El modelo IberCapacidadesp
Modelo de flujo bidimensional Modelo de flujo bidimensional en ros y estuarios
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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
El modelo IberHidrodinmica
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
El modelo IberHidrodinmica
Mallas no-estructuradas formadas por elementos de 3 o 4 lados por elementos de 3 o 4 lados
El modelo IberHidrodinmica
Mallas no-estructuradas formadas l t d 3 4 l d por elementos de 3 o 4 lados
El modelo IberHidrodinmica
Frentes seco-mojado Estable, conservativo, no difusivo
t = 0 h
t = 4 h
El modelo IberHidrodinmica
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
El modelo IberHidrodinmica
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
El modelo IberHidrodinmica
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
El modelo IberHidrodinmica
Condiciones de contorno en contornos de pared
Sin rozamiento
R t
Rozamiento
C l t t hid liRos, zonas costeras Canales, estructuras hidrulicas
El modelo IberHidrodinmica
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
El modelo IberHidrodinmica
Herramientas de soporte para determinacin i t d va intenso desage
Lnea y distanciaPolgonoPolgono
El modelo IberHidrodinmica
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
El modelo IberTransporte de sedimentos
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
El modelo IberTransporte de sedimentos
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
El modelo IberTransporte de sedimentos
Transporte en suspensin
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
El modelo IberTransporte de sedimentos
Transporte en suspensin
p
Hidrodinmica Erosin Sedimentacin
El modelo IberTransporte de sedimentos
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
El modelo IberInterfaz grficag
Preproceso
USO DE TIN COMO MALLA
TERRENO COMO SUPERFICIES Y MALLADO CON ERROR CORDAL
El modelo IberInterfaz grficag
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
El modelo IberInterfaz grficag
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.
El modelo IberInterfaz grficag
Postproceso
Resultados
Escalas de colores Animaciones
El modelo IberInterfaz grficag
Postproceso
Perfiles Sondas e hidrogramas
El modelo IberInterfaz grficag
Exportacin de resultados a GIS
El modelo IberInterfaz grfica
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
El modelo IberInterfaz grfica
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
El modelo IberHbitat fluvial
Criterios de hbitat
Criterio hbitat
Criterio binario
ndice idoneidadUnivariable
Criterio hbitat ndice idoneidad
Multivariable
El modelo IberHbitat fluvial
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
El modelo IberHbitat fluvial
Trucha comn - Adulta
Q = 15 m3/s Q = 120 m3/s
El modelo IberHbitat fluvial
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
El modelo IberCalidad de agua
Evolucin del nivel de oxgeno disuelto
g
Q = 15 m3/s Q = 120 m3/s
El modelo IberCalidad de agua
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)
El modelo IberCalidad de aguag
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
El modelo IberCalidad de aguag
Contaminacin bacteriana por vertidos de saneamiento