La Visualizacion cientifica de datos geodesicos

Visualización científica de datos geodésicos en presas de tierra, caso Embalse

Palmarito

Ing. Michael Álvarez González

Empresa de Investigaciones y Proyectos Hidráulicos de Villa Clara (IPH VC).

e-mail: michael@vc.hidro.cu o michaelg@uclv.edu.cu

Dr. C. Lamberto Álvarez Gil

Asistente, Investigador Titular. Universidad Central «Marta Abreu» de Las Villas.

e-mail: lambertoag@uclv.edu.cu

Dr. C. Romel Vázquez Rodríguez

Asistente, Fac. Matemática-Física y Computación, Univ. Central «Marta Abreu» Las Villas.

e-mail: romel@uclv.edu.cu

RESUMEN

Se realiza una propuesta de interpretación de las bases de datos geodésicas de los

desplazamientos horizontales y verticales medidos de una presa de tierra mediante la utilización

de varias herramientas y técnicas computacionales como la visualización científica, sistemas de

información geográfica, geoestadística, métodos numéricos y algunos elementos de la lógica

difusa. La interacción múltiple de estas herramientas y técnicas en el procesamiento y análisis de

los datos facilitó abordar el fenómeno de estudio con un mínimo grado de simplificación durante

un proceso de visualización de los resultados en el cubo espacio-temporal vinculado con una

escala de Amenaza, Vulnerabilidad y Riesgo asociado con la distribución geoespacial de los

datos en la estructura.

Palabras clave: base de datos, cubo espacio-temporal, deformaciones, geodesia, geoestadística,

lógica difusa, presas de tierra, sistemas de información geográfica.

Scientific visualization of geodetic data bases in earth dams, case Palmarito

Dam, Cuba

ABSTRACT

The paper has an interpretation proposal of the horizontal and verticals measured geodetic data

bases of the displacements of an earth dam, using several tools and computational techniques

such as scientific visualization, GIS, geostatistics, numerical methods and some elements

performed with fuzzy logic. The multiple interaction of these tools and techniques in the

processing and analysis of data allowed addressing the study phenomenon with a minimum

simplification degree through displaying of the results in the space-time cube linked with a scale

Hazard, Vulnerability and Risk associated with geospatial data distribution in the structure.

Keywords: data base, space-time box, deformations, geodesy, geostatistics, fuzzy logic, earth

rock dams, geographic information systems.

Michael Álvarez González, Lamberto Álvarez Gil, Romel Vázquez Rodríguez

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87 ING. HIDRÁULICA Y AMBIENTAL, VOL. XXXVIII, No. 1, Ene-Abr 2017, ISSN 1815–591X, RNPS 2066

INTRODUCCIÓN

El comportamiento de las deformaciones en las presas de tierra, es uno de los elementos

objeto de monitoreo y control sistemático, tanto desde su proceso constructivo como durante el

proceso de la puesta en explotación del embalse. Una interpretación adecuada en función del

comportamiento histórico, asociado con las particularidades de los materiales utilizados en la

construcción de la cortina mediante la utilización de herramientas de visualización científica,

representa una herramienta necesaria a disponer tanto por los especialistas encargados

legalmente de mantener operativo el complejo hidráulico, como para los proyectistas que

evalúan oportunamente en estado de seguridad para mantener activo el uso del embalse.

La forma en la que se manifiestan los procesos de deformación como respuesta del material

ante diversas condiciones bajo las cuales está sometida la obra, constituye actualmente el punto

de partida para nuevas líneas de investigación con inferencia a mediano y corto plazo ante la

incertidumbre de la naturaleza de los fenómenos naturales. No solo con la utilización de métodos

clásicos pertenecientes a la geodesia, la hidráulica o a la ingeniería civil, sino en la unión de

varias disciplinas para abordar el fenómeno de estudio desde sus propias características

estocásticas con el auxilio de herramientas matemático-estadísticas aplicadas a la geomática para

visualizar espacialmente el fenómeno y a su vez someterlo a un proceso de evaluación en

términos de Amenaza, Vulnerabilidad y Riesgo (AVR).

