FCEIA - Departamento de Hidráulica - Comunicaciones
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Ítem Acceso Abierto Relaciones de escalamiento de parámetros para diferentes niveles de discretización espacial en la modelación matemática distribuida del escurrimiento superficial en cuencas de llanura(2011-06-25) Stenta, Hernán; Riccardi, Gerardo; Basile, Pedro A.Se realiza el estudio de los efectos del tamaño de grilla en la modelación matemática del escurrimiento superficial en tres cuencas reales utilizando un modelo distribuido físicamente basado. Se constituyó el modelo matemático para cuatro tamaños de grilla diferentes y para las tres cuencas. Se analizaron las modificaciones en la topografía y se aplicó un procedimiento propuesto de escalamiento de los parámetros basado en conservar el almacenamiento de equilibrio. Los resultados indican que a medida que aumenta el tamaño de la grilla es necesario incrementar la resistencia del valle (nv) o bien disminuir la pendiente trasversal en celdas (ITC) para obtener similitud hidrológica entre las diferentes discretizaciones. Los menores grados de similitud se observan en términos de alturas de agua en celda mediante el escalamiento del coeficiente de rugosidad para flujo superficial. Los mejores resultados se obtienen mediante el escalamiento del parámetro ITC para todas las variables analizadas. La agregación del sistema a modelar genera alteraciones tanto de las características derivadas del relieve como de las respuestas hidrológicas. El efecto primario de la agregación sobre las características de la topografía es la de generar una representación más atenuada del relieve, con pendientes locales máximas y medias menores y una reducción de las longitudes de cursos a medida que aumenta el tamaño de grilla. Este efecto produce, a igualdad de todos los demás parámetros, respuestas más lentas en la cuenca. Por el contrario; para la abstracción a nivel de celda considerada (ITC >0); a igualdad de todos los parámetros (incluida la pendiente), el incremento del tamaño de la grilla produce una respuesta más rápida de la cuenca, ya que se modifica la relación entre altura, volumen y caudal en celdas. Esta relación es de fundamental importancia en el proceso propagatorio del flujo superficial. Según los resultados obtenidos se evidencia el dominio de los efectos de la agregación de las relaciones entre altura, caudal y volumen en celdas sobre los efectos de agregación del relieve (topografía) y la red hídrica. Con los resultados obtenidos se realizó el planteo de relaciones experimentales de escalamiento de los parámetros propuestos caracterizando las diferentes cuencas estudiadas.Ítem Acceso Abierto Propuesta para el escalamiento de parámetros por efecto de la discretización espacial en la modelación matemática del escurrimiento superficial.(COMITE PERMANENTE DE LOS CONGRESOS NACIONALES DEL AGUA, 2011) Stenta, Hernán; Riccardi, Gerardo; Basile, Pedro A.El objetivo del trabajo es investigar los efectos de la agregación espacial en la modelación matemática distribuida del escurrimiento superficial mediante la aplicación de un modelo matemático cuasi-bidimensional basado en esquemas de celdas con aproximación de onda difusiva. El estudio se focaliza en el mecanismo de propagación del flujo por lo cual no se consideran los efectos de la agregación espacial en los procesos hidrológicos involucrados en las pérdidas del escurrimiento. Se propone un procedimiento para el escalamiento de parámetros y cuantificar el grado de similitud alcanzado entre las variables hidrológicas de las diferentes discretizaciones. La similitud entre esquemas se plantea para las variables de flujo: caudal, velocidad y alturas medias de agua en todo el dominio espacial. Los parámetros propuestos para el escalamiento son: i) el coeficiente de rugosidad para flujo superficial en celda (nv); ii) la pendiente transversal dentro de la celda (ITC) que define la geometría de almacenamiento y conducción en la misma. Se obtienen relaciones teóricas de escalamiento bajo hipótesis simplificativas. Posteriormente, se analizan los efectos de la discretización espacial en casos sencillos (cuencas teóricas simples con alteraciones del perfil longitudinal); allí mismo se estudian y deducen los efectos del escalamiento de los parámetros en las relaciones gobernantes del mecanismo propagatorio del flujo (vinculación entre altura, volumen y caudal). Se utiliza el concepto de conservar el almacenamiento de equilibrio para obtener similitud hidrológica en las variables de flujo entre los diferentes esquemas mediante el escalamiento de los parámetros. Los resultados indican que a medida que se incrementa el tamaño de la grilla es necesario incrementar el coeficiente de resistencia del flujo o reducir el parámetro ITC; para lograr similitud hidrológica e hidráulica. Se obtiene mayor similitud hidrológica e hidráulica mediante el escalamiento del parámetro ITC respecto al escalamiento de coeficiente de rugosidad para flujo superficial en celda; fundamentalmente en lo que respecta a similitud en alturas de agua en celdas. El escalamiento del parámetro ITC conserva las ecuaciones gobernantes del almacenamiento y conducción dentro de la celda y conserva el significado físico del coeficiente de rugosidad superficial. Los resultados obtenidos aplicando el procedimiento propuesto de escalamiento son de suma importancia para su utilización en cuencas reales.