Introducción (PDF, 8.4 MB)

El modelo IberCapacidadesp

Modelo de flujo bidimensional Modelo de flujo bidimensional en ríos y estuarios

www.iberaula.es

1.Introducción

2 Hidrodinámica2.Hidrodinámica

3.Turbulencia

4.Interfaz gráfica

5 T d di5.Transporte de sedimentos

6.Desarrollos futuros6.Desarrollos futuros

El modelo IberIntroducción

Turbillon CARPATurbillon CGiD

El modelo IberIntroducción

Módulos de cálculoHIDRODINÁMICA

Velocidad

Calado

TRANSPORTE DE SEDIMENTOSCarga en suspensión

TURBULENCIAViscosidad turbulenta

Carga de fondo Energía turbulenta y disipación

El modelo IberHidrodinámica

Ecuaciones de aguas someras 2D

yxqqh 0

t x y

2 2x y b,xbx x x x

t t

t x yq q τzq q U Uhg gh ν h ν h

t x h 2 y h x ρ x x y y

2 2

y x y y b,y y ybt t

y ρ y y

q q q q τ U Uzhg gh ν h ν ht x h y h 2 y ρ x x y y

Distribución de presión hidrostática

Velocidad uniforme en profundidad h, Ux, Uy


Esquemas en volúmenes finitos descentrados de alta resoluciónti Rtipo Roe

• Robustos

C bi d é i• Cambios de régimen

• Frentes de onda

• Sin problemas de• Sin problemas de

convergencia

• Explícitos• Explícitos


Mallas no-estructuradas formadas por elementos de 3 o 4 lados por elementos de 3 o 4 lados


Mallas no-estructuradas formadas l t d 3 4 l d por elementos de 3 o 4 lados


Frentes seco-mojado Estable, conservativo, no difusivo

t = 0 h

t = 4 h


Fricción de fondoFórmula de Manning

22yx n U Un U U

h h yxb,x b,y4/3 4/3τ ρ g h τ ρ g h

h h


Rozamiento superficial por viento

τ ρ 26τ

Van Dorn (1953)

2s a10 10

τ ρ C Vρ ρ 2

106s V103

ρτ

1.4 40

15:00 15:40

max16:40

15:50

19:2015:20

15:2014:10

2:50

0:00 0:00

13:20 18:00

min20:50

14:2016:30

2:10

16:50

13:50 3:20

1.0

1.1

1.2

1.3

atio

n (m

asl)

20

25

30

35

ocity

(m/s

) V=0 m/s

20:40

16:2014:00

01:4016:20

12:5015:30

14:50

0.7

0.8

0.9

1.0

Wat

er e

leva

5

10

15

20

Win

d ve

lo

0.618 19 20 21 22 23 24 25

February 2006

0

Cota sensores_D02 Cota sensores_D04 Cota_D02 Cota_D04N NE E SES SW W NW V=3 m/s


Condiciones de contorno en contornos abiertos

Calado constante o variable en tiempo Marea

Condición de vertedero Sección de control curva de gasto

C d l t t hid Caudal constante o hidrograma Entrada en ríos, canales Avenidas en ríos

Condición de vertederoHidrograma


Condiciones de contorno en contornos de pared

Sin rozamiento

Rí t

Rozamiento

C l t t hid á liRíos, zonas costeras Canales, estructuras hidráulicas


Condiciones de contorno internas

Flujo bajo compuerta UZ

DZ

Fl j b t d lá i lib

BZh

UZ

DZwZ

Flujo sobre vertedero en lámina libreBZ

UZ

DZwZ

Combinación de compuerta y vertederoZ

h

BZ

Pérdida localizada 2VΔH = λ 2g


Herramientas de soporte para determinación í i t d üvía intenso desagüe

•Línea y distancia•Polígono•Polígono


Infiltración y precipitación

yxhUhUh = -i+R

t x y

y

Infiltración lluvia

Green AmptHortonLineal Green-Ampt

• Permeabilidad saturada

S ió l t d

HortonLineal

• Succión en la zona no-saturada

• Porosidad efectiva (drenable)

