Simulación hidráulica 2D con flujos newtonianos y 2D con flujos no newtonianos de una avenida torrencial en la quebrada la liboriana del municipio de Salgar Colombia

El objetivo central del presente trabajo es realizar un análisis Hidráulico 2D con flujos Newtonianos y 2D con flujos no Newtonianos de una Avenida Torrencial en la Quebrada la Liboriana del Municipio de Salgar Colombia; esto se cumple a partir de un ejercicio de simulación hidráulica unidimensional...

Full description

Autores:: Chaverra Giraldo, Andrés Felipe

Tipo de recurso:: Trabajo de grado de pregrado

Fecha de publicación:: 2023

Institución:: Universidad Cooperativa de Colombia

Repositorio:: Repositorio UCC

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description	El objetivo central del presente trabajo es realizar un análisis Hidráulico 2D con flujos Newtonianos y 2D con flujos no Newtonianos de una Avenida Torrencial en la Quebrada la Liboriana del Municipio de Salgar Colombia; esto se cumple a partir de un ejercicio de simulación hidráulica unidimensional y bidimensional, empleando el software HEC-RAS 6.2. Dicho software permite hacer modelaciones hidráulicas con agua bajo un escenario de flujo Newtoniano y también facilita la modelación de escenarios con flujo de escombros, flujo no Newtoniano, para evaluar las posibles amenazas por inundación y avenidas torrenciales respectivamente. También, se comparó dos ejercicios de simulación, por un lado, un modelo 2D Newtoniano con caudal mayorado con solo una fase liquida (monofásico), y, por otro lado, un modelo 2D no Newtoniano en dos fases, una liquida, y otra sólida (bifásico), frente a un evento real de torrencialidad ocurrido sobre la quebrada Liboriana en el año 2015. Los resultados obtenidos del ejercicio de simulación muestra que el escenario modelado usando el modelo de flujo No Newtoniano es una alternativa que posibilita tener una mejor aproximación respecto al comportamiento de una Avenida torrencial, ya que fue el escenario que mejor se aproximó al área afectada y anchos de inundación al compararlo con el evento real; tal condición permite concluir que esta aproximación se debe a que el modelo tiene como parámetro central las características reológicas del sedimento, su concentración y viscosidad; en cambio, los modelos que son mayorados en caudal, son escenarios bastante conservadores que por lo general arrojan mayores áreas de inundación, mayores velocidades y profundidades de flujo, dado que no tienen en cuenta las características o propiedades del sedimento. Por otra parte, es de resaltar que aparte de que requiere mucha más información de entrada, el modelo 2D No Newtoniano requiere también mucho más tiempo para lograr correr el modelo completamente.
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Dicho software permite hacer modelaciones hidráulicas con agua bajo un escenario de flujo Newtoniano y también facilita la modelación de escenarios con flujo de escombros, flujo no Newtoniano, para evaluar las posibles amenazas por inundación y avenidas torrenciales respectivamente. También, se comparó dos ejercicios de simulación, por un lado, un modelo 2D Newtoniano con caudal mayorado con solo una fase liquida (monofásico), y, por otro lado, un modelo 2D no Newtoniano en dos fases, una liquida, y otra sólida (bifásico), frente a un evento real de torrencialidad ocurrido sobre la quebrada Liboriana en el año 2015. Los resultados obtenidos del ejercicio de simulación muestra que el escenario modelado usando el modelo de flujo No Newtoniano es una alternativa que posibilita tener una mejor aproximación respecto al comportamiento de una Avenida torrencial, ya que fue el escenario que mejor se aproximó al área afectada y anchos de inundación al compararlo con el evento real; tal condición permite concluir que esta aproximación se debe a que el modelo tiene como parámetro central las características reológicas del sedimento, su concentración y viscosidad; en cambio, los modelos que son mayorados en caudal, son escenarios bastante conservadores que por lo general arrojan mayores áreas de inundación, mayores velocidades y profundidades de flujo, dado que no tienen en cuenta las características o propiedades del sedimento. Por otra parte, es de resaltar que aparte de que requiere mucha más información de entrada, el modelo 2D No Newtoniano requiere también mucho más tiempo para lograr correr el modelo completamente.The central objective of this work is to carry out a 2D Hydraulic analysis with Newtonian flows and 2D with non-Newtonian flows of a Torrencial Avenue in the Quebrada la Liboriana of the Municipality of Salgar Colombia; this is accomplished from a one-dimensional and two-dimensional hydraulic simulation exercise, using the HEC-RAS 6.2 software. Said software allows hydraulic modeling with water under a Newtonian flow scenario and also facilitates the modeling of scenarios with debris flow, non-Newtonian flow, to evaluate possible threats due to flooding and torrential floods respectively. Also, two simulation exercises were compared, on the one hand, a 2D Newtonian model with factored flow with only one liquid phase (single-phase), and, on the other hand, a non-Newtonian 2D model with two phases, one liquid, and the other solid. (biphasic), compared to a real torrential event that occurred over the