Desarrollo de una Nueva Herramienta de Simulación que Acopla un Modelo de Flujo Superficial en Volumen Finito 2D y un Modelo de Red de Drenaje
Autores: Fernández-Pato, Javier; García-Navarro, Pilar
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2018
Acceso abierto
Artículo científico
2018
Desarrollo de una Nueva Herramienta de Simulación que Acopla un Modelo de Flujo Superficial en Volumen Finito 2D y un Modelo de Red de Drenaje
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Ciencias de la Tierra y Geología
Palabras clave
Simulación numérica
Flujos mixtos
Superficie libre
Flujos presurizados
Entornos urbanos
Red de drenaje
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
La simulación numérica de flujos mixtos que combinan flujos de superficie libre y flujos presurizados es una herramienta práctica para prevenir posibles situaciones de inundación en entornos urbanos. Al tratar con eventos de tormenta intensos, la capacidad limitada de los conductos de la red de drenaje puede causar situaciones de inundación indeseables. La simulación computacional de los procesos involucrados puede llevar a una mejor gestión de la red de drenaje de las áreas urbanas. En particular, es interesante calcular simultáneamente la posible presurización de la red de tuberías y la dinámica del agua superficial en caso de desbordamiento. En este trabajo, se presenta el acoplamiento de dos modelos. El modelo de flujo superficial se basa en ecuaciones de aguas poco profundas bidimensionales con las que es posible resolver la dinámica del agua en tierra así como la transformación de la lluvia en escorrentía a través de diferentes submodelos de infiltración. El sistema de drenaje subterráneo asume mayormente flujo de superficie libre que puede ser presurizado en situaciones específicas. La red de tuberías se modela mediante secciones unidimensionales acopladas con el modelo superficial en regiones específicas del dominio, como desagües o alcantarillas. Las técnicas numéricas consideradas para la resolución de ambos modelos matemáticos se basan en esquemas de volúmenes finitos con una discretización de primer orden hacia adelante. El acoplamiento de los modelos se verifica utilizando datos experimentales de laboratorio. Además, se demuestra la utilidad potencial del enfoque utilizando datos reales de inundaciones en un entorno urbano.
Descripción
La simulación numérica de flujos mixtos que combinan flujos de superficie libre y flujos presurizados es una herramienta práctica para prevenir posibles situaciones de inundación en entornos urbanos. Al tratar con eventos de tormenta intensos, la capacidad limitada de los conductos de la red de drenaje puede causar situaciones de inundación indeseables. La simulación computacional de los procesos involucrados puede llevar a una mejor gestión de la red de drenaje de las áreas urbanas. En particular, es interesante calcular simultáneamente la posible presurización de la red de tuberías y la dinámica del agua superficial en caso de desbordamiento. En este trabajo, se presenta el acoplamiento de dos modelos. El modelo de flujo superficial se basa en ecuaciones de aguas poco profundas bidimensionales con las que es posible resolver la dinámica del agua en tierra así como la transformación de la lluvia en escorrentía a través de diferentes submodelos de infiltración. El sistema de drenaje subterráneo asume mayormente flujo de superficie libre que puede ser presurizado en situaciones específicas. La red de tuberías se modela mediante secciones unidimensionales acopladas con el modelo superficial en regiones específicas del dominio, como desagües o alcantarillas. Las técnicas numéricas consideradas para la resolución de ambos modelos matemáticos se basan en esquemas de volúmenes finitos con una discretización de primer orden hacia adelante. El acoplamiento de los modelos se verifica utilizando datos experimentales de laboratorio. Además, se demuestra la utilidad potencial del enfoque utilizando datos reales de inundaciones en un entorno urbano.