Modelamiento numerico de infiltracion en presas con el metodo de volumenes finitos.

universidad nacional san cristo´bal  de huamanga facultad  de ingenier´ıa  minas,   geolog´ıa  y civil escuela profesional de ingenier´ıa  civil

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TESIS

para  optar el t´ıtulo  profesional de ingeniero civil[pic 3]

MODELAMIENTO NUME´ RICO DE INFILTRACIO´ N EN PRESAS CON EL ME´ TODO DE VOLU´ MENES FINITOS: CASO PRESA CUCHOQUESERA /AYACUCHO

presentado por:

Isa´ıas  Antonio Vilca Tueros

dirigido por:

Ing. Cristian Castro Pe´rez

Ing. Luis

A´ ngel Go´mez  Cunya

Ayacucho - Peru´

setiembre   2009

Presento  este trabajo  como parte  de los requisitos  para  optar  el t´ıtulo  acad´emico

de Ingeniero Civil de la Universidad  Nacional San Cristobal  de Huamanga.  Esta  tesis contiene los resultados de las investigaciones realizadas en el periodo 2008 - 2009, sobre el modelamiento  de infiltraci´on en presas con el m´etodo de volu´menes finitos, validado en una aplicacion real lo que es la Presa Cuchoquesera  - Ayacucho.

Isa´ıas Antonio Vilca Tueros

civilca@gmail.com Escuela Profesional de Ingenier´ıa Civil Facultad de Ingenier´ıa Minas, Geolog´ıa y Civil

Universidad  Nacional San Cristobal  de Huamanga

Ayacucho, setiembre  de 2009

Para  mis padres Lucio y Epifania, en

virtud  a su inagotable  labor por forjar el futuro de sus hijos.

A  la  Universidad Nacional  San Cristo´bal de Huamanga, sus  cate-[pic 4]

draticos  de la Escuela Profesional de Ingenier´ıa Civil.

A mis padres,  por su apoyo incondicional y perpetuo.[pic 5]

A Avelino Tel´esforo, y con ´el a todos mis hermanos, por su comprension y apoyo[pic 6]

incondicional.

A Gobierno Regional de Ayacucho - Gerencia Regional de Infraestructura  - Ofici-[pic 7]

na de Coordinaci´on de Actividades - Oficina de Operaci´on y Mantenimiento  de la Presa Cuchoquesera OPEMAN,  por brindarme  la informaci´on y apoyo en cuanto a la investigaci´on de campo en la Presa  Cuchoquesera.

A mis asesores, Ing. Cristian  Castro  P´erez y Ing. Luis A´ ngel Gomez Cunya,  por sus acertadas  cr´ıticas y recomendaciones en la elaboracion del presente trabajo.[pic 8]

A Mariluz, por su ayuda  en la edici´on de este trabajo.[pic 9]

A la comunidad de usuarios de LATEX, al grupo que mantiene la distribuci´on para[pic 10]

el sistema operativo  Windows y a los creadores del editor TeXnicCenter,  la cual fue de mucha ayuda  en la presentacion  del presente.

El presente  trabajo  de investigacion  comprende  el modelamiento  num´erico del fenomeno

de  infiltraci´on  en  medios porosos, en  particular   en  problemas de infiltracion  en presas,gobernada por la ecuacion diferencial de flujo potencial  (Ec.  Laplace ), en los l´ımites de validez  de la Ley de Darcy,  donde  la variable  principal  son las alturas  piezom´etricas  y el gradiente   hidr´aulico,  que  son  factores  fundamentales   para  la  ocurrencia  del  fenomeno. La  t´ecnica  num´erica  principal  en  esta  modelaci´on  es el m´etodo  de volu´menes  finitos (MVF);  sin embargo  se aborda  tambi´en  la modelaci´on  con el m´etodo  de elementos  finitos (MEF);  la discretizacion geom´etrica  utilizada  es la malla triangular  no estructurada, generadas  por la triangulacion  de Delaunay. En s´ıntesis el trabajo  comprende:  la formulaci´on matem´atica,  modelaci´on  num´erica,  programacion   computacional   del  modelo  con  MVF y utiliza  un Software comercial para  la modelaci´on con MEF. La validaci´on de estos modelos se hace con los datos  historicos  de medici´on  en piez´ometros  de la Presa Cuchoquesera en Ayacucho - Peru´, la cual en su secci´on de maxima  altura  alcanza 42m. y est´a disen˜ada para  almacenar  un volumen de 80mmc.

Abstract

The  present  investigation   work includes  the  numerical  modeling  of the  phenomenon  of seepage in porous means, specially  seepage problems in dams, governed  by  the  differential  equation of the  potential  flow (Laplace  equation ), in the  limits  of validity  of the  Darcy  Law, where the  main variable  is the piezom´etrics heights and the hydraulic  gradiente,  that are fundamental   factors  for the occurrence of the phenomenon.  Main numerical  technique  in this modeling is finite volumes   method (FVM);  however  the  modeling  with  finite  elements  method  (FEM)  approached  also; the  used geo- metric  discretizacion  is not structured triangular meshes, generated  by Delaunay  triangulation. In synthesis  the work contains  the mathematical   formulation,  numerical  modeling, the computacional programming   of model with  FVM and  uses commercial  Software  for the modeling  with  FEM. The validation  of these  models takes  control  of the  historical  data  of measurement in piezometers  of the Cuchoquesera  dam in  Ayacucho -  Peru, which  in height  greater  section  reaches  42m.  and  is designed por volume store of 80mmc.

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