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Time and spatial natural uncertainty integration associated with the Manning’s roughness coefficient in two-dimensional flash flood models

Resumen Contexto: La variabilidad natural (incertidumbre) espacial y la temporal de los insumos que intervienen en la modelación hidrodinámica, para la evaluación de la amenaza y la delimitación de las zonas potencialmente inundables, se propagan en las variables de salida de los modelos. En la práctica, suele considerarse la variabilidad natural temporal en términos de periodo de retorno, pero poco se ha analizado la propagación de la incertidumbre espacial del coeficiente de rugosidad. Metodología: En este trabajo se presenta el análisis de la propagación de la incertidumbre a través del método primer orden segundo momento del coeficiente de rugosidad de Manning, en las variables de salida de profundidad, velocidad e intensidad de flujo del modelo numérico de aguas someras, implementado en HEC RAS 2D. Se analizó una inundación súbita simulada en el municipio de Mocoa (Putumayo) y la correspondiente probabilidad de alcanzar un nivel de daño para diferentes periodos de retorno, a propósito de los eventos ocurridos en marzo de 2017. Resultados: Se obtiene un procedimiento aplicable a la evaluación de la amenaza de inundación, en el que se integra la variabilidad natural temporal asociada a las hidrógrafas con diferentes periodos de retorno, y la variabilidad natural espacial relacionada con el coeficiente de rugosidad de Manning. Conclusiones: La propagación de la incertidumbre establece una relación directa entre el aumento del caudal (periodos de retorno) y el aumento de la incertidumbre en la evaluación del indicador de amenaza por inundación.

Abstract Context: The natural spatial and temporal variability (uncertainty) of the inputs involved in hydrodynamic modeling for hazard assessment and delineation of potentially flood-prone areas is propagated in the output variables of the models. In normal practice, only natural temporal variability in terms of return period is usually considered, but the propagation of spatial uncertainty is unknown. Methodoly: This paper presents the analysis of uncertainty propagation using the first order second moment method of Manning’s roughness coefficient in the depth, velocity and flow intensity output variables of the numerical shallow water model implemented in HEC RAS 2D. A simulated flash flood in the municipality of Mocoa (Putumayo) and the corresponding probability of reaching a damage level for different return periods were analyzed, regarding the events occurred in March 2017. Results: A procedure applicable to flood hazard assessment is obtained where the temporal natural variability associated to hydrographs with different return periods and the spatial natural variability associated to the Manning’s roughness coefficient are integrated. Conclusions: The propagation of uncertainty was able to establish a direct relationship between the increase of flow (return periods) and the increase of uncertainty in the evaluation of the flood hazard indicator.

Optimization of the Frying Process by Immersion in Obtaining “Malus Domestica” Apple Snacks

Abstract Context: In the world, the average apple production from 2015 to 2019 amounted 84,722,560 tons. During this period, Colombia contributed an average of 3,523 tons to the total production, with the department of Santander emerging as the highest producer in the country. Notably, 100 % of the apples produced in this region were consumed fresh. It is therefore necessary to explore other transformation alternatives, such as producing snacks via deep frying, with the control of operating such variables as: driving force (∆T ), process time (t) and pressure of the system (P ). Objective: The objective of this work was to evaluate the effect of pressure in the process of obtaining fried apple slices “Malus domestica”. Methodology: Apple slices were subjected to osmotic dehydration (sucrose 45 % and citric acid 1 %) at two temperatures (20°C and 40°C) for 240 minutes. Subsequently, they were subjected to deep frying under control of temperature, immersion time and system pressure. For the experimental design, the response variables evaluated were: color change, moisture content, fat content, and sensory analysis. Results and conclusion : The optimal conditions found were: ∆T = 72,5°C, t = 662,7 s and P = 36,1 kPa, which also represents a certain similarity regarding the treatment of the bestrated sensory sample. Funding: University of Caldas.

Resumen Contexto: La producción promedio de manzana en el mundo durante el periodo de 2015 a 2019 fue de 84.722.560 toneladas, producción de la cual Colombia aportó un promedio de 3.523 toneladas, con el departamento de Santander siendo el máximo productor de esta fruta en el país. Dado que el 100 % de las manzanas producidas en esta región son consumidas frescas, resulta necesario explorar otras alternativas de transformación como la producción de snacks via fritura por inmersión, con el control de las variables de operación como: fuerza impulsadora (∆T ), tiempo de proceso (t) y presión del sistema (P ). Objetivo: El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de la presión en el proceso de obtención de rodajas fritas de manzana “Malus domestica”. Métodología: Las rodajas de manzana se sometieron a deshidratación osmótica (sacarosa 45 % y ácido cítrico 1 %) a dos temperaturas (20°C y 40°C) durante 240 minutos. Posteriormente, se sometieron a una fritura por inmersión bajo control de temperatura, tiempo de inmersión y presión del sistema. Para el diseño experimental, las variables de respuesta evaluadas fueron: cambio de color, contenido de humedad, contenido de grasa y análisis sensorial. Resultados y conclusión: Las condiciones óptimas encontradas fueron: ∆T = 72,5 °C, t = 662,7 s y P = 36,1 kPa, que además representa cierta similitud sobre el tratamiento de la muestra sensorialmente mejor calificada. Financiamiento: Universidad de Caldas.

