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MODELO IBER 2.0 MANUAL DE USUARIO

CENTRO DE ESTUDIOS HIDROGRÁFICOS CEDEX

Catálogo de publicaciones oficiales: http:/publicacionesoficiales.boe.es Tienda virtual de publicaciones del Ministerio de Fomento: http://www.fomento.gob.es/mfom.cp.Web/ Tienda de Publicaciones del CEDEX: http://www.cedex.es/castellano/documentación/puntos.html

Título de la obra: Modelo IBER 2.0. Manual del usuario Centro de Estudios Hidrográficos

Edición digital: 1ª edición electrónica: febrero 2016 Formato: PDF Tamaño: 46,5 MB

NIPO: 163-15-027-X ISBN: 978-84-7790-569-1 P.V.P. (IVA incluido) 14,75 €

EDITA Centro de Publicaciones Secretaría General Técnica Ministerio de Fomento @ CEDEX: Servicio de Publicaciones

Todos los derechos reservados. Esta publicación no puede ser reproducida ni en todo ni en parte, ni registrada, ni transmitida por un sistema de recuperación de información en ninguna forma ni en ningún medio, salvo en aquellos casos específicamente permitidos por la Ley.

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ÍNDICE PRÓLOGO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

1. INTRODUCCIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

2. PREPROCESO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11

2.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.2. Creación y edición de geometrías en Iber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.2.1. Menú Geometría . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.2.2. Menú Utilidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.3. Importación de la geometría . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.3.1. Menú Herramientas Iber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.3.2. Menú Archivo > Importar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 2.4. Asignar condiciones de contorno e iniciales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 2.4.1. Condiciones de contorno de entrada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 2.4.2. Condiciones de contorno de salida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 2.4.3. Condiciones iniciales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 2.4.4. Condiciones internas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 2.4.5. Fuentes y Sumideros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 2.4.6. Estructuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 2.5. Asignación de parámetros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 2.5.1. Rugosidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 2.5.2. Procesos hidrológicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 2.5.3. Transporte de sedimentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 2.5.4. Viento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 2.5.5. Turbulencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 2.6. Generación de la malla de cálculo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 2.6.1. Menú Malla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 2.6.2. Menú Utilidades > Preferencias > Mallar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

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3. CÁLCULO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 3.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2. Datos > Datos del Problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.1. Datos del Problema > Parámetros de tiempo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.2. Datos del Problema > General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.3. Datos del Problema > Resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.4. Datos del Problema > Turbulencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.5. Datos del Problema > Sedimentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.6. Datos del Problema > Vía de Intenso desagüe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.7. Datos del Problema > Brecha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3. Ejecución del cálculo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

113 113 114 114 116 117 118 121 122 124

4. POSTPROCESO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 4.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2. Visualización de resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3. Creación de gráficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4. Exportación de resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4.1. Menú archivo > Exportar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4.2. Exportar resultados en formato raster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5. Menú vista en postproceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5.1. Menú Vista > Perspectiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5.2. Menú Vista > Planos de corte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5.3. Menú Vista > Preferencias de visualización avanzada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.6. Visualización tridimensional de los resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.7. Menú utilidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.7.1. Menú utilidades > Herramientas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

127 128 135 140 140 141 141 142 142 143 143 145 145

EJERCICIOS EJERCICIO 1. Nivel básico. Análisis general de un canal en codo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . EJERCICIO 2. Río Sarriá. Modelización de un tramo de río con un puente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . EJERCICIO 3. Zona urbana de la Bisbal d’Empordà. Análisis de inundabilidad de una zona urbana EJERCICIO 4. Meandro de Sureda. Importación de TIN creado en GIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . EJERCICIO 5. Estudio de inundaciones en el río Fluviá. Análisis de zonas inundables . . . . . . . . . . EJERCICIO 6. Estudio de desagüe en el río Fluviá. Vía de intenso desagüe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . EJERCICIO 7. Río Órbigo I. Situación inicial. Análisis de inundaciones por desbordamiento . . . . . EJERCICIO 8. Río Órbigo II. Solución tras la actuación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . EJERCICIO 9. Canalización río Andarax. Sedimentos por arrastre de fondo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . EJERCICIO 10. Rotura de balsa en Lleida. Análisis de rotura de balsa y estudio de brecha . . . . . . . .

149 187 209 241 263 287 307 363 369 409

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PRÓLOGO

Uno de los trabajos con mayor relevancia que ha realizado el CEDEX con la Dirección General del Agua en los últimos años ha sido el desarrollo, conjuntamente con la Universidad de La Coruña, la Universidad Politécnica de Cataluña y el Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería, del modelo matemático bidimensional IBER.

Este modelo ha supuesto una auténtica mejora tecnológica en la simulación hidráulica que, siendo un ejemplo de colaboración entre distintos organismos, está permitiendo además la mejora en la formación de nuestros técnicos y en los resultados de los trabajos que se realizan. Actualmente, este modelo permite la generación de simulaciones 2D en múltiples escenarios, y complementa a los modelos hidráulicos bidimensionales comerciales.

Las utilidades de este modelo, junto con los modelos hidráulicos bidimensionales comerciales, están siendo múltiples, proporcionando una evolución tecnológica importante como se puede comprobar, por ejemplo, en el desarrollo del Sistema Nacional de Cartografía de Zonas Inundables en el marco de la implantación de la Directiva 2007/60 de evaluación y gestión del riesgo de inundación. Estos modelos están mejorando notablemente la precisión de la cartografía de zonas inundables y permiten el mejor diseño de las actuaciones que realicemos para la disminución del riesgo de inundación.

De igual modo, las aplicaciones de IBER en el diseño de infraestructuras hidráulicas ayudan notablemente a la eficiencia de las mismas, así como el desarrollo de los módulos de rotura de presas y balsas y transporte de sedimentos.

Una vez consolidado el modelo, una de las prioridades que nos marcamos desde la Dirección General del Agua fue la de mejorar sus funcionalidades y garantizar un correcto uso del mismo para el aseguramiento de la formación de los distintos técnicos que puedan utilizarlo. Para ello se solicitó al CEDEX la redacción de este documento, que detalla, en

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6 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

distintos niveles de complejidad y de forma muy intuitiva, el uso del modelo y el análisis de los resultados. Con este manual ponemos las bases técnicas para asegurar el correcto uso del modelo, aspecto esencial para garantizar la correcta realización de los trabajos asociados.

Agradezco enormemente el esfuerzo realizado por los autores, técnicos del Centro de Estudios Hidrográficos, que ha fructificado finalmente en un trabajo de excelente calidad y que va a ser, sin duda, tremendamente útil a los profesionales del sector. Carlos M. Escartín Hernández Subdirector General de Gestión Integrada del Dominio Público Hidráulico Dirección General del Agua

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1.

INTRODUCCIÓN

Iber es un modelo numérico bidimensional de simulación de flujo turbulento en lámina libre en régimen variable para el estudio hidromorfológico de cauces. El campo de aplicación de Iber es muy amplio, siendo su principal finalidad el estudio hidrodinámico en ríos, si bien permite estudiar además el transporte de sedimentos en los cauces y dispone de herramientas para realizar análisis de inundabilidad. También es adecuado para estudiar el flujo de marea en estuarios y realizar simulaciones de rotura de presas, entre otras. El motor numérico de Iber es el código FORTRAN F90, que resuelve las ecuaciones Navier Stokes 2D integradas en profundidad para aguas poco profundas, conocidas como de Saint Venant, con ecuaciones de cierre turbulento. Para resolver estas ecuaciones se emplea el método de los volúmenes finitos. Iber emplea un esquema numérico explícito tipo “upwind”.

Todos los módulos del modelo trabajan sobre una malla tridimensional que reproduce la geometría del cauce. Los elementos de la malla sirven para definir los volúmenes finitos sobre los que se realiza el cálculo. Iber puede calcular sobre elementos de malla estructurada y no estructurada, de forma triangular o de cuadriláteros.

Iber se encuentra encapsulado en el entorno gráfico de GiD (www.gidhome.com), el cual se trata de un software de preproceso y postproceso desarrollado por el CIMNE.

GiD está desarrollado para la definición y preparación de los datos que constituyen una simulación numérica, así como a la visualización de sus resultados. La creación de los datos implica la definición de la geometría del problema y la asignación a esa geometría de la información necesaria para generar los ficheros internos que necesita el motor de cálculo de Iber para ejecutarse. El programa permite además generar una malla y transferirle los datos asociados a la geometría.

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8 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

El postproceso consiste en la visualización de los resultados de modo que sean fácilmente interpretables, para lo cual pueden hacerse representaciones por colores, curvas de nivel, etiquetas, vectores, gráficas, animaciones, etc. Tanto en el preproceso como en el postproceso existen múltiples opciones de operación del modelo, la mayoría de ellas más allá de lo que se explica en el presente manual.

La versión 1.0 del modelo Iber (2010) constaba de 3 módulos de cálculo principales: un módulo hidrodinámico, un módulo de turbulencia y un módulo de transporte de sedimentos y fue desarrollada en el marco de un Convenio de Colaboración suscrito entre el CEDEX y la Dirección General del Agua (y en colaboración con el Grupo de Ingeniería del Agua de la Universidad de A Coruña, y el Grupo Flumen y el Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería, CIMNE, ambos de la Universidad Politécnica de Cataluña). En el marco de otra Encomienda de Gestión, también entre el CEDEX y la Dirección General del Agua, se han introducido una serie de mejoras al modelo IBER (para cuya implementación también se ha mantenido una colaboración con los anteriores grupos universitarios) que han dado lugar a una nueva versión 2.0 del modelo.

Entre las mejoras introducidas en el modelo figura también la redacción de este manual, el cual constituye una guía de uso detallada del programa Iber. En él se presentan las operaciones necesarias para poder crear un proyecto, realizar los cálculos y visualizar y analizar los resultados obtenidos. En cualquier caso, y como complemento al presente manual básico se aconseja visualizar los tutoriales que se pueden descargar de www.iberaula.com o realizar algún curso de formación sobre el modelo. Los nuevos desarrollos incorporados en la versión 2.0 constituyen, por un lado, avances que afectan el módulo hidrodinámico y, por otro, nuevas capacidades y mejoras de la interfaz: ● Adecuación de la modelización de condiciones internas (interfaz y metodología) para

su aplicación a puentes mediante la inclusión de menús más amigables e intuitivos. Para ello se ha desarrollado un nueva herramienta de introducción de estructuras directamente sobre la malla, que puede emplearse para la introducción de los datos de los puentes, y también para generar muros y motas.

●

Incorporación de un nuevo menú, y el módulo de cálculo correspondiente, para poder considerar fuentes y sumideros para extracciones/detracciones de caudales en zonas interiores del dominio.

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INTRODUCCIÓN / 9

●

●

●

Mejoras en la interfaz con capacidades para la importación e integración de diversos orígenes de datos topográficos, simplificando e integrando distintos métodos que ya estaban contemplados en la versión anterior. Simplificación y mejora del acceso a los gráficos (sondas, perfiles, integrales). Esto se ha hecho mejorando el postproceso con nuevas herramientas, que permiten la generación de secciones transversales y perfiles, y el posterior análisis gráfico, o en forma de tabla, de los resultados en los mismos. Inclusión de un nuevo resultado correspondiente a la delimitación de la Zona de Daños Graves

Aparte de los avances anteriores y contemplados en la propuesta de estudio que se hizo en su día, se han incorporado otras mejoras en el programa, concretamente: ● ● ● ● ● ● ●

Modelo de rotura de balsas: posibilidad de roturas encadenadas, empezando la brecha en un instante de tiempo o para una determinada cota de agua. Herramienta para culverts (obras de paso o alcantarillas) Nueva interfaz gráfica.

Condición inicial de calado cero por defecto donde no haya una condición asignada.

Herramienta para facilitar el mallado con un elemento por superficie (especialmente indicada para RTIN). Nueva condición de contorno para el transporte de sedimentos por arrastre de fondo: curva caudal solido – caudal líquido.

Pequeñas mejoras de la interfaz y módulo de cálculo que afectan principalmente el transporte de sedimentos, así como la condición de contorno de curva de gasto.

Posibilidad de que en una zona cubierta, circule agua tanto por el conducto como por superficie.

El presente Manual detalla el alcance de las anteriores prestaciones de esta versión 2.0 del Modelo y se compone de cuatro apartados (incluyendo esta introducción) relativos a los aspectos del preproceso, el cálculo y el postproceso, así como de diez ejercicios resueltos de distinto nivel de dificultad.

Con todo lo anterior, es importante destacar que este Manual es una herramienta complementaria para la modelación de un tramo fluvial, pero para garantizar una correcta si-

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mulación es también necesario disponer de información adecuada que permita caracterizar el cauce y su llanura de inundación.

En consecuencia será necesario disponer de topografía y batimetrías a escala apropiada en función de la precisión del estudio que se pretenda abordar. Asimismo deben estudiarse las características del cauce, la vegetación de ribera y los usos del suelo a fin de definir correctamente la resistencia al flujo, zonificando y seleccionando para cada zona el coeficiente de rugosidad n de Manning más adecuado. Además es fundamental conocer las condiciones hidráulicas del río que permitan imponer las condiciones de contorno con criterio. La selección inadecuada de estos parámetros pueden invalidar los resultados obtenidos.

También es importante que el usuario tenga una base sólida de hidráulica, dinámica fluvial y modelización numérica que proporcione criterios para el análisis e interpretación de los resultados. El Manual ha sido redactado desde el Laboratorio de Hidráulica del Centro de Estudios Hidrográficos del CEDEX bajo la Dirección de David López Gómez, habiendo participado también en su elaboración Juan José Rebollo Cillán y Rubén Díaz Martínez, con la supervisión de Ángel Lara Domínguez. En el desarrollo de este Manual también han participado Miguel de Blas Moncalvillo y Alba González Esteban, personal investigador contratado por el CEDEX, en particular en los Anexos que incluyen los ejercicios resueltos.

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2.

PREPROCESO

2.1. INTRODUCCIÓN

Se entiende por preproceso todos los trabajos necesarios para generar un modelo apto para ser ejecutado. Para esto Iber dispone de una serie de menús y herramientas de gran utilidad.

El interfaz gráfico del entorno de preproceso difiere del de postproceso (figuras 1 y 3). En cada caso cambian los menús y los botones. Las utilidades asociadas a cada botón

Figura 1. Entorno gráfico de preproceso Iber.

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Figura 2. Icono de paso de preproceso a postproceso.

Figura 3. Entorno gráfico de postproceso Iber.

también se pueden realizar mediante las opciones de los menús. Para cambiar de preproceso a postproceso y viceversa se emplea el botón indicado en la figura 2.

Iber puede utilizarse tanto en Español como en Inglés; para cambiar de idioma hay que acceder al menú de preproceso Utilidades > Preferencias (figura 4).

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PREPROCESO / 13

Figura 4. Selección de Idioma.

Antes de comenzar a trabajar con Iber es recomendable guardar el proyecto de trabajo con el nombre deseado (figura 5). Iber generará en la ruta indicada una carpeta con ese nombre y extensión “.gid”, en la que guardará toda los ficheros con la información del proyecto. Se aconseja guardar el proyecto con frecuencia para no perder el trabajo realizado. En cualquier caso es conveniente guardar el proyecto antes de lanzar la ejecución del proceso de cálculo.

Figura 5. Guardar proyecto.

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14 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

La fase de preproceso en Iber se puede esquematizar en una serie de pasos básicos, que aumentarán en simulaciones más complejas: ●

Creación o importación de la geometría

● Asignación ● Asignación ●

de las condiciones de contorno e iniciales

de parámetros (rugosidad del fondo, modelo de turbulencia, etc.)

Generación o importación de una malla de cálculo

● Asignación ●

de las opciones generales de cálculo (tiempo de cálculo, parámetros del esquema numérico, activación de módulos adicionales) Lanzamiento del cálculo

Las condiciones de contorno e iniciales, así como la mayor parte de parámetros de entrada se pueden asignar tanto sobre la geometría como sobre la malla. Las condiciones asignadas sobre la geometría se transfieren a la malla al crearla, las condiciones asignadas sobre la malla se pierden al remallar. Para generar una malla se debe tener una geometría formada por superficies. 2.2. CREACIÓN Y EDICIÓN DE GEOMETRÍAS EN IBER

La definición de geometrías de Iber está organizada siguiendo un esquema jerárquico (figura 6). En la escala inferior de la jerarquía están los puntos, por encima de estos están las curvas, que siempre han de tener un punto en cada extremo (en un CAD usualmente esto no es así, puede existir una línea pero ningún punto). Por encima de las curvas están las superficies, y por último los volúmenes. Sin embargo, al ser Iber un modelo bidimensional, los volúmenes carecen de utilidad.

Volúmenes Superficies Curvas Puntos Figura 6. Estructura jerárquica de las geometrías en el entorno GiD.

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PREPROCESO / 15

El contorno exterior de una superficie debe estar formado por un conjunto cerrado de líneas (cerrado topológicamente, es decir, las líneas deben compartir los puntos de conexión); además pueden existir contornos interiores (agujeros). Una entidad hace referencia a las entidades que tiene por debajo; por este motivo GiD impedirá borrar una línea mientras exista alguna superficie que la tenga por contorno. Cada entidad almacena el número de entidades de orden superior que la referencian, y este valor se denomina en el programa “superentidades”, y puede verse cuando se lista una entidad (un objeto no puede ser borrado hasta que su valor de “superentidades” sea nulo). Las entidades geométricas de que se dispone en Iber son las siguientes: ●

Puntos

●

Curvas

●

Superficies

- Segmentos rectos - Arcos de circunferencia - Curvas NURB (non uniform rational b-splines) - Polilíneas - Planas - Nurbs recortadas (superficies Nurbs de las que se toma solamente una porción, descrita por las curvas de contorno) - Superficies-malla (la forma de la superficie viene descrita por una malla de triángulos subyacente)

Figura 7. Ejemplo de curva Nurb y superficie Nurb sin recortar.

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16 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Mediante el icono Crear Línea (figura 8) se puede dibujar una línea por dos puntos.

Figura 8. Crear linea.

Las coordenadas de los puntos se pueden teclear directamente en la línea de comando (figura 9) o se puede seleccionar un punto cualquiera de la pantalla.

Figura 9. Las coordenadas de las líneas se introducen en la línea de comandos.

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PREPROCESO / 17

Si se desea seleccionar un punto existente como extremo de una línea se deben pulsar las teclas a la vez Ctrl-a. Entonces el cursor del ratón cambia de forma de cruz a forma cuadrada y al pinchar cerca de un punto existente cerrará el extremo de la línea sobre éste. Es posible acceder a esta función de juntar mediante el menú contextual, que aparece en pantalla al pichar con el botón derecho y seleccionar Contextual > Juntar Ctrl-a (figura 10). Esta función se puede desactivar mediante el menú contextual o directamente con las teclas Ctrl-a.

Figura 10. Activar la opción de juntar extremo de línea a punto existente con el menú contextual.

Finalmente es posible unir el extremo de una línea a un punto existente sin activar Ctrl-a, pinchando cerca del punto. Aparecerá un cuadro en la pantalla que nos preguntará si se desea juntar el extremo de la línea al punto (figura 11).

Para generar una superficie es necesario dibujar un polígono cerrado y asignar a ese perímetro la condición de superficie con el icono de Crear superficie NURBS (figura 12).

Una vez activado el icono de superficie, se seleccionan las líneas del perímetro pinchando sobre cada línea o con una ventana de selección. Las líneas seleccionadas quedarán resaltadas (en color rojo por defecto), y al dar al botón de escape aparecerá una figura, interior al perímetro en color magenta (por defecto) que indica que esas líneas constituyen una superficie (figura 13).

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Figura 11. Activar juntar extremo de línea a punto existente con el menú contextual.

Figura 12. Icono Crear superficie NURBS.

Figura 13. Superficie generada.

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La figura que se ha empleado para ilustrar estas explicaciones se sitúa en el plano xy, como muestran los ejes coordenados. Si se desea visualizar tridimensionalmente una geometría, puede rotarse la vista con el icono de rotación libre indicado en la figura 14.

Figura 14. Visualización tridimensional. Rotación vista.

Para volver a la visualización ortogonal al plano xy se puede emplear la función de Rotar > Plano xy (original), que está en la ventana contextual que aparece al pinchar con el botón derecho del ratón (figura 15).

Figura 15. Rotación vista con menú contextual.

Asímismo, en este mismo menú, se puede visualizar desde otros puntos de vista xz, yz o isométrico.

Para moverse sobre el modelo se dispone de herramientas de vista, como son el zoom de acercar o alejar o el zoom todo que muestra todo el dominio (figura 16).

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Figura 16. Opciones de zoom.

También existe una herramienta de Desplazamiento dinámico que permite seleccionar un punto del dibujo y cambiar la vista desplazándola. El icono se indica en la figura 17 y cuando se activa el cursor del ratón se convierte en una flecha.

Figura 17. Herramienta de arrastre del plano del dibujo.

Las geometrías se pueden visualizar con iluminación normal, plana o suavizada. La visualización empleada hasta el momento es la normal. La visualización plana permite ver las líneas de las superficies y colorea la superficie con el color de la capa (figuras 18 y 37). Para acceder a esta visualización se puede emplear la ventana contextual seleccionando Iluminación > Plana.

La visualización suave permite ver solamente las superficies coloreadas. Así, por ejemplo, permite apreciar mejor los relieves de superficies topográficas. Se accede a esta iluminación por la misma ventana contextual, Iluminación > Suave (figura 19).

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Figura 18. Opciones de visualización con iluminación plana.

Figura 19. Opciones de visualización con iluminación suave.

También es posible acceder mediante el menú Vista a todas estas herramientas de iluminación, desplazamiento por el plano del dibujo y encuadre.

Para borrar una superficie se pincha en el icono de Borrar (figura 20), se selecciona borrar superficie, se indica la superficie que se desea borrar y se pulsa escape.

No es posible borrar una entidad que pertenece a otra de orden superior. Por tanto, no es posible borrar una línea que pertenece a una superficie. Primero hay que eliminar la superficie y posteriormente la línea. No obstante, el cuarto icono del menú desplegable de borrar, permite elimina todo lo que se seleccione (última opción).

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Figura 20. Herramienta de borrar punto, línea, superficie o todo.

Figura 21. Listar entidades; punto, recta o superficie.

El icono de Listar entidades (figura 21) permite obtener información de cualquier elemento geométrico que se seleccione. 2.2.1. MENÚ GEOMETRÍA

Iber dispone de diversas herramientas útiles para la creación y edición de geometrías. A todas ellas se puede acceder mediante el menú Geometría, aunque también están disponibles en los iconos de la izquierda de la pantalla.

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2.2.1.1.Geometría > Crear

La opción Geometría > Crear permite generar las geometrías anteriormente indicadas a través de iconos. Resulta de especial interés las opciones de generación de superficies NURBS (figura 22). La opción de contorno es la misma que la del icono y requiere seleccionar todas las líneas del perímetro de la superficie. La opción automática detecta automáticamente todas las superficies de 3 lados, 4 lados, 5 lados, etc… que existan en el dominio. Cuando se use esta opción será necesario revisar la geometría para evitar superficies redundantes. Finalmente, Iber tiene la posibilidad de generación de superficie NURBS por búsqueda. Esta opción requiere que se seleccione uno de los lados del perímetro que limita la superficie y automáticamente busca la superficie a generar.

Figura 22. Opciones de creación de superficie NURBS.

Se presentan a continuación aquellas que puedan resultar de mayor utilidad durante la generación de la geometría de un modelo.

Existen diferentes herramientas para dividir líneas. Es posible dividir una línea en varios trozos iguales, mediante el icono de la figura 23. Una vez seleccionado el icono aparece una ventana que permite introducir el número de tramos en que se divide la recta, posteriormente se selecciona la recta a dividir y escape.

También es posible dividir una línea por un punto cercano, para ello se selecciona el icono de la figura 24. Iber pide indicar el punto; posteriormente se seleccionar la línea a dividir y escape.

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Figura 23. Dividir línea en una serie de tramos iguales.

Figura 24. Dividir línea por punto cercano.

2.2.1.2. Geometría>Edición

El menú Geometría > Edición > Intersección permite realizar la intersección de líneas coplanares (figura 25).

Una herramienta de gran utilidad es la de colapsado del modelo (figura 26), en especial cuando se importan geometrías de otro software. El colapsado permite eliminar toda la información redundante. Así, si dos líneas se superponen elimina la línea y los puntos repetidos.

Para establecer la condición que permita colapsar dos entidades geométricas, Iber utiliza una tolerancia de colapsado, que se entiende como la máxima distancia existente entre ambas entidades. Esta tolerancia se puede definir en Utilidades > Preferencias > Importación y Exportación (figura 27).

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Figura 25. Intersección de líneas.

Figura 26. Colapso de geometrías.

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Figura 27. Definición de tolerancia de colapsado.

2.2.2. MENÚ UTILIDADES

GiD dispone de herramientas complementarias que se pueden encontrar en el menú Utilidades. Se mencionan a continuación aquellas que pueden resultar de más utilidad. 2.2.2.1. Utilidades > Deshacer

Figura 28. Utilidad deshacer.

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La opción Utilidades > Deshacer permite deshacer acciones anteriores. Al seleccionarla aparece en pantalla una ventana interactiva en la que figuran la lista de acciones y comandos utilizados. Con la barra de desplazamiento derecha se localiza la última acción hasta la que se desea retroceder y se marca en rojo las acciones a eliminar y se pincha en el botón de Deshacer (figura 28). 2.2.2.2. Utilidades > Preferencias

El menú Preferencias del que ya se ha mostrado alguna utilidad con anterioridad, permite configurar el entorno gráfico.

En la opción de General > Interfaz (figura 29) es posible definir el idioma, configurar la aparición de textos de ayuda emergentes y mostrar las coordenadas de rastreo del ratón en la esquina inferior derecha de la pantalla. El botón de Valores por Defecto, que aparece en todos los submenús, permite restablecer la configuración inicial.

En General > Otro (figura 30) se puede establecer el tiempo entre copias de seguridad y fijar el formato de los números de la leyenda (%.2f; real con dos decimales). Iber dispone de una paralización Open MP que permite acelerar los cálculos. En número de hilos se fija el número de procesadores disponibles para la simulación. El botón de Valores por Defecto permite restablecer la configuración inicial.

Figura 29. Menú de Preferencias > General > Interfaz en Utilidades.

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Figura 30. Menú de Preferencias > General > Otro en Utilidades.

El submenú Gráfico > Apariencia (figura 31) permite configurar el entorno de GiD. Por defecto aparece el tema clásico que es la configuración de la apariencia con fondo blanco e iconos de colores. EL tema oscuro presenta el fondo de pantalla y botones en tonalidades oscuras. En este cuadro se puede configurar el cuadro de la leyenda de los resultados, tanto la opacidad del fondo como la visualización del borde.

Figura 31. Menú de Preferencias > Gráfico > Apariencia en Utilidades.

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El submenú Gráfico > Colores (figura 32) permite configurar el color de visualización de las diferentes entidades geométricas y de la malla de cálculo, así como el color del fondo de pantalla.

Figura 32. Menú de Preferencias > Gráfico > Colores en Utilidades.

El submenú Gráfico > Sistema contiene opciones de las librería gráficas OpenGL.

El submenú Mallar contiene múltiples opciones de configuración avanzada que se explicarán posteriormente en el apartado de generación de malla.

Figura 33. Menú de Preferencias > Importación y Exportación en Utilidades.

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El submenú Importación y Exportación (figura 33) habilita la posibilidad de colapsar automáticamente una geometría tras su importación, así como establecer la tolerancia de colapsado. El submenú Fuentes (figura 34) permite configurar el tipo y tamaño de letra de la leyenda de resultados, de los comentarios de ayuda y etiquetas.

Figura 34. Menú de Preferencias > Fuentes en Utilidades.

Figura 35. Menú de Preferencias > Rejilla en Utilidades.

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El submenú Rejilla (figura 35) permite activar la visualización de los ejes coordenados, una rejilla de guía en el plano xy, y también contiene las opciones para configurar la distancia entre las líneas de guía. Permite activar la visualización de las etiquetas de esta rejilla. Así mismo permite activar el forzado de coordenadas. Esta opción permite que durante el dibujo de una geometría la selección de puntos por pantalla recaiga forzosamente en puntos de la rejilla previamente configurada.

El submenú Postproceso (figura 36) permite configurar el formato de los valores numéricos de los resultados, entre otras opciones.

Figura 36. Menú de Preferencias > Postproceso en Utilidades.

Figura 37. Menú de Capas en Utilidades.

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Continuando con el menú principal de Utilidades se encuentra la opción de Utilidades > Capas, al que también se puede acceder pulsando el icono indicado en la figura 37. Así se muestra la ventana de capas (figura 37). GiD, al igual que otros entornos gráficos, permite gestionar la información por capas. Esta ventana permite crear nuevas capas, renombrarlas, cambiar el color de la capa, apagar o encender una capa, congelar una capa o darle transparencia. 2.2.2.3. Utilidades > Herramientas

El menú Utilidades > Herramientas contiene algunas utilidades genéricas, como, por ejemplo, mover la leyenda de sitio o generar scripts de animación. Estas utilidades se explicarán en el contexto de su campo de aplicación. 2.2.2.4. Utilidades > Copiar

El menú Utilidades > Copiar (figura 38) es una ayuda importante a la hora del diseño de geometrías. Al seleccionar esta opción, aparece la ventana Copiar que permite copiar diferentes tipos de entidades, puntos, rectas o superficies y aplicarles una transformación,

Figura 38. Ventana Copiar.

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que puede ser de traslación, rotación, espejo, escalado, paralelo, barrido o alineado. Es necesario introducir el punto de origen y de destino del elemento geométrico a copiar, bien sea tecleando las coordenadas o seleccionándolas con el cursor mediante el icono del punto azul. Finalmente, esta ventana permite activar la extrusión, de las entidades copiadas generando una nueva entidad apoyada en las de origen y destino. Así, copiando un punto con translación, es posible extrusionar una recta que pasa por los dos puntos, o copiando una línea con translación se extrusionaría una superficie. 2.2.2.5. Utilidades > Mover

La Opción de Utilidades > Mover tiene las mismas utilidades que Copiar, pero no conserva la geometría en su posición inicial. 2.2.2.6. Utilidades > Identificar

Utilidades > Identificar proporciona información de una entidad geométrica en la línea de comandos. 2.2.2.7. Utilidades > Señalar

Utilidades > Señalar permite introducir unas marcas dirigidas a un punto que se desee indicar, y que permanecen aunque se mueva el plano del dibujo. Es útil en operaciones de depuración de geometrías (figura 39).

Figura 39. Menú desplegable de Señalar en Utilidades.

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2.2.2.8. Utilidades > Distancia

Utilidades > Distancia proporciona en la línea de comandos la distancia entre dos puntos seleccionados por ventana (figura 40).

Figura 40. Distancia entre dos puntos en línea de comandos.

2.2.2.9. Utilidades >Cota

Utilidades > Cota despliega un menú que permite introducir acotaciones sobre la geometría que se ha generado. Este desplegable también proporciona opciones como borrar una cota, editarla y encender o apagar la caja de la cota (figura 41).

Figura 41. Menú desplegable de Cota en Utilidades.

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2.3. IMPORTACIÓN DE LA GEOMETRÍA

Antes de importar un archivo con información geométrica es necesario guardar el proyecto.

Desde el menú Archivo > Importar se pueden importar distintos formatos estándar (dxf, shapefile, etc.). Asimismo, a través del menú Herramientas Iber se pueden importar modelos digitales del terreno en formato ASCII, ya sean .txt o .asc. Una vez creada o importada una geometría es posible editarla y modificarla con las opciones indicadas en el apartado anterior. En este apartado se explica, en primer lugar, la importación de una geometría desde el menú Herramientas Iber, y en segundo lugar, las opciones más utilizadas para realizar la importación desde el menú Archivo > Importar. 2.3.1. MENÚ HERRAMIENTAS IBER

El menú Herramientas Iber se encuentra en la barra de menús en la parte superior del programa (figura 42). Al seleccionar este menú, aparece un desplegable con tres herramientas para importar geometría: ● ● ●

MDT (Modelo Digital del Terreno)

RTIN (Rectangular Triangulated Irregular Network) Malla

Figura 42. Menú Herramientas Iber.

2.3.1.1. Herramientas Iber > MDT

Al seleccionar este menú aparece un desplegable con dos submenús (figura 43).

Figura 43. Menú MDT en Herramientas Iber.

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El submenú Combinar/Dividir MDT permite al usuario crear una serie de archivos ASCII (con extensión .txt) a partir de todos los archivos ASCII (extensión .txt) que se encuentren en una carpeta; y por otro lado, permite dividir un único archivo ASCII (extensión .txt) en distintos archivos ASCII (extensión .txt) de menor tamaño. Al seleccionar este submenú aparece la ventana de la figura 44:

Directorio MDT: mediante el botón Buscar se selecciona la carpeta donde se encuentran los archivos .txt con los que se quiere realizar la operación. ● Nombre de archivos resultantes: por defecto figura dtm, que es el nombre de los archivos que se van a generar. ● Número máximo de filas: es el número máximo de filas que contendrá cada uno de los archivos .txt que se generarán. ●

Figura 44. Ventana del submenú Combinar/Dividir MDT. ●

Número máximo de columnas: es el número máximo de columnas que va a contener cada uno de los archivos .txt que se generarán.

Una vez seleccionadas las distintas variables, al pulsar en el botón Aceptar Iber crea, dentro de la carpeta de los archivos .txt originales, una nueva carpeta con el nombre dtmram. Esta carpeta contiene todos los archivos que se han creado con extensión .txt y un archivo dtms_file.dat que contiene el listado de los nuevos archivos creados. Es este archivo el que habrá que importar para representar el MDT en Iber, como se explica en el siguiente paso.

El submenú Importar MDT permite importar archivos en formato ASCII, bien un único archivo, o bien un grupo de archivos seleccionando el archivo dtms_file.dat correspondiente. Al pinchar en este submenú aparece otro desplegable (figura 45), donde se

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puede seleccionar qué tipo de entidad geométrica se quiere importar: puntos, líneas o superficies. Normalmente, se trabaja con superficies, pero en ocasiones puede resultar útil importar el MDT en forma de líneas o de puntos.

Figura 45. Desplegable del submenú Importar MDT en Herramientas Iber.

Al seleccionar una de las tres opciones, aparece una ventana (figura 46), donde se puede importar un archivo o múltiples archivos. Si se selecciona la opción Un archivo, aparece una ventana donde se elige el archivo a importar; en este caso puede ser .txt o .asc. Para importar un archivo .asc hay que pinchar en Archivos de tipo (figura 47), seleccionar All files (*.*) y luego elegir el archivo a importar.

Figura 46. Ventana Importar MDT como Superficie.

Figura 47. Ventana para importar un único archivo.

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Figura 48. Ventana para importar múltiples archivos.

Si se elige la opción Múltiples archivos, aparece otra ventana, donde hay que seleccionar el archivo dtms_file.dat (figura 48) que se ha creado en el submenú anterior.

Por otro lado, en la ventana de Importar MDT (figura 46), el usuario tiene la opción de elegir si quiere importar toda la información topográfica que contienen los archivos con formato ASCII (Espaciado x 1), o prefiere importar la información cada cierto número de puntos (Espaciado x 2, Espaciado x 5, Espaciado x 10, etc.).

Interpolar una sola superficie Nurbs con todos los puntos del MDT suele dar geometrías con mucho error si la topografía de la zona es abrupta. En estos casos es preferible dividir el MDT como se ha explicado previamente. Las superficies resultantes representarán con mayor fidelidad la topografía. Cuando se importen varios MDT, es necesario colapsar el modelo para eliminar los solapes y líneas de contorno redundantes; se ilustra en la figura 49.

Figura 49. Combinación de MDT importado en varias superficies.

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Una buena opción es combinar los archivos importados de esta manera con un mallado con limitación del error cordal (Utilidades > Preferencias > Mallar; ver apartado 2.6) y, en caso de haber importado más de una superficie, usar la opción del mallador RJUMP (que no repercute en la malla las líneas de división entre superficies).

2.3.1.2. Herramientas Iber > RTIN

Con este menú se puede importar y crear una geometría formada por una red irregular de triángulos rectángulos (RTIN, Rectangular Triangulated Irregular Network). Para ello, se selecciona dentro del menú Herramientas Iber la opción RTIN > Crear RTIN (figura 50).

Figura 50. Menú RTIN en Herramientas Iber.

Así aparece una nueva ventana (figura 51), donde hay que rellenar los siguientes campos:

Figura 51. Ventana Archivo RTIN creado. ●

Archivo MDT original: en esta casilla se pincha en Buscar y aparece una nueva ventana (figura 52) donde se selecciona el archivo ASCII que contiene la información topográfica que se quiere importar. En este caso, se pueden seleccionar tanto archivos .txt como archivos .asc, en función del tipo de archivo que se le indique.

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●

● ●

Tolerancia: máxima distancia en vertical entre el archivo ASCII del que se parte y la geometría creada. Debe de ser del orden de la precisión altimétrica de la topografía original. Lado máximo: es la longitud del lado máximo de los triángulos que se crearán. Lado mínimo: es la longitud del lado mínimo de los triángulos que se crearán.

Figura 52. Ventana de búsqueda de fichero txt.

Una vez rellenadas las variables se selecciona Aceptar y aparece la ventana de información de la figura 53.

Figura 53. Ventana informativa de la generación del fichero.

Esta ventana nos informa que Iber ya ha creado un archivo rtin.dxf dentro de la carpeta (.gid) donde se está guardando el proyecto; además de este archivo crea otro archivo rtin.dat que al abrirlo muestra la información que se ha elegido anteriormente para crear el RTIN. El archivo rtin.dxf contiene toda la información de la geometría creada; al pinchar en OK en la ventana anterior el programa Iber empezará a importar este archivo.

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Figura 54. Ventana informativa del avance del proceso de importación.

Esta importación puede durar unos segundos en función del tamaño del archivo, mientras aparece la ventana de la figura 54 que informa sobre el proceso de lectura del DXF.

Una vez importado el archivo .dxf, aparece otra ventana (figura 55) que pregunta si el usuario quiere colapsar la geometría importada. Se recomienda seleccionar Sí, de esta manera se realiza el colapso de la geometría importada, ya que los triángulos se han importado como triángulos independientes, sin compartir las líneas de la superficies con lado común. El colapsado de la geometría puede tardar mucho tiempo si la geometría es extensa y la discretización es demasiado pequeña, por lo que se ha habilitado la opción de cancelar el proceso (figura 55) si se desea modificar el RTIN importado.

Figura 55. Ventana de opción de colapsado del modelo.

Aceptado el colapsado del modelo, aparece una ventana informativa del avance del proceso (figura 56).

Figura 56. Ventana de avance del proceso de colapsado.

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La opción de utilizar RTIN proporciona geometrías muy aproximadas a la topografía real (figura 57), con un número optimizado de elementos y muy robustas frente a problemas de mallado o numéricos. Si el tamaño de los triángulos generados es adecuado para el cálculo, se puede transformar esta geometría en malla mediante la opción Herramientas Iber > Malla > Un elemento por superficie (apartado 2.3.1.3.2).

Figura 57. Malla de cálculo obtenida de un RTIN.

2.3.1.3. Herramientas Iber > Malla

Este menú contiene una serie de herramientas que permiten editar una malla previamente generada e introducir modificaciones. 2.3.1.3.1. Herramientas Iber > Malla > Editar

Una vez se ha generado una malla, es posible modificar la cota de los vértices. Iber dispone de dos opciones.

Figura 58. Menú de acceso a las opciones de edición de malla.

●

●

Asignar elevación desde archivo: interpolando las cotas leídas de un archivo correspondiente a un modelo de terreno en formato ASCII. Una forma eficaz de trabajar en Iber es generar una malla a cota cero (por ejemplo utilizando una fotografía georreferenciada de fondo), para adaptar al mallar las diferentes características de la zona de estudio, y luego asignarle cota a los vértices.

Asignar elevación desde archivo: Permite modificar la cota de una zona de la malla.

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2.3.1.3.2. Herramientas Iber > Malla > Un elemento por superficie

Tal como se indicó en el apartado 2.3.1.2, resulta útil convertir el RTIN en malla. Esta opción permite esta transformación directamente (figura 59).

Figura 59. Opción para transformar una geometría RTIN en malla de cálculo.

2.3.1.3.3. Herramientas Iber > Malla > Estructura en malla

Esta opción permite modificar una malla introduciendo en ella una estructura tipo dique o un puente (figura 60).

Figura 60. Menú de acceso a las opciones de estructura en malla.

Estas herramientas se basan en la utilidad de corte de malla, que permite dibujar una línea sobre la malla entre dos puntos, detectando todos los puntos de corte con los elementos de malla y generando subdivisiones en la misma.

Puente. Mediante la ruta de menú Herramientas Iber > Malla > Estructura en malla > Puente se accede a la ventana de la figura 61.

En las líneas de Inicio y Fin se introducen las coordenadas de los puntos que delimitan el cordón superior del puente; recomendablemente el del extremo de aguas arriba. La siguiente línea permite introducir el Ancho del tablero, en el sentido normal al de la línea definida por los puntos de inicio y fin.

La opción de Forzar puntos puente y Forzar puntos pila, los hace coincidir con nodos de la malla.

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Figura 61. Ventana para la configuración de un puente sobre la malla.

Seguidamente se encuentran las casillas en las que se introducen los coeficientes de desagüe para funcionamiento en lámina libre o anegado. Inmediatamente debajo de estas tres casillas se puede desplegar una tabla en la que se introducen las coordenadas relativas del puente; es decir, la x crece de 0 a 1, siendo 0 el punto inicial y 1 el final. Sin embargo, la coordenada z de la cota inferior y superior del tablero se introduce en verdadera magnitud. La siguiente tabla desplegable permite introducir tantas pilas como se desee. La situación de las pilas se define por su posición relativa y es necesario introducir el ancho de la pila en el sentido transversal al de la corriente.

Dique. Mediante la ruta de menú Herramientas Iber > Malla > Estructura en malla > Dique se accede a la ventana de la figura 62.

Figura 62. Ventana para la configuración de un dique sobre la malla.

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Esta ventana permite introducir los puntos de Inicio y Fin de cada tramo del dique que se quiera introducir. Así mismo se puede introducir el Ancho del dique.

La opción Insertar segmento genera una mota de sección transversal triangular, mientras que la opción de Insertar rectángulo introduce en coronación de mota el ancho que se ha especificado previamente.

2.3.1.3.4. Herramientas Iber > Vía intenso desagüe

El Real Decreto 9/2008, de 11 de enero, por el que se modifica el Reglamento del Dominio Público Hidráulico, aprobado por el Real Decreto 849/1986 de 11 de abril, persigue como objetivo la protección de las personas y los bienes, y del medio ambiente, a través de la modificación de la normativa sobre inundaciones. Para definir y gestionar el dominio público hidráulico se definen las zonas de flujo preferente y las zonas inundables para avenidas asociadas a períodos de retorno de 100 y 500 años respectivamente.

La zona de flujo preferente es aquella zona constituida por la unión de la vía de intenso desagüe, y de la zona donde se puedan producir graves daños sobre las personas y los bienes, ambas zonas calculadas para la avenida de 100 años de periodo de retorno, quedando delimitado su límite exterior mediante la envolvente de ambas zonas. A los efectos de la aplicación de la definición anterior, se considerará que pueden producirse graves daños sobre las personas y los bienes cuando las condiciones hidráulicas durante la avenida satisfagan uno o más de los siguientes criterios: ● ● ●

Que el calado sea superior a 1 m.

Que la velocidad sea superior a 1 m/s.

Que el producto de ambas variables sea superior a 0,5 m²/s.

Se entiende por vía de intenso desagüe la zona por la que pasaría la avenida de 100 años de periodo de retorno sin producir una sobreelevación mayor que 0,3 m, respecto a la cota de la lámina de agua que se produciría con esa misma avenida considerando toda la llanura de inundación existente. La sobreelevación anterior puede reducirse, a criterio del organismo de cuenca, hasta 0,1 m cuando el incremento de la inundación pueda producir graves perjuicios o aumentarse hasta 0,5 m en zonas rurales o cuando el incremento de la inundación produzca daños reducidos.

Se recomienda comprobar si la zona de graves daños satisface la condición de flujo preferente, y emplear el criterio de daños para buscar la delimitación de la vía de intenso desagüe.

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Iber incluye una serie de herramientas para calcular la vía de intenso desagüe de un cauce. Se accede a través del menú Iber herramientas > Vía de intenso desagüe (figura 63). Iber permite realizar los tanteos de la vía de intenso desagüe definiendo la zona de paso de las aguas por un eje y una distancia D, o por un polígono. Con la primera opción, el flujo de agua queda limitado a una zona definida por los elementos que están a una distancia igual o menor a D de los puntos que definen el eje. Con la segunda opción de polígono, la zona que puede ocupar el agua queda limitada por el polígono introducido.

Figura 63. Menú de acceso a las opciones de Vía de Intenso Desagüe.

La opción Seleccionar Línea es adecuada para la realización de un primer tanteo. La opción Seleccionar Polígono permite realizar una definición más adecuada de la vía de intenso desagüe. Si se emplea esta opción debe cuidarse que el conjunto de líneas que lo definen sean consecutivas. Si el polígono seleccionado no incluye la entrada o la salida de agua, éstas no serán consideradas en el cálculo, luego el dominio ni se mojará ni se secará.

Una vez realizada la simulación se podrá realizar en el postproceso un algebra de resultados para obtener la sobreelevación de lámina obtenida con la restricción de superficie impuesta. 2.3.2. MENÚ ARCHIVO > IMPORTAR

El menú Archivo se encuentra en la barra de menús en la parte superior del programa (figura 64), es el primer menú de la barra superior. Al seleccionar este menú, aparece un desplegable con diferentes herramientas, en este caso nos centramos en la herramienta Importar. Al seleccionar Importar, aparece otro desplegable con un mayor número de herramientas; son las distintas geometrías y mallas con las que se puede trabajar en el entorno GiD.

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Figura 64. Menú de importación de geometrías en Archivo.

Se presentan a continuación las herramientas que pueden resultar de mayor utilidad.

2.3.2.1. Shapefile

Figura 65. Menú de importación de geometrías en formato shapefile.

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Figura 66. Ventana de selección del fichero tipo shapefile.

Con esta opción, el usuario puede importar una geometría previamente creada o modificada en un Sistema de Información Geográfica (SIG). Esta herramienta permite importar los archivos tipo shapefile. Para ello se selecciona Archivo > Importar > Shapefile (figura 65), apareciendo otra ventana (figura 66) donde se elige el archivo shapefile que se quiere importar; se pincha en Abrir y se importa la geometría del archivo seleccionado. En este caso, el programa no pregunta si se quiere colapsar la geometría, pero se recomienda que se colapse (apartado 2.2.1.2) para eliminar entidades redundantes. 2.3.2.2. Importación de un TIN generado con un SIG

En este caso, se muestra como importar la geometría de un MDT como una red de triángulos irregulares (TIN). Para ello, en primer lugar, se exporta el TIN a shapefile en el

Figura 67. Archivo tipo TIN importado en Iber.

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software ArcGIS mediante la opción ArcToolbox > 3D Analyst Tools > Conversion > From TIN > TIN Triangle. Posteriormente, bastaría con importar el shapefile en Iber como se ha explicado en el apartado anterior. Se recomienda que la TIN se haya realizado previamente a partir de una capa raster (y no de curvas de nivel u otras entidades) para asegurar que los triángulos resultantes no tengan lados demasiado pequeños (figura 67). 2.3.2.3. DXF

Mediante esta opción, el usuario puede importar una geometría previamente creada o modificada en AutoCAD. Esta herramienta permite importar los archivos tipo dxf. Para ello, se pincha en Archivo > Importar > DXF… (figura 68), apareciendo otra ventana (figura 69) donde se elige el archivo con extensión dxf que se quiere importar; finalmente se selecciona Abrir.

Figura 68. Menú Importación de geometría con formato dxf.

Figura 69. Ventana de búsqueda del archivo dxf.

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Figura 70. Geometría dxf importada en Iber.

La figura 70 muestra una geometría de origen dxf. Se aprecia que la geometría importada consta de puntos y líneas. En este caso, Iber ofrece la opción de colapsar la geometría, siendo recomendable hacerlo (apartado 2.2.1.2) para eliminar los elementos repetidos. Posteriormente se puede generar la geometría del modelo con las opciones de creación de superficies NURBS indicadas en el apartado 2.2.1.1. 2.3.2.4. Malla de GiD

Figura 71. Menú para importación o exportación de malla de GiD en Archivo.

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En ocasiones puede resultar útil lanzar una nueva simulación empleando una malla generada en otro proyecto de Iber. Por ello existe la posibilidad de guardar una malla en formato GiD y de importarla en ese formato (figura 71). 2.3.2.5. GDAL

Las librerías GDAL, a las que se accede mediante el menú Archivo > Importar > GDAL (figura 72), permite importar archivos en formato raster. Al seleccionar esta opción aparece en pantalla una ventana de búsqueda del fichero raster que se desea importar (figura 73).

Figura 72. Menú para importación de ficheros raster con librerías GDAL en Archivo.

Figura 73. Ventana de lectura de archivo GDAL. Opciones de importación.

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En esta pantalla se pueden activar las opciones de importación. Así, permite importar un fichero raster como geometría, como malla o simplemente transformarlo a un fichero ASCII (.txt), que permite a su vez su importación como MDT mediante el menú de Herramientas Iber (apartado 2.3.1)

En ocasiones la información del ficheros raster puede resultar demasiado voluminosa, por lo que Iber proporciona la opción de importar solamente una parte de los resultados. Para ello, en la ventana de selección hay una línea que permite introducir la densidad de los resultados. En esta línea se indica el incremento entre datos que importa del raster (figura 74). De este modo, si se introduce el valor 3, tomará un valor de cada tres.

Figura 74. Ventana de lectura de archivo GDAL. Incremento.

La figura 75 presenta en su parte izquierda un fichero raster importado como superficies y en la derecha importado como malla.

Figura 75. Archivo raster importado como superficies e importado como malla.

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2.3.2.6. Insertar geometría de GiD

Al igual que en el apartado 2.3.2.4., puede ser útil emplear la geometría de un proyecto generado en GiD para realizar una nueva simulación en Iber. En ese caso es posible insertar en un proyecto de GiD existente otra geometría mediante el menú de la figura 76.

Figura 76. Menú para importación o exportación de malla de GiD en Archivo.

2.4. ASIGNAR CONDICIONES DE CONTORNO E INICIALES

Una vez creada o importada la geometría, el siguiente paso es asignar al modelo las condiciones de contorno e iniciales, es decir, las condiciones hidrodinámicas. Todas estas condiciones se aplican desde el menú Hidrodinámica. Para ello, hay que seleccionar Datos > Hidrodinámica (figura 77). Dentro de este menú hay cinco submenús: ● ● ● ● ●

Condiciones de Contorno Condiciones Iniciales Condiciones Internas Fuentes y Sumideros Estructuras

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Figura 77. Introducción de condiciones hidrodinámicas en el menú Datos.

Para poder realizar cualquier simulación son imprescindibles aplicar las condiciones de contorno y las condiciones iniciales, el resto de opciones del menú Hidrodinámica (condiciones internas y estructuras) son opcionales, en función de lo que el usuario quiera simular en el modelo. Se recomienda aplicar primero las condiciones de contorno (condiciones de entrada y condiciones de salida) y posteriormente las condiciones iniciales. 2.4.1. CONDICIONES DE CONTORNO DE ENTRADA

Iber permite introducir diferentes tipos de condición de contorno de entrada. Para ello se accede a través de la ruta Datos > Hidrodinámica > Condiciones de Contorno (figura 78). Esta ventana es común para las condiciones de contorno de entrada y salida. Debe activarse en primer lugar esta opción.

En Iber es posible asignar la condición de entrada en términos de Caudal Total, Caudal Específico o Cota del Agua. La primera opción reparte el caudal indicado en toda la sección. La segunda garantiza un caudal específico igual en toda la sección de entrada, y la tercera permite introducir caudal en el modelo a través de un limnigrama. Para realizar la selección se empleará el panel desplegable Entrada.

Así mismo, las condiciones del flujo en la sección de entrada del modelo pueden ser en régimen lento o subcrítico, régimen crítico o en régimen rápido o supercrítico. En el caso de régimen subcrítico, la condición de entrada viene afectada por el flujo de aguas abajo por lo que bastará con introducir el caudal o el nivel. Sin embargo, en régimen supercrítico es necesario introducir el caudal y la velocidad del flujo en la sección de entrada. Para indicar el tipo de régimen de entrada se empleará el menú desplegable de Régimen.

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Figura 78. Ventana de asignación de condición de entrada.

La línea Entrada Num permite asignar varias condiciones de entrada en diferentes zonas del modelo como, por ejemplo, afluentes a un cauce principal; debe identificarse cada una de las entradas con un número diferente. Combinando ambos apartados, todas las condiciones de entrada son: Caudal Total: - Régimen Crítico/Subcrítico - Régimen Supercrítico ● Caudal Específico: - Régimen Subcrítico - Régimen Supercrítico: Calado o Cota ● Cota del Agua ●

En los siguientes apartados se explican detalladamente cada una de las condiciones de entrada. 2.4.1.1. Caudal Total

2.4.1.1.1. Caudal Total. Régimen Crítico/Subcrítico

Esta condición se aplica a un flujo en régimen lento, que es el habitual en ríos. Solamente hay que introducir el caudal de entrada. Iber permite alimentar el modelo en régimen permanente con un caudal constante o introducir un hidrograma, rellenando los pares de datos tiempo (en segundos) y caudal (en m3/s). Para introducir el hidrograma, hay que pulsar en el botón con la flecha hacia abajo señalado en la figura 78. Esto despliega un cuadro con una línea con ceros (figura 79). En estas líneas, se irán introduciendo los

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valores de tiempo y caudal del hidrograma en su columna correspondiente. Si se quieren añadir más celdas al hidrograma se pincha en la primera flecha inferior (flecha que apunta hacia abajo (1)) y si se quieren eliminar celdas, en la segunda flecha (flecha que apunta hacia arriba (2)). El tercer icono (3) sirve para representar gráficamente el hidrograma.

Una vez introducido el hidrograma (figura 80), se cierra esta ventana pinchando en la flecha resaltada en la figura 78, o fuera del hidrograma. En el campo Entrada Num, se asigna el número de entrada. Si sólo se tiene una entrada de caudal se deja por defecto con el número 1. Una vez completados todos los campos, queda indicar a qué línea o líneas se asignará esta condición de entrada, para lo que se activa el botón inferior izquierdo Asignar (figura 79 (4)) y luego se selecciona la línea o líneas correspondientes en el modelo. Una vez seleccionada la línea o líneas correspondientes se pincha en el botón inferior (figura 81 (5)) Terminar o en el teclado en Escape y ya se habrá asignado la condición de entrada. En el caso que se quieran asignar varias entradas, habría que seleccionar el número de entrada con su hidrograma asociado y asignarlo a las líneas correspondientes y así sucesivamente con cada entrada; es decir, habría que realizar la misma operación tantas veces como entradas se quieran asignar.

Figura 79. Ventana de asignación de condición de entrada de caudal total en régimen crítico/subcrítico.

Es conveniente resaltar que las condiciones de contorno solamente se pueden asignar a líneas, y no a puntos ni a superficies. Además sólo pueden asignarse a líneas que se encuentren en el contorno del modelo. Sí es posible asignar sobre la malla, pero siempre en elementos del contorno del modelo.

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Figura 80. Introducción del hidrograma.

Figura 81. Finalizar la asignación.

Para comprobar que la o las condiciones de entrada se han asignado correctamente, se pincha en el botón inferior Dibujar. Aparece un desplegable donde hay que seleccionar Colores (figura 82); entonces Iber dibuja con distintos colores cada una de las líneas asociadas a cada una de las entradas asignadas, indicando en la leyenda los valores asignados.

Figura 82. Dibujar condiciones asignadas.

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2.4.1.1.2. Caudal total. Régimen Supercrítico

Esta entrada se asigna a un flujo en régimen rápido, como por ejemplo, un desagüe bajo compuerta. En este caso, además del hidrograma de entrada, hay que proporcionar la velocidad del flujo (figura 83). Así se dispone ahora de tres campos en cada fila: tiempo (en segundos), caudal (en m3/s) y velocidad (en m/s). El procedimiento de asignación de esta condición es el mismo que el descrito en 2.4.1.1.1.

Figura 83. Ventana de asignación de condición de entrada de caudal total en régimen supercrítico.

2.4.1.2. Caudal Específico

2.4.1.2.1. Caudal Específico. Régimen Subcrítico

Figura 84. Ventana de asignación de condición de entrada de caudal específico en régimen subcrítico.

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En este caso, en vez de introducir los valores de caudal total, se introduce un caudal unitario por metro de ancho. Los campos que figuran en la ventada de asignación (figura 84) son tiempo (en segundos) y caudal específico (en m2/s). 2.4.1.2.2. Caudal Específico. Régimen Supercrítico

Esta condición permite asignar un caudal específico por metro de ancho (en m2/s) para cada instante de tiempo t(s) e imponer un calado (m) o un nivel de agua (m) en la sección de entrada. Para seleccionar calado o cota de nivel de agua se despliega el menú de la línea Agua (figura 85). No existen diferencias con respecto a los apartados anteriores en el proceso de asignación de la condición.

Figura 85. Ventana de asignación de condición de entrada de caudal específico en régimen supercrítico.

Figura 86. Ventana de asignación de condición de entrada de cota de agua.

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2.4.1.3. Cota del Agua

Esta condición de contorno de entrada es muy útil para reproducir, por ejemplo, la entrada de agua en un estuario debido a la oscilación de mareas. Esta condición es compatible con la condición de salida. A través del menú desplegable de la figura 86, se introducirán los datos del limnigrama, tiempo (en segundos) y z (en metros), donde z es la cota de la lámina de agua. 2.4.2. CONDICIONES DE CONTORNO DE SALIDA

Con esta opción se indica el lugar por el que debe salir el agua. Cuando el agua llega a un límite del modelo encontrará una barrera infranqueable que no puede atravesar, a menos que tenga asignada una condición de salida.

Para asignar las condiciones de salida, es necesario activar Salida 2D en la ventana de Análisis 2D, a la que se accede a través de la ruta Datos > Hidrodinámica > Condiciones de Contorno. En este submenú viene por defecto Entrada 2D, pero si se pulsa el botón (1) de la figura 87, aparece la opción Salida 2D.

Se pueden asignar dos tipos de condiciones de salida; de régimen lento y de régimen rápido. La primera asume que el flujo viene remansado y por tanto los niveles vienen condicionados por aguas abajo. La segunda permite asignar las condiciones de régimen crítico a la salida. Esta asignación se realiza en la pestaña de la figura 88. Si no se dispone de información suficiente a la hora de imponer una condición de salida, se recomienda prolongar hacia aguas abajo la geometría del modelo un tramo de cauce lo suficientemente largo como para que la condición de contorno de salida asignada no afecte a la zona de estudio.

Figura 87. Ventana de asignación de condición de salida.

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Figura 88. Ventana de selección del tipo de condición de salida.

En cualquier caso, la condición de salida solo puede asignarse a líneas de geometría o elementos de malla del contorno del modelo. 2.4.2.1. Condiciones de contorno de salida. Supercrítico/Crítico

En este caso no hay que especificar ningún parámetro adicional, únicamente asignarla sobre las líneas que definan la condición de salida del modelo (figura 89).

Figura 89. Ventana de selección del tipo de condición de salida en régimen crítico.

2.4.2.2. Condiciones de contorno de salida. Subcrítico

Se emplea cuando el nivel de la lámina depende de las condiciones del flujo de aguas abajo (figura 90). Iber dispone de tres tipos de condiciones, que se pueden seleccionar desde la línea Tipo, seleccionando su flecha correspondiente. Los tres tipos de condiciones son Vertedero, Nivel dado y Curva de Gasto. 2.4.2.2.1. Condiciones de contorno de salida. Subcrítico. Vertedero

Esta condición permite simular una condición de presa o vertedero aguas abajo. Esta opción es la que aparece por defecto. Requiere el coeficiente de vertedero y el umbral

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Figura 90. Ventana de selección del tipo de condición de salida en régimen subcrítico.

del vertedero. Este umbral se puede definir por su cota o por su altura sobre el cauce (figura 90). 2.4.2.2.2. Condiciones de contorno de salida. Subcrítico. Nivel Dado

Esta condición permite simular una desembocadura en el mar donde los niveles de marea condicionan el nivel de salida del modelo. En este caso la entrada del modelo es una tabla de niveles del cauce a los largo del tiempo (figura 91).

Figura 91. Ventana de selección del tipo de condición de salida con nivel dado.

2.4.2.2.3. Condiciones de contorno de salida. Subcrítico. Curva de Gasto

Esta opción es útil cuando se dispone de la curva de gasto del cauce en una determinada sección. En este caso (figura 92) se completa la tabla según los valores de cota en metros y caudal específico en m2/s. Las cotas deben ser crecientes con las filas de la tabla.

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Figura 92. Ventana de selección del tipo de condición de salida con curva de gasto.

Se pueden asignar diferentes curvas de gasto en diferentes puntos. Para ello, sólo tiene que cambiar el número en la variable Número de Tabla. Posteriormente se asigna dicha condición a las líneas correspondientes. 2.4.3. CONDICIONES INICIALES

Estas condiciones son las que definen el estado inicial del modelo en el inicio de la simulación. Asumen que la velocidad del agua es nula en el instante inicial y permiten establecer el calado o nivel de lámina de agua inicial. Estas condiciones se asignan sobre las superficies y no sobre las lineas, como se hace con las condiciones de contorno. Y debe asignarse a todo el dominio de cálculo, es decir, todo el modelo, para que pueda comenzar el cálculo.

Se accede a través del menú Datos > Hidrodinámica > Condiciones Iniciales (figura 93).

Figura 93. Menú de acceso a las condiciones iniciales.

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Una vez en la ventana de asignación de condiciones iniciales, en la línea Agua se selecciona el tipo de condición que se desea asignar, ya sea de calado (figura 94) o nivel de lámina (figura 95).

Figura 94. Ventana de asignación de calado inicial.

Figura 95. Ventana de asignación de nivel de lámina inicial.

En ocasiones resulta adecuado considerar que todo el dominio está “seco” al inicio de la simulación. En este caso se asignará una condición de calado igual a cero.

Finalmente se acciona Asignar y se seleccionan la o las superficies correspondientes.

2.4.4. CONDICIONES INTERNAS

Esta opción permite asignar condiciones internas dentro del dominio. Se accede a través del Menú Datos > Hidrodinámica > Condiciones Internas (figura 96).

Una vez en la ventana de asignación de las condiciones internas (figura 97), es posible asignar los siguientes tipos de condiciones: Compuerta, Vertedero, Vertedero-Compuerta, o Pérdida Local.

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Figura 96. Menú de acceso a las condiciones internas.

Figura 97. Ventana de asignación de condiciones internas.

2.4.4.1. Condición de compuerta

Esta condición supone una compuerta de altura indefinida e irrebasable. La ventana de condición de compuerta (figura 98) pide la cota del apoyo de la compuerta y la cota del borde inferior de la misma. La diferencia de estas dos cotas es la apertura. El ancho de la longitud de la compuerta será el de la línea a la que se asigne. Si quiere reducirse su longitud, se modificará el porcentaje de ancho de compuerta.

Iber detecta automáticamente si una compuerta funciona en régimen libre o anegada, en función de la diferencia de niveles aguas arriba y aguas abajo de la misma. Por tanto se requiere introducir un coeficiente de desagüe para cada una de estas situaciones. En el manual de referencia se pueden consultar la relación de sumergencia así como las formulaciones empleadas.

Al igual que en el resto de condiciones, una vez definida la condición, se pulsa en Asignar y se elige la entidad geometría (línea) a la que se asigna.

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Figura 98. Asignación de condiciones internas. Tipo compuerta.

2.4.4.2. Condición de vertedero

La condición de vertedero permite introducir en medio del cauce una estructura rebasable, bien sea un azud transversal o una mota longitudinal. Es necesario introducir la cota del umbral de la estructura. El ancho de la misma será el de la línea a la que se asigne y se puede reducir con el porcentaje del vertedero. Finalmente se introducirá el coeficiente de desagüe (figura 99).

Figura 99. Asignación de condiciones internas. Tipo vertedero.

2.4.4.3. Condición vertedero-compuerta

Esta condición es una fusión de las dos anteriores y permite simular una compuerta rebasable, donde el borde superior de la compuerta es el umbral del vertedero (figura 100).

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Figura 100. Asignación de condiciones internas. Tipo Vertedero-Compuerta

2.4.4.4. Condición pérdida de carga local

Esta opción permite introducir una pérdida de carga local (figura 101). Un ejemplo sería la simulación de la perdida de carga localizada en un puente. Para ello se introduce un coeficiente de pérdidas del término de la energía cinética lambda. Esta condición es útil cuando se tiene este coeficiente calibrado.

Figura 101. Asignación de condiciones internas. Pérdida local.

2.4.5. FUENTES Y SUMIDEROS

Esta opción permite introducir entradas y salidas de caudal dentro del dominio. De este modo se pueden simular vertidos puntuales, o bombeos. Se accede a través de la ruta Datos > Hidrodinámica > Fuentes y sumideros (figura 102).

Una vez que aparece la ventana de fuentes y sumideros (figura 103), se puede dar un nombre a la entada usando los botones de la línea superior (figura 103 (1)). En tipo se selecciona Fuente o Sumidero (figura 103 (2)).

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Figura 102. Menú de acceso a Fuentes y Sumideros.

Figura 103. Ventana de asignación de Fuentes y Sumideros.

Figura 104. Ventana de asignación de Fuente con hidrograma.

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En la tabla de caudales se puede introducir un caudal constante o un hidrograma, que se puede visualizar pulsando el botón (3) de la figura 104. Esta condición se asigna a puntos, para ello, seleccionando el botón (4) de la figura 104, se puede seleccionar gráficamente su coordenada. Es posible introducir tantas condiciones de fuente y vertedero como se deseen. Para cada condición se empleará un nombre y un punto de asignación diferente. 2.4.6. ESTRUCTURAS

Este menú permite introducir algunas condiciones internas en el modelo, cuyos efectos sobre el flujo no se simulan como el resto del dominio, sino que al igual que en condiciones internas, se introducen sus efectos sobre el flujo, empleando las formulaciones indicadas en el manual de referencia. Se accede a través de Datos > Hidrodinámica > Estructuras (figura 105). Existen tres tipos de estructuras que se pueden simular: Cubierta, Puente y Alcantarilla.

Figura 105. Menú de selección de Estructuras.

2.4.6.1. Estructura > Cubierta

Esta opción permite simular un tramo encauzado sobre el que se ha dispuesto una cubierta superior (figura 106). Hasta que la lámina de agua no alcanza el nivel B, funciona en lámina libre. Superado este umbral, el flujo discurre por la sección encauzada, empleando el método de la ranura de Preissman (ver manual de referencia). Si el nivel supera la cota A, el flujo también discurrirá por la superficie libre.

La condición de cubierta se puede imponer a una altura del fondo del cauce o a una cota determinada mediante la selección que se haga en la línea Cubierta (figura 106 (1)).

Es necesario introducir las cotas A y B, el porcentaje de ranura, que por defecto es igual al 10%, y los coeficientes de pérdidas de carga del término cinético, en la entrada y salida, de acuerdo con el criterio del usuario.

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Figura 106. Ventana de asignación de Cubierta.

Esta condición se asigna a una superficie, que debe coincidir con la geometría de la cubierta.

2.4.6.2. Estructura > Puente

Esta es la primera opción que empleó Iber para simular el efecto de los puentes. La actual versión de Iber 2.0 incorpora otra herramienta para reproducir los puentes en el menú de Herramientas _Iber > Malla > Estructura en malla (ver apartado 2.3.1.3.3).

La figura 107 muestra la ventana de asignación de puentes. Mientras la lámina de agua no alcanza el tablero, el modelo se comporta como si no existiera nada; alcanzado este nivel, funciona como desagüe bajo compuerta. Los coeficientes de desagüe de flujo en presión libre y anegado hacen referencia a este funcionamiento. Superada la cota del

Figura 107. Ventana de asignación de Puentes.

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tablero del puente funciona como la condición de compuerta-vertedero. El coeficiente de desagüe del tablero hace referencia a este funcionamiento.

El porcentaje de apertura de puente sirve para descontar el estrechamiento de las pilas y estribos. Una forma más eficiente de representar un puente es asignar condiciones de puente en los vanos y de vertedero en las pilas con la cota de tablero. Se recomienda asignar la condición de puente al extremo de aguas arriba del puente.

2.4.6.3. Estructura > Alcantarilla

Esta opción permite simular un tramo de conducción en carga entre dos puntos del dominio del modelo, que se asignan gráficamente desde los botones de Inicio y de Fin (figura 108). La sección del conducto se puede seleccionar en la línea Tipo. Iber dispone de las opciones de sección circular o rectangular. Es necesario introducir el coeficiente de Manning de la conducción.

Figura 108. Ventana de asignación de Alcantarilla.

2.5. ASIGNACIÓN DE PARÁMETROS 2.5.1. RUGOSIDAD

En Iber, la rugosidad se asigna a través de un coeficiente de rugosidad de Manning. Este coeficiente se aplica desde el menú Rugosidad. Para ello, hay que seleccionar Datos > Rugosidad. Se abrirá un menú desplegable donde se pueden elegir diferentes formas de asignación (figura 109), según Uso del Suelo, mediante un Manning Variable o mediante Asignación Automática.

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Figura 109. Ventana de asignación de Alcantarilla.

Para poder realizar cualquier simulación es imprescindible asignar la rugosidad a todos los elementos del modelo. La asignación se puede realizar sobre puntos, líneas o superficies.

2.5.1.1. Rugosidad > Uso del Suelo

Se accede por la ruta Datos > Rugosidad > Uso del Suelo, y da paso a la ventana de asignación de la figura 110.

Mediante esta ventana, el usuario puede escoger un uso del suelo y asignarlo a las superficies que forman la geometría (o en su caso a los elementos de la malla). Existen unos valores predeterminados asignados a cada uso del suelo, pero éstos pueden cambiarse. También se pueden añadir o eliminar usos del suelo.

Figura 110. Ventana de asignación de la rugosidad por uso del suelo.

En el caso de que se quiera asignar un uso del suelo ya existente, se pincha en la flecha (1), y aparece un desplegable con todos los usos del suelo disponibles, cada uno de los

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cuales tiene asociado un determinado coeficiente de Manning, que es el que aparece en la línea de Manning. El usuario puede modificar este coeficiente escribiendo en esta casilla el número que se le quiera asociar. Luego se pulsa en Asignar, y se elige la entidad sobre la que se realizará la asignación. En general, se asigna a superficies o a elementos de malla.

En el caso de que el usuario haya modificado el coeficiente, para guardar este valor se debe accionar el botón (2) de la figura 110. En este caso aparecerá en pantalla la ventana de la figura 111. Si no se había grabado este valor aparecerá esta ventana de forma automática antes de realizar la asignación. En tal caso, se acepta y se seleccionan los elementos donde se quiere asignar la rugosidad.

Figura 111. Ventana de grabación del valor del coeficiente de Manning.

Si se quieren añadir otros usos del suelo, hay que accionar el botón (3) de la figura 110 y aparece una nueva ventana con la casilla en la que se introduce el nombre del nuevo uso del suelo, y se acepta. El nuevo uso aparecerá en la lista de los usos del suelo, y se le podrá dar el valor que se estime oportuno. Si se quiere eliminar un uso del suelo, se selecciona en la lista el uso del suelo a borrar y se pincha en el icono (4) de la figura 110. La interfaz gráfica pregunta al usuario si está seguro de la eliminación, y es necesario seleccionar Sí para que se elimine el uso del suelo. 2.5.1.2. Rugosidad > Manning variable

Esta opción permite asignar un valor variable del coeficiente de Manning en función del caudal específico o del calado. Se accede por la ruta Datos > Rugosidad > Manning Va-

Figura 112. Ventana de asignación de la rugosidad con Manning variable.

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riable, apareciendo la ventana de la figura 112. En la línea Tipo se configura la variable de variación. Para introducir la ley de variación se empleará la tabla desplegable. 2.5.1.3. Rugosidad > Asignación automática

Esta opción permite asignar la rugosidad de todo el dominio leyéndola de fichero. A esta opción se accede a través de la ruta Datos > Rugosidad > Asignación Automática (figura 109). Esta opción solo es aplicable sobre la malla y no sobre la geometría, y requiere un trabajo previo para la generación de los ficheros de rugosidad. Al seccionar este tipo de asignación aparecerá en pantalla una ventana (figura 113), en la que hay que especificar el tipo de archivo que contiene la información de la rugosidad.

Figura 113. Ventana de selección del tipo de archivo de rugosidad.

Iber admite dos formatos de archivo, el formato estándar ASCII Grid ArcInfo y un formato XY definido específicamente, que contienen la información espacial de la rugosidad. Cada uso del suelo se identifica por un código numérico que se asigna a una celda del terreno. Además, en ambos casos, debe existir en el mismo directorio que el archivo anterior otro archivo complementario con extensión (*.csv) que contenga la lista de los usos del suelo utilizados asociada a los códigos numéricos del fichero anterior. Los nombres de estos campos deben coincidir con los existentes en la base de datos de Iber en usos del suelo. Si las clases no existieran pueden crearse dentro de la base de datos mediante la ventana de asignación manual mencionada en el apartado 2.5.1.1.

Una vez seleccionado el formato deseado, se acepta y se abrirá una ventana de búsqueda del archivo; se selecciona el archivo, y el programa lee la información y automáticamente asigna a los elementos de la malla el coeficiente de Manning correspondiente. 2.5.1.3.1. Formato de los archivos para asignación automática del coeficiente de Manning

La información de los coeficientes de rugosidad de Manning para la asignación automática puede introducirse en Iber con ficheros de dos tipos de formato que se describen a continuación.

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Formato ASCII Grid de ArcInfo

El fichero ASCII con extensión (*.txt o *.asc) contiene la distribución de coeficientes de rugosidad y el otro fichero (*.csv) contiene la equivalencia de los códigos numéricos del fichero ASCII con el de la base de datos de Iber. Ambos archivos deben tener el mismo nombre y estar ubicados en el mismo directorio.

El archivo genérico “nombre1.txt” o “nombre1.asc”, es un raster en formato ASCII que corresponde a la distribución espacial de rugosidades. Los valores que aparecen en las filas y columnas del archivo (figura 114) son las clases de usos del suelo. Estos archivos pueden generarse con software SIG (Sistema de Información Geográfica).

Figura 114. Ejemplo de fichero raster ASCII.

El archivo complementario al anterior sería “nombre1.csv”. Es un archivo de texto delimitado por comas, con una tabla en la que se asigna a los valores numéricos del raster una clase de usos del suelo (figura 115). Los nombres de los usos del suelo pueden declararse tanto en inglés como en español, pero todos los caracteres deben ser iguales a los que figuran en la base de datos de Iber de usos del suelo.

Figura 115. Ejemplo de fichero *.csv.

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Formato XY dbase

Igual que en el caso anterior, son necesarios dos archivos que deben estar ubicados en el mismo directorio. El archivo “nombre2.txt” (figura 116) contiene en cada fila las coordenadas x,y de cada punto y el código numérico del uso correspondiente, separados por espacios.

Figura 116. Ejemplo de fichero XY dbase (*.txt)

El archivo asociado “nombre2.csv” tiene las mismas características que el descrito para el formato anterior (figura 115). 2.5.2. PROCESOS HIDROLÓGICOS

El menú Datos > Procesos hidrológicos (figura 117) permite introducir en cada elemento del dominio una entrada por lluvia y una salida por infiltración, que permita realizar un balance. No es objeto de esta opción su empleo para la realización de estudios de precipitación y escorrentía.

Figura 117. Menú de acceso a procesos hidrológicos.

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2.5.2.1. Procesos hidrológicos > Lluvia

Se accede mediante la ruta Datos > Procesos Hidrológicos > Lluvia. Una vez seleccionada, aparece en pantalla la ventana de asignación de lluvia (figura 118).

La lluvia se asigna en forma de hietograma. Cada instante de tiempo del hietograma indica el inicio de un bloque de precipitación de intensidad constante que se mantiene hasta el próximo instante de tiempo.

Figura 118. Menú de acceso a procesos hidrológicos.

2.5.2.2. Procesos hidrológicos > Pérdidas

Mediante la ruta Datos > Procesos Hidrológicos > Pérdidas se accede a la ventana de asignación de la figura 119, donde se puede seleccionar el modelo de pérdidas que se desea aplicar. La versión actual de Iber permite considerar tres modelos distintos de pérdidas por infiltración: el modelo de Horton, el modelo lineal y el modelo de Green-Ampt.

2.5.2.2.1. Pérdidas por infiltración. Modelo de Horton

Figura 119. Ventana de asignación de parámetros del modelo de pérdidas por infiltración de Horton.

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Una vez en la interfaz gráfica de este modelo de pérdidas por infiltración, el usuario debe introducir como parámetros del modelo la tasa de infiltración inicial (fo), la tasa de infiltración a tiempo infinito (fc) y la constante k, que define la variación temporal de la tasa de infiltración potencial. Estos parámetros se deben asignar sobre superficies, y pueden asignarse diferentes valores en diferentes superficies del dominio de cálculo. 2.5.2.2.2. Pérdidas por infiltración. Modelo Lineal

Seleccionado el modelo lineal, la interfaz gráfica (figura 120) permite introducir el volumen de abstracción inicial Ia (mm) y un valor constante de tasa temporal de infiltración, Fi (mm/h).

Figura 120. Ventana de asignación de parámetros del modelo lineal de pérdidas por infiltración.

2.5.2.2.3. Pérdidas por infiltración. Modelo de Green&Ampt

La ventana de interfaz gráfica de la figura 121 permite introducir los parámetros del modelo: Succión (mm): Succión en la región del suelo no-saturada (ψ).

Porosidad total: La porosidad del suelo φ es igual a la porosidad drenable más la capacidad de retención del suelo (φ = θe + θΓ)

Saturación inicial efectiva del suelo (Se), definido como: Se =

θee + θΓ θe

siendo θΓ la capacidad de retención (humedad irreductible o no drenable) del suelo y θi la humedad inicial del suelo

Permeabilidad saturada del suelo (Ks (mm/h))

Pérdidas Iniciales

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Figura 121. Ventana de asignación de parámetros del modelo Green&Ampt de pérdidas por infiltración.

2.5.2.2.4. Pérdidas por infiltración. Modelo SCS. (Soil Conservation Service)

A través de la ventana de asignación de la figura 122 se introduce el valor del parámetro CN.

Figura 122. Ventana de asignación de parámetros del modelo SCS de pérdidas por infiltración.

2.5.3. TRANSPORTE DE SEDIMENTOS

La activación de los distintos módulos de cálculo y la declaración de los parámetros generales se debe hacer desde el menú Datos > Datos del problema > Sedimentos, que posteriormente se explica en el apartado 3.2.5.

Mediante le ruta del menú principal Datos > Transporte de Sedimentos, se accede a las opciones de configuración de las condiciones de contorno del trasporte de fondo, e iniciales y de contorno de transporte en suspensión (figura 123).

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Figura 123. Menú de acceso a transporte de sedimentos.

Dentro de este menú hay 5 submenús: ● ● ● ● ●

Posición capa roca

Cond Cont. Transp. Sed Fondo Entrada Sed Suspensión Fuente Sed Suspensión

Cond Inicial Sed Suspensión

2.5.3.1. Transporte de sedimentos > Posición capa roca

Esta opción permite definir las zonas del cauce que no son erosionables y, en las zonas erosionables, la potencia del estrato erosionable.

Se accede a la ventana de asignación a través de la ruta Datos > Transporte de Sedimentos > Posición capa roca (figura 124).

Figura 124. Ventana de asignación de la profundidad de la capa de roca.

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Con este submenú posición capa de roca se puede fijar, en metros, una cota o profundidad del lecho no erosionable. Se asigna sobre superficies y sirve tanto para transporte de fondo como para transporte en suspensión. 2.5.3.2. Transporte de sedimentos > Condición de contorno de transporte de sedimentos de fondo

Mediante la ruta del menú Datos > Transporte de Sedimentos > Cond Cont Transp Sed Fondo se accede a la ventana de selección del tipo de condición de contorno (figura 125):

Figura 125. Ventana de asignación de la condición de contorno de entrada de sedimento de fondo. ● ●

●

La opción No – Agua Limpia- que aparece por defecto, permite asignar la condición de entrada para un caudal que no transporta sedimentos. La segunda opción, Capacidad de arrastre, permite alimentar al modelo con el caudal sólido correspondiente al que es capaz de transportar el caudal líquido que se introduzca por la sección de entrada. La fórmula de cálculo de este caudal se configura en Datos > Datos del problema (ver apartado 3.2.5).

La tercera opción, Dependiente del tiempo, permite al usuario asignar un sedimentograma introduciendo los valores de Tiempo, en segundos, y caudal sólido específico, en m2/s (figura 126).

Figura 126. Ventana de asignación de la condición de contorno de entrada de sedimentograma de fondo.

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●

La cuarta opción permite introducir un caudal sólido dependiente del caudal líquido de acuerdo con una relación que se introduzca en la tabla en relaciones de caudales unitarios volumétricos (figura 127).

Figura 127. Ventana de asignación de la condición de contorno de entrada de relación caudal líquido-caudal sólido.

2.5.3.3. Transporte de sedimentos > Entradas de sedimentos en suspensión

Se empleará esta opción cuando se active el módulo de transporte de sedimento en suspensión. Mediante la ruta de menú Datos > Transporte de Sedimentos > Entrada Sed Suspensión se accede a la ventana de asignación de entrada de sedimento en suspensión (figura 128).

Figura 128.Ventana de asignación de la condición de contorno de entrada de sedimento en suspensión.

Mediante este submenú, el usuario asigna una concentración de sedimento en suspensión (puede ser variable en el tiempo) a una entrada de caudal. La condición se asigna a las líneas del contorno o a lados de elementos del contorno, y se tienen que introducir los datos de Tiempo, en segundos, y C, concentración en g/l. 2.5.3.4. Transporte de sedimentos > Fuente de sedimentos en suspensión

Esta opción permite introducir en la simulación un vertido de un efluente con una determinado caudal y con una concentración de sedimento. Esta entrada se puede asignar a cualquier superficie o elemento de la malla.

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Se accede a través de la ruta de menú Datos > Transporte de Sedimentos > Fuente Sed Suspensión. En la ventana de asignación (figura 129) se introduce el caudal (Q) en m3/s y la concentración (C) en g/l, que pueden ser constantes a lo largo del tiempo o variable de acuerdo con el hidrograma y sedimentograma asociado que se introduzca en la tabla.

Figura 129.Ventana de asignación de la condición de contorno de entrada de fuente de sedimento en suspensión.

2.5.3.5. Transporte de sedimentos > Condición Inicial de Sedimento en Suspensión

Para poder resolver las ecuaciones de transporte de sedimento en suspensión es necesario conocer, además, las condiciones iniciales del problema, es decir, la concentración del sedimento inicial (g/l) en todo el dominio espacial.

Se accede a través de la ruta de menú Datos > Transporte de Sedimentos > Cond Inicial Sed Suspensión. En la ventana de asignación de la condición inicial de sedimento en suspensión (figura 130) se introduce el valor inicial. Este valor se asigna a superficies o a elementos de malla en su caso. Es posible asignar diferentes valores de concentración inicial en cada superficie o elemento.

Figura 130. Ventana de asignación de la condición inicial de concentración de sedimento en suspensión.

2.5.4. VIENTO

En determinados estudios, como en humedales de poca profundidad, la mancha de superficie ocupada por el agua puede quedar afectada por el viento. Iber permite analizar este

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efecto, introduciendo en superficie libre una tensión tangencial debida a la fuerza de rozamiento realizada por el viento. Esta se calcula a partir de la velocidad del viento a 10 metros de altura y un coeficiente de arrastre, utilizando la ecuación de Van Dorn (1953) (ver manual de referencia). Se accede mediante la ruta Datos > Viento (figura 131). La ventana de asignación de viento (figura 132) permite asignar los parámetros de la ecuación de Van Dorn, que son la altura a la que se introduce la velocidad del viento y el exponente de dicha ecuación. Si no se dispone de mayor información se recomienda el empleo de los coeficientes que aparecen por defecto.

Figura 131. Menú de acceso a Viento.

Figura 132. Ventana de asignación de la condición de viento.

La tabla desplegable permite introducir las dos componentes horizontales del viento. Además permite reproducir regímenes de vientos permanentes o variables. 2.5.5. TURBULENCIA

La resolución de las ecuaciones de cierre turbulento puede resultar esencial para la resolución de algunos problemas hidrodinámicos y para abordar estudios de sedimento en suspensión. La activación del módulo de turbulencia se realiza en el menú Datos > Datos del problema (ver apartado 3.2.4).

