Este documento presenta una introducción a las herramientas de modelación para la gestión de riesgos de inundación. Explica los diferentes tipos de modelación hidráulica como modelos unidimensionales, bidimensionales y tridimensionales. Describe programas como HEC-RAS y MIKE 21 para modelación unidimensional y bidimensional. Finalmente, discute las capacidades y mejoras futuras de estas herramientas de modelación.
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Modelación de inundaciones
1. 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 Tueros
Universitat Politècnica de Catalunya.
2. Herramientas de
modelación para la
gestión de los riesgos de
inundación
Hans Paul Sánchez Tueros
Universitat Politècnica de Catalunya. BarcelonaTech
Centre Internacional de Mètodes Numèrics en Enginyeria
hans.sanchez@upc.edu
3. 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
4. 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
5. Para que sirve una Modelación hidráulica
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
7. Modelación unidimensional
Conservación o Balance de energía (Trinomio de Bernoulli
1738), entre dos secciones
También algunos programas utilizan la
ecuación de Sant Venant en 1D
Daniel Bernoulli
18. Modelación bidimensional
Ecuaciones Completas de Saint-Venant en 2D
∂h ∂q x ∂q y
+
+
=0
∂t ∂x
∂y
∂q x ∂ q 2
h2 ∂ qxqy
x
+ +g +
∂t ∂x h
2 ∂y h
τ
∂z
∂U x
∂
= −gh b − b,x + ν t h
∂x
ρ ∂x
∂x
∂q y
∂U x
∂
+ νt h
∂y
∂y
2
τ b,y ∂
∂U y ∂
∂U y
∂z
∂ qxqy ∂ qy
h2
+
+ + g = −gh b −
+ νt h
+ νt h
∂t ∂x h ∂y h
∂y
ρ ∂x
∂x ∂y
∂y
2
Adhémar Jean Claude Barré de Saint-Venant
19. Métodos numéricos
Diferencias finitas
Elementos finitos
Discretización sencilla
Flexibilidad geométrica
Dificultades para geometrías complejas
Versátil (diferentes áreas de aplicación)
Volúmenes finitos
Impone conservación de forma natural
Flexibilidad geométrica
Discretización muy intuitiva
33. 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
34. Próximas versiones
Optimización del código de cálculo
Paralelización
Computación en tarjetas gráficas
Factor de aceleración entre 20 y 50
en computadoras standard
35. Próximas versiones
Módulo de calidad de aguas
Modelo de dispersión de coliformes
Modelo de temperatura
Modelo de salinidad
Descargas puntuales
36. Próximas versiones
Drenaje urbano dual
Intercambio entre calles y colectores
Flujo en colectores (Lámina libre y presión)
Generación de caudales en tejados
Singapore
37. Entidades que participan en Iber
C:UsersErnestDropboxIber
Curso OnlineFicheros Curso
Iber00-logosgeama.jpg
www.iberaula.es
38. Modelación Tridimensional
Los modelos 3D utiliza las ecuaciones generales del Flujo
Ec. Con. Masa
Ec. Navier-Stokes
Claude-Louis Henri Navier
George Gabriel Stokes
43. Gracias por su atención
Hans Paul Sánchez Tueros
Universitat Politècnica de Catalunya. BarcelonaTech
Centre Internacional de Mètodes Numèrics en Enginyeria
hans.sanchez@upc.edu
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