Introduccion a Iber

El modelo IberCapacidadesp

Modelo de flujo bidimensional Modelo de flujo bidimensional en ros y estuarios

www.iberaula.es

1.Introduccin

2 Hidrodinmica2.Hidrodinmica

3.Turbulencia

4.Interfaz grfica

5 T d di5.Transporte de sedimentos

6.Desarrollos futuros6.Desarrollos futuros

El modelo IberIntroduccin

Turbillon CARPATurbillon CGiD

El modelo IberIntroduccin

Mdulos de clculoHIDRODINMICA

Velocidad

Calado

TRANSPORTE DE SEDIMENTOSCarga en suspensin

TURBULENCIAViscosidad turbulenta

Carga de fondo Energa turbulenta y disipacin

El modelo IberHidrodinmica

Ecuaciones de aguas someras 2D

yxqqh 0

t x y

2 2x y b,xbx x x x

t t

t x yq q zq q U Uhg gh h h

t x h 2 y h x x x y y

2 2

y x y y b,y y ybt t

y y y

q q q q U Uzhg gh h ht x h y h 2 y x x y y

Distribucin de presin hidrosttica

Velocidad uniforme en profundidad h, Ux, Uy


Esquemas en volmenes finitos descentrados de alta resolucinti Rtipo Roe

Robustos

C bi d i Cambios de rgimen

Frentes de onda

Sin problemas de Sin problemas de

convergencia

Explcitos Explcitos


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


Friccin de fondoFrmula de Manning

22yx n U Un U Uh h yxb,x b,y4/3 4/3 g h g h h h


Rozamiento superficial por viento

26

Van Dorn (1953)

2s a10 10

C V

2106s V103

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

Condicin de vertedero Seccin de control curva de gasto

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

Condicin de vertederoHidrograma


Condiciones de contorno en contornos de pared

Sin rozamiento

R t

Rozamiento

C l t t hid liRos, zonas costeras Canales, estructuras hidrulicas


Condiciones de contorno internas

Flujo bajo compuerta UZ

DZ

Fl j b t d l i lib

BZh

UZ

DZwZ

Flujo sobre vertedero en lmina libreBZ

UZ

DZwZ

Combinacin de compuerta y vertederoZ

h

BZ

Prdida localizada 2VH = 2g


Herramientas de soporte para determinacin i t d va intenso desage

Lnea y distanciaPolgonoPolgono


Infiltracin y precipitacin

yxhUhUh = -i+R

t x y

y

Infiltracin lluvia

Green AmptHortonLineal Green-Ampt

Permeabilidad saturada

S i l t d

HortonLineal

Succin en la zona no-saturada

Porosidad efectiva (drenable)

Saturacin efectiva inicial

Prdida inicial

El modelo IberTurbulencia

Flujos turbulentos

j

it

jb

ii

b

j

jii

xUh

x

xhgh

xzgh

xUhU

thU

viscosidad turbulenta

Modelos de turbulencia promediados en profundidad

El modelo IberTurbulencia

Viscosidad turbulenta constante

constante

Modelo parablico

t constante

h u 07.0 ft Friccin de fondo

Modelo de longitud de mezcla2

2 fs s ij ij

uv l 2S S 2.34 h

Modelo de longitud de mezcla

Friccin de fondo h Cortante horizontal

Modelo k-3

hucSS2

xk

xtDDk 3f

kijijtjk

t

j

Friccin de fondo

Cortante horizontal

kc

hucSS2

kc

x

xtDD 2

22

4f

ijijt1j

t

j

Difusin

Disipacin

El modelo IberTransporte de sedimentos

Ecuacin de conservacin del sedimento

p

sb,ysb,xbqqZ1 p D - E

p

t x y

Transporte en suspensin

E DTransporte de fondo

bZsbq

V1.0: dimetro uniforme


Carga de fondo

p

MEYER-PETER & MLLER(correccin Wong y Parker)

VAN RIJN

APLICACINAPLICACIN

( g y )

Arenas y gravasGravas hasta 30 mm

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

FORMULACIN FORMULACIN

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 -

sb 0.3*

qD

* *bs c

*c

- T


Carga de fondod d f d

p

Pendiente de fondo

Consideracin tanto de la pendiente transversal como longitudinalp g

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

flujoj

pesotensin efectiva

peso



p

Ecuacin de transporte turbulento en suspensin

hU ChU ChC C y txj c,t j

hU C hU ChC Ch E Dt x y x S x

Difusin turbulenta Resuspensin/ deposicindeposicin

Resuspensin/deposicin:

