Modelización numérica de inundaciones fluviales

E. Bladé

Spain

Universitat Politècnica de Catalunya

Instituto Flumen

Luis Cea

Spain

Universidade da Coruña

Grupo de Ingeniería del agua y del Medio Ambiente (EGAMA), Departamento de Métodos Matemáticos y de Representación

Georgina Corestein

Spain

Universitat Politècnica de Catalunya

Instituto Flumen

Enviado: 26-06-2014

|

Aceptado: 24-07-2014

|

Publicado: 04-08-2014

DOI: https://doi.org/10.4995/ia.2014.3144
Datos de financiación

Descargas

Palabras clave:

Inundaciones fluviales, Riesgo de inundación, Modelización numérica, Ríos, Modelos bidimensionales, Transporte de sedimentos

Agencias de apoyo:

Esta investigación no contó con financiación

Resumen:

La modelización numérica del flujo de agua en ríos es una herramienta que ayuda a dar respuesta a la legislación vigente europea y española referida a riesgo de inundación. Los modelos numéricos disponibles actualmente se encuentran en constante evolución. Mientras hace una década la modelización unidimensional era prácticamente la única alternativa, en el presente se han generalizado los modelos bidimensionales y se empiezan a utilizar los tridimensionales. Gracias a las actuales herramientas SIG, los resultados de la modelización numérica se pueden combinar con datos georreferenciados para realizar una cuantificación sistemática del riesgo de inundación. En este proceso existen aún una serie de desafíos como la consideración de los caudales sólidos y sus efectos en la morfología del cauce, una correcta descripción del flujo en puentes y estructuras, la integración de modelos hidrológicos con los modelos hidráulicos para una mejor consideración de las condiciones de contorno, y finalmente la optimización de las herramientas para disminuir los tiempos de cálculo actuales.
Ver más Ver menos

Citas:

Bladé, E., Cea, L., Corestein, G., Escolano, E., Puertas, J., Vázquez-Cendón, E., Dolz, J., and Coll, a. (2014). “Iber: herramienta de simulación numérica del flujo en ríos.” Revista Internacional de Métodos Numéricos para Cálculo y Diseño en Ingeniería, CIMNE (Universitat Politècnica de Catalunya), 30(1), 1–10. https://doi.org/10.1016/j.rimni.2012.07.004

Bladé, E., Gómez-Valentín, M., Dolz, J., Aragón-Hernández, J. L., Corestein, G., and Sánchez-Juny, M. (2012). “Integration of 1D and 2D Finite Volume Schemes for Computations of Water Flow in Natural Channels.” Advances in Water Resources, 42, 17–29. https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2012.03.021

Cea, L., Stelling, G., and Zijlema, M. (2009). “Non-hydrostatic 3D free surface layer-structured finite volume model for short wave propagation.” International Journal for Numerical Methods in Fluids, 61(4), 382–410. https://doi.org/10.1002/fld.1961

Chaudhry, M. H. (2008). Open-Channel Flow. Systems Engineering, Springer, 523. https://doi.org/10.1007/978-0-387-68648-6

Cunge, J. A. (1975). “Two-dimensional modelling of flood plains.” Unsteady Flow in Open Channels, K. Mahmood and V. Yevjevich, eds., W.P.R, Fort Collins.

Cunge, J. A. (2014). “River hydraulics – a view from midstream.” Journal of Hydraulic Research, 52(1), 137–138. https://doi.org/10.1080/00221686.2013.855269

DEFRA. (2008). Assessing and Valuing the Risk to Life from Flooding for Use in Appraisal of Risk Management Measures. Department for Environment, Food and Rural Affairs.

FEMA. (2001). Understanding Your Risks. identifying hazards and estimating losses. (F. E. M. Agency, ed.), Federal Emergency Management Agency.

Finaud-Guyot, P., Delenne, C., Guinot, V., and Llovel, C. (2011). “1D–2D coupling for river flow modeling.” Comptes Rendus Mécanique, 339(4), 226–234. https://doi.org/10.1016/j.crme.2011.02.001

Floodsite. (2009). “Flood risk assessment and flood risk management. An introduction and guidance based on experiences and findings of FLOODsite.”