Las patologías asociadas con deformaciones estructurales en las cortinas de presas de tierra,

dentro del marco de desarrollo científico técnico, y el surgimiento de nuevas propuestas a

investigar en el campo de la hidráulica, constituye hoy uno de los principales objetivos de

atención para la sociedad científica cubana, considerando las constantes afectaciones por el

cambio climático de fuertes lluvias y prolongadas sequías que persisten en Cuba, donde la

presente investigación se desarrolló.

En el proceso de diseño y construcción del embalse, así como durante su proceso de

explotación, se procura la colocación de un sistema de monitoreo a partir de una vigilancia

tecnológica al comportamiento de la respuesta tenso-deformacional del material de la cortina a

partir de las deformaciones registradas en el proceso de compactación mediante un sistema de

instrumentación técnica a lo largo de la estructura. La detección oportuna de asentamientos

diferenciales en el cuerpo de la estructura, a consecuencia de las respuestas reológicas del

material que compone el suelo, ante la acción de las cargas actuantes en una zona específica de la

estructura, puede evitar, o no, la manifestación progresiva de grietas en la cortina en tiempos

relativamente cortos bajo la acción de las fuerzas que intervienen en el proceso tensodeformacional

(Craig 1995), (Craig 1997).

El poder determinar cuándo un proceso de deformación progresivo o acelerado en el tiempo

constituye un peligro potencial para la estructura, no está definido con certeza o en varias

ocasiones presenta elementos técnicamente contradictorios a pesar de disponer una amplia

variedad de criterios normativos en función de los materiales de la cortina, características del

suelo existente en la base y categoría de complejidad del embalse según varios autores

(Chrzanowski et al. 1985), (Chrzanowski et al. 1986), (Szostak-Chrnowski et al. 2003).

La necesidad de determinar un conjunto que contenga similares características por medio de

herramientas matemáticas justificó el uso de la lógica difusa o borrosa para obtener una

expresión que no es ni totalmente cierta ni completamente falsa, aplicada a conceptos que

pueden tomar valores cualesquiera en el dominio del tiempo con un valor numérico de veracidad

dentro del conjunto de datos registrados por el sistema de vigilancia implementado en el

embalse.

Visualización científica de datos geodésicos en presas de tierra, caso Embalse Palmarito

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Esta técnica permitió dar solución un problema clásico de la ingeniería; al identificar cuán

grande o estable se hacen las manifestaciones de las deformaciones ante una serie de criterios

vagos o imprecisos que demuestran la falta de definición dada por desconocer cuánto influye la

deformación registrada en una marca superficial respecto a las más próximas, así como las

principales zonas de deformaciones registradas solo con un criterio máximo de deformación

admisible teórico según se propone en el diseño o proyecto constructivo de la presa.

Al combinar, por medio de la visualización científica, los datos monitoreados por largos

periodos de tiempo en un mismo dominio espacio-temporal, se hace posible la identificación de

patrones de comportamiento y tendencias con características intrínsecas del fenómeno que se

estudia, tal y como exponen en sus resultados alcanzados varios autores que han desarrollado

investigaciones en diferentes campos al implementar similares técnicas y análisis (Peuquet

2002), (Blok 2005), (Stojanovic et al. 2008).

Además, las experiencias alcanzadas en el campo de los SIG vinculados con la ingeniería

hidráulica, civil y la geomática, desde las técnicas de visualización científica aplicadas a un

proceso progresivo espacio-temporal (Kraak et al. 2008) y su posterior evaluación en criterios de

AVR según los parámetros de diseño del complejo hidráulico y su estado patológico actual

constituye argumento de una viable aplicación en el fenómeno que aquí se aborda.

Acorde con los criterios previamente enunciados, se propone como problema científico, el

cómo utilizar varias técnicas de la visualización científica para realizar una interpretación de la

base de datos histórica de las deformaciones geodésicas medidas en la cortina de una presa de

tierra por medio de las herramientas matemático-estadísticas para caracterizar el comportamiento

histórico de las deformaciones en función de zonas de AVR.

Para ello se adopta como objeto de estudio en el presente marco investigativo la base de datos

histórica

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