Hidrología y Recursos Hídricos - HYDROShttps://repositorio.ufps.edu.co/handle/ufps/722024-03-29T15:31:56Z2024-03-29T15:31:56ZAnalysis of a three-dimensional numerical modeling approach for predicting scour processes in longitudinal walls of granular bedding riverscalixto, nelson javierCORTÉS ZAMBRANO, MELQUISEDECGalvis-Castaño, AlbertoCarrillo-Soto, Gustavo Ahttps://repositorio.ufps.edu.co/handle/ufps/67492024-03-22T08:01:00Z2023-07-27T00:00:00ZAnalysis of a three-dimensional numerical modeling approach for predicting scour processes in longitudinal walls of granular bedding rivers
calixto, nelson javier; CORTÉS ZAMBRANO, MELQUISEDEC; Galvis-Castaño, Alberto; Carrillo-Soto, Gustavo A
In rivers, longitudinal walls are protective structures that are directly supported on the riverbank are frequently used as hydraulic prevent the current from eroding the bank and causing scouring. However, these structures have the potential to block flow and produce erosive processes that progressively worsen scour in their area, leading to faulting and other problems. The current study used Flow-3D software to understand the scour process at the base of longitudinal walls in rivers with a well-graded granular bed. Experimental data from a physical model replicating a river with a longitudinal wall and a well-graded granular bed were used to validate the model. The investigation examined the average flow velocity and its effects on scour behavior along the longitudinal wall using the Flow-3D program. The findings showed that the Flow-3D model could improve the evaluation of debugging processes, because it provided a useful answer that closely matched the experimental data derived from the physical model. Validation with a 0.07 m mesh demonstrated that the Flow-3D model could faithfully simulate the scour process along the longitudinal wall. Overall, the findings of this study suggest that the Flow-3D software can be a useful tool for predicting the scouring process in rivers with well-graded granular beds and longitudinal walls. This is particularly important for engineers and researchers who are interested in designing and optimizing hydraulic structures to mitigate the effects of scouring, because it provided a useful answer that closely matched the experimental data derived from the physical model
2023-07-27T00:00:00ZEvaluation of Local Scour along the Base of Longitudinal Training WallsCely Calixto, Nelson JavierGalvis-Castaño, AlbertoCarrillo Soto, Gustavo Adolfohttps://repositorio.ufps.edu.co/handle/ufps/67382024-03-20T08:00:35Z2023-11-17T00:00:00ZEvaluation of Local Scour along the Base of Longitudinal Training Walls
Cely Calixto, Nelson Javier; Galvis-Castaño, Alberto; Carrillo Soto, Gustavo Adolfo
This study proposes a new empirical model for estimating local scour along the base
of longitudinal training walls for granular riverbeds. The model’s performance was rigorously
assessed through experiments conducted in an open-channel flume, encompassing variations in
granulometric characteristics, slope, and flow rates. The investigation involved a comparative analysis
of six commonly employed equations for scour estimation. The results consistently demonstrated a
tendency of the selected equations to overestimate scour depth within the longitudinal structures.
In contrast, the new proposed equation considers factors such as the well-graded granular bedding
represented by the Coefficient of uniformity (Cu) and the embedment of the longitudinal wall. This
allows for a more robust identification of the scour behavior of longitudinal walls. This research
enhances our comprehension of local scour in riverbeds. It provides engineers and researchers with
a valuable tool for more accurate predictions, thereby contributing to the improved design and
maintenance of river environment structures.
2023-11-17T00:00:00ZUnsaturated Hydraulic Conductivity in Composite Porous MediaPiero Rojas, JhanRuge, Juan CarlosCarrillo, Gustavo Adolfohttps://repositorio.ufps.edu.co/handle/ufps/65242022-11-23T21:30:08Z2022-09-09T00:00:00ZUnsaturated Hydraulic Conductivity in Composite Porous Media
Piero Rojas, Jhan; Ruge, Juan Carlos; Carrillo, Gustavo Adolfo
Determining the constitutive properties that describe the incipient hydraulic behavior of the
materials, including the matrix domains and the distribution of macro and micropores, is crucial to
analyzing the preferential water flow in saturated soils, ks, and unsaturated, ku. This study focused on
determining the hydraulic conductivity in porous media under total and partial saturation conditions.
