Manual_basico_usuario_Iber_v2015.pdf

Modelización bidimensional del flujo en lámina libre en aguas poco profundas

Manual básico de usuario 2015

Pág. 0 de 26


MANUAL BÁSICO DE USUARIO

1. INTRODUCCIÓN...................................................................................... 5 2. PRE-PROCESO ........................................................................................ 6

2.1. Introducción ........................................................................................ 6 2.2. Crear o importar una geometría .............................................................6

2.2.1. Creación ........................................................................................6 2.2.2. Importación ...................................................................................7 “Herramientas Iber > MDT” .......................................................................7 Menú “Herramientas Iber > RTIN” ..............................................................8 Importar un MDT como GDAL ....................................................................9 Importar una TIN generada con un SIG..................................................... 10 2.3. Condiciones hidrodinámicas ................................................................. 10

2.3.1. Condiciones iniciales...................................................................... 10 2.3.2. Condiciones de contorno de entrada ................................................ 11 2.3.3. Condiciones de contorno de salida ................................................... 11 2.3.4. Condiciones internas ..................................................................... 11 2.3.5. Otras condiciones ......................................................................... 11 2.4. Rugosidad ......................................................................................... 11

2.4.1. Asignación según usos del suelo ..................................................... 12 2.4.2. Asignación según coeficiente de Manning variable.............................. 12 2.4.3. Asignación automática con datos georeferenciados ............................ 12 Formato de los archivos para asignación automática del coeficiente de Manning ........................................................................................................... 12 2.5. Procesos hidrológicos.......................................................................... 14

2.5.1. Lluvia .......................................................................................... 14

Pág. 2 de 26


2.5.2. Pérdidas (por infiltración)............................................................... 14 2.6. Transporte de sedimentos ................................................................... 15

2.6.1. Capa no erosionable ...................................................................... 15 2.6.2. Sedimentograma para transporte de fondo ....................................... 15 2.6.3. Entrada de sedimento en suspensión ............................................... 15 2.6.4. Fuente de sedimento en suspensión ................................................ 16 2.6.5. Concentración inicial de sedimento en suspensión ............................. 16 2.7. Viento .............................................................................................. 16 2.8. Turbulencia ....................................................................................... 16

2.8.1. Condiciones de contorno e iniciales para el modelo de turbulencia k-ε . . 16 2.9. Formación de Brecha .......................................................................... 16

2.9.1. Guía Técnica Española ................................................................... 17 2.9.2. Trapezoidal .................................................................................. 17 2.10. Vía de intenso desagüe ..................................................................... 18 2.11. Mallado ........................................................................................... 18

2.11.1. Herramientas Iber para el mallado................................................. 19 Editar malla .......................................................................................... 20 Estructuras ........................................................................................... 20 3. CÁLCULO .............................................................................................. 21

3.1. Ejecución de un cálculo ....................................................................... 21 3.2. Parámetros del cálculo ........................................................................ 21

3.2.1. Parámetros d e tiempo ................................................................... 21 3.2.2. General (parámetros de cálculo) ..................................................... 21 3.2.3. Resultados ................................................................................... 23 3.2.4. Peligrosidad personalizada ............................................................. 23 3.2.5. Turbulencia .................................................................................. 23

Pág. 3 de 26


3.2.6. Sedimentos.................................................................................. 23 3.2.7. Vía de Intenso desagüe ................................................................. 23 3.2.8. Brecha ........................................................................................ 24 3.2.9. Lluvia .......................................................................................... 24 4. POST-PROCESO .................................................................................... 25

4.1. Resultados ........................................................................................ 25

4.1.1. Ver resultados .............................................................................. 25 4.1.2. Animaciones ................................................................................ 26 4.1.3. Ver gráficas ................................................................................. 26 4.2. Exportar resultados ............................................................................ 26 4.3. Caudal a través de una línea................................................................ 26

Pág. 4 de 26


1. INTRODUCCIÓN Iber es un modelo numérico de simulación de flujo turbulento en lámina libre en régimen no‐ permanente, y de procesos medioambientales en hidráulica fluvial. El rango de aplicación de Iber abarca la hidrodinámica fluvial, la simulación de rotura de presas, la evaluación de zonas inundables, el cálculo de transporte de sedimentos, y el flujo de marea en estuarios. El modelo Iber consta actualmente de 4 módulos de cálculo principales: un módulo hidrodinámico, un módulo de turbulencia, un módulo de transporte de sedimentos y un módulo de calidad de agua. Todos los módulos trabajan sobre una malla, estructurada y no estructurada, de volúmenes finitos formada por elementos triangulares y/o cuadriláteros. Este manual constituye una guía básica de uso del programa Iber. Se presentan las operaciones básicas para poder crear un proyecto, realizar los cálculos y visualizar los resultados. Tanto en el pre‐proceso como en el post‐proceso existen múltiples opciones de operación del modelo, más allá de lo que se explica en el presente manual. La interfaz de Iber está basada en GID (www.gidhome.com), el software de Pre‐proceso y Post‐proceso desarrollado por el CIMNE. La información detallada de las capacidades de Iber, ecuaciones y esquemas numéricos se encuentra en el Manual de Referencia Hidráulico. Iber puede utilizarse tanto en Español como en Inglés, para cambiar de idioma hay que acceder al menú “Utilidades > Preferencias”. Para realizar una simulación hidráulica en dos dimensiones es necesario tener una base sólida de hidráulica, dinámica fluvial y modelización numérica, y es recomendable haber realizado algún curso de introducción a Iber. Este manual es un resumen y no se pretende que solamente con este manual se pueda realizar una simulación desde cero con éxito. Como complemento al presente manual básico se aconseja visualizar los tutoriales que se pueden descargar de www.iberaula.com.