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De los cuatro modelos de turbulencia disponibles en Iber, solamente el modelo KEpsilón requiere de condiciones iniciales y de contorno. Para ello, se accede a través de la ruta de menú Datos >Turbulencia (k-eps) (figura 133).

Figura 133. Menú de acceso a Turbulencia (K-eps).

2.5.5.1. Turbulencia (k-eps) > Condiciones de contorno

Mediante la ruta de menú Datos > Turbulencia (K-eps) > Condiciones de Contorno se accede a la ventana de asignación (figura 134). En ella se puede seleccionar el tipo de condición, que pueden ser las condiciones correspondientes a Flujo Uniforme o proporcionar los valores mediante la opción Impuesta. A falta de más datos se recomienda emplear las condiciones de Flujo Uniforme en la sección de entrada del flujo, por lo difícil que puede resultar estimar la energía cinética turbulenta (k) o el coeficiente de disipación turbulenta (Epsilon). No obstante, Iber permite introducir una condición impuesta en régimen variable.

Figura 134. Ventana de asignación de las condiciones de contorno de entrada del modelo de turbulencia K-epsilon.

2.5.5.2. Turbulencia (k-eps) > Condición inicial

Se accede a la ventana de asignación mediante la ruta de menú Datos > Turbulencia (k-eps) > Condiciones Iniciales (figura 135), donde se introducen los valores iniciales de k, energía cinética turbulenta en m2/s2 y Epsilon, coeficiente de disipación turbulenta en m2/s3. Debe

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asignarse un valor a todo el modelo, bien sobre las superficies, bien sobre los elementos de malla. Se pueden asignar diferentes valores iniciales en diferentes zonas del modelo.

Figura 135. Ventana de asignación de las condiciones iniciales del modelo de turbulencia K-epsilon.

2.6. GENERACIÓN DE LA MALLA DE CÁLCULO

La malla de cálculo es un elemento indispensable para poder realizar la simulación en Iber. Si no hay malla de cálculo no se puede simular. La generación de una buena malla de cálculo es fundamental para conseguir buenos resultados e Iber dispone de diferentes formas de conseguirlo. En función de las características del problema será más adecuado un tipo u otro de malla.

Iber puede trabajar tanto con elementos triangulares como con cuadrangulares, y con mallas mixtas de triángulos y cuadriláteros. Las mallas de cálculo pueden ser a su vez regulares o irregulares, así como estructuradas o no estructuradas. Las características de la malla se asignan con dos menús:

● Malla en el menú principal (figura 136), mediante el cual se fijan las propiedades de la malla asignadas a la geometría, que se explica en el apartado 2.6.1.

Figura 136. Menú de acceso a Malla.

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Mallar en la ruta Utilidades > Preferencias > Mallar (figura 137), que permite configurar las opciones generales de mallado. Se explica en el apartado 2.6.2.

●

Figura 137. Ventana de configuración de las opciones generales de mallado.

2.6.1. MENÚ MALLA

En función de la geometría del problema se puede optar por generar una malla estructurada o no estructurada o cartesiana.

Una malla no estructurada (figura 138A) está constituida por elementos triangulares, que se adaptan a la geometría del contorno y rellenan la superficie siguiendo algoritmos de optimización del mallado, sin considerar la geometría del contorno. Este tipo de malla es más adecuada para geometrías complejas o irregulares como son terrenos.

Se entiende por malla estructurada (figura 138B) aquella constituida por elementos cuadrangulares que se adaptan a la geometría de los contornos. Este tipo de malla es más adecuada cuando la geometría está constituida por elementos geométricos sencillos.

Figura 138. Mallas: A) Estructurada, B) No estructurada y C) Cartesiana.

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Una malla cartesiana (figura 138C) es una malla constituida por elementos cuadrados, orientados según los ejes coordenados y que no se adapta a los contornos. Este tipo de mallas no se suele emplear en Iber. Una vez seleccionado el tipo de malla que se desea construir, hay que aplicar las condiciones de mallado sobre la geometría para posteriormente generar la malla. En los apartados 2.6.1.1 y 2.6.1.2 se presentan las opciones básicas de mallado que habrá que emplear en cualquier modelo. En los aparatados siguientes se presentan opciones más avanzadas que no serán necesarias en la mayoría de las simulaciones de Iber.

2.6.1.1. Malla > No estructurada

Se accede a través de la ruta Malla > No estructurada (figura 139). La asignación se puede realizar sobre puntos, líneas o superficies. Lo habitual en Iber es asignar sobre superficies aunque también se puede aplicar a líneas. El procedimiento es igual en ambos casos; se explicará para superficies y si se desea aplicar sobre líneas se deberán seguir los mismos pasos.

Para ello se elige la opción Asignar tamaño a superficies. De este modo, aparece en pantalla una ventana nueva (figura 140), en la que se introduce el tamaño del lado del triángulo que se asigna a las superficies. Se pulsa el botón de asignar y se seleccionan las superficies a las que corresponda. Para que se ejecute se debe presionar la tecla Escape. Vuelve a aparecer la ventana anterior, por si se quiere asignar otro tamaño a otras superficies. En tal caso, se introduce el tamaño y se repite la operación. Finalizada la asignación se pulsa en Cerrar.

Figura 139. Menú de acceso a malla no estructurada.

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Figura 140. Ventana de asignación del tamaño del elemento de malla.

Finalmente, hay que generar la malla. Para ello hay que acceder a la opción de generar malla a través del menú Malla > Generar malla… (figura 141), apareciendo la ventana de Generación de malla (figura 142).

Figura 141. Menú de acceso a generar malla.

En el campo Entrar el tamaño de los elementos a generar (figura 142), aparece un valor por defecto que Iber utilizará como tamaño para mallar aquellos elementos de la geometría que no tengan asignada ninguna condición de mallado. Además, en esta ventana se encuentra la opción Obtener parámetros de mallado del modelo. Si se marca esta casilla, el modelo se remalla con las mismas opciones que se utilizaron la última vez para crear la malla, ya que Iber guarda las opciones de mallado de la última sesión.

Figura 142. Ventana de generación de malla.

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Figura 143. Aviso de remallado.

Al aceptar la generación de la malla, en el caso de que se trate de un remallado y exista una malla previa, salta en pantalla un mensaje (figura 143) avisando de que la generación de la nueva malla implica la eliminación de la existente. Aceptada la generación de la malla, aparece en pantalla una ventana con información del proceso de mallado, que contiene información en tiempo real del número de nodos y elementos generados, y una gráfica que muestra la evolución temporal del número de nodos generados y la memoria consumida. Finalmente hay un botón que permite detener la generación de la malla (figura 144).

Figura 144. Ventana de evolución del mallado.

Finalizado el proceso de mallado, aparece en la ventana anterior la información de la malla generada (figura 145).

Si se pulsa en el botón de Ver malla, ésta se visualiza (figura 146). Si se pulsa en cerrar se vuelve a la ventana de preproceso. Para cambiar la vista de geometría a malla o viceversa se empleará el icono resaltado en la figura 146.

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Figura 145. Ventana de evolución del mallado.

Figura 146. Visualización de la malla no estructurada creada a partir de dicha geometría.

2.6.1.2. Malla > Estructurada

Se accede a través de la ruta de menú Malla > Estructurada (figura 147). Se puede asignar a líneas o superficies. El procedimiento de asignación es el mismo en ambos casos. Se explica a continuación el caso de superficies que es más habitual.

Figura 147. Menú de acceso a malla estructurada.

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Una vez seleccionada la ruta Malla > Estructurada > Superficies se despliega el menú con las opciones Asignar número de divisiones o Asignar tamaño (figura 147). 2.6.1.2.1. Malla estructurada > Superficies > Asignar número de divisiones

Este método permite al usuario indicar el número de partes en las que dividir las líneas del contorno de una superficie para crear la malla. Una vez seleccionado Asignar número de divisiones (figura 147) se eligen las superficies que se quieren dividir y se pulsa la tecla Escape. Entonces aparece en pantalla la ventana de la figura 148, donde se introduce el número de divisiones y luego se elige la línea (al seleccionar una línea, automáticamente se selecciona su opuesta) o líneas a las que se le quiere asignar este número de divisiones. Al pulsar Escape vuelve a aparecer la misma ventana para continuar con la asignación de divisiones; caso de haber finalizado se elige Cerrar. De esta manera, en una superficie cuadrilátera se puede asignar cuatro divisiones a una línea y su opuesta, mientras que a las contiguas se le puede asignar otro número de divisiones distinto, por ejemplo seis, a fin de conseguir una buena discretización espacial en la malla.

Figura 148. Ventana de asignación del número de divisiones.

2.6.1.2.2. Malla estructurada > Superficies > Asignar tamaño

Este método es similar al anterior, pero en lugar de asignar el número de divisiones a las líneas, se asigna el tamaño de las divisiones en las correspondientes unidades de medida, normalmente en metros. Para ello, tras elegir Asignar tamaño (figura 147), se seleccionan las superficies que se quieren mallar por este procedimiento, se pulsa Escape y aparece la ventana de la figura 149, donde se introduce el tamaño de mallado que se quiere asignar a las líneas del contorno de las superficies. Seguidamente se elige la línea (al seleccionar una línea, automáticamente se selecciona su opuesta) o líneas a las que se le quiere asignar este tamaño de mallado, se pulsa Escape y vuelve a aparecer la ventana de la figura 149, para poder asignar diferentes tamaños a otras superficies; en caso de haber terminado la asignación se elige Cerrar. De esta manera, en una superficie cuadrilátera se puede asignar un tamaño de mallado a una línea y su opuesta, mientras que a las contiguas se le puede asignar otro tamaño de mallado distinto; en función de lo que el usuario considere más oportuno para la simulación.

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Figura 149. Ventana de asignación del tamaño de las divisiones.

2.6.1.2.3. Malla estructurada. Visualización de la malla

Para finalizar el proceso de mallado se genera la malla en el menú Malla > Generar malla (figura 141), y se sigue el proceso explicado en el apartado 2.6.1.1, obteniendo la malla que se muestra en la figura 150.

Figura 150. Visualización de la geometría y la malla estructurada creada a partir de dicha geometría.

2.6.1.3. Malla > Capa límite

Una malla de capa límite es una malla asociada al contorno, y presenta una distribución de nodos desde el contorno hacia el interior siguiendo una función de espaciamiento. Tanto la función de espaciamiento como el factor de crecimiento de las mallas de la capa límite de un modelo pueden ajustarse en la pestaña Mallar del menú Preferencias (ver apartado 2.6.2). Esta malla sólo genera elementos tetraédricos o triangulares.

Al menú de asignación de capa límite se accede mediante la ruta Malla > Capa límite (figura 151). Al desplegar este menú aparecen las opciones 2D y Por defecto. La opción 2D permite asignar o desasignar las propiedades de la capa límite a las líneas seleccionadas por el usuario. En primer lugar el usuario debe seleccionar las superficies en las que la malla se debe adaptar al mallado de capa límite. Esta malla empezará desde las líneas y se transformará de acuerdo con la información de mallado de las superficies. La opción Por

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defecto, elimina toda la información de mallado de la capa límite, es decir, desactiva el mallado de la capa límite.

Figura 151. Menú de acceso a malla de Capa límite.

Una vez seleccionada la opción 2D aparece una ventana de asignación (figura 152) que permite al usuario definir dos propiedades de la malla de capa límite, que son Altura de la primera capa y el Número de capas. La malla de capa límite sólo se puede generar con elementos lineales, no cuadráticos (ver apartado 2.6.1.4).

2.6.1.4. Malla > Tipo cuadrático

Esta opción permite definir el número de nodos de un elemento de la malla. Esta selección afecta a todo el modelo. Se accede a través de la ruta de menú MalIa > Tipo Cuadrático (figura 153). Iber dispone de tres tipos de elementos de malla: ●

Figura 152. Ventana de asignación de mala de capa límite.

Normal. Es un elemento lineal que tiene un nodo en cada vértice (Triangulo con 3 nodos y Cuadrilátero con 4 nodos).

● Cuadrático. Con un nodo en cada vértice y otro en el medio de

la arista (Triángulo con 6 nodos y Cuadrilátero con 8 nodos).

Figura 153. Menú de acceso a Tipo cuadrático.

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●

Cuadrático 9. Este elemento es similar al cuadrático pero introduce un nodo adicional en el centro del elemento (Cuadrilátero con 9 nodos).

2.6.1.5. Malla > Tipo de elemento

Esta opción se refiere al número de aristas del elemento de malla. Se accede a través de la ruta Malla > Tipo de elemento (figura 154). Los tipos existentes en Iber son los siguientes: ●

● ● ● ●

Por defecto: para superficies. Esta opción permite que GiD asigne un tipo de elemento compatible a las entidades geométricas, asignando los que se encuentran por defecto si es posible. Lineal: para superficies.

Triángulo: para superficies.

Cuadrilátero: para superficies.

Círculo: para superficies coplanares. Se generan elementos de un nodo con radio y el círculo normal.

Figura 154. Menú de acceso a Tipo de elemento.

Iber también permite generar mallas de cuadriláteros dominantes, las cuales tienen dos tipos de elementos, cuadriláteros y triángulos, en la misma superficie. Para generar estas mallas, se ajusta el tipo de elemento cuadrilátero a la entidad geométrica, se marca la opción Permitir mallas de cuadriláteros dominantes en la pestaña Mallar del menú Preferencias (ver apartado 2.6.2). Para decidir qué partes de la geometría deberían ser malladas, el usuario tendría que usar el comando Criterio de mallado (siguiente apartado).

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2.6.1.6. Malla > Criterio de mallado

Iber proporciona 5 criterios diferentes para generar la malla. A esta opción se accede a través de la ruta Malla > Criterio de mallado (figura 155).

La opción Por defecto, permite saltar el mallado de los contornos, por tanto, salta el mallado de las líneas del contorno al mallar superficies.

La opción Mallar permite seleccionar las entidades que serán malladas, mientras que la opción No Mallar permite seleccionar las entidades que no serán malladas.

La opción Saltar permite seleccionar una entidad geométrica para que no se malle en la generación de malla, mientras la opción No Saltar fuerza a no saltarse la entidad geométrica. Esta opción solo tiene utilidad cuando se emplea la opción RJUMP (ver apartado 2.6.2), para evitar saltar alguna línea del contorno de las superficies.

Figura 155. Menú de acceso a Criterio de mallado.

La opción Saltar Automático permite decidir si la entidad geométrica debería ser saltada o no cuando se usa el mallador RJUMP. Esta decisión se toma dependiendo de la tangencia entre entidades; aquellas entidades que sean suficientemente tangentes serán saltadas al mallar.

La opción Salta según (figura 156) permite al usuario configurar los criterios para la selección automática de las entidades que se desea sean saltadas, no saltadas o las que se saltan automáticamente.

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PREPROCESO / 97

Figura 156. Ventana de configuración de criterios para saltar líneas en el mallado.

● ● ●

●

Ángulo límite de tangencia: selecciona las líneas entre las superficies en las cuales los ángulos entre las normales en las superficies son menores que el valor.

Tener en cuenta capas: si se marca esta opción, las líneas que pertenecen a superficies que están en diferentes capas serán seleccionadas.

Tener en cuenta curvaturas: este ratio significa la diferencia entre curvaturas en las superficies que comparten una línea. Si el ratio entre las curvaturas excede este valor, la línea compartida no se considera para ser seleccionada.

Líneas de superficies más pequeñas que: todas las líneas de las superficies que contengan alguna línea de tamaño inferior al definido en la casilla.

● Activando Seleccionar por criterio, todos los criterios seleccionados se usan para se-

leccionar las líneas. Por el contrario, si se activa Modificar la selección, el usuario puede modificar manualmente la selección realizada.

●

La elección de Saltar, No Saltar y Saltar automático se aplica a las líneas seleccionadas.

La opción Forzar puntos a del menú criterios de mallado, permite forzar a los puntos seleccionados a pertenecer a la malla de superficie, incluso aunque no pertenezcan necesariamente a la superficie.

La opción Duplicar se usa cuando se quiere crear una discontinuidad en la malla en un lugar concreto duplicando nodos.

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2.6.1.7. Eliminar datos de mallado

Esta opción elimina toda la información de mallado asignada a las entidades geométricas del modelo. Esto significa que todas las entidades serán desasignadas. La información sobre los tipos de elementos, el criterio de mallado y los parámetros cuadráticos también se resetean. Se accede a través de la ruta Malla > Eliminar datos mallado (figura 157).

2.6.1.8. Malla > Dibujar

Figura 157. Menú de acceso a eliminar datos de mallado.

Este menú permite visualizar gráficamente diferentes propiedades del mallado en las entidades geométricas. Se accede a través de la ruta de menú Malla > Dibujar y da lugar a un menú desplegable con diferentes opciones (figura 158).

Figura 158. Menú de acceso a dibujar propiedades de la malla.

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●

Tamaños: con esta opción es posible dibujar en distintos colores los diferentes tamaños de malla asignados. Así la figura 159B muestra el tamaño por colores de la malla de la figura 159A.

Figura 159. Dibujo del tamaño de elemento de malla. ● ●

Número de divisiones: Esta opción es para mallas estructuras y permite visualizar el número de divisiones asignadas a las líneas. Tipo de elemento: mediante este comando se puede ver el tipo de elementos asignado a cada entidad geométrica. Si no se ha asignado ningún tipo de elemento, se muestra como Por defecto (figura 160).

Figura 160. Dibujo del tipo de elemento de malla. ●

Mallar/No mallar: con esta opción es posible ver las entidades con asignación de forzado a mallar o forzado a no mallar. Si no se le ha asignado un criterio de mallado a alguna entidad, se muestra como Por defecto.

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●

●

● ● ●

Tipo de estructuración: el usuario puede visualizar el tipo de malla empleado ya sea estructurada, no estructurada, etc. Si no se le asigna ningún nivel de estructura, se muestra como Por defecto.

Saltar entidades (RJump): mediante esta opción se visualizan líneas y puntos que se saltarán cuando se malle usando las preferencias de mallado existentes en ese momento, y las líneas y puntos marcados con los criterios de mallado de Saltar o No Saltar.

Duplicar: con esta opción es posible ver las entidades a las que se le han asignado malla duplicada.

Forzar puntos a: muestra el número de puntos forzados a estar en la malla de una superficie. Capa límite: visualiza la altura de la primera capa de las capas límites fijadas en el modelo. En la opción de 2 dimensiones, se muestran las líneas desde las cuales se desarrollará la capa límite. En los casos en los que las mallas de la capa límite se desarrollen desde la misma entidad geométrica (una por cada lado), se muestra el valor mínimo de la altura de la primera capa.

2.6.1.9. Malla > Generar malla (teclas Control+G)

Esta opción, ya explicada en el apartado 2.6.1.1, lanza el proceso de cálculo para generar la malla (figura 141), empleando para ello la información asignada a las entidades geométricas.

En el siguiente paso (figura 142), aparece la ventana de asignación de malla para que se introduzca un tamaño de elemento general, que solamente se aplicará a aquellas líneas y superficies que no tengan asignado previamente un tamaño. Iber ofrece dos posibilidades, siendo posible introducir otro valor que se desee: ● ●

Un tamaño por defecto, automáticamente calculado por el programa para definir una malla grosera. El último tamaño asignado por el usuario en un mallado anterior.

Si se había generado una malla anteriormente, el programa pregunta si se quiere borrar la malla antigua (figura 143). Ésta desaparecerá de la memoria, pero permanece en el disco hasta que el proyecto vuelve a ser guardado.

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PREPROCESO / 101

2.6.1.10. Malla > Eliminar malla

Esta opción elimina la malla si el modelo ha sido previamente mallado, pero conserva la información de mallado. Se accede mediante la ruta de menú Malla > Eliminar malla (figura 161).

Figura 161. Menú de acceso a eliminar malla.

2.6.1.11. Malla > Editar malla

Este menú incluye varias opciones que permiten al usuario modificar la malla. Estas modificaciones se pierden si se vuelve a generar la malla. Se accede a través de la ruta Malla > Editar malla (figura 162).

Figura 162. Menú de acceso a editar malla.

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Las distintas opciones de este menú son: ● ● ● ●

Crear nodo: esta herramienta permite la creación manual de nodos de la malla, introduciendo sus coordenadas x, y, z o pinchando directamente con el ratón.

Mover nodo: permite seleccionar un nodo existente y moverlo a la posición que se desee. Crear elemento: esta opción permite la creación manual de elementos de malla, introduciendo sus conectividades (los nodos se deben crear previamente).

Dividir elementos: permite dividir elementos. Para ello, una vez activada esta opción, hay que seleccionar los elementos a dividir y pulsar Escape. Los triángulos se pueden dividir en triángulos y los cuadriláteros en dos o cuatro triángulos.

Cuando se dividen triángulos, los nuevos nodos se localizan en la mitad de las aristas o con una interpolación mejorada (esquema Butterfly modificado) para obtener una malla suavizada. Cuando se dividen cuadriláteros, si está marcada la opción Triángulos estructurados simétricos en el menú Mallar de Utilidades > Preferencias, se generan cuatro triángulos por cada cuadrilátero. Si no está marcada, sólo se crearán dos triángulos por cuadrilátero.

La subdivisión no modifica el tipo cuadrático. Si los elementos originales son cuadráticos, los triángulos resultantes también lo serán y viceversa. En el caso de los cuadriláteros cuadráticos, se generan nodos extra. Estos nodos no están asociados a entidades geométricas, se obtienen simplemente por interpolación de las coordenadas de los nodos de la malla.

Con la división de triángulos, si se selecciona sólo una parte de la malla también se dividen los elementos colindantes para mantener una malla ajustada. Esta operación de división de triángulos sólo funciona para elementos lineales. ● ●

Suavizar elementos: mediante esta opción de menú se suavizan los elementos seleccionados. Colapsar: esta función elimina elementos redundantes de la geometría y convierte entidades coincidentes en una sola. Es posible colapsar aristas, nodos, elementos o la malla entera: - Colapsar malla: colapsa todos los nodos de la malla.

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- Colapsar aristas: une nodos que están conectados por aristas más cortas que el valor de la tolerancia de importación.

- Colapsar nodos: pide al usuario seleccionar algunos nodos. Se colapsan aquellos nodos que se encuentran más cerca que el valor de la tolerancia de importación.

- Colapsar elementos: pide al usuario seleccionar algunos elementos. Se colapsan los nodos de estos elementos que se encuentran más cerca que el valor de la tolerancia de importación.

●

Borrar: este comando permite eliminar nodos o elementos seleccionándolos y presionando Escape. Los nodos que ya no pertenecen a ningún elemento después de esta operación también se eliminan.

2.6.1.12. Malla > Mostrar errores…

Esta opción abre la ventana de errores de la malla. En ella se presenta una lista de las entidades que GiD podría no mallar, y alguna información sobre los problemas ocurridos durante el proceso de mallado. Haciendo click con el botón derecho sobre un elemento de la lista se obtienen consejos para solucionar problemas de mallado para cada una de las entidades geométricas. 2.6.1.13. Malla > Ver contorno de malla

Esta función dibuja los contornos de la malla en pantalla. Esta opción es muy útil para asignar las condiciones de contorno sobre los elementos de malla. 2.6.1.14. Malla > Crear malla de contorno

Esta opción crea la malla de contorno de la malla existente. 2.6.1.15. Malla > Calidad de malla…

Esta opción abre una ventana (figura 163) que muestra información sobre la calidad de los elementos de la malla. Se usan siete criterios para medir la calidad de los elementos: ●

●

Ángulo mínimo: el criterio es el ángulo mínimo para los elementos de la superficie. Esto significa que los elementos con un ángulo pequeño se consideran de una peor calidad que los que tengan ángulos más grandes. Ángulo máximo: este criterio proporciona el ángulo máximo para cada elemento. Los elementos con ángulos más grandes se consideran de peor calidad. Por regla general,

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el criterio de Ángulo mínimo es bueno para examinar triángulos y tetraedros, y el criterio de Ángulo máximo es bueno para cuadriláteros y hexaedros.

Figura 163. Ventana de calidad de malla.

●

● ● ●

●

Elemento vol.: el criterio de calidad es el tamaño de los elementos (distancia para las líneas y área para las superficies). Los elementos con menor “volumen” se consideran de peor calidad.

Arista mínima: el criterio es el tamaño de la arista más pequeña de cada uno de los elementos. Los elementos con aristas más pequeñas se consideran de peor calidad. Arista máxima: el criterio es el tamaño de la arista más grande de cada uno de los elementos. Los elementos con aristas más grandes se consideran de peor calidad.

Calidad de la forma: este criterio mide la semejanza del elemento al de referencia (un triángulo equilátero en el caso de los triángulos, un tetraedro regular en el caso de los tetraedros, y un cuadrado en el caso de los cuadriláteros). Su valor es 1 para un elemento perfecto (igual al de referencia), y decrece según la semejanza del elemento sea peor. Si alcanza un valor negativo significa que el elemento tiene un Jacobiano negativo en ese punto.

Mínimo Jacobiano: el criterio es el valor del Jacobiano mínimo entre los Jacobianos calculados en cada uno de los puntos de Gauss del elemento o elementos. Si hay elementos con Jacobianos negativos, habrá problemas en algunos procesos de cálculo.

Dentro de la ventana de calidad de malla existen dos modos de visualización (indicado en figura 163):

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PREPROCESO / 105

● ●

Normal: el gráfico muestra el número de elementos que tienen un ángulo de un cierto tamaño.

Acumulado: el gráfico muestra el número de elementos que tienen un ángulo de un tamaño dado o más pequeños

Si en la ventana de calidad de malla se hace doble-click sobre un valor, se seleccionan y se representan en rojo en la malla los elementos que se encuentran por debajo de ese valor (figura 164). Estos elementos seleccionados se pueden enviar a una capa usando el botón Enviar a la capa, que se encuentra dentro de esta ventana.

Figura 164. Filtrado y detección de los elementos de malla de peor calidad.

2.6.1.16. Malla > Opciones de mallado del modelo

Esta opción carga las preferencias de mallado del modelo. 2.6.2. MENÚ UTILIDADES > PREFERENCIAS > MALLAR

En este apartado se explican las opciones de configuración de la malla. Se realiza a través de la ventana de configuración que se encuentra en la ruta Utilidades > Preferencias > Mallar (figura 165). 2.6.2.1. Preferencias > Mallar > Principal

El menú de mallar tiene 5 ventanas asociadas. La primera de ellas corresponde al menú principal de configuración. A continuación, se detallan algunas de las opciones de este menú:

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106 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 165. Ventana de configuración de las opciones generales de mallado. Submenú Principal.

2.6.2.1.1. Tipo cuadrático por defecto

Configura el tipo de elemento con que se mallará el modelo por defecto. Se refiere al número de nodos del elemento. El usuario puede elegir entre tres opciones: ● ● ●

Normal: elemento lineal con un nodo en cada vértice (Triángulo con 3 nodos y Cuadrilátero con 4 nodos). Cuadrático: elemento cuadrático, con un nodo en cada vértice y otro en la mitad de la arista (Triángulo con 6 nodos y Cuadrilátero con 8 nodos).

Cuadrático 9: este elemento es similar al cuadrático pero introduce un nodo adicional en el centro del elemento (Cuadrilátero con 9 nodos).

Para asignar el tipo de malla, el usuario tiene que ir al menú de ruta Malla > Tipo cuadrático.

2.6.2.1.2. Mallador no estructurado

Incluye tres tipos de mallador de superficies. Por defecto, aparece el mallador RFast. ● ● ●

RFast: las mallas que genera son las más eficientes en velocidad y fiabilidad. Con superficies deformadas puede crear elementos distorsionados.

RSurf: estas mallas se generan directamente en el espacio 3D. La calidad puede ser mejor, pero es más lento y puede fallar para superficies distorsionadas.

RJump: las mallas se generan directamente en el espacio 3D, pero las líneas de contacto entre superficies que son casi tangentes (menor de 10º entre vectores tangentes) se saltan cuando se malla. Los puntos de contacto entre líneas casi tangentes (menor de 10º entre

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PREPROCESO / 107

vectores tangentes) también se saltan. Con este mallador se pueden generar mallas con menos elementos porque es menos dependiente de las dimensiones de las superficies geométricas. Sin embargo, es más lento y puede fallar para parcelas de superficie distorsionada. Si una entidad tiene el criterio de mallado de Saltar o No Saltar, las superficies en las que está contenida se mallan con el mallador RJump, incluso si se ha seleccionado otro mallador en esta ventana. Estos generadores de malla se basan en la técnica de generación de malla de avance frontal, para mejorar la velocidad y la portabilidad.

GiD puede probar internamente otro de los malladores cuando uno de ellos falla, al generar la malla para una superficie.

Los dos campos que aparecen a continuación (Volumen: Avance frontal o Tetgen; y Malla estructurada en la parte interior de volúmenes), no tiene aplicación en el caso de Iber.

2.6.2.1.3. Corrección automática de tamaños

Esta opción permite que el mallador de GiD introduzca una transición de los tamaños de los elementos. La elección de Ninguna, desactiva esta corrección. Normal realiza una corrección en función del tamaño de las entidades geométricas y la compatibilidad entre los tamaños de mallado de las entidades vecinas. La opción Dura es similar a la corrección Normal pero incluye además un criterio de error cordal automático. 2.6.2.1.4. Transición de tamaños no estructurados

Habilita un modo de control de la transición entre diferentes tamaños de elemento (figura 165). Con valores bajos (cercanos a 0) la transición es más suave y con altos (cercanas a 1) resultan más rápidas. En este apartado también está disponible la opción de Transición regular cerca del contorno, que controla el patrón de la transición junto al contorno (figura 166). Si se

Figura 166. Efecto de la transición regular cerca del contorno. (A): Activado, (B): Desactivado.

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activa esta opción, en la zona más próxima al contorno, el tamaño de celda es constante y la zona de transición de tamaño se aleja del contorno; por el contrario, si no se activa esta opción, la transición será más uniforme, iniciándose en el contorno. 2.6.2.1.5. Mallador estructurada ●

●

Permitir estructurado automático: esta opción permite que al realizar mallados automáticos, como con la función Asignar tamaño por error cordal, se definan algunas superficies como estructuradas. En algún caso este mallado puede generar elementos altamente distorsionados. Estructurados simétricos: permite seleccionar entre triángulos y tetraedros. La elección dará lugar a mallas de elementos estructurados topológicamente simétricos.

2.6.2.2. Preferencias > Mallar > Otro

Este menú incorpora una serie de opciones complementarias de configuración del mallado (figura 167). ● Suavizado: Permite elegir el tipo de suavizado para mejorar la malla después de generarla. Hay tres opciones: - Normal: que realiza un alisado estándar. - Ángulo: emplea un criterio de ángulo.

- Forma: emplea un criterio adicional de error cordal.

Figura 167. Ventana de configuración de las opciones generales de mallado. Submenú Otro.

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PREPROCESO / 109

● ● ● ●

Mallar hasta el final: esta opción obliga al generador de mallas a continuar hasta que haya completado la operación, incluso si hay superficies que no puedan ser malladas.

No mallar capas congeladas: evita el mallado de entidades geométricas contenidas en capas congeladas. Evita que haya elementos con todos sus nodos en el contorno: evita que existan elementos lineales con todos sus nodos en el contorno. Permitir mallas de cuadriláteros dominantes: si se selecciona esta opción, se permite la inserción de triángulos al generar mallas no estructuradas de cuadriláteros para mejorar la calidad de los elementos.

2.6.2.2.1. Mallar siempre por defecto

Cambia el criterio de mallado por defecto. Las entidades serán malladas siempre por defecto, aunque tengan entidades por encima. Por ejemplo, al activar líneas, si se malla una superficie, se obtendrán tanto los elementos de superficie como los de línea. 2.6.2.2.2. Error cordal

Se entiende por error cordal la máxima distancia en vertical existente entre el centro de gravedad de un elemento de malla y la entidad geométrica a que corresponde. ●

●

Mínimo tamaño de elemento: el mallador adapta el tamaño de los elementos para garantizar que ningún elemento tenga un error cordal mayor al especificado, salvo que el tamaño de elemento resultante sea menor que el especificado.

Máximo error cordal en el modelo: define el criterio de error cordal. Puede definirse en valor relativo o absoluto. Si se definen ambos criterios, se aplica el más restrictivo en cada elemento. - Relativo (%): es un valor relativo del error cordal permitido en el modelo, referido al tamaño medio de elementos. Un valor de 0.0 no se tendrá en cuenta.

- Absoluto: es un valor absoluto del error cordal permitido en el modelo, referido al tamaño medio de elementos. Un valor de 0.0 no se tendrá en cuenta.

2.6.2.3. Preferencias > Mallar > Capa límite

Esta ventana permite introducir las opciones de configuración del mallado de capa límite (figura 168).

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Figura 168. Ventana de configuración de las opciones generales de mallado. Submenú Otro.

Función de espaciamiento: controla la altura de cada capa de la malla de la capa límite. Hay tres funciones, donde hi es la altura en el nivel i, y r es el factor de crecimiento: ●

●

●

●

Función 1 (Geométrica): esta función es la progresión geométrica, y su expresión es: hi = h0*(r^0+r^1+r^2+···+r^(i-1).

Función 2 (Exponencial): esta función es la progresión exponencial, y su expresión es: hi = exp(r*i + ln(h_0)).

Función 3 (Geométrica): esta función crece más rápido que la geométrica y se representa por: hi = h0 * (1 + i*(1+r*(1+r)*i))).

Función de crecimiento: controla el ritmo de la función de espaciamiento. Con valores más pequeños crece más lento y con valores más altos crece más rápido. Cuando se usa la Función 1, el factor de crecimiento debe ser más grande que 1.0, y cuando se usan las Funciones 2 o 3, el factor de crecimiento debe ser positivo.

La línea roja que se encuentra debajo de estas opciones muestra esquemáticamente la diferencia de altura de las diferentes capas de la malla de la capa límite. ●

Malla de capa límite en capa separada: esta opción permite que los nodos y elementos de la malla de capa límite se creen en capas nuevas con prefijo BLM_.

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PREPROCESO / 111

2.6.2.4. Preferencias > Mallar. Otras consideraciones

Las opciones de GID de mallador de esferas y cartesiano no resultan de utilidad en el entorno Iber. Iber guarda las opciones de mallado de la última sesión. Si se quiere remallar un modelo con las mismas opciones que se utilizaron en su día para crear la malla, éstas se pueden recuperar con el menú Malla > Opciones de mallado del modelo, o, en el momento de generar la malla (menú Malla > Generar malla), marcando la casilla Obtener parámetros de mallado del modelo. Iber es un modelo bidimensional y por ello es necesario que la proyección horizontal de todos los elementos tenga un área distinta de cero. Por ello no se puede realizar el cálculo con elementos verticales.

Para que se satisfagan los criterios de convergencia del método, cuanto más pequeño sea el tamaño de los elementos, más pequeño será el paso de tiempo y mayor el tiempo de cálculo.

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3.

CÁLCULO

3.1. INTRODUCCIÓN

Una vez generada la malla de cálculo e introducidas las condiciones de contorno, iniciales e internas, y el resto de parámetros, es necesario configurar los parámetros de cálculo y activar los módulos que se ejecutarán. Para ello se dispone de las opciones del menú Datos > Datos del problema (figura 169).

Figura 169. Menú de acceso a Datos del Problema.

3.2. DATOS > DATOS DEL PROBLEMA

A través de la ruta de la figura 169 se accede a la ventana de asignación de la figura 170.

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114 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 170. Ventana de Datos del Problema. Parámetros de tiempo.

3.2.1. DATOS DEL PROBLEMA > PARÁMETROS DE TIEMPO

Aparecen las siguientes opciones (figura 170): ● ● ● ● ● ●

Simulación: con el botón Nueva/Continuar se puede escoger entre lanzar una simulación nueva o continuar una que ya se ha ejecutado hasta un cierto instante. Instante inicial: valor del instante de tiempo de inicio del cálculo.

Tiempo máximo de simulación: valor del instante de tiempo final del cálculo.

Intervalo de resultados: fija el incremento de tiempo entre instantes de escritura de resultados. Opciones de tiempo: por defecto aparece oculto. Si se activa aparece la opción:

Incremento de tiempo máximo: Iber ajusta automáticamente el incremento de cálculo para satisfacer la condición de Courant. Esta opción permite acelerar los cálculos aumentando este valor. Esto puede condicionar la convergencia del método por lo que no se recomienda su uso.

3.2.2. DATOS DEL PROBLEMA > GENERAL

Con esta pestaña se fijan algunos parámetros de cálculo y del esquema numérico (figura 171). ●

Número de procesadores: Iber tiene implementada una versión paralela en paradigma OPEN MP, que permite emplear los procesadores de una placa. En esta ventana se introducen el número de procesadores que se desea dedicar al cálculo. Si se indica un número mayor al existente Iber utilizará el máximo de procesadores posibles.

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CÁLCULO / 115

Figura 171. Ventana de Datos del Problema. General.

●

● ● ●

Esquema numérico: permite escoger entre un esquema numérico de primer orden, o uno de segundo orden. Se recomienda el empleo del modelo de primer orden con menor coste computacional.

CFL: valor del número de Courant-Friedrichs-Levy para conseguir un esquema numérico estable. Se recomienda mantener el valor que viene por defecto. Límite seco-mojado: umbral de calado expresado en metros para considerar que un elemento está seco y no se realice ningún cálculo hidrodinámico en él. Método de secado: existen tres opciones:

- Normal: Cuando un elemento tiene un calado negativo en un instante de tiempo, Iber por defecto lo considera seco, y guarda en memoria el valor de dicho calado negativo. Para volver a estar mojado, el elemento debe “llenar” antes ese calado negativo. Es un método robusto y con el cual el tiempo de cálculo no depende del proceso de secado-mojado.

- Estricto: en este caso se impide que exista el calado negativo mencionado. Con ello se ganará precisión en el proceso de mojado y secado, pero se reducirá el paso de tiempo de cálculo y aumentará, por lo tanto, el tiempo de computación. Si el umbral de secado-mojado es muy pequeño, esta opción puede incrementar considerablemente el tiempo de las simulaciones.

- Hidrológico: Este método comprueba si los caudales de salida de un elemento pueden producir el secado del mismo (sin considerar el caudal de entrada). Si éste es el caso, se escalan los caudales de salida, reduciéndolos con un factor igual a Vout/V, siendo V el volumen de agua del elemento y Vout la suma de los caudales de salida multiplicada por el incremento de tiempo. Con este mé-

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116 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

todo se evitan las inestabilidades del método normal, sin reducirse el paso de tiempo ni, por lo tanto, el tiempo de la simulación.

● ● ●

● ●

Opciones generales: por defecto viene oculto. Permite configurar algunos opciones complementarias (figura 172): Condición de Courant Estricta: por defecto viene desactivada. Cambia la manera de determinar el lado mínimo para el cálculo de la condición de Courant.

Fricción en las paredes: permite decidir si se considera o no la rugosidad en las paredes verticales del contorno, así como el método para calcularla. Se puede introducir el coeficiente de Manning o la Altura de rugosidad. Llenar sumideros: llena numéricamente las depresiones de la topografía.

Detalles de la simulación: crea un archivo con los detalles de la simulación.

Figura 172. Ventana de Datos del Problema. General. Opciones generales.

3.2.3. DATOS DEL PROBLEMA > RESULTADOS

Iber permite configurar los resultados que se quieren analizar; para ello en la pestaña de Resultados se deben activar las casillas de las variables de interés a calcular (figura 173).

Por defecto Iber incluye algunos valores. Iber internamente calculará las variables que necesite, pero en los ficheros de resultados solo se almacenarán las seleccionadas.

La opción de forzar los resultados en los vértices permite realizar algunas transformaciones de los resultados en postproceso. En general se recomienda que se mantenga desactivada. Así mismo se recomienda mantener la opción de sin resultados en los elementos secos, pues genera ficheros de resultados menos pesados.

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CÁLCULO / 117

Están disponibles las variables hidráulicas básicas, así como los valores máximos, que guarda el máximo valor de la variable correspondiente, en cada celda, a lo largo del tiempo de simulación. Par poder realizar los análisis de peligrosidad hidráulica de un tramo en postproceso, es necesario activar el resultado Peligrosidad. Igualmente, para poder visualizar la lámina de agua de forma tridimensional es necesario activar el resultado de Vector calado.

Figura 173. Ventana de Datos del Problema. Resultados.

3.2.4. DATOS DEL PROBLEMA > TURBULENCIA

Esta ventana (figura 174) permite indicar si se considerará la turbulencia en la simulación. En simulaciones de ríos no será recomendable activar ningún modelo de turbulencia pues los efectos de la viscosidad turbulenta ya quedan incluidos en los efectos de fricción. Bastará con emplear un coeficiente de Manning adecuado.

El empleo de modelos de turbulencia se justifica en entornos más reducidos, donde los costes computacionales permiten abordar estudios, y en los que la turbulencia condiciona el resultado de las simulaciones. En el Manual de Referencia se aborda con más profundidad el campo de aplicación de cada modelo.

Figura 174. Ventana de Datos del Problema. Turbulencia.

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lber dispone de cuatro modelos (figura 174), que de menor a mayor complejidad son: ● ● ● ●

Viscosidad turbulenta constante: requiere la introducción de la viscosidad turbulenta en m2/s. (figura 175) Parabólico: no requiere parámetros.

Longitud de mezcla: no requiere parámetros.

K-epsilon: requiere la introducción del calado límite por debajo del cual no se aplica. Si se despliegan las Opciones (k-eps) se pueden modificar el valor de las constantes del modelo. No se recomienda la modificación de estos valores (figura 176).

Figura 175. Ventana de Datos del Problema. Turbulencia. Viscosidad constante.

Figura 176. Ventana de Datos del Problema. Turbulencia. K-epsilon.

3.2.5. DATOS DEL PROBLEMA > SEDIMENTOS

Permite activar o desactivar los módulos de cálculo de transporte de sedimentos por arrastre de fondo y en suspensión, así como fijar los parámetros necesarios (figura 177). El fundamento teórico y campo de aplicación de cada modelo se presenta en el Manual de Referencia. El actual modelo solamente es aplicable a casos de granulometría uniforme del cauce, donde se pueda representar por un diámetro característico.

Tanto para transporte en suspensión como para transporte de fondo, es posible activar o desactivar el modelo de avalancha que corrige automáticamente la cota de fondo de dos

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CÁLCULO / 119

Figura 177. Ventana de Datos del Problema. Activación de los módulos de cálculo del Sedimento en Suspensión y de Transporte de Fondo.

elementos consecutivos cuando el desnivel entre ellos genera un pendiente de fondo superior al ángulo de rozamiento interno.

