El modelo Iber
Ca acidades
en ríos y estuarios www.iberaula.es
1.Introducción . 3.Turbulencia 4.Interfaz gráfica . ransporte e se mentos 6.Desarrollos futuros
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Introducción
CARPA
T r i ll n GiD
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Introducción Módulos de cálculo HIDRODINÁMICA Velocidad Calado
TRANSPORTE DE SEDIMENTOS
TURBULENCIA
Carga en suspensión
Viscosidad turbulenta
Carga de fondo
Energía turbulenta y disipación
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Hidrodinámica Ecuaciones de aguas someras 2D h
q x
q y
0
z b τ b,x q x q 2x U x h2 qxqy g gh ν t h t x h x x x 2 h q y
q q x y t x h
2 qy h2 g 2 y h
U y z b τ b,y gh h ν t x y x ρ
Distribución de
Velocidad elocidad V
U x h ν t U y h ν t y y
presión hidrostática
uniforme en profundidad
h, U x , U y
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Hidrodinámica Esquemas en volúmenes finitos descentrados de alta resolución po oe
• Robustos •
am os e r g men
• Frentes de on onda convergencia
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Hidrodinámica Mallas no-estructuradas formadas
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Hidrodinámica Mallas no-estructur no-estructuradas adas formadas por e emen os e o a os
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Hidrodinámica Frentes seco-mojado Estable, conservativo, no difusivo t=0h
t=4h
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Hidrodinámica Fricción de fondo Fórmula de Manning τ b,x ρ g
n2 U U h
4/3
τ b,y ρ g
n2 U U h 4/3
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Hidrodinámica Rozamiento superficial por viento Van Dorn (1953) s
ρ
a
ρ
C10 V10 2
1.4
s
ρ
40 2:10
1.3
35 16:50 13:20
16:30
13:50
1.2
) l s a 1.1 m ( n o i t . a 1.0 v e l e r e t a 0.9 W
14:20
0:00
15:20 19:20 15:00
15:20
14:10
3:20
18:00
30
max16:40
min20:50
0:00
m ( y t i c 20 l e v d n i 15 W
2:50
01:40 16:20
14:50
0.8
)
s 25 /
15:40
15:50
V=0 m/s
10
14:00
15:30
16:20
12:50 20:40
0.7
5
0.6
0 18
19
20
21
22
23
24
25
February 2006 Cota sensores_D02
Cota sensores_D04
Cota_D02
N
NE
E
Cota_D04 SE
S
SW
W
NW
V=3 m/s
3 10 V10
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Hidrodinámica Condiciones de contorno en contornos abiertos Calado constante o variable en tiempo Marea Condición de vertedero Sección de control curva de gasto au a cons an e o rograma Entrada en ríos, canales Avenidas en ríos
Hidrograma
Condición de vertedero
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Hidrodinámica Condiciones de contorno en contornos de pared Sin rozamiento os, zonas cos eras
Rozamiento ana es, es ruc uras
r u ca cas
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Hidrodinámica Condiciones de contorno internas
Flujo bajo compuert rta a
Z U
Z D
h
Z U
Z B
Z w
u o so re ve ver e ero en en
m na
re
Z D Z U Z w
Z B
Combinación de compuerta y verte ted d e ro
Z D
h B
Pérd Pé rdid ida a lo loca caliz lizad ada a
ΔH = λ
V2 2g
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Hidrodinámica Herramientas de soporte para determinación v a n enso esag e •Línea y distancia
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Hidrodinámica Infiltración y precipitación h hU x hU y = -i+R t x Infiltración
Lineal
lluvia
• Perme Permeabilid abilidad ad satur saturada ada • ucc n en a zona no-sa ura a • Poros Porosidad idad efectiv efectiva a (drenable) (drenable) • Satur Saturación ación efect efectiva iva inicial inicial • Pér Pérdid dida a inic inicial ial
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Turbulencia Flujos turbulentos
z b hU i hU i U j h ν t h U i gh gh τ b t x j x i x i x j x j viscosidad turbulenta Modelos de turbulencia promediados en profundidad
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Turbulencia Viscosidad turbulenta constante t
Modelo parabólico
ν t 0.07 u f h
Fricción de fondo
Fricción de fondo
Cortante horizontal
Modelo de lon itud de mezcla vs ls2
u 2SijSij 2.34 f
2
Modelo k-ε ν t k u 3f ν 2 ν tSijSij c k ε D t x j σ x h k j
Dk
ν t ε ε ε2 u f 4 ν c1ε 2 ν tSijSij c ε 2 c 2ε D t x j x k h k σ ε j
Dε
Fricción de fondo
Cortante horizontal
Difusión
Disipación
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Trans or orte te de sed edim ime ent ntos os Ecuación de conservación del sedimento 1
Z b q sb,x q sb,y D-E t x y
Transporte en suspensión
E
Transporte de fondo
Z b
D
q sb
V1.0: diámetro uniforme
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Trans or orte te de sed edim ime ent ntos os Carga de fondo MEYER-PETER & MÜLLER (corrección Wong y Parker)
VAN RIJN
APLICACIÓN Gravas hasta 30 mm
APLICACIÓN Arenas y gravas
FORMULACIÓN
FORMULACIÓN
q*sb = .
τ*bs - τ*c
3/2
.
* sb
.
