Advances in the design of dam engineering in applied research through physical and numerical modeling

  1. Balairón Pérez, Luis 1
  2. López, David 1
  3. Morán, Rafael 2
  4. Ramos, Tamara 1
  5. Toledo, Miguel Ángel 2
  1. 1 Centro de Estudios Hidrográficos - CEDEX
  2. 2 Universidad Politécnica de Madrid
    info

    Universidad Politécnica de Madrid

    Madrid, España

    ROR https://ror.org/03n6nwv02

Zeitschrift:
Ingeniería del agua

ISSN: 1134-2196

Datum der Publikation: 2014

Ausgabe: 18

Nummer: 1

Seiten: 55-69

Art: Artikel

DOI: 10.4995/IA.2014.3143 DIALNET GOOGLE SCHOLAR lock_openOpen Access editor

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Zusammenfassung

Nowadays, an important number of hydraulic work projects as dams, channels, desalination plants, storm tanks, power plants, etc. have being carried out worldwide however Spain is  frequently, the framework to look at. In this paper, the main ongoing applied researches on hydraulic enginery field of dam engineering will be presented regarding both physical and numerical modeling. The main purpose is to improve the knowledge of hydraulic phenomena and to develop new design tools for solving complex hydraulic problems.

Bibliographische Referenzen

  • Baker, R., Gardiner, K.D. 1995. Building blocks. International Water Power and Dam Construction, vol. 47, no. 11, pp. 2.
  • Euler, L.P. 1757. General principles concerning the motion of fluids. Originalmente publicado en Mémoires de l'académie des sciences de Berlin 11, 1757, pp. 274-315. Opera Omnia: Series 2, Volume 12, pp. 54 – 91.
  • Flood, I., and Kartam, N. 1994 Neural networks in civil engineering I: principles and understanding. Journal of Computing in Civil Engineering, 8(2):131-148. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0887-3801(1994)8:2(131)
  • Grassa, JM. 2004. El método SPH. Aplicaciones en ingeniería marítima. Revista de ingeniería civil, 133.
  • Hewlett, H., Baker, R., May, R., Pravdivets, Y.P. 1997. Design of stepped block spillways. Construction Industry Research and Information Association. London, U.K.
  • Lempérière, F. and Ouamane, A. 2003. The Piano Keys weir: a new cost-effective solution for spillways. Hydropower & Dams. Issue 5, 2003. pp. 144-149.
  • Larese, A., Rossi, R., Oñate, E., and Toledo, M. 2010. Physical and numerical modelization of the behavior of rockfill dams during overtopping scenarios. Dam maintenance and rehabilitation II, CRC Press, Boca Raton, FL, 479–487.
  • Larese, A., Rossi, R., Oñate, E., Toledo, M., Morán, R., and Campos, H. 2013. Numerical and Experimental Study of Overtopping and Failure of Rockfill Dams. Int. Journal Geomech., 10.1061/(ASCE)GM.1943-5622.0000345, 04014060.
  • López, D., Marivela, R., Garrote, L. 2010 Smooth Particle Hydrodynamics Model Applied To Hydraulic Structures: A Hydraulic Jump Test Case. Journal of Hydraulic Research. Vol 48. , Extra Issue (2010), pp. 142-158. ISSN: 0022-1686. https://doi.org/10.1080/00221686.2010.9641255
  • Mateos, C. 2010. La modelación física en las obras hidráulicas. Ingeniería del Agua 7(1), 55-70. https://doi.org/10.4995/ia.2000.2837
  • Morán, R. y Toledo, M.A., 2011. Research into protection of rockfill dams from overtopping using rockfill downstream toes. Canadian Journal of Civil Engineering, 38(12), pp. 1314‐1326.
  • Powledge, G.R. y Pravdivets Y.P.. 1994. Experiences with Embankment Dam Overtopping Protection, Hydro Review Magazine,
