Revista UIS Ingenierías

Vol. 24 No. 1 (2025): Revista UIS Ingenierías
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Experimental study of an energy dissipater for debris flow avalanches

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  • Nelson Javier Cely-Calixto
Nelson Javier Cely-Calixto
Universidad Francisco de Paula Santander
DOI: https://doi.org/10.18273/revuin.v24n1-2025002

Published 2025-03-05

Keywords

  • debris,
  • device,
  • avalanche flows,
  • hyper-concentrated,
  • similarity,
  • tropical zones
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How to Cite

Cely-Calixto, N. J. (2025). Experimental study of an energy dissipater for debris flow avalanches. Revista UIS Ingenierías, 24(1), 11–20. https://doi.org/10.18273/revuin.v24n1-2025002

Copyright (c) 2025 Revista UIS Ingenierías

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Abstract

The research aims to evaluate a rigid energy-dissipating device under debris and hyper-concentrated flow conditions. The experimental development is carried out using a scale model using geometric, kinematic, and dynamic similarity conditions, using a channel of 2.3 m length, 0.7 m base, and 0. 07 m height, varying the slope between 2% and 8%, evaluated without device and with dissipating device, in this the separation of 14mm and 8mm grating bars is evaluated, arranging two structures separated at 0.4 m from each other along the study area, with an inlet flow of 0.015 m3/s and an average particle diameter of 5.1 mm. The experimental development shows a reduction of between 50% and 70% of the volume of debris flow in extreme conditions of channel slope (8%); likewise, a reduction of up to 93% is observed for slopes of 2% and up to 88% for slopes of 8% after the arrangement of the rigid energy dissipater. It is observed that in tropical zones the avalanche flow that presents the highest incidence is that of debris, which is a determining factor in selecting the alternative and dimensions of the type of energy dissipater; likewise, a representative positive impact is observed in the reduction of the impact after the arrangement of the dissipator, which indicates that this is a viable alternative to dissipate the energy of debris and hyper-concentrated avalanche flows in tropical zones, close to mountainous areas with slopes greater than 2.5%.

