Metodología de análisis del efecto laminador de los embalses bajo un enfoque probabilístico

Resumen

RESUMEN Esta tesis realiza una contribución metodológica al problema de la evaluación de la seguridad hidrológica de una presa, analizando el efecto laminador del embalse bajo un enfoque probabilístico. La metodología permite tener en cuenta la variabilidad de factores que intervienen tanto en la génesis de la avenida como en su laminación en el embalse. También se han desarrollado métodos, herramientas de análisis y modelos simplificados para evaluar el efecto de la laminación de las presas y embalses ante solicitaciones hidrológicas extremas, tal que permitan orientar al proyectista en las fases previas del diseño o la evaluación de la seguridad hidrológica de presas. A partir de una detallada revisión de la literatura, se han seleccionado y adaptado técnicas de análisis para estructurarlas adecuadamente en el contexto del análisis de la seguridad hidrológica de una presa, bajo un enfoque probabilístico. El gran avance informático en los últimos años y el desarrollo científico con este enfoque en algunos de los procesos físicos involucrados, permiten una mejora de la metodología. Se ha elaborado una herramienta de cálculo automatizada que integra una serie de modelos que representan los diferentes procesos físicos. Esta herramienta utiliza un entorno de simulación por el método de Monte Carlo y, bajo ciertas hipótesis, permite obtener un conjunto de hidrogramas representativo de la solicitación hidrológica, del que puede extraerse la ley de frecuencia de caudales y volúmenes de entrada y, si se supone un criterio de explotación, los niveles y caudales punta de salida. Se aplicó a 21 emplazamientos de presa repartidos uniformemente en la España peninsular, considerando 355 configuraciones de presa diferentes y realizando aproximadamente 21.500.000 simulaciones. A fin de obtener resultados comparables entre todas las configuraciones y sitios de forma simultánea, y posteriormente identificar comportamientos y relaciones homogéneas entre las diferentes variables involucradas en la laminación (volumen de la avenida, caudales máximos de entrada al embalse, caudales máximos vertidos y características del embalse y aliviadero), se definieron cinco coeficientes adimensionales sencillos a partir de las variables mencionadas. A partir del análisis de los resultados se propone una función lineal que describe la relación entre los caudales punta de entrada y salida del embalse para avenidas de alto periodo de retorno, y que depende de un único parámetro en el caso de aliviadero de labio fijo y de dos parámetros en el caso de aliviaderos con compuertas. Esta función permite estimar el comportamiento global del efecto de laminación del embalse para caudales de diseño a partir de un número muy reducido de avenidas y sin necesidad de conocer el período de retorno asociado de las mismas. Por otra parte, para el universo de casos estudiado, se investigó las interrelaciones entre los coeficientes adimensionales propuestos, estableciéndose funciones de ajuste, tanto en presas con labio fijo como con compuertas, que orientan al proyectista en las fases previas del diseño o de la evaluación de la seguridad hidrológica de presas. Estas funciones simples permiten entre otras aplicaciones, a partir del conocimiento del comportamiento de una avenida importante en un embalse concreto y sin necesidad de conocer el período de retorno asociado a la misma, estimar el grado de atenuación de los caudales máximos de entrada al embalse para el rango de caudales de diseño. Asimismo son herramientas útiles, para evaluar la conveniencia de utilizar sólo el caudal máximo de entrada al embalse, o si por el contrario tener en cuenta el hidrograma completo, como una cuestión previa en el diseño o evaluación de la seguridad hidrológica de una presa.