Pág. 5 de 26


2. PRE‐PROCESO 2.1. Introducción Para poder realizar un cálculo con Iber, se deben realizar los siguientes pasos: 

Crear o importar una geometría



Asignar una serie de parámetros de entrada (rugosidad del fondo, modelo de turbulencia, etc.)



Asignar condiciones de contorno e iniciales



Asignar opciones generales de cálculo (tiempo de cálculo, parámetros del esquema numérico, activación de módulos adicionales)



Construir una malla de cálculo



Lanzar el cálculo

Las condiciones de contorno e iniciales, así como la mayor parte de parámetros de entrada se pueden asignar tanto sobre la geometría como sobre la malla. Las condiciones asignadas sobre la geometría se traspasan a la malla al crearla, las condiciones asignadas sobre la malla se pierden al remallar. Para generar una malla se debe tener una geometría formada por superficies.

2.2. Crear o importar una geometría 2.2.1. Creación La geometría con la que trabaja Iber para generar la malla de cálculo se basa en tres entidades básicas: 

Puntos



Líneas



Superficies

Iber dispone de una interfaz en la cual se puede crear una geometría desde el inicio, dibujando puntos (directamente o entrando coordenadas), líneas y superficies. La combinación de estos elementos es suficiente para definir una geometría que permita modelizar la geometría de cualquier modelo bidimensional discretizándolo en un conjunto de superficies planas.

Pág. 6 de 26


2.2.2. Importación Para importar una geometría es necesario en primer lugar guardar el proyecto con un nombre. El proyecto se guarda en el ordenador como una carpeta con el nombre del proyecto y extensión *.gid. Por otro lado, desde el menú “Archivo > Importar” se pueden importar distintos formatos estándar (*.dxf, shapefile, entre otros). Asimismo, a través del menú “Herramientas Iber” se pueden importar modelos digitales del terreno en formato ASCII de Arc/Info. Una vez creada o importada una geometría es posible editarla y modificarla con las opciones bajo el menú “Geometría”.

“Herramientas Iber > MDT” El submenú Combinar/Dividir MDT crea una serie de nuevos archivos ASCII a partir de todos los archivos ASCII (con extensión *.txt) que se encuentren en una carpeta. Se puede escoger el número de filas y columnas de los archivos resultantes. También se crea un archivo dtms_file.dat que es el listado de los nuevos archivos creados. El submenú Importar MDT permite importar un archivo en formato ASCII seleccionándolo, o un grupo de archivos seleccionando el archivo dtms_file.dat correspondiente.

1)

2)

3)

Figura 1: Creación de la geometría a partir de la composición de MDTs

NOTA 1:

La importación de archivos MDT desde “Herramientas Iber > MDT”, como superficies NURBS, da buenos resultados para geometrías relativamente suaves. Geometrías muy irregulares (por ejemplo con edificios) pueden dar lugar a superficies que se curven sobre sí mismas, con las que se obtendrán mallas de cálculo mal condicionadas. Una buena opción es combinar los archivos importados de esta manera con un mallado con limitación del error cordal (en Pág. 7 de 26


“Utilidades > Preferencias > Mallar ”), y, en caso de haber importado más de una superficie, el mallador RJUMP (que no repercute en la malla las líneas de división entre superficies).

Figura 2: Malla irregular generada tras la importación de un MDT

Menú “Herramientas Iber > RTIN” Con este menú se puede crear e importar una geometría formada por una red irregular de triángulos rectángulos (RTIN). Con el submenú crear RTIN se selecciona el archivo ASCII del MDT, y se crea un archivo “rtin.dxf” dentro de la carpeta del proyecto Iber. Al crearlo se debe indicar la longitud mínima y máxima de lado de los triángulos que se formarán, así como una tolerancia (máxima distancia en vertical entre el MDT y la geometría creada) que debe de ser del orden de la precisión altimétrica del MDT. Una vez importado el archivo RTIN se debe colapsar el modelo ya que los triángulos se han importado como triángulos independientes, es decir, sin compartir una sola línea como lado común. El colapso puede tardar bastante tiempo, por lo que se permite cancelar el proceso si se desea modificar la RTIN importada. NOTA 2:

La opción de utilizar RTINs suele generar geometrías muy aproximadas a la topografía real, con un número optimizado de elementos y muy robustas frente a problemas de mallado o numéricos.

