Modelación física y numérica de la propagación de ondas de crecida producidas por el vaciamiento de un estanque

Abstract

La ocurrencia de crecidas rápidas y de gran magnitud se ha visto acrecentada en las últimas décadas presumiblemente por el fenómeno del calentamiento global. Por consiguiente se hace necesario el cuantificar las variables hidrodinámicas asociadas así como las consecuencias de estas crecidas con el fin de mejorar el diseño y operación de obras de infraestructura o definir zonas de riesgo. El fenómeno de vaciamiento de lagos glaciares, por ejemplo, ha sido objeto de gran interés en los últimos años debido a su aparente mayor frecuencia. En laboratorio, este fenómeno puede modelarse en forma simplificada como la descarga instantánea de un volumen de agua contenido en un estanque hacia un tramo de río a escala. Este trabajo presenta resultados de una experiencia de este tipo desarrollada en el Laboratorio de Hidráulica de la Pontificia Universidad Católica de Chile. Los datos experimentales son luego utilizados para evaluar la habilidad del modelo numérico SURF_WB para representar este tipo de eventos. Este modelo resuelve las ecuaciones de Saint-Venant mediante un esquema de volúmenes finitos balanceado con la capacidad de capturar resaltos hidráulicos. Los resultados muestran que el modelo numérico es capaz de representar cualitativamente el fenómeno, entregando una buena estimación de las amplitudes del frente de onda y de los tiempos de llegada. Sin embargo existen diferencias en las curvas de recesión de los hidrogramas que podrían explicarse por problemas en la implementación de las condiciones de borde. Es importante recalcar sin embargo que las condiciones experimentales analizadas constituyen un exigente test para la evaluación de modelos numéricos que en principio podrían representar este tipo de eventos.