Así mismo, en ambos modelos, es posible fijar un instante de inicio de cálculo del transporte de sedimentos distinto al del cálculo hidrodinámico. De esta manera se puede, por ejemplo, obviar los procesos de erosión y sedimentación asociados a los transitorios iniciales, y comenzar la simulación sedimentológica una vez estabilizado.

3.2.5.1.1. Datos del Problema > Sedimentos > Sedimento en Suspensión

Si se activa el transporte de sedimento en suspensión es necesario activar el modelo de turbulencia para resolver la ecuación de advección-difusión. Iber incluye tres modelos de cálculo:

● ● ●

Van Rijn

Smith McLean Ariathurai

Figura 178. Ventana de Datos del Problema. Sedimento en Suspensión. Modelos de Van Rijn y de Smith McLean.

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Figura 179. Ventana de Datos del Problema. Sedimento en Suspensión. Modelo de Ariathurai.

Para los dos primeros modelos hay que introducir el coeficiente de difusión molecular y el de Shmidt, que relaciona la viscosidad turbulenta con el coeficiente de difusión turbulenta. Además es necesario indicar el diámetro medio del sedimento y su porosidad (figura 178). El modelo de Ariathurai requiere además los parámetros de calibración, la tasa de erosión y las tensiones críticas de inicio de erosión y de sedimentación (figura 179).

3.2.5.1.2. Datos del Problema > Sedimentos > Transporte de fondo

Iber dispone de tres métodos alternativas para el cálculo dl transporte de fondo (figura 180): ● ● ●

Meyer-Peter&Muller Van Rijn Ad hoc

Figura 180. Ventana de Datos del Problema. Transporte de fondo.

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CÁLCULO / 121

Los dos primeros modelos requieren la introducción del diámetro característico del material del lecho (D50), la porosidad del material y el ángulo de rozamiento interno (figura 180). El tercero (figura 181) proporciona el caudal volumétrico unitario adimensional, en función del coeficiente alfa y el exponente Beta, en función de la tensión adimensional de fondo y la de inicio de arrastre, de acuerdo con la ecuación siguiente:

Figura 181. Ventana de Datos del Problema. Transporte de fondo. Modelo Ad hoc.

3.2.6. DATOS DEL PROBLEMA > VÍA DE INTENSO DESAGÜE

Esta pestaña permite la activación de las opciones de cálculo para definición de la vía de intenso desagüe. Iber permite realizar el cálculo por dos métodos: ●

●

El método simplificado de eje y ancho (Línea y ancho) (figura 181). En esta ventana se introduce el ancho, pero requiere haber creado previamente una línea por el eje de la vía. Es recomendable definir la línea en una capa distinta de la geometría. Una vez creado se debe indicar la línea que define la vía de intenso desagüe con el menú Herramientas Iber > Vía de intenso desagüe, de acuerdo con el apartado 2.3.1.3.4.

El método del Polígono (figura 182). Requiere haber generado previamente un polígono al que se le ha asignado la condición de vía de intenso desagüe (Herramientas Iber > Vía de intenso desagüe, apartado 2.3.1.3.4).

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Figura 182. Ventana de Datos del Problema. Vía intenso desagüe. Método del eje y ancho.

Figura 183. Ventana de Datos del Problema. Vía intenso desagüe. Método del polígono.

Una vez realizado el cálculo, aparecen los resultados de la vía de intenso desagüe junto con los resultados sin alteración del cauce, para poder hacer la comparación (se puede utilizar la herramienta de operar con resultados). 3.2.7. DATOS DEL PROBLEMA > BRECHA

Esta opción permite activar la simulación de roturas de presas o balsas. Permite calcular el hidrograma de rotura mediante dos modelos de formación de brecha, el método propuesto en la Guía Técnica Española y el método Trapezoidal (figura 184), para poder analizar la propagación del hidrograma de rotura. Iber también permite estudiar la rotura encadenada de presas; para ello permite introducir tantas brechas de rotura como sean necesarias, identificándolas con diferente número. Además en ambos métodos se permite establecer el criterio con el que se define el inicio de la formación de la brecha (figura 185), ya sea por Tiempo o por Cota de lámina de agua alcanzada en el embalse.

Figura 184. Ventana de Datos del Problema. Brecha.

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CÁLCULO / 123

Figura 185. Ventana de Datos del Problema. Brecha. Criterio de inicio de formación de la brecha.

3.2.7.1. Datos del Problema > Brecha > Guía Técnica Española

El método consiste en suponer la formación de una brecha en el cuerpo de la presa o balsa de sección trapezoidal. La brecha comenzará a formarse en el instante indicado o cuando el nivel de agua en el embalse alcanza una cota indicada, según se indique Tiempo o Cota en el campo Inicio brecha. La brecha se formará según el eje definido en planta por las parejas de valores (x1, y1) e (x2, y2) (figuras 186 y 187). Además, se debe definir la cota de la parte superior (Cota cresta) e inferior (Cota Fondo) de la brecha y el volumen de Embalse (Hm3) almacenado por encima del fondo de la brecha, que corresponde con el volumen del hidrograma. Finalmente, hay que indicar el Valor de inicio de brecha en tiempo o cota según se seleccionó con anterioridad. El tiempo de formación es un parámetro interno.

Figura 186. Brecha. Método de la Guía Técnica Española. Campos que hay que rellenar para cada brecha.

Figura 187. Definición del eje de la brecha.

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3.2.7.2 Datos del Problema > Brecha > Método Trapezoidal

El método Trapezoidal requiere la introducción de 10 parámetros (figura 188). Los primeros cuatro valores (x1, y1) (x2, y2) son las coordenadas que sirven para definir el eje de la rotura. Los siguientes parámetros definen la geometría de la brecha: Cota cresta (cota superior de la brecha), Cota Fondo de la brecha, Ancho cresta (ancho superior de la brecha) y Ancho Fondo de la brecha. Finalmente se requiere el Valor de inicio, que es el instante o cota de inicio de la brecha, según se indicara con anterioridad, y el Tiempo de rotura, tiempo que tarda en formarse la brecha.

Figura 188. Campos que hay que rellenar por cada brecha. Método Trapezoidal.

3.3. EJECUCIÓN DEL CÁLCULO

El cálculo se lanza con el menú Calcular. A través de dicho menú es posible lanzar directamente el cálculo en Calcular > Calcular (figura 189) o acceder a la ventana de cálculo mediante la ruta Calcular > Ventana de cálculo (figura 190). Esta segunda opción permite tener un mejor control del proceso de cálculo, o acceder al archivo que muestra el estado del proceso (botón Ver salida), mientras el cálculo se está ejecutando.

Figura 189. Menú para lanzar el cálculo de la simulación.

Figura 190. Ventana de cálculo.

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CÁLCULO / 125

La ventana de información del proceso también puede abrir durante el proceso o cuando éste ha finalizado con el menú Calcular > Ver información del proceso (figura 191). Es conveniente consultar dicha información para detectar posibles avisos de errores.

Figura 191. Ventana de cálculo.

Durante la fase de ejecución del cálculo es posible pasar a postproceso para poder analizar los resultados obtenidos y comprobar que la simulación funciona correctamente. Sólo podrán consultarse los resultados hasta el instante calculado en ese momento. Una vez terminado el cálculo se pasará al entrono gráfico de postproceso para analizar los resultados.

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4.

POSTPROCESO

4.1. INTRODUCCIÓN

Una vez finalizado el cálculo, o durante el mismo, se puede acceder al postproceso para visualizar y analizar los resultados. El cambio entre las interfaces de preproceso y postproceso se realiza mediante el menú Archivo > postproceso y Archivo > preproceso, o mediante los botones correspondientes de la barra de herramientas (figura 2 y figura 192).

Figura 192. Entorno gráfico de postproceso. Icono de paso de postproceso a preproceso.

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4.2. VISUALIZACIÓN DE RESULTADOS

Iber dispone de multitud de opciones para visualizar y analizar los resultados, personalizar los colores, las leyendas, mostrar etiquetas de valores, etc. Una opción para visualizar resultados es mediante el menú Ventana > ver resultados (figura 193). En la ventana que se abre, dentro de la pestaña Ver resultados (figura 194A), se puede acceder a los distintos grupos de resultados (opción Análisis) que se pueden visualizar en cada instante de tiempo (opción Paso), como áreas coloreadas, áreas coloreadas suavizadas, vectores… (opción Vista).

Figura 193. Menú de acceso a Ventana. Ver resultados.

Figura 194. (A) Ventana de Visualizar Resultados y Deformación. (B) Desplegable Vista.

Desplegando el menú de Vista (figura 194B) aparecen las diferentes formas de visualización de los resultados. Mostrar vectores permite visualizar los resultados vectoriales (por ejemplo, velocidad) en forma de flecha. La casilla Paso permite seleccionar el instante de tiempo en que se quiere visualizar los resultados (figura 195).

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POSTPROCESO / 129

Figura 195. Visualización del campo vectorial de velocidades.

La vista de Áreas coloreadas muestra el valor numérico del módulo de la variable, coloreado de acuerdo con el rango de variación (figura 196). Áreas coloreadas suaves suaviza la visualización mediante interpolación. Estas opción solo está disponible cuando todos los elementos de la malla de cálculo son del mismo tipo.

Figura 196. Visualización del campo de velocidades por áreas coloreadas.

El campo Análisis ofrece diferentes tipos de anális de la simulación. El análisis hidráulico y topografía siempre estan disponibles por defecto. En función de los resultados seleccionados y de los módulos de cálculo activados (Datos > Datos del Problema en preproceso) existirán otras posibilidades de análisis. Elegido el grupo, se selecciona la variable concreta a representar de entre las disponibles en la ventana inferior para ese grupo.

En Análisis aparece además el análisis de máximos, Mapas de Máximos (figura 197), que porporciona el valor máximo de la varible seleccionada en cada celda a lo largo de toda la simulación.

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Figura 197. Análisis disponibles en la simulación.

El icono indicado en la figura 198 permite un acceso directo a las opciones de análisis; además se despliega una tabla para la selección del instante de tiempo que se desea visualizar.

Figura 198. Icono de acceso a opciones de análisis.

El icono resaltado en la figura 199 permite elegir el resultado que se visualizará.

A través de la ruta de menú Ventana> Estilo de visualización se accede a la ventana de la figura 200. En esta ventana están agrupados los resultados manteniendo las mismas capas existentes en la geometría del preproceso. Permite encender o apagar una capa, congelarla, dar transparencia, y activar o desactivar la visualización conjunta de malla y resultados.

En esta ventana aparecen las opciones de Parámetros Globales de visualización, que permite personalizar el Estilo de visualización de acuerdo con las opciones de la figura 201. Las opciones de Iluminación permiten renderizar las superficies de resultados.

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POSTPROCESO / 131

Figura 199. Icono para selección de la variable de análisis.

Desde esta ventana de estilos de visualización también es posible acceder a la geometría de preproceso (Información de preproceso), donde se puede visualizar la geometría o la malla de preproceso junto con los resultados. El botón Abrir ventana de capas accede a la ventana de capas de la geometría de preproceso.

Figura 199. Icono para selección de la variable de análisis.

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Figura 201. Estilos de visualización.

Resulta muy útil visualizar los resultados sobre una fotografía georreferenciada. Para insertar la fotografía se debe acceder al menú Vista > Imagen de fondo (figura 202).

Figura 202. Menú de acceso para insertar imagen de fondo.

La opción Llenar pantalla inserta la imagen adaptándola al tamaño de la pantalla. Esta opción es poco útil en el entorno de Iber. Mucho más interesante es la opción de insertar a Tamaño real. Esta última opción requiere que la fotografía esté georreferenciada, para lo cual debe existir un fichero anejo al de la fotografía con la información geográfica. Ambas opciones dan paso al explorador para la búsqueda del fichero de la imagen. Cuando la imagen está georeferenciada, es necesario pulsar al botón de Zoom todo para situar la visualización de pantalla en el entorno de las coordenadas de la fotografía. La opción Mostrar activa y desactiva la visualización de la imagen de fondo.

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POSTPROCESO / 133

Figura 203. Ventana de animaciones.

Dentro del menú Ventana, mediante la ruta Ventana > animar, se accede a la ventana de la figura 203 que permite generar animaciones de los resultados.

Esta ventana dispone de diferentes opciones de animación. Para visualizar los valores de los resultados se debe activar Vista de resultados.

Si se activa Límites automáticos, el rango de colores se adaptará a los valores máximo y mínimo de toda la simulación; de lo contrario, el rango irá variando con los máximos y mínimos de cada instante.

La opción Deformación permite visualizar los resultados sobre superficies deformadas de acuerdo con el resultado. Esta deformación debe definirse previamente en la Ventana de resultados y deformación (figura 194).

La opción Sin fin repite la animación una vez llegado al instante final. El instante de visualización se define activando la casilla: Desde paso — hasta el paso —. Si no se activa incluye en la animación todos los disponibles.

Las opciones de Duración permiten controlar la duración de la simulación, estableciendo un tiempo total de animación o un retraso entre pasos.

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La opción de Animar contiene la barra de animación que muestra gráficamente el avance de los fotogramas. Debajo se encuentra la botonera, con los controles de animación. Guardar imagen permite obtener una imagen en diferentes formatos del resultado visualizado en el instante de tiempo deseado. Si se activa esta opción y se visualizan todos los pasos de tiempo genera una imagen de cada instante. Salvar animación permite generar un video de los resultados en diferentes formatos. Dependiendo del entorno de visualización será preferible uno u otro. La extensión AVI/mpej suele visualizarse bien en cualquier entorno. La opción Creada animación estereoscópica generara videos con imagen en estéreo. En el apartado 4.4.3 se explican las opciones de configuración de estereoscopía. Finalmente aparece la opción Cambiar de tamaño. Esto permite modificar la relación ancho x alto de las imágenes. Por defecto toma la resolución de la pantalla, pero se puede modificar eligiendo alguna de las opciones que aparecen en el menú desplegable (figura 204).

Figura 204. Ventana de animación. Configuración del tamaño de la imagen o el video.

Figura 205. Ventana de animación. Configuración del tamaño de la imagen o el video.

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Si se utiliza una imagen de fondo que se desea visualizar al hacer una captura de pantalla, guardar una imagen o guardar un vídeo, se debe habilitar su visualización en el menú Archivo > Opciones de página y captura (figura 205) y desactivar las opciones Fondo blanco en imágenes y Fondo blanco en animaciones.

En ocasiones resulta útil para el análisis la visualización de resultados comprendidos en un rango de valores. Para ello, Iber dispone de los iconos de la figura 206. El icono de color rojo sesga los valores por encima de un umbral y el icono azul por debajo del mismo. 4.3. CREACIÓN DE GRÁFICOS

Una herramienta muy útil a la hora de analizar los resultados es la creación de gráficos. Iber dispone de una serie de salidas gráficas preconfiguradas (figura 207).

El primero de los iconos de la figura 207 (1) permite definir una serie de secciones que posteriormente seleccionaremos para obtener perfiles de lámina de agua y cota de fondo. Las secciones creadas se convertirán en una capa de resultados. En la ventana de selección y estilo de visualización aparecerán con el nombre C CutWire 1 (figura 208).

Figura 206. Botones de visualización de resultados en un rango acotado.

Figura 204. Ventana de animación. Configuración del tamaño de la imagen o el video.

Seleccionando el icono (2) de la figura 207 aparecerá la ventana de gráficos de la figura 209. Este icono proporciona el máximo nivel alcanzado por la lámina de agua, en todo el tiempo de simulación, en cada una de las secciones generadas.

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Figura 208. Secciones en la ventana de estilos de visualización.

Figura 209. Ventana de gráficas.

El menú desplegable de set de gráficas (figura 209), permite elegir la sección que se desea visualizar, y los botones anexos permiten crear un nuevo gráfico (1), eliminar el gráfico visualizado (2) y dar nombre a la gráfica (3).

El icono (3) de la figura 207, permite visualizar la lámina de agua en una de las secciones, en un instante determinado. Para ello, aparece en pantalla la ventana de la figura 210, donde se introduce la sección y el instante de tiempo.

Figura 210. Visualización de la lámina de agua.

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El icono (4) de la figura 207, permite calcular el hidrograma que atraviesa una determinada sección. Para ello se debe dibujar previamente la sección, que debe cortar los límites del modelo. Posteriormente se pulsa en el icono (4), se selecciona la Sección y el Instante y se pulsa Aceptar, visualizándose el hidrograma correspondiente (figura 211).

Figura 211. Gráfica de hidrograma en una sección.

La Ventana de gráficas (figura 212) es una interfaz polivalente de gráficas. Para ello dispone de cuatro pestañas. La primera muestra el dibujo generado y la segunda permite crear un nuevo gráfico.

Figura 212. Pestaña Crear de la ventana de gráficas.

El desplegable Vista de la figura 212 permite elegir el tipo de gráfico. El desplegable Análisis, permite seleccionar las variables del gráfico y el desplegable Paso sirve para indicar el instante de tiempo.

La pestaña de Opciones de conjunto de gráficas (figura 213), facilita la configuración del gráfico, permite modificar la posición de la leyenda, el rango y graduación de los ejes, el tipo de coordenadas, o la visualización de la rejilla.

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Figura 213. Pestaña Opciones de conjunto de gráficas de la ventana de gráficas.

Finalmente queda la pestaña Anejo de gráficas (figura 214), que permite configurar tipo, color, grosor y patrón de la línea. El botón Mostrar tabla permite visualizar en una tabla editable con los valores numéricos de la gráfica (figura 215).

Figura 214. Pestaña de Manejo de gráficas de la ventana de gráficas.

Figura 215. Tabla de valores numéricos de la gráfica.

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Otra forma de acceder a los gráficos pre-configurados en Iber es mediante la ruta Herramientas Iber > Secciones y Perfiles > Ver Resultados (figura 216), con las mismas funcionalidades descritas anteriormente.

Figura 216. Ruta de menú de gráficos pre-configurados en Iber.

También es posible acceder a la ventana de gráficos a través de Ventana > Ver gráficos (figura 217).

Figura 217. Ruta de menú de acceso a la ventana de gráficos.

Del mismo modo, también se puede generar gráficos mediante los iconos de la barra de la izquierda de la pantalla (figura 218). El icono (1) genera un gráfico de evolución temporal de la variable seleccionada en un punto determinado del dominio de cálculo. El icono (2) proporciona la variación espacial de una determinada variable a lo largo de una línea recta definida por dos puntos. El icono (3) permite obtener la relación de dos variables en un punto del dominio a lo largo de toda la simulación. El icono (4) representa la variación espacial de una variable a lo largo de una línea generada como un corte poligonal. Este tipo de cortes intersectan con la malla de cálculo y proporcionan un valor en cada punto de corte. El icono (5) permite realizar la suma acumulada en el tiempo del flujo de una variable a través de una sección; si la variable seleccionada es el caudal específico, esto nos proporciona el hidrograma en dicha sección. El icono (6) borra los gráficos creados hasta el momento.

Figura 218. Ruta de menú de acceso a la ventana de gráficos.

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4.4. EXPORTACIÓN DE RESULTADOS

Iber dispone de diferentes opciones para exportar resultados a otros software, para complementar el análisis de los resultados o para generar salidas gráficas más elaboradas. 4.4.1. MENÚ ARCHIVO > EXPORTAR

La primera opción (figura 219), Información de postproceso, permite la exportación de los resultados a un fichero ASCII o binario. La exportación de un Corte es útil para compartir secciones entre diferentes modelos.

Figura 219. Ruta de menú para exportar resultados.

También es posible exportar Gráficos generados en Iber mediante ficheros *.grf, para su análisis o tratamiento. Es posible exportar un solo gráfico o todo el conjunto de gráficas (figura 220).

Figura 220. Ruta de menú para exportar gráficos.

La opción KML permite exportar los resultados para poder visualizarlos en el entorno de Google Earth.

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4.4.2. EXPORTAR RESULTADOS EN FORMATO RASTER

Iber permite exportar la mayoría de resultados en formato ASCII grid de ArcGis a través del menú Herramientas Iber > Resultados en Grid (figura 221), o pulsando el icono resaltado en la imagen. Para ello, en la ventana de Exportar raster de resultados se debe indicar el tipo de Resultado, el Instante de tiempo y un Tamaño de celda (figura 221).

Figura 221. Ruta de menú para exportar gráficos.

Iber creará una carpeta dentro de la carpeta del proyecto actual (carpeta Grids of results), y dentro de la misma los archivos en formato ASCII de los resultados seleccionados en el instante de tiempo más próximo al solicitado. 4.5. MENÚ VISTA EN POSTPROCESO

Este menú comparte utilidades con el preproceso por lo que aquí solamente se explicarán las propias del postproceso (figura 222).

Figura 222. Ruta del menú Vista.

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4.5.1. MENÚ VISTA > PERSPECTIVA

El menú Vista > perspectiva permite acceder a la ventana de perspectiva de la figura 223. Esta ventana permite modificar la distancia entre el observador y el centro del objeto, para aumentar o disminuir la sensación de profundidad. Lógicamente, el uso de la perspectiva va unido a una visualización tridimensional.

Figura 223. Ventana de configuración de vista en perspectiva.

4.5.2. MENÚ VISTA > PLANOS DE CORTE

Esta opción de visualización también se asocia a una visión tridimensional. Permite limitar el campo de visualización entre un plano cercano y otro lejano. A través del menú Vista >planos de corte se accede la ventana de configuración de los planos de corte (figura 224). Mediante

Figura 224. Ventana de configuración de los planos de corte.

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los botones de aumentar límite y reajustar límite se ajusta el campo de visualización y con las barras se alejan o acerca los planos de corte. Para conseguir la vista deseada es necesario rotar tridimensionalmente el modelo. Con el icono indicado en la figura 14 se rota la vista con respecto a un centro de rotación, que se puede configurar en esta ventana. 4.5.3. MENÚ VISTA > PREFERENCIAS DE VISUALIZACIÓN AVANZADA

La figura 225 muestra la ventana de preferencias de visualización avanzada. Se accede a través de la ruta Vista > preferencias de visualización avanzada. Esta ventana permite activar y configurar la visualización estereoscópica; también permite acceder a la ventana de perspectiva. GiD dispone de dos sistemas de estereoscopía, el tradicional de colores anáglifo, que genera dos imágenes y que mediante gafas que filtran estos colores consigue la visión estéreo. También dispone de opción de Quad buffer, que emite las imágenes de cada ojo de forma alternativa a una cierta frecuencia y que son filtradas por unas gafas sincronizadas.

Figura 225. Ventana de Parámetros de visualización avanzados.

Para mejorar la percepción de la profundidad, es posible ajustar algunos parámetros como la distancia ocular. Las opciones de Sombra y Espejo, aunque exceden las necesidades de visualización de Iber, están disponibles y permiten obtener algunos efectos interesantes en visualización tridimensional. 4.6. VISUALIZACIÓN TRIDIMENSIONAL DE LOS RESULTADOS

Aunque Iber es un modelo bidimensional, está montado sobre un interfaz gráfico tridimensional, lo que permite realizar una visualización tridimensional de la lámina de agua así

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como del fondo del cauce en caso de activar el módulo de cálculo de transporte de sedimentos. Para ello es necesario activar en la fase de preproceso el resultado de vector calado (ver apartado 3.2.3 y figura 173). Esto proporciona una resultado vectorial del calado, resultado de multiplicar el vector (0, 0, 1) por el módulo del calado, lo que permite deformar la superficie de resultados conforme a este vector. Para ello en la ventana de visualización de resultados se debe activar la opción de Deformada en la pestaña Malla principal (ver figura 226). En Resultado se seleccionará el vector calado y en Factor se introduce la relación de deformación. El valor de 1.0 deforma la malla en verdadera magnitud.

Figura 226. Ventana Visualizar resultados y Deformadas. Opción de deformación.

Si sobre la malla deformada se quiere visualizar otra variable, en la pestaña de Ver resultados se seleccionará el que se desee. Resulta de gran utilidad visualizar la superficie libre coloreada con el rango de velocidades. Cuando se deforma la superficie resultado puede resultar muy útil visualizar la geometría de preproceso, pues proporciona una referencia visual. Para ello en la ventana de selección y estilo de visualización (figura 227) se activará en la zona inferior izquierda referente a Información de preproceso, en la opción de Dibujar modelo, la Geometría, y en Modelo iluminado se puede seleccionar o Iluminación plana o suave. A dicha ventana se accede mediante la ruta Ventana > Estilo de visualización.

Figura 227. Ventana de Visualizar resultados y Deformadas. Opción de deformación.

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POSTPROCESO / 145

Figura 228. Visualización tridimensional de un canal en perspectiva.

Para tener una visión más realista se puede crear en preproceso una serie de capas con detalles geométricos como cajeros. Estas capas deben congelarse a la hora de mallar el modelo y solamente serán útiles para la visualización en el postproceso (figura 228). 4.7. MENÚ UTILIDADES

El menú Utilidades de postproceso contiene muchas opciones compartidas con preproceso por lo que aquí solamente se explicarán las propias del postproceso (figura 229).

Figura 229. Menú Utilidades de postproceso.

4.7.1. MENÚ UTILIDADES > HERRAMIENTAS

Se accede mediante la ruta Utilidades > Herramientas (figura 230). 4.7.1.1. Menú utilidades > Herramientas > Barra de herramientas

La primera utilidad que aparece en el nuevo desplegable, Barra de herramientas, da acceso a la ventana de configuración de las barras de herramientas (figura 231), que permite activar o desactivar la visualización de las diferentes barras.

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146 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 230. Menú de acceso a las Herramientas de postproceso.

Figura 231. Ventana de configuración de las barras de herramientas.

4.7.1.2. Menú utilidades > Herramientas > Mover objetos de pantalla

La opción de Mover objetos pantalla, permite mover la situación del recuadro de leyenda, los ejes coordenados o la leyenda de paso de tiempo y resultados. 4.7.1.3. Menú utilidades > Herramientas > Comentarios

La opción Comentarios da acceso a la ventada de configuración de comentarios de la figura 232, que permite activar, desactivar y modificar los comentarios de pie de pantalla. 4.7.1.4. Menú utilidades > Herramientas > “Script” de animación

La opción de controles de “Script” de animación, permite realizar videos en movimiento, con desplazamientos, zoom, giros de cámara y cambios de iluminación. A través de este menú se accede a la ventana de la figura 233.

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POSTPROCESO / 147

Figura 232. Ventana de configuración de Comentarios.

Figura 233. Ventana de Animación automática. Script.

Una vez generada una secuencia de script, se puede guardar y cargar posteriormente en otra simulación, mediante los botones (1) y (2) de la figura 233. Para generar el script se van añadiendo líneas pulsando los botones (1), (2) y (3) de la figura 234. Se pueden añadir tantas líneas como se deseen... Para configurar el efecto de Zum/Desplazamiento, se visualiza en pantalla la vista deseada y se pulsa el botón Comenzar la vista, mediante los controles de desplazamiento de vista se visualiza la vista final y se pulsa el botón de Visualización final. Con estas dos vistas, GiD genera una animación desplazándose entre ambas. El tiempo empleado en cada efecto se introduce en cada línea de script.

Figura 234. Ventana de Animación automática. Script.

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148 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Para configurar el efecto de giro, se introduce el centro de rotación y el giro entorno a cada eje así como la duración del giro. La opción de Iluminación permite modificar la iluminación en un punto del script. Finalmente es posible repetir la secuencia total de script el número de veces que se indique en la casilla Repeticiones. Para eliminar una línea, se selecciona Borrar en el menú contextual que aparece pinchando el botón derecho del ratón sobre la línea a eliminar

Es posible visualizar los resultados variando en el tiempo con los movimientos del script. Para ello, se debe activar la casilla de Hacer animación y resultados también y definir los resultados para la animación en Animar resultados.

4.7.1.5. Menú utilidades > Herramientas > Macros

La mayoría de los botones o iconos que aparecen en las barras de herramientas están programados como macros. Mediante este menú se accede a la ventana de macros (figura 235). En ella aparecen los macros ya programados, con el icono representativo, el nombre y descripción de la utilidad, entre otras informaciones.

Cuando se realizan operaciones repetitivas, el usuario las puede grabar en una macro y asociarlas a un icono que las realice automáticamente.

Figura 234. Ventana de Animación automática. Script.

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EJERCICIOS

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EJERCICIO 1. NIVEL BÁSICO ANÁLISIS GENERAL DE UN CANAL EN CODO

1. OBJETIVO

Mediante este ejercicio de iniciación se propone un acercamiento a las herramientas básicas de Iber, donde los pasos fundamentales que se van a llevar a cabo para la realización del problema son los siguientes: ●

Generación de una geometría sencilla directamente con las herramientas propias del preproceso de Iber.

● Asignación

de las opciones generales del cálculo.

●

Definición de las condiciones de contorno e iniciales.

●

Creación de la malla de cálculo.

● Asignación

●

de otros parámetros (rugosidad).

Lanzamiento del proceso de cálculo.

● Análisis

de los resultados obtenidos (postproceso).

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152 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

2. DEFINICIÓN Y DATOS DEL PROBLEMA

El objetivo de esta práctica es la simulación de un canal en codo de 90º de sección rectangular y pendiente longitudinal, cuya geometría aparece definida en la figura 1.

Figura 1. Definición geométrica del codo asociado al problema.

Los datos del problema son los indicados en la tabla siguiente: Tabla 1. Datos del problema

Tiempo de simulación

80 segundos

Resultados

Cada 10 segundos

Fricción de las paredes

0.001 m

Caudal de entrada

0.3 m3/s

Condiciones de salida

Calado 0.15 m

Condiciones iniciales

Calado 0.15 m

Rugosidad (n)

0.018 (hormigón)

Se propone realizar distintas simulaciones para analizar la influencia en los resultados de los siguientes parámetros: el tamaño de malla, el orden del esquema numérico y el modelo de turbulencia. Las simulaciones resultantes son las indicadas en la tabla 2.

Respecto al mallado, como se ha indicado anteriormente, se propone realizar el ejercicio con dos opciones diferentes, una con malla gruesa y otra con malla fina. En ambas opciones, la malla es estructurada y con dos tipos de elementos en función de la superficie que se trate. En la figura 2 aparecen ambas opciones.

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EJERCICIO 1. NIVEL BÁSICO. ANÁLISIS GENERAL DE UN CANAL DE CODO / 153

Tabla 2. Alternativas de simulación en función de los parámetros. Simulación

Malla

Orden

Turbulencia

1

Gruesa

1

-

2

Gruesa

2

-

3

Fina

2

-

4

Fina

2

Longitud de mezcla

5

Fina

2

k-ε

Esta definición tiene como objeto la comparación de los campos de velocidades horizontales vx para las diferentes simulaciones a realizar. Por otra parte, es común en las simulaciones con modelos de turbulencia la comparativa de los campos de viscosidad.

Figura 2. Discretización de malla para cada superficie.

3. RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA 3.1. CREACIÓN E IMPORTACIÓN DE LA GEOMETRÍA

En primer lugar, se inicia el modelo Iber y aparece la pantalla de preproceso (figura 3).

Figura 3. Pantalla de inicio del modelo Iber.

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154 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Es conveniente guardar el archivo desde el principio, utilizando Archivo > Guardar Como (figura 4) o el botón Guardar (figura 5).

Figura 4. Guardar proyecto.

Figura 5. Botón Guardar.

En la pantalla que aparece (figura 6) se indica el nombre del archivo y la carpeta de destino. En este caso se nombra el proyecto como Ejercicio 1.gid.

Figura 6. Ventana Guardar proyecto.

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EJERCICIO 1. NIVEL BÁSICO. ANÁLISIS GENERAL DE UN CANAL DE CODO / 155

Para generar la geometría debe considerase la jerarquía de entidades: ● ●

Línea formada por dos puntos.

Superficie formada por un polígono cerrado.

Por tanto, se debe crear la geometría del canal construyendo el perímetro con líneas y luego generando la superficie. Para ello, se entra en Geometría > Crear > Línea recta (figura 7). También puede seleccionarse el botón para generar línea (figura 8).

Figura 7. Generación de línea recta a través de geometría.

Figura 8. Comando Crear línea.

Se introducen las coordenadas de la primera recta (0,0,0 / 0,1,0). Para realizar esta función, se teclea el valor de las coordenadas x, y, z del primer punto, que se visualiza en la barra Orden situada en la parte inferior de la pantalla, y se pulsa Enter. A continuación se introducen las coordenadas del siguiente punto y se pulsa Esc, dibujándose la línea completa (figura 9). Se puede seguir construyendo la geometría de la siguiente recta que parte

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156 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 9. Definición de los puntos de la línea recta.

del final de la recta anterior simplemente introduciendo, sin pulsar Esc para finalizar la primera línea, los valores x, y, z del segundo punto de la segunda. Si lo que se quiere en cualquier momento es terminar de definir un elemento se pulsa la tecla Esc. Si la recta parte de otro punto diferente o si se quiere ir haciendo línea a línea, se repite el mismo proceso descrito. Como ya se ha comentado, al generar la línea, se crean automáticamente los puntos correspondientes a ella.

Figura 10. Definición de la geometría.

Si se quiere realizar una línea que parta de un punto de otra línea ya generada anteriormente, se puede pinchar, una vez seleccionado el comando Línea recta, el botón derecho del ratón y elegir Contextual > Juntar. Así, pinchando cerca de un punto existente, el programa adopta éste como un punto de la línea que se está creando. Repitiendo estos pasos se generan todas las líneas del ejercicio (figura 10).

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EJERCICIO 1. NIVEL BÁSICO. ANÁLISIS GENERAL DE UN CANAL DE CODO / 157

Una vez generadas todas las líneas necesarias se crean las superficies. Para ello se selecciona el botón Crear superficies NURBS (figura 11) o Herramientas > Crear > Superficie NURBS y se elige alguna de las opciones disponibles (figura 12).

Figura 11. Comando Crear superficies NURBS.

Figura 12. Generación de superficies a través de Geometría.

En este caso se generan las superficies NURBS por contorno. Para ello, se seleccionan las líneas que configuran cada superficie y se pulsa Esc. Para que se genere la superficie, todas las líneas deben tener final u origen en los vértices de la misma. Si se precisa dividir alguna línea para cumplir lo anterior se puede utilizar la herramienta Geometría > Edición > Intersección > Líneas (figura13). Así, seleccionando las dos líneas y pulsando Esc, se crea un punto en su intersección.

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Figura 13. Generación de un punto de intersección en una línea.

De esta forma se generan las superficies necesarias. En Iber se trabaja por defecto con iluminación normal y, con ella, la superficie queda representada con un polígono interior al perimetral que la confina (figura 14).

Figura 14. Definición de superficies dentro de la geometría.

Como herramientas habituales, hay que citar las de cambio de zoom de la pantalla, a las que se puede acceder mediante el menú Vista > Zum o con los botones correspondientes que aparecen en la parte izquierda de la pantalla (figura 15).

También es frecuente usar las herramientas de desplazamiento de la vista de la pantalla (figura 16) y las diferentes opciones de rotación de la vista (figura 17), pudiendo acceder a ellas a través del menú Vista o de los botones según se indica.

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EJERCICIO 1. NIVEL BÁSICO. ANÁLISIS GENERAL DE UN CANAL DE CODO / 159

Figura 15. Funciones de zoom en la barra de comandos y a través de Vista.

Figura 16. Función Desplazamiento dinámico en la barra de comandos y a través de Vista.

Figura 17. Función Rotación libre en la barra de comandos y a través de Vista.

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160 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

También se puede acceder a todas estas utilidades con el menú contextual, pinchando con el botón derecho del ratón sobre la zona de dibujo (figura 18).

Figura 18. Pestaña de menú contextual para acciones rápidas.

En el caso de que sea necesario eliminar algún elemento creado, se puede utilizar Geometría > Borrar o directamente el botón correspondiente (figura 19). Se podrán seleccionar puntos, líneas, superficies o todos los elementos en función de aquellos que se quieran eliminar.

Figura 19. Función de borrar entidades en la barra de comandos y a través de Geometría.

Debe tenerse en cuenta la jerarquía de las entidades para borrar. No es posible borrar un punto que pertenece a una línea existente, siendo necesario eliminar primero la línea.

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EJERCICIO 1. NIVEL BÁSICO. ANÁLISIS GENERAL DE UN CANAL DE CODO / 161

3.2. ASIGNACIÓN DE LAS OPCIONES GENERALES DE CÁLCULO

Una vez creada la geometría, se asignan la opciones del cálculo en Datos > Datos del Problema (figura 20) a través del cuadro que aparece (figura 21).

Figura 20. Asignación de opciones de cálculo en Datos del Problema.

Figura 21. Cuadro de entrada de Datos del Problema (Parámetros de tiempo).

En la primera pestaña, Parámetros de Tiempo (figura 21), se define: ●

Simulación. Se puede seleccionar una simulación Nueva o Continuar una anteriormente calculada. En este caso es una simulación nueva.

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● ● ● ●

Incremento de tiempo máximo (s): el programa ajusta automáticamente el incremento de cálculo para satisfacer la condición de Courant. Se deja por defecto el valor 1. Instante Inicial (s): es el tiempo de inicio de cálculo. En este caso se deja el valor de 0.

Tiempo máximo de simulación (s): es el tiempo total de simulación en segundos. En este ejercicio es 80 segundos.

Intervalo de Resultados (s): es el intervalo que pasa entre cada salida de resultados en segundos. En este ejercicio se define cada 10 segundos.

En la pestaña General (figura 22) se definen los siguientes valores: ●

●

● ● ● ● ●

Número de procesadores. Se elige el número de procesadores, dentro de los que se dispone para ello, que se quiere que realicen el cálculo en paralelo. En este ejercicio se calcula con un procesador.

Esquema numérico. Hace referencia a la función limitadora del flujo, pudiendo seleccionar diferentes opciones. En este ejercicio se selecciona la función por defecto de primer orden o una de las de segundo orden según el tipo de simulación que se esté realizando dentro de las propuestas en el enunciado.

CFL. Hace referencia al número de Courant-Friedrichs-Levy para conseguir un esquema numérico estable. Se recomienda usar el valor por defecto. Límite seco-mojado. Umbral para considerar que un elemento está seco y no se realice ningún cálculo hidrodinámico en él. Se deja el valor por defecto.

Método de secado. El programa permite diferentes esquemas. En este ejercicio se adopta el valor por defecto (normal). Condición de Courant Estricta. Se deja desactivada

Fricción en las paredes. Se adopta en este ejercicio un valor de 0.001m.

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EJERCICIO 1. NIVEL BÁSICO. ANÁLISIS GENERAL DE UN CANAL DE CODO / 163

Figura 22. Cuadro de entrada de Datos del Problema (General).

En la pestaña Resultados (figura 23) se seleccionan las variables de las que se quiere obtener información en el postproceso.

En la pestaña Turbulencia (figura 24) se indica si se desea realizar el cálculo con algún modelo de turbulencia y, en caso afirmativo, se selecciona entre las opciones disponibles en el programa. Para este ejercicio se seleccionará el modelo de Longitud de mezcla o K-eps en función del tipo de simulación que se esté realizando dentro de las propuestas en el enunciado.

Las demás pestañas, Sedimentos, Vía Intenso Desagüe y Brecha, no se utilizan en este ejercicio y se mantienen desactivadas.

Figura 23. Cuadro de entrada de Datos del Problema (Resultados).

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Figura 24. Cuadro de entrada de Datos del Problema (Turbulencia).

3.3. DEFINICIÓN DE LAS CONDICIONES DE CONTORNO E INICIALES

Para introducir las condiciones de contorno se accede a Datos > Hidrodinámica > Condiciones de Contorno (figura 25).

Figura 25. Asignación de condiciones de contorno.

En la ventana que se abre (figura 26), se elige Entrada 2D y se asignan los datos correspondientes a la entrada. El caudal se puede introducir como Caudal total, Caudal específico o Cota de agua. En este caso se elige Caudal total. En Régimen se seleccionará Crítico/Subcrítico o Supercrítico. Las condiciones en este ejercicio son de régimen Crítico/Subcrítico. En Caudal total se introduce el hidrograma a simular. En este caso se trata de un caudal constante de 0.03 m3/s desde el instante inicial.

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EJERCICIO 1. NIVEL BÁSICO. ANÁLISIS GENERAL DE UN CANAL DE CODO / 165

Figura 26. Cuadro de asignación de condiciones de entrada.

Una vez introducidos los datos hay que asignarlos a los elementos correspondientes. Para ello se hace clic en Asignar y se seleccionan las líneas donde se introduce el caudal, en este caso la entidad horizontal superior. Después se selecciona Terminar (figura 27).

Figura 27. Asignación de la condición de entrada (Caudal).

El siguiente paso es introducir los datos de salida, para lo que se selecciona en el desplegable superior de la misma pantalla la opción Salida 2D (figura 28). En Condiciones de flujo se debe seleccionar Supercrítico/Crítico o Subcrítico, rellenando en cada caso los

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valores necesarios. En este ejercicio se elige Subcrítico. En Tipo se pueden elegir las opciones Vertedero, Nivel dado o Curva de gasto. En este problema se selecciona la opción Nivel dado y en el desplegable se asigna al tiempo 0 un nivel de agua de 0,15 m, como especifica el enunciado.

Figura 28. Cuadro de asignación de condiciones de salida.

A continuación hay que asignar estos datos a la línea de salida del flujo, para lo que se pulsa Asignar y se selecciona después. En este caso es la línea vertical izquierda (figura 29).

Figura 29. Asignación de la condición de salida.

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EJERCICIO 1. NIVEL BÁSICO. ANÁLISIS GENERAL DE UN CANAL DE CODO / 167

Como utilidad, si se quiere consultar en cualquier momento los datos introducidos y grabados, puede hacerse pinchando el botón Entidades dentro de la ventana Análisis 2D, y luego Entrada 2D o Todas las condiciones en función de lo que se desee consultar. Si se pulsa Transferir se reflejan en la ventana los datos en ese momento guardados. Hay que hacer notar que este refresco de información se puede obtener en todas las ventanas de introducción de datos. Otra utilidad similar es el botón Dibujar de esta misma pantalla, que permite la opción de mostrar sobre la geometría los valores introducidos, ya sean de Entrada 2D en este caso o Todas las condiciones. Del mismo modo, esta opción es similar en todas las ventanas de introducción de datos. El botón Desasignar permite eliminar condiciones anteriormente introducidas. De igual forma, cuando se introducen y aceptan unas nuevas condiciones se eliminan las que anteriormente hubieran sido asignadas en la geometría. Además de las condiciones de contorno, deben definirse las condiciones iniciales. Para ello se selecciona Datos > Hidrodinámica > Condiciones iniciales (figura 30).

Figura 30. Asignación de las condiciones iniciales

Figura 31. Cuadro de asignación de condiciones iniciales

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Dentro de la ventana que aparece hay que indicar las condiciones iniciales que se quieren para el cálculo (figura 31).

