Hydraulic modeling in the estimation of the increase in erosion in high andean rivers with contraction of theriverbed due to the presence of derived dams [Modelamiento hidráulico en la estimación del incremento de la erosión en ríos altoandinos con contracción del cauce por presencia de presas derivadoras]

Abstract

The downstream undermining of diversion dams is a natural process, which the engineer predicts in the design; which allows to size the protection elements for the correct functioning during its useful life, but there are many structures that fail due to the effect of unexpected undermining., which is why this work focuses on estimating the increase in the dimensions (depth, length and time) in the erosion pool downstream of derived dams, built on gravey sandy beds, which by their location in the river contract their natural channel, generating a high increase in kinetic energy in the discharge of the dissipating structure, which acts directly on the zone of changes in rigidity between the material of the energy dissipator and the river bed , whose consequence in the structure, is the undermining and its imminent failure. The research is based on physical and numerical modeling, based on the principles of hydraulic similarity (model– prototype). The results for the Huayrapongo dam, infer that the increases in the dimensions depth, length and time of erosion are related to the contraction of the channel (Δ%) by polynomial functions of fourth, second and third order, respectively.

La socavación aguas abajo de presas derivadoras es un proceso natural, que el ingeniero predice en el diseño; lo que permite dimensionar los elementos de protección para el correcto funcionamiento durante su vida útil, pero existen muchas estructuras que fallan por efecto de socavación no esperada., razón por la cual el presente trabajo se centra en estimar el incremento de las dimensiones (profundidad, longitud y tiempo) en la poza de erosión aguas abajo de presas derivadoras, construidas sobre lechos areno gravosos, que por su emplazamiento en el río contraen su cauce natural, generando un elevado incremento de la energía cinética en la descarga de la estructura disipadora, que actúa en forma directa sobre la zona de cambios de rigidez entre el material del disipador de energía y el lecho del río, cuya consecuencia en la estructura, es la socavación y su inminente falla. La investigación se fundamenta en el modelamiento físico y numérico, sustentándola en los principios de similitud hidráulica (modelo – prototipo). Los resultados para la presa derivadora Huayrapongo, infieren que los incrementos en las dimensiones profundidad, longitud y tiempo de erosión están relacionados con la contracción del cauce (Δ%) mediante funciones polinomiales de cuarto, segundo y tercer orden respectivamente.