Modelo físico para estudiar la influencia de los detritos en la velocidad del flujo en cauces torrenciales

Abstract

In Mexico, the onslaught of tropical cyclones produces intense rainfall on the higher parts of the country, such as mountain ranges or mountains, which, in turn, generate river overflows, landslides and mud or debris flows; and finally, they produce floods and disasters in towns. Landslides are one of the geological processes with the greatest social and economic impact in the world, hence the need to study and analyze these phenomena. For some decades there have been hyperconcentrated flows or landslides and similar phenomena, which have caused tragic disasters in populations near the area where the phenomenon started, registering numerous human and economic losses. The propagation of the movement of the geo-material, given its dynamic characteristics, can be described using fluid mechanics and by means of numerical modeling to approximate the solution of the equations that describe the phenomena. However, the numerical methods of analysis are limited, since they should be used only when the mathematical structure of the phenomenon in question is completely defined (Ojeda, 1987). The understanding of debris flows can be through experimental studies that are capable of reproducing them to scale. The apparatuses and experimental models used must allow the measurement of the greater possible number of variables involved during the development of the flow, reproducing the characteristics of slopes, natural ravines, conditions of sedimentation and even the roughness of the land (Bartali et al.,2012). The comparison of the results obtained with the data provided by working with artificial materials is very useful to determine the equations that model the natural phenomena, to calibrate and validate numerical models of analysis, to develop and test measurement equipment that can be used in the field to prevent disasters related to them, thus safeguarding the lives of people and infrastructure. Through this work, a tool will be developed to provide information about the characteristics of interest in the design and formulation of protection measures, prevention and mitigation of debris flow phenomena.

En México, el embate de ciclones tropicales produce lluvias intensas en las partes altas como sierras o montañas que, a su vez, generan desbordamiento de ríos, deslizamiento de laderas y flujo de lodos o de derrubios; y finalmente, producen inundaciones y desastres en poblaciones. Los deslizamientos constituyen uno de los procesos geológicos con mayor repercusión social y económica en el mundo, de aquí la necesidad por estudiar y analizar estos fenómenos. Desde hace algunas décadas se han producido flujos hiperconcentrados o de derrubios y fenómenos similares, que han ocasionado trágicos desastres en poblaciones cercanas a la zona de iniciación del fenómeno, registrando numerosas pérdidas humanas y económicas. La propagación del movimiento del geo-material, dadas sus características dinámicas, puede describirse empleando mecánica de fluidos y mediante modelación numérica aproximar la solución de las ecuaciones que describen los fenómenos. Sin embargo, los métodos numéricos de análisis están limitados, ya que deben ser utilizados sólo cuando la estructura matemática del fenómeno en cuestión se encuentra totalmente definida (Ojeda,1987). La comprensión de los flujos de detritos puede ser a través de estudios experimentales que sean capaces de reproducirlos a escala. Los aparatos y modelos experimentales utilizados deben permitir la medición del mayor número posible de variables involucradas durante el desarrollo del flujo, reproduciendo las características de laderas, barrancas naturales, condiciones de sedimentación y hasta la rugosidad del terreno (Bartali et al.,2012). La comparación de los resultados obtenidos, con los datos proporcionados trabajando con materiales artificiales, es de gran utilidad para determinar las ecuaciones que modelan los fenómenos naturales, calibrar y validar modelos numéricos de análisis, desarrollar y probar equipos de medición que pueden ser utilizados en el campo con fin de prevenir desastres relacionados con ellos, salvaguardando así, las vidas de las personas e infraestructuras. Mediante este trabajo se desarrollará una herramienta que proporcione información acerca de las características de interés en el diseño y formulación de medidas de protección, prevención y mitigación de fenómenos de flujo de detritos.