Optimización del uso de modelos de transporte de sedimentos en canales y ríos mediante análisis comparativo

Resumen

Existen muchos fenómenos mecánicos complejos, uno de ellos es el transporte de sedimento por corrientes de agua, en él influyen múltiples variables. Entre éstas se distinguen propiedades del cauce, del sedimento y del flujo. Existe gran diversidad de modelos de transporte, al menos 50, por tanto, seleccionar el más adecuado al momento de resolver problemas prácticos puede resultar difícil. Buscando optimizar el uso de algunos de ellos se evaluaron 15 modelos de transporte de sedimento del fondo, utilizando un banco de datos de más de 4000 flujos de 34 canales de laboratorio y 11 ríos. Se empleó un nuevo indicador de bondad, el índice de error o de exactitud, IE, para comparar los modelos. Para el banco de datos depurado, los modelos con mejor comportamiento fueron los de Engelund y Hansen (1967) y Aguirre-Pe et al. (2000), con valores promedio IE = 2,79 y 6,17, respectivamente. Se determinaron rangos de aplicabilidad de los modelos en función de: diámetro medio de sedimentos, pendiente del cauce, caudal por unidad de ancho, radio hidráulico y velocidad media de flujo. La influencia de estas cinco variables fue considerada mediante el parámetro adimensional número de Froude densimétrico de las partículas modificado para considerar la pendiente, FS*. Al determinar los rangos de aplicabilidad de los modelos en base a éste se obtuvo que los modelos de Engelund y Hansen (1967) y Karim (1998) presentaron los rangos más amplios. En base a los rangos de cada modelo para FSƒx * se desarrolló un método, incluyendo una versión software, para la selección de los modelos más apropiados para estimar el transporte del fondo con fines prácticos. El método desarrollado mostró eficiencia del 69% al verificarse con una segunda muestra de 10 canales y ríos. Se podría mejorar el método, por lo que sería conveniente continuar investigaciones en el área.