Para ello se selecciona en Agua la opción Calado o Cota, en función de cómo se quiera dar la condición y a continuación se introduce el valor. En este caso se selecciona Calado y un valor de 0,15 m. Después hay que seleccionar las superficies a las que se quiere aplicar estas condiciones a través del botón Asignar. En este ejercicio se seleccionan las tres superficies generadas (figura 32).

Figura 32. Asignación de la condición inicial

Por último, entrando en Datos > Hidrodinámica > Condiciones internas se pueden asignar al modelo este tipo de condiciones, como puede ser el caso de una compuerta. En este ejercicio no existen, por lo que no se introduce. 3.4. ASIGNACIÓN DE OTROS PARÁMETROS

El siguiente paso es introducir una serie de parámetros relacionados con las características del cálculo que se va a realizar, como son la turbulencia, el transporte de sedimentos, el viento, los procesos hidrológicos y la rugosidad, los cuales se encuentran dentro del menú Datos. Hay que tener en cuenta que para algunos de ellos, aunque se introduzcan los valores en los submenús correspondientes, debe estar activado su cálculo dentro de Datos > Datos del problema. En este ejercicio solo se introducen los valores de rugosidad. Para ello se selecciona Datos > Rugosidad. Aparecen tres opciones (figura 33), que son Usos del suelo, para introducir una rugosidad constante en el tiempo para las diferentes elementos asociándolos

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EJERCICIO 1. NIVEL BÁSICO. ANÁLISIS GENERAL DE UN CANAL DE CODO / 169

a usos del suelo, Manning Variable, para introducir valores de rugosidad de las superficies creadas diferentes en el tiempo, y Asignación Automática para importar la rugosidad de un archivo externo.

Figura 33. Asignación de la rugosidad

En este ejercicio se elige la opción Usos del Suelo (figura 34).

Figura 34. Cuadro de entrada de valores de rugosidad.

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170 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

En el desplegable se pueden seleccionar diferentes usos del suelo que tienen asociado por defecto un valor n de Manning. Es posible cambiar el valor de n definido para un determinado uso del suelo, quedando grabado para ese uso en el propio archivo. Con el botón Nuevo Uso del Suelo y Borrar Uso del Suelo (figura 35) se pueden generar nuevos usos o eliminar los existentes, respectivamente.

Figura 35. Botones de Nuevo Uso del Suelo y Borrar Uso del Suelo.

En este ejercicio se selecciona el uso Hormigón que tiene un valor de Manning de 0.018, ya que es el que se indica en el enunciado. Una vez seleccionado se hace clic en Asignar y se seleccionan las superficies a los que se desea asignar ese valor, que en este caso son todas. 3.5. CONSTRUCCIÓN DE LA MALLA DE CÁLCULO

Una vez que se han introducido todos los valores, el paso siguiente del problema es la generación de la malla de cálculo. Para ello, en el menú Malla (figura 36) están disponibles todas las funciones para caracterizarla.

Figura 36. Asignación de las características de la malla de cálculo

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EJERCICIO 1. NIVEL BÁSICO. ANÁLISIS GENERAL DE UN CANAL DE CODO / 171

En este caso se van a realizar dos mallas estructuradas con diferente número de elementos para las distintas superficies. La malla final es estructurada y se va a aplicar a las superficies. Para ello, se selecciona Malla > Estructurada > Superficies > Asignar tamaño. Se selecciona esta opción para indicar el tamaño de los elementos, ya que es un dato impuesto por el enunciado.

En la ventana que aparece (figura 37), el programa solicita las superficies a las que se va a aplicar el tipo de malla a definir. En este caso se pueden seleccionar las dos superficies rectangulares ya que el enunciado indica que deben tener el mismo mallado (figura 38).

Figura 37. Información de malla asociada a cada superficie.

Figura 38. Asignación de características de malla a las superficies seleccionadas.

Una vez seleccionadas las superficies, se pulsa Esc y el programa pide el tamaño de los elementos de mallado a asignar a cada par de líneas de la superficie (figura 39). En función del tipo de simulación que se esté realizando dentro de las propuestas en el enun-

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172 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

ciado (con malla gruesa o malla fina), se introducirán unos u otros valores a las diferentes superficies a mallar.

Figura 39. Cuadro de asignación de tamaños a la malla de cálculo.

Suponiendo que se realiza la simulación con malla gruesa, se indica en el cuadro de la ventana el valor de dimensión 0,1m para cada par de líneas de cada superficie rectangular a la que le corresponde ese valor según el enunciado. Obviamente, seleccionando una línea de una superficie, queda seleccionada la opuesta, ya que es una malla estructurada. Se pulsa Asignar y se seleccionan dichas líneas (figura 40).

Figura 40. Asignación de tamaño a las líneas de contorno del modelo (frontal).

Figura 41. Asignación de tamaño a las líneas de contorno del modelo (lateral).

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EJERCICIO 1. NIVEL BÁSICO. ANÁLISIS GENERAL DE UN CANAL DE CODO / 173

Una vez seleccionadas se pulsa Esc y aparece nuevamente la ventana de la figura 39 para indicar el valor de las divisiones de las siguientes líneas. En este caso se introduce el valor 0.2m, se pulsa Asignar y se seleccionan las otras líneas de las superficies (figura 41).

Una vez seleccionadas se pulsa Esc y aparece nuevamente la ventana de la figura 39. En este caso se pulsa Cerrar porque ya se ha terminado de definir la malla para esas superficies. A continuación hay que definir la malla para la superficie restante, para lo que se entra de nuevo en Malla > Estructurada > Superficies > Asignar Tamaño y se repiten los pasos, dando los valores indicados en el enunciado para esta superficie. Una vez definida las condiciones de la malla al completo, es necesario generarla. Para realizar esta operación se entra en Malla > Generar malla (figura 42).

Si existiera una malla generada con anterioridad, el programa da la opción de eliminar la malla previa para generar una nueva con los datos actuales. Aceptando generación de una nueva, el programa muestra una ventana en la que se informa que la malla se ha generado y permite verla si así se desea (figura 43).

Figura 42. Generación de la malla de cálculo.

Figura 43. Resultados de generación de malla.

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174 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Si se selecciona Ver malla se visualiza en pantalla la malla generada (figura 44).

Figura 44. Estructura de la malla generada.

Como utilidad, se puede pasar de la vista de la malla a la vista de la geometría de los elementos y viceversa con el botón Conmutar vista geometría-malla (figura 45).

Figura 45. Comando Conmutar vista geometría-malla.

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EJERCICIO 1. NIVEL BÁSICO. ANÁLISIS GENERAL DE UN CANAL DE CODO / 175

3.6. LANZAMIENTO DEL PROCESO DE CÁLCULO

El siguiente paso de la resolución del ejercicio es el lanzamiento del cálculo. Para hacerlo se entra en Calcular > Calcular (figura 46) o en Calcular > Ventana de cálculo y luego seleccionando Comenzar (figura 47). Esta última permite tener un mejor control del proceso de cálculo, o acceder al archivo que muestra el estado del proceso (Botón Ver salida), mientras el cálculo se está ejecutando.

Figura 46. Inicio del proceso de cálculo mediante la función Calcular.

Figura 47. Inicio del proceso de cálculo mediante la función Ventana de procesos.

Como utilidad, en cualquier momento del cálculo puede consultarse su estado entrando en Calcular > Ver Información del proceso (figura 48).

Figura 48. Consulta y seguimiento del proceso de cálculo.

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176 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

En la ventana que se abre (figura 49), aparece información sobre diferentes parámetros del cálculo: ●

●

●

● ● ● ●

En primer lugar, el programa hace una serie comprobaciones de la geometría. Si hay algún fallo grave en la geometría, en alguna condición o parámetro mal asignado, se detiene el cálculo. Initial volume: indica el volumen inicial, el cual depende del caudal que se le haya asignado como condición de entrada y de los elementos a los que se asigna la condición de entrada.

Simulation time: indica el tiempo de simulación que lleva en segundos. Los intervalos de tiempo que se van visualizando son los intervalos en los que se obtiene salidas de resultados, en función del valor que se le haya asignado en Datos del problema a la casilla Intervalo de Resultados. Time step: es el paso de tiempo, relacionado con la condición de Courant.

Time: es el tiempo de cálculo que tarda en realizar cada intervalo de resultados, el cual viene expresado por la hora en tiempo real.

Qin: es el caudal de entrada expresado en m3/s. Este caudal debe coincidir con el que se ha asignado en las condiciones de entrada. Qout: es el caudal de salida expresado en m3/s; lleva signo negativo.

Figura 49. Cuadro de diálogo del proceso de cálculo.

Cuando el cálculo finaliza, el programa lo indica con una nueva ventana (figura 50). En esta ventana se puede Aceptar para seguir trabajando en el área de preproceso o seleccionar Postproceso para visualizar y analizar los resultados en el área de postproceso. Aun-

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EJERCICIO 1. NIVEL BÁSICO. ANÁLISIS GENERAL DE UN CANAL DE CODO / 177

que el cálculo haya finalizado, puede seguir consultándose la información del mismo a partir de la opción ya indicada Calcular > Ver información del proceso (figura 47) del área de preproceso.

Figura 50. Ventana informativa de finalización del proceso de cálculo.

3.7. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

Una vez finalizado el cálculo o durante el proceso del mismo, pueden visualizarse los resultados existentes accediendo al área de trabajo de postproceso de Iber. Para ello, se puede hacer clic en Aceptar en la ventana que aparece al finalizar el cálculo (figura 50) si ya se ha acabado el mismo o, en cualquier caso, seleccionar Archivo > Postproceso (figura 51) y pinchando en el botón Cambiar entre pre y postproceso (figura 52). Se empleará el mismo icono para regresar a preproceso.

Figura 51. Paso a postproceso mediante el menú Archivo.

Figura 52. Paso a postproceso mediante el icono Cambiar entre pre y postproceso.

El procedimiento para acceder del área de trabajo de postproceso, cuando se esté en él, al de preproceso es el mismo. Una vez que se ha accedido al postproceso, Iber muestra el área de trabajo del mismo (figura 53).

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178 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Hay que indicar que la herramienta que permite cambiar el estilo de visualización de los elementos mostrados en pantalla se encuentra en el botón Estilo de visualización (figura 54). Si no se muestra nada antes o después de seleccionar un resultado o la visualización no es la adecuada, se aconseja ir probando con los diferentes estilos hasta obtener el más adecuado.

Figura 53. Área de trabajo de postproceso.

Figura 54. Icono de cambio de Estilo de visualización.

Dentro de las opciones que aparecen al seleccionar el botón mencionado, las cuatro primeras están relacionadas para la visualización sin resultados con diferentes caracterís-

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EJERCICIO 1. NIVEL BÁSICO. ANÁLISIS GENERAL DE UN CANAL DE CODO / 179

ticas (ver o no malla, geometría transparente o no) y las tres siguientes son para la visualización con los resultados seleccionados en ese momento (figura 55). En este caso, el estilo de visualización escogido para mostrar la geometría antes de visualizar ningún resultado (figura 53) y cuando ya se ha indicado las variables a representar (figuras 67 y 69) es el indicado en la figura 55.

Figura 55. Tipos de visualización de resultados.

Por otro lado, en el menú Vista están disponibles muchas opciones relacionadas con el modo de visualización de los resultados.

Como ejemplo se van a visualizar los resultados para la simulación propuesta número 4 (tabla 3), escogiendo como esquema numérico el de segundo orden Minmod. Realizando el mismo procedimiento indicado a continuación, pueden visualizarse y analizarse los resultados para las diferentes simulaciones. Tabla 3. Definición de datos de la simulación ejemplo a analizar Simulación

Malla

Orden

Turbulencia

4

Fina

2

Longitud de mezcla

Los resultados que se pedían en el enunciado son: ● ●

Velocidades horizontales vx. Viscosidad turbulenta.

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3.7.1. Velocidades horizontales vx

La primera opción para realizar la visualización de resultados es través del menú Ver resultados. En el desplegable aparecen todas las opciones de visualización de resultados disponibles.

En primer lugar hay que elegir en Análisis por defecto/Paso el grupo de la variable y el paso de tiempo que se quiere consultar (acorde a las características del cálculo que se indicaron en Datos del problema del preproceso). Como se quiere consultar la variable vx en el paso de tiempo final (80 segundos), se selecciona Ver resultados > Análisis por defecto/Paso > Hidráulica > 80 (figura 56).

Figura 56. Visualización de grupo de resultados y paso de tiempo a visualizar.

A continuación se selecciona el tipo de visualización y la variable concreta que se desea, por lo que se selecciona Ver resultados > Áreas coloreadas suaves > Velocidad > vx (figura 57).

Figura 57. Selección de la variable a representar.

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EJERCICIO 1. NIVEL BÁSICO. ANÁLISIS GENERAL DE UN CANAL DE CODO / 181

Como utilidad, si se quiere consultar en algún momento qué variable y paso de tiempo se están mostrando se puede hacer por el menú Ver resultados, ya que lo indica con una marca (figura 58).

Figura 58. Chequeo de los resultados visualizados.

Un segunda opción de visualización de resultados es entrando en Ventana > Ver resultados (figura 59) o haciendo clic en el botón Ventana de resultados (figura 60). De esta forma, se abre la ventana Visualizar resultados y deformación (figura 61).

Figura 59. Comando para la visualización de todos los resultados.

Figura 60. Icono para la visualización de todos los resultados.

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Figura 61. Ventana para la selección y visualización de resultados.

En este ejercicio sólo se utilizará la pestaña Ver resultados. En el desplegable Vista aparecen diferentes opciones de visualización de los resultados. En este caso se seleccionará la opción Áreas coloreadas suaves (figura 62).

Figura 62. Selección del tipo de Vista de resultados.

En el desplegable Análisis aparecen los grupos de resultados que pueden consultarse en función de las características del cálculo realizado (figura 63). En este caso se selecciona Hidráulica y aparecen en la pantalla las diferentes variables que podemos consultar en relación a ella. Se hace clic en Velocidad > vx (figura 64).

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EJERCICIO 1. NIVEL BÁSICO. ANÁLISIS GENERAL DE UN CANAL DE CODO / 183

Figura 63. Selección del grupo de resultados a analizar.

Figura 64. Selección de la variable a analizar.

En el desplegable Paso se indica en qué intervalo de tiempo, según los disponibles en función de cómo se definió el cálculo, se quieren visualizar los resultados. En este caso se selecciona el tiempo final que es 80 segundos (figura 65). Se finaliza haciendo clic en Aplicar y luego en Cerrar.

Figura 65. Selección de Paso de tiempo a analizar.

Una última opción de visualizar los resultados con Áreas coloreadas es utilizar el botón Áreas coloreadas y seleccionar directamente la variable que se desee (figura 66). Debe hacerse notar que por este método no se elige paso de tiempo, siendo el de la última visualización realizada el que se mantiene.

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Figura 66. Icono para la visualización directa de resultados.

Por cualquiera de los tres procedimientos descritos se consigue visualizar el valor de vx según áreas coloreadas para el paso de tiempo final (figura 67).

Figura 67. Representación de los resultados de velocidad para el paso de tiempo final.

3.7.2. Viscosidad turbulenta

Para visualizar los resultados de viscosidad turbulenta, se repite alguno de los métodos explicados. En este caso se realiza utilizando el menú Ver resultados. No es necesario modificar en Análisis por defecto / Paso (figura 56) el tiempo ya que se mantiene el que estaba de la consulta anterior de vx, es decir, 80 segundos. Para seleccionar la variable se entra en Ver resultados > Áreas coloreadas suaves > Viscosidad turbulenta (figura 68).

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EJERCICIO 1. NIVEL BÁSICO. ANÁLISIS GENERAL DE UN CANAL DE CODO / 185

De este modo, se muestra el campo de viscosidad turbulenta para la simulación escogida (figura 69).

Figura 68. Selección de la variable a representar.

Figura 69. Representación de los resultados de viscosidad turbulenta para el paso de tiempo final.

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EJERCICIO 2. RÍO SARRIÁ MODELIZACIÓN DE UN TRAMO DE RÍO CON UN PUENTE

1. OBJETIVO

Este ejercicio tiene por objeto analizar la variación de altura de lámina de agua debido al efecto que tiene el puente de la Rúa de Castelao sobre la hidrodinámica del río Sarriá. De esta manera, se realizarán dos simulaciones, la primera sin incluir el puente en el modelo y la segunda incorporándolo. Los pasos fundamentales que se deben seguir para la realización del problema son los siguientes: ●

Importación de una malla de GiD utilizando archivos .msh.

●

Definición de las condiciones de contorno e iniciales.

● Asignación

● Asignación

procede).

de las opciones generales del cálculo.

de otros parámetros (condiciones internas para representar el puente, si

●

Modificación de la malla de cálculo.

●

Lanzamiento del proceso de cálculo.

● Asignación

● Análisis

automática de la rugosidad.

de los resultados obtenidos.

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188 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

2. DEFINICIÓN Y DATOS DEL PROBLEMA

El objetivo de esta práctica es la simulación y análisis del efecto del puente de Castelao en el río Sarriá. Los datos del problema son los indicados en la tabla 1, y la ortofoto de la zona se recoge en la figura 1. Tabla 1. Datos del problema. Tiempo de simulación

1800 segundos

Resultados

cada 60 segundos

Caudal de entrada

370 m3/s

Condiciones de salida

Subcrítico. Vertedero de cota = 420 m

Condiciones iniciales

calado 0 m

Rugosidad (n)

0.04 (vegetación de ribera)

Figura 1. Ortofoto de la zona de estudio

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EJERCICIO 2. RÍO SARRÍA. MODELIZACIÓN DE UN TRAMO DE RÍO CON UN PUENTE / 189

En el CD adjunto se dispone de un fichero de malla de GiD (sarria_sin_motas.msh) que porporciona la información necesaria de la geometría. Se incluye también la ortofoto georreferenciada de la zona (sarria.jpg) como ayuda para la visualización durante el ejercicio. 3. RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA 3.1. IMPORTACIÓN DE LA MALLA

Una vez abierta la aplicación Iber es conveniente guardar el archivo desde el principio, utilizando la opción de menú Archivo > Guardar Como (figura 2) o el botón Guardar (figura 3).

Figura 2. Guardar proyecto.

Figura 3. Comando Guardar proyecto.

En la ventana de Guardar Proyecto (figura 4) se introduce el nombre del archivo y la carpeta de destino. En este caso se nombra el proyecto Sarria.gid.

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Figura 4. Ventana Guardar proyecto.

En este ejercicio la geometría se proporciona a través de un fichero de malla. Para importarlo se accede a opción de menú Archivo > Importar > Malla de GiD (figura 5), por el que se accede a la ventana lectura de malla de GiD (figura 6), para seleccionar el fichero sarria_sin_motas.msh.

Figura 5. Importación malla de GiD.

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EJERCICIO 2. RÍO SARRÍA. MODELIZACIÓN DE UN TRAMO DE RÍO CON UN PUENTE / 191

Figura 6. Ventana para importar la malla de GiD.

La figura 7 muestra la malla importada.

Figura 7. Malla de GiD importada.

La imagen georreferenciada sirve de orientación y facilita la introducción de condiciones. Se importa a través de la ruta de menú Vista > Imagen de fondo > Tamaño real (figura 8), que da acceso a una ventana de selección para acceder al fichero sarria_1x1.jpg (figura 9).

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Figura 8. Importación de una imagen georreferenciada.

Figura 9. Ventana para la importación de una imagen georreferenciada.

En ocasiones el plano de encuadre de la pantalla queda fuera de la zona de estudio. Para situarse se recomienda el empleo del botón zum todo, resaltado en la figura 7.

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La figura 10 muestra la imagen de fondo georreferenciada con la malla importada en primer plano. Se puede cambiar el color a los elementos de la malla para facilitar su visualización a través del menú Utilidades > Preferencias (figura 11). En la ventana Preferencias se abre la pestaña Gráfico, en el apartado Color de entidades se selecciona la lista desplegable (marcada en rojo) y se pulsa en Elementos (figura 12).

Figura 10. Visualización de la imagen georreferenciada junto con la malla.

Figura 11. Menú Preferencias.

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Figura 12. Modificación del color de los elementos de la malla.

En la ventana de selección de color, se ha escogido en este caso el amarillo que resalta más sobre la imagen de la ortofoto (figuras 13 y 14).

Figura 13. Elección del color de los elementos de la malla.

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EJERCICIO 2. RÍO SARRÍA. MODELIZACIÓN DE UN TRAMO DE RÍO CON UN PUENTE / 195

Figura 14. Visualización de la imagen georreferenciada junto con la malla.

3.2. ASIGNACIÓN DE LAS OPCIONES GENERALES DE CÁLCULO

Las opciones del cálculo se configuran en el menú Datos > Datos del Problema (figura 15). La primera pestaña permite introducir los Parámetros de Tiempo. En este ejercicio emplearemos en Tiempo máximo de simulación 1800s y en Intervalo de Resultados, 60s (figura 16). No es necesario modificar el resto de opciones de este menú.

Figura 15. Asignación de opciones de cálculo en Datos del Problema.

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196 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 16. Parámetros de Tiempo en Datos del Problema.

3.3. DEFINICIÓN DE LAS CONDICIONES DE CONTORNO E INICIALES

SALIDA

En primer lugar, definiremos las condiciones de contorno de entrada y salida de flujo según se indica en la figura 17. Se accede a través de la ruta de menú Datos > Hidrodinámica > Condiciones de Contorno (figura 18). En la ventana de la figura 19, se elige el desplegable Entrada 2D y se asignan los datos correspondientes a la entrada. En este caso emplearemos la condición de Caudal total, en régimen seleccionaremos Crítico/Subcrítico y mediante la flecha marcada en rojo en la figura 20 se introduce el dato de caudal, en este caso 370 m/s3 constante en toda la simulación.

ENTRADA

Figura 17. Entrada y salida del caudal.

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EJERCICIO 2. RÍO SARRÍA. MODELIZACIÓN DE UN TRAMO DE RÍO CON UN PUENTE / 197

Figura 18. Asignación de las condiciones de contorno. Figura 19. Cuadro de asignación de condiciones de entrada.

Figura 20. Cuadro de asignación de caudal de entrada.

A continuación es necesario asociar esta condición de entrada con los elementos de contorno por los que se pretende simular la entrada de agua. Para ello se pulsa en asignar y seleccionan los elementos en pantalla (figura 21).

Figura 21. Asignación de la condición de entada.

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Para comprobar que la condición se asignó correctamente se accederá al botón Dibujar de la ventana de Análisis 2D eligiendo la opción de Colores (figuras 22 y 23).

Figura 22. Dibujar condición de entrada.

Figura 23. Condición de entrada dibujada.

La condición de salida se asigna en la misma ventana de Análisis 2D, seleccionando en el desplegable la opción de Salida 2D (Figura 24).

Figura 24. Selección del tipo de condición de salida.

Seleccionaremos la condición de salida en Subcrítico, lo que obliga a configurar los parámetros asociados a este tipo de condición. En este caso, se impondrá un vertedero con umbral a la cota 420 msnm y coeficiente de desagüe 1.8 (figuras 25 y 26).

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EJERCICIO 2. RÍO SARRÍA. MODELIZACIÓN DE UN TRAMO DE RÍO CON UN PUENTE / 199

Figura 25. Selección del tipo de condición Subcrítica.

Figura 26. Condición de salida de vertedero a la cota 420 con un coeficiente de desagüe de 1.8.

Para comprobar que la condición se asignó correctamente, se accederá al botón Dibujar de la ventana de Análisis 2D eligiendo la opción de Colores (figura 27).

Figura 27. Selección del tipo de condición Subcrítica.

Como condición inicial supondremos el cauce seco. Para seleccionar la condición inicial se accederá a través de la ruta de menú Datos > Hidrodinámica > Condiciones de Contorno (figura 28).

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Figura 28. Selección de la condición inicial.

Si se desea considerar el cauce seco bastará con seleccionar calado inicial nulo en la ventana de condición inicial y asignarlo sobre todas las celdas del modelo. Si alguna celda carece de condición inicial no podrá iniciarse el cálculo. Comprobaremos que se asignó correctamente la condición inicial mediante la opción Dibujar > Colores (Figuras 28 y 29).

Figura 29. Condición inicial asignada.

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3.4. ASIGNACIÓN DE OTROS PARÁMETROS

Este parámetro se asigna mediante la ruta de menú Datos > Rugosidad > Usos del suelo, que da acceso a la ventana contextual de la figura 30.

Figura 30. Asignación de la rugosidad.

Se accede a una base de datos de coberturas del terreno que lleva asociada un valor del coeficiente n de Manning. Si se desea añadir un nuevo campo, se selecciona el icono indicado en la figura 30 y aparecerá la ventana de la figura 31 donde podremos introducir el nombre deseado. Para guardar el campo se pulsará Aceptar en el icono marcado en la figura 31. El valor numérico del coeficiente asociado a ese campo se puede modificar en el recuadro Manning.

Figura 31. Creación de nuevo campo de rugosidad.

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Es necesario asignar un valor de rugosidad a todas las celdas del modelo para que se pueda ejecutar el cálculo. Para comprobar la correcta asignación se accede a la opción Dibujar > Todos los materiales (figura 32).

Figura 32. Rugosidad asignada.

3.5. LANZAMIENTO DEL PROCESO DE CÁLCULO

Una vez asignadas todas las condiciones y datos necesarios se procederá a lanzar la simulación mediante la opción de menú Calcular > Calcular. Para tener información de la evolución del cálculo, se accederá a la ventana de información de proceso mediante la ruta de menú Calcular > Ver información de proceso. Eta ventana proporciona información del avance del cálculo, del volumen inicial de agua que debe introducir para satisfacer las condiciones iniciales y de contorno, tiempo de simulación, y del caudal total de agua que entra y sale del modelo (figura 33).

En los casos en que se simule un caudal constante el tiempo de simulación debe prolongarse hasta que el caudal de salida sea igual al de entrada. Si se simula un hidrograma, el tiempo de simulación se prolongará hasta que se desagüe el caudal de cola del hidrograma. Una vez finalizado el cálculo se accederá al postproceso (figura 34).

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EJERCICIO 2. RÍO SARRÍA. MODELIZACIÓN DE UN TRAMO DE RÍO CON UN PUENTE / 203

Figura 33. Rugosidad asignada.

Figura 34. Paso a postproceso.

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3.6. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS.

Una vez en postproceso es posible visualizar los resultados de la simulación numérica en diferentes instantes de tiempo. Para ello se puede acceder a la ventana de visualización de resultados mediante la ruta de menú Ventana > Ver resultados (figura 35).

Figura 35. Ventana de visualización de resultados.

El menú desplegable Vista permite elegir el tipo de forma de visualización de resultados. Las variables escalares se pueden visualizar asignando una escala de colores a los valores numéricos. La opción Áreas coloreadas asigna un color a cada celda de cálculo. La opción Áreas coloreadas suaves interpola estos valores proporcionando una imagen más suavizada. Las variables vectoriales permite visualizar en cada celda un vector orientado en la dirección correspondiente y cuyo tamaño es función de la magnitud del mismo. Para mejorar la visualización es posible modificar el tamaño del vector mediante un factor. La figura 36 muestra la visualización escalar y vectorial de los resultados en el instante 1800.

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EJERCICIO 2. RÍO SARRÍA. MODELIZACIÓN DE UN TRAMO DE RÍO CON UN PUENTE / 205

a) Calado

b) Velocidad media

c) Cota de lámina d) Vectores velocidad

Figura 36. Ventana de visualización de resultados.

Mediante los iconos indicados en la figura 37 es posible acceder al mismo análisis de resultados que con la ventana de resultados.

Figura 37. Ventana de visualización de resultados.

Es posible obtener una visión de la evolución temporal de los resultados mediante la aplicación Animar, a la que se accede mediante la ruta de menú Ventana > Animar. Mediante la barra de control de pasos temporales es posible animar la simulación o detenerla. Esta ventana permite generar imágenes de los diferentes pasos de tiempo activando Guardar imagen o crear una película de la animación pulsando Salvar animación. La activación de estas opciones permite dar nombre a estos ficheros, definir el formato y seleccionar el directorio en el que se guardarán.

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206 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 38. Ventana de Animación.

4. RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA CON PUENTE

Se propone repetir el ejercicio introduciendo ahora el puente para que se pueda comparar el efecto de retención que produce en el cauce. Para ello es necesario ir a preproceso y guardar el proyecto con otro nombre.

El proyecto Iber conserva todas las condiciones introducidas por lo que solo será necesario introducir las condiciones internas que reproduzcan el puente. El enunciado proporciona la cota inferior (422.2 msnm) y superior del tablero (425 msnm). No dispone de pilas y se aprecia una barandilla superior que introducirá una pérdida de carga adicional. Estas condiciones se deben introducir en el lado de aguas arriba del puente.

En primer lugar se accederá a la ventana de asignación de datos del puente (figura 39) a través de la ruta de menú Datos > Hidrodinámica > Estructuras > Puente. En la ventana de asignación se introducirán las cotas inferiores y superiores del tablero. También, el porcentaje de apertura del puente, que en este caso se supondrá del 100% al no existir pilas que resten sección al paso del agua.

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EJERCICIO 2. RÍO SARRÍA. MODELIZACIÓN DE UN TRAMO DE RÍO CON UN PUENTE / 207

Figura 39. Ventana de asignación de datos de puentes.

En función del nivel de lámina de agua en el cauce se pueden establecer tres tipos de funcionamiento hidráulico en un puente. Si el nivel de la lámina aguas arriba del puente queda por debajo del tablero, el puente no influye. Cuando este nivel alcanza la cota del tablero, se aplican las ecuaciones de desagüe bajo compuerta. Si el nivel de aguas abajo no afecta tenemos un funcionamiento libre, en cuyo caso el coeficiente de desagüe empleado será 0.6 (valor recomendado). En los casos en que el nivel de lámina aguas abajo del puente sea superior a la cota inferior del tablero del puente, se emplearán un coeficiente de desagüe de flujo anegado 0.8 (valor recomendado). Cuando el nivel de la lámina está por encima de la cota superior del tablero, al flujo bajo el tablero se suma el flujo tipo vertedero sobre el mismo. Para definir el caudal circulante es necesario introducir la cota del umbral del vertedero (cota superior del tablero) y el coeficiente de desagüe. Hidráulicamente el mínimo valor de coeficiente de desagüe es el correspondiente a sección crítica (1.7), no obstante para reproducir perdidas de carga adicionales por efecto de barandillas se puede modificar este coeficiente.

Se recomienda consultar el manual de referencia para ver las ecuaciones de desagüe empleadas en el modelo Iber.

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Figura 40. Asignación de los datos del puente sobre los elementos de malla resaltados.

Una vez asignadas las condiciones sobre los elementos de malla (resaltados en la figura 40), se recomienda guardar los cambios y volver a lanzar la simulación.

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EJERCICIO 3. ZONA URBANA DE LA BISBAL D’EMPORDÁ ANÁLISIS DE INUNDABILIDAD DE UNA ZONA URBANA

1. OBJETIVO

Mediante este ejercicio se estudia la inundabilidad de una zona urbana antes y después de una actuación de defensa, pudiendo valorar la situación de partida y la idoneidad de la ejecución de dicha actuación. 2. DEFINICIÓN Y DATOS DEL PROBLEMA

Se propone realizar dos simulaciones para evaluar los efectos de una avenida sobre la población de Bisbal d’Empordà. En la primera simulación se evaluarán los efectos de la avenida sobre la población en la situación inicial, sin realizar ninguna actuación, mientras que en la segunda simulación se analizará el efecto producido por la construcción de un muro de protección.

Para la realización del ejercicio se dispone en el CD adjunto de una ortofoto georreferenciada de la zona (figura 1), y de dos archivos tipo ASCII, uno con el MDT de la zona de estudio (Bisbal.txt) y otro con las cotas del muro de protección (Muro.txt).

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210 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 1. Ortofoto de la zona de estudio.

Además se parte como dato del hidrograma de entrada definido en el archivo Caudales.xls. Los datos y la gráfica se representan en la tabla 1 y en la figura 2, respectivamente. Tabla 1. Datos del hidrograma de entrada Tiempo (seg)

Caudal (m³/s)

0

1

400

22

725

59

1433

157

1900

215

2133

228

2370

230

2600

220

3000

190

4000

128

4750

85

5700

45

6666

15

7500

3

03 EJERCICIO3.qxp_Maquetación 1 11/2/16 12:49 Página 211

EJERCICIO 3. ZONA URBANA DE LA BISBAL D’EMPORDÀ / 211

Figura 2. Gráfico del hidrograma de entrada.

Los datos del problema se indican en la tabla 2: Tabla 2. Datos del problema Tiempo de simulación

7600 segundos

Resultados

Cada 200 segundos

Esquema numérico

Primer orden

Caudal de entrada

según archivo caudales.xls

Condiciones de salida

Vertedero; Cd 1.6m; altura 0m

Condiciones iniciales

Calado 0 m

Rugosidad (n)

según archivo Manning.txt

Tamaño de elementos de malla

Cauce 6 Llanura de inundación 15 Zona urbana 4

Se propone realizar una primera simulación para evaluar los efectos de la avenida sobre la población y posteriormente repetir el proceso pero modificando la geometría con la introducción del muro de protección. El análisis de resultados se centrará en el análisis de la zona inundada y en la determinación de la situación del área urbana. Luego se analizará el efecto del muro en la protección de la zona residencial.

03 EJERCICIO3.qxp_Maquetación 1 11/2/16 12:50 Página 212

212 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

3. RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA 3.1. CREACIÓN E IMPORTACIÓN DE LA GEOMETRÍA

En primer lugar, se guarda el proyecto de extensión *.gid a través del menú Archivo > Guardar como y se salva el proyecto con el nombre y en la ruta deseada (figura 3).

Figura 3. Guardar proyecto.

A continuación, se carga la ortofoto que servirá de base para crear la geometría mediante el menú Vista > Imagen de fondo > Tamaño real. Se indica la ruta donde se encuentra la ortofoto y se selecciona (figura 4). La imagen que se visualiza se refleja en la figura 5.

Figura 4. Visualización de la ortofoto de la zona de estudio.

Figura 5. Ortofoto cargada.

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EJERCICIO 3. ZONA URBANA DE LA BISBAL D’EMPORDÀ / 213

Posteriormente se crea la geometría, utilizando las herramientas dispuestas de la barra lateral izquierda que se puede observar en la figura 5. Para ello, es necesario crear sucesivas líneas con ayuda del botón indicado en la figura 6 o mediante el menú Geometría > Crear > Línea recta (figura 6).

Figura 6. Crear líneas.

Será necesario asegurarse de que el contorno está totalmente cerrado. Para ello, es conveniente utilizar el menú contextual que aparece haciendo click con el botón derecho mientras se está creando la geometría y usar la opción Juntar (figura 7). También se puede seleccionar mediante Ctrl+a. Así, pinchando cerca de un punto existente, el programa adopta éste como punto de la línea que se está creando.

Figura 7. Juntar líneas.

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214 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

A partir de los contornos, se crean las superficies utilizando el icono que también se puede encontrar en el menú Geometría > Crear > Superficie NURBS > Por contorno. Se seleccionan las líneas que forman el contorno de la superficie a crear y, al pulsar Esc, se crea dicha superficie. La geometría resultante es la que se muestra en la figura 8; se h creado una superficie alargada para la zona del cauce, otra para la zona urbana y otras tres para la llanura de inundación (una en la margen izquierda y las otras dos en la derecha, separadas por la zona urbana).

Figura 8. Generación de superficies.

Posteriormente, se muestra la geometría junto con la foto utilizada como base, para así delimitar las superficies de distintas características. Para visualizar la geometría de esta manera, se ha seleccionado Vista > Superentidades > Líneas (figura 9).

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EJERCICIO 3. ZONA URBANA DE LA BISBAL D’EMPORDÀ / 215

Figura 9. Delimitación de superficies.

3.2. ASIGNACIÓN DE LAS OPCIONES GENERALES DE CÁLCULO

El menú de datos de problema se encuentra en Datos > Datos del problema (figura 10).

Figura 10. Datos del problema.

En la primera pestaña (figura 11) se introducen los Parámetros de tiempo, que en este caso son: ● ● ● ●

Incremento de tiempo máximo (s): 1 Instante inicial (s): 0

Tiempo máximo de simulación (s): 7600 Intervalo de resultados (S): 200

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216 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 11. Ventana Parámetros de Tiempo.

En la segunda pestaña (General) se selecciona la opción de primer orden para el Esquema numérico y se dejan las opciones por defecto en las demás pestañas (figura 12).

Figura 12. Ventana General.

3.3. DEFINICIÓN DE LAS CONDICIONES DE CONTORNO E INICIALES

Para introducir las condiciones de entrada y salida de flujo se recurre a la ventana de Análisis 2D mediante el menú Datos > Hidrodinámica > Condiciones de contorno (figura 13).

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EJERCICIO 3. ZONA URBANA DE LA BISBAL D’EMPORDÀ / 217

Figura 13. Condiciones de contorno.

Esta ventana permite introducir los datos de entrada y salida de flujo, como se muestra en la figura 14. En Entrada 2D se selecciona Caudal Total y en Régimen se elige Crítico/Subcrítico. Para este ejercicio, como dato de entrada de caudal, se utilizará el hidrograma que se encuentra en la carpeta asociada del CD adjunto, llamado caudales.xls. Se pueden introducir los datos manualmente o se pueden copiar en el archivo y pegar en la ventana despegable una vez que se ha abierto, pinchando sobre la flecha situada a la derecha del valor de Q (m3/s).

Figura 14. Entrada 2D.

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218 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Para hacerlo manualmente (figura 15), es necesario ampliar el número de líneas donde introducir los datos a través de la primera flecha (indicado en color verde) que hay en la parte de abajo del desplegable. La segunda flecha (color azul) es para borrar filas, y el tercer icono (color morado), es para representar el gráfico del hidrograma, que se puede ver en la figura 16.

Figura 15. Introducción manual del hidrograma.

Figura 16. Representación gráfica del hidrograma.

Posteriormente se selecciona el botón de Asignar, y en el modelo se eligen las líneas que definen la entrada del caudal (figura 17). Las líneas tienen que pertenecer al contorno, no pueden ser líneas internas del modelo.

Una vez seleccionadas todas las líneas a las que se quiere asignar la condición de entrada, en este caso la entrada del cauce, se pulsa en la tecla Esc o se hace clic en el botón Terminar. A continuación se introducen los datos de salida, para lo que se selecciona en la misma pantalla la opción Salida 2D a través del despegable que se muestra en la figura 18.

En Condición de flujo se selecciona Supercrítico/Crítico o Subcrítico, rellenando en cada caso los valores necesarios. En este caso se elige Subcrítico. En Tipo se pueden elegir las opciones Vertedero, Nivel dado o Curva de gasto. En este problema seleccionamos la opción Vertedero y en el desplegable Coeficiente de vertedero asignamos 1.6 m y una Altura de vertedero de 0 m. Se pincha en Asignar y se eligen las líneas que definen la salida del modelo, que sólo pueden ser líneas de contorno. Una vez seleccionadas todas las líneas a las que se quiere asignar la condición de salida, se pulsa la tecla Esc o el botón Terminar (figura 19).

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EJERCICIO 3. ZONA URBANA DE LA BISBAL D’EMPORDÀ / 219

Figura 17. Selección de los elementos a los que asignar la condición de entrada.

Figura 18. Salida 2D.

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220 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 19. Selección de los elementos a los que asignar la condición de salida.

Para comprobar que se han asignado bien las condiciones de entrada y/o salida, se puede seleccionar el botón Dibujar > Colores, tanto para la entrada como para la salida (figura 20).

Figura 20. Representación de las condiciones introducidas.

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EJERCICIO 3. ZONA URBANA DE LA BISBAL D’EMPORDÀ / 221

En el modelo aparecerán dibujadas de color verde las líneas que definen la zona de entrada o salida, respectivamente (figura 21). Luego se pincha en la tecla Esc o en el botón Terminar.

Figura 21. Representación de las condiciones introducidas.

Posteriormente, se asignan las condiciones iniciales, para ello se selecciona en el menú Datos > Hidrodinámica > Condiciones Iniciales (figura 22).

Figura 22. Condiciones iniciales.

Aparece la pantalla Condición Inicial, en la que se asignan las condiciones iniciales de este modelo. En este caso, las condiciones iniciales son de cauce seco, de manera que en el desplegable de Agua se selecciona la opción Calado, y en la variable Calado se asigna el valor 0. A continuación se pulsa el botón Asignar y se seleccionan todas las superficies del modelo a las que se les quiera asignar esta condición, que en este caso son todas las superficies. Una vez seleccionadas las superficies, se pincha en la tecla Esc o en el botón Terminar (figura 23).

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222 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 23. Asignación de condiciones iniciales.

Se puede comprobar que se han asignado correctamente las condiciones iniciales igual que en las condiciones de entrada mediante la rutina Dibujar > Colores (figura 24). Para salir de esta opción se pulsa Esc o el botón Terminar (figura 25).

Figura 24. Representación de las condiciones introducidas.

Figura 25. Salir de la ventana Condición inicial.

En el submenú Hidrodinámica dentro del menú Datos, también se pueden asignar condiciones internas, como puede ser una compuerta. En este ejercicio no existen.

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EJERCICIO 3. ZONA URBANA DE LA BISBAL D’EMPORDÀ / 223

Una vez introducidas las condiciones hidrodinámicas (de contorno, iniciales y si fuera necesario, internas) se procede a asignar la rugosidad. Para ello se utiliza el archivo Manning.txt que presenta la información georreferenciada del número de Manning en la zona de estudio. Esto se realiza mediante la opción Asignación automática. Para poder ejecutar la asignación automática es necesario que exista una malla previa a la que poder asociar la rugosidad. Esta acción se realiza mediante el menú Malla > No estructurada > Asignar tamaño a superficies (figura 26).

Figura 26. Generación de malla no estructurada.

A continuación aparece la Ventana de entrada de valor (figura 27) donde se introduce un tamaño de elemento. Se va a asignar un tamaño de elemento grande para reducir el tiempo de generación de la malla ya que posteriormente se volverá a construir una malla de cálculo más precisa. Así se pone 10 m, por ejemplo, y a continuación se pulsa el botón Asignar. Posteriormente se seleccionan las superficies a las que aplicar este valor (en este caso todas; figura 28), se pulsa Esc y se cierra la Ventana de entrada de valor que aparece de nuevo.

Figura 27. Asignación de tamaño.

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224 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 28. Selección de superficies.

Una vez establecidas las condiciones de mallado, se procede a crear la malla mediante la rutina Malla > Generar malla (figura 29). Se acepta la ventana de Generación de malla (figura 30) y se tiene que verificar la opción: Obtener parámetros de mallado de modelo.

