Desarrollo de un modelo dual 1D/2D para el cálculo del drenaje urbano : modelo numérico y validación experimental

Abstract

[Resumen]En la presente tesis se desarrolló un modelo numérico para calcular el drenaje dual en cuencas urbanas. Dicho modelo está formado por dos modelos acoplados: un modelo bidimensional de flujo en superficie y un modelo unidimensional de flujo en colectores. El acoplamiento de ambos modelos permite un intercambio de masa bidireccional entre la superficie y la red de colectores. El modelo de drenaje dual desarrollado se validó utilizando ensayos realizados sobre un segmento de calle con un simulador de lluvia artificial, construido a escala real en laboratorio. En dichos ensayos se midieron los calados en diferentes puntos de la superficie de la calle y los calados y caudales en la red de drenaje, tanto en lámina libre como en carga. Para medir los calados y caudales en la red de colectores se desarrolló una metodología no-intrusiva basada en el uso de velocímetros doppler de ultrasonidos. Finalmente se aplicó el modelo desarrollado en una cuenca urbana en la localidad de Fene (situada en el Noroeste de España), evaluando la sensibilidad a diferentes parámetros y la incertidumbre de los resultados del modelo.

[Resumo]Na presente tese desenrolouse un modelo numérico para calcular a drenaxe dual en concas urbanas. Dito modelo está formado por dous modelos acoplados: un modelo bidimensional de fluxo en superficie e un modelo unidimensional de fluxo en colectores. O acoplamento entre ambos modelos permite o intercambio de masa bidireccional entre a superficie e a rede de colectores. O modelo de drenaxe dual desenrolado validouse empregando ensaios realizados sobre un segmento de rúa cun simulador de choiva artificial, construído a escala real en laboratorio. En ditos ensaios medíronse os calados en diferentes puntos da superficie da rúa e os calados e caudais na rede de drenaxe. Para medir os calados e os caudais na rede de colectores desenrolouse unha metodoloxía non intrusiva baseada no uso de velocímetros doppler de ultrasóns. Finalmente aplicouse o modelo desenrolado nunha conca urbana na localidade de Fene (situada no Noroeste de España), avaliando a sensibilidade a diferentes parámetros e a incertidume dos resultados do modelo.

[Abstract]In the present PhD dissertation, a numerical model to compute the dual drainage in urban basins was developed. The referred model consists of two coupled models: a bidimensional surface flow model and a one-dimensional sewer flow model. The coupling of both models allows a bidirectional mass interchange between the surface and the sewer network. The dual drainage model was validated with experiments performed in a street segment with an artificial rainfall simulator, buit at real scale in laboratory. In these experiments, water depths in different points of the street surface and water depths and discharges in the sewer network were measured, under both free surface and pressure flows. To determine the water depths and discharges in the sewer network, a non-intrusive methodology using ultrasonic doppler velocimeters was developed. Finally, the developed model was applied to an urban catchment in the locality of Fene (in the North West of Spain), evaluating the model sensitivity to different parameters and the uncertainty of the model outputs.