• Saturación efectiva inicial

• Pérdida inicial

El modelo IberTurbulencia

Flujos turbulentos

j

it

jb

ii

b

j

jii

xUh ν

xτ

xhgh

xzgh

xUhU

thU

viscosidad turbulenta

Modelos de turbulencia promediados en profundidad

El modelo IberTurbulencia

Viscosidad turbulenta constante

ν constante

Modelo parabólico

tν constante

h u 07.0ν ft Fricción de fondo

Modelo de longitud de mezcla2

2 fs s ij ij

uv l 2S S 2.34κ h

Modelo de longitud de mezcla

Fricción de fondoκ h Cortante horizontal

Modelo k-ε3 ε

hucSS2ν

xk

σνν

xtDDk 3

fkijijt

jk

t

j

Fricción de fondo

Cortante horizontal

kc

hucSS2ν

kc

xσνν

xtDD 2

2ε2

4f

εijijt1εjε

t

j

εεεε

Difusión

Disipación

El modelo IberTransporte de sedimentos

Ecuación de conservación del sedimento

p

sb,ysb,xb qqZ1 p D - E

pt x y

Transporte en suspensión

E DTransporte de fondo

bZsbq

V1.0: diámetro uniforme


Carga de fondo

p

MEYER-PETER & MÜLLER(corrección Wong y Parker)

VAN RIJN

APLICACIÓNAPLICACIÓN

( g y )

Arenas y gravasGravas hasta 30 mm

2.1* TT 0 3 q 0 053 3/2* * *3 97

FORMULACIÓN FORMULACIÓN

sb 0.3*1.5

*sb 0 3

T 0.3 q 0.053D

TT 0.3 q 0.100D

sb bs cq = 3.97 τ - τ

sb 0.3*

qD

* *bs c

*c

τ - τTτ


Carga de fondod d f d

p

Pendiente de fondo

Consideración tanto de la pendiente transversal como longitudinalp g

Tensión efectiva de fondo = Tensión ejercida por el flujo + componente del peso

flujoj

pesotensión efectiva

peso



p

Ecuación de transporte turbulento en suspensión

hU ChU ChC C y tx

j c,t j

hU C νhU ChC Ch E Dt x y x S x

Difusión turbulenta Resuspensión/ deposicióndeposición

Resuspensión/deposición:

Van Rijn Ecuación Van Rijn Smith Ariathurai y

Módulo Turbulencia

Ecuación Conservación

Sedimento

Arulanandan



p

Hidrodinámica Erosión Sedimentación


Condiciones de contorno

p

Entradas:

Capacidad de arrastre Meyer-Peter Muller / Van Rijn Meyer Peter Muller / Van Rijn

Concentración

Sedimentograma Sedimentograma

Aguas claras Caudal sólido nulo

Salidas: continuidad del sedimento

El modelo IberInterfaz gráfica

Basado en GiD: pre/postprocesador gráfico de propósito l l é

g

general para simulaciones numéricas.

www gidhome com

Preproceso: entrada gráfica de datos

www.gidhome.com

Preproceso: entrada gráfica de datos

Proceso: simulación hidráulica

P t i li ió d lt d Postproceso: visualización de resultados

Iber está en español e inglés.

Actualmente Iber está disponible para Windows

El modelo IberInterfaz gráficag

Preproceso

DEFINICIÓN MANUAL DE LA MALLA (herramientas estándar GiD)

MALLADO CON TRIANGULOS RECTANGULOS

(error cordal)

Malla

Terreno


Preproceso

USO DE TIN COMO MALLA

TERRENO COMO SUPERFICIES Y MALLADO CON ERROR CORDAL


Proceso

• Cálculo paralelo: elección número de procesadoresp

• Visualización de resultados “en marcha”

• Reinicio de un cálculo interrumpido• Reinicio de un cálculo interrumpido

• Primero orden/alta resolución (rápido/preciso)

• Definición umbral secado/mojado

• Modelo de turbulencia


Postproceso

Resultados básicos:

• Calado• Calado

• Caudal específico

V l id d• Velocidad

• Cota de agua

• Froude

Resultados adicionales:

• Máximos

• Riesgo

• Capacidad de arrastre

• CourantCourant

• ….lluvia, caudal sólido, erosiones, concentración de contaminantes, etc.


