Protección marginal con espigones, simulación numérica 1D

• Rivera-Trejo, Fabián ^[1] ; Hernández-Cruz, Ayuxi ^[1]
  1. [1] Universidad Juárez Autónoma de Tabasco

     Universidad Juárez Autónoma de Tabasco

     México

     
• Localización: Tecnología y Ciencias del Agua, ISSN-e 2007-2422, Vol. 11, Nº. 1 (enero-febrero de 2020), 2020, págs. 342-374
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Riverbank protection with groynes, numerical simulation 1D
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    Las protecciones marginales son esenciales cuando se realizan obras de encauzamiento o redirección del flujo en ríos. Pronosticar su adecuado funcionamiento es responsabilidad de los diseñadores y organismos encargados de salvaguardar la seguridad de la población aledaña a los mismos. La simulación numérica es una de las herramientas que permiten realizar tales pronósticos. En este trabajo se empleó el software HEC-RAS 1D con el objetivo de evaluar su capacidad para reproducir de manera adecuada el funcionamiento hidráulico de una protección marginal con base en siete espigones. El modelo numérico fue calibrado con mediciones experimentales realizadas en un modelo físico reducido, escala 1:40. Se probaron tres formas de ingresar la geometría de los espigones: a) como una barrera, con dimensiones de altura, ancho y longitud promedio; b) como un conjunto de obstrucciones escalonadas, y c) como parte del terreno natural. La barrera fue la geometría óptima. Los resultados, obtenidos numéricamente, reprodujeron de modo satisfactorio los efectos medidos en el modelo físico. A partir de esta calibración, se probaron alternativas de solución, encontrando que un arreglo de cuatro espigones combinados con recubrimiento marginal podría tener el mismo efecto que los siete espigones, pero con un menor volumen de obra. Aunque el fenómeno en estudio evidentemente presenta características 2D, la clave en la modelación numérica 1D está en la calidad de los datos con lo que se calibra. Además, los modelos 1D son más rápidos y presentan menos inestabilidades que los modelos 2D y 3D, lo que permite analizar diferentes condiciones de diseño en menor tiempo.

  • English

    Riverbank protections are essential when carrying out river channeling or redirection works. Predicting its proper functioning is the responsibility of the designers and agencies in charge of safeguarding the safety of the population surrounding them. The numerical simulation is one of the tools that allow these forecasts to be made. In this work, we used HEC-RAS 1D to evaluate its capacity to reproduce adequately the hydraulic behavior of riverbank protection based on seven groynes. The numerical model was calibrated with experimental measurements made in a reduced physical model, 1:40 scale. Three ways to enter the geometry of the groins were tested: a) as a barrier, with dimensions of height, width, and average length; b) as a set of stepped obstructions, and c) as part of the natural terrain. The barrier was the optimal geometry. The numerical results reproduced satisfactorily the effects measured in the physical model. From this calibration, solution alternatives were tested, finding that an arrangement of four combined groynes with bank revetment could have the same effect as the seven groins but with a smaller volume of work. Although the phenomenon under study presents 2D characteristics, the key in numerical modeling 1D is in the quality of the data with which it is calibrated. In addition, the 1D models are faster and have fewer instabilities than the 2D and 3D models, which allows analyzing different design conditions in less time.