Tesis doctoral de Pedro Jose Martin Moreta
Esta tesis estudia la interacción entre el cauce y las llanuras durante el flujo desbordado en secciones de ríos con llanuras de inundación (secciones compuestas). En el caso de cauces de planta recta, la interacción es debida únicamente a la tensión turbulenta entre las masas fluidas de diferente velocidad, y en el caso de cauces de planta meandriforme, el intercambio de caudal entre cauce y llanuras y el ángulo que forman las direcciones del flujo entre ambos son otros factores que hay que tener en cuenta. la presente tesis resume los datos experimentales de tensiones aparentes de corte disponibles en la literatura, englobando un amplio abanico de geometrías, tamaños y rugosidades. A partir de estos datos, se propone una formulación generalizada, basada en la hipótesis de la longitud de mezcla de prandtl, para estimar la tensión de interacción entre cauce y llanura en cauces prismáticos. Esta formulación depende del gradiente de velocidades al cuadrado y de un coeficiente de fricción entre superficies de agua, llamado coeficiente aparente de fricción (apparent friction coefficient en inglés). la nueva formulación propuesta para la tensión de interacción se ha aplicado al cálculo uni-dimensional usando el método de la fuerza de interacción, apparent shear force method en inglés (asfm). La comparación de los resultados con datos de canales de gran escala, el fcf (flood channel facility), y de pequeña escala demuestran la validez y precisión del método. Otros métodos de cálculo, como los métodos tradicionales de separación en zonas, divided channel method en inglés (dcm) o de sección completa, single channel method en inglés (scm) y los nuevos métodos desarrollados en los últimos años, el método de la coherencia, coherence method (cohm), el método de divisiones promediadas, weighted divided channel method (wdcm), el método del intercambio de caudales, exchange discharge method (edm), y el método de separación con interacción, interacting divided channel method (idcm), se han aplicado al cálculo unidimensional y se han comparado entre sí en términos de caudal total y de distribución de caudales entre cauce y llanuras. en el caso de cauces naturales donde la geometría en planta es meandriforme, el problema se complica. Se han analizado algunos aspectos de este tipo de flujo, especialmente cuando las llanuras son más rugosas que el cauce, y se ha mostrado la importancia de fuentes de pérdidas como las debidas a la transferencia de caudal y a la interacción turbulenta. El flujo desbordado en cauces meandriformes es marcadamente tridimensional y los métodos tradicionales de cálculo dan errores mayores que en los cauces rectos. el estudio del flujo desbordado en cauces meandriforme ha permitido generalizar un nuevo método que tiene en cuenta la transferencia de caudal entre el cauce y las llanuras y las tensiones de interacción entre ambas zonas. Este método, que propone una separación vertical entre el cauce y las llanuras, presenta mejoras respecto a los métodos tradicionales, especialmente en el caso de cauces meandriformes con llanuras más rugosas. finalmente, se han utilizado modelos numéricos en una, dos y tres dimensiones para simular el flujo desbordado en canales con datos disponibles y se ha comprobado la influencia de la condición de contorno en el resultado final. Las nuevas formulaciones presentadas para cauces rectos y meandriformes permiten mejorar la estimación de las condiciones de contorno que son habituales en los modelos numéricos, respecto a los métodos tradicionalmente usados que no tienen en cuenta la interacción entre el cauce y las llanuras.
Datos académicos de la tesis doctoral «Flujo desbordado en rios con llanuras de inundacion: cálculo de la capacidad hidráulica en cauces compuestos de planta recta y meandriforme. aplicación a la modelación numérica«
- Título de la tesis: Flujo desbordado en rios con llanuras de inundacion: cálculo de la capacidad hidráulica en cauces compuestos de planta recta y meandriforme. aplicación a la modelación numérica
- Autor: Pedro Jose Martin Moreta
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 18/12/2014
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Juan Pedro Martín Vide
- Tribunal
- Presidente del tribunal: Luis Garrote de marcos
- fredrik Huthoff (vocal)
- Marta Roca collell (vocal)
- joao Gouveia aparicio bento leal (vocal)