NOTA 3:

Una buena opción para generar una malla de cálculo a partir de esta geometría es utilizar una malla estructurada sobre superficies, con una división por línea (“Malla > Estructurada > Superficies > Asignar número de divisiones”, seleccionar todas las superficies, escoger Número de divisiones =1, seleccionar todas las líneas).

Pág. 8 de 26


Figura 3: Visualización del MDT (izq.), la ortofoto (centro) y la malla (dcha.) en RTIN

Importar un MDT como GDAL GDAL es el acrónimo de Geospatial Data Abtraction Library e Iber tiene la posibilidad de importar MDTs desde múltiples formatos (*.asc, *.txt, *.adf, *.tif…) como geometría o malla. La lectura de los archivos de entrada es idéntica a la de salida, creando una geometría o malla estructurada con elementos rectangulares de tamaño igual o múltiple al tamaño de celda del archivo de entrada.

Figura 4: Geometría (izq.) y malla (dcha.) importadas desde GDAL

NOTA 4:

Esta opción importa el modelo del terreno sin pérdida de precisión, pero a costa de un gran número de elementos, y por lo tanto el coste computacional del cálculo hidráulico será generalmente más elevado.

NOTA 5:


Pág. 9 de 26


Importar una TIN generada con un SIG Otra opción para importar la geometría de un MDT, en este caso como una red de triángulos irregulares o TIN, es importar directamente la TIN generada con un SIG y exportada como shapefile. Para ello es recomendable que la TIN se haya realizado previamente a partir de una capa raster (y no por ejemplo a partir de curvas de nivel u otras entidades) para asegurar que los triángulos resultantes no tengan lados demasiado pequeños.

Figura 5: Malla tipo TIN tras su importación desde un archivo SIG

NOTA 6:

Si se utiliza el software ArcGIS, la exportación de una TIN a shapefile se hace con la opción “ArcToolbox > 3D Analyst

Tools > Conversion > From TIN > TIN triangle ”. NOTA 7:


2.3. Condiciones hidrodinámicas 2.3.1. Condiciones iniciales Se puede escoger entre asignar un calado o una cota de agua. Iber por defecto asigna calado nulo en todo el dominio (modelo “seco”). Si se desea una condición inicial diferente se deberá asignar en todo el modelo o en aquellas zonas donde se requiera.

Pág. 10 de 26


2.3.2. Condiciones de contorno de entrada Existe la posibilidad de asignar un caudal total, un caudal específico (caudal por unidad de ancho) o una cota de agua. En cada caso se exigirán los parámetros necesarios en función de si el régimen es subcrítico, crítico, o supercrítico. NOTA 8:

Ante un desconocimiento detallado de las condiciones de contorno, una buena alternativa suele ser ampliar el dominio lo suficientemente lejos de la zona de interés, e imponer régimen crítico.

2.3.3. Condiciones de contorno de salida En este caso sólo se deben especificar parámetros adicionales si el régimen es subcrítico, en cuyo caso es posible utilizar una condición tipo vertedero, una condición de nivel dado (cota o calado) o una curva de gasto, por caudal total o caudal específico. En caso de régimen supercrítico o crítico no es necesario asignar parámetros adicionales.

2.3.4. Condiciones internas Con este menú se pueden asignar distintos tipos de condiciones internas en los lados de los elementos. Los tipos de condiciones internas consideradas son: vertedero, compuerta, combinación de vertedero y compuerta, o un coeficiente de pérdidas localizadas. En los primeros tres casos, la longitud del vertedero y el ancho de la compuerta se piden como un porcentaje de longitud del lado, no como longitud absoluta.

2.3.5. Otras condiciones Las fuentes y sumideros es una condición interna por la cual se puede asignar una entra (fuente) o salida (sumidero) de caudal en un punto o puntos concretos. Iber también incorpora una serie de estructuras con las cuales se modifican las ecuaciones del flujo para representar cubiertas, puentes y alcantarillas (culverts).

2.4. Rugosidad En Iber la rugosidad se asigna a través de un coeficiente de rugosidad de Manning. Debe ser asignado a todas las superficies de la geometría o elementos de la malla. NOTA 9:

Siempre prevalecerá el valor asignado sobre la malla, ya sea heredado de la geometría o impuesto.

Pág. 11 de 26


2.4.1. Asignación según usos del suelo Con el menú “Rugosidad > Usos del suelo” se abre la posibilidad de escoger un uso del suelo y asignarlo a las superficies que forman la geometría (o en su caso a los elementos de la malla). Existen unos valor predeterminados asignados a cada uso del suelo, pero estos pueden cambiarse. También se pueden añadir o eliminar usos del suelo.