Postproceso

Resultados

Escalas de colores Animaciones


Postproceso

Perfiles Sondas e hidrogramas


Exportación de resultados a GIS


Zona de flujo preferente RD 9/2008Modificación RDPH

g

T=100 añosModificación RDPH

Vía de intenso desagüe Riesgo de daños para personas y bienes

h 1 ∆ Zs < 0.3 m (0.1 - 0.5) h > 1 m

V > 1 m/s

> 0 5 2/ q > 0.5 m2/s

Zonas inundablesT = 500 años

h > 0 m


Zonas de riesgo Zonas inundables

g

El modelo IberDesarrollos futuros

Módulos en desarrollo

TRANSPORTE DE SEDIMENTOS Mezclas de sedimento Mezclas de sedimento

Acorazamiento

Estabilidad de márgenes Estabilidad de márgenes

Erosión por flujos secundarios en meandros

CALIDAD DE AGUAS OD, MO, Nitrógeno, CF

HÁBITAT FLUVIALC d l ló i Caudales ecológicos

Métodos hidrobiológicos

El modelo IberDesarrollos futuros

SALINIDADSALINIDAD

HIDRODINÁMICASEDIMENTOSTEMPERATURA

TURBULENCIA

CALIDAD DE AGUAS

ÁHÁBITAT FLUVIAL

El modelo IberHábitat fluvial

Hábitat disponible

CoberturaCalado

Variables microhábitat

Módulo hidrodinámicoSustrato

Cobe u a

Velocidad

Ca ado

Criterio hábitatMódulo calidadMódulo Tª Módulo calidadódu o

Microhábitat disponible

Hábit t t t l

Temperatura OD, DBO, N, CFMacrohábitat

disponible

Hábitat total disponible

Variables macrohábitatCriterio hábitat

disponible


Criterios de hábitat

Criterio hábitat

Criterio binario

Índice idoneidadUnivariable

Criterio hábitat Índice idoneidad

Multivariable


Curvas de idoneidad de la trucha arco iris

( ) ( ) ( ) ( )I I v I h I s I c

min ( ) ( ) ( ) ( )I I v I h I s I c

1/4( ) ( ) ( ) ( )I I v I h I s I c

min ( ), ( ), ( ), ( )I I v I h I s I c


Trucha común - Adulta

Q = 15 m3/s Q = 120 m3/s


Determinación del nivel de estrés en pasos restringidos

El modelo IberCalidad de agua

OD + DBO + Norg + NH4 + N03

g

Nitrógeno orgánico TemperaturaReaireaciónSedimentación

Oxígeno disuelto DBOCAmonificación

Amonio BiodegradaciónDemanda de oxígeno por el

sedimento

Sedimentación

Temperatura

Patógenos

Nitrificación

Salinidad

Nitratosg

Desnitrificación R di ióMuerte

Salinidad

Temperatura

Radiación

Turbidez


Evolución del nivel de oxígeno disuelto

g

Q = 15 m3/s Q = 120 m3/s


Contaminación bacteriana por vertidos de saneamiento

g

Red de drenaje

El modelo IberCalidad de aguag

Contaminación bacteriana por vertidos de saneamientos) 0.8

1

1.2

CADAVAL 20000 m3Vol vertido = 57378 m3Vertido 1

s) 0.8

1

1.2

CADAVAL 30000 m3Vol vertido = 40688 m3Vertido 2

CA

UD

AL

(m3/

s

0.4

0.6

CA

UD

AL

(m3/

s

0.4

0.6

0.8

0 100 200 3000

0.2

0 100 200 3000

0.2

Radiación solar superficial (W/m2) Temperatura SST (K)


Contaminación bacteriana por vertidos de saneamientoPuntos de vertido y de control Probabilidad anual excedencia CFlim

CFlim (ucf/100ml) P[CF>CFlim] (%) 100 10100 10500 5


Contaminación bacteriana por vertidos de saneamiento

Introducción (PDF, 8.4 MB)

Documents

Transcript of Introducción (PDF, 8.4 MB)