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Modèle couplé de l’écoulement de surface et subsurface sur le versant naturel des collines de la Vallée de Aburrá (Medellín, Colombie) ; Modelado acoplado de flujo superficial y subsuperficial de las laderas naturales en el Valle de Aburrá (Medellín, Colombia) ; (哥伦比亚麦德林)Aburrá山谷中天然山坡地表和地表以下水流的耦合模拟 ; Modelagem de escoamento acoplado de superfície e subsuperfície em encostas naturais no Vale Aburrá (Medellín, Colômbia)
Coupled surface and subsurface flow modeling of natural hillslopes in the Aburrá Valley (Medellín, Colombia)

Blessent, Daniela ; Barco, Janet ; Temgoua, André Guy Tranquille ; Echeverrri-Ramirez, Oscar

Hydrogeology Journal, 2017, Vol.25(2), pp.331-345 [Tạp chí có phản biện]

ISSN: 1431-2174 ; E-ISSN: 1435-0157 ; DOI: 10.1007/s10040-016-1482-z

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Trích dẫn Trích dẫn bởi
  • Modèle couplé de l’écoulement de surface et subsurface sur le versant naturel des collines de la Vallée de Aburrá (Medellín, Colombie) ; Modelado acoplado de flujo superficial y subsuperficial de las laderas naturales en el Valle de Aburrá (Medellín, Colombia) ; (哥伦比亚麦德林)Aburrá山谷中天然山坡地表和地表以下水流的耦合模拟 ; Modelagem de escoamento acoplado de superfície e subsuperfície em encostas naturais no Vale Aburrá (Medellín, Colômbia)