2.4.2. Asignación según coeficiente de Manning variable Es posible tener en cuenta la variación de la rugosidad con el calado o el caudal específico. De este modo, si se dispone de datos fiables, se consigue un mayor realismo al considerar la influencia del fondo y la inclinación de la vegetación con el calado o caudal específico.

2.4.3. Asignación automática con datos georeferenciados La asignación automática del coeficiente de rugosidad se realiza desde el menú “Datos > Rugosidad >

Asignación automática”. Este menú abre una ventana de selección donde el usuario puede escoger el tipo de archivo desde donde se leerá la información de usos del suelo. Iber tiene implementados dos formatos, el formato estándar ASCII Grid ArcInfo y un formato XY definido específicamente. En ambos casos debe existir en el mismo directorio un archivo *.csv que contenga la lista de los tipo de usos del suelo utilizados, que además deberán coincidir con los existentes en la base de datos del programa. Si las clases no existieran pueden crearse dentro de la base de datos mediante la ventana de asignación manual del sub‐apartado 2.4.1. Una vez seleccionado el formato deseado se acepta y se abrirá una ventana desde donde escoger el archivo. Al escoger el archivo adecuado y aceptar, el programa lee la información y automáticamente asigna a los elementos de la malla el coeficiente de Manning que les corresponde.

Formato de los archivos para asignación automática del coeficiente de Manning La información de los coeficientes de rugosidad de Manning para la asignación automática puede darse, como se mencionó anteriormente, en los dos formatos. Estos dos formatos, que provienen de archivos de georeferenciación espacial, se describen a continuación:

Pág. 12 de 26




Formato ASCII Grid de SIG

En este caso son necesarios dos archivos, el primero contiene la distribución de coeficientes de rugosidad y el segundo contiene una lista de las clases/usos del suelo empleados. Ambos archivos deben tener el mismo nombre y estar ubicados en el mismo directorio. Archivo “nombre1.txt” o “nombre1.asc” (nombre es cualquier nombre): es un raster en formato ASCII de SIGs que corresponde a la distribución espacial de rugosidades. Los valores que aparecen en las filas y columnas del archivo son las clases de uso del suelo.

Figura 6: Ejemplo de un raster de usos del suelo

Archivo “nombre1.csv” (nombre1 es cualquier nombre): es archivo de texto delimitado por comas en forma de tabla a la que a cada nombre de clase de usos del suelo se le asigna el correspondiente número, con el formato que se indica en la siguiente figura.

Figura 7: Ejemplo de una tabla de usos del suelo

Los nombres de los usos del suelo pueden declararse tanto en inglés como en español. Si se hacen en este último, en caso de existir en la base de datos de Iber, dichos nombres deben coincidir con el nombre en inglés de la base de datos de Iber. Pág. 13 de 26




Formato XY dbase

Igual que en el caso anterior, son necesarios dos archivos que deben estar ubicados en el mismo directorio. Archivo “nombre2.txt” (nombre2 es cualquier nombre): archivo que contiene una lista de puntos de coeficiente de Manning conocido. Se compone de tres columnas separadas por espacios. La primera columna es la coordenada X, la segunda es la coordenada Y y la tercera es la clase de uso del suelo.

Figura 8: Ejemplo de una tabla de usos del suelo

Archivo “nombre2.csv”: tiene las mismas características que el descrito para el formato anterior.

2.5. Procesos hidrológicos En el menú “Datos > Procesos hidrológicos” se pueden asignar uno o varios hietogramas, así como distintas funciones de pérdidas por infiltración sobre las superficies de la geometría o los elementos de la malla.

2.5.1. Lluvia La lluvia se asigna en forma de hietograma. Cada instante de tiempo del hietograma indica el inicio de un bloque de precipitación de intensidad constante que se mantiene hasta el próximo instante de tiempo. NOTA 10:

En este caso el gráfico no corresponde a los datos de lluvia introducidos.

2.5.2. Pérdidas (por infiltración) Iber permite considerar cuatro modelos distintos de pérdidas por infiltración: el modelo de Horton, el modelo lineal, el modelo de Green‐Ampt y el modelo del SCS. Con el menú “Datos > Procesos Pág. 14 de 26


hidrológicos > Pérdidas” se accede a la introducción de los distintos parámetros de cada modelo, y a su asignación a superficies o elementos de la malla.

2.6. Transporte de sedimentos A través del menú “Datos > Transporte de sedimentos” se accede a los submenús que permiten asignar condiciones a la geometría o a la malla para el cálculo del transporte de sedimentos. La activación de los distintos módulos de cálculo y la declaración de los parámetros generales se debe hacer desde el menú “Datos > Datos del problema”.

2.6.1. Capa no erosionable Con el submenú Posición capa de roca se puede fijar una cota o profundidad del lecho no erosionable. Sirve tanto para transporte de fondo como para transporte en suspensión.

2.6.2. Sedimentograma para transporte de fondo Con el submenú Cond Cont Transp Sed Fondo se accede a la condición de contorno aguas arriba para caudal sólido por arrastre de fondo. La condición se asigna a las líneas del contorno o lados de elementos del contorno. Se puede escoger entre: 

Agua limpia: caudal sólido nulo en la entrada



Capacidad de arrastre: el caudal sólido de entrada corresponde a la capacidad de arrastre del flujo en dicha entrada, que a su vez depende del modelo de transporte de fondo escogido en “Datos >

Datos de problema” 

Dependiente del tiempo: permite asignar un sedimentograma



ql/qs: relación entre el caudal específico líquido y caudal específico sólido

2.6.3. Entrada de sedimento en suspensión El submenú Entrada Sed Suspensión asigna una concentración de sedimento en suspensión (puede ser variable en el tiempo) a una entrada de caudal.

Pág. 15 de 26


2.6.4. Fuente de sedimento en suspensión El submenú Fuente Sed Suspensión permite asignar un aporte de caudal con una determinada concentración de sedimento, a cualquier superficie o elemento de la malla. NOTA 11:

Si se asigna esta condición a una superficie, la condición se traslada a todos los elementos de la malla de dicha superficie, por lo que el caudal se multiplicará por el número de elementos en que se divida la superficie.

2.6.5. Concentración inicial de sedimento en suspensión El submenú Cond Inicial Sed Suspension permite asignar una concentración inicial de sedimento en suspensión.

2.7. Viento En el menú “Datos > Viento” se pueden asignar las dos componentes de la velocidad del viento en el domino de cálculo, y esta puede ser variable en el tiempo.

2.8. Turbulencia Iber incorpora cuatro tipos de modelos de turbulencia: ν constante, parabólico, longitud de mezcla y k‐ε. No se entra en detalle en este documento de las ecuaciones de los cuatro modelos, esto se realizada en el Manual de Referencia Hidráulico. Aquí vamos a describir las condiciones necesarias para el correcto funcionamiento del modelo k‐ε.

2.8.1. Condiciones de contorno e iniciales para el modelo de turbulencia k‐ε Al igual que con las otras condiciones de contorno e iniciales ya mencionadas, con el menú “Datos >

Turbulencia” se pueden asignar distintas condiciones de contorno (de régimen uniforme o valores impuestos) para k y , así como sus condiciones iniciales. NOTA 12:

Para que Iber calcule con un modelo de turbulencia es necesario activarlo en “Datos > Datos de problema ”

2.9. Formación de Brecha Existe la opción de simular la formación de la brechas cuando se produce la rotura de una presa, balsa, dique o estructura de contención, en el menú “Datos > Brecha > Definición de la brecha”.

Pág. 16 de 26


La formación de la brecha se puede definir de acuerdo con los criterios de la “Guía Técnica Española” o siguiendo el criterio de formación “trapezoidal” de la brecha. NOTA 13:

Además de definir el tipo de brecha y sus parámetros, es indispensable habilitar la formación de la brecha para que se tenga en cuenta en la modelización la modificación de la malla siguiendo los criterios indicados. Para habilitar la formación de una brecha en el modelo nos dirigiremos al mené “Datos > Datos de problema” y activaremos la opción en la pestaña “Brecha”.

2.9.1. Guía Técnica Española Si se ha elegido “Guía Técnica Española” es necesario poner 7 parámetros que definen la brecha. Los dos primeros parámetros corresponde a las coordenadas que sirven para definir el eje central por donde se produciría la brecha. Los siguientes cinco parámetros sirven para definir algunas características de la presa y del embalse como la “Cota superior presa”, la “Cota del fondo de la brecha” y el “Volumen del embalse [Hm3]”. Finalmente se requiere el “Valor de inicio” de la brecha (por tiempo o cota).

Figura 9: Esquema de la formación de la brecha (vista en alzado y en planta)

2.9.2. Trapezoidal Si se ha elegido “Trapezoidal” es necesario poner 9 parámetros que definen la brecha. Los dos primeros corresponden a las coordenadas que sirven para definir el eje central por donde se produciría la brecha. Los siguientes parámetros definen las dimensiones del trapecio (en alzado) que se generará para formar la brecha (“Cota superior presa”, “Cota del fondo de la brecha”, el “Ancho superior de la brecha” y el “Ancho del fondo de la brecha”). Finalmente se requiere el “Valor de inicio” de la brecha (por tiempo o cota) y el “Tiempo de rotura”.

