Modelización de la ruptura de una balsa de laminación y análisis según el esquema de cálculo

Abstract

Las presas y balsas de laminación son en nuestro país una infraestructura muy común debido a la singular combinación de orografía y régimen climático, que se da en este. La construcción de una presa conlleva unos riesgos, ya que en caso de rotura las inundaciones aguas abajo pueden llegar a afectar gravemente poblaciones, infraestructuras, etc.

En el trabajo que se presenta a continuación se pretende hacer un resumen de la normativa en materia de clasificación de presas existente hasta la fecha, y de los modelos numéricos actuales para llevar a cabo la simulación de la onda de rotura.

Ante todas las posibilidades de modelización posibles se analizan las diferencias entre los modelos de HEC-RAS (unidimensional) e IBER (bidimensional) los cuales se definen a continuación:

· HEC RAS, modelo matemático desarrollado por el cuerpo de Ingenieros del ejército americano, que permite simular el desplazamiento unidimensional del campo de caudales para canales ramificados. · IBER, modelo bidimensional desarrollado por el grupo de investigación FLUMEN de la ETSECCPB de la Universidad de Politécnica de Catalunya, y que permite la simulación numérica en 2D de la lámina de agua en flujo variable.

Estos programas nos permiten obtener los niveles de inundación aguas abajo de la presa, tiempo de propagación de la avenida, datos de calados y velocidades que nos permiten evaluar los riesgos asociados a la inundación.

Las tareas realizadas en el presente trabajo para la evaluación de ambos métodos son:

· Modelación de unas hipótesis de estudio. Se han modelado 5 balsas de geometría simplificada, de 5, 10, 15, 20 y 25 metros de altura, con el fin de estudiar las diferencias emitidas por ambos programas de una manera detallada, y que las variaciones no estuvieran sujetas a motivos geométricos y topográficos. · Modelación de una balsa de riego real en Montoliu de Lleida, en el que se pretende observar las diferencias entre ambos programas de una manera más práctica, en el que la modelación de la geometría de cálculo juega un papel importante Las principales conclusiones del estudio realizado son:

IBER presenta grandes ventajas frente a HEC RAS, resultados más precisos y en toda la planta de simulación, en lugar de por secciones como hace HEC RAS. Es capaz de simular el volumen exacto de la presa, tiene en cuenta el desfase entre la onda de caudal y la onda de calado, más sencilla calibración y menor dependencia de las condiciones de contorno.

Sin embargo, si el flujo a simular se encuentra bien encauzado, HEC RAS puede suponer alguna ventaja frente a IBER dada la rápida computación del modelo y la facilidad de tratamiento de resultados mediante la plataforma de enlace HEC-GeoRas de Arc Gis.

No obstante, el flujo arrojado durante un evento de rotura de presa está muy lejos de poderse suponer unidimensional, con lo que se puede afirmar que IBER resulta más fiable y efectivo en cuanto a eventos de rotura de presa se refiere.