Desarrollo de una herramienta de interpolación geométrica de cauces para simulación 1D y 2D de flujo en ríos

López Marijuan, Ibai
Morales Hernández, Mario (dir.) ; Caviedes Voullième, Daniel (dir.)

García Navarro, Pilar (ponente)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2012
Departamento de Ciencia y Tecnología de Materiales y Fluidos, Área de Mecánica de Fluidos

Máster Universitario en Mecánica Aplicada

Resumen: Los modelos de flujo superficial han constituido un campo de investigación muy activo recientemente. Estos modelos son de gran interés para la simulación de eventos de inundación en rios y así evaluar la respuesta frente a una gran variedad de situaciones prácticas. En este tipo de modelos, la información topográfica y batimétrica es fundamental para la adecuada descripción del terreno, y constituye una de las mayores fuentes de incertidumbre y error en las simulaciones. Los modelos de flujo 1D y 2D son los más utilizadosen este contexto. La principal ventaja de los modelos 1D es su bajo costo computacional, a costa de no poder representar ni resolver correctamente las llanuras de inundación ni los flujos que desbordan del cauce principal. Por otra parte los modelos bidimensionales sí son capaces de simular los flujos que se producen en las llanuras de inundación, con una calidad dependiente de la representación topográfica, tanto de la información como de su discretización en una malla computacional. Los modelos bidimensionales sin embargo, acarrean consigo un mayor coste computacional. La técnica LIDAR (Light Detection and Ranging) permite la obtención de información topográfica de una forma barata, rápida y confiable, con alta resolución espacial en las tres dimensiones. A partir de dicha información, es posible crear modelos digitales del terreno (DTM) que representan el relieve con una gran fidelidad. Sin embargo, el LIDAR no es capaz de medir el terreno debajo de la superficies de agua, por lo cual resulta necesario contar con fuentes de información alternativas para conocer la batimetría del cauce, imprescindible para la simulación hidráulica. Aunque es posible obtener superficies batimétricas con tecnologia SONAR, tradicionalmente la información batimétrica se ha obtenido realizando estudios topográficos de los cauces de los rios. Esto genera secciones transversales que proporcionan valiosa información acerca de la forma del cauce, aunque escasa y no exenta de error. A diferencia de la información LIDAR, las secciones transversales proveen información de utilidad exclusiva para los modelos unidimensionales. Para realizar simulaciones bidimensionales es necesario reinterpretarla y complementarla. En el mejor de los casos, se cuenta con ambas fuentes de información, consistentes y sistemáticas, que es posible combinar para subsanar así sus deficiencias individuales. El objetivo de este trabajo consiste en desarrollar una estrategia precisa, fiable y eficiente capaz de, a partir de la información disponible (LIDAR sin batimetría y/o secciones transversales), generar un DTM que incluya la totalidad del dominio a través de técnicas de interpolación geométrica ( splines cúbicos y de Hermite) que respeten criterios hidráulicos. La técnica es validada por medio de simulaciones 1D y 2D en geometrías sintéticas así como sobre un tramo del río Ebro. Se evalúa la calidad de la interpolación geométrica, así como su efecto sobre variables de control hidráulicas y en términos de caudales y niveles superficiales simulados.

Palabra(s) clave (del autor): interpolación geométrica ; secciones transversales ; modelo del terreno ; simulación hidrodinámica

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master