Pág. 17 de 26


Figura 10: Esquema de la formación de la brecha (vista en alzado y en planta)

2.10. Vía de intenso desagüe A través del menú “Herramientas Iber > Vía de intenso desagüe” es posible delimitar el área ocupada por el flujo para la obtención de la vía de intenso desagüe. La vía de intenso desagüe se puede definir de dos maneras: por un eje y una distancia D, o por un polígono. Con la primera opción, el flujo de agua queda limitado a una zona definida por los elementos que están a una distancia igual o menor a D de los puntos que definen el eje. Con la segunda opción de polígono, la zona que puede ocupar el agua queda limitada por el polígono introducido. Se indica qué opción se va usar a través del menú “Datos >Datos del problema” dentro de la pestaña

“Vía de intenso desagüe”. Con el menú “Herramientas Iber > Vía de intenso desagüe” se da paso a la selección de las líneas que definirán el eje con la primera opción, o bien del conjunto de líneas que definirán el polígono con la segunda opción. Los puntos que definen las líneas del polígono deben ser consecutivos. NOTA 14:

Para verificar la numeración de los puntos se puede usar el menú “Vista > Etiquetas > Seleccionar ”.

NOTA 15:

Si el polígono seleccionado no incluye la entrada o la salida de agua, estás no serán consideradas en el cálculo, por lo que el dominio permanecerá seco.

2.11. Mallado La malla de cálculo es un elemento fundamental para conseguir buenos resultados. Iber dispone de multitud de maneras de obtener una buena malla de cálculo y, en función de las características del problema, un tipo de malla será mejor que otro.

Pág. 18 de 26


Iber puede trabajar tanto con elementos triangulares como con cuadriláteros, con mallas simples o mixtas de triángulos y cuadriláteros. Las mallas de cálculo pueden ser a su vez regulares o irregulares, así como estructuradas o no estructuradas. Las características de la malla se asignan con los siguientes menús: 

El menú “Utilidades > Preferencias > Mallar” fija las opciones generales de mallado.



Con el menú “Malla” se fijan las propiedades de la malla asignadas a la geometría.

Figura 11: Ventana Preferencias. Opciones principales del mallado

Iber guarda las opciones de mallado de la última sesión. Si se quiere remallar un modelo con las mismas opciones que se utilizaron en su día para crear la malla, éstas se pueden recuperar con el menú “Malla >

opciones de mallado del modelo”, o, en el momento de generar la malla (menú “Malla > Generar malla”), marcando la casilla Obtener parámetros de mallado del modelo. NOTA 16:

Iber es un modelo bidimensional, y por ello es necesario que la proyección horizontal de todos los elementos tenga un área distinta de cero. Es más, cuanto más pequeña sea esta área, más grande será el tiempo de cálculo.

2.11.1. Herramientas Iber para el mallado Una vez se ha generado una malla, es posible modificar la cota de los vértices de la malla interpolando las cotas leídas mediante dos herramientas: desde archivo (MDT) o cota conocida; y con estructuras sobre la malla (dique o puente).

Pág. 19 de 26


Editar malla Iber incorpora una herramienta que permite elevar una malla desde un modelo digital del terreno en formato ASCII de SIG o introducir directamente la cota a los elementos seleccionados. Esto es de utilidad tanto para poder generar una malla a cota cero (por ejemplo utilizando una fotografía georeferenciada de fondo) y luego asignarle cota a los vértices, como para modificar una geometría existente. El MDT puede abarcar todo el dominio cubierto por la malla o solo una parte. El archivo raster con información altimétrica en cada una de sus celdas se carga con “Herramientas Iber > Malla > Editar”.

Estructuras Existen dos tipos de estructuras que, por su singularidad, deben tratarse de manera distinta pues su implementación provoca la modificación de la malla. Los diques son elevaciones o depresiones en la malla que permiten introducir, en forma de prisma, un dique o cuneta, sin o con coronación o base. Complementando lo expuesto en el apartado 2.3.5, donde los puentes se introducen de manera simplificada, a través de esta herramienta los puentes pueden introducirse definiendo el eje y el ancho, así como la posición relativa del mismo y de las pilas. De este modo se pueden conseguir geometrías muy complejas.

Figura 12: Representación de un puente de un solo arco

Pág. 20 de 26


3. CÁLCULO 3.1. Ejecución de un cálculo Para lanzar un cálculo, en primer lugar se deben fijar los parámetros de cálculo, o datos del problema, mediante las distintas pestañas del menú “Datos > Datos del problema”. En el apartado 3.2 se explican las distintas opciones de dicho menú. El cálculo se lanza con el menú Calcular. A través de dicho menú es posible lanzar directamente el cálculo (“Calcular > Calcular”) o acceder a la ventana de cálculo (“Calcular > Ventana de cálculo”). Esta segunda opción permite tener un mejor control del proceso o procesos de cálculo, o acceder al archivo que muestra el estado del proceso (Botón Ver salida), mientras el cálculo o cálculos se están ejecutando. La ventana de información del proceso también se abre, durante el proceso o cuando éste ha finalizado, con el menú “Calcular > Ver información del proceso”. Es conveniente consultar dicha información para detectar posibles avisos de errores.

