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Patterns of difference between physical and 1-D calibrated effective roughness parameters in mountain rivers

dc.contributor.authorTimbe Castro, Luis Manuel
dc.contributor.authorAlvarado Martínez, Andrés Omar
dc.contributor.authorSamaniego Alvarado, Esteban Patricio
dc.contributor.authorCedillo Galarza, Juan Sebastián
dc.contributor.authorSánchez Cordero, Esteban Remigio
dc.date.accessioned2022-01-31T21:58:35Z
dc.date.available2022-01-31T21:58:35Z
dc.date.issued2021
dc.descriptionDebido 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.
dc.description.abstractDue 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.
dc.identifier.doi10.3390/w13223202
dc.identifier.issn2073-4441
dc.identifier.urihttp://dspace.ucuenca.edu.ec/handle/123456789/37905
dc.identifier.urihttps://www.mdpi.com/2073-4441/13/22/3202
dc.language.isoes_ES
dc.sourceWater
dc.subjectRíos de montaña
dc.subjectRugosidad de la cama
dc.subjectParámetro de rugosidad física
dc.subjectCoeficiente de rugosidad efectivo
dc.subjectMétodo de la pendiente de fricción representativa
dc.titlePatterns of difference between physical and 1-D calibrated effective roughness parameters in mountain rivers
dc.title.alternativePatrones de diferencia entre parámetros de rugosidad efectivos calibrados físicos y 1-D en ríos de montaña
dc.typeARTÍCULO
dc.ucuenca.afiliacionCedillo, J., Universidad de Cuenca, Departamento de Recursos Hídricos y Ciencias Ambientales, Cuenca, Ecuador
dc.ucuenca.afiliacionTimbe, L., Universidad de Cuenca, Departamento de Recursos Hídricos y Ciencias Ambientales, Cuenca, Ecuador; Timbe, L., Universidad de Cuenca, Facultad de Ingeniería, Cuenca, Ecuador
dc.ucuenca.afiliacionSamaniego, E., Universidad de Cuenca, Departamento de Recursos Hídricos y Ciencias Ambientales, Cuenca, Ecuador; Samaniego, E., Universidad de Cuenca, Facultad de Ingeniería, Cuenca, Ecuador
dc.ucuenca.afiliacionSanchez, E., Universidad de Cuenca, Departamento de Ingeniería Civil, Cuenca, Ecuador; Sanchez, E., Universidad de Cuenca, Facultad de Ingeniería, Cuenca, Ecuador
dc.ucuenca.afiliacionAlvarado, A., Universidad de Cuenca, Departamento de Recursos Hídricos y Ciencias Ambientales, Cuenca, Ecuador; Alvarado, A., Universidad de Cuenca, Facultad de Ingeniería, Cuenca, Ecuador
dc.ucuenca.areaconocimientofrascatiamplio1. Ciencias Naturales y Exactas
dc.ucuenca.areaconocimientofrascatidetallado1.5.10 Recursos Hídricos
dc.ucuenca.areaconocimientofrascatiespecifico1.5 Ciencias de la Tierra y el Ambiente
dc.ucuenca.areaconocimientounescoamplio05 - Ciencias Físicas, Ciencias Naturales, Matemáticas y Estadísticas
dc.ucuenca.areaconocimientounescodetallado0521 - Ciencias Ambientales
dc.ucuenca.areaconocimientounescoespecifico052 - Medio Ambiente
dc.ucuenca.correspondenciaCedillo Galarza, Juan Sebastián, sebastian.cedillog@ucuenca.edu.ec
dc.ucuenca.cuartilQ1
dc.ucuenca.factorimpacto0.72
dc.ucuenca.idautor0102246477
dc.ucuenca.idautor0102052594
dc.ucuenca.idautor0104057351
dc.ucuenca.idautor0103665634
dc.ucuenca.idautor0301102307
dc.ucuenca.indicebibliograficoSCOPUS
dc.ucuenca.numerocitaciones0
dc.ucuenca.urifuentehttps://www.mdpi.com/journal/water
dc.ucuenca.versionVersión publicada
dc.ucuenca.volumenVolumen 13, número 22
dspace.entity.typePublication
relation.isAuthorOfPublication3d38d652-1431-484a-ac3f-77a91e0a1d3b
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