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References

  1. V. Gibiat, E. Plaza, “Estudio experimental de emisiones acústicas precedentes a avalanchas granulares,” Interciencia, vol. 35, no. 11, pp. 807–811, 2010.
  2. A. Sepúlveda, J. Patiño, C. E. Rodríguez, “Metodología para evaluación de riesgo por flujo de detritos detonados por lluvia: caso Útica, Cundinamarca, Colombia,” Obras y Proyectos, vol. 20, pp. 31–43, 2016, doi: http://dx.doi.org/10.4067/S0718-28132016000200003
  3. R. López, “Características hidráulicas y geomorfológicas de ríos de montaña (III),” Cimbra, no. 363, pp. 28–32, 2005.
  4. J. Suarez, “Análisis de Estabilidad,” Flujos de deslizamientos: análisis geotécnico. Cap. 4, 2009, pp. 127–172.
  5. Y. Vargas-Peñaranda, N. Cely-Calixto, G. Carrillo-Soto, “Estimación de caudales extremos no instantáneos en cuencas de la región nororiental andina de Colombia,” Revista UIS Ingenierías, vol. 23, no. 2, 2024, doi: https://doi.org/10.18273/revuin.v23n2-2024008
  6. H. Y. Chona-Jurado, N. J. Cely-Calixto, G. A. Carrillo-Soto, “Comparación obras de reducción del riesgo sobre áreas de amenaza alta por inundación sobre un sector de la Quebrada Tonchala en San José de Cúcuta,” Revista UIS Ingenierías, vol. 22, no. 3, Sep. 2023, doi: https://doi.org/10.18273/revuin.v22n3-2023012
  7. C. García-Hernández, J. Ruiz-Fernández, C. Sánchez-Posada, S. Pereira, M. Oliva, “An extreme event between the little ice age and the 20th century: The snow avalanche cycle of 1888 in the Asturian Massif (Northern Spain),” Geographical Research Letters, vol. 44, no. 1, pp. 187–212, 2018, doi: http://doi.org/10.18172/cig.3386
  8. D. Z. Pivalica Cisternas, “Sistemas de contención de aluviones para la quebrada de Lo Cañas en la comuna de La Florida,” Universidad Andrés Bello, Chile, 2017.
  9. R. López, “Hidrotecnias para la gestión de acarreos en cauces de montaña,” Colegio Oficial de Ingenieros Técnicos Forestales, 1999.
  10. M. A. Vergara, Técnicas de modelación en hidráulica. México: México: Alfaomega, 1996.
  11. G. Aldana and J. Pérez, “Simulación del patrón de flujo y del tiempo de retención hidráulico en lagunas de estabilización y reactores anaerobios de flujo ascendente (RAFA) a través de un modelo físico,” Revista Técnica de la Facultad de Ingeniería Universidad del Zulia, vol. 33, no. 1, pp. 48–58, 2010.
  12. T. Shu-tang, W. Feng, “The fundamental equations of two-dimensional layer flows,” Appl Math Mech, vol. 7, no. 9, pp. 835–840, 1986, doi: https://doi.org/10.1007/BF01898125
  13. M. Cruz Fernández, “Evaluación de la velocidad en un canal abierto mediante las ecuaciones de factor de fricción de Darcy-Weisbach, Chezy y Manning-Ayacucho-2016,” 2016.
  14. J. Suárez, Control de erosión en zonas tropicales. Instituto de Investigaciones sobre Erosión y Deslizamientos, 2001.
  15. M. Bravo-Espinosa, W. R. Osterkamp, V. L. Lopes, “Transporte de sedimentos en corrientes naturales: revisión técnica de ecuaciones empíricas de predicción del arrastre de sedimentos de fondo,” Terra Latinoamericana, vol. 22, no. 3, pp. 377–386, 2004.
  16. J. D. Brea, F. Balocchi, Procesos de erosión-sedimentación en cauces y cuencas. UNESCO Office Montevideo and Regional Bureau for Science in Latin America and the Caribbean, Universidad de Talca, 2010.
  17. J. Aguirre-Pe, M. L. Olivero, A. T. Moncada, “Transporte de sedimentos en cauces de alta pendiente,” Ingeniería del agua, vol. 7, no. 4, pp. 353–365, 2000, doi: https://doi.org/10.4995/ia.2000.2851
  18. R. J. S. Whitehouse, R. L. Soulsby, J. S. Damgaard, “Discussion of ‘inception of sediment transport on steep slopes’ by Richard JS Whitehouse, Richard L. Soulsby, and Jesper S. Damgaard,” Journal of Hydraulic Engineering, vol. 126, no. 7, pp. 553–555, 2000, doi: https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(2000)126:7(553.2)
  19. E. Meyer-Peter and R. Müller, “Formulas for bed‐load transport, paper presented at 2nd Meeting of International Association for Hydraulic Research,” Int. Assoc. for Hydraul. Res., Stockholm, 1948.
  20. J. E. Quiroga-méndez, C. A. Sierra-Gallo, G. E. Blancha-Gutierrez, “Análisis del ariete hidráulico para diferentes configuraciones,” Rev. UIS Ingenierías, vol. 12, no. 2, pp. 29–34, 2013.
  21. B. D. Quintana, Y. Cáceres, “Análisis del comportamiento hidráulico del dispositivo clauzel como disipador de energía para sedimentos presentes en flujos de avalanchas en zonas tropicales,” Trabajo de grado – Pregrado, Universidad Francisco de Paula Santander, Cúcuta, 2017.
  22. W. A. Tuñoque, “Riesgo cuantitativo por flujo de detritos desencadenados por precipitaciones pluviales en la microcuenca Sahuanay, distrito de Tamburgo - Abancay - Apurímac, 2023,” Trabajo de grado, Universidad Nacional Micaela Bastidas de Apurímac, Abancay, 2023.
  23. U. A. Khan, R. Valentino, “Investigating the granulometric distribution of fluvial sediments through the hybrid technique: case study of the Baganza River,” Water (Switzerland), vol. 14, no. 9, May 2022, doi: https://doi.org/10.3390/w14091511
  24. V. J. Niño, “Comparación de criterios de engrosamiento del flujo para la simulación de avalanchas en casos colombianos de estudio,” Trabajo de grado, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, 2015.
  25. A. Ahmed, A. R. Ghumman, “Experimental investigation of flood energy dissipation by single and hybrid defense system,” Water (Switzerland), vol. 11, no. 10, Oct. 2019, doi: https://doi.org/10.3390/w11101971
  26. P. A. Basile, Transporte de sedimentos y morfodinámica de ríos aluviales, Rosario: UNR EDITORA, 2018. [Online]. Available: www.unreditora.edu.ar
  27. J. E. Uparela, “Metodología para la evaluación del riesgo por flujos de lodos y avalanchas en Colombia,” Trabajo de grado, Escuela de Ingenieros, 2017.