Van Rijn Ecuacin Van Rijn Smith Ariathurai y

Mdulo Turbulencia

Ecuacin Conservacin

Sedimento

Arulanandan



p

Hidrodinmica Erosin Sedimentacin


Condiciones de contorno

p

Entradas:

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

Concentracin

Sedimentograma Sedimentograma

Aguas claras Caudal slido nulo

Salidas: continuidad del sedimento

El modelo IberInterfaz grfica

Basado en GiD: pre/postprocesador grfico de propsito l l

g

general para simulaciones numricas.

www gidhome com

Preproceso: entrada grfica de datos

www.gidhome.com

Preproceso: entrada grfica de datos

Proceso: simulacin hidrulica

P t i li i d lt d Postproceso: visualizacin de resultados

Iber est en espaol e ingls.

Actualmente Iber est disponible para Windows

El modelo IberInterfaz grficag

Preproceso

DEFINICIN MANUAL DE LA MALLA (herramientas estndar GiD)

MALLADO CON TRIANGULOS RECTANGULOS

(error cordal)

Malla

Terreno


Preproceso

USO DE TIN COMO MALLA

TERRENO COMO SUPERFICIES Y MALLADO CON ERROR CORDAL


Proceso

Clculo paralelo: eleccin nmero de procesadoresp

Visualizacin de resultados en marcha

Reinicio de un clculo interrumpido Reinicio de un clculo interrumpido

Primero orden/alta resolucin (rpido/preciso)

Definicin umbral secado/mojado

Modelo de turbulencia


Postproceso

Resultados bsicos:

Calado Calado

Caudal especfico

V l id d Velocidad

Cota de agua

Froude

Resultados adicionales:

Mximos

Riesgo

Capacidad de arrastre

CourantCourant

.lluvia, caudal slido, erosiones, concentracin de contaminantes, etc.


Postproceso

Resultados

Escalas de colores Animaciones


Postproceso

Perfiles Sondas e hidrogramas


Exportacin de resultados a GIS


Zona de flujo preferente RD 9/2008Modificacin RDPH

g

T=100 aosModificacin RDPH

Va de intenso desage Riesgo de daos 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 aos

h > 0 m


Zonas de riesgo Zonas inundables

g

El modelo IberDesarrollos futuros

Mdulos en desarrollo

TRANSPORTE DE SEDIMENTOS Mezclas de sedimento Mezclas de sedimento

Acorazamiento

Estabilidad de mrgenes Estabilidad de mrgenes

Erosin por flujos secundarios en meandros

CALIDAD DE AGUAS OD, MO, Nitrgeno, CF

HBITAT FLUVIALC d l l i Caudales ecolgicos

Mtodos hidrobiolgicos

El modelo IberDesarrollos futuros

SALINIDADSALINIDAD

HIDRODINMICASEDIMENTOSTEMPERATURA

TURBULENCIA

CALIDAD DE AGUAS

HBITAT FLUVIAL

El modelo IberHbitat fluvial

Hbitat disponible

CoberturaCalado

Variables microhbitat

Mdulo hidrodinmicoSustrato

Cobe u a

Velocidad

Ca ado

Criterio hbitatMdulo calidadMdulo T Mdulo calidaddu o

Microhbitat disponible

Hbit t t t l

Temperatura OD, DBO, N, CFMacrohbitat

disponible

Hbitat total disponible

Variables macrohbitatCriterio hbitat

disponible


Criterios de hbitat

Criterio hbitat

Criterio binario

ndice idoneidadUnivariable

Criterio hbitat ndice 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 comn - Adulta

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


Determinacin del nivel de estrs en pasos restringidos

El modelo IberCalidad de agua

OD + DBO + Norg + NH4 + N03

g

Nitrgeno orgnico TemperaturaReaireacinSedimentacin

Oxgeno disuelto DBOCAmonificacin

Amonio BiodegradacinDemanda de

oxgeno por el sedimento

Sedimentacin

Temperatura

Patgenos

Nitrificacin

Salinidad

Nitratosg

Desnitrificacin R di iMuerte

Salinidad

Temperatura

Radiacin

Turbidez


Evolucin del nivel de oxgeno disuelto

g

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


Contaminacin bacteriana por vertidos de saneamiento

g

Red de drenaje

El modelo IberCalidad de aguag

Contaminacin 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

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


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

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


Contaminacin bacteriana por vertidos de saneamiento

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Introduccion a Iber