MODELIZACIÓN N BIDIMENSIONAL - SOBEK 1D/2D

Transcripción

1 MODELIZACIÓN N BIDIMENSIONAL - SOBEK 1D/2D A Coruña, 4 de abril de 2009

2 ÍNDICE Introducción Sobek Acople 1D/2D Nested Grids Lluvia Neta Local Limitaciones-fortalezas Aplicaciones Ejemplos

3 INTRODUCCIÓN MODELIZACIÓN HIDRÁULICA Modelización 1D flujo en cauce Modelización 2D flujo desbordado - Campo de velocidades no uniforme en toda la llanura de inundación - Flujo desbordado en zonas urbanas - Desbordamiento de motas - Confluencia de cauces - Flujo en ladera lluvia local Modelización 3D flujo en estuarios, rías, lagos, embalses,

4 SOBEK 1D/2D Modelo SOBEK 1D/2D: - Modelo desarrollado por Universidad de Delft (Holanda) - Características: Régimen permanente/no permanente Introducción de estructuras: puentes, azudes, culverts, sumideros, captaciones, Condiciones de contorno de todo tipo: hidrogramas, limnigramas, curvas de gasto, lluvia neta, mareas, rotura de presas (cota celda-t) Rugosidad constante/distribuida (Manning, Chezy, ) Posibilidad de anidar grids Funcionamiento como modelo 1D, 2D y acoplado 1D/2D

5 SOBEK 1D/2D Funcionamiento 2D - Ecuaciones de Saint-Venant: Conservación de la masa: n+1 ζ + t ( uh) + x ( vh) y = 0 Y Cantidad de movimiento: n v h u u u u ζ uv + u + v + g + g t x y x C h + auu = 2 0 n-1 contorno v v v ζ vv + u + v + g + g t x y y C h + avv = 2 0 n-2 X m-2 m-1 m m+1 - Resolución por diferencias finitas. Algoritmo iterativo basado en el gradiente conjugado ( Preconditionated Conjugate Gradient, Golub et Van Loan 1983)

6 SOBEK 1D/2D Inputs 1D - Eje cauce/secciones (se obtiene de la cartografía) - Rugosidad: cauce/banks - Infraestructuras: puentes, culverts, - Condiciones de contorno: hidrogramas, limnigramas, curvas de gasto, Inputs 2D - Grids rectangulares (Topografía: mdt) - Rugosidad: constante/distribuido - Condiciones de contorno: hidrogramas, limnigramas, curvas de gasto, rotura de presas, lluvia neta

7 ACOPLE 1D/2D Acople 1D/2D - Tratamiento como capas separadas - Conexión 1D/2D paralelo - serie

8 ACOPLE 1D/2D Conexión paralelo - Compatibilizar niveles entre nodo 1D y la celda 2D en el que se encuentra - Permite el desbordamiento de la sección conectando el 1D con el 2D - Tres métodos para conectar desbordamiento 1D/2D: highest, lowest, no embankments - Utilidad reproducir con exactitud capacidad cauce

9 ACOPLE 1D/2D Conexión serie - Conexión entre nodo 1D varias celdas 2D compatibiliza Q (entrada-salida) mediante líneas de contorno internas - Permite optimizar las entradas del 2D 1D y las salidas del 1D 2D - Utilidad: conectar mediante 1D zonas inundables que son modelizadas en 2D (conocer tramos donde no desborda) optimiza transiciones entre 1D-2D (entradas-salidas de cauces, culverts,...)

10 Cuando usar acople 1D/2D? - Tamaño de celda vs ancho de la sección. El 2D no es capaz de representar correctamente la sección del cauce. ACOPLE 1D/2D Ej: Júcar (2D) + Moscas (1D) celda 5x5 907 Júcar m Moscas m

11 ACOPLE 1D/2D Cuando usar acople 1D/2D? - Modelar puentes, culverts, sumideros, estaciones de bombeo,...

12 ACOPLE 1D/2D Cuando usar acople 1D/2D? - Conectar mediante 1D zonas inundables separadas

13 NESTED GRIDS Nested Grids (Grids anidados) - Varios Grids: 1 Grid padre (mayor tamaño de celda) varios grids hijos (menor tamaño de celda) - Cada grid funciona de forma independiente conexión en los contornos - Aplicaciones: Optimizar resolución en zonas urbanas Mejorar definición del cauce Parent Grid: 30x30 meters Child Grid: 10x10 meters

14 NESTED GRIDS Parent Grid: 30x30 meters Ingenierí Ingeniería del Agua, UDC E.T.S. Ing. Caminos, A Coruñ Coruña, 4 de abril de 2010 Child Grid: 10x10 meters

15 LLUVIA NETA LOCAL Lluvia Neta Local - A cada celda del 2D se le asigna lluvia neta - Uso híbrido hidrológico-hidráulico: - Escorrentía producida es función de la pendiente, rugosidad y lluvia neta (método infiltración SCS,...) - Modelización de zonas semi-endorreicas sin red de drenaje definida - Hidrogramas de salida en secciones de control - Otras funcionalidades: niveles iniciales (Q base), método racional incluido,... - Solo para casos concretos limitaciones: distribución espacial de lluvia, flujo subsuperficial, flujo subterráneo, tiempos de computación - No emplea aproximaciones a las ec. Saint Venant (Onda Difusiva, Onda Cinemática) requiere tiempos de computación elevados

16 LLUVIA NETA LOCAL

17 LIMITACIONES - FORTALEZAS Limitaciones - Grid cuadrado problemas para optimizar topografías complejas - Carece de herramientas GIS para el 1D Fortalezas - Gran flexibilidad para introducir todo tipo de condiciones de contorno - Acople 1D/2D conexión transversal, longitudinal, método desbordamiento,... - Anidamietos dar detalle en aquellas zonas de mayor interés - Lluvia local posibilidad de uso híbrido hidrológico-hidráulico - Estabilidad numérica

18 APLICACIONES Estudios de inundabilidad (1D/2D, Nested Grid, Lluvia local) - Diseño de infraestructuras Ministerio Fomento ADIF Consellerias Infraestructuras - Proyecto LINDE Dirección General del Agua (M.M.A.)/Confederaciones hidrográficas - PATRICOVA (Plan de Acción Territorial sobre Riesgos de Inundación de la Comunidad Valenciana) Conselleria de Territori i Habitatge (G.V.A.) Promotores públicos/privados (Ayuntamientos-PGOU, Planes parciales) - Gestión recurso en situación ordinaria y extraordinaria Sistemas de ayuda a la decisión (SAD) integración en SAIH Protección Civil Estudios de afección a escorrentías (lluvia local) Promotores públicos/privados (Ayuntamientos-PGOU, Planes parciales) Confederaciones hidrográficas Estudios de capacidad del cauce (1D y 1D/2D) Confederaciones hidrográficas/ayuntamientos

19 EJEMPLOS - Cuenca 1D/2D - Poyo 1D/2D, Nested Grids - Palancia Modelos en serie 1D/2D - Serpis-Gallinera 1D/2D - Balsa Algeciras 2D - Alfás del Pi 1D/2D - Alquerías, Baronía Lluvia Neta - Bertamiráns, Caldas de Reis Nested Grids **Videos Demo Infoworks

20 MUCHAS GRACIAS POR VUESTRA ATENCIÓN Pedro Arévalo Rey HidroGaia, S.L. Avda. Juan de la Cierva, Parque Tecnológico - Paterna (VALENCIA) Tlf: Fax: