Herramientas de modelación para la gestión
de los riesgos de inundación
Hans Paul Sánchez Tueros
Universitat Politècnica de Catalunya.
Seminario Hispano-Marroquí sobre gestión del riesgo de inundaciones (Castellar de la Frontera-Cádiz)
Herramientas de modelación para la
gestión de los riesgos de inundación
Hans Paul Sánchez TuerosUniversitat Politècnica de Catalunya. BarcelonaTechCentre Internacional de Mètodes Numèrics en [email protected]
Modelación Hidráulica
Introducción
¿Qué es una modelación hidráulica?
Reproducir matemáticamente el comportamiento del flujo, utilizando de métodos o técnicas numéricas, para resolver las ecuaciones que tratan de representar el fenómeno físico
Modelación Hidráulica
Introducción
¿Qué tipos de modelación podemos hacer?
Según los datos que tengamos y la precisión que deseemos podemos disponer de tres tipos de modelos:
�Modelos Unidimensionales 1D�Modelos Bidimensionales 2D�Modelos Tridimensionales 3D
Se podría mencionar también a la fórmula de Manning como una alternativa al predimensionamiento mas no a la simulación
�Diseñar el encauzamientos y obras de protección�Estudiar la restauración de ríos �Realizar los planes de emergencia en roturas de
presa�Estudiar la dinámica fluvial�Evaluar y la gestionar los riesgos de inundación�Diseñar y optimizar las obras hidráulicas�Analizar el flujo en estuarios o desembocaduras�Estudiar el drenaje urbano
Para que sirve una Modelación hidráulica
� Publicada por el irlandés Robert Manning 1889
Formula de Manning
Modelación unidimensional
� Conservación o Balance de energía (Trinomio de Bernoulli1738), entre dos secciones
Daniel Bernoulli
� También algunos programas utilizan la ecuación de Sant Venant en 1D
Hipótesis de los modelos en 1D
� Movimiento en la dirección del eje
� Nivel constante en una sección
� Velocidad uniforme
Modelación unidimensional
Modelación unidimensional
Modelos en 1D
U.S. Army Corps of Engineers. Hydrologic Engineering Center
MIKE 11 - river modelling
HEC-RAS
Modelación unidimensional
HEC-RAS
Modelación unidimensional
Modelación unidimensional
HEC-RAS
Modelación unidimensional
HEC-RAS
Modelación unidimensional
HEC-RAS
Modelación unidimensional
HEC-RAS Geo-RAS
Modelación unidimensional
Modelación unidimensional
HEC-RAS
Adhémar Jean Claude Barré de Saint-Venant
�Ecuaciones Completas de Saint-Venant en 2D
yx
2 2x y b,xbx x x x
t t
2 2y x y y b,y y yb
t t
qqh0
t x y
q q τzq q U Uhg gh ν h ν h
t x h 2 y h x ρ x x y y
q q q q τ U Uzhg gh ν h ν h
t x h y h 2 y ρ x x y y
∂∂∂ + + =∂ ∂ ∂
∂∂ ∂ ∂∂ ∂ ∂ ∂ + + + = − − + + ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂
∂ ∂ ∂ ∂∂ ∂ ∂ ∂+ + + = − − + + ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂
Modelación bidimensional
� Diferencias finitas
� Discretización sencilla
� Dificultades para geometrías complejas
� Volúmenes finitos
� Impone conservación de forma natural
� Flexibilidad geométrica
� Discretización muy intuitiva
� Elementos finitos
� Flexibilidad geométrica
� Versátil (diferentes áreas de aplicación)
Métodos numéricos
Modelación bidimensional
Modelación bidimensional
Modelos en 2D
MIKE 21 - 2D modelling
GUAD|2D 2.0.1
IntroducciónModelación bidimensional
Modelación bidimensional
Modelación bidimensional
Modelación bidimensional
Llobregat 1982
Río Júcar 1982
Riera de Les Arenes1962
Modelación bidimensional
Visualización de resultados
Escalas de colores Animaciones
Vectores Rangos
Visualización de resultados
Perfiles Sondas e hidrogramas
Visualización de resultados
Análisis de resultados
Geometría actual
Geometría propuesta
Cota de agua (actual)
Cota de agua (propuesta)
Comparación de hidrogramas
Visualización de resultados
Intercambio con SIG
Capacidades adicionales
Módulos Incorporados
• puentes y alcantarillas• rotura de presa• transporte de sedimentos: erosiones, sedimentaciones• turbulencia
VENTAJAS
•Elección de número de procesadores para el cálculo en paralelo
•Visualización de resultados “en marcha”
•Reinicio de un cálculo interrumpido
•Poder abrir varios Iber en un mismo ordenador y poder calcular a la vez
Optimización del código de cálculo
� Paralelización
� Computación en tarjetas gráficas
Factor de aceleración entre 20 y 50
en computadoras standard
Próximas versiones
Módulo de calidad de aguas
� Modelo de dispersión de coliformes
� Modelo de temperatura
� Modelo de salinidad
� Descargas puntuales
Próximas versiones
� Intercambio entre calles y colectores
� Flujo en colectores (Lámina libre y presión)
� Generación de caudales en tejados
SingaporeDrenaje urbano dual
Próximas versiones
Entidades que participan en Iber
C:\Users\Ernest\Dropbox\Iber Curso Online\Ficheros Curso Iber\00-logos\geama.jpg
www.iberaula.es
Ec. Con. Masa
Ec. Navier-Stokes
George Gabriel StokesClaude-Louis Henri Navier
� Los modelos 3D utiliza las ecuaciones generales del Flujo
Modelación Tridimensional
Modelación Tridimensional
Modelación Tridimensional
Modelación Tridimensional
Modelación Tridimensional
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Gracias por su atención
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