Tesis doctoral de José Luis Aragón Hernández
Las consecuencias de una inundación en una zona urbana son problemas de circulación para vehículos y personas, daños materiales, e incluso la pérdida de vidas humanas, en función de los valores de calado y la velocidad del flujo. En este caso, son necesarias herramientas numéricas para reproducir dichos eventos y proponer actuaciones. Por este motivo, en este trabajo se presenta un modelo numérico integrado uni/bidimensional, para el cálculo de los procesos hidráulicos que ocurren en el drenaje urbano de forma totalmente acoplada. El drenaje urbano se compone de diferentes elementos que son integrados en los modelos numéricos de tejados, calles, elementos de captación, conductos y unión de conductos. Cada modelo dispone de al menos una opción de cálculo, que permite modelar el proceso hidráulico en el elemento correspondiente. De esta forma, el modelo numérico integrado se puede utilizar de forma conjunta, o cada uno de los modelos de forma separada. el modelo de tejados emplea las ecuaciones de la onda cinemática en una dimensión para modelar el proceso de transformación lluvia-escurrimiento y la propagación del flujo en los tejados. Las ecuaciones de aguas poco profundas en dos dimensiones se usan en los modelos de tejados y calles para calcular el proceso de transformación lluvia-escurrimiento y la propagación del flujo. El flujo proveniente de los tejados puede descargar ya sea de forma puntual o de forma uniforme tanto en las calles como en los colectores. en el modelo de conductos se emplean las ecuaciones de saint venant en una dimensión para el cálculo del flujo en lámina libre. Para el cálculo de flujo en presión se dispone de tres opciones: el método de la ranura de preissmann, dos modelos de dos ecuaciones (ecuaciones de flujo en lámina libre y ecuaciones de flujo en presión): uno considera flujo incompresible y otro flujo compresible en presión. Además, se dispone de una formulación sencilla para considerar el efecto que el aire atrapado tiene sobre la hidrodinámica del flujo. En el modelo de la unión de conductos se cuenta con dos aproximaciones: la formulación en una dimensión, empleada por la mayoría de modelos y una formulación en dos dimensiones basada en las ecuaciones de aguas poco profundas en dos dimensiones. la interacción entre el sistema de drenaje mayor (tejados, calles, áreas verdes, áreas grises, canales naturales y canales artificiales, etc.) Y el sistema de drenaje menor (colectores, uniones, compuertas, etc.), Conocida como drenaje urbano dual, es un proceso complejo pero fundamental, se realiza en las fuentes y sumideros. De esta forma en el modelo de los elementos de captación, los caudales de intercambio de este proceso, se pueden estimar con la metodología flumen y/o empleando las ecuaciones tipo orificio y vertedero. en la solución de las ecuaciones de flujo en lámina libre y de flujo en presión en una dimensión y las ecuaciones de aguas poco profundas en dos dimensiones, se emplean esquemas numéricos en volúmenes finitos. Para la solución de las ecuaciones de la onda cinemática en una dimensión, se utiliza un esquema en diferencias finitas. para cada modelo numérico en primer lugar, se evaluá su funcionamiento y desempeño, posteriormente se valida y en algunos casos se realiza alguna aplicación, primero de forma separada y posteriormente empleando más de un modelo numérico. Los resultados de este proceso indican que los modelos son capaces de reproducir de forma aceptable y con un nivel de precisión adecuado los tipos de flujo modelados: flujo en lámina libre en régimen lento y en régimen rápido, flujo en presión positiva y negativa, además de las transiciones de flujo presentes: fondo seco-flujo en lámina libre-flujo en presión, incluso con la presencia de aire atrapado. Además, el modelo se aplicó dos cuencas urbanas totalmente distintas entre sí.
Datos académicos de la tesis doctoral «Modelación numérica integrada de los procesos hidráulicos en el drenaje urbano.«
- Título de la tesis: Modelación numérica integrada de los procesos hidráulicos en el drenaje urbano.
- Autor: José Luis Aragón Hernández
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 02/07/2013
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Ernest Blade Castellet
- Tribunal
- Presidente del tribunal: óscar arturo Fuentes mariles
- Luis Cea gómez (vocal)
- (vocal)
- (vocal)