herramientas de modelización para la gestión de los riesgos de inundación
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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)
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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]
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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
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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
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�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
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� Publicada por el irlandés Robert Manning 1889
Formula de Manning
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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
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Hipótesis de los modelos en 1D
� Movimiento en la dirección del eje
� Nivel constante en una sección
� Velocidad uniforme
Modelación unidimensional
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Modelación unidimensional
Modelos en 1D
U.S. Army Corps of Engineers. Hydrologic Engineering Center
MIKE 11 - river modelling
HEC-RAS
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Modelación unidimensional
HEC-RAS
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Modelación unidimensional
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Modelación unidimensional
HEC-RAS
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Modelación unidimensional
HEC-RAS
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Modelación unidimensional
HEC-RAS
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Modelación unidimensional
HEC-RAS Geo-RAS
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Modelación unidimensional
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Modelación unidimensional
HEC-RAS
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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
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� 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
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Modelación bidimensional
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Modelación bidimensional
Modelos en 2D
MIKE 21 - 2D modelling
GUAD|2D 2.0.1
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IntroducciónModelación bidimensional
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Modelación bidimensional
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Modelación bidimensional
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Modelación bidimensional
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Llobregat 1982
Río Júcar 1982
Riera de Les Arenes1962
Modelación bidimensional
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Visualización de resultados
Escalas de colores Animaciones
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Vectores Rangos
Visualización de resultados
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Perfiles Sondas e hidrogramas
Visualización de resultados
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Análisis de resultados
Geometría actual
Geometría propuesta
Cota de agua (actual)
Cota de agua (propuesta)
Comparación de hidrogramas
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Visualización de resultados
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Intercambio con SIG
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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
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Optimización del código de cálculo
� Paralelización
� Computación en tarjetas gráficas
Factor de aceleración entre 20 y 50
en computadoras standard
Próximas versiones
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Módulo de calidad de aguas
� Modelo de dispersión de coliformes
� Modelo de temperatura
� Modelo de salinidad
� Descargas puntuales
Próximas versiones
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� Intercambio entre calles y colectores
� Flujo en colectores (Lámina libre y presión)
� Generación de caudales en tejados
SingaporeDrenaje urbano dual
Próximas versiones
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Entidades que participan en Iber
C:\Users\Ernest\Dropbox\Iber Curso Online\Ficheros Curso Iber\00-logos\geama.jpg
www.iberaula.es
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Ec. Con. Masa
Ec. Navier-Stokes
George Gabriel StokesClaude-Louis Henri Navier
� Los modelos 3D utiliza las ecuaciones generales del Flujo
Modelación Tridimensional
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Modelación Tridimensional
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Modelación Tridimensional
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Modelación Tridimensional
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Modelación Tridimensional
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Gracias por su atención
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