  • Nhan đề:
    Coupled surface and subsurface flow modeling of natural hillslopes in the Aburrá Valley (Medellín, Colombia)
  • Tác giả: Blessent, Daniela ; Barco, Janet ; Temgoua, André Guy Tranquille ; Echeverrri-Ramirez, Oscar
  • Chủ đề: Colombia ; Numerical modeling ; Groundwater/surface-water relations ; Tropical climate ; Natural hillslopes
  • Là 1 phần của: Hydrogeology Journal, 2017, Vol.25(2), pp.331-345
  • Mô tả: Numerical results are presented of surface-subsurface water modeling of a natural hillslope located in the Aburrá Valley, in the city of Medellín (Antioquia, Colombia). The integrated finite-element hydrogeological simulator HydroGeoSphere is used to conduct transient variably saturated simulations. The objective is to analyze pore-water pressure and saturation variation at shallow depths, as well as volumes of water infiltrated in the porous medium. These aspects are important in the region of study, which is highly affected by soil movements, especially during the high-rain seasons that occur twice a year. The modeling exercise considers rainfall events that occurred between October and December 2014 and a hillslope that is currently monitored because of soil instability problems. Simulation results show that rainfall temporal variability, mesh resolution, coupling length, and the conceptual model chosen to represent the heterogeneous soil, have a noticeable influence on results, particularly for high rainfall intensities. Results also indicate that surface-subsurface coupled modeling is required to avoid unrealistic increase in hydraulic heads when high rainfall intensities cause top-down saturation of soil. This work is a first effort towards fostering hydrogeological modeling expertise that may support the development of monitoring systems and early landslide warning in a country where the rainy season is often the cause of hydrogeological tragedies associated with landslides, mud flow or debris flow. Les résultats numériques du modèle eau de surface-eau de subsurface d’un versant naturel situé dans la Vallée de Aburrá, dans la ville de Medellin (Antioquia, Colombie) sont présentés. Le simulateur hydrogéologique intégré à éléments finis HydroGeoSphere est utilisé pour réaliser les simulations de saturation variable en écoulement transitoire. L’objectif est d’analyser la pression de l’eau des pores et la variation de la saturation à faibles profondeurs, ainsi que les volumes d’eau infiltrée dans le milieu poreux. Ces aspects sont importants dans la région étudiée, qui est fortement affectée par des mouvements du sol, en particulier pendant les saisons des fortes pluies, qui ont lieu deux fois par an. L’exercice de modélisation s’applique aux évènements pluvieux qui se sont produits entre octobre et décembre 2014 et à un versant de colline qui est surveillé actuellement en raison des problèmes d’instabilité du sol. Les résultats de la simulation montrent que la variation temporelle des précipitations, la résolution du maillage, la longueur du couplage et le modèle conceptuel choisi pour représenter l’hétérogénéité du sol, ont une influence nette sur les résultats, en particulier pour des pluies de fortes intensités. Les résultats indiquent également qu’un modèle couplé de surface-subsurface est nécessaire pour éviter une croissance excessive des charges hydrauliques quand des précipitations de fortes intensités provoquent une saturation du sol du haut en bas. Ce travail est un premier effort encourageant l’expertise en modélisation hydrogéologique utile au développement de systèmes de surveillance et de détection précoce de glissements de terrain, dans une région où la saison des pluies est souvent la cause de drames hydrogéologiques associés aux glissements de terrain et aux coulées boueuses ou aux coulées de débris. Se presentan los resultados de un modelado numérico del agua superficial y subsuperficial de una ladera natural ubicada en el Valle de Aburrá, en la ciudad de Medellín (Antioquia, Colombia). Se utiliza el simulador hidrogeológico integrado de elementos finitos HydroGeoSphere para llevar a cabo simulaciones transitorias de saturación variable. El objetivo es analizar la presión del agua poral y la variación de saturación a poca profundidad, así como los volúmenes de agua infiltrados en el medio poroso. Estos aspectos son importantes en la región de estudio, lo cual está muy afectada por los movimientos de suelos, especialmente durante las estaciones de altas precipitaciones que se producen dos veces al año. El ejercicio de modelación considera los eventos de precipitaciones que se produjeron entre octubre y diciembre de 2014 y una ladera que actualmente se monitorea debido a problemas de inestabilidad del suelo. Los resultados de la simulación demuestran que la variabilidad temporal de las precipitaciones, la resolución de la red, la longitud del acoplamiento, y el modelo conceptual elegido para representar el suelo heterogéneo, tienen una influencia notable en los resultados, particularmente para altas intensidades de precipitaciones. Los resultados también indican que se requiere la modelización acoplada superficia-subsuperficial para evitar un aumento irreal en los niveles piezométricos cuando altas intensidades de precipitaciones provocan la saturación del suelo de arriba hacia abajo. Este trabajo es un primer esfuerzo hacia el fomento de experiencias de modelización hidrogeológica que pueden sustentar el desarrollo de los sistemas de monitoreo y alerta temprana de deslizamientos en un país donde la estación lluvioso es a menudo la causa de tragedias hidrogeológicas asociadas con deslizamientos, flujo de barro o flujo de escombros. 本文介绍了(哥伦比亚安蒂奥基亚省)麦德林市Aburrá山谷中一个天然山坡地表-地表以下水模拟的数值结果。采用一体化有限元水文地质模拟装置HydroGeoSphere进行了瞬时饱和度变化着的模拟。目的就是分析浅部孔隙水压力和饱和度变化以及孔隙介质中入渗的水量。这些方面在研究地区非常重要,研究区受到土壤运移的影响很大,特别是一年出现两次的豪雨季节更是如此。模拟考虑了2014年10月到12月之间的降雨事件及由于土壤不稳定性问题目前受到监测的一个山坡。 模拟结果显示,降雨时间变化、网格分辨率、耦合长度以及选出的代表不均匀土壤的概念模型对结果有明显的影响,尤其是对于很高的降雨强度。结果还表明,在高降雨强度引起自上而下土壤饱和情况下,地表-地表以下耦合模拟需要避免水头不切实际的增加。这项工作是为丰富积累水文地质模拟专门知识做出的第一次尝试,这些水文之地质模拟专门知识可为降雨季节常常造成滑坡、泥石流和岩屑流等水文地质悲剧的国家在发展监测系统和早期滑坡预警方面提供支持。 Resultados numéricos de modelagem de águas superficiais-subsuperficiais em encostas naturais, localizado no Vale Aburrá, na cidade de Medellín (Antioquia, Colômbia) são apresentados. O simulador hidrogeológico integrado de elementos finitos HydroGeoSphere é utilizado para conduzir simulações transientes com saturação variável. O objetivo é analisar pressão de água no poro e variação de saturação em profundidades rasas, assim como volumes de água infiltrados no meio. Estes aspectos são importantes na região do estudo, a qual é altamente afetada por movimentos de solo, especialmente durante a temporada alta de chuvas, que ocorre duas vezes ao ano. O exercício de modelagem considera eventos de precipitação que ocorreram entre Outubro e Dezembro de 2014 e uma encosta que é atualmente monitorada por causa de problemas de instabilidade do solo. Resultados da simulação mostram que a variabilidade temporal da precipitação, resolução da malha, comprimento de acoplamento e o modelo conceitual escolhido para representar o solo heterogêneo, tem um efeito notável nos resultados, particularmente para altas intensidades de precipitação. Os resultados também indicam que a modelagem acoplada de superfície-subsuperfície é necessária para evitar aumentos não realistas em cargas hidráulicas quando altas intensidades de precipitação causam saturação do solo de cima para baixo. Este trabalho é um primeiro esforço em fomentar a expertise em modelagem hidrogeológica que pode apoiar o desenvolvimento de sistemas de monitoramento e alerta antecipado de deslizamentos em um país no qual a estação chuvosa é frequentemente a causa de tragédias hidrogeológicas associadas com deslizamentos de encostas, corridas de lama ou detritos.
  • Ngôn ngữ: English;French;Spanish;Chinese;Portuguese
  • Số nhận dạng: ISSN: 1431-2174 ; E-ISSN: 1435-0157 ; DOI: 10.1007/s10040-016-1482-z

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