Modelamiento numérico de deslizamiento de sólidos sobre lagunas altoandinas

Abstract

El retroceso de los glaciales en todo el mundo ha producido la formación de nuevas lagunas, las cuales han reemplazado al hielo en estas áreas glaciales, una gran cantidad de estos lagos representan peligros y riesgos potenciales de inundación debido primeramente al agua proveniente del deshielo como también la exposición y desprendimiento de bloques de nieve que pueden generar olas de impulso, estas olas pueden rebasar las estructuras de retención de agua e incluso provocar una falla masiva de estos cuerpos de agua, este evento es conocido como Inundación por desborde violento de laguna glaciar o por sus siglas en ingles GLOF (Glaciar lake outburst flood), Los eventos GLOF son comunes en muchas partes del mundo y pueden ser catastróficos para las comunidades y la infraestructura aguas abajo. La presente tesis se centra en el comportamiento hidrodinámico de una laguna frente a una avalancha. Se ha empleado el uso de software de modelamiento número de código libre llamado OpenFOAM en el cual se emplearon los módulos correspondientes para representar el comportamiento hidrodinámico y el intercambio de energía cinética del impacto de una avalancha con una laguna, en este proceso se han desarrollado diferentes modelamientos considerando la configuración topográfica de una laguna y un modelo simplificado de piscina, en los cuales se han analizado y comparado aquellos parámetros que se consideran importantes para esta tesis. Estos son la altura máxima alcanzada por la ola generada, la ubicación de esta ola respecto a la zona de impacto, la profundidad de impacto de la laguna y el posible volumen de sobrepaso que se pueda generar. Estos resultados fueron comparados con ecuaciones empíricas desarrolladas por Heller en el año 2009, estas ecuaciones son basadas en su gran mayoría en ensayos de laboratorios. Como parte final se realizó un modelo de inundación representado únicamente por el volumen de sobrepaso generado por la propagación de la ola generada por una avalancha, este procedimiento fue desarrollado de manera particular para la laguna Palcacocha.

The retreat of glaciers around the world has produced the formation of new lagoons, which have replaced the ice in these glacial areas, a large number of these lakes represent dangers and potential risks of flooding due primarily to water from melting ice as well the exposure and detachment of snow blocks that can generate impulse waves, these waves can exceed the water retention structures and even cause a massive failure of these bodies of water, this event is known as Glacier Lake Outburst Flood (GLOF), GLOF events are common in many parts of the world and can be catastrophic for downstream communities and infrastructure. The present thesis focuses on the hydrodynamic behavior of a lagoon in the face of an avalanche, the use of free code number modeling software called OpenFOAM has been used in which the corresponding modules were used to represent the hydrodynamic behavior and the energy exchange kinetics of the impact of an avalanche with a lagoon, in this process different models have been developed considering the topographic configuration of a lagoon and a simplified model of a pool, in which those parameters that are considered important for this thesis have been analyzed and compared, such as the maximum height reached by the generated wave, the location of this wave with respect to the impact zone, the impact depth of the lagoon and the possible volume of overtopping that may be generated. These results were compared with empirical equations developed by Heller in 2009, these equations are mostly based on laboratory tests. As a final part, a flood model was made, represented only by the volume of overtopping generated by the propagation of the wave generated by an avalanche, this procedure was developed in a particular way for the Palcacocha lake.