Condición de contorno en desembocadura de ríos. Las mareas.

By 28 octubre, 2014 Hidráulica 2 Comments
Foto by Exsodus from FreeDigitalPhotos

Cuando se realiza un modelo hidráulico de la parte final de un río… ¿Cómo hay que definir la condición de contorno en desembocadura? Una de las mejores maneras es fijarlo a partir de las mareas.

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En cualquier modelo hidráulico hay que indicar unas condiciones de contorno que le sirvan de referencia al programa para poder establecer el comportamiento hidráulico del tramo de río o zona inundable que se pretende estudiar y analizar.

Por una lado, primero hay que establecer dónde hay que ubicarlas... normalmente lo más alejadas que se pueda de la zona en concreto a estudiar para que sus resultados no se vean influidos por ellas…

Por otro, qué condiciones de contorno definir… que dependerá de los datos que se disponga…

Pero cuando el tramo de río o zona inundable a modelizar se encuentra cercano a su desembocadura al mar, esas dos incógnitas quedan resueltas… al menos en lo que se refiere a la condición de contorno aguas abajo… la condición de contorno en desembocadura será ni más ni menos que el mar, y más concretamente su nivel…

Pero la implementación de esa condición de contorno aguas abajo dependerá de cómo pretendamos realizar la modelización… flujo uniforme o flujo no permanente.

Condición de contorno en  desembocaduras para flujo uniforme

En las modelizaciones en flujo uniforme hacemos pasar un caudal de agua constante por una geometría… De esta manera tanto la entrada de cuadal al sistema como la salida es siempre la misma.

En este caso como condición de contorno aguas abajo del modelo estableceremos aquel nivel de agua máximo que se da cuando se suman todas las condiciones astronómicas causantes de las mareas, bajo condiciones meteorológicas medias… En otras palabras, la Pleamar Máxima Viva Equinoccial.

Se trata de un nivel de agua del mar muy elevado, pero que representa las condiciones más desfavorables que se pueden dar en avenidas extraordinarias, con lo que se trata de una condición de contorno en desembocadura que queda del lado de la seguridad ya que, como las desembocaduras de los ríos al mar suelen presentar régimenes subcríticos, los efectos de un nivel de agua elevado en el extremo aguas abajo del modelo tendrá repercusión hacia aguas arriba del mismo.

Los datos de Pleamar Máxima Viva Equinoccial se puede encontrar en ocasiones por Internet, pero se pueden solicitar a la web de Puertos del Estado o en las específicas de cada Autoridad Portuaria.

En este caso, al final pueden resultar llanuras de inundación algo sobreestimadas… que sí, que te aseguran que aquello que en el modelo no se haya inundado es muy probable que jamás lo haga en la realidad… pero esto puede tener consecuencias en el propósito definitivo del estudio de inundabilidad: delimitación de zonas inundables para planeamientos, dimensionado de encauzamientos, etc.

Condición de contorno en desembocadura para flujo no permanente

Así, para poder representar con mayor precisión la realidad lo mejor es plantear un modelo en régimen de flujo no permanente. A veces esto no es posible, ya que no se disponen de datos de hidrogramas o de un estudio hidrológico acurado de las cuencas de aportación al tramo de río a estudiar… Pero siempre que sea posible plantear un modelo en régimen de flujo no permanente, es preferible decantarse por él.

Así que, supongamos que en el estudio de inundabilidad que tienes entre manos dispones de unos hidrogramas de entrada de cuadales… El cual tendrá una duración determinada que oscilará entre unos centenares de minutos y unas decenas de horas.

En este caso, lo que interesa es definir como condición de contorno en desembocadura un desarrollo de niveles de mar que también varíen con el tiempo… lo cual es bastante sencillo de realizar… ¡Si sabes cómo!

En este caso quizá no puedas representar la Pleamar Máxima Viva Equinoccial, pero sí que podrás introducir en el modelo unos valores máximos, que además son completamente reales… para ello la página web de Puertos del Estado dispone de una apartado de Base de Datos en el que se pueden consultar registros de distintos mareógrafos repartidos a lo largo de la costa Peninsular e Insular.

Condición de contorno en desembocadura_Puertos

Gracias a los distintos datos a los que se puede acceder, podrás determinar cuándo se registraron los niveles máximos de mar (año, mes y día) y después acceder a registros de ese día con una frecuencia de datos cincominutal del mareógrafo que esté más cerca del tramo de río a modelizar …

Condición de contorno en desembocadura_Registros

Ya sólo tienes que establecer qué intervalo de datos necesitas tomar para tu modelo hidráulico (en función de la duración del hidrograma de entrada) y crearte tu tablita con el desarrollo armónico de la marea…

Pero CUIDADO!!!! Hay que tener una cosa en cuenta… el cero de referencia de los niveles de marea es distinto que el cero de referencia de la cartografía con la que has creado la geometría el modelo, con lo que si introdujeras directamente los valores de registros de cotas de nivel de agua incurrirás en un error… los valores de cota de agua de los registros deben corregirse… ¿cuánto? Pues la ficha técnica del mareógrafo te dará la solución…

Condición de contorno en desembocadura_DATUM

Después esa tablita, que no deja de ser una relación cota de agua-tiempo (o Stage hidrograph), la puedes introducir en tu modelo 1D no permanente (Unsteady) en HEC-RAS, o como condición de salida en tu modelo 2D en IBER… en este segundo caso, no te apures, que el propio programa ya determinará en su computación si la cota de agua en cada momento implica entrada o salida de agua en el modelo.

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