Ítem Acceso Abierto Implementación de un modelo matemático distribuido de escurrimiento superficial en la cuenca del río Tercero - Carcaraña(UNL Editora, 2014) Stenta, Hernán R.; Riccardi, Gerardo A.; Basile, Pedro A.; Trivisonno, Franco; Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas (UNL)Se presenta la implementación y calibración preliminar de un modelo matemático distribuido, hidrológico-hidráulico físicamente basado en la cuenca del río Tercero-Carcaraña (provincias de Córdoba y Santa Fe). La cuenca tiene una superficie de aproximadamente 61454 km² y su principal curso es el río Tercero – Carcaraña, con descarga al río Coronda a la altura de Puerto Gaboto. Se utilizó como modelo digital del terreno la información proveniente de la misión SRTM; con agregamiento en celdas de 900 m x 900 m. Adicionalmente se contó con información de red de cursos desde cartas topográficas del IGN, imágenes Google Earth ©; recorridas de campo y proyectos existentes. El modelo quedó constituido con 75870 celdas y una red de cursos de 1705 km y fue calibrado preliminarmente con información hidrológica e hidráulica de tres eventos extraordinarios. Para avanzar en el conocimiento de la mecánica de propagación del escurrimiento una primer aplicación consistió en la determinación de la incidencia de los aportes superficiales provenientes de unidades areales elementales en 17 puntos característicos de la red de cursos principales. Si bien se evidencia un severo déficit de información, los primeros resultados obtenidos en la transformación lluvia caudal y propagación de escurrimiento superficial son aceptables.Ítem Acceso Abierto Determinación de la función de almacenamiento a nivel de celda para su utilización en la modelación matemática del escurrimiento superficial(UNL Editora, 2014) Stenta, Hernán R.; Riccardi, Gerardo A.; Basile, Pedro A.; Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas (UNL)Se presenta una metodología para la obtención de la función de almacenamiento y conducción (FAC) a nivel de celda para un modelo matemático distribuido, cuasi-bidimensional basado en esquemas de celdas. La FAC resulta determinante en el proceso de transformación lluvia-caudal y de propagación de crecidas en modelos físicamente basados y para la obtención de variables de flujo (alturas de agua y velocidades). En una primera etapa se realiza la comparación entre las curvas de distribución de frecuencia acumulada adimensionalizada de altura vs. área superficial obtenidas mediante relevamientos topográficos de detalle (a nivel de subcelda) y obtenidas mediante el modelo digital del terreno para la discretización adoptada (ventana de 3 x 3 celdas del modelo). Se observa un adecuado grado de similitud entre los dos niveles de detalle por lo que en la segunda etapa se realiza la obtención de los parámetros de la ecuación utilizada que vincula altura vs. área superficial; lo que permite obtener la FAC en cada celda del modelo. La metodología permite incorporar la variabilidad espacial de la FAC en todo el dominio espacial de modelación. En investigaciones futuras se incorporará la FAC en cada celda; se simularán eventos observados y se compararán los resultados.Ítem Acceso Abierto Simulación hidrológica-hidráulica en pequeñas cuencas del sur santafesino. Caso de estudio: cuencas del Arroyo Seco y del Arroyo Frías(2016) Stenta, Hernán R.; Riccardi, Gerardo A.; Basile, Pedro A.; Secretaría de Ciencia y Técnica de la UNRSe presenta la implementación y puesta en operación de un modelo matemático distribuido, hidrológico-hidráulico físicamente basado en las cuencas de los Arroyos Seco (410 km²) y Frías (224 km²) (sur de la provincia de Santa Fe). Se evidencia un severo déficit de información de entrada al modelo, principalmente en lo que se refiere a registros de niveles o caudales y registro de precipitaciones; esta situación hace dificultoso el adecuado ajuste del modelo. Debido a lo anterior no se realizó el proceso de calibración de parámetros del modelo por ser ambas cuencas no aforadas. Para la definición de los parámetros de calibración del modelo matemático (coeficientes de resistencia al escurrimiento en cursos y en valles de inundación y coeficientes de gastos en alcantarillas, puentes y terraplenes) se utilizó bibliografía específica y parámetros calibrados en cuencas de la región con existencia de aforos. Se utilizó el modelo matemático VMMHH 1.0 (Riccardi et al., 2013) el cual ha sido ampliamente utilizado en cuencas similares obteniéndose resultados satisfactorios en la reproducción del proceso de transformación lluvia-caudal y tránsito de escurrimiento. La explotación del modelo en ambas cuencas permitió realizar la delimitación de áreas inundadas en la cuenca completa y en detalle en los sectores urbanos así como también la determinación de zonas con riesgo para vidas humanas. Estos resultados son un aporte en la planificación territorial de los recursos hídricos en la zona de estudio.Ítem Acceso Abierto Modelación distribuida del escurrimiento superficial en la cuenca del río Tercero-Carcaraña(2015) Stenta, Hernán R.; Riccardi, Gerardo A.; Basile, Pedro A.; Instituto de Mecánica de los Fluidos e Ingeniería Ambiental (IMFIA) de la Facultad de Ingeniería, Universidad de la República, UruguaySe presentan avances en la descripción del escurrimiento superficial en la red de cursos de mayor jerarquía llevados a cabo mediante el ajuste de los parámetros de resistencia al escurrimiento y de gasto en un grupo de secciones de la red hídrica principal de la cuenca del río Tercero-Carcarañá. Para el ajuste se utiliza una metodología basada en la comparación de las curvas altura-caudal obtenidas mediante modelación matemática distribuida de la cuenca y curvas presentadas en trabajos antecedentes por Díaz Lozada et al. (2015) donde realizaron la cuantificación del escurrimiento superficial de la cuenca río Carcarañá obteniendo curvas altura-caudal calibradas en diferentes secciones de los ríos Tercero, Carcarañá y arroyo Tortugas. Los coeficientes hallados de resistencia al flujo en ríos y valle y coeficiente de gasto en puentes se encuentran dentro del rango de valores aceptados en la bibliografía. Los resultados obtenidos en la comparación en 7 sitios son satisfactorios cuantificándose en términos de R2 > 0.95, PBIAS < 13 % y NMAE < 20% en 5 sitios. Se concluye que un mejoramiento de la descripción hidráulica del escurrimiento tanto en cauce como en valle se logrará con un aumento de la densidad de la información geométrica y topográfica.