Figura 29. Generar malla.

Figura 30. Ventana Generación de malla.

Durante el tiempo de creación de la malla aparece la ventana de Progreso del mallado (figura 31) y a continuación la Ventana de diálogo que informa del número de elementos y de nodos (figura 32).

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EJERCICIO 3. ZONA URBANA DE LA BISBAL D’EMPORDÀ / 225

Figura 31. Progreso del mallado.

Figura 32. Ventana con la información de la malla.

Si se elige la opción Ver malla, el resultado obtenido es el que aparece en la figura 33.

Figura 33. Mala generada.

3.4. ASIGNACIÓN DE OTROS PARÁMETROS

A continuación se procede a la asignación automática de la rugosidad, a través del menú Datos > Rugosidad > Asignación automática. Aparece la ventana Asignar Propiedades (figura 34) en la que se elige la opción Archivo ASCII Grid, y se pulsa el botón Aceptar (figura 35).

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226 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 34. Asignación automática de la rugosidad.

Figura 35. Asignar propiedades.

A continuación se abre la ventana Leer Archivo GRID, se selecciona el archivo manning.txt que contiene la información de rugosidad y se pulsa el botón Abrir (figura 36).

Figura 36. Lectura del archivo GRID.

Seguidamente aparece la ventana Manning asignado (figura 37); pulsando Sí se podrá ver la distribución de la rugosidad clasificada en tres tipos: río, pradera y residencial (figura 38).

Figura 37. Confirmación de asignación del coeficiente de Manning.

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EJERCICIO 3. ZONA URBANA DE LA BISBAL D’EMPORDÀ / 227

Figura 38. Representación de los valores de rugosidad introducidos manualmente.

Esta misma imagen aparece si se dibuja los materiales asignados desde el menú Datos > Rugosidad > Usos del suelo (figura 39) y seleccionando la opción de Dibujar > Todos los Materiales (figura 40).

Figura 39. Representación de los usos del suelo.

Figura 40. Representación de los usos del suelo.

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3.5. CONSTRUCCIÓN DE LA MALLA DE CÁLCULO

El proceso de mallar nuevamente se realiza con objeto de que la malla de cálculo posea todas las condiciones incorporadas anteriormente: Mediante el menú Malla > No estructurada > Asignar tamaño a superficies se asigna un tamaño de elemento distinto a cada superficie de acuerdo a estos valores: ● ● ●

Un tamaño de elemento 6 para la zona del cauce Un tamaño de elemento 4 para la zona urbana

Un tamaño de elemento 15 para la zona de llanura de inundación

Para hacerlo se introduce el valor 6 en la Ventana de entrada de valor y se pulsará el botón Asignar (figura 41), a continuación se selecciona la superficie correspondiente al cauce y se pulsa el botón Esc (figura 42). Aparece de nuevo la Ventana de entrada de valor, se introduce el valor 15, se selecciona Asignar (figura 43) y las superficies correspondientes a la llanura de inundación (figura 44). Finalmente se repite el proceso para la zona urbana (figuras 45 y 46). Una vez introducidos los valores de mallado para todas las superficies, cuando salga de nuevo la Ventana de entrada de valor, se pulsa el botón Cerrar.

Figura 41. Ventana de entrada de valor.

Figura 42. Elementos seleccionados.

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EJERCICIO 3. ZONA URBANA DE LA BISBAL D’EMPORDÀ / 229

.

Figura 43. Ventana de entrada de valor

Figura 45. Ventana de entrada de valor.

Figura 44. Elementos seleccionados.

Figura. 46. Elementos seleccionados.

Una vez establecidas las condiciones de mallado, se procede a crear la malla a través de Malla > Generar malla (figura 47). Aparece una Ventana de diálogo que pregunta si desea borrar la antigua malla (figura 48), se continúa haciendo clic en Sí. A continuación aparece la ventana Generación de malla (figura 49) en la que se tiene que verificar la opción Obtener parámetros de mallado de modelo, y se acepta.

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230 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 48. Confirmación de eliminación de la malla anterior.

Figura 47. Generar malla.

Figura 49. Tamaño de los elementos a generar.

A continuación aparece la ventana de Progreso de mallado en el que se puede ver información de las superficies malladas (figura 50) y posteriormente otra ventana de diálogo que muestra el número de elementos y de nodo (figura 51). A través de esta ventana se permite ver la malla resultante, mediante el botón Ver malla (la figura 52 muestra el resultado).

Figura 50. Progreso del mallado.

Figura 51. Ventana de malla generada.

Figura 52. Malla generada.

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EJERCICIO 3. ZONA URBANA DE LA BISBAL D’EMPORDÀ / 231

Posteriormente, se procede a modificar la geometría desde el menú Herramientas_Iber > Editar malla > Modificar cota nodos (figura 53), donde se selecciona el archivo bisbal.txt que se encuentra en la carpeta adjunta del CD y se acepta (figura 54).

Figura 53. Edición de la malla.

Figura 54.Lectura del archivo ASCII.

En la ventana Editando malla (figura 55) que se muestra seguidamente se puede ver el progreso de la operación. Para comprobar cómo ha sido modificada la malla, se puede cambiar la visualización, haciendo clic con el botón derecho y eligiendo la opción Iluminación > suave (figura 56).

Figura 55. Progreso de la edición de la malla.

Figura 56. Cambio de la iluminación.

Las figuras 57 y 58 muestran la geometría antes y después de modificarla respectivamente.

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232 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 57. Iluminación plana.

Figura 58. Iluminación suave.

3.6. LANZAMIENTO DEL PROCESO DE CÁLCULO

El siguiente paso sería lanzar el cálculo. Para hacerlo se selecciona el menú Calcular > Calcular (figura 59) o a través de la opción Calcula > Ventana de cálculo, abriéndose la ventana de procesos y luego seleccionando Comenzar (figura 60).

Figura 59. Menú Calcular.

Figura 60. Ventana de procesos.

Esta última ventana permite controlar el proceso de cálculo (terminarlo o realizarlo a través de un escritorio remoto) o acceder al archivo que muestra el estado del proceso (Botón Ver salida) mientras el cálculo se está ejecutando. A este archivo también se puede acceder mediante el menú Calcular > Ver Información proceso (figura 61).

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EJERCICIO 3. ZONA URBANA DE LA BISBAL D’EMPORDÀ / 233

Figura 61. Ver información del proceso.

Este archivo muestra el nombre del archivo, el tiempo de inicio, los caudales de entrada (Qin) y salida (Qout) para cada paso de tiempo de simulación, y el tiempo real transcurrido (figura 62).

Figura 62. Información de salida.

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234 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Cuando el cálculo finaliza, el programa nos lo indica con una nueva ventana (figura 63). En esta ventana se puede Aceptar para seguir trabajando en el área de preproceso o seleccionar Postproceso para visualizar y analizar los resultados en el área de postproceso.

Aunque el cálculo haya finalizado, puede seguir consultándose la información del mismo a partir de la opción ya indicada Calcular > Ver información del proceso (figura 61) del área de preproceso, donde se puede leer que el cálculo ha terminado (COMPUTATION FINISHED SUCCESFULLY).

Figura 63. Información de finalización del proceso.

3.7. ANÁLISIS DE RESULTADOS OBTENIDOS

Una vez finalizado el cálculo o durante el proceso del mismo pueden visualizarse los resultados existentes accediendo al área de trabajo de postproceso de Iber. Para ello, se puede hacer clic en Aceptar en la ventana que aparece al finalizar el cálculo (figura 63) si ya se ha acabado el mismo o, en cualquier caso, seleccionar en el menú Archivo > Postproceso (figura 64) o pinchando en el décimo botón de la barra de herramientas Cambiar entre pre y postproceso (figura 65). Con este mismo botón se puede pasar del área de postproceso al de preproceso. Durante el cambio al área de postproceso aparece la ventana Leyendo el

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EJERCICIO 3. ZONA URBANA DE LA BISBAL D’EMPORDÀ / 235

archivo binario de Postproceso que muestra la barra de progreso y permite detener esta acción si fuera necesario (figura 66).

Figura 65. Cambio de preproceso a postproceso.

Figura 64. Pasar a postproceso.

Figura 66. Leyendo archivos de postproceso.

Una vez en postproceso, hay que comentar en primer lugar la herramienta que permite cambiar el estilo de visualización de los elementos mostrados en pantalla, que se encuentra en el botón Estilo de visualización (figura 67). Si no se muestra nada antes o después de seleccionar un resultado o la visualización no es la adecuada, se aconseja ir probando con los diferentes estilos hasta obtener el más adecuado.

Figura 67. Estilo de visualización.

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236 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

En este caso, el estilo de visualización escogido para mostrar los resultados será el que permite ver una superficie coloreada junto con el límite de la geometría con un borde de línea (figuras 68).

Figura 68. Selección del estilo de visualización.

El análisis de resultados se centra en el análisis de la zona inundada y en la determinación de la situación del área urbana. Así, se va a visualizar como resultado el calado. Para ello se selecciona el menú Ventana > Ver resultados y aparece la ventana Visualizar Resultados y Deformación (figura 69 y figura 70).

Figura 69. Ver resultados.

Figura 70. Ventana Visualizar resultados y Deformación.

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EJERCICIO 3. ZONA URBANA DE LA BISBAL D’EMPORDÀ / 237

En el desplegable Vista se selecciona Áreas coloreadas suaves y en el desplegable Análisis se selecciona Hidráulica. En el área inferior aparecen las variables que son posibles visualizar, donde en este caso se marca el calado y como paso de tiempo se elige 2400, correspondiente al pico del hidrograma de entrada (figura 71). La visualización de los resultados está representada en la figura 72. El máximo calado alcanzado es de 3.77 m y se puede observar que en la zona urbana se alcanzan calados entre 1 y 2 m.

Figura 71. Ventana Visualizar resultados y Deformación.

Figura 72. Visualización de los resultados.

Ahora se procede a realizar el mismo análisis pero usando otra geometría que incluye un muro de protección de la zona urbana. Para ello, se vuelve a pulsar el botón Cambiar entre pre y postproceso (figuras 64 y 65) y se guarda el proyecto (siguiendo los pasos de la primera página de este ejercicio) con otro nombre para tener los dos proyectos con distinta geometría y poder realizar futuros análisis comparativos.

Se modifica la malla desde el menú Herramientas_Iber > Editar malla > Modificar cota nodos. Se selecciona el archivo muro.txt que se encuentra en la carpeta del CD adjunto y se acepta. Al visualizar la malla con iluminación suave se puede comprobar, tal y como muestra la figura 73, que presenta un muro protegiendo la zona urbana.

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238 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 73. Visualización de la modificación introducida en la malla.

Es necesario introducir de nuevo la rugosidad debido a que al modificar la malla esa información se ha perdido (ver apartado 3.4). Los nuevos valores se reflejan gráficamente en la figura 74.

Figura 74. Rugosidad por usos del suelo.

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EJERCICIO 3. ZONA URBANA DE LA BISBAL D’EMPORDÀ / 239

A continuación se puede volver a calcular sin realizar ninguna otra operación, ya que el resto de condiciones se han mantenido invariables. Como se puede observar en la figura 75, el máximo calado alcanzado sigue siendo de 3.77 m, aunque se puede comprobar que en la zona urbana el calado se ha reducido drásticamente (no superando valores de 1 m en ningún caso), al igual que la superficie de área urbana inundada.

Figura 75. Visualización de resultados con la malla modificada.

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EJERCICIO 4. MEANDRO DE SUREDA IMPORTACIÓN DE TIN CREADO EN GIS

1. OBJETIVO

Este ejercicio tiene como objeto analizar el comportamiento del flujo en un meandro de ámbito urbano mediante la introducción de la geometría en Iber a través de un TIN (Shapefile). Este formato se ha obtenido previamente a través del programa ArcGiS y se encuentra en los archivos asociados al ejercicio de este documento en el CD adjunto. 2. DEFINICIÓN Y DATOS DEL PROBLEMA

Se propone estudiar el comportamiento hidráulico de la zona de estudio (figura 1) con las condiciones de flujo indicadas en la tabla 1.

Figura 1. Ortofoto de la zona de estudio.

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Tabla 1. Datos del problema. Tiempo de simulación

1000 segundos

Resultados

Cada 10 segundos

Caudal de entrada

80 m3/s

Contorno de salida

Crítico

Condiciones iniciales

Seco

Rugosidad (n)

0.034 (río)

Malla

Estructurada Una línea por lado

Para desarrollar el modelo se cuenta con varios archivos de partida para definir la geometría del terreno correspondientes al MDT de la zona de estudio (tossa.txt y tossa.asc) y de la ortofoto georreferenciada sureda.tif. 3. RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA 3.1. CREACIÓN E IMPORTACIÓN DE LA GEOMETRÍA

La creación de la geometría base del modelo se llevara a cabo en dos pasos, en primer lugar mediante la creación de un archivo TIN (Triangulated Irregular Network) con el programa ArcGIS y exportándola el archivo generado directamente a través del modelo Iber. Ambos procesos se detallan a continuación en los siguientes apartados. 3.1.1. Desarrollo de la geometría en ArcGIS

En primer lugar, se tiene que importar el MDT partiendo del archivo tossa.txt o tossa.asc. Una vez abierto ArcMap, se selecciona en ArcToolbox > Conversion Tools > To Raster > ASCII to Raster, donde aparece una ventana nueva con tres datos a rellenar (figura 2):

Incluir en una lista (–Input ASCII raster file): es el archivo raster tipo ASCII de entrada. Se selecciona el MDT que se quiere importar, ya sea tipo .txt o tipo .asc. Para ello, al pinchar en el icono de la derecha de la carpeta abierta, se abre otra ventana (figura 3), y al hacer clic en la flecha de Tipo, se puede elegir entre un tipo de archivo u otro. En la ventana Buscar en, se selecciona la carpeta donde se tienen los archivos, se elige el archivo correspondiente y se pulsa Abrir, volviendo a la ventana de la figura 2.

Incluir en una lista (Output raster): es el raster de salida. En esta línea se selecciona el directorio donde se va a almacenar el raster creado a partir del MDT importado, y el nombre del mismo.

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EJERCICIO 4. MEANDRO DE SUREDA / 243

Incluir en una lista (Output data type (optional)): es el tipo de datos del raster de salida. En esta línea hay dos opciones para seleccionar: Integer o Float. Integer quiere decir que el raster se creará con valores enteros, es decir, en este caso, los datos de elevación serán representados por sus valores enteros. La opción Float permite representar el raster con valores decimales. En este caso, se elige Float.

Figura 2. Conversión de MDT a rater en ArcGis.

Figura 3. Conversión de MDT a rater en ArcGis.

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244 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Por último, seleccionando OK en la ventana de la figura 2, ArcMap crea un raster (figura 4) a partir del archivo que se ha elegido y se puede visualizar en la pantalla.

Figura 4. Raster creado.

Utilizando el icono de información y seleccionando con el cursor en diferentes puntos del raster, el programa nos da información de las cotas y coordenadas, verificando así que el raster se ha creado correctamente.

A continuación hay que convertir el raster a TIN, seleccionando el menú 3D Analyst > Convert > Raster to Tin (figura 5). Al seleccionarlo, aparece la ventana de la figura 6 y en ella se selecciona el nombre del raster que se quiere transformar en Input raster. En la casilla de Z tolerance se selecciona la tolerancia que se precisa para la conversión en Z (cotas), de forma que cuanto más se acerque a 0 más precisa será la conversión. Es necesario señalar que mientras más cercano al valor 0, el archivo creado con el modelo será más pesado. En este ejercicio se elegirá 0,15 como valor de tolerancia. Por último, en Output TIN, se selecciona el directorio donde se va a guardar el nuevo TIN y el nombre del TIN. Se selecciona OK y después de unos segundos se crea el TIN (figura 7).

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EJERCICIO 4. MEANDRO DE SUREDA / 245

Figura 5. Opción para convertir un ráster a TIN.

Figura 6. Ventana para convertir un raster en TIN.

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246 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 7. Raster creado.

Una vez finalizada esta fase, se convertirá este archivo TIN en shapefile para poder importarlo en Iber con este formato. Para ello, dentro del menú de ArcToolbox, se selecciona la opción 3D Analyst Tools > Conversion > From TIN > TIN Triangle (figura 8), creando a partir del TIN una capa (shapefile) de polígonos que representan los triángulos. Concluida esta acción, aparecerá una nueva ventana (figura 8) con los siguientes datos a rellenar:

Figura 8. Generación de archivo TIN.

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EJERCICIO 4. MEANDRO DE SUREDA / 247

Input TIN, donde se introducirá el nombre del TIN sobre el que se quiere trabajar. Output Feature Class: casilla en la que se indica el directorio donde se va a guardar el nuevo archivo y su nombre. Automáticamente se generará un nuevo archivo con la terminación .shp, la cual corresponde a los archivos shapefile. ● Slope Units (optional): donde se pueden elegir las unidades de medida para calcular la pendiente en porcentaje o en grados. ● Z factor (optional): donde se puede aplicar un valor distinto a 1 para el cálculo de la pendiente y transformar las unidades Z del TIN. ● ●

Figura 9. Ventana de generación TIN Triangle.

Al pulsar OK en la ventana de la figura 9, y después de unos segundos, se crea el Shapefile (figura 10).

Figura 10. Malla shapefile generada en ArcGiS.

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Una vez creado este archivo shapefile, finaliza la labor en el programa ArcGiS para comenzar con la importación del terreno en el modelo Iber.

3.1.2. Desarrollo de la geometría en el modelo Iber

Una vez obtenida la geometría shapefile con el programa ArcGiS, es posible importar directamente la geometría del terreno con las herramientas del modelo Iber. A continuación se indican los pasos necesarios para realizar esta opción. El primer paso consiste en importar la geometría del MDT. Para realizar esta acción, se abre el modelo Iber y se guarda el proyecto con el nombre seleccionado. La siguiente acción es importar el Shapefile mediante la rutina Archivo > Importar > Shapefile (figura 11).

Figura 11. Importación de Shapefile en el modelo Iber.

Con esta opción aparece una nueva ventana donde se selecciona la carpeta en la que se encuentra el archivo .shp que se quiere importar y se selecciona. Se pulsa en Abrir y se genera en la pantalla del modelo la geometría triangular (figura 12).

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EJERCICIO 4. MEANDRO DE SUREDA / 249

Figura 12. Representación de la malla del terreno en el modelo Iber.

Posteriormente, para mejorar la definición de la geometría importada, es necesario colapsar todo el modelo para eliminar duplicidad de puntos, líneas y/o superficies. Para realizar esta acción se selecciona la rutina Geometría > Edición > Colapsar > Modelo (figura 13).

Figura 13. Colapso de geometrías.

Al seleccionar el botón Modelo, aparecerá una nueva ventana donde hay que indicar si se quiere colapsar con cierta tolerancia (seleccionar Aceptar) para modificar la tolerancia de colapso. Para ello, hay que seguir la rutina Utilidades > Preferencias, y presionar en la pestaña Intercambio (figura 14). Aquí, en la opción de Tolerancia de Importación, se puede poner el valor que se precise.

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Figura 14. Modificación de la tolerancia del colapso.

Una vez que se ha colapsado la geometría, se puede observar en la barra de comandos de la parte inferior de la interfaz Iber el número de puntos, líneas y superficies que se han colapsado (figura 15).

Figura 15. Resultados del proceso de colapso.

Para comprobar que se ha importado correctamente el MDT en Iber es mejor cambiar la visualización de la geometría. Para ello hay que pinchar el botón derecho del ratón y en el menú contextual (figura 16) la rutina Iluminación > Suave.

Figura 16. Cambio de visualización de la geometría a iluminación suave.

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EJERCICIO 4. MEANDRO DE SUREDA / 251

Con esta acción, el MDT importado se representa en Iber de la siguiente manera (figura 17):

Figura 17. Visualización de la superficie.

A partir de ahora se siguen los pasos que se realizan en el pre-proceso en Iber para asignar las distintas condiciones al modelo. 3.2. ASIGNACIÓN DE LAS OPCIONES GENERALES DE CÁLCULO

Se selecciona la rutina del menú Datos > Datos del problema (figura 18)

Figura 18. Selección de Datos del Problema.

Para este ejemplo sólo se utilizará la primera pestaña Parámetros de Tiempo (figura 19): ●

Incremento de tiempo máximo (s): el programa ajusta automáticamente el incremento de cálculo para satisfacer la condición de Courant (se deja este valor por defecto).

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252 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

● ● ●

Instante inicial (s): es el tiempo de inicio de cálculo que normalmente se deja en 0.

Tiempo máximo de simulación (s): es el tiempo total de simulación (en segundos). En este ejercicio se impondrá un periodo total de 1000 segundos.

Intervalo de Resultados (s): es el intervalo que pasa entre cada salida de resultados (en segundos), que en este caso se fijará en 10 segundos.

Figura 19. Ventana de Parámetro de Tiempo.

Una vez elegidas las variables, se pincha en el botón Aceptar y luego en Cerrar. 3.3. DEFINICIÓN DE LAS CONDICIONES DE CONTORNO E INICIALES

Para aplicar bien las condiciones de contorno (entrada y salida), se cambia la iluminación del modelo a Normal (pinchar botón derecho del ratón y seleccionar en el menú contextual Iluminación > Normal). Posteriormente se carga la ortofoto de fondo seleccionando en el menú Vista > Imagen de fondo > Tamaño real (figura 20), donde aparece una ventana nueva para elegir la imagen que se quiere cargar.

Figura 20. Selección de la imagen de fondo.

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EJERCICIO 4. MEANDRO DE SUREDA / 253

El siguiente paso consiste en asignar las condiciones de contorno del modelo. En primer lugar se introducirán las condiciones de entrada y luego las de salida. Para ello, se selecciona la rutina en el menú Datos > Hidrodinámica > Condiciones de Contorno (figura 21).

Figura 21. Introducción de las Condiciones de Contorno.

Aparece una nueva ventana (figura 22) donde se eligen las condiciones de entrada (hay que asegurarse que en la primera línea de la ventana ponga Entrada 2D). Para este ejemplo, en Entrada se seleccionará Caudal Total y en Régimen se elegirá Crítico/Subcrítico. Finalmente se pincha en la flecha a la derecha de Tiempo (s) y Q (m3/s) para que se abra el desplegable de Caudal Total y poder introducir los datos de este ejemplo. Como en este ejercicio se va a simular un caudal permanente de 80 m3/s, basta con poner en la columna de Q (m3/s) el valor de 80 sin introducir nada en la columna de tiempo. De esta manera el programa entiende que durante toda la simulación el caudal es constante.

Figura 22. Ventana de Análisis 2D para condición de entrada.

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254 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Después se pincha en Asignar para elegir las líneas que definen la entrada del caudal en el modelo (figura 23). Las líneas tienen que pertenecen exclusivamente al contorno, ya que no pueden definir esta condición líneas internas del modelo. Una vez seleccionadas todas las líneas a las que se quiere asignar la condición de entrada, se pincha en la tecla Esc (Escape) o en el botón Terminar.

ENTRADA

Figura 23. Condiciones de entrada y salida del modelo.

SALIDA

Se lleva a cabo la misma operación con las condiciones de salida. En este sentido, donde pone Entrada 2D, se pincha en el desplegable y se elige Salida 2D (figura 24). En este caso, en Condición del Flujo se selecciona Supercrítico/Crítico y se selecciona Asignar. Posteriormente se eligen las líneas que definen la salida del modelo que, al igual que las condiciones de entrada, sólo pueden ser líneas de contorno. Una vez seleccionadas todas las líneas a las que se quiere asignar la condición de salida, se pincha en la tecla Esc (Escape) o en el botón Terminar.

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EJERCICIO 4. MEANDRO DE SUREDA / 255

Figura 24. Ventana de Análisis 2D para condición de salida.

Para comprobar que se han asignado bien las condiciones de entrada y/o salida se puede pinchar en Dibujar > Colores y en el modelo aparecerán dibujadas las líneas que definen los contornos impuestos. Luego se pincha en la tecla Esc o en Terminar. Posteriormente, se asignan las condiciones iniciales seleccionando el menú Datos > Hidrodinámica > Condiciones Iniciales (figura 25).

Figura 25. Introducción de las Condiciones Iniciales.

Aparece una pantalla nueva (figura 26) en la que le se asignan las condiciones iniciales a este modelo. En este caso, las condiciones iniciales son en cauce seco, por lo que en el desplegable de Agua se seleccionará la opción Calado y en la variable de Calado se impondrá el valor 0.

Figura 26. Ventana de condición inicial.

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Finalmente, se pincha en el botón Asignar y se seleccionan todas las superficies del modelo a las que se les quiera asignar esta condición en este caso, que para este ejercicio se considera todas las superficies. Una vez seleccionadas las superficies, se pincha en la tecla Esc o Terminar. Al igual que en el caso anterior de condiciones de contorno, se puede comprobar que se han asignado correctamente las condiciones iniciales con la rutina Dibujar > Colores. Para salir de esta opción se pincha en la tecla Esc o en el botón Terminar. 3.4. ASIGNACIÓN DE OTROS PARÁMETROS

En este ejemplo sólo se asignará el parámetro de la rugosidad (número de Manning). Para llevar a cabo esta asignación, se pincha en el menú Datos > Rugosidad > Uso del Suelo (figura 27).

Figura 27. Introducción de la rugosidad.

Aparece una nueva ventana (figura 28) donde se elige el valor del número de Manning. En primer lugar, en el primer desplegable se elige el nombre que se quiere dar al uso del suelo que se va a imponer (en este caso río) y en el cuadro inferior se introduce el valor del uso del suelo (en este caso 0.034). Luego se selecciona la rutina Asignar > Superficies y aparece una ventana que indica “Los datos han cambiado ¿Desea grabarlos?”. Para confirmar esta opción se pincha en Sí y se seleccionan las superficies donde se quiere aplicar este uso del suelo, que en para este ejercicio son todas las superficies del modelo. Una vez seleccionadas las superficies, se pincha en la tecla Esc o en el botón Terminar. Se puede comprobar que se han asignado correctamente los usos del suelo siguiendo la rutina Dibujar > Todos los materiales. Para finalizar este proceso se pulsa en la tecla Esc o en el botón Terminar.

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EJERCICIO 4. MEANDRO DE SUREDA / 257

Figura 28. Ventana de selección de rugosidad.

3.5. CONSTRUCCIÓN DE LA MALLA DE CÁLCULO

Una vez asignadas todas las condiciones necesarias para la definición del modelo, ya se puede construir la malla de cálculo. Con este proceso se pretende pasar todas las condiciones de la geometría del modelo a la malla de cálculo para que el programa Iber pueda realizar la simulación. En este ejemplo se construirá una malla con las mismas divisiones que el TIN que se ha importado por lo que la malla y la geometría serán iguales. Para definir correctamente el proceso, se creará una malla estructurada de superficies con una división por línea mediante la rutina en el menú Malla > Estructurada > Superficies > Asignar número de divisiones (figura 29).

Figura 29. Definición de la malla de cálculo.

El proceso de configuración de la malla se llevará a cabo de manera más detallada siguiendo los siguientes pasos: ●

Se seleccionan las superficies a las que se le quiere aplicar este tipo de malla (todas las superficies).

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●

Se pulsa en la tecla Esc.

● Aparece ● ● ●

una ventana donde se pregunta por el número de divisiones a asignar a las líneas y se le introduce el valor 1. Se pincha en Asignar.

Se seleccionan las líneas del modelo a las que se quiera aplicar (todas las líneas). Se pulsa en la tecla Esc.

● Aparece

otra vez la misma ventana y, como se va a generar el mismo tipo de malla para todo el modelo, se pulsa en el botón Cerrar.

●

Se selecciona en el menú Malla > Generar malla.

●

Se deja el valor que aparece en la primera casilla por defecto.

● Aparece

●

una nueva ventana (figura 30).

Tiene que estar activada la casilla donde pone Obtener parámetros de mallado del modelo.

●

Se selecciona Aceptar y se malla el modelo.

●

Se pulsa en Ver malla para comprobar que la malla generada es correcta.

● Aparece

una nueva ventana con la información del mallado (figura 31).

Figura 30. Ventana de generación de malla e imposición de número de elementos.

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EJERCICIO 4. MEANDRO DE SUREDA / 259

Figura 31. Ventana con información de malla generada.

3.6. LANZAMIENTO DEL PROCESO DE CÁLCULO

La última fase del ejercicio consiste en lanzar el cálculo y para posteriormente visualizar y analizar los resultados. Para lanzar la simulación hay que seleccionar en el menú Calcular > Calcular (figura 32).

Figura 32. Selección del botón Calcular.

Mientras se ejecuta el cálculo, es posible revisar el estado de la simulación. Para ello es necesario pinchar en el menú Calcular > Ver información de proceso y aparece una ventana que va informando sobre diferentes parámetros del cálculo (figura 33).

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Figura 33. Información sobre el estado del proceso de simulación.

Durante esta fase de cálculo, la ventana de información puede mostrar diferentes situaciones dependiendo del estado del cálculo y errores producidos durante esta operación: ●

●

●

● ● ● ●

En primer lugar hace unas comprobaciones de la geometría. Si hay algún fallo grave en la geometría, en alguna condición o parámetro mal asignado o no asignado, se para el cálculo.

Initial volume indica el volumen inicial, el cual depende del caudal que se le haya asignado como condición de entrada y de las líneas donde se le asigna la condición de entrada.

Simulation time representa el tiempo de simulación en segundos y los intervalos de tiempo que se van visualizando son los periodos en los que se obtiene salidas de resultados. Esto depende del valor que se le haya asignado en Datos del problema a la casilla Intervalo de Resultados. Time step es el tiempo de paso y depende de la condición de Courant.

Time es el tiempo real que tarda en realizar cada intervalo de resultados y viene definido por la hora en tiempo real. Qin es el caudal de entrada expresado en m3/s. Este caudal tiene que coincidir con el que se ha asignado en las condiciones de entrada. Qout es el caudal de salida expresado en m3/s. Aparece con signo negativo.

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EJERCICIO 4. MEANDRO DE SUREDA / 261

Aunque el programa no haya terminado de calcular el proceso, se tiene la opción de ir visualizando los resultados obtenidos. Para ello, hay que pinchar en el icono que se encuentra en la barra de iconos horizontal (figura 34). Al pulsar sobre este botón, el programa carga los datos calculados hasta el momento y con las herramientas del postproceso se puede ir visualizando y analizando los resultados de la simulación.

Figura 34. Selección del botón de postproceso.

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EJERCICIO 5. ESTUDIO DE INUNDACIONES EN EL RÍO FLUVIÁ ANÁLISIS DE ZONAS INUNDABLES

1. OBJETIVO

Este ejercicio aborda la realización de un estudio de inundabilidad, semejante a los anteriores, pero empleando la herramienta de importación de un MDT con RTIN para la generación del terreno. 2. DEFINICIÓN Y DATOS DEL PROBLEMA

El principal objetivo es estudiar el comportamiento hidráulico de la zona de la imagen (figura 1), con las siguientes condiciones:

Figura 1. Fotografía de la zona de estudio.

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264 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

●

Hidrograma de entrada: Tabla 1. Fotografía de la zona de estudio.

● ● ● ●

Tiempo (s)

Q (m3/s)

0

10

3600

1200

7200

10

Condición de salida: crítico/supercrítico. Condiciones iniciales: seco (calado = 0).

Rugosidad: número de Manning = 0,029 (río).

Mallado: malla estructurada, un elemento por lado en las superficies.

3. RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA 3.1. CREACIÓN E IMPORTACIÓN DE LA GEOMETRÍA

El primer paso es importar el MDT mediante la opción de RTIN, para ello se pincha en Herramientas Iber > RTIN > Crear RTIN (figura 2). Con este menú se puede crear e importar una geometría formada por una red irregular de triángulos rectángulos (RTIN) a partir del MDT original.

Figura 2. Creación de RTIN.

Aparece una nueva ventana (figura 3), donde hay cuatro casillas a rellenar:

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EJERCICIO 5. ESTUDIO DE INUNDACIONES EN EL RÍO FLUVIÁ / 265

Figura 3. Definición del archivo RTIN.

●

●

● ●

Archivo MDT original: con el botón de Buscar se accede al explorador para buscar la carpeta donde está guardado el MDT y seleccionarlo. El archivo puede estar en formato .txt o .asc. En este caso, el MDT tiene una precisión de 5 metros.

Tolerancia: es la máxima distancia vertical, en metros, entre el MDT y la geometría creada, que debe ser del orden de la precisión altimétrica del MDT. En este caso, se elige el valor de 0.5 metros.

Lado Máximo: es la longitud de lado máximo, en metros, de los triángulos que se crearán. En este caso, 200 metros. Lado Mínimo: es la longitud de lado mínimo, en metros, de los triángulos que se crearán. En nuestro ejercicio serán 10 metros.

Pulsando el botón de Aceptar, Iber crea el archivo RTIN.dxf a partir del MDT seleccionado dentro de la carpeta de este proyecto. Aparece la siguiente ventana de texto

Figura 4. Ventana de finalización del proceso.

Se selecciona OK y se importa el archivo RTIN.dxf. Esta operación puede tardar unos segundos. Aparece representado en pantalla el RTIN y también una ventana (figura 5) para colapsar el modelo. Se pincha Sí y empieza el proceso de colapsado, el cual puede tardar bastante tiempo dependiendo del tipo de MDT. Si se quiere se puede cancelar el proceso. Se

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recomienda colapsar el archivo RTIN, ya que los triángulos se importan como triángulos independientes, es decir, sin compartir una sola línea como lado común (figura 6).

Para cambiar la tolerancia de colapso, hay que pinchar Utilidades > Preferencias, y presionar en la pestaña Intercambio (figura 7).

Figura 5. Ventana de colapso de la nueva geometría.

Figura 6. Proceso de colapso.

Figura 7. Ventana de preferencias.

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EJERCICIO 5. ESTUDIO DE INUNDACIONES EN EL RÍO FLUVIÁ / 267

Una vez que se ha colapsado, se puede observar en la barra de comandos, en la parte inferior de la interfaz de Iber, el número de puntos, líneas y superficies que se han colapsado (figura 8).

Figura 8. Información sobre el proceso de colapso.

Finalizado el proceso de colapsado Iber te ofrece la posibilidad de convertir esta geometría en malla de cálculo. En este caso optamos por no crear la malla para asignar las condiciones a la geometría (figura 9).

Figura 9. Confirmación del proceso de colapso y selección de malla.

Para comprobar que se ha importado correctamente el MDT en Iber, es mejor cambiar la visualización, para ello haciendo click con el botón derecho del ratón, aparece un menú contextual (figura 10) y se selecciona Iluminación > Suave.

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268 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 10. Selección de iluminación suave.

El MDT importado se representa en Iber de la siguiente manera (figura 11):

Figura 11. Visualización de la superficie con iluminación suave.

A continuación se siguen los pasos habituales del preproceso en Iber para asignar las condiciones y parámetros al modelo. 3.2. ASIGNACIÓN DE LAS OPCIONES GENERALES DE CÁLCULO

Mediante la ruta de menú Datos > Datos del Problema (figura 12) se accede a la ventana de datos. En este ejemplo sólo se utilizará la primera pestaña Parámetros de Tiempo (figura 13):

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EJERCICIO 5. ESTUDIO DE INUNDACIONES EN EL RÍO FLUVIÁ / 269

Figura 12. Selección de Datos del Problema.

● ● ●

●

Incremento de tiempo máximo (s): el programa ajusta automáticamente el incremento de cálculo para satisfacer la condición de Courant. Normalmente se deja por defecto.

Instante inicial (s): es el tiempo de inicio de cálculo. De manera general se deja en 0.

Tiempo máximo de simulación (s): es el tiempo total de simulación en segundos y en este caso se pondrá 10880 segundos. El tiempo de simulación debe ser suficientemente largo para que el caudal que sale por la sección de salida se equipare al de entrada. En ese momento se puede afirmar que se alcanza un régimen estacionario. Caso de estudiarse un régimen variable, el tiempo de simulación debe permitir desaguar la mayor parte del volumen del hidrograma. Intervalo de Resultados (s): es el intervalo que pasa entre cada salida de resultados, en segundos y en este caso se pondrá 60 segundos.

Figura 13. Ventana de introducción de datos.

Es necesario Aceptar antes de cerrar para que se conserven los datos introducidos. 3.3. ASIGNACIÓN DE LAS CONDICIONES DE CONTORNO E INICIALES

Para facilitar la aplicación de las condiciones de contorno (entrada y salida), se recomienda cambiar la iluminación del modelo a Normal (pinchar botón derecho del ratón y aparece un menú contextual, donde se selecciona Iluminación > Normal).

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También se recomienda cargar la ortofoto de fondo, para ello se pincha en el menú Vista > Imagen de fondo > Tamaño real (figura 14). Aparece una ventana nueva donde se elige la imagen que se quiere cargar.

Figura 14. Selección de imagen de fondo.

Seguidamente se asignarán las condiciones de contorno, en primer lugar las de entrada y luego las de salida. Para realizar esta acción se accede mediante la ruta Datos > Hidrodinámica > Condiciones de Contorno (figura 15) a la ventana de asignación de Análisis 2D (figura 16).

Figura 15. Definición de las Condiciones de Contorno.

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EJERCICIO 5. ESTUDIO DE INUNDACIONES EN EL RÍO FLUVIÁ / 271

Aparece la ventana de Análisis 2D, donde se introducen las condiciones de entrada y salida. Debe estar seleccionada la opción de Entrada 2D.

Figura 16. Introducción del hidrograma de entrada.

En este caso se selecciona en Entrada la opción de Caudal Total y en Régimen se elige Crítico/Subcrítico; pulsando la flecha a la derecha de Tiempo (s) y Q (m3/s), se abre el desplegable de Caudal Total y se pueden introducir los datos del hidrograma de entrada (figura 16). Para ampliar el número de líneas donde introducir los datos, hay que pinchar en la primera flecha (flecha que apunta hacia abajo) que hay en la parte de abajo del desplegable. La segunda flecha (apunta hacia arriba) es para borrar filas y el tercer icono es para representar el gráfico del hidrograma (figura 17).

Figura 17. Grafico del hidrograma de entrada en el modelo.

A continuación se seleccionan en el modelo las líneas que definen la entrada del caudal (figura 18). Las líneas tienen que pertenecen al contorno, no pueden ser líneas internas del modelo. Una vez seleccionadas todas las líneas a las que se quiere asignar la condición de entrada, se pincha en la tecla Esc (Escape) o se pincha en el botón Terminar.

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272 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

ENTRADA

SALIDA

Figura 18. Selección de la entrada y salida del caudal.

Para asignar las condiciones de salida es necesario accionar Salida 2D en la ventana de Análisis 2D de la figura 19. En este caso, se asignará una condición de salida en régimen rápido en la que los niveles no vienen condicionados por el flujo aguas abajo, es decir, Condición de Supercrítico/Crítico. Se pulsa en Asignar y se eligen las líneas que definen la salida del modelo (sólo pueden ser líneas de contorno). Una vez seleccionadas todas las líneas a las que se quiere asignar la condición de salida, se pincha en la tecla Esc (Escape) o se pincha en el botón Terminar.

Figura 19. Introducción de la condición de contorno de salida.

Se puede comprobar la correcta asignación de las condiciones de entrada y/o salida con la opción Dibujar > Colores, que permite visualizarlas en pantalla. La asignación de las condiciones iniciales se realiza mediante el menú Datos > Hidrodinámica > Condiciones Iniciales (figura 20).

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EJERCICIO 5. ESTUDIO DE INUNDACIONES EN EL RÍO FLUVIÁ / 273

Figura 20. Definición de las Condiciones Iniciales.

La figura 21 muestra la ventana donde se asignarán las condiciones iniciales de este modelo. En este caso, se considera que todo el modelo está seco, por lo que en el desplegable de Agua se seleccionará la opción Calado, y en Calado se introduce el valor 0.

Figura 21. Introducción del calado inicial.

Esta condición debe asignarse sobre todo el modelo. Una vez seleccionadas las superficies, se pulsa la tecla Esc o en el botón Terminar. Se puede comprobar que se han asignado correctamente las condiciones iniciales igual que en las condiciones de entrada (Dibujar > Colores). 3.4. ASIGNACIÓN DE LA RUGOSIDAD

En este ejercicio asignaremos una rugosidad igual en todo el modelo. Lo normal es asignar diferentes rugosidades en cada zona en función de los usos del suelo. La asignación se realiza mediante el menú Datos > Rugosidad > Uso del Suelo (figura 22).

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Figura 22. Asignación de rugosidad.

La ventana de asignación de la figura 23 permite elegir mediante el menú desplegable el uso del suelo se quiere dar a cada zona, en este caso, río, y en el cuadro de abajo se introduce el valor del uso del suelo, en este caso 0.029. Seguidamente se asigna a las superficies (Asignar > Superficies). Si el valor de rugosidad empleado modifica al que existía en la base de datos de Iber, o es un nuevo uso, será necesario grabar este valor. Para que se haga efectiva la asignación es necesario pulsar la tecla Esc o en el botón Terminar. Es conveniente comprobar que se la rugosidad se ha asignado correctamente (Dibujar > Todos los materiales).

Figura 23. Introducción del número de Manning.

3.5. CONSTRUCCIÓN DE LA MALLA DE CÁLCULO

Asignadas todas las condiciones, se procede a la generación de la malla de cálculo. La malla, que es la que define los volúmenes finitos que servirán de base para el cálculo, heredará todas las condiciones asignadas a la geometría. En este ejemplo se generará igual al RTIN que sirvió para importar el MDT. Se creará una malla estructurada de superficies con una división por línea, mediante Herremientas_Iber > Malla > Un elemento por superficie (figura 24).

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EJERCICIO 5. ESTUDIO DE INUNDACIONES EN EL RÍO FLUVIÁ / 275

Figura 24. Definición de la malla de cálculo.

3.6. LANZAMIENTO DEL PROCESO DE CÁLCULO

Para lanzar la simulación, hay que ejecutar en el menú Calcular > Calcular (figura 25).

Figura 25. Inicio del proceso de cálculo.

Mientras se ejecuta el cálculo, se debe revisar la evolución de la simulación en la ventana de cálculo (figura 26) a la que se accede por la ruta de menú Calcular > Ver información de proceso.

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Figura 26. Información sobre el estado del cálculo.

Al lanzar el cálculo, en esta pantalla aparece el avance de comprobación de conectividades, es decir, la relación entre los diferentes elementos de cálculo. Si hay algún problema en la malla o alguna condición o parámetro mal asignado o no asignado, se para el proceso de cálculo. ● ●

● ● ● ●

Initial volume: indica el volumen inicial, el cual depende del caudal que se le haya asignado como condición de entrada y de las líneas donde se le asigna la condición de entrada.

