Determinación numérica de la influencia de las condiciones de borde de costeras sobre la longitud de una cuña salina en estuarios. Aplicación a estuarios chilenos

Abstract

El objetivo principal de este trabajo de título fue el de caracterizar mediante un análisis teórico y modelación numérica, las condiciones de borde aguas abajo de una cuña salina en un estuario y cómo estas condiciones alteran la longitud de la cuña. Para ello se comenzó con una revisión bibliográfica y recopilación de antecedentes para poder determinar las ecuaciones que describen en régimen permanente las alturas de escurrimiento del flujo estratificado a lo largo de un estuario, considerando un sistema simplificado con dimensiones uniformes. Luego se hizo uso del software de modelación ELCOM, el cual previamente fue validado comparando sus resultados con mediciones de sistemas naturales en los cuales existiese una cuña salina. Se dispuso para ello datos en Chile en el estuario del río Lebu y río Toltén. Se procedió a determinar cómo influyen distintas condiciones de borde costeras y la magnitud de éstas. Dentro de estas condiciones se estudió la magnitud de las corrientes oceánicas paralelas a la costa, la presencia de una barra lateral en la desembocadura del río, y la influencia de la velocidad del viento paralelo y perpendicular a la costa. Además, se realizó una modelación para incorporar el efecto de las mareas y analizar su influencia sobre la cuña salina. Como resultados, se plantean las ecuaciones que describen el sistema en régimen permanente considerando una cuña salina presente en un cauce el cual desemboca en un cuerpo de agua salada luego de sufrir un aumento abrupto en su ancho y profundidad. Se establece el supuesto de la existencia de una crisis en esta singularidad, con condiciones supercríticas aguas abajo de ésta, y luego pasar a tener condiciones subcríticas a través de un resalto hidráulico. Este supuesto se comparó con simulaciones numéricas, de lo cual se concluyó que efectivamente existe crisis y luego flujo supercrítico, sin embargo se descarta la presencia de un resalto o flujo subcrítico a menos que exista un control hidráulico aguas abajo que lo imponga. Además se obtienen resultados satisfactorios de la modelación realizada con ELCOM, al compararla con mediciones de sistemas reales. Por ello, con esta herramienta validada, se analizó la influencia del viento, mareas, corrientes oceánicas y angostamientos en la boca del estuario, y cómo éstas afectan la extensión de la cuña salina. Teniendo como resultados, que vientos en el sentido de escurrimiento del río aumentan la extensión de la cuña, mientras que para vientos en sentido opuesto y transversales al río reducen su longitud, que los niveles mínimos de mareas son los que determinan el comportamiento del alcance de la cuña salina, que a mayor velocidad de corrientes paralelas a la costa, menor es el tamaño de la cuña salina y que la longitud de la intrusión se ve disminuida fuertemente al existir un angostamiento en la boca del estuario. Finalmente se desea dejar establecido el modelo para poder ser aplicado a otros sistemas naturales de estuario en presencia de una cuña salina y poder predecir el comportamiento de estos, considerando la influencia de los distintos parámetros que influyen en las características del flujo y tener especial cuidado en los que son más influyentes.