The infiltration characteristics of three reconstituted soils were evaluated using five suction ranges
employing conventional permeameters, an automated dual system, and mini-disk infiltrometers. The
experimental cycles were carried out in granular soils with mixtures of diatomaceous soils, iron oxide
(Fe2O3
), and calcium carbonate (CaCO3
) in 5–40% proportions. The differences between the granular
microstructures of each material and the different hydraulic interaction mechanisms (suctione levels)
significantly affected the values of ks and ku and the coupling between the pore domains and the
defined water regime. Additionally, a lower impact was observed in the data set exposed to higher
percentages of Fe2O3 and CaCO3
in different suction ranges, mainly due to a tension effect (meniscus)
generated by suction in the granular skeleton. Since both parameters are mutually correlated and
have a similar impact between methods and soil cores, ks and ku must be optimized simultaneously
in each mechanism analyzed. The main findings of this work result in the confirmation that the
unsaturated permeability decreases as suction is imposed on the sample. As well as the addition
of different materials with Particle Size Distribution finer than the base sample, it also reveals a
reduction in hydraulic conductivity, both saturated and unsaturated.
2022-09-09T00:00:00ZEstudio comparativo de metodologías para estimación de caudales extremos en cuencas no instrumentadasCarrillo, Gustavocalixto, nelson javierhttps://repositorio.ufps.edu.co/handle/ufps/64152022-05-23T15:58:23Z2016-02-02T00:00:00ZEstudio comparativo de metodologías para estimación de caudales extremos en cuencas no instrumentadas
Carrillo, Gustavo; calixto, nelson javier
La mayoría de obras civiles en cercanías a un cauce natural deben evaluar el riesgo ante la acción del agua en eventos de crecientes, en problemas tales como inundaciones, flujos torrenciales o socavación.
La ingeniería de recursos hídricos debe cuantificar la magnitud de caudales asociados con altos períodos de retorno (i.e. Q100), dando lugar a dos situaciones: 1) Cuando se tiene un adecuado registro histórico de caudales y es posible ajustar modelos probabilísticos y 2) cuando se está en una condición de información meteorológica disponible pero sin medición de caudales (Cuencas No-Instrumentadas) donde se debe recurrir a modelos hidrológicos de regionalización de caudales o modelos Lluvia-Escorrentía
Dado que la mayoría de cuencas en el mundo son cuencas No-instrumentadas, surge la pregunta sobre el grado de incertidumbre de los resultados de modelación, al utilizar lineamientos generales o formulaciones empíricas en la determinación de los parámetros del modelo, máxime cuando los lineamientos y/o formulaciones fueron estudiadas en una región fisiográfica diferente a donde se desean simular caudales extremos.
No es esta pregunta solo de países en vía de desarrollo, de hecho desde el punto de vista de la hidrología como ciencia, a nivel mundial, en el año 2003 la Asociación Internacional de Ciencias Hidrológicas (IAHS) lanzó la iniciativa de una década de Predicción en Cuencas No-instrumentadas o PUB (por sus siglas en inglés: Predictions in Ungauged Basins) apuntando a la formulación e implementación de programas científicos apropiados para convocar a la comunidad científica a lograr mayores avances en la capacidad de hacer predicciones en cuencas no-instrumentadas (Sivapalan, et al., 2013). Diferentes autores (Hrachowitz et al., 2013) coinciden en que uno de los factores que más contribuyen a la incertidumbre de las predicciones en cuencas no-instrumentadas son las inadecuadas técnicas de regionalización para transferir el entendimiento de los patrones de la respuesta hidrológica de cuencas instrumentadas a cuencas no-instrumentadas, debido a la falta de estudios comparativos a través de diversas cuencas (i.e. Carrillo et al., 2011), y la falta de entendimiento de los principios físicos que gobiernan una regionalización robusta.
En esta investigación se realizará estudio comparativo de metodologías para estimación de caudales extremos en cuencas no instrumentadas, en el Departamento Norte de Santander (COL), seleccionando los modelos más frecuentemente utilizados en la práctica regional, cuantificando la capacidad predictiva, de los modelos, para caudales extremos. Adicionalmente, se realizará un proceso de calibración de las metodologías consideradas con miras a una posible regionalización de parámetros. La calibración se logra al seleccionar cuencas que dispongan de registro de caudales y tomando como “cierto” la magnitud de caudales obtenida por ajuste a funciones probabilísticas (Metodología de Factores de Frecuencia).
Se espera que los resultados mejoren el entendimiento de la aplicación de metodologías de simulación de caudales por parte de la comunidad de consultores de hidrología en la región, y desde el punto de vista científico se avance en el entendimiento de las limitaciones de diferentes concepciones de modelación hidrológica subyacentes en una metodología dada, al aplicarlas a una región específica. Esta última idea esperamos se considere, no como una invitación a desechar los ejercicios de modelación, sino muy por el contrario motive la investigación científica local y regional en esta dirección, para lograr un aporte a la hidrología mundial desde la realidad de las cuencas colombianas
2016-02-02T00:00:00Z