Simulation time: indica el tiempo de simulación que lleva en segundos, y los intervalos de tiempo que se van visualizando son los intervalos en los que se obtiene salidas de resultados. Esto depende del valor que se le haya asignado en Datos del problema a la casilla Intervalo de Resultados. Time step: es el tiempo de paso de tiempo de cálculo que se establece como condición para garantizar la estabilidad y convergencia del método.

Time: es el tiempo real que tarda en realizar cada intervalo de resultados, viene expresado por la hora en tiempo real.

Qin: es el caudal de entrada, en m3/s. Este caudal debe coincidir con el asignado en las condiciones de entrada. Qout: es el caudal de salida y viene expresado en m3/s (en negativo).

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EJERCICIO 5. ESTUDIO DE INUNDACIONES EN EL RÍO FLUVIÁ / 277

3.7. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

Una vez finalizado el cálculo o durante el proceso del mismo pueden visualizarse los resultados existentes accediendo al área de trabajo de postproceso de Iber. Para ello, se puede hacer clic en Aceptar en la ventana que aparece al finalizar el cálculo o seleccionar Archivo > Postproceso (figura 27) y pinchando en el botón Cambiar entre pre y postproceso (figura 28). Se empleará el mismo icono para regresar a preproceso.

Figura 27. Paso a postproceso mediante el menú Archivo.

Figura 28. Paso a postproceso mediante el icono Cambiar entre pre y postproceso.

Una vez en postproceso se debe indicar el estilo de visualización (figura 29). Si no se muestra nada antes o después de seleccionar un resultado o la visualización no es la adecuada, se aconseja ir probando con los diferentes estilos hasta obtener el más adecuado.

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Figura 29. Icono de cambio de Estilo de visualización.

Dentro de las opciones que aparecen al seleccionar el botón mencionado, las cuatro primeras están relacionadas para la visualización sin resultados con diferentes características (ver o no malla, geometría transparente o no) y las tres siguientes son para la visualización con los resultados seleccionados en ese momento (figura 30).

Figura 30. Tipos de visualización de resultados.

Por otro lado, en el menú Vista están disponibles muchas opciones relacionadas con el modo de visualización de los resultados.

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EJERCICIO 5. ESTUDIO DE INUNDACIONES EN EL RÍO FLUVIÁ / 279

La primera opción para realizar la visualización de resultados es través del menú Ver resultados. En el desplegable aparecen todas las opciones de visualización de resultados disponibles.

En primer lugar hay que elegir en Análisis por defecto/Paso el grupo de la variable y el paso de tiempo que se quiere consultar (acorde a las características del cálculo que se indicaron en Datos del problema del preproceso). Como se quiere consultar la Calado en el paso de tiempo final (80 segundos) se selecciona Ver resultados > Análisis por defecto/Paso > Hidráulica > 80 (figura 31).

Figura 31. Visualización de grupo de resultados y paso de tiempo a visualizar.

A continuación se selecciona el tipo de visualización y la variable concreta que se desea, por lo que se selecciona Ver resultados > Áreas coloreadas suaves > Calado (figura 32).

Figura 32. Selección de la variable a representar.

Un segunda opción de visualización de resultados es entrando en Ventana > Ver resultados (figura 33) o haciendo clic en el botón Ventana de resultados (figura 34). De esta forma, se abre la ventana Visualizar resultados y deformación (figura 35).

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Figura 33. Comando para la visualización de todos los resultados.

Figura 34. Icono para la visualización de todos los resultados.

Para visualizar los resultados con transparencia sobre la imagen de fondo es necesario seleccionar esta opción en la ventana de capas de la figura 36.

Figura 35. Ventana para la selección y visualización de resultados.

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EJERCICIO 5. ESTUDIO DE INUNDACIONES EN EL RÍO FLUVIÁ / 281

Figura 36. Activación de la transparencia en la ventana de capas.

La figura 37 muestra la evolución temporal de la mancha de inundación. En el instante 1000 s se ve que avanza el frente de la avenida sin llegar a la salida. En el instante 2000 s el agua ocupa todo el cauce principal e inunda un meandro abandonado. En 3000 s comienza a desbordar por la margen izquierda y, en 4000 s, la mancha de inundación ocupa una zona cultivos de la margen izquierda y por la derecha el flujo desbordado alcanza una balsa. En los instantes siguientes se aprecia que por la margen derecha la inundación avanza llegando a su máximo en el instante en 5000 s. Por la margen izquierda la inundación queda retenida en la balsa.

Es posible obtener una gráfica que permita visualizar la evolución de una variable a lo largo del tiempo en un determinado punto del espacio, mediante el icono de gráficas de la figura 38, seleccionando el tipo de gráfico sonda, la variable elegida y el punto del espacio de interés. En este caso se ha obtenido una sonda de calado en la balsa de la margen derecha.

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Figura 37. Evolución temporal de la llanura de inundación.

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EJERCICIO 5. ESTUDIO DE INUNDACIONES EN EL RÍO FLUVIÁ / 283

Figura 38. Evolución temporal del calado en la balsa dela margen derecha.

Suele resultar util obtener un gráfico con el nivel máximo alcazado por la lámina en una determinada sección. Para ello se dibuja la sección y posteriormente con el icono de la figura 39. En la ventana de capas aparecerá una nueva capa con la sección generada (figura 40).

Figura 39. Generación de sección.

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Figura 40. Capa de la sección.

Finalmente se obtiene el gráfico (figura 41) haciendo clik sobre el icono de Máximos (figura 39).

Figura 41. Sección transversal del cauce con máximo nivel de lámina.

Para obtener un perfil longitudinal de la lámina de agua a lo largo del río, se realiza el mismo procedimiento. Se genera un eje por el que obtener el perfil (figura 42) y se pulsa el botón de máximos, obteniéndose el perfil de la figura 43.

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EJERCICIO 5. ESTUDIO DE INUNDACIONES EN EL RÍO FLUVIÁ / 285

Figura 42. Sección longitudinal del cauce con máximo nivel de lámina.

Figura 43. Sección longitudinal del cauce con máximo nivel de lámina.

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EJERCICIO 6. ESTUDIO DE DESAGÜE EN EL RÍO FLUVIÁ VÍA DE INTENSO DESAGÜE

1. OBJETIVO

Este ejercicio muestra cómo obtener con Iber una vía de intenso desagüe. Un estudio de vía de intenso desagüe tiene por objeto delimitar una zona de cauce capaz de desaguar la avenida de 100 años de período de retorno, sin que la sobre elevación, debida al estrechamiento, supere un cierto límite que suelen ser 30 cm. El “modus operandi” será delimitar una posible zona de intenso desagüe y comprobar que satisface la condición de sobreelevación de nivel. Iber permite delimitar la zona de intenso desagüe, y realizar tanteos. Para delimitar la zona de intenso de desagüe se pueden emplear dos métodos. El primero se define a través del eje del río y fijando un ancho constante y el segundo mediante un polígono. El primer método es más apropiado para realizar unos primeros tanteos y el segundo permite una definición de más detalle. En este ejemplo se explicarán ambos métodos.

La obtención de la vía de intenso desagüe forma parte del estudio necesario para delimitar la zona de flujo preferente, que resulta de la intersección de la zona de graves daños y la vía de intenso desagüe. Iber permite obtener la zona de graves daños (V>1m/s, h>1m y q> 0.5m2/s). Se recomienda acotar la zona de graves de daños con un polígono y comprobar si satisface la condición de vía de intenso desagüe. En caso afirmativo ya se dispone de la zona de flujo preferente. De no ser así se ampliará la superficie del polígono iterativamente hasta que esta se satisfaga.

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2. DEFINICIÓN Y DATOS DEL PROBLEMA

Este ejercicio parte de los datos del ejercicio 5, del que se obtendrá la vía de intenso desagüe de la zona inundable. 3. RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA

La resolución de este ejercicio se realiza íntegramente con las herramientas de Iber, sin el apoyo de ningún otro software externo. En este caso, será necesario haber realizado el ejemplo anterior (Ejercicio 5). A continuación se detallan los pasos a seguir para obtener la vía de intenso desagüe del caso planteado en el ejercicio. 3.1. VÍA DE INTENSO DESAGÜE MEDIANTE LA OPCIÓN DE POLÍGONO

En primer lugar es conveniente crear una nueva capa en la que se dibujará el polígono que delimita la vía de intenso desagüe. Para ello, se visualiza la ventana de capas mediante la ruta de menú Utilidades > Capas, o bien con el icono de Capas (figura 1).

Figura 1. Ventana de utilidades.

Pulsando en el primer icono de la ventana de capas, (figura 2), se crea una nueva capa con el nombre Layer y un número.

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EJERCICIO 6. ESTUDIO DE DESAGÜE EN EL RÍO FLUVIÁ / 289

Figura 2. Ventana de Capas.

Haciendo click sobre el nombre se puede editar. También se puede modificar pinchando con el botón de derecho sobre el nombre. Esto despliega un menú contextual que incluye la opción de renombrar. En este ejercicio, denominaremos a la capa Polígono (figura 3):

Figura 3. Edición de capas.

Antes de realizar el dibujo del polígono, hay que activar la capa en la que se desea editar. Para ello se debe pinchar con el ratón a la derecha del nombre y debe aparecer el símbolo resaltado en la figura 3. Para facilitar el dibujo de la vía de intenso desagüe, se cargará la ortofoto de la zona de estudio (Vista > Imagen de fondo > Tamaño real…) y se desactivará la geometría de este ejemplo, en la ventana Capas, pinchando en el icono con forma de bombilla (figura 4) que hay a la derecha del color de la capa Layer0.

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Figura 4. Transformación de capas.

Para dibujar el polígono se empleará la herramienta Crear línea recta, mediante la ruta de menú Geometría > Crear > Línea recta, o mediante el icono resaltado en la figura 5. La figura 6 muestra el polígono dibujado. También es posible importar la geometría de la vía de intenso desde otro archivo, mediante las opciones de importación.

Figura 5. Creación de línea recta.

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EJERCICIO 6. ESTUDIO DE DESAGÜE EN EL RÍO FLUVIÁ / 291

Figura 6. Polígono final entorno al cauce.

El siguiente paso es indicar que este polígono será el que defina la vía de intenso desagüe. Para ello, se empleará la ruta de menú Herramientas_Iber > Vía Intenso Desagüe > Seleccionar Polígono (figura 7).

Figura 7. Selección de Vía de Intenso Desagüe.

Será necesario aceptar en la ventana que aparece a continuación (figura 8).

Figura 8. Ventana de selección del polígono.

Seguidamente se seleccionan las líneas del polígono y se presiona Esc. Esto crea una nueva capa denominada Encroachment (figura 9).

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292 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 9. Nueva capa creada Encroachment.

Antes de lanzar el cálculo conviene encender todas las capas de la ventana Capas (figura 10).

Figura 10. Activación conjunta de todas las capas.

Es necesario activar la opción de cálculo de la vía de intenso desagüe, en la ventana de Datos > Datos del Problema > Vía de Intenso de Desagüe (figura 11).

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EJERCICIO 6. ESTUDIO DE DESAGÜE EN EL RÍO FLUVIÁ / 293

Figura 11. Ventana de activación de la Vía de Intenso Desagüe.

En esta pestaña se activa la Vía Intenso Desagüe y se indica el procedimiento seleccionado para definir la vía, bien sea Polígono o bien Línea y Ancho. En este caso se seleccionará Polígono (figura 12). Finalmente se acepta, para que se guarden los cambios y se cierra la ventana.

Figura 12. Selección de la Vía de Intenso Desagüe.

Antes comenzar el cálculo es recomendable guardar el proyecto. A continuación, se lanza la ejecución (Calcular > Calcular). Inmediatamente aparecerá en pantalla una ventana de advertencia de los cambios en la geometría (figura 13). En este caso se pinchará en OK, pues no es necesario el remallado.

Figura 13. Ventana de confirmación de geometría.

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Es posible consultar la evolución del proceso de cálculo mediante la opción Calcular > Ver Información proceso. Terminado el cálculo, se accederá a la interfaz de Postproceso, el programa carga los resultados de la simulación normal y de la simulación con la vía de intenso desagüe. Al abrir la ventana de resultados (Ventana > Ver resultados…), aparece en el desplegable de Análisis (figura 14), los resultados de la simulación con y sin vía de intenso desagüe. Los correspondientes a la primera llevan delante el distintivo ID (Intenso Desagüe).

Figura 14. Ventana de Visualización de Resultados.

El siguiente paso es comprobar la sobrelevación debida a la reducción del área inundable, que es la diferencia que hay entre los calados con la vía de intenso desagüe y sin ella. Este análisis se realizará para los máximos calados registrados, en cada una de las celdas y durante toda la simulación. Para ello se empleará el resultado de máximos en el último instante de la simulación, que en este ejercicio será el paso de tiempo de 10.800 segundos. Para ello, hay que pinchar en la barra de menús en Ventana > Crear resultado (figura 15).

Figura 15. Ventana de Crear resultado.

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EJERCICIO 6. ESTUDIO DE DESAGÜE EN EL RÍO FLUVIÁ / 295

Aparecerá la ventana de la figura 16, que permite realizar operaciones con los resultados de la simulación. Esta ventana dispone de una serie de botones que permiten seleccionar los resultados y el tipo de operación a realizar.

Figura 16. Ventana de combinación de resultados.

Para este ejemplo, se seleccionan las siguientes variables (figura 17): ● ● ● ● ● ● ●

Análisis y paso 1: ID: hidráulica y paso 10800. Resultado 1: calado.

Operador: operación resta (-).

Análisis y paso 2: hidráulica y paso 10800. Resultado 2: calado.

Nombre del resultado destino: nombre de la nueva capa de resultados diferencia de las dos anteriores. En este ejemplo se denomina Diferencia. Todos los pasos: esta casilla viene activada por defecto. En este caso, se desactiva porque sólo se quiere calcular la diferencia en el paso de tiempo seleccionado.

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296 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 17. Procedimiento de combinación de variables.

Para visualizar la nueva capa de resultados Diferencia, en este caso, hay que acceder a la ventana Ver resultados (Ventana > Ver resultados) y seleccionarla. La figura 19 muestra el resultado obtenido.

Figura 18. Nueva variable en la ventana de Visualización de Resultados.

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EJERCICIO 6. ESTUDIO DE DESAGÜE EN EL RÍO FLUVIÁ / 297

Figura 19. Visualización de la nueva variable.

Para facilitar el análisis de la sobreelevación debida a la vía de intenso desagüe, se eliminan los valores negativos de esta representación, fijando el valor mínimo en 0 (figura 20).

Figura 20. Limitación de valor mínimo.

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A continuación se puede analizar la verdadera sobreelevación debida a la vía de intenso desagüe (figura 21).

Figura 21. Visualización de la Vía de Intenso Desagüe.

En este caso la máxima sobreelevación se sitúa sobre la condición de salida, lo que no resulta representativo. En el resto del dominio se aprecian sobre elevaciones de 10 cm, lo que indica que queda margen para seguir estrechando la vía. Para ello, hay que volver a la interfaz de preproceso mediante el icono correspondiente. En este punto conviene desactivar la visualización de nuevo la geometría de preproceso (figura 22), en este caso en la Layer0. Esto permite trabajar sólo con el polígono de la vía de intenso desagüe.

Figura 22. Ventana de capas.

Para modificar el polígono, se pueden emplear las herramientas propias de Iber. Para ello moveremos los puntos del polígono mediante la opción Geometría > Edición > Mover punto (figura 23).

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EJERCICIO 6. ESTUDIO DE DESAGÜE EN EL RÍO FLUVIÁ / 299

Figura 23. Procedimiento de Edición de Punto.

Al activar esta opción, el puntero del ratón se visualiza como un cuadrado, permitiendo seleccionar en pantalla los puntos del polígono que se desea mover. Cuando se hace click sobre el punto que se quiere mover, el puntero cambia a forma de cruz, que permite el rastreo de pantalla para indicar la posición de destino del punto. Esta operación se repite tantas veces como se requiera hasta ajustar la geometría del polígono. Una vez modificado el polígono, ya se repite el proceso de cálculo y análisis. 3.2. VÍA DE INTENSO DESAGÜE MEDIANTE LA OPCIÓN DE LÍNEA Y ANCHO

Al igual que en el caso anterior, se parte de los resultados del ejercicio 5, de manera que ya se dispongan de los resultados de la simulación sin vía de intenso desagüe. En primer lugar, se crea una nueva capa en la que dibujar la línea que defina el eje de la vía de intenso desagüe. Para ello es necesario visualizar la ventana de capas mediante la barra de menús (Utilidades > Capas) o con el icono de Capas (figura 24).

Figura 24. Visualización de capas.

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Se crea una nueva capa haciendo click sobre el icono resaltado en la figura 25. En la ventana aparece una capa nueva con el nombre Layer y un número. Haciendo click sobre el nombre, se puede editar. También se puede modificar pinchando con el botón de derecho sobre el nombre. Esto despliega un menú contextual que incluye la opción de renombrar. En este ejercicio denominaremos a la capa Línea (figura 26):

Figura 25. Creación de nueva capa.

Figura 26. Nueva nomenclatura de capa.

Antes de dibujar el eje, debe estar seleccionada la capa de Línea, de lo contrario este eje se generaría en la capa activa. Para comprobarlo, a la derecha del nombre de la capa tiene que aparecer el símbolo de que está seleccionada (figura 26). Para guiar el dibujo del eje, se cargará la ortofoto de la zona de estudio (Vista > Imagen de fondo > Tamaño real…) y se desactiva la geometría de este ejemplo en la capa Layer0 (figura 27)

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EJERCICIO 6. ESTUDIO DE DESAGÜE EN EL RÍO FLUVIÁ / 301

Figura 27. Desactivación de la capa Layer0.

La línea correspondiente al eje se dibuja mediante la herramienta Crear línea recta, a la que se accede mediante la ruta de menú: Geometría > Crear > Línea recta o mediante el icono resaltado (figuras 28 y 29). También es posible importar la geometría del eje desde fichero.

Figura 28. Creación de línea recta.

Figura 29. Definición del eje del cauce.

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Para indicar a Iber que esta línea es la que define eje de la vía de intenso desagüe, es necesario acceder al menú de selección Herramientas_Iber > Vía Intenso Desagüe > Seleccionar Línea (figura 30). Seguidamente aparece en pantalla el cuadro de diálogo de la figura 31.

Figura 30. Ventana de Selección de Línea.

Figura 31. Cuadro de confirmación de selección.

Tras seleccionar todos los tramos de la línea, se presiona la tecla Esc y aparecerá en pantalla la ventana (figura 32), donde se fija el semiancho (en metros) de la vía de intenso desagüe a cada lado del eje central, en este caso, 30 metros.

Figura 32. Definición del ancho del área de estudio.

La siguiente ventana de diálogo (figura 33) pide el número de divisiones de cada segmento del eje, a efectos de definir el área de influencia. El número de divisiones debe ser tal que ninguno de los tramos subdivididos tenga una longitud mayor que la del ancho de la vía de intenso desagüe. Se recomienda que sea al menos el doble de este valor. En este ejemplo, se emplearán 20 divisiones.

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EJERCICIO 6. ESTUDIO DE DESAGÜE EN EL RÍO FLUVIÁ / 303

Figura 33. Definición del número de divisiones del eje.

En la ventana de capas aparece la capa *Encroachment* (figura 34). Antes de lanzar el cálculo deben activarse todas las capas, para ello deben encenderse todos los iconos de bombilla pinchando sobre los apagados (figura 35).

Figura 34. Ventana de capas.

Figura 35. Activación de todas las capas.

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304 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

El siguiente paso es activar la opción de cálculo de la vía de intenso desagüe, en la ventana de Datos del Problema (Datos > Datos del Problema), en la pestaña de Vía Intenso Desagüe (figura 36).

Figura 36. Ventana de selección de Vía de Intenso Desagüe.

Al activar la Vía Intenso Desagüe aparece otro desplegable llamado Definir, dónde se seleccionará el método para definir la vía, bien sea Polígono, bien Línea y Ancho. En este caso se seleccionará Línea y ancho (figura 38). Aparecerá una nueva casilla con la leyenda Ancho (m), en la que se debe introducir el valor del semiancho asignado anteriormente, de 30 metros. Pinchando en Aceptar, se guardan los cambios y después se cierra.

Figura 37. Configuración de la Vía de Intenso Desagüe.

Es recomendable guardar el proyecto con el icono Guardar; o bien en la ruta de menú Archivo > Guardar. Finalmente se ejecuta el cálculo de este proyecto (Calcular > Calcular). Se desplegará en pantalla una ventana de advertencia de conveniencia de remallar (figura 38). En este caso no es necesario, se acepta en OK y continúa con el cálculo.

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EJERCICIO 6. ESTUDIO DE DESAGÜE EN EL RÍO FLUVIÁ / 305

Figura 38. Ventana de avisos.

El proceso de análisis y corrección se realiza del mismo modelo que en el caso anterior.

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EJERCICIO 7. RÍO ÓRBIGO I. SITUACIÓN INICIAL ANÁLISIS DE INUNDACIONES POR DESBORDAMIENTO

1. OBJETIVO

Este ejercicio corresponde a un caso de aplicación real que permite analizar las inundaciones en Carrizo por desbordamiento del río Órbigo. En la segunda parte del ejercicio se comprobará la efectividad de las actuaciones realizadas para mejorar la seguridad frente a inundaciones y recuperar el espacio fluvial. Los pasos fundamentales que se deben seguir para la realización del problema son los siguientes: ●

Importación de la geometría utilizando archivos ASCII.

●

Definición de las condiciones de contorno e iniciales.

●

Creación de la malla de cálculo.

●

Lanzamiento del proceso de cálculo.

● Asignación

● Asignación

● Asignación

● Análisis

de las opciones generales del cálculo. de otros parámetros.

automática de la rugosidad.

de los resultados obtenidos.

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308 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

2. DEFINICIÓN Y DATOS DEL PROBLEMA

El objetivo de esta práctica es la simulación y análisis de la avenida correspondiente a un hidrograma dado en el río Órbigo a su paso por la población de Carrizo. Los datos del problema son los indicados en la tabla 1, y la ortofoto de la zona se recoge en la figura 1. Tabla 1. Datos del problema Tiempo de simulación

8000 segundos

Resultados

cada 100 segundos

Caudal de entrada

hidrograma (ver archivo caudales.xls)

Condiciones de salida

crítico

Condiciones iniciales

calado 0 m

Rugosidad (n)

ver archivos rugosidad.txt y rugosidad.csv

Figura 1. Ortofoto de la zona de estudio.

Para la definición de la geometría se dispone de un MDT, a través del archivo iber_carrizo.txt. Además se dispone de una ortofoto georreferenciada de la zona (ortofoto.jpg) como ayuda para la visualización durante el ejercicio. Para la definición de la geometría, se empleará la herramienta RTIN con los siguientes valores:

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EJERCICIO 7. ÓRBIGO I. SITUACIÓN INICIAL / 309

Tabla 2. Valores de los parámetros para la generación del RTIN Tamaño máximo

150 m

Tamaño mínimo

5m

Tolerancia

0.30 m

El hidrograma de entrada es el que se indica en el archivo caudales.xls y se representa en la figura 2.

Figura 2. Hidrograma de entrada.

Con los archivos rugosidad.txt y rugosidad.csv se asignará la rugosidad a cada elemento, siendo los valores de la n de Manning por usos del suelo los que se indican en la tabla 2. Tabla 3. Usos del suelo y rugosidad

Uso del suelo

n

cauce

0.028

limites

0.025

regadíos

0.04

cultivos

0.04

agrícola

0.05

frondosas

0.075

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310 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Los objetivos de esta simulación son los siguientes: ● ● ● ●

Obtener secciones y curva de remanso. Obtener grafico sonda. Generar animación.

Obtener hidrograma.

3. RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA 3.1. CREACIÓN E IMPORTACIÓN DE LA GEOMETRÍA

En primer lugar se inicia el modelo Iber y aparece la pantalla de preproceso. Es conveniente guardar el archivo desde el principio, utilizando Archivo > Guardar Como (figura 3) o el botón Guardar (figura 4).

Figura 3. Guardar proyecto.

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EJERCICIO 7. ÓRBIGO I. SITUACIÓN INICIAL / 311

Figura 4. Comando Guardar proyecto.

En la pantalla que aparece (figura 5) se indica el nombre del archivo y la carpeta de destino. En este caso se nombra el proyecto Orbigo.gid.

Figura 5. Ventana Guardar proyecto.

La geometría se genera importando el MDT de la zona de estudio (iber_carrizo.txt) empleando la herramienta RTIN, que permite crear e importar una geometría formada por una red irregular de triángulos rectángulos (RTIN).

La opción de utilizar RTINs suele generar geometrías muy aproximadas a la topografía real, con un número optimizado de elementos, y muy robustas frente a problemas de mallado o numéricos. Para ello se selecciona Herramientas_Iber > RTIN > Crear RTIN (figura 6). Al hacerlo aparece la pantalla de la figura 7.

Figura 6. Crear RTIN.

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312 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 7. Ventana para crear RTIN.

Con el submenú crear RTIN se selecciona el archivo ASCII del MDT y se crea un archivo rtin.dxf dentro de la carpeta del proyecto Iber. Al crearlo se debe indicar la longitud mínima y máxima de lado de los triángulos que se formarán, así como una tolerancia (máxima distancia en vertical entre el MDT y la geometría creada) que debe de ser del orden de la precisión altimétrica del MDT.

Para ello, a través del botón Buscar (figura 7) y en la pantalla que aparece al pinchar en él (figura 8), se busca y selecciona el archivo iber_carrizo.txt y luego se hace clic en Abrir. A continuación se vuelve a la pantalla de la figura 7 y se introducen los valores de los parámetros indicados acordes a la precisión del MDT del que se dispone. En este caso estos valores fueron proporcionados por el enunciado: 150 m para el lado máximo, 5 m para el lado mínimo y 0.3 m para la tolerancia (figura 9). En las primeras fases de un estudio será necesario realizar pruebas con estos parámetros que nos permitan llegar a una solución de compromiso entre la precisión de la geometría del modelo y los tiempos de cálculo.

Figura 8. Selección del MDT para crear el RTIN.

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EJERCICIO 7. ÓRBIGO I. SITUACIÓN INICIAL / 313

Figura 9. Introducción de parámetros para crear el RTIN.

Una vez introducidos todos los valores se selecciona Aceptar e Iber crea automáticamente el fichero rtin.dxf. Cuando ha terminado aparece el aviso de la figura 10. Se puede comprobar que dentro de la carpeta correspondiente al proyecto (Orbigo.gid) se ha generado el archivo rtin.dxf.

Figura 10. Ventana RTIN creado.

A continuación se selecciona OK en la ventana de la figura 10, y el programa comienza a leer el archivo rtin.dxf (figura 11).

Figura 11. Lectura del archivo rtin.dxf.

Cuando finaliza la lectura del archivo aparece en pantalla la geometría importada y una ventana que proporciona la opción de colapsar la geometría (figura 12 y 13). Se debe siempre colapsar la geometría creada RTIN ya que los triángulos se han importado como triángulos independientes, es decir, sin compartir ninguna línea como lado común, y es el

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colapso el que permite eliminar esas duplicidades. El colapso puede tardar bastante tiempo por lo que se permite cancelar el proceso si se desea modificar la RTIN importada. Así, seleccionando el botón Sí de las figuras 12 y 13, Iber procede a realizar el colapso de la geometría (figura 14).

Figura 12. Importación de RTIN.

Figura 13. Ventana RTIN importado.

Figura 14. Colapso de la geometría.

Finalizado el colapso se visualiza la geometría importada (figura 15).

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EJERCICIO 7. ÓRBIGO I. SITUACIÓN INICIAL / 315

Figura 15. Geometría importada.

Como utilidad, la opción Colapsar se encuentra también disponible seleccionando Geometría > Edición > Colapsar (figura 16).

Figura 16. Colapsar geometría.

Cuando se trabaja con geometrías muy extensas es conveniente importar una imagen georreferenciada que sirva de orientación y así poder saber qué parte de la geometría se

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está visualizando o qué elementos se están seleccionando. En este caso se dispone del archivo ortofoto.jpg que corresponde al entorno de Carrizo. Para visualizarlo en Iber se selecciona Vista > Imagen de fondo > Tamaño real (figura 17).

Figura 17. Importación de una imagen georreferenciada.

Al seleccionarlo aparece la pantalla de la figura 18 donde se debe buscar la imagen que se desea introducir y se hace clic en Abrir.

Figura 18. Ventana para la importación de una imagen georreferenciada.

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EJERCICIO 7. ÓRBIGO I. SITUACIÓN INICIAL / 317

Así, se visualiza en el fondo la imagen georreferenciada con la geometría importada con anterioridad en primer plano (figura 19).

Figura 19. Visualización de la imagen georreferenciada.

Por otro lado, como herramientas habituales, hay que citar las de cambio de zoom de la pantalla, a las que se puede acceder mediante el menú Vista > Zum o con los botones correspondientes que aparecen en la parte izquierda de la pantalla (figura 20).

Figura 20. Funciones de zoom en la barra de comandos y a través de Vista.

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También es frecuente usar las herramientas de desplazamiento de la vista de la pantalla (figura 21) y las diferentes opciones de rotación de la vista (figura 22), pudiendo acceder a ellas a través del menú Vista o de los botones según se indica.

Figura 21. Función Desplazamiento dinámico en la barra de comandos y a través de Vista.

Figura 22. Función Rotación libre en la barra de comandos y a través de Vista.

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EJERCICIO 7. ÓRBIGO I. SITUACIÓN INICIAL / 319

También se puede acceder a todas estas utilidades con el menú contextual, pinchando con el botón derecho del ratón sobre la zona de dibujo (figura 23).

Figura 23. Pestaña de menú contextual para acciones rápidas.

3.2. ASIGNACIÓN DE LAS OPCIONES GENERALES DE CÁLCULO

Una vez importada la geometría, se asignan la opciones del cálculo en Datos > Datos del Problema (figura 24) a través del cuadro que aparece (figura 25).

Figura 24. Asignación de opciones de cálculo en Datos del Problema.

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Figura 25. Cuadro de entrada de Datos del Problema (Parámetros de tiempo).

En la primera pestaña, Parámetros de Tiempo (figura 25), se define: ● ● ● ● ●

Simulación. Se puede seleccionar una simulación Nueva o Continuar una anteriormente calculada. En este caso es una simulación nueva.

Incremento de tiempo máximo (s): el programa ajusta automáticamente el incremento de cálculo para satisfacer la condición de Courant. Se deja por defecto el valor 1.

Instante Inicial (s): es el tiempo de inicio de cálculo. En este caso se deja el valor de 0. Tiempo máximo de simulación (s): es el tiempo total de simulación en segundos. En este ejercicio es 8000 segundos.

Intervalo de Resultados (s): es el intervalo que pasa entre cada salida de resultados en segundos. En este ejercicio se define cada 100 segundos.

En la pestaña General (figura 26) se definen los siguientes valores: ●

●

Número de procesadores. Se elige el número de procesadores, dentro de los que se dispone para ello, que se quiere que realicen el cálculo en paralelo. En este ejercicio se calcula con un procesador. Esquema numérico. Hace referencia a la función limitadora del flujo, pudiendo seleccionar diferentes opciones. En este ejercicio se selecciona la función por defecto de primer orden.

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● ● ● ● ●

CFL. Hace referencia al número de Courant-Friedrichs-Levy para conseguir un esquema numérico estable. Se recomienda usar el valor por defecto. Límite seco-mojado. Umbral para considerar que un elemento está seco y no se realice ningún cálculo hidrodinámico en él. Se deja el valor por defecto.

Método de secado. El programa permite diferentes esquemas. En este ejercicio se adopta el valor por defecto (normal). Condición de Courant Estricta. Se deja desactivada.

Fricción en las paredes. Esta opción se deja desactivada.

Figura 26. Cuadro de entrada de Datos del Problema (General).

En la pestaña Resultados (figura 27) se seleccionan las variables de las que se quiere obtener información en el postproceso. En este caso es interesante activar, además de las que viene por defecto, Peligrosidad.

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Figura 27. Cuadro de entrada de Datos del Problema (Resultados).

Las demás pestañas de la ventana de la figura 25, Turbulencia, Sedimentos, Vía Intenso Desagüe y Brecha, no se utilizan en este ejercicio y se mantienen desactivadas. 3.3 DEFINICIÓN DE LAS CONDICIONES DE CONTORNO E INICIALES

En primer lugar se aplican las condiciones de contorno. La entrada y salida de flujo se produce según se indica en la figura 28. Para introducir las condiciones de contorno se accede a Datos > Hidrodinámica > Condiciones de Contorno (figura 29).

Figura 28. Entrada y salida del caudal.

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EJERCICIO 7. ÓRBIGO I. SITUACIÓN INICIAL / 323

Figura 29. Asignación de las condiciones de contorno.

En la ventana que se abre (figura 30), se elige Entrada 2D y se asignan los datos correspondientes a la entrada. El caudal se puede introducir como Caudal total, Caudal específico o Cota de agua. En este caso se elige Caudal total. En régimen se seleccionará Crítico/Subcrítico o Supercrítico. Las condiciones en este ejercicio son de régimen Subcrítico. En Caudal total, y accediendo al desplegable mediante la flecha de la derecha, se introduce el hidrograma a simular. El hidrograma se proporciona en el archivo caudales.xls, cuyos valores se indican en la tabla 4.

Figura 30. Cuadro de asignación de condiciones de entrada.

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Tabla 4. Hidrograma. Tiempo (s)

Caudal (m3/s)

0

100

600

100

900

150

1200

300

1500

400

1800

440

2100

457

2800

440

4400

320

6000

160

6600

120

7200

100

8000

100

Desde el archivo Excel caudales.xls, se copian todas las celdas de datos, y pinchando en la primera fila vacía del desplegable de la figura 30, se hace clic en el botón derecho del ratón y se selecciona Pegar. Así, de forma directa, se recogen todos los datos requeridos del hidrograma (figura 31).

Figura 31. Entrada del hidrograma.

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EJERCICIO 7. ÓRBIGO I. SITUACIÓN INICIAL / 325

Una vez introducidos los datos hay que asignarlos a los elementos correspondientes. Para ello se hace clic en Asignar y se seleccionan las líneas donde se introduce el hidrograma, según lo indicado en la figura 28. Para poder realizar una correcta selección es importante tener visible la ortofoto georreferenciada. Existen diferentes métodos para asignar las condiciones de contorno a la geometría. La más intuitiva es la de seleccionar los elementos del contorno línea a línea. Sin embargo cuando el número de líneas de contorno a seleccionar es elevado esto puede resultar muy laborioso. Otro método más cómodo se basa en que la entrada (y salida) de caudal debe realizarse por el contorno. Así, se pueden seleccionar los elementos de una zona del dominio que incluya la zona perimetral que realmente se desea seleccionar para posteriormente desasignar los elementos interiores (figura 32).

Figura 32. Selección de elementos de la condición de entrada.

Una vez seleccionados, se hace clic en el botón derecho del ratón apareciendo el menú Contextual, y se selecciona Contextual > Ventana de selección (figura 33), apareciendo la ventana de la figura 34.

Figura 33. Selección de elementos de la condición de entrada.

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Figura 34. Ventana de selección.

Dentro de esta ventana se deja seleccionada la opción Seleccionar todas las líneas, que hace referencia a que la operación a realizar es sobre la totalidad de las líneas antes seleccionadas. Dentro del desplegable de la opción Modo se selecciona Quitar, y dentro del desplegable de la opción Filtro se selecciona Superentidades. Al seleccionar esta última opción aparece una tercera línea denominada Valor donde se pondrá el valor 2 (figura 35). Finalmente se pulsa Aplicar en el cuadro y luego Cerrar.

Figura 35. Ventana de selección.

La explicación de lo que se ha realizado es que, dentro de los elementos previamente seleccionados, se han quitado de la selección las líneas interiores, las cuales tienen un valor de superentidad igual a 2. Como consecuencia sólo van a quedar asignadas las líneas del contorno, que pertenece a una sola superentidad (superficie). El resultado se muestra en la figura 36, donde debe notarse en otro color los elementos que finalmente resultan seleccionados.

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Figura 36. Selección de elementos de la condición de entrada.

Para finalizar la selección se pulsa Terminar dentro del cuadro Análisis 2D (figura 37).

Figura 37. Finalización de la selección de elementos.

Como utilidad, si se quiere consultar en cualquier momento los datos introducidos y grabados, puede hacerse pinchando el botón Entidades dentro de la ventana Análisis 2D, y luego Entrada 2D o Todas las condiciones en función de lo que se desee consultar. Si se pulsa Transferir se reflejan en la ventana los datos en ese momento guardados. Hay que hacer notar que este refresco de información se puede obtener en todas las

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ventanas de introducción de datos. Otra utilidad similar es el botón Dibujar de esta misma pantalla, que permite la opción de mostrar sobre la geometría los valores introducidos, ya sean de Entrada 2D en este caso o Todas las condiciones. La opción Colores representa coloreados los elementos a los que se ha asignado la condición y su valor se muestra en una leyenda (figura 38). Por otro lado, el botón Desasignar permite eliminar condiciones anteriormente introducidas. De igual forma, cuando se introducen y aceptan unas nuevas condiciones se eliminan las que anteriormente hubieran sido asignadas en la geometría. Todas estas opciones son generales a todas las ventanas de introducción de datos.

Figura 38. Consulta de elementos seleccionados de la condición de entrada.

El siguiente paso es introducir los datos de salida, para lo que se selecciona en el desplegable superior de la pantalla de la figura 39 la opción Salida 2D. En Condiciones de flujo se debe seleccionar Supercrítico/Crítico o Subcrítico, rellenando en cada caso los valores necesarios. En este caso se elige Crítico.

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Figura 39. Cuadro de asignación de las condiciones de salida.

Ahora hay que asignar estos datos a los elementos en los que se produce la salida del flujo. Para ello se hace clic en Asignar y, realizando el mismo procedimiento descrito en la asignación de elementos de Entrada 2D, se seleccionan las líneas en las cuales se produce la salida de caudal (figuras 40 y 41).

Figura 40. Asignación de elementos de la condición de salida. Paso 1

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Figura 41. Asignación de elementos de la condición de salida. Paso 2.

Como ya se comentó con anterioridad, se pueden comprobar los datos introducidos de Salida 2D, entre otras opciones, a través de Dibujar > Colores dentro de la ventana Análisis 2D (figura 42).

Figura 42. Consulta de elementos seleccionados de la condición de salida.

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Una vez definidas las condiciones de contorno deben asignarse las condiciones iniciales. Para ello se selecciona Datos > Hidrodinámica > Condiciones iniciales (figura 43).

Figura 43. Asignación de las condiciones iniciales.

Dentro de la ventana que aparece, se asignan las condiciones iniciales (figura 44).

Figura 44. Cuadro de entrada de las condiciones iniciales.

Para ello se selecciona en Agua la opción Calado o Cota. Esta opción nos permite asignar un calado de agua o un nivel de lámina de agua en cada uno de las superficies que se seleccionen. En este caso se selecciona Calado y se introduce el valor 0 m, como indica el enunciado. Después hay que seleccionar los elementos a los que queremos aplicar estas condiciones, utilizando el botón Asignar. En este caso se seleccionan todos los elementos de la geometría (figura 45).

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Figura 45. Asignación de la condición inicial.

Se pueden consultar las condiciones iniciales asignadas mediante, entre otras opciones, Dibujar > Colores dentro de la ventana Condición Inicial (figura 46).

Figura 46. Consulta de elementos seleccionados de la condición inicial.

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3.4. ASIGNACIÓN DE OTROS PARÁMETROS

Iber permite introducir una serie de parámetros relacionados con las características del cálculo que se va a realizar, como son la turbulencia, el transporte de sedimentos, el viento, los procesos hidrológicos y la rugosidad, los cuales se encuentran dentro del menú Datos. Hay que tener en cuenta que para algunos de ellos, aunque se introduzcan los valores en los submenús correspondientes, debe estar activado su cálculo dentro de Datos > Datos del problema. En este ejercicio se va a asignar la rugosidad mediante la opción Asignación Automática a partir de archivos ASCII (figura 47). Para poder realizarlo es necesario haber generado previamente la malla de cálculo. Por ello, en este caso, se realiza primero la generación de dicha malla, y se retoma posteriormente la asignación de la rugosidad sobre la misma.

Figura 47. Asignación de rugosidad.

3.5. CONSTRUCCIÓN DE LA MALLA DE CÁLCULO

Una vez que se han introducidos todos los valores (a excepción de la rugosidad, en este caso), se genera la malla de cálculo. Para ello, en el menú Malla (figura 48) están disponibles todas las opciones de mallado y funcionalidades de edición. Cuando la geometría ha sido importada generando un RTIN es habitual construir la malla aprovechando las superficies triangulares creadas. Para ello se utiliza la opción Malla > Estructurada > Superficies > Asignar número de divisiones, que habitualmente es 1. Con esto proporciona una malla igual al RTIN de partida (figura 49).

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Figura 48. Asignación de las características de la malla de cálculo.

Figura 49. Asignación de las características de la malla de cálculo.

Al seleccionar esta opción Iber solicita (ver en la parte inferior izquierda de la pantalla la ventana de comandos; figura 50) los elementos a mallar.

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Figura 50. Selección de elementos para la generación de la malla.

En este caso se selecciona toda la geometría, pues se va a emplear el mismo criterio de mallado en todo el dominio. En la ventana de comandos se puede observar que el programa indica que se han agregado 60519 superficies a la selección (figura 51).

Figura 51. Asignación de características de malla a las superficies seleccionadas.

Una vez asignados todos los elementos a mallar, se pulsa Esc para aceptar, apareciendo la ventana de la figura 52.

Figura 52. Cuadro de asignación de número de divisiones por líneas para generar la malla.

A continuación se indica que el número de divisiones que se desea de cada línea es 1 y se hace clic en Asignar. Ahora hay que seleccionar, dentro de las superficies que antes se indicó que se quieren mallar, aquellas a las cuales se les quiere aplicar esta condición (número de divisiones de sus líneas igual a 1). En este caso se quiere el mismo criterio para todos los elementos por lo que vuelve a seleccionarse la totalidad de la geometría. Se puede

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observar en la ventana de comandos (parte inferior izquierda de la pantalla; figura 53) que el programa indica que ha agregado 91596 líneas a la selección.

Figura 53. Asignación a las líneas de la condición de número de divisiones de cada línea.