Hervouet, J.-M. (2000). “TELEMAC modelling system: an overview.” Hydrological Processes, 14(13), 2209–2210. https://doi.org/10.1002/1099-1085(200009)14:13<2209::AID-HYP23>3.0.CO;2-6

Hirt, C. ., and Nichols, B. . (1981). “Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries.” Journal of Computational Physics, 39(1), 201–225. https://doi.org/10.1016/0021-9991(81)90145-5

Knight, D. W. (2013). “River hydraulics – a view from midstream.” Journal of Hydraulic Research, 51(1), 2–18. https://doi.org/10.1080/00221686.2012.749431

Lumbroso, D., and Mauro, M. di. (2008). “Recent developments in loss of life modelling for flood event management in the UK.” Flood Recovery, innovation and response, Proverbs and E. P.-R. D., C.A. Brebbia, eds., WIT Press, Southampton. https://doi.org/10.2495/FRIAR080251

MAGRAMA-Inclam. (2014). “Sistema nacional de cartografía de zonas inundables. Demarcación Hidrográfica del Segura. Mapas de Peligrosidad y Riesgo de Inundación.” MAGRAMA.

MARM. (2011). Guía Metodológica para el desarrollo del Sistema Nacional de Cartografía de Zonas Inundables. (M. de M. A. y M. R. y Marino, ed.), 349.

Morales-Hernández, M., García-Navarro, P., Burguete, J., and Brufau, P. (2013). “A conservative strategy to couple 1D and 2D models for shallow water flow simulation.” Computers & Fluids, 81, 26–44. https://doi.org/10.1016/j.compfluid.2013.04.001

Morvan, H., Knight, D., Wright, N., Tang, X., and Crossley, A. (2008). “The concept of roughness in fluvial hydraulics and its formulation in 1D, 2D and 3D numerical simulation models.” Journal of Hydraulic Research, 46(2), 191–208. https://doi.org/10.1080/00221686.2008.9521855

Parker, G. (2008). “Transport of Gravels and Sediment Mixtures.” Sedimentation Engineerieng. Processes, Measurements, Modeling, and Practice, M. H. García, ed., ASCE. https://doi.org/10.1061/9780784408148.ch03

PATRICOVA. (2002). “Plan de accion territorial de carácter sectorial sobre prevención del riesgo de inundación en la Comunidad Valenciana.” Generalitat Valenciana.

Phillips, N. A. (1957). “A Coordinate System Having Some Special Advantages For Numerical Forecasting.” Journal of Meteorology, 14(2), 184–185. https://doi.org/10.1175/1520-0469(1957)014<0184:ACSHSS>2.0.CO;2

Soares-Frazão, S., Canelas, R., Cao, Z., Cea, L., Chaudhry, H. M., Die Moran, A., Kadi, K. El, Ferreira, R., Cadórniga, I. F., Gonzalez-Ramirez, N., Greco, M., Huang, W., Imran, J., Coz, J. Le, Marsooli, R., Paquier, A., Pender, G., Pontillo, M., Puertas, J., Spinewine, B., Swartenbroekx, C., Tsubaki, R., Villaret, C., Wu, W., Yue, Z., and Zech, Y. (2012). “Dam-break flows over mobile beds: experiments and benchmark tests for numerical models.” Journal of Hydraulic Research, 50(4), 364–375. https://doi.org/10.1080/00221686.2012.689682

Stelling, G., and Zijlema, M. (2003). “An accurate and efficient finite-difference algorithm for non-hydrostatic free-surface flow with application to wave propagation.” International Journal for Numerical Methods in Fluids, 43(1), 1–23. https://doi.org/10.1002/fld.595

Tapsell, S.M., S.J. Priest, T. Wilson, C. V. & E. C. P.-R. (2009). “A new model to estimate risk to life for European flood events.” Flood risk Management, research and practice, W. A. & J. H. Samuels, P., S. Huntingdon, ed., London. https://doi.org/10.1201/9780203883020.ch108

Toro, E. F. (2001). Shock-Capturing Methods for Free-Surface Shallow Flows. (J. W. S. Ltd, ed.), John Wiley & Sons, 309 pp.

Vázquez-Cendón, M. E. (1999). “Improved Treatment of Source Terms in Upwind Schemes for the Shallow Water Equations in Channels with Irregular Geometry.” Journal of Computational Physics, 148(2), 497–526. https://doi.org/10.1006/jcph.1998.6127

Verwey, A. (2001). “Latest developments in floodplain modelling-1D/2D integration.” 6th Conference on Hydraulics in Civil Engineering: The State of Hydraulics; Proceedings, Institution of Engineers, Australia, 13.

Wilson, M. D., Bates, P. D., Horritt, M. S., and Hunter, N. M. (2006). “Improved simulation of flood flows using storage cell models.” Proceedings of the ICE - Water Management, 159(1), 9–18. https://doi.org/10.1680/wama.2006.159.1.9

Ver más Ver menos