  • Pravdivets, Y.P., Slissky, S.M. 1981. Passing floodwaters over embankment dams. International Water Power and Dam Construction. vol. 33, no. 7, pp. 30-32.
  • Ramos T., Cordero D., Elviro V., Mateos C. 2013. Sifones regulados para vertido anticipado en avenidas. Ingeniería Civil Num. 172/2013 pag 39-44.
  • Relvas, A.T., Pinheiro, A.N. 2008, Inception Point and Air Concentration in Flows on Stepped Chutes Lined with Wedge-Shaped Concrete Blocks, vol. 134, no. 8, pp. 1042-1051. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(2008)134:8(1042)
  • Saint-Venant, A.J.C.B. 1870. Démonstration élémentaire de la formule de propagation d`une onde ou d`une intumescence dans un canal prismatique ; et remarques sur les propagations du son et de la lumière, sur les ressauts, ainsi que sur la distinction des rivières et des torrents. Comptes rendus des séances de l`Académie des Sciences, Vol. , 71, pp186-195.
  • Santillán, D. , Morán, R., Fraile, J.J., Toledo, M.Á. 2010. Forecasting of dam flow-meter measurements using artificial neural networks. Romeo García et al. (eds) Dam Maintenance and Rehabilitation II, CRC Press, Londres, 2010, pp 183-189.
  • Tullis, J. P., Amanian, N. and Waldron, D. 1995. Design of Labyrinth Spillways. Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 121, Nº3, March 1995. pp. 247-255. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1995)121:3(247)
  • Blade, E. y Gómez, M. 2006. Modelación del flujo en lámina libre sobre cauces naturales. Análisis integrado en una y dos dimensiones. Monografía CIMNE Nº97. ISBN: 84-95999-98-6.
  • Gutierrez, R.M. y Palma, A. 1994. Aireación en las estructuras hidráulicas de las presas: Aliviaderos y desagües profundos. Premio José Torán. Comité Nacional Español de Grandes Presas, España.
  • Lagrange, J.L. 1788. Mécanique analytique. Paris.
  • Liu, G.R.y Liu, M.B., 2003. Smoothed Particle Hydrodynamics. A meshfree particle method. World Scientific. https://doi.org/10.1142/9789812564405
  • Novak P. et al, 1990. Hydraulic structures. Unwin Hyman, London.
  • Portland Cement Association (PCA). 2002. Design Manual for RCC spillways and overtopping protection, Prepared by URS Greiner Woodward Clyde, Skokie, Illinois.
  • Pralong, J., Montarros, F., Blancher, B. Laugier, F. 2011. A sensitivity analysis of Piano Key Weirs geometrical parameters based on 3D numerical modeling. Labyrinth and Piano Key Weirs-PKW 2011. Erpicum et al. (eds) ISBN 978-0-415-68282-4. https://doi.org/10.1201/b12349-21
  • Laugier, F., Pralong, J., Blancher, B. 2011. Influence of structural thickness of sidewalls on PKW spillway discharge capacity. Labyrinth and Piano Key Weirs-PKW 2011. Erpicum et al. (eds) ISBN 978-0-415-68282-4. https://doi.org/10.1201/b12349-24
  • Blancher, B, Montarros, F., Laugier, F. 2011. Hydraulic comparison between Piano Key Weirs and labyrinth spillways. Labyrinth and Piano Key Weirs-PKW 2011. Erpicum et al. (eds) ISBN 978-0-415-68282-4. https://doi.org/10.1201/b12349-22
  • Ahmadi, B. and Chouinard, L.E. 2003 Use of artificial neural networks for real time analysis of dam monitoring data. Annual Conference of the Canadian Society for Civil Engineering.
  • Balairón, L. 2011. Modelación matemática en el ámbito de la dinámica fluvial. II Jornadas de Ingeniería del Agua. Barcelona
