Toro Labbé, Juan PabloSegovia Farías, Ignacio AndrésFacultad de Ingeniería2023-01-192023-01-192022https://repositorio.unab.cl/xmlui/handle/ria/36213Trabajo de Título (Ingeniero Civil)El presente documento corresponde a un estudio numérico de la resuspensión de sedimentos en el lago Llanquihue, utilizando para ello el software STWAVE. Se recopilaron mediciones de campo con dos instrumentos ubicados dentro del lago, a unos 3 km de la costa sur del lago Llanquihue. El primer instrumento corresponde a una estación meteorológica la cual registra direcciones y velocidades de viento, mientras que el segundo instrumento es un medidor de onda direccional (AWAC)que provee información de alturas y periodos significativos de olas. Una tercera fuente de información se obtuvo de la Dirección Meteorológica de Chile (DMC) con datos de direcciones y velocidades de vientos, valores registrados en tierra, a unos 250 m de la ribera sur del lago. Las velocidades y direcciones de vientos entregadas por el primer instrumento se utilizaron como variables de entrada en STWAVE para obtener alturas y periodos significativos de olas. Estas dos propiedades de las olas fueron comparadas con los registros provenientes del segundo instrumento (AWAC). Se llevaron a cabo simulaciones numéricas para caracterizar las olas en el intervalo de tiempo comprendido entre el 21 de marzo y el 7 de abril de 2022. Al ser STWAVE un modelo de estado estacionario, reprodujo bastante bien las características de las olas cuando los vientos eran más bien constantes. Sin embargo, el modelo no fue capaz de capturar los atributos de las olas bajo cambios abruptos de velocidad o dirección de vientos. Los datos de velocidades y direcciones del primer y tercer instrumento fueron comparados para verificar la validez de la información de la DMC, y así determinar si las estadísticas de las DMC podrían ayudar a estudiar olas de vientos en periodos de tiempo previos a la instalación dela estación meteorológica. Se encontró que las direcciones de vientos de la estación meteorológica y de la DMC seguían un patrón similar. Respecto a las velocidades, los registros de la DMC, eran bastante más pequeños que los valores obtenidos con la estación meteorológica, aunque ambos seguían un patrón proporcional. Se obtuvo un factor igual a 2,69, con el cual se podrían amplificar los datos de la DMC para modelar los vientos en el lago Llanquihue, en periodos anteriores a la instalación de la estación meteorológica. Por medio del software STWAVE se ingresaron los datos de velocidades y direcciones de viento para modelar las alturas y periodos de olas y el esfuerzo de corte de fondo en un intervalo que va desde el 14 de octubre de 2021 hasta el 16 de marzo de 2022. Las tres zonas de interés del lago Llanquihue que fueron analizadas corresponden a los sectores de Puerto Octay, Las Cascadas y Llanquihue, respectivamente. La resuspensión ocurriría una vez que el esfuerzo de corte de fondo supera el esfuerzo de corte crítico, el cual se estimó con la ecuación de Shields obteniendo un valor de 0,21 Pa. Los resultados numéricos indican que, para el sector de Las Cascadas, el 10,7%de los vientos tendría asociado resuspensión de partículas, mientras que para Puerto Octay la resuspensión de partículas ocurriría para un 7,2%de los vientos. Para el sector de Llanquihue, se obtuvo que tan sólo el 1% de los vientos logra sobrepasar el esfuerzo crítico, indicación de que la resuspensión de partículas en ese sector es poco frecuente.The present documentcorresponds to a numerical study of sediment resuspension in lake Llanquihue, using STWAVE software. Field measurements were collected with two instruments located within the lake, about 3 km from the southern shore of lake Llanquihue. The first instrument corresponds to a meteorological station which records wind directions and velocities, while the second instrument is a directional wave gauge (AWAC) that provides information on wave heights and significant wave periods. A third source of information wasobtained from the Chilean Meteorological Direction (DMC) with data on wind directions and velocities, values recorded on land, about 250 m from the southern shore of the lake. The wind velocities and directions provided by the first instrument were used as input variables in STWAVE to obtain significant wave heights and periods. These two wave properties were compared with the records from the second instrument (AWAC). Numerical simulations were carried out to characterize the waves in the time interval between March21 to April7 2022. Since STWAVE isa steady-state model, it was able to reproduce the wave characteristics when the winds were in steadystate. However, the model was not able to capture wave attributes under abrupt changes in wind velocity or direction.The velocity and direction data from the first and third instruments were compared to verify the validity of the DMC data, and to determine if the DMC statistics could help to study wind waves in time periods prior to theinstallationof the meteorological station. It was found that the wind directions from the meteorological station and the DMC followed a similar pattern. Regarding velocities, the DMC records were significantly smaller than the values obtained with the meteorologicalstation, although both followed a proportional pattern. A factor equal to 2.69 was obtained, with which the DMC data could be amplified to model the winds in lake Llanquihue in periods prior to the installation of the meteorological station.Using the STWAVE software, wind velocity and direction data were entered to model wave heights, wave periods and bottom shear stress in a time interval from October 14,2021, to March 16,2022. Three areas in lake Llanquihuewere analyzedcorrespondingto the villages of Puerto Octay, Las Cascadas and Llanquihue, respectively. Resuspension would happen once the bottom shear stress exceeds the critical shear stress, which was estimated with the Shields equation obtaining a value of 0.21 Pa. The numerical results indicatethat, 10.7% of the winds in Las Cascadas areassociated with particle resuspension;whereas inPuerto Octay particle resuspension would happen for 7.2% of the winds. For the Llanquihue sector, only 1% of the winds exceeded the critical stress, indicating that particle resuspension in this regionis infrequent.The results also show that the wind velocities contributingto sediment resuspension are those higher than 5.5 m/s. The preferred directions for particle resuspension in the lake are in the range of values from 42° to 310°. Finally, the numerical results indicate that the wave associated with resuspension are at least 0.38 min height,with minimum periods of 3.8 s.esSedimentos (Geología)InvestigacionesLago LlanquihueTesis