Comparative assessment of a mountain river flow resistance – 1D-: sensitivity and prediction using data-based approaches

dc.audience.educationLevelTesis de Doctorado (PhD) en Recursos Hídricosen_US
dc.contributor.advisorAlvarado Martínez, Andrés Omar
dc.contributor.authorCedillo Galarza, Juan Sebastián
dc.date.accessioned2022-11-21T19:15:48Z
dc.date.available2022-11-21T19:15:48Z
dc.date.issued2022-11-21
dc.descriptionLos ríos de montaña son, con distancia, el caso más difícil de modelación hidráulica debido a las características de su lecho y sus mecanismos de disipación de energía en función de su morfología irregular. La resistencia, llamada también rugosidad o fricción juega un papel importante en los modelos de canal abierto 1-D para estimar diferentes variables. El parámetro de resistencia contiene todos los procesos disipativos en un río de montaña y suele valorarse mediante mediciones de campo, existiendo diferentes metodologías para estimarlo. En consecuencia, es fundamental determinar qué metodología es la más adecuada para predecirla. El parámetro de resistencia determinado en campo no siempre es el mismo que el utilizado en un modelo hidrodinámico. En la presente investigación diferentes morfologías han sido estudiadas en el río Quinuas (Ecuador): grada, lecho plano, y cascada. Los resultados muestran que las ecuaciones denominadas “Non-dimensional hydraulic geometry equations” (NDHG) son la mejor opción para predecir la velocidad en todos los tramos de ríos de montaña, además se ha desarrollado una metodología para encontrar sus parámetros. Las diferencias entre la rugosidad usada por el modelo matemático y la medida en campo dependen de la morfología y la magnitud de flujo. Finalmente, se implementó la técnica de “machine learning” que utiliza la física del sistema (Physics Informed Neural Network), con resultados satisfactorios para encontrar los niveles de agua y para la calibración del parámetro de resistencia.en_US
dc.description.abstractMountain -rivers are, by far, the most challenging case to model because of its bed characteristics and their energy dissipation mechanisms depending on its irregular morphology. Resistance, roughness, or friction parameter are equivalent terms. It plays an important role in 1-D open channel models to estimate different variables. Moreover, this parameter contains all the dissipative processes in a mountain river, and it is usually valued through field measurements, existing different methodologies to estimate it. Consequently, it is essential to determine which methodology is the most adequate to predict it. The resistance parameter determined in field is not always the same as the one used in a hydrodynamic model. In this thesis; cascades, plane bed, and step-pool has been studied in the Quinuas river (Ecuador). “Non-dimensional hydraulic geometry equations” (NDHG) were the best option to predict velocity in all the mountain river reaches. The parameters of NDHG varies depending on the author, therefore a methodology based on some field measurements to estimate the NDHG parameters was developed. The differences between model and field resistance coefficient depends on the morphology and flow magnitude. A machine learning technique using the system physics was develop providing optimal results to predict water depths and to calibrate resistance parameter.en_US
dc.description.cityCuencaen_US
dc.description.degreeDoctor (PhD) en Recursos Hídricosen_US
dc.formatapplication/pdfen_US
dc.format.extent114 páginasen_US
dc.identifier.urihttp://dspace.ucuenca.edu.ec/handle/123456789/40283
dc.language.isoengen_US
dc.publisherUniversidad de Cuencaen_US
dc.relation.ispartofseriesTPHD;19
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacional*
dc.rights.accessRightsopenAccessen_US
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectIngeniería Civilen_US
dc.subjectRíosen_US
dc.subjectMontañasen_US
dc.subjectResistenciaen_US
dc.subjectFlujo de aguaen_US
dc.subject.otherHidráulicaen_US
dc.titleComparative assessment of a mountain river flow resistance – 1D-: sensitivity and prediction using data-based approachesen_US
dc.typedoctoralThesisen_US
dc.ucuenca.areaconocimientounescoamplio25 Ciencias de la Tierra y del Espacioen_US
dc.ucuenca.areaconocimientounescodetallado3305.15 Ingeniería Hidráulicaen_US
dc.ucuenca.areaconocimientounescoespecifico2508 Hidrologíaen_US
dc.ucuenca.correspondenciasebastiancedillo@gmail.comen_US
dc.ucuenca.id0102246477en_US
dc.ucuenca.idautor0104057351en_US
dc.ucuenca.responsablerecepcionNaula Morocho María de Lourdesen_US
dc.ucuenca.versionsubmittedVersionen_US

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