Analysis of susceptibility by mass movements implementing the modified Mora-Vahrson m for the district of Chemesquemena, esar, Colombia

Resumen Objetivo: Analizar la susceptibilidad de las laderas frente a la ocurrencia de movimientos en masa, con la implementación de la metodología Mora-Vahrson adaptada para el corregimiento de Chemesquemena, ubicado dentro del Resguardo Indígena Kankuamo, departamento del Cesar (Colombia). Metodología: Inicialmente se realizó revisión del estado del arte en bases de datos académicas y científicas. Luego, se realizaron fases de campo para toma de muestra de roca, suelo y levantamiento cartográfico a escala 1:100 000; de esta manera se conocieron e identificaron los aspectos geológicos, geomorfológicos y características generales. Con el software ArcGIS se analizaron las imágenes mediante modelos de elevación digital (efecto 3D), en el procesamiento, se obtuvieron mapas a escala 1:100 000. Resultados: Las zonas con mayor susceptibilidad se localizan hacia el noroeste del corregimiento de Chemesquemena (Colombia), las cuales representan el 70 % de las áreas totales debido a las altas pendiente, alta pluviosidad, litología, tipo de suelo, cobertura vegetal, cultivos permanentes y subunidades geomorfológicas como sierras denudadas y colinas residuales; y el 30 % susceptibilidades bajas a muy bajas. Conclusiones: Los factores condicionantes que generan mayor influencia de susceptibilidad corresponden a la litología, altas pendientes características del terreno, cultivos permanentes y pasto como cobertura principal. Las unidades litológicas fueron clasificadas mayoritariamente como rocas ígneas intrusivas en avanzado estado de saprolitización que producen debilitamiento de los materiales. Los cultivos requieren sistemas de riegos periódicos, lo que implica un aporte constante de agua a los suelos y taludes (sobresaturación), y una alteración en las propiedades mecánicas; además, el pasto no favorece la estabilidad de los suelos. Financiamiento: Fundación Universitaria del Área Andina.

Abstract Objective: Analyze the susceptibility of the slopes to the occurrence of mass movements, implementing the MoraVahrson methodology adapted for the district of Chemesquemena located within the Kankuamo indigenous reservation, department of Cesar (Colombia). Methodology: Initially a review of the state of the art was carried out in academic and scientific databases. Subsequently, field phases were carried out to take samples of rock, soil and cartographic survey at a scale of 1:100.000, allowing to know and identify the geological, geomorphological aspects and general characteristics. With the ArcGIS software, the images were analyzed using digital elevation models (3D effect), in the processing, maps at a scale of 1:100.000 were obtained. Results: The areas with the greatest susceptibility are located to the NW of the district of Chemesquemena (Colombia), representing 70 % of the total areas due to high slopes, high rainfall, lithology, soil type, vegetation cover, permanent crops and subunits. geomorphological such as denuded mountain ranges and residual hills; and 30 % low to very low susceptibilities. Conclusions: The conditioning factors that generate the greatest influence on susceptibility correspond to the lithology, high slopes characteristic of the land, permanent crops and grass as the main cover. The lithological units were classified mainly as intrusive igneous rocks with an advanced state of alteration, generating weakening of the materials. Crops require periodic irrigation systems, resulting in a constant supply of water to soils and slopes (oversaturation), and changes in mechanical properties; In addition, the grass does not contribute to favoring the stability of the soil. Financing: Fundación Universitaria del Área Andina.