3.2. Parámetros del cálculo Se accede a través del menú “Datos > Datos del problema”.

3.2.1. Parámetros de tiempo

Simulación: Con el botón Nueva/Continuar se puede escoger entre lanzar una simulación nueva o continuar una que ya se ha ejecutado hasta un cierto instante de tiempo.

Instante inicial: Valor del instante de tiempo de inicio del cálculo. Tiempo máximo de simulación: Valor del instante de tiempo final del cálculo. Intervalo de resultados: Fija el incremento de tiempo entre instantes de escritura de resultados. Incremento de tiempo máximo: Iber ajusta automáticamente el incremento de cálculo para satisfacer la condición de Courant. Adicionalmente es posible fijar un incremento de tiempo de cálculo máximo (opción oculta y de valor 1 segundo por defecto).

3.2.2. General (parámetros de cálculo) Con esta pestaña se fijan algunos parámetros de cálculo y del esquema numérico.

Pág. 21 de 26


Número de procesadores: Iber puede lanzar el cálculo de alguno de sus procesos en paralelo utilizando el número de procesadores que se desee. Si se indica un número de procesadores mayor al existente Iber utilizará el máximo de procesadores posibles.

Esquema numérico: Permite escoger entre un esquema numérico de primer orden, uno de segundo orden o DHD, específico para cálculo hidrológicos (ver Manual de referencia Hidráulico).

CFL: Valor del número de Courant‐Friedrichs‐Levy para conseguir un esquema numérico estable. ‐ Límite seco mojado: Umbral para considerar que un elemento está seco y no se realice ningún cálculo hidrodinámico en él.

Método de secado: Existen tres opciones: 

Por defecto: Cuando en un instante de tiempo un elemento tiene un calado negativo, Iber por

defecto lo considera seco, y guarda en memoria el valor de dicho calado negativo. Para volver a estar mojado, el elemento debe llenar antes este “calado negativo”. Es un método robusto y con el cual el tiempo de cálculo no depende del proceso de secado‐mojado. 

Hidrológico. En cálculos hidrológicos, los calados pueden ser muy pequeños, del orden del

milímetro o menos. Por ello el método “normal”, en un cálculo de transformación lluvia escorrentía puede producir inestabilidades en el hidrograma. El método estricto puede dar buenos resultados pero a base de un tiempo de simulación muy grande. El método hidrológico consiste en el proceso siguiente: en cada instante se comprueba si los caudales de salida de un elemento pueden producir el secado del mismo (sin considerar el caudal de entrada). Si éste es el caso, se escalan los caudales de salida, reduciéndolos, con un factor igual a Vout /V, siendo V el volumen de agua del elemento, y Vout la suma de los caudales de salida multiplicada por el incremento de tiempo. Con este método se evitan las inestabilidades del método normal, sin reducirse el paso de tiempo ni por lo tanto el tiempo de la simulación. 

Estricto: en este caso se impide que exista el calado negativo mencionado. Con ello se ganará

precisión en el proceso de mojado y secado, pero se reducirá el incremento de tiempo de cálculo y aumentará, por lo tanto, el tiempo de cálculo total. Si el umbral de secado‐mojado es muy pequeño, esta opción puede incrementar considerablemente el tiempo de las simulaciones. Fricción en las paredes: Permite decidir si se considera, o no, la rugosidad en las paredes verticales del contorno, así como el valor de dicha rugosidad (opción oculta por defecto).

Pág. 22 de 26


3.2.3. Resultados Iber sólo creara archivos de resultados para los resultados seleccionados. NOTA 17:

Los resultados no seleccionados no se podrán obtener si no se ejecuta de nuevo el cálculo.

3.2.4. Peligrosidad personalizada Con el fin de abarcar un mayor número de escenarios para la consideración de criterios de peligrosidad, Iber permite introducir una tabla con criterios de peligrosidad definidos por el usuario a través de los valores de calado, velocidad y producto de ambos.

3.2.5. Turbulencia Permite elegir algún modelo de turbulencia, o ninguno, y los parámetros generales del mismo. Los detalles de los modelos de turbulencia se presentan en el Manual de Referencia Hidráulico.

3.2.6. Sedimentos La pestaña Sedimentos permite activar o desactivar los módulos de cálculo de transporte de sedimentos por arrastre de fondo y en suspensión, así como fijar los parámetros de los mismos. Los detalles de los modelos se presentan en el Manual de Referencia Hidráulico. Tanto para transporte en suspensión, como para transporte de fondo, es posible activar o desactivar el modelo de avalancha. Así mismo, es posible fijar un instante de inicio de cálculo del transporte de sedimentos distinto al del cálculo hidrodinámico. De esta manera se puede, por ejemplo, obviar los procesos de erosión y sedimentación hasta que las condiciones de velocidad y calado se estabilicen.

