Hidrodinámica computacional del transporte de sedimentos en ríos con el método de diferencias finitas

Abstract

La tesis aborda sobre el transporte de sedimentos del flujo a superficie libre (transporte de sedimentos en ríos). Inicialmente describe los fundamentos de los modelos matemáticos gobernantes del fenómeno de transporte en canales naturales: los grandes principios de la Hidráulica, expresados mediante las ecuaciones de la Continuidad de Masa y la Conservación del Momentum, añadiendo en este caso, la ecuación gobernante del transporte de sedimentos. Los modelos matemáticos gobernantes del fenómeno físico son expresados en términos de ecuaciones diferencias parciales que no disponen de una solución general analítica. Para la aproximación de los resultados (caudales, cotas del nivel de agua sobre el río y el transporte de sedimentos) sobre puntos discretos a lo largo del eje del río, se realizó mediante el Método de las Diferencias Finitas, específicamente mediante el modelo de solución de Preissman (o de los cuatro puntos). Para su solución es necesario disponer de datos topográfico y de batimetría para la caracterización geométrica del río, las propiedades de mecánica de suelos y datos geológicos, resultados de estudios hidrológicos con fines de la obtención de máximas avenidas, el método numérico en su procedimiento requiere de valores iniciales y se corresponden con las características del sistema en condiciones normales (para el caudal base) y de igual manera de las condiciones de frontera expresados por el hidrograma de máximas avenidas aguas arriba y el limnigrama aguas abajo, partiendo de estos datos es posible generar caudales, alturas de agua y el transporte de sedimentos para cada sección transversal considerado; culminado con su aplicación a un proyecto local.