Landslides in Tijuana, Mexico: hazard assessment in an urban Neighborhood

Abstract Context: Landslides in Tijuana, Mexico, destroy a large number of structures and infrastructures each year, producing large losses in various economic sectors. Method: In this study, we carry out a quantitative assessment of the hazards of landslides in a Tijuana neighborhood that was affected by a landslide in 2010 and currently shows signs of terrain instability, raising concerns about potential future landslides. The hazard assessment was calculated using the spatial probability, based on how susceptible the terrain was to landslides, and the temporal probability using a database of events that occurred at sites near te study area. We apply deterministic methods based on the analysis of slope stability to calculate susceptibility and estimate the temporal probability using probability models that consider the instances of independent random events. Results: It was found that more than 50 % of the studied area presents a high hazard of landslides for return periods of 5, 10, 15, and 20 years. Moreover, findings demonstrated that the seismicity, topography, and the geotechnical characteristics of the soils are the factors with major influence on ground instability. In addition, it was determined that the areas of potential landslides are in soils whose resistance has been reduced due to the presence of underground flows produced by the infiltration of water through existing cracks and fractures in the terrain. Conclusions: The application of the described procedure made it possible to quantify the hazards of landslides in the Laderas de Monterrey neighborhood for four return periods and to determine the factors that most influence the occurrences of these phenomena. The results obtained are an important step to analyze and evaluate the risk that landslides represent for structures, infrastructures, and people exposed to the impact of these phenomena. They are also a valuable tool for making informed decisions regarding risk management and the establishment of regulations on land use.

Resumen Contexto: Los deslizamientos de tierra en Tijuana, México, provocan cada año la destrucción de una gran cantidad de estructuras e infraestructuras, produciendo cuantiosas pérdidas en diversos sectores de la economía. Método: En este estudio, se realiza una evaluación cuantitativa del peligro de deslizamientos de tierra en un barrio de la ciudad de Tijuana, el cual fue afectado por un deslizamiento en el año 2010 y actualmente presenta indicios de inestabilidad del terreno, alertando sobre la posibilidad de que ocurran nuevos deslizamientos. La amenaza fue calculada utilizando la probabilidad espacial, a partir de la susceptibilidad del terreno a los deslizamientos de tierra, y la probabilidad temporal se calculó utilizando una base de datos de eventos ocurridos en sitios cercanos al área de estudio. Se aplicaron métodos determinísticos basados en el análisis de estabilidad de taludes para calcular la susceptibilidad del terreno y se estimó la probabilidad temporal utilizando modelos de probabilidad que consideran la ocurrencia de eventos aleatorios independientes. Resultados: Se encontró que más del 50 % del área de estudio presenta una alta amenaza de deslizamientos de tierra para períodos de retorno de 5, 10, 15 y 20 años. Se comprobó además que la sismicidad, la topografía y las propiedades geotécnicas de los suelos son los factores que más influyen en la inestabilidad del terreno. Adicionalmente, se determinó que las áreas de potenciales deslizamientos de tierra se encuentran en suelos cuya resistencia se ha reducido debido a la presencia de flujos subterráneos producidos por el movimiento de agua a través de grietas y fracturas existentes en el terreno. Conclusiones: La aplicación del procedimiento descrito permitió cuantificar la amenaza de deslizamientos de tierra en el barrio estudiado para cuatro períodos de retorno. También permitió identificar los factores que más influyen en la ocurrencia de estos fenómenos. Los resultados obtenidos son un paso importante para analizar y evaluar el riesgo que representan los deslizamientos de tierra para las estructuras, infraestructuras y personas expuestas al impacto de estos fenómenos; y son una valiosa herramienta para tomar decisiones relacionadas con la gestión del riesgo y el establecimiento de regulaciones sobre el uso de suelo.

Alzheimer’s disease and its association with dietary aluminum: a review

Abstract Context: Alzheimer is a neurodegenerative disease that not only occurs in the adult population. Some cases have also occurred in younger people. This has led to research relating to the ingestion of aluminum (considered a precursor to this disease) including its sources, which in many cases comes from food consumption. Objective: To conduct a literature review to provide an overview of Alzheimer’s disease and its relationship to dietary aluminum. Methodology: A literature review was carried out using the Scopus databases Science Direct, SpringerLink, Scielo, ResearchGate, Web of Science, and Google Scholar. In addition, information was obtained from websites. Results: Studies were found which associated aluminum intake in various forms with the onset of Alzheimer’s disease. Other studies demonstrated the presence of aluminum residue in various prepared foods through direct or indirect migration from utensils, water, or additives used in their preparation. Conclusions: It was identified that some foods can be a high source of aluminum intake due to leaching, direct absorption from the soil, or through the addition of this element via additives or colorants. This has raised awareness because of the link between this metal and Alzheimer’s disease.

