Optimización del diseño hidrológico e hidráulico utilizando LSPIV

Abstract

En esta tesis se trabaja en primera instancia en el diseño hidrológico de medidas estructurales y no estructurales requeridas para mitigar el riesgo hídrico. Para ello estima en primer lugar la incertidumbre relacionada a la predicción de valores extremos de caudal sobre la base de la extrapolación en curvas altura de superficie libre y caudal en cauces y se propone reducir esa incertidumbre a partir de la implementación de técnicas de velocimetría no intrusivas (en particular la técnica de velocimetría por imágenes de partículas implementada a gran escala – LSPIV) durante crecidas. Para optimizar la implementación de LSPIV para estimar caudales en ríos y canales, en esta tesis se desarrolla un modelo numérico que simula el flujo a superficie libre con el fin de estimar la relación entre la velocidad superficial (determinada con LSPIV) y la velocidad media del flujo requerida para calcular caudales escurridos en una sección transversal. Con la técnica LSPIV optimizada se muestran los beneficios de la calibración de modelos hidráulicos y sus respectivos coeficientes de rugosidad durante eventos hidrológicos extremos y la estimación de velocidades de flujos densos. En lo que se refiere al diseño hidráulico de medidas estructurales y no estructurales, en la segunda parte de esta tesis se evalúan medidas no estructurales para mitigar el riesgo hídrico, estimando la vulnerabilidad de personas y vehículos durante inundaciones urbanas repentinas a partir de la aplicación de LSPIV. En esta tesis se proponen optimizaciones de la técnica LSPIV para esta aplicación en particular. Finalmente se presentan estudios realizados para mejorar el diseño hidráulico de medidas estructurales y no estructurales aplicando LSPIV: por un lado se cuantifica y caracteriza hidrodinámicamente flujos que no pueden ser evaluados con otras técnicas de velocimetría como por ejemplo el flujo escurrido en sistemas de esclusas con gran presencia de aire; y por otro lado se caracterizan los flujos en estructuras de descarga de presas tanto en modelo físico como en prototipo.