  • Baker, R., Gardiner, K. 1994, Construction and performance of a wedge block spillway at Brushes Clough reservoir, Conference of the British Dam Society on Reservoir Safety and the Environment Thomas Telford Services Ltd, Exeter, UK, pp. 214.
  • Couto L. T., Pinto Magalhães A., Toledo, M. A., Morán R. 2006. A new solution for a concrete spillway over a rockfill dam. Hydraulic model study of Barriga Dam in Spain. 5th International Conference on Dam Engineering. ISBN 978-981-05-7585-4.
  • Fernández Bono, Juan F. 1992. La modelación híbrida como técnica de análisis y diseño óptimo de las obras hidráulicas de defensa contra inundaciones en entornos urbanos. Congreso Iberoamericano sobre Técnicas Aplicadas a la Gestión de Emergencias para la Reducción de Desastres Naturales, 1. Ponencias, comunicaciones. Valencia, España. Universidad Politécnica
  • Fernández Bono, Juan F. y Vallés Morán, F.J. 2006. Criterios metodológicos de adaptación del diseño de cuencos de disipación de energía a pie de presa con resalto hidráulico, a caudales superiores a los de diseño XXII Congreso Latinoamericano de Hidráulica. Ciudad Guayana, Venezuela.
  • Frizell, K.H., J. Matos, and A.N. Pinheiro. 2000. Design of concrete stepped overlay protection for embankment dams International Workshop on Hydraulics of Stepped Spillways, Zurich, , H.E. Minor and W.H. Hager (eds), Balkema: pp. 155 - 161.
  • Garrote, L; Trueba, J; Laguna, F. 2008. Comparación entre diferentes modelos matemáticos comerciales. Jornadas Técnicas sobre Hidráulica Fluvial. CEDEX, Madrid.
  • Granell, C. y Toledo, M.A. 2010. Los aliviaderos tipo laberinto. Un nuevo enfoque para su cálculo hidráulico. Congreso Internacional de Rehabilitación de Presas. SEPREM. Referencia 122. Zaragoza.
  • Hudock, G.W. and J. Semerjian. 2010. Performance of the Yellow River Roller compacted concrete overtopping spillways during the september 2009 Georgia Floods, Dam Safety Proceedings, ASDSO, Seattle Washington.
  • Lechuga, C., Toledo, M. A. y Morán, R., 2008. Investigación mediante modelo físico del comportamiento de las presas de escollera ante un vertido sobre coronación. VIII Jornadas Españolas de Presas 2008, Colegio de Ingenieros de Caminos, pp. 21.
  • L. Lia, E.A. Vartdal, M. Skoglund and H.E. Campos, 2013. Rip Rap protection of downstream slopes of rock fill dams - A measure to increase safety in an unpredictable future climate. 9th ICOLD European Club Symposium, Venice, Italy.
  • López, D., Marivela, R., Aranda F. 2009. Calibration of SPH model using prototype pressure data from the stilling basin of the Villar del Rey dam, Spain. 33rd IAHR Congress, Vancouver, Canadá, ISBN: 978-90-78046-08-0.
  • López, D., Marivela, R. 2009. Applications of the SPH Model to the design of fishways. 33rd IAHR Congress, Vancouver, Canadá ISBN: 978-90-78046-08-0
  • López, D., Cuellar, V. 2013. Paralelización CUDA del método SPH. Aplicaciones en el diseño de estructuras hidráulicas. III Jornadas de Ingeniería del Agua. Barcelona, Spain. ISBN 978-84-267-2071-9.
  • Martínez, B., Caballero, F. J., Toledo, M. A., Morán, R., Salazar, F., Morera, L., Campos, H., Sanz, P. 2011. Desarrollo de criterios de diseño para el incremento de la capacidad de desagüe en presas de fábrica mediante aliviaderos con cajeros altamente convergentes. II Jornadas de Ingeniería del Agua, Barcelona.
