Uso Del Concepto De Máxima Entropía Para Determinar Caudales En Ríos A Partir Del Registro De Velocidades Superficiales

GUILLÉN, N.; PATALANO, A.; GARCÍA, C. M.

Simposio; IV Simposio Sobre Métodos Experimentales En Hidráulica; 2015

La determinación de caudal en los cursos fluviales es requerida para la planificación del uso racional y responsable de los recursos hídricos y la mitigación del riesgo hídrico (control de las inundaciones). En la práctica, el método de área-velocidad es uno de los más utilizados para determinar el caudal en cursos fluviales a partir de mediciones de velocidad del flujo. Para su implementación, este método requiere el conocimiento de la geometría de la sección transversal del cauce y de mediciones de velocidad (por ejemplo con molinete) en diferentes localizaciones en un número suficiente de verticales ubicadas dentro una sección de medición. Este método no es adecuado en flujos no estacionarios como los que se presentan en crecidas repentinas por el tiempo necesario para relevar la velocidad en todas las localizaciones. Además, en condiciones de crecidas es mayor el riesgo para los operadores ya que están expuestos a altas velocidades de flujo y turbulencia, troncos, etc. Una alternativa al método de área-velocidad que requiere menor cantidad de localizaciones donde se registran los datos de velocidad es el método de entropía. Este método se basa en el principio de que en su estado de equilibrio, un sistema tiende a la maximización de su entropía y se ha utilizado en diferentes campos de investigación, incluida la geomorfología y la hidrología para derivar la función de densidad de probabilidad de una variable aleatoria específica. Maximizando la entropía, la situación simulada es la más probable de ocurrir. En el caso particular del flujo a través de una sección transversal de un río, este enfoque ha sido aplicado por Chiu (1987) para identificar la probabilidad de la distribución de velocidad del flujo y encontrar la existencia de una relación lineal entre la velocidad media u ̅ y la velocidad máxima u_max en una sección de un río [u ̅=f(M,u_max)]. Esta relación se caracteriza por su dependencia de un parámetro adimensional M (llamado parámetro de entropía), que no varía con el nivel de velocidad (o caudal); por lo tanto, representa una constante típica de una sección transversal de un río (función de las características geométricas de esta sección, las características morfológicas del lecho y la pendiente del cauce) y es invariante en el tiempo. Este método de máxima entropía puede ser adaptado para ser utilizado con datos de velocidad superficial (en lugar de los datos de velocidad máxima) registrados con técnica no intrusivas actualmente disponible (Velocimetría por imágenes de partículas en gran escala - LSPIV, radar, etc.).