This study analyzes the air–water flow properties in overflow nappe jets. Data were measured in several cross-sections of rectangular free-falling jets downstream of a sharp-crested weir, with a maximum fall distance of 2.0 m. The flow properties were obtained using a conductivity phase-detection probe. Furthermore, a back-flushing Pitot-Prandtl probe was used in order to obtain the velocity profiles. Five specific flows rates were analyzed, from 0.024 to 0.096 m³/s/m. The measurements of the air–water flow allowed us to characterize the increment of the air entrainment during the fall, affecting the flow characteristic distributions, reducing the non-aerated water inner core, and increasing the lateral spread, thereby leading to changes in the jet thickness. The results showed slight differences between the upper and lower nappe trajectories. The experimental data of the jet thickness related to a local void fraction of 50% seemed to be similar to the jet thickness due only to gravitational effects until the break-up length was reached. The amount of energy tended to remain constant until the falling distance was over 15 times greater than the total energy head over the weir crest, a distance at which the entrained air affected the entire cross-section, and the non-aerated core tended to disappear. The new experiments related with air–water properties in free-falling jets allow us to improve the current knowledge of turbulent rectangular jets.

This experimental study presents an analysis of the air–water flow in rectangular free-falling jets. The measurements were obtained downstream of a 1.05 m wide sharp-crested weir. The properties of the air–water flow were registered in several cross-sections of the nappe. A conductivity phase detection probe was employed, sampling at 20 kHz. Three different specific flows were considered, with energy head over the crest of 0.080, 0.109 and 0.131 m to avoid scale effects. To analyze the flow properties, air–water parameters during the fall, such as the phase change spatial distribution, air–water phase change of frequency, Sauter mean diameter, bubble chord length, turbulent intensities and spectral analyses, were studied. The jet thickness behaviors (inner jet core and free surface) were also analyzed in the falling jet. The jet thickness related to a void fraction of 90% seems to be similar to the theoretical proposal obtained by Castillo et al. (2015), while the jet thickness related to a void fraction of 10% seems to be similar to the jet thickness due to gravitational effects. The results show relative differences in the behavior of the upper and lower sides of the nappe. The experimental data allow us to improve on and complement previous research.

Los lahares primarios originados durante erupciones de volcanes nevados, como el volcán Cotopaxi, son el resultado de la combinación de mecanismos físicos relacionados con el fenómeno eruptivo como la expulsión de ceniza, material piroclástico y flujos de lava incandescente que provocan el derretimiento súbito de una porción del glaciar. Afectan directamente asentamientos humanos e infraestructura desarrollada a lo largo de los cauces de los ríos y llanuras que corresponden a los drenajes naturales por donde transitan los lahares. El periodo de recurrencia eruptiva del volcán es relativamente amplio considerando la más reciente erupción significativa que ha sido registrada en junio de 1877. La investigación se enfoca en la modelación numérica unidimensional para flujo no permanente realizada en el programa libre HEC-RAS, considerando información geológica, glaciológica, vulcanológica y cartográfica actual, generada y recopilada en campo durante los últimos años. Estos datos han sido analizados y considerados para la definición de los parámetros iniciales que corresponden a volúmenes e hidrogramas. El modelo numérico calibrado en base al evento histórico de 1877, constituye la base para la simulación de los escenarios probables de ocurrencia. Los resultados obtenidos permiten la generación de mapas de afectación referenciales que constituyen un aporte técnico y práctico, ya que pueden ser utilizados para tomar decisiones acerca de la definición de zonas de afectación, sitios seguros, planificación territorial, planes de concientización, recuperación y mitigación ante procesos eruptivos futuros del volcán Cotopaxi que afecten de manera particular el valle de Latacunga.

The University of Queensland's institutional repository, UQ eSpace, aims to create global visibility and accessibility of UQ’s scholarly research.

Actualmente las presas están sujetas a nuevos escenarios como el sobrevertido por coronación o la rotura de la presa. En ciudades andinas que se encuentran por encima de los 2800 m.s.n.m. las condiciones topográficas, hidrológicas y geológicas son diferentes con otras regiones más planas. Este estudio plantea la simulación numérica en el software Iber de la rotura de una presa implantada en los andes centrales del Ecuador. Se analizará el tránsito de esta crecida hacia aguas abajo de la presa, a fin de identificar posibles zonas de afectación a la zona urbana e infraestructura civil considerando agua clara y agua clara con transporte de sedimentos. Además, se realizará un análisis de peligrosidad y grado de afectación utilizando dos códigos internacionales, los cuales son: el código español RD9/2008 y el código de la Agencia Federal para el manejo de Emergencias norteamericano FEMA. Los resultados obtenidos muestran similitud con otros estudios en cuanto al hidrograma de rotura con y sin sedimentos; adicionalmente se puede evidenciar las zonas de afectación y las diferencias de los códigos de peligrosidad analizados.