3.2.7. Vía de Intenso desagüe Con esta pestaña se puede activar el cálculo para la estimación de la vía de intenso desagüe (VID). Por ello es necesario haber creado previamente el eje de la misma, o el polígono que la limita. Es recomendable definir la línea o el polígono en una capa distinta de la geometría. Una vez creado se debe indicar que definen la vía de intenso desagüe con el menú “Herramientas Iber > Via de intenso

desagüe”. Los detalles de la VID se detallan en el apartado 2.10. Pág. 23 de 26


Antes de Calcular hay que activar el cálculo con la vía de intenso desagüe en la correspondiente pestaña de Datos de Problema. Si aparece una ventana de aviso como:

Figura 13: Mensaje de advertencia

Se debe obviar la advertencia. Una vez realizado el cálculo, aparecen los resultados nuevos juntamente con el cálculo sin vía de intenso desagüe, para poder hacer la comparación.

3.2.8. Brecha Desde esta pestaña habilitaremos o deshabilitaremos la formación de brechas en la malla del modelo. Para considerar la formación de brechas, esta debe estar implementada según lo expuesto en el apartado 2.9.

3.2.9. Lluvia Aquí indicaremos a Iber de qué manera queremos que introduzca los datos de precipitación. Por defecto se introducen hietogramas de forma manual, pero es posible definir una serie de raster donde el valor de cada celda corresponda a la intensidad o precipitación incremental en cada instante de tiempo.

Pág. 24 de 26


4. POST‐PROCESO Una vez finalizado el cálculo, o durante el mismo, se puede acceder al post‐proceso para visualizar y analizar los resultados. El cambio entre las interfaces de pre‐proceso y post‐proceso se realiza mediante el menú “Archivo > Postproceso” y “Archivo > Preproceso”, o mediante los botones correspondientes de la barra de herramientas.

4.1. Resultados Iber dispone de multitud de opciones para visualizar y analizar los resultados, personalizar los colores, las leyendas, mostrar etiquetas de valores, etc. Los tipos de visualización y extracción de resultados suelen ser las “vistas in‐situ” en el modelo, los gráficos y las animaciones.

4.1.1. Ver resultados Una opción para visualizar resultados es mediante el menú “Ventana > Ver resultados” sobre los elementos de la malla. La ventana emergente permite acceder a los distintos grupos de resultados (Análisis) que se pueden visualizar en cada instante de tiempo (Paso), con diferentes tipos de visualización (Vista).

Figura 14: Representación de los resultados, vista del post‐proceso

Pág. 25 de 26


4.1.2. Animaciones Dentro del mismo menú, con “Ventana > Animar” se pueden realizar animaciones de los resultados que en ese momento se estén visualizando. NOTA 1:

Para visualizar los resultados únicamente de la zona mojada es útil limitar la escala de colores al valor del umbral de secado/mojado (por defecto 0.01m). Esto se puede hacer con el menú “Opciones > Áreas coloreadas > Opciones

mínimo > Fijar valor”, o bien con el botón fijar valor mínimo de la barra de herramientas de geometría y visualización. NOTA 2:

Si se utiliza una imagen de fondo (Iber puede cargar *.jpg o *.tif georeferenciados), al hacer una captura de pantalla, guardar una imagen, o guardar un vídeo es posible que la imagen de fondo no aparezca. Para que aparezca se debe usar el menú “Archivo > Opciones ” de página y desactivar las opciones "Fondo blanco en imágenes" y "Fondo blanco en animaciones".

4.1.3. Ver gráficas Con los distintos botones de creación de gráficos de la barra de visualización de resultados (botones

evolución de punto, gráfico de línea, gráfico punto, gráfico de borde, etc.) es posible crear gráficos de utilidad para el análisis de resultados. Los gráficos creados pueden gestionarse con la ventana de gráficos (“Ventana > Ver gráficos”) y se pueden exportar para abrirlos, por ejemplo, en hojas de cálculo con “Archivo > Exportar > Gráfico”.

4.2. Exportar resultados Iber permite exportar la mayoría de resultados en formato ASCII grid de SIG a través del menú “Herramientas Iber > Raster de resultados”. Sólo se debe seleccionar un resultado, introducir el valor de un instante de tiempo y un tamaño de celda. Iber creará una carpeta dentro de la carpeta del proyecto actual (carpeta Grids of results), y dentro de la misma los archivos en formato ASCII de los resultados seleccionados en el instante de tiempo más próximo al solicitado.

4.3. Caudal a través de una línea Iber dispone de diferentes herramientas para la obtención de hidrogramas. Para ello es necesario siempre definir una línea (como corte o sección) e indicar desde el menú “Ver gráficas” la integración del vector normal a dicha línea. De forma automática, y tras crear el corte o sección, se puede obtener el hidrograma mediante las herramientas de Iber (“Herramientas Iber > Secciones y perfiles > Hidrograma”). Pág. 26 de 26

Manual_basico_usuario_Iber_v2015.pdf

Recommend Documents