T 0.3 q 0.100 *
T 2.1 D*0.3 T1.5 . *
T
* τ bs - τ*c
τ*c
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Trans or orte te de sed edim ime ent ntos os Carga de fondo Pen iente e on o Consider Cons ideració ación n tanto de la endi endiente ente tra transv nsversal ersal como lon itudin itudinal al
Tensión efectiva de fondo = Tensión ejercida por el flujo + componente del peso
flu o tensión efectiva
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Trans or orte te de sed edim ime ent ntos os Transporte en suspensión Ecuación de transporte turbulento en suspensión
t
x
x
y
y
ν
t Sc,t x j
E D h x j
Difusión turbulenta
Resuspensión/ de osición
Resuspensión/deposición :
Smith Ariathurai y Arulanandan
Módulo Turbulencia
Conservación Sedimento
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Trans or orte te de sed edim ime ent ntos os Transporte en suspensión
Hidrodinámica
Erosión
Sedimentación
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Trans or orte te de sed edim ime ent ntos os Condiciones de contorno Entradas:
Capacidad de arrastre -
Concentración
Aguas claras Caudal sólido nulo
Salidas:
continuidad del sedimento
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Interfaz ráfica Basado en GiD: pre/postpr pre/postprocesador ocesador gráfico de propósito genera para simu aciones num ricas. .
.
Proceso: simulación hidráulica os proceso: v sua zac n e resu a os
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Interfaz ráfica Preproceso DEFINICIÓN DEFINICI ÓN MANUAL DE LA MALLA (herrami (herramientas entas estándar GiD)
MALLADO CON TRIANGULOS RECTANGULOS (error cordal) Malla Terreno
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Interfaz ráfica Preproceso USO DE TIN COMO MALLA
TERRENO COMO SUPERFICIES Y MALLADO CON ERROR CORDAL
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Interfaz ráfica Proceso •
Cálculo paralelo: elección número de rocesadores
•
Visualización de de re resultados “e “en ma marcha”
• •
Primero orden/a /allta resolución (rápido/preci cisso)
•
Definición umbral secado/mojado
•
Modelo de turbulencia
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Interfaz ráfica Postproceso Resultados básicos: • • •
Caudal específico e oc a
•
Cota de agua
•
Froude
Resultados adicionales: •
Máximos
•
Riesgo
•
Capacidad de arrastre
•
Courant
•
lluvia llu via,, cauda caudall sólid sólido, o, ero erosio sione nes, s, conc concen entr trac ació ión n de cont contam amin inan ante tes, s, etc etc
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Interfaz ráfica Postproceso Resultados
Escalas de colores
Animaciones
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Interfaz ráfica Postproceso
Perfiles
Sondas e hidrogramas
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Interfaz ráfica Exportación de resultados a GIS
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Interfaz ráfica Zona de flujo preferente
RD 9/2008
T=100 años
Riesgo de daños para personas y bienes
Vía de intenso desagüe ∆
Zs < 0.3 m (0 (0.1 .1 - 0.5 0.5))
>
m
V > 1 m/s
q
. m s
Zonas inundables T = 500 años
h>0m
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Interfaz ráfica Zonas de riesgo
Zonas inundables
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Desarrollos futuros Módulos en desarrollo TRANSPORTE DE SEDIMENT SEDIMENTOS OS
Acorazamiento
Erosión por flujos secundarios en meandros
CALIDAD DE AGUAS
OD, MO, Nitrógeno, CF
HÁBITAT FLUVIAL
au a es eco g cos Métodos hidrobiológicos
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Desarrollos futuros
HIDRODINÁMICA TEMPERATURA
SEDIMENTOS TURBULENCIA
CALIDAD DE AGUAS H BITAT FLUVIAL
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Hábitat fluvial Hábitat disponible Variables microhábitat Calado
Cobertura
Velocidad
Sustrato
Módulo hidrodinámico
Criterio hábitat Módulo Tª
Módulo Mód ulo cal calida idad d Microhábitat disponible
Temperatura
OD, DBO, N, CF
Variables macrohábitat
Criterio hábitat
Macrohábitat dis onible
a oa disponible
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Hábitat fluvial Criterios de hábitat Criterio binario Univariable Multivariable
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Hábitat fluvial Curvas de idoneidad de la trucha arco iris
I
I (v ) I ( h ) I ( s ) I (c )
I
I (v ) I ( h ) I ( s ) I (c )
1/ 4
,
,
,
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Hábitat fluvial Truc rucha ha com común ún - Adu Adulta lta Q = 15 m3 /s
Q = 120 m3 /s
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Hábitat fluvial Determinación del nivel de estrés en pasos restringidos
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Calidad de a ua OD + DBO + Norg + NH4 + N03 Sedimentación
Nitrógeno orgánico
Amonificación
Amonio Temperatura
Reaireación
Temperatura
Oxígeno disuelto Demanda de oxígeno por el sedimento
Biodegradación
Nitrificación
Salinidad Nitratos
Pató enos
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Calidad de a ua Evolución del nivel de oxígeno disuelto Q = 15 m3 /s
Q = 120 m3 /s
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Calidad de a ua Contaminación bacteriana por vertidos de saneamiento Red de drenaje
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Calidad de a ua Contaminación bacteriana por vertidos de saneamiento 1.2
1
1.2
Vertido 1
CADAVAL 20000 m3 Vol vertido = 57378 m3
1
) 0.8 / 3 m (
L0.6 A D U A C0.4
) 0.8 . / 3 m ( L0.6 A D U A C0.4
0.2
0.2
0
0
Radiación solar superficial (W/m2)
Vertido 2
CADAVAL 30000 m3 Vol vertido = 40688 m3
Temperatura SST (K)
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Calidad de a ua Contaminación bacteriana por vertidos de saneamiento Puntos de vertido y de control
Probabilidad anual excedencia CFlim
CFlim (ucf/100ml)
P[CF>CFlim] (%)
5 00
5
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Calidad de a ua Contaminación bacteriana por vertidos de saneamiento
