Modelo hidromecánico de erosión interna y simulación numérica del proceso de infiltración en presas

Abstract

La investigación propone dos modelos. El modelo hidromecánico de infiltración, consistente en un modelo teórico para determinar las condiciones críticas de erosión interna del suelo no cohesivo, formulada en base a las leyes generales de la física como el principio de conservación de la masa Y balance de momentum lineal, que convergen en la determinación del gradiente hidráulico crítico y la velocidad crítica de las partículas finas; validada con el experimento previamente publicada por Aydan {2010), que ensaya para arena cuarzosa y material de relleno de la presa Muzaffarabad. El modelo numérico de infiltración en medios porosos, formulada con el método de volúmenes finitos, basada en la ecuación general de flujo en medios porosos, que converge en el cálculo de redes de flujo, alturas piezométricas, alturas de presión, velocidades de flujo y caudales de filtración; validada en análisis comparativo de resultados con programas comercialrn; y modelamiento de la presa Cuchoquesera, provista de data histórica para la verificación. Finalmente, ambos modelos han sido co dificados para su versatilidad en la aplicación en el Software CHUYMI.MVF v2016 que es el modelo integrado para la Himulación y evaluación de erosión interna durante el proceso de infiltración en presas; la validación de este último, mediante el modelamiento de la presa Huanzo, caso real en estudio de factibilidad.

The research proposes two models. The hydromechanical seepage model, consisting in theoretical model for to determine the critica! conditions of interna! erosion of the non-cohesive soil, formulated based on the general laws physics, as the principle of mass conservation and balance of linear momentum, converging in the determining the critical hydraulic gradient and the critical velocity of t.hc finer particlcH; validatcd with the experiment previously published by Aydan {2010), which tested for quartz sand and gravel of Muzaffarabad dam. The numerical seepage model in porous media, formulated with the finite volume method, based on the general equation for flow in porous media, which converges in calculation flow net, Heads and Water Pressures, flow velocity and fiow seeapage; validated in comparative analysis of results with commercial software and modeling of the Cuchoquesera darn, provided with historical data for the verification. Finally both models have been coded for its versatility in the application in a Software CHUYMI.MVF V2016 which is the integrated model, for the simulation and evaluation of internal erosion during the seepage process in dams; validation that, by modeling Huanzo dam, real case in feasibility study.