Flujo inducido por el rompimiento de una presa: análisis mediante modelación numérica

Tecnología y ciencias del agua

Bernd Ettmer¹  Ignacio Sabat²  Oscar Link² 

[1] Hochschule Magdeburg-Stendal, Alemania;Universidad de Concepción, Chile;

关键词: rompimiento de presas, ecuaciones de Saint Venant 2D, hidráulica computacional, esquemas de shock;   

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来源: DOAJ

【 摘 要 】

Se aplica el método de los volúmenes finitos para dar solución a las ecuaciones de Saint Venant 2D con términos fuente que gobiernan el escurrimiento de aguas someras, a fin de calcular el flujo inducido por el rompimiento de una presa. El modelo se verifica mediante el cálculo de siete casos con solución conocida, que son: (1) establecimiento del flujo normal a partir de una superficie libre horizontal; (2) establecimiento del flujo gradualmente variado en un canal con cambio de rugosidad; (3) escurrimiento sobre un obstáculo; (4) formación del salto hidráulico oblicuo; (5) oscilación amortiguada de la superficie libre en un estanque parabólico; (6) escurrimiento inducido por el rompimiento de una presa circular, y (7) escurrimiento inducido por el rompimiento parcial de una presa. El modelo se aplica para simular el flujo inducido por el rompimiento instantáneo de presas, a fin de analizar el efecto de la configuración geométrica del conjunto presa, embalse, valle y cauce sobre el hidrograma de salida. Se simularon 28 escenarios, considerando un valle con sección parabólica y un cauce con sección trapezoidal, donde se varió la altura y orientación del muro de la presa, el ancho de la brecha, la pendiente longitudinal y la rugosidad del cauce aguas abajo. Los resultados obtenidos muestran que la altura de la presa es la variable más influyente en el caudal máximo del hidrograma de salida y que el ancho de la brecha tiene un efecto importante en rompimientos parciales. La rugosidad del lecho atenúa de forma considerable el caudal máximo hacia aguas abajo y aumenta el tiempo de crecida. La orientación del muro y la pendiente longitudinal tienen un efecto menor sobre las crecidas provocadas por rompimiento. El modelo desarrollado predice de manera adecuada el complejo comportamiento que exhibe el flujo inducido por el rompimiento instantáneo de una presa, constituyendo una herramienta de simulación con capacidad predictiva.

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