“MODELACIУN DE PROCESOS ECO–HIDROLУGICOS”

PROGRAMA ACADЙMICO

 

Profesor Efraнn Antonio DOMНNGUEZ CALLE

Ingeniero Hidrуlogo M.Sc.

Ph.D. en Ciencias Tйcnicas

edc@ideam.gov.co

carusso@yandex.ru

Bogotб – febrero de 2006

 

 

OBJETIVO DEL CURSO:

 

Formar en los estudiantes las habilidades necesarias para afrontar la evaluaciуn, pronуstico y simulaciуn de procesos ecohidrolуgicos en sistemas naturales e intervenidos aplicando la modelaciуn como mйtodo cognoscitivo y herramienta para la soluciуn de problemas inversos en las tareas de optimizaciуn.

 

ALCANCE DEL CURSO:

 

Los estudiantes que aprueben satisfactoriamente este curso estarбn capacitados para, con base en un riguroso protocolo de modelaciуn matemбtica, simular sistemas complejos con fines de optimizaciуn del funcionamiento de los mismos en el marco del paradigma del desarrollo sostenible, integrando la cuenca hidrolуgica, sus caracterнsticas fнsico – geogrбficas, su biota y la presiуn antrуpica en una  superestructura cuya sensibilidad y estabilidad son la funciуn objetivo de la planificaciуn.

 

PREREQUISITOS DEL CURSO:

 

El estudiante que afronta este curso debe contar con conocimientos en hidrologнa, ecologнa, y nociones de meteorologнa. Tambiйn es fundamental el conocimiento bбsico  de ecuaciones diferenciales, nociones de mйtodos numйricos y habilidades computacionales en el uso de herramientas para SIG, anбlisis estadнstico, visualizaciуn de informaciуn, tratamiento de matrices de datos y programaciуn bбsica.

 

DURACIУN DEL CURSO:

 

1 semestre  70 horas (Teorнa y seminarios prбcticos)

 

CONTENIDO DEL CURSO:

 

1. Nociones de Ecohidrologнa
1. La ecologнa y sus dominios
2. La hidrologнa y sus dominios
3. Elementos de la teorнa de sistemas
4. Relaciуn organismos – ambiente
5. Flujos de energнa factores ambientales y recursos
6. Factores limitantes e interacciones
7. Principios ecohidrolуgicos

 

2. Modelaciуn matemбtica
1. La modelaciуn  como mйtodo cognoscitivo
2. Esquema general de la modelaciуn
3. Clasificaciуn de modelos
4. Caracterнsticas gnoseolуgicas de la modelaciуn matemбtica y su enlace con la realidad objetiva de los sistemas complejos
5. Protocolo de modelaciуn matemбtica
6. Modelos determinнsticos (Leyes de conservaciуn de la materia, la energнa y el impulso)
7. Modelos estocбsticos (Generalizaciуn de procesos determinнsticos)

 

3. Nociones de mйtodos numйricos
1. Nociones de Algoritmizaciуn, Codificaciуn y programaciуn
2. Cбlculo numйrico y teorнa de la aproximaciуn
3. Anбlisis de datos, Estadнstica y aproximaciуn por mнnimos cuadrados
4. Ajustes de curva y mйtodos de interpolaciуn
5. Sistema  de ecuaciones algebraicas (lineales y no lineales)
6. Diferenciaciуn e integraciуn
7. Ecuaciones diferenciales ordinarias
8. Ecuaciones diferenciales parciales
9. Diseсo y optimizaciуn

 

4. Modelos Ecohidrolуgicos
1. Calidad del agua, factores de presiуn e indicadores integrales para caracterizar la calidad del agua
2. Transporte de contaminantes en rнos y reservorios
3. Modelo de calidad del agua por DBO
4. Modelo de reacciones pares no lineales
5. Modelo de hidroecosistemas multicomponente (modelo de las cadenas alimenticias)
6. Modelo de caracterizaciуn de la calidad del agua bajo ausencia de monitoreo
7. Transporte de contaminantes en medios porosos
8. Modelaciуn integral de la calidad del agua en distintos medios (sistema ladera – lago – rнo – acuнfero libre
9. Modelo de absorciуn de agua por el sistema radical
10. Intercambio Tйrmico en el suelo (sistema suelo – cobertura vegetal)
11. Modelaciуn integrada del ciclo hidrolуgico (interacciуn agua – suelo – cobertura vegetal)
12. Modelos lluvia – escorrentнa y su relaciуn con нndices de vegetaciуn deducidos por sensores remotos
13. Modelo de influencia de los sistemas agrarios en la calidad del agua de los rнos y reservorios
14. Modelo de optimizaciуn de la producciуn agrнcola con prioridades ecolуgicas

 

5. Modelaciуn de sistemas de difнcil formalizaciуn
1. Barrera hidrolуgica contra la contaminaciуn por aguas subterrбneas
2. Intrusiуn marina, Interfaz mar – rнo y mar aguas subterrбneas
3. Modelos de competencia (predador – presa; teorнa de juegos)
4. Modelos de distribuciуn de jerarquнas
5. Procesos Markovianos,  ecuaciуn de Fokker Plank – Kolmogorov, optimizaciуn de dispositivos complejos (operaciуn de embalses con prerrogativas ecolуgicas),
6. Consecuencias hidrolуgicas del cambio climбtico
7. Macroestructura Ecologнa – Hidrologнa - Economнa

           

METODOLOGНA DEL CURSO:

 

El curso esta diseсado en 5 mуdulos que se deben ofrecer en el orden sugerido por el contenido, sin embargo el orden de los temas al interior de los mуdulos es mбs flexible. En caso de que el auditorio del curso conozca uno de los mуdulos planteados este podrнa ser omitido del curso.

 

El curso se adelanta mediante dos modalidades de sesiones de trabajo, unas teуricas y otras prбcticas. En las clases prбcticas el grupo desarrolla los modelos presentados en las clases teуricas en un sistema de programaciуn al alcance de todos. Los estudiantes adelantan un proyecto de curso que forma parte de la evaluaciуn final, este proyecto parte desde la conceptualizaciуn  de un sistema complejo hasta la construcciуn e implementaciуn  del modelo ecohidrolуgico que lo describe. El proyecto se defiende en forma oral.