Title: | Patterns of difference between physical and 1-D calibrated effective roughness parameters in mountain rivers |
Other Titles: | Patrones de diferencia entre parámetros de rugosidad efectivos calibrados físicos y 1-D en ríos de montaña |
Authors: | Sanchez Cordero, Esteban Remigio Timbe Castro, Luis Manuel Alvarado Martinez, Andres Omar Cedillo Galarza, Juan Sebastián Samaniego Alvarado, Esteban Patricio |
metadata.dc.ucuenca.correspondencia: | Cedillo Galarza, Juan Sebastián, sebastian.cedillog@ucuenca.edu.ec |
Keywords: | Coeficiente de rugosidad efectivo Rugosidad de la cama Método de la pendiente de fricción representativa Ríos de montaña Parámetro de rugosidad física |
metadata.dc.ucuenca.areaconocimientofrascatiamplio: | 1. Ciencias Naturales y Exactas |
metadata.dc.ucuenca.areaconocimientofrascatidetallado: | 1.5.10 Recursos Hídricos |
metadata.dc.ucuenca.areaconocimientofrascatiespecifico: | 1.5 Ciencias de la Tierra y el Ambiente |
metadata.dc.ucuenca.areaconocimientounescoamplio: | 05 - Ciencias Físicas, Ciencias Naturales, Matemáticas y Estadísticas |
metadata.dc.ucuenca.areaconocimientounescodetallado: | 0521 - Ciencias Ambientales |
metadata.dc.ucuenca.areaconocimientounescoespecifico: | 052 - Medio Ambiente |
Issue Date: | 2021 |
metadata.dc.ucuenca.volumen: | Volumen 13, número 22 |
metadata.dc.source: | Water |
metadata.dc.identifier.doi: | 10.3390/w13223202 |
metadata.dc.type: | ARTÍCULO |
Abstract: | Due to the presence of boulders and different morphologies, mountain rivers contain various resistance sources. To correctly simulate river flow using 1-D hydrodynamic models, an accurate estimation of the flow resistance is required. In this article, a comparison between the physical roughness parameter (PRP) and effective roughness coefficient (ERC) is presented for three of the most typical morphological configurations in mountain rivers: cascade, step-pool, and plane-bed. The PRP and its variation were obtained through multiple measurements of field variables and an uncertainty analysis, while the ERC range was derived with a GLUE procedure implemented in HEC-RAS, a 1-D hydrodynamic model. In the GLUE experiments, two modes of the Representative Friction Slope Method (RFSM) between two cross-sections were tested, including the variation in the roughness parameter. The results revealed that the RFSM effect was limited to low flows in cascade and step-pool. Moreover, when HEC-RAS selected the RSFM, only acceptable results were presented for plane-bed. The difference between ERC and PRP depended on the flow magnitude and the morphology, and as shown in this study, when the flow increased, the ERC and PRP ranges approached each other and even overlapped in cascade and step-pool. This research aimed to improve the roughness value selection process in a 1-D model given the importance of this parameter in the predictability of the results. In addition, a comparison was presented between the results obtained with the numerical model and the values calculated with the field measurements. |
Description: | Debido a la presencia de cantos rodados y de diferentes morfologías, los ríos de montaña contienen diversas fuentes de resistencia. Para simular correctamente el flujo de un río usando modelos hidrodinámicos 1-D, se requiere una estimación precisa de la resistencia del flujo. En este artículo se presenta una comparación entre el parámetro de rugosidad física (PRP) y el coeficiente de rugosidad efectivo (ERC) para tres de las configuraciones morfológicas más típicas de los ríos de montaña: cascada, pileta y lecho plano. El PRP y su variación se obtuvieron a través de múltiples mediciones de variables de campo y un análisis de incertidumbre, mientras que el rango ERC se obtuvo con un procedimiento GLUE implementado en HEC-RAS, un modelo hidrodinámico 1-D. En los experimentos de GLUE, se probaron dos modos del método de pendiente de fricción representativa (RFSM) entre dos secciones transversales, incluyendo la variación en el parámetro de rugosidad. Los resultados revelaron que el efecto RFSM se limitaba a flujos bajos en cascada y piscina escalonada. Además, cuando HEC-RAS seleccionó el RSFM, solo se presentaron resultados aceptables para el lecho plano. La diferencia entre ERC y PRP dependía de la magnitud del flujo y la morfología, y como se muestra en este estudio, cuando el flujo aumentó, los rangos de ERC y PRP se acercaron e incluso se superpusieron en cascada y escalonamiento. |
URI: | http://dspace.ucuenca.edu.ec/handle/123456789/37905 https://www.mdpi.com/2073-4441/13/22/3202 |
metadata.dc.ucuenca.urifuente: | https://www.mdpi.com/journal/water |
ISSN: | 2073-4441 |
Appears in Collections: | Artículos
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