Análisis del coeficiente de rugosidad en ríos de montaña mediante la aplicación de modelos hidráulicos bidimensionales (2D)
Loading...
Date
2023-03-07
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Universidad de Cuenca
Abstract
One of the main input parameters in a 2D hydrodynamic modeling is the roughness coefficient.
To establish its value, various resources are used, such as; empirical equations, tables and
photographs. Nonetheless, quantifying the value of the fluvial morphology of a river mountain
can generate an error up to 30% since flow resistance is a complex phenomenon. In the current
paper, various methodologies were analyzed to predict the Manning's n coefficient. For this
purpose, it was introduced an uncertainty obtained after varying the coefficient between +/-
10% and +/-30%. Three high variable mountain zones in terms of morphology of the Quinuas
river were selected so that field data could be obtained. The corresponding evaluation was
carried out by comparing different water levels measured in area vs the water levels average,
generated after the Iber 2D hydrodynamic modeling. The dimensionless methodologies proved
a better performance to predict roughness coefficient, using a u another does not represent a
significant alteration for the same flow rate and morphology. However, the rest of the
methodologies displayed a similar performance when compared to dimensionless ones. The
Cascade morphology registers less sensitivity to roughness coefficient variations, followed by
the Step-pool methodology, and the higher sensitivity was displayed by the Plane-bed
morphology. It is worth mentioning that in general terms methodologies follow a tendency;
there is a lower performance for the following conditions: low flow, morphologies with less bed
slope, and for low values in the roughness coefficients.
Resumen
Uno de los principales parámetros de entrada en una modelación hidrodinámica 2D, es el
coeficiente de rugosidad. Para establecer su valor se usa diversos recursos, tales como:
ecuaciones empíricas, tablas y fotografías. Sin embargo, cuantificar su valor para morfologías
de un río de montaña puede generar error de hasta un 30%, debido a que la resistencia al
flujo es un fenómeno complejo. En el presente trabajo se evaluó el desempeño de varias
metodologías para predecir el coeficiente de n de Manning; con este propósito se introdujo
una incertidumbre al variar el coeficiente en +/-10% y +/-30%. Tres zonas con alta variabilidad
morfológica pertenecientes al río Quinuas fueron seleccionadas para la obtención de datos de
campo. La evaluación se realizó a través de la comparación de calados de agua medidas en
campo versus las alturas de agua promedio generadas en los modelos hidrodinámicos
bidimensionales. Las metodologías adimensionales resultaron tener un mejor desempeño
para predecir los coeficientes de rugosidad, usar una u otra metodología no representa cambio
significativo para una misma morfología y caudal. Sin embargo, las demás metodologías, en
ciertos casos, muestran un desempeño similar a las metodologías adimensionales. La
morfología cascada registra menos sensibilidad a la variación de los coeficientes de
rugosidad, seguido por la morfología grada, y con una mayor sensibilidad registra la
morfología lecho plano. Adicionalmente, a nivel general, las metodologías presentan una
tendencia; existe un menor desempeño para las condiciones: caudales bajos, morfologías con
menor pendiente de lecho y para valores bajos en los coeficientes de rugosidad.
Keywords
Ingeniería Civil, Ríos, Modelos hidráulicos
Citation
Código de tesis
Código de tesis
TI;1283