Modelamiento numérico de flujos transitorios 2D con factor de fricción variable en el espacio y tiempo

Abstract

La presente investigación tiene como objetivo principal desarrollar un modelamiento numérico de flujos transitorios 2D en cauces naturales, considerando coeficientes de fricción variable en el espacio y tiempo. En la primera etapa de la investigación se realizó los trabajos de muestreo para el análisis granulométrico global y trabajos de levantamiento topográfico, en la segunda etapa se realiza mediciones de caudal y velocidad con un ADCP que son comparadas con la serie de caudales de la estación Puente Magdalena. En la siguiente etapa se desarrolla un algoritmo para implementar la metodología, modelos para estimar el factor de fricción y el cálculo de la socavación general. Finalmente se realiza mediciones de campo de la profundidad de la socavación producida por la avenida entre el periodo de agosto del 2018 y mayo del 2019, se analizan dos secciones de control utilizadas para la validación. Aplicando la metodología, los resultados de la socavación del modelo numérico se aproxima a las mediciones realizadas en distintos periodos de tiempo. Además permite estudiar la variabilidad morfológica, como barras centrales en el espacio y tiempo del cauce del río Chillón. Se realiza un análisis temporal del factor de fricción, tirante del flujo y socavación para ríos aluviales con lechos de sedimentos gruesos, determinando rangos para estudiar la variabilidad morfológica en el espacio y tiempo del cauce.

The main objective of the present investigation is the development of a numerical modeling of 2D unsteady flows with variable friction factor in space and time. In the first stage of the investigation, the sampling works for the global granulometric analysis and topographic survey work were carried out, in the second stage flow and velocity measurements are made with an ADCP that are compared with the series of flows of the Magdalena Bridge station. In the next stage an algorithm is developed to implement the methodology, models to estimate the friction factor and the calculation of the general scour depth. Finally, field measurements are made of the general scour depth produced by the routing of a flow hydrograph between the period of December 2018 and June 2019, Two control sections used for validation are analyzed. Applying the methodology, the results of the scour depth of the numerical model approximates the measurements made in different periods of time. It also allows to study the morphological variability, as central bars in the space and time of the Chillón river bed. A temporary analysis of the friction factor, depth and scour depth for gravel bed rivers, determining ranges to study the morphological variability in the space and time of the Chillón river bed.