Calibración y validación de modelos numéricos con un modelo físico de una obra de derivación - Cieza Uceda, Martín Adrián (2024)
En esta tesis se presenta el estudio en modelo físico de un río con una bifurcación, en la que se encuentra, además, una estructura derivadora que consta de dos barrajes y tiene la función de distribuir los caudales de manera equitativa hacia dos ríos. La presente tesis se conforma de las siguientes partes: Recopilación de la información del modelo físico ‘Partidor Conta’, construcción y la ejecución de los modelos numéricos, y comparación de los resultados de ambos. Para la construcción de los modelos numéricos se utilizó dos ecuaciones: Shallow Water Equation (Ecuaciones de aguas someras), y Difussion wave equation (Ecuaciones de onda difusa) utilizando el software HEC-RAS 2D. De esta manera se busca encontrar recomendaciones para el diseño de estructuras hidráulicas a partir de la comparación del modelo numérico y el modelo físico. Se realizaron las modelaciones hidráulicas para los siguientes escenarios: ‘sin estructuras’, ‘primer diseño de estructuras con el lecho sin colmatar’, ‘primer diseño de estructuras con el lecho colmatado’, ‘segundo diseño de estructuras con el lecho sin colmatar’ y ‘segundo diseño de estructuras con el lecho colmatado’. Los resultados demuestran que el modelo que utiliza las ecuaciones SWE se asemejan mejor a los resultados en el modelo físico en todos los escenarios. En el primer diseño de estructuras este modelo reprodujo todos los desbordes que se produjo excepto uno. En cambio, con el modelo que utiliza las ecuaciones DWE solo se produjo algunos. En el segundo diseño, al igual que en el modelo físico, en ninguno de los modelos numéricos se presentaron desbordes; sin embargo, los resultados con el modelo de las ecuaciones SWE fueron más acertados. Se observó que las mayores diferencias de resultados entre modelo físico y modelos numéricos se da en las zonas curvas; también en los flujos rápidamente variados: saltos hidráulicos y caídas; y en las zonas donde el agua choca con los muros. Así mismo se obtuvo que para caudales mayores a 800 m3/s, la distribución de caudales del río San Juan fueron similares en los modelos numéricos y físico. Finalmente, se plantean factores de corrección para los niveles de agua y velocidades obtenidos con los modelos numéricos respecto a los medidos con el modelo físico. Los resultados en la estructura hidráulica analizada nos muestran que los modelos bidimensionales podrían ser aplicados a este tipo de estructuras, considerando algunos factores de corrección.