuelve la ecuación de energía y de masa simultáneamente para el flujo gradualmente variado, en adición a las ecuaciones requeridas para el análisis y/o diseño de vertedores laterales, compuertas y sifones invertidos. Se evaluaron cuatro estudios de caso para la investigación utilizando el SSM; tres de estos casos son sistemas de canales idealizados y uno de ellos es un sistema real obtenido del Distrito de Riego del Valle de Lajas en Puerto Rico. Dos de los casos propuestos fueron también evaluados utilizando el “Standard Step Method” (StdSM, por sus siglas en inglés), el cual es utilizado en el programa comercial HEC-RAS. Se utilizaron dos métodos numéricos para resolver el sistema no-lineal de ecuaciones por el metodo de Newton-Raphson, el “Bi-Conjugate Gradient Stabilizer Method” (BiCGSTAB, por sus siglas en inglés) y el “Gauss Elimination Method” (GEM, por sus siglas en inglés). Los resultados de un análisis de porcentaje de error basado en el “Direct Step Method” demuestran que el SSM obtuvo menor porcentaje de error que el StdSM. También el BiCGSTAB solucionó el sistema más rápido que el GEM y convergió exitosamente en todos los casos propuestos. El SSM demostró que es excelente para determinar niveles de agua, descargas y flujos divergidos por vertedores y compuertas. El MSS es capaz de resolver sistemas hidráulicos cuya complejidad excede las capacidades de HEC-RAS y ha probado ser excelente para aplicaciones prácticas debido a su fácil uso, eficiencia y precisión.

Impactos geomorfologicos en los rios de Puerto Rico durante eventos extremos.
- Este proyecto esta en desarrollo. El mismo estudia los cambios geomorfologicos en algunos rios de Puerto Rico ocurridos a traves de los anos, asi como, los cambios dramaticos ocurridos recientemente por el impacto directo del Huracan Maria. El proyecto propone hacer uso de Vehiculos Aereos No-tripulados (UAV por sus siglas en Ingles) equipados con camaras para tomar informacion espacial en las zonas de interes. Se prepararan modelos hidrologicos e hidraulicos para simular la evolucion del cause y sus futuras implicaciones.

Esta foto suministrada por la NOAA muestra el impacto del Huracan Maria sobre el valle aluvial del Rio Grande de Anasco. La autopista que se ve en la foto es la PR#22 y una de las vias mas importantes de Puerto Rico.

Nuestro estudio incluye recolectar informacion sobre los impactos de este evento sobre este rio.

Determinacion de las caracteristicas de resistencia al flujo producidas por revestimientos vegetativos, particularmente variedades caribenas de gramineas.
- Este proyecto es financiado por el Departamento de Agricultura de Gobierno de los Estados Unidos a traves del programa de Fondos para Innovación de la Conservacion (CIG por sus siglas en Ingles). En el proyecto utilizaremos una canaleta con fondo de gramineas. Se mediran velocidades con Velocimetro Doppler Acustico (ADV por sus siglas en ingles, se estudiaran las propiedades biomecanicas de las plantas y se desarrollara una aplicacion de computadora para el diseno de canales o desagues con cobertura vegetal. Las aplicaciones de este proyecto seran de interes en proteccion de terrenos agricolas contra la erosion, diseno de drenajes para areas rurales y diseno de drenajes en autopistas y carreteras rurales. EL proyecto esta en su etapa inicial.

Estudio de nivel de proteccion de Dique de Barceloneta ante inundaciones mediante un modelo bidimensional del Valle del Rio Grande de Manati
- Este estudio consiste en la creacion de un modelo hidraulico bidimensional para simular el rompimiento del dique que rodea la ciudad de Barceloneta en la costa norte de Puerto Rico. EL modelo se hizo usando Adaptive Hydraulics (AdH).

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