  • Mateos, C., Elviro, V., Cordero, D. 2008. Mejora de la capacidad de desagüe de presas existentes mediante aliviaderos en sifón VIII Jornadas Españolas de Presas CNEGP-SPANCOLD, Córdoba, España.
  • Mateos, C. y Cordero, D. 2008. Aliviaderos con sifones regulados. Congreso Latinoamericano de Hidráulica, Cartagena de Indias, Colombia.
  • Mateos, C. Cordero, D., Elviro, V. 2009. Prevention of cavitation in siphons. 33rd IAHR Congress, Vancouver, Canadá.
  • Mateos C., Elviro V., Cordero D., Ramos T. 2011. La demanda de aire en los sifones regulables. II Jornadas de Ingeniería del Agua, Barcelona, España.
  • Morán R., Toledo M.A. 2008. Wedge-shaped blocks spillway upon Barriga Dam (Burgos). VIII Jornadas españolas de presas, Córdoba, Spain. SPANCOLD.
  • Morán, R., Campos, H., García, J. y Toledo, M.A., 2011. Estudio de protecciones frente al sobrevertido de presas de materiales sueltos mediante repié de escollera. Dam Maintenance & Rehabilitation II. Zaragoza, España: CRC Press. Taylor & Francis Group. Balkema.
  • Nedushan B.A. and Chouinard L.E. 2003. Use of artificial neural networks for real time analysis of dam monitoring data. Annual Conference of the Canadian Society for Civil Engineering.
  • Salazar, F., Oñate, E., Toledo, M.A. 2013. Posibilidades de la inteligencia artificial en el análisis de auscultación de presas. III Jornadas de Ingeniería del Agua, Valencia.
  • San Mauro, J., Morera, L., Salazar, F., Rossi, R., Toledo, M. A., Morán, R., Martínez, B., Caballero F. J., y Oñate, E. 2013. Modelación física y numérica de aliviaderos con cajeros altamente convergentes. III Jornadas de Ingeniería del Agua, Valencia.
  • Toledo, M. 1998. Safety of rockfill dams subject to overtopping. International Symposium on New Trends and Guidelines on Dam Safety, L. Berga, ed., Taylor & Francis, London.
  • Toledo, M., Moremo, J., and Mateos, C. 2004. Physical and mathematical modelling of embankment dam failure due to overtopping. International Seminar on Stability and Breaching of Embankment Dams, Oslo, Norway.
  • Toobes, L., Chanson, H. 2011. Numericall limitations of hydraulic models. 34th IAHR World Congress. Brisbane, Australia.
  • Magalhäes, A.P. 1983. Descarregadores em labirinto. Laboratorio Nacional de Enghenaria Civil (Portugal).
  • Crespo, A., 2008. Development of the Smoothed Particle Hydrodynamics model SPHysics PhD Thesis. Departamento de Física Aplicada. Universidad de Vigo.
  • Larese, A. 2012. A coupled Eulerian-PFEM model for the simulation of overtopping in rockfill dams. Ph.D. Thesis,Univ. Politècnica de Catalunya (UPC BarcelonaTech), Barcelona, Spain, http://hdl.handle.net/10803/
  • López, D. 2010a. Aplicaciones de la Hidrodinámica Suavizada de las Partículas al Estudio de Fenómenos Hidráulicos. Tesis Doctoral. Universidad Politécnica de Madrid. España, http://oa.upm.es/5526/
  • Morán, R., 2013b. Improvement of the Safety of Rockfill Dams During Through-flow Processes Using Downstream Rockfill Toes, PhD. Thesis, Univ. Politécnica de Madrid, Madrid.
  • Roa, A. 2013. Modelos para el análisis de seguridad de obras hidráulicas basadas en redes bayesianas. Tesis fin de Máster Universitario en Inteligencia Artificial. Universidad Politécnica de Madrid.
  • Toledo, M. 1997. Presas de escollera sometidas a sobrevertido. Estudio del movimiento del agua a través de la escollera y de la estabilidad frente al deslizamiento en masa. Ph.D. Thesis, Univ. Politécnica de Madrid, Madrid.