Resumen Contexto: El Alzheimer es una enfermedad neurodegenerativa que no solo se presenta en población adulta, sino que algunos casos también se han presentado en personas de menor edad. Esto ha llevado a que se realicen investigaciones relacionando la ingesta de aluminio (el cual es considerado un precursor de esta enfermedad) y su fuente de ingesta, que en muchos casos es provenientes del consumo de alimentos. Objetivo: Establecer mediante una revisión literaria una visión general de la enfermedad de Alzheimer y su relación con el aluminio consumido a través de la ingesta de alimentos. Metodología: Se realizó una revisión de literatura, usando como herramientas las bases de datos Scopus, Science Direct, SpringerLink, Scielo, ResearchGate, Web of Science e Google schoolar. Además, se contó con información proveniente de sitios web. Resultados: Se encontraron investigaciones donde se asocia la ingesta de aluminio en diferentes formas con la aparición de Alzheimer. Asimismo, se hallaron estudios en los cuales se demostraron la presencia de residuos de aluminio en distintos alimentos preparados, por la migración directa o indirecta de utensilios, agua o aditivos utilizados en su preparación. Conclusiones: Se pudo identificar que algunos alimentos pueden ser una alta fuente de ingesta de aluminio debida a la lixiviación, a la absorción directa del suelo o por la adición de este elemento a través de aditivos o colorantes. Esto ha generado conciencia debido a la relación existente entre este metal y la enfermedad de Alzheimer.

Water quality indices (WQI) and contamination indices (WPI) a bibliographic review

Abstract Context: surface water sources are the fundamental resource in any activity or development process as an axis of interest for their use. However, anthropogenic activities have deteriorated bodies of water, considerably altering their properties, physicochemical and microbiological characteristics, which are the fundamental indicators of contamination levels in the dynamics of water bodies. At an individual level, they only represent an idea of their concentration in the analyzed samples. Therefore, to assess the quality of the bed, these variables must be integrated through Quality Indicators and Contamination Indicators (WQI and WPI) in lotic, lentic, and underground systems. Methodoly: a bibliographic review was carried out in the Sciencedirect database and digital platform, using the phrase “water quality index and pollution index” as search criteria. This search pattern was applied to the keywords of the articles consulted. The most relevant documents of the last 10 years were selected, with which the review was performed. Results: the most common way to characterize water involves determining its physicochemical parameters and analyzing them against national or international maximum permissible values. This process transforms Water Quality Indices and Pollution Indices into useful methods with a simple and practical applications, helping to identify problems related to the concentration levels that vary in lotic, lentic, and underground bodies. This research presents the most frequently used WQIand WPI based on the bibliographic review, revealing that the countries where more research has been conducted are China, India, Brazil, Nigeria, and Indonesia. Conclusions: the water quality indices and contamination index have been repeatedly implemented in recent years in various countries around the world with the aim of evaluating the quality of both surface (rivers, lakes, seas) and groundwater (water streams). Similarly, new indices have been developed from some existing WQI.

Resumen Contexto: las fuentes de agua superficiales son el recurso fundamental en toda actividad o proceso de desarrollo, pues su eje representa un interés de interés. No obstante, las actividades antropogénicas han generado un deterioro de los cuerpos de agua, alterando considerablemente sus propiedades, las características fisicoquímicas y microbiológica, las cuales son los indicadores fundamentales de los niveles de contaminación en la dinámica de los cuerpos hídricos. A nivel individual, estos cuerpos hídiricos solo presentan una idea de su concentración en las muestras analizadas, por lo que para tener una evaluación de la calidad del lecho se debe integrar estas variables a través de Indicadores de Calidad e Indicadores de contaminación (ICA e ICO) en sistemas loticos, lenticos y subterráneos. Metodología: se realizó una revisión bibliográfica en la base de datos y plataforma digital Sciencedirect, utilizando como criterio de búsqueda la frase “water quality index and pollution index”. Este patrón de búsqueda se aplicó a las palabras claves de los artículos consultados. Se seleccionaron los documentos más relevantes de los últimos 10 años, con los cuales se procedió a realizar la revisión. Resultados: la forma más común de caracterizar el agua es a través de determinar sus parámetros fisicoquímicos y analizarlos con valores los máximos que son permitidos nacional e internacionalmente. Así pues, los Índices de Calidad del Agua y los Índices de Contaminación se convierten en métodos útiles, pues tienen un uso simple y práctico que ayuda a identificar problema relacionado con los niveles de concentración que varían en los cuerpos loticos, lenticos y subterráneos. En esta investigación, se presentan los ICA e ICO más usados en la revisión bibliográfica y se establece que los países donde más investigación se realizaron es China, India, Brasil, Nigeria e Indonesia. Conclusiones: los índices de calidad del agua y el índice de contaminación se han implementado de manera reiterativa en los últimos años en varios países del mundo con el objetivo de evaluar la calidad de cuerpos de agua tanto superficial (ríos, lagos, mares) como subterráneas. De igual manera, se han desarrollado nuevos índices a partir de algunos ICA existentes.