Liboriana stream in 2015. The results obtained from the simulation exercise show that the scenario modeled using the Non-Newtonian flow model is an alternative that allows for a better approximation regarding to the behavior of a torrential avenue, since it was the scenario that best approximated the affected area and flood widths when compared to the real event; Such a condition allows us to conclude that this approximation is due to the fact that the model has as its central parameter the rheological characteristics of the sediment, its concentration and viscosity; On the other hand, the models that are factored in flow are quite conservative scenarios that generally show larger flood areas, higher flow velocities and depths, since they do not take into account the characteristics or properties of the sediment. On the other hand, it is noteworthy that apart from requiring much more input information, the 2D Non-Newtonian model also requires much more time to run the model completely.andres.chaverra@campusucc.edu.co22 p.Universidad Cooperativa de Colombia, Facultad de Ingenierías, Ingeniería Civil, Medellín y EnvigadoIngeniería CivilMedellínDebris flowFlujos de escombrosflujos torrencialesAvenidas torrencialesTG 2023 ICI 52650Simulación hidráulica 2D con flujos newtonianos y 2D con flujos no newtonianos de una avenida torrencial en la quebrada la liboriana del municipio de Salgar ColombiaTrabajo de grado - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionAtribución – No comercial – Sin Derivarinfo:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2J. R. Torres Camargo, “Evaluación del efecto de la consideración del fluido Newtoniano Vs no Newtoniano para la modelación de inundaciones en rondas hídricas caso aplicativo quebrada la Palmichala, Municipio de Floridablanca, Departamento de Santander,” tesis de maestría, Pontificia Bolivariana Univ., Bucaramanga, 2019.K. Sedano-Cruz, Y. Carvajal-Escobar, and Á. J. Ávila Díaz, “Análisis de aspectos que incrementan el riesgo de inundaciones en Colombia,” Luna Azul, vol. 37, pp. 219–238, 2013.M. Vergara Tenorio, E. A. Ellis, J. A. Cruz Aguilar, L. del C. Alarcón Sánchez, and U. Galván del Moral, “La conceptualización de las inundaciones y la percepción del riesgo ambiental,” Política y cultura, vol. 36, pp. 45–69, 2011.J. C. Mora, L. García, L. Sol, and C. M. Huerta, “Ciencias de la Tierra para la sociedad,” Sequías, vol. 8, pp. 37–38, 2008.O. P. Quintero and J. E. Thomas, “Las redes de política pública: un análisis de la gestión del riesgo ante inundaciones en el Valle alto del río Cauca, Colombia,” tesis de maestría, del Valle Univ., Santiago de Cali, 2018.Y. Liang and F. Xiong, “Quantification of debris flow vulnerability of typical bridge substructure based on impact force simulation,” Geomatics, Natural Hazards and Risk, vol. 10, no. 1, pp. 1839–1862, 2019.V. M. Varela Pérez, “Análisis del sector de la consultoría en aguas y saneamiento básico en Colombia,” Tesis, del Valle Univ., Santiago de Cali, 2015.C. Lotero Pérez and J. J. Calle Fernández, “Estimación del área de amenaza por avenida torrencial de la quebrada La Ayurá mediante un modelo de fluido no newtoniano,” tesis, EIA Univ., Envigado, 2021.A. Y. Benjumea Duque, “Estado del arte–inundaciones en el territorio colombiano (2010–2016),” tesis, La Gran Colombia Univ., Bogotá, 2016.J. C. 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Pearthree, “Latest Pleistocene–Holocene debris flow activity, Santa Catalina Mountains, Arizona; Implications for modern debris-flow hazards under a changing climate,” Geomorphology, vol. 219, pp. 87–102, 2014, doi: https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2014.04.034.M. Chen et al., “Quantitative assessment of physical fragility of buildings to the debris flow on 20 August 2019 in the Cutou gully, Wenchuan, southwestern China,” Eng Geol, vol. 293, p. 106319, 2021, doi: https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2021.106319.M. A. Banda Flores, “Análisis comparativo de un modelo hidrodinámico unidimensional para flujo newtonianos y no newtonianos del río Seco zona urbana Tacna,” tesis, Jorge Basadre Grohmann Univ., Tacna, 2015.E. D. G. Q. A. Gómez Muñoz, “Salgar después de la tragedia,” Revista entre montañas, 2017.Alcaldía Municipal de Salgar Antioquia, “Plan Municipal de Gestión de Riesgos de desastres,” Salgar, 2016.M. Valderrama and E. Vera, “Análisis de metodologías para la evaluación del riesgo por avenidas torrenciales aplicadas a cuencas de alta montaña en Colombia.,” tesis, UNAD Univ., Bogotá, 2020.Ingeniería Proyectos e Inversiones S.A.S, “Estudio hidrológico, hidráulico y diseño del puente peatonal sobre la quebrada la Liboriana en el sector hospital,” Medellín, May 2016.V. T. Chow, Hidráulica de canales abiertos, McGray W-Hill. Bogotá: Nomos S. A, 2004.Área Metropolitana del valle de aburra, “Plan de Ordenación y Manejo de la Cuenca Hidrográfica del río Aburrá,” Medellín, Apr. 2015.HidroGIS, Perú. Conociendo lo Nuevo de HEC-RAS 6.0 - Modelación Hidráulica Bidimensional, (2021).J. S. O’Brien and P. Y. 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Simulación hidráulica 2D con flujos newtonianos y 2D con flujos no newtonianos de una avenida torrencial en la quebrada la liboriana del municipio de Salgar Colombia

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