A continuación se pulsa Esc y aparece nuevamente la ventana de la figura 52. Esta ventana aparece por si se quiere asignar otras condiciones de número de división de líneas (2, 3, etc.) a otros elementos. En este caso se ha asignado la condición de una división por línea a todas las superficies a mallar por lo que no se van a indicar más condiciones y se hace clic en Cerrar. Una vez definida las condiciones de la malla al completo, es necesario generarla. Para ello se entra en Malla > Generar malla (figura 54).

Figura 54. Generación de la malla de cálculo.

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Al aceptar la generación de la malla, Iber muestra la ventana de la figura 55. En esta ventana debe estar activada la opción Obtener parámetros de mallado del modelo que indica que el programa mallará según las condiciones que antes se le ha indicado. Si esta opción no se habilitara o, aunque sí lo estuviera, para los elementos a los que no se le ha asignado condición de mallado, el programa emplea el tamaño de malla indicado en la ventana Entrar el tamaño de los elementos a generar. Este valor también puede ser cambiado por el proyectista. Es este caso se comprueba que esta opción está habilitada y se hace clic en Aceptar. Al hacerlo Iber generará automáticamente la malla de cálculo (figura 56).

Figura 55. Generación de la malla de cálculo.

Figura 56. Generación de la malla de cálculo.

Iber indica que la malla ha sido generada mediante la ventana de la figura 57, y puede visualizarse a través del botón Ver malla. Así se visualiza en pantalla la malla (figura 58).

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Figura 57. Resultados de generación de malla.

Figura 58. Estructura de la malla generada.

Hay que indicar que a través del menú Malla > Eliminar malla puede eliminarse un malla creada. Además, si se define una malla nueva y se acepta su creación, ésta eliminará a la anterior. También es posible eliminar los datos de mallado en la opción Malla > Eliminar datos de mallado. Como utilidad, una vez generada la malla se puede pasar de la vista de la malla a la vista de la geometría de los elementos y viceversa con el botón Conmutar vista geometría-malla (figura 59).

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EJERCICIO 7. ÓRBIGO I. SITUACIÓN INICIAL / 339

Figura 59. Comando para conmutar malla y superficie.

3.6. ASIGNACIÓN DE LA RUGOSIDAD

Sobre la malla de cálculo ya es posible asignar la rugosidad de forma automática. Para ello se precisan dos archivos que tengan exactamente el mismo nombre en formato ASCII. Además ambos archivos deben estar en la misma carpeta. Uno de ellos, en formato .txt, contiene la información de rugosidad para cada de elemento de la geometría. Este archivo asigna a cada punto de la geometría un código id que hace referencia a los distintos usos del suelo. El segundo archivo, con formato .csv, contiene la relación entre el número id y el nombre del uso del suelo, para que pueda ser interpretado por Iber. Los nombres de usos del suelo que se incluyen en la relación del archivo csv deben existir y tener idéntico nombre que alguno de los que están en Iber, bien porque estén definidos por defecto en el programa o bien porque se creen como nuevos según se indica más adelante. El archivo csv puede crearse fácilmente con Microsoft Excel.

En este caso, en el enunciado se proporcionan los dos archivos que se denominan rugosidad.txt y rugosidad.csv. En la figura 60 se observa el contenido de parte del archivo txt, y en la figura 61 se puede ver el contenido del archivo csv.

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Figura 60. Vista del archivo rugosidad.txt.

id

class_Names

1

cauce

2

limites

3

regadíos

4

cultivos

5

agrícola

6

frondosas Figura 61. Contenido del archivo rugosidad.csv.

En primer lugar, se comprueba que ninguno de los usos del suelo definidos en el archivo rugosidad.csv están definidos por defecto en Iber por lo que el primer paso es crearlos. Para comprobar que no están y crearlos se accede a través de > Rugosidad > Uso del suelo (figura 62).

Figura 62. Comprobación y creación de los usos del suelo.

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EJERCICIO 7. ÓRBIGO I. SITUACIÓN INICIAL / 341

Aparece la ventana de la figura 63. En ella, en la flecha del desplegable del cuadro de usos, se puede consultar todos los usos disponibles y se comprueba que no están los del archivo csv.

Figura 63. Comprobación y creación de los usos del suelo.

Para añadir un uso se pulsa el botón Nuevo uso del suelo (figura 64) y aparece la ventana de la figura 65. En ella se introduce el primer uso a incluir (cauce) y se hace clic en Aceptar.

Figura 64. Introducir un uso del suelo.

Figura 65. Introducir un uso del suelo.

Ahora aparece el nuevo uso del suelo introducido (figura 66), pero hay que darle el valor de n de Manning que le corresponde. De acuerdo con el enunciado al uso cauce se le asignará una n de 0.028.

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Figura 66. Introducir la n de Manning de un uso.

Para terminar de guardar el nuevo uso del suelo y su valor se hace clic en el botón Actualizar Cambios (figura 67).

Figura 67. Grabación del valor de un uso del suelo

Si lo que se quiere es eliminar un uso, se hace clic en el botón Borrar Uso del Suelo (figura 68).

Figura 68. Eliminación de un uso del suelo

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EJERCICIO 7. ÓRBIGO I. SITUACIÓN INICIAL / 343

Ahora se deben repetir los pasos para crear el resto de usos del suelo que indica el enunciado, siendo éstos los de la tabla 5. Tabla 5. Usos del suelo y rugosidad Uso del suelo

n

cauce

0.028

limites

0.025

regadíos

0.04

cultivos

0.04

agrícola

0.05

frondosas

0.075

Una vez creados todos los usos se procede a la asignación automática de la rugosidad mediante archivos ASCII. Para ello se entra en Datos > Rugosidad > Asignación automática (figura 69). Al hacerlo aparece la ventana de la figura 70.

Figura 69. Asignación automática de la rugosidad.

Figura 70. Ventana de opciones para la asignación automática de la rugosidad.

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344 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

En este caso se selecciona la opción Archivo ASCII Grid y se hace clic en Aceptar. Al hacerlo se abre la ventana de la figura 71 donde se debe buscar y abrir rugosidad.txt.

Figura 71. Lectura del archivo de rugosidades ASCII.

Iber carga las rugosidades definidas para los elementos de la malla y lo muestra en la ventana de la figura 72, dando la opción de dibujarlo. Si se opta por Sí el programa visualiza los usos del suelo sobre la geometría e indica en una leyenda su definición (figura 73).

Figura 72. Lectura del archivo de rugosidades ASCII.

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EJERCICIO 7. ÓRBIGO I. SITUACIÓN INICIAL / 345

Figura 73. Visualización de los usos del suelo importados.

Por último, hay que hace notar que la importación de rugosidades que se ha realizado precisa la previa construcción de una malla de cálculo y que, por ello, los valores de rugosidad están asociados a la misma. Así, si con posterioridad se borra o modifica la malla será necesario volver a asignarle estos valores de rugosidad. Esto sucede con todas las condiciones que se asignen a la malla y no a la geometría. 3.7. LANZAMIENTO DEL PROCESO DE CÁLCULO

El siguiente paso de la resolución del ejercicio es el lanzamiento del cálculo. Para hacerlo se entra en Calcular > Calcular (figura 74) o en Calcular > Ventana de cálculo y luego seleccionando Comenzar (figura 75). Esta última permite tener un mejor control del proceso de cálculo, o acceder al archivo que muestra el estado del proceso (Botón Ver salida), mientras el cálculo se está ejecutando.

Figura 74. Inicio del proceso de cálculo mediante la función Calcular.

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346 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 75. Inicio del proceso de cálculo mediante la función Ventana de procesos.

Como utilidad, en cualquier momento del cálculo puede consultarse su estado entrando en Calcular > Ver Información del proceso (figura 76).

Figura 76. Consulta y seguimiento del proceso de cálculo.

En la ventana que se abre (figura 77), aparece información sobre diferentes parámetros del cálculo: ●

●

●

●

En primer lugar, el programa hace una serie comprobaciones de la geometría. Si hay algún fallo grave en la geometría, en alguna condición o parámetro mal asignado, se detiene el cálculo. Initial volume: indica el volumen inicial, el cual depende del caudal que se le haya asignado como condición de entrada y de los elementos a los que se asigna la condición de entrada. Simulation time: indica el tiempo de simulación que lleva en segundos. Los intervalos de tiempo que se van visualizando son los intervalos en los que se obtiene salidas de resultados, en función del valor que se le haya asignado en Datos del problema a la casilla Intervalo de Resultados. Time step: es el paso de tiempo, relacionado con la condición de Courant.

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EJERCICIO 7. ÓRBIGO I. SITUACIÓN INICIAL / 347

● ● ●

Time: es el tiempo de cálculo que tarda en realizar cada intervalo de resultados, el cual viene expresado por la hora en tiempo real.

Qin: es el caudal de entrada expresado en m3/s. Este caudal debe coincidir con el que se ha asignado en las condiciones de entrada. Qout: es el caudal de salida expresado en m3/s; lleva signo negativo.

Figura 77. Cuadro de diálogo del proceso de cálculo.

Cuando el cálculo finaliza, el programa lo indica con una nueva ventana (figura 78). En esta ventana se puede Aceptar para seguir trabajando en el área de preproceso o seleccionar Postproceso para visualizar y analizar los resultados en el área de postproceso. Aunque el cálculo haya finalizado, puede seguir consultándose la información del mismo a partir de la opción ya indicada Calcular > Ver información del proceso (figura 76) del área de preproceso.

Figura 78. Icono de finalización del proceso de cálculo.

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348 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

3.8. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

Una vez finalizado el cálculo o durante el proceso del mismo pueden visualizarse los resultados existentes accediendo al área de trabajo de postproceso de Iber. Para ello, se puede hacer clic en Aceptar en la ventana que aparece al finalizar el cálculo (figura 78) si ya se ha acabado el mismo o, en cualquier caso, seleccionar Archivo > Postproceso (figura 79) y pinchando en el botón Cambiar entre pre y postproceso (figura 80). Se empleará el mismo icono para regresar a preproceso.

Figura 79. Paso a postproceso mediante el menú Archivo.

Figura 80. Paso a postproceso mediante el icono Cambiar entre pre y postproceso.

La figura 81 muestra el área de trabajo de postproceso.

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EJERCICIO 7. ÓRBIGO I. SITUACIÓN INICIAL / 349

Figura 81. Área de trabajo de postproceso.

El botón Estilo de visualización (figura 82) permite cambiar el estilo de visualización de los elementos mostrados en pantalla. Dentro de las opciones que aparecen al seleccionar este botón, las cuatro primeras están relacionadas para la visualización sin resultados con diferentes características (ver o no malla, geometría transparente o no) y las tres siguientes son para la visualización con los resultados seleccionados en ese momento (figura 83).

Por otro lado, el menú Vista proporciona varias opciones relacionadas con el modo de visualización de los resultados.

Figura 82. Icono de cambio de Estilo de visualización.

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350 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 83. Opciones de visualización de resultados.

El análisis de resultados propuesto en el enunciado es: ● ● ● ●

Obtener secciones y curva de remanso. Obtener grafico sonda. Generar animación.

Obtener hidrograma.

3.8.1. Obtener secciones y curva de remanso

En primer lugar debe seleccionarse el tipo de resultado que se quiere visualizar, en este caso cota de agua. Dentro de las diferentes opciones existentes, se puede seleccionar por Ventana > Ver resultados (figura 84), o hacer clic en el botón Ventana de resultados (figura 85). De esta forma, se abre la ventana Visualizar resultados y deformación (figura 86).

Figura 84. Comando para la visualización de todos los resultados.

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EJERCICIO 7. ÓRBIGO I. SITUACIÓN INICIAL / 351

Figura 85. Icono para la visualización de todos los resultados.

Figura 86. Ventana para la selección y visualización de resultados.

Para visualizar cota de agua en el paso final (8000 segundos), primero se selecciona en el desplegable de Vista la opción Áreas coloreadas suaves (que es un estilo de visualización habitual) y en Análisis se elige Hidráulica, ya que es el grupo en el que se encuentra la variable deseada. A continuación en la parte inferior de la ventana se selecciona Cota de Agua y en el desplegable de Paso (indica qué intervalo de tiempo dentro de los que se ha realizado se quiere representar) se elige 8000. Se finaliza haciendo clic en Aplicar y luego en Cerrar. Al hacerlo en la pantalla se visualiza la opción deseada (figura 87).

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352 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 87. Representación de los resultados de cota agua en el paso 8000.

Como ejemplo se va a obtener una sección transversal de los resultados visualizados, seleccionando el comando Varias Gráficas (figura 88). En el desplegable se elige la segunda opción que permite realizar gráficos representando una variable a lo largo de una sección definida por dos puntos.

Al seleccionar este botón aparecen las diferentes variables posibles dentro del grupo de resultados Hidráulica (figura 89). Se selecciona Cota de Agua y al hacerlo Iber solicita dos puntos para definir la sección transversal que se quiere obtener (figura 90). Al seleccionar los dos puntos Iber dibuja automáticamente el gráfico requerido (figura 91).

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EJERCICIO 7. ÓRBIGO I. SITUACIÓN INICIAL / 353

Figura 88. Obtención de una sección por un eje definido por dos puntos.

Figura 89. Selección de la variable a representar en la gráfica.

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354 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 90. Definición de la sección transversal mediante dos puntos.

Figura 91. Obtención de una sección transversal. Cota de agua. Paso 8000 segundos.

Los gráficos dibujados pueden ser exportados a través de Exportar > Gráfico (figura 92). Si se quiere borrar los gráficos realizados y sus ejes se pueden hacer con la última opción del desplegable de la figura 89.

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EJERCICIO 7. ÓRBIGO I. SITUACIÓN INICIAL / 355

Figura 92. Exportar gráficos.

Para obtener la curva de remanso es necesario realizar previamente un Corte de Alambre. Se trata de una polilínea definida por el usuario a través de la pantalla y que servirá para visualizar los resultados a lo largo de su traza. El corte de alambre se crea con Cortar > Corte de Alambre (figura 93).

Figura 93. Corte de alambre.

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356 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Al seleccionarlo, Iber pide la traza del corte. En este caso se dibuja el eje longitudinal del río. Al finalizar se pulsa Esc, y el corte queda definido (figura 94).

Figura 94. Corte de alambre. Eje longitudinal del río.

A través de la opción cuarta del desplegable del comando Varias Gráficas se puede realizar un gráfico que represente una variable a lo largo de un corte de alambre previamente realizado (figura 95).

Figura 95. Sección longitudinal del río. Cota de agua. Paso 8000 segundos.

Dentro de las opciones que aparecen, se selecciona: ● ● ●

Fijar eje x > Variación según la línea. Fijar eje y > Cota de agua.

Seleccionar Borde. Se selecciona el corte de alambre realizado anteriormente.

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EJERCICIO 7. ÓRBIGO I. SITUACIÓN INICIAL / 357

Seleccionado lo anterior, se pulsa Esc e Iber representa el gráfico en el que se refleja la variación de la cota de agua a lo largo del eje definido, para el paso de tiempo final (figura 96).

Figura 96. Sección longitudinal del río. Cota de agua. Paso 8000 segundos. (Nota: el eje del río se representa con el lado aguas arriba en el lado derecho del gráfico).

Para ayudar a la interpretación de los resultados, se puede añadir la línea de cota del terreno para ese mismo eje. Hay que visualizarlo entrando en Ventana > Ver resultados (figura 84) y seleccionando la variable Cota dentro del grupo de resultados Topografía. Posteriormente hay que repetir lo indicado arriba para obtener la variación de la cota de agua a lo largo del corte de alambre escogiendo Fijar eje y > Cota (figura 97).

Figura 97. Sección longitudinal del río. Cota de agua y cota del terreno. Paso 8000 segundos (Nota: el eje del río se representa con el lado aguas arriba en el lado derecho del gráfico).

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3.8.2. Obtener gráfico sonda

Un gráfico sonda muestra la variación de una determinada variable en un punto de la geometría a lo largo del tiempo. En este caso se va a consultar la variable calado. Se entra en Ventana > Ver resultados (figura 84) y se accede a la ventana de la figura 86, donde se selecciona Calado y el paso de tiempo 8000 segundos. El resultado se visualiza en pantalla (figura 98).

Figura 98. Representación de los resultados de calado en el paso 8000

Para generar un gráfico sonda debe seleccionarse el botón indicado en la figura 99, y dentro del desplegable que se abre se escoge la primera opción y dentro de las variables que aparecen se selecciona Calado.

Figura 99. Obtención de un gráfico sonda

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EJERCICIO 7. ÓRBIGO I. SITUACIÓN INICIAL / 359

Finalmente se selecciona el punto del dominio en el que se desea la sonda y directamente Iber muestra el gráfico demandado (figura 100).

Figura 100. Obtención de un gráfico sonda. Calado. Paso 8000 segundos

3.8.3. Generar animación

En primer lugar, debe visualizarse la variable deseada de igual forma que en los apartados anteriores. En este caso se puede seleccionar la variable calado. Para generar la animación se accede a través de Ventana > Animar (figura 101) o haciendo clic en el botón Animar (figura 102). La ventana que se abre es la que se muestra en la figura 103.

Figura 101. Acceso a ventana de animación

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360 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 102. Comando Ventana de animación de resultados

Figura 103. Ventana para generar animaciones

En Opciones debe tenerse habilitada la opción Vista de resultados. En Duración se indica el tiempo total del video a realizar. En Animar se dispone de los botones para reproducir, parar, avanzar paso a paso y retroceder al paso primero, además de poder ir directamente al paso que se desee. En Guardar imagen es posible capturar y guardar imágenes de los resultados en los diferentes pasos de tiempo y con diferentes formatos. Por último en Animar se pueden guardar videos con la evolución en el tiempo de una variable representada sobre la geometría. Para ello hay que habilitar la opción Guardar y, en el desplegable que se activa, elegir el formato de video que se desee. En el icono con forma de carpeta se define la ruta donde se guarda el archivo y su nombre. Si se quiere realizar un video con estereoscopía debe habilitarse la opción Creada animación estereoscópica.

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EJERCICIO 7. ÓRBIGO I. SITUACIÓN INICIAL / 361

3.8.4. Obtener hidrograma.

Una vez visualizada la variable del grupo Hidráulica, es necesario realizar un corte de alambre para definir la sección en la que se quiere obtener el hidrograma. El procedimiento para realizar el corte de alambre ya se explicó en el apartado B. En este caso se dibuja una sección transversal (figura 104).

Figura 104. Corte de alambre según una sección transversal.

A continuación, se selecciona el botón Varias gráficas, eligiendo la quinta opción dentro del desplegable (figura 105). Dentro de ésta, se selecciona Todos los pasos (para obtener una integración del conjunto de los pasos) > Resultado escalar > Caudal específico > Caudal específico.

Figura 105. Obtención de hidrograma.

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362 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Iber solicita el corte de alambre en el que se quiere obtener el hidrograma. Al hacerlo se muestra el gráfico resultante (figura 106).

Figura 106. Hidrograma.

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EJERCICIO 8. RÍO ÓRBIGO II SOLUCIÓN TRAS LA ACTUACIÓN

1. OBJETIVO

Este ejercicio corresponde a la segunda parte del caso de aplicación real que permite analizar las inundaciones en Carrizo por desbordamiento del río Órbigo. En esta parte del ejercicio se comprobará la efectividad de las actuaciones realizadas para mejorar la seguridad frente a inundaciones y recuperar el espacio fluvial. 2. DEFINICIÓN Y DATOS DEL PROBLEMA

Para este ejemplo se utiliza una ortofoto georreferenciada (ortofoto2.jpg) en la que aparecen las actuaciones realizadas en el tramo de estudio (figura 1).

Para introducir las actuaciones realizadas en el tramo se disponen de tres archivos que representan las cotas de las modificaciones en las motas (mota1.txt; mota2.txt; mota3.txt). Los datos del problema y los resultados a obtener son los mismos que en el ejercicio 7 (Órbigo. Situación inicial).

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364 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 1. Ortofoto de la zona de estudio.

3. RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA 3.1. IMPORTACIÓN DEL EJERCICIO

Se abre el proyecto del ejercicio anterior, Orbigo.gid, y se guarda como Orbigo2.gid para no perder la información del primero (figura 2).

Figura 2. Guardar proyecto.

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EJERCICIO 8. ÓRBIGO II / 365

Para este ejemplo, se carga la ortofoto georrefenciada ortofoto2.jpg de igual manera que en ejercicio anterior, entrando en Vista > Imagen de fondo > Tamaño real (figura 3).

Figura 3. Importación de imagen georreferenciada.

3.2. MODIFICACIÓN DE LA GEOMETRÍA DE LA MALLA DE CÁLCULO

Partiendo de la malla del ejercicio 7, se realiza un refinado de la misma en las zonas donde ésta puede resultar muy grosera. Se selecciona Malla > Editar malla > Dividir elementos > Triángulo > Triángulo (figura 4).

Figura 4. Refinado de malla.

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366 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Se selecciona la malla de la zona a refinar (figura 5) y se pulsa Esc con lo que la malla se divide en elementos más pequeños (figura 6).

Esta acción se repite en todas las zonas donde resulta conveniente mejorar la malla. Con esto se consigue una malla más densa que permite obtener mayor precisión en la definición de la geometría de las motas.

Figura 5. Refinado de malla. Vista antes de refinar.

Figura 6. Refinado de malla. Vista después de refinar.

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EJERCICIO 8. ÓRBIGO II / 367

3.3. MODIFICACIÓN DE LA COTA DE LA MALLA DE CÁLCULO

A continuación se introducen las actuaciones en el tramo. Por un lado se introducen dos motas (mota1.txt, mota2.txt) y por otro lado se elimina una mota existente (mota3.txt). Para ello se selecciona Herramientas_Iber > Editar malla > Modificar cota nodos (figura 7).

Figura 7. Modificar cotas de los nodos de la malla. Introducción de motas.

Se abre la ventana de la figura 8 en la que se selecciona el archivo que tiene las cotas de la mota a introducir. A continuación se pulsa Abrir e Iber carga el archivo, modificando las elevaciones de los nodos correspondientes de la malla (figura 9). Así, la geometría ya recoge la existencia de la mota.

Figura 8. Modificar cotas de los nodos de la malla. Introducción de motas.

Figura 9. Modificar cotas de los nodos de la malla. Introducción de motas.

Se repite el procedimiento para modificar las otras dos motas.

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368 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

3.4. LANZAMIENTO DEL PROCESO DE CÁLCULO

El resto de las variables del problema se mantienen (datos del problema, condiciones de contorno, condiciones iniciales y rugosidad), por lo que ya se puede lanzar el cálculo. 3.5. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

El análisis de los resultados se realiza de la misma forma que en el ejercicio anterior. Resulta de interés comparar las zonas de inundación en uno y otro supuesto. Se observa que con estas actuaciones desaparece la afección al casco urbano de Carrizo (figuras 10 y 11).

Figura 10. Mapa de máximos calados. Situación inicial.

Figura 11. Mapa de máximos calados. Situación tras las actuaciones realizadas.

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EJERCICIO 9. CANALIZACIÓN RÍO ANDARAX SEDIMENTOS POR ARRASTRE DE FONDO

1. OBJETIVO

Este ejercicio corresponde a un caso de aplicación real, que permite analizar el transporte de sedimentos por arrastre de fondo que se produce en la canalización del río Andarax a su paso por Almería por acción de un hidrograma de avenida dado. Los pasos fundamentales que se deben seguir para la realización del problema son los siguientes: ●

Importación de la geometría utilizando archivos DXF.

●

Definición de las condiciones de contorno e iniciales.

●

Creación de la malla de cálculo.

●

Lanzamiento del proceso de cálculo.

● Asignación

● Asignación

● Asignación

● Análisis

de las opciones generales del cálculo. de otros parámetros. de la rugosidad.

de los resultados obtenidos.

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370 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

2. DEFINICIÓN Y DATOS DEL PROBLEMA

El objetivo de esta práctica es la simulación y análisis del transporte de fondo tras la avenida correspondiente a un hidrograma dado en la canalización del río Andarax a su paso por Almería. Los datos del problema son los indicados en la tabla 1, y la ortofoto de la zona se recoge en la figura 1. Tabla 1. Datos del problema. Tiempo de simulación

9000 segundos

Resultados

cada 600 segundos

Caudal de entrada

hidrograma (ver archivo hidrograma.txt)

Condiciones de salida

crítico

Condiciones iniciales

calado 0 m

Rugosidad (n)

tres tipos de uso de suelo con distinta n

Figura 1. Ortofoto de la zona de estudio.

Para la definición de la geometría se dispone del archivo Andarax.dxf que será necesario importar. Además se cuenta con una ortofoto georreferenciada de la zona (foto fondo.jpg) como ayuda para la visualización durante el ejercicio.

09 EJERCICIO9.qxp_Maquetación 1 11/2/16 12:57 Página 371

EJERCICIO 9. CANALIZACIÓN RÍO ANDARAX / 371

El hidrograma de entrada es el que se indica en el archivo hidrograma.txt, y se representa en la figura 2.

Figura 2. Hidrograma de entrada.

Con ayuda de la ortofoto se asignará la rugosidad a cada elemento en función del tipo de suelo, siendo los valores de la n de Manning por usos del suelo los que se indican en la tabla 2. Tabla 2. Usos del suelo y rugosidad. Uso del suelo

n

Río

0.02

Hormigón

0.015

Escollera

0.03

Los objetivos de esta simulación son los siguientes: ● ● ●

Obtener mapa de erosión-sedimentación. Generar animación.

Obtener solidograma.

3. RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA 3.1. CREACIÓN E IMPORTACIÓN DE LA GEOMETRÍA

En primer lugar se inicia el modelo Iber y aparece la pantalla de preproceso. Es conveniente guardar el archivo desde el principio, utilizando Archivo > Guardar Como (figura 3) o el botón Guardar (figura 4).

09 EJERCICIO9.qxp_Maquetación 1 11/2/16 12:57 Página 372

372 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 3. Guardar proyecto.

Figura 4. Comando Guardar proyecto.

En la pantalla que aparece (figura 5) se indica el nombre del archivo y la carpeta de destino. En este caso se nombra el proyecto Andarax.gid.

Figura 5. Ventana Guardar proyecto.

La geometría se va importar a través del archivo Andarax.gid, para ello se selecciona Archivo > Importar > Insertar geometría de GiD (ver figura 6). Inmediatamente después aparece una ventana (figura 7) en la que se busca a través del árbol de carpeta y se selecciona el archivo requerido.

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EJERCICIO 9. CANALIZACIÓN RÍO ANDARAX / 373

Una vez que se pulsa el botón Aceptar, la geometría finalmente se ha importado en el proyecto (figura 8). Es conveniente a continuación volver a pulsar el botón de Guardar.

Figura 6. Importar geometría de gid

Figura 7. Ventana para seleccionar el archivo de gid

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374 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 8. Importación de la geometría.

Cuando se trabaja con geometrías muy extensas es conveniente importar una imagen georreferenciada que sirva de orientación y así poder saber qué parte de la geometría se está visualizando o qué elementos se están seleccionando. Además, gracias a la imagen se pueden identificar los elementos de distinto tipo de suelo para asociarles un coeficiente de Manning adecuado. En este caso se dispone del archivo foto fondo.jpg. Para visualizar dicha imagen en Iber se selecciona el menú Vista > Imagen de fondo > Tamaño real (figura 9).

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EJERCICIO 9. CANALIZACIÓN RÍO ANDARAX / 375

Figura 9. Importación de una imagen georreferenciada.

Al seleccionar esta herramienta aparece la siguiente pantalla donde se selecciona la ruta en la que se encuentra el archivo de la imagen que se desea introducir y se hace clic en Abrir una vez seleccionado el archivo en cuestión.

Figura 10. Ventana para la importación de una imagen georreferenciada.

Así, se visualiza en el fondo la imagen georreferenciada con la geometría importada con anterioridad en primer plano (figura 11).

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376 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 11. Visualización de la imagen georreferenciada.

3.2. ASIGNACIÓN DE LAS OPCIONES GENERALES DE CÁLCULO

Una vez importada la geometría, se asignan las opciones del cálculo a través del menú Datos > Datos del Problema (figura 12). Este menú permite establecer todas las condiciones de cálculo y se encuentran clasificadas en pestañas tal y como se puede ver en la figura 13.

Figura 12. Asignación de opciones de cálculo en Datos del Problema.

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EJERCICIO 9. CANALIZACIÓN RÍO ANDARAX / 377

Figura 13. Cuadro de entrada de Datos del Problema (pestaña de Parámetros de tiempo).

En la primera pestaña, Parámetros de Tiempo (figura 13), se definen los siguientes valores: Tabla 3. Valores a introducir en la pestaña de Parámetros de Tiempo Simulación

Nueva

Incremento de tiempo máximo

0s

Instante Inicial

0s

Tiempo de simulación

9000 s

Intervalo de Resultados

600 s

En la pestaña General no es necesario modificar ningún parámetro, salvo comprobar que no esté activada la fricción de las paredes. Ver figura 14.

Figura 14. Cuadro de entrada de Datos del Problema (General).

En la pestaña Resultados se seleccionan las variables de las que se quiere obtener información en el postproceso. En este caso no es necesario modificar los valores que aparecen por defecto.

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378 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

En la pestaña de Sedimentos es imprescindible activar el transporte de fondo (figura 15). A continuación se muestran los valores a introducir para realizar correctamente la simulación: Tabla 4. Valores a introducir en la pestaña de Sedimentos Modelo

Meyer-Peter & Müller

D50

0.008 m

Porosidad

0.4

Ángulo de fricción

0.55

Modelo Avalancha

Activado desde el instante 0

Figura 15. Cuadro de entrada de Datos del Problema (Sedimentos).

Las demás pestañas de la ventana de Datos de Problema: Turbulencia, Vía Intenso Desagüe y Brecha, no se utilizan en este ejercicio y se mantienen desactivadas. 3.3. DEFINICIÓN DE LAS CONDICIONES DE CONTORNO E INICIALES

En primer lugar se aplican las condiciones de contorno, la entrada y salida de flujo se produce según se indica en la figura 16.

Para introducir las condiciones de contorno se accede a Datos > Hidrodinámica > Condiciones de Contorno (figura 17).

En la ventana que se abre (figura 18), en el primer desplegable se elige Entrada 2D y se asignan los datos correspondientes a la entrada. El caudal se puede introducir como Caudal total, Caudal específico o Cota de agua. En este caso se elige Caudal total. En régimen se seleccionará Crítico/Subcrítico o Supercrítico. Las condiciones en este ejercicio son de régimen Subcrítico. En Caudal total, haciendo click en la flecha de la derecha (en-

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EJERCICIO 9. CANALIZACIÓN RÍO ANDARAX / 379

marcada en rojo en la figura 18), se introduce el hidrograma a simular. Para ello, se abre el archivo Hidrograma.txt que se muestra en la figura 2 se copian los datos y se pegan haciendo clic con el botón derecho del ratón seleccionando la opción Pegar. Así, de forma directa, se recogen todos los datos requeridos del hidrograma (figura 19).

Figura 16. Entrada y salida del flujo.

Figura 17. Asignación de las condiciones de contorno.

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380 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 18. Cuadro de asignación de condiciones de entrada.

Figura 19. Entrada del hidrograma.

Se puede comprobar el hidrograma introducido pulsando el botón rodeado en rojo en la figura 19, gracias al cual se muestra la representación de los valores de caudal.

Figura 20. Representación del hidrograma.

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EJERCICIO 9. CANALIZACIÓN RÍO ANDARAX / 381

Una vez introducidos los datos hay que asignarlos a los elementos de geometría correspondientes. Para ello se hace clic en Asignar (botón rodeado en color verde en la figura 19) y se seleccionan las líneas donde se introduce el hidrograma, según se muestra en la figura siguiente, en la entrada. Como resultado se observa que las líneas seleccionadas se vuelven de color rojo y a continuación se pulsa el botón Terminar o la tecla de Esc.

Figura 21. Selección de elementos de la condición de entrada.

Para comprobar que se han introducido correctamente se puede dibujar los valores introducidos en cualquier momento, mediante el menú Dibujar > Colores. Esta opción representa coloreados los elementos a los que se ha asignado la condición y su valor se muestra en una leyenda (figura 22).

Además, pinchando el botón Entidades dentro de la ventana Análisis 2D, y luego Entrada 2D o Todas las condiciones en función de lo que se desee consultar, también se puede comprobar los valores introducidos en cada uno de los elementos seleccionados. Si se pulsa Transferir se reflejan en la ventana los datos en ese momento guardados. Este refresco de información se puede obtener en todas las ventanas de introducción de datos. Otra utilidad similar es el botón Dibujar de esta misma pantalla, que permite la opción de mostrar sobre la geometría los valores introducidos, ya sean de Entrada 2D en este caso o Todas las condiciones.

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382 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

Figura 22. Selección de elementos de la condición de entrada.

Por otro lado, el botón Desasignar permite eliminar condiciones anteriormente introducidas. De igual forma, cuando se introducen y aceptan unas nuevas condiciones se eliminan las que anteriormente hubieran sido asignadas en la geometría. Todas estas opciones son generales a todas las ventanas de introducción de datos.

El siguiente paso es introducir los datos de salida, para lo que se selecciona en el desplegable superior de la pantalla de la ventana Análisis 2D la opción Salida 2D. En este caso en Condiciones de flujo se debe seleccionar Crítico/Supercrítico.

Figura 23. Cuadro de asignación de las condiciones de salida.

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EJERCICIO 9. CANALIZACIÓN RÍO ANDARAX / 383

A continuación se pulsa el botón Asignar y se seleccionan las líneas a través de las cuáles se produce la salida del flujo (figura 24) y finalmente se pulsa el botón Terminar.

Figura 24. Asignación de elementos de la condición de salida.

Como se comentó con anterioridad, se pueden comprobar los datos introducidos de Salida 2D, entre otras opciones, a través de Dibujar > Colores dentro de la ventana Análisis 2D (figura 25).

Figura 25. Consulta de elementos seleccionados de la condición de salida.

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Una vez definidas las condiciones de contorno deben asignarse las condiciones iniciales. Para ello se selecciona Datos > Hidrodinámica > Condiciones iniciales (figura 26).

Figura 26. Asignación de las condiciones iniciales.

Dentro de la ventana que aparece, se asignan las condiciones iniciales (figura 27). En este caso se selecciona Calado y se introduce el valor 0 m, tal y como indica el enunciado, “Seco (calado 0 m)”. Después se pulsa el botón Asignar y se seleccionan los elementos a los que se desea aplicar dichas condiciones, en este ejemplo, toda la geometría (figura 28). Posteriormente se pulsa el botón Terminar.

Figura 27. Cuadro de entrada de las condiciones iniciales.

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EJERCICIO 9. CANALIZACIÓN RÍO ANDARAX / 385

Figura 28. Asignación de la condición inicial.

Se pueden consultar las condiciones iniciales asignadas mediante, entre otras opciones, Dibujar > Colores dentro de la ventana Condición Inicial (figura 29) y posteriormente se vuelve a pulsar Terminar o la tecla Esc.

Figura 29. Consulta de elementos seleccionados de la condición inicial.

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3.4. ASIGNACIÓN DE OTROS PARÁMETROS 3.4.1. Asignación de la rugosidad

En este ejercicio se va a asignar la rugosidad clasificada en tres categorías, cada una con su coeficiente de Manning, tal y como se puede ver en la tabla 2. Para ello se abre el menú Datos > Rugosidad > Usos del Suelo (figura 30), que muestra la ventana Usos del suelo (figura 31). Será necesario añadir las categorías con su valor asociado del coeficiente de Manning, ya que no coinciden con los valores predeterminados de Iber.

Se procede a modificar el valor para la categoría río, que por defecto es 0.025 sustituyéndolo por 0.02 en la casilla editable situada bajo dicha categoría (marcado en rojo en la figura 31) y a continuación se pulsa el botón de actualizar cambios (marcado en verde) para grabar el nuevo valor. Se realiza el mismo procedimiento para modificar el valor del hormigón, primero se debe abrir el desplegable de usos del suelo pulsando la flecha situada a la izquierda (marcada en azul) y seleccionar hormigón. El valor por defecto es 0.018 que será reemplazado por 0.015 y a continuación se actualizan los cambios. Para el valor de escollera se va a crear una nueva categoría, se pulsa el botón Nuevo Uso del Suelo (rodeado en naranja), aparece la ventana Nuevo Uso del Suelo (figura 32), donde se introduce el nuevo nombre, en este caso Escollera, y se pulsa el botón Aceptar. En la Ventana de Uso del Suelo se pulsa se introduce el valor de Manning de 0.03 (casilla rodeada en rojo en la figura 33) el botón actualizar cambios.

Figura 30. Asignación de rugosidad.

Figura 31. Ventana de Uso del Suelo.

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EJERCICIO 9. CANALIZACIÓN RÍO ANDARAX / 387

Figura 32. Ventana de Nuevo Uso del Suelo.

Figura 33. Ventana de Uso del Suelo.

Para asignar el valor adecuado de rugosidad a cada elemento de geometría, primero se selecciona unos de los tres valores del desplegable, por ejemplo rio, se pulsa el botón de Asignar, y aparece la opción de asignar a puntos, líneas o superficies. En este caso se elige superficies y se seleccionan aquellos elementos que pertenezcan a dicha categoría, siguiendo el esquema que se muestra a continuación (figura 34), los que están pintados en color verde.

Figura 34. Esquema de distribución del coeficiente de Manning.

Figura 35. Asignación de rugosidad.

Figura 36. Selección de superficies de la categoría río.

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Una vez asignados, se pulsa el botón de Terminar. Se puede comprobar por colores la distribución real de la rugosidad mediante el menú que se ha llevado a cabo, si se hubiera seleccionado por error algún elemento. Se selecciona Dibujar > Todos los materiales (ver figuras siguientes) y a continuación se pulsa la tecla Esc o el botón Terminar.

Figura 37. Dibujar por colores.

Figura 38. Superficies con rugosidad de río.

Se repite el procedimiento para las otras dos categorías de rugosidad (figuras 39 y 40). Es necesario desplegar la lista de materiales y seleccionar aquel uso del suelo adecuado, por ejemplo hormigón. A continuación se pulsa el botón Asignar, se elige la opción superficies, y se seleccionan aquellos elementos que posean dicho tipo de suelo. Posteriormente se pulsa Terminar.

Figura 39. Asignación de la categoría hormigón.

Figura 40. Selección de elementos de la categoría hormigón.

Si se procede a dibujar por colores las dos categorías introducidas mediante el menú: Dibujar > Todos los materiales el resultado es el de la figura 41.

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EJERCICIO 9. CANALIZACIÓN RÍO ANDARAX / 389

Figura 41. Representación por colores de los valores introducidos.

Posteriormente se pulsa el botón de Terminar o la tecla Esc. Para incoporar la rugosidad del material de escollera, se despliega la lista de materiales y se selecciona Escollera, que se incorporó en los pasos anteriores. A continuación se pulsa el botón Asignar > Superficies y se aplica dicha rugosidad a los elementos restantes (los que se ven sin asignación en la figura 41). La figura 44 muestra el resultado de dibujar por colores mediante el menú Dibujar > Todos los materiales.

Figura 42. Asignación de la categoría Escollera.

Figura 43. Selección de elementos de la categoría escollera.

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Figura 44. Representación por colores de todos los valores introducidos.

Para facilitar su selección, se puede pulsar el botón derecho del ratón y seleccionar la opción Contextual > Agregue a la selección. De esta manera se van añadiendo elementos a la selección sin que se deseleccionen otros por error. 3.4.2. Asignación de las condiciones del transporte de sedimentos

Los parámetros de transporte de fondo se introducen a través del menú Datos > Transporte de sedimentos > Cond Cont Transp Sed Fondo (figura 45). A continuación se abre la ventana Sedimentos (figura 46) y se elige la opción Capacidad de Arrastre.

Figura 45. Menú transporte de fondo.

Figura 46. Asignación entrada de sedimentos.

Finalmente se pulsa el botón Asignar y se selecciona las líneas correspondientes al inicio de la geometría (que coincide con al entrada de caudal líquido, ver figura 16), tal y como muestra la figura 47. Para comprobar que se han introducido las condiciones de transporte

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EJERCICIO 9. CANALIZACIÓN RÍO ANDARAX / 391

adecuadamente se puede recurrir al menú Dibujar > Colores que muestran en verde las líneas que presentan asociadas a la condición de capacidad de arrastre (figura 48).

Figura 47. Asignación de la condición de entrada.

Figura 48. Comprobación por colores de las condiciones introducidas.

Posteriormente, se introduce como condición de transporte aquellas zonas que no van a sufrir erosiones debido a su natureza, como serían capas de roca a determinada profundidad, o estructuras de hormigón, etc. En este caso, se considera que el cauce presenta una capa no erosionable a 10 m de profundidad y que en los saltos y escolleras la profundidad de esta capa es de 0 m. Para llevarlo a cabo, se selecciona el menú: Datos > Transporte de sedimentos > Posición capa roca. Se abre la ventana Posición roca (ver figuras 49 y 50).

Figura 49. Menú capa de roca.

Figura 50. Asignación de la capa de roca a 0 m de profundidad.

A continuación, se pulsa el botón Asignar, ya que la opción por defecto es introducir capa de roca a una profundidad de 0 m, y se seleccionan las superficies correspondientes a los saltos y la escollera (figura 51). Después se pulsa el botón Terminar y a continuación se modifica el valor de la profundad a 10 m para aplicar esta condición a las superficies del cauce (figura 52) y se pulsa nuevamente el botón de Asignar para seleccionar las superficies del cauce (figura 53).

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Figura 51. Selección de superficies capa de roca a 0 m de profundidad.

Figura 52. Introducción del valor de 10 m de profundidad.

Figura 53. Selección de superficies capa de roca a 10 m de profundidad.

Figura 54. Comprobación por colores de las profundidades de roca introducidas.

Tras seleccionar dichas superficies, se pulsa el botón Terminar. Para comprobar que se han introducido correctamente las condiciones, se puede utilizar el menú Dibujar > Colores (figura 54).

3.5. CONSTRUCCIÓN DE LA MALLA DE CÁLCULO

Una vez que se han introducidos todos los valores, se genera la malla de cálculo. En este caso, en lugar de utilizar el menú Malla, se van a modificar los valores de Preferencias de mallado que se encuentran en el menú Utilidades > Preferencias en la pestaña de Mallar (figuras 55 y 56).

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EJERCICIO 9. CANALIZACIÓN RÍO ANDARAX / 393

Figura 55. Localización del menú Preferencias.

Figura 56. Pestaña Mallar del menú Preferencias.

Primero, se selecciona en Grado de elementos por defecto la primera opción Normal. En Mallador no estructurado se selecciona para Superficie la opción Rfast y para Volumen, Avance frontal. Se descarta la opción de Malla estructurada en la parte interior de volúmenes. Y para la opción de corrección automática se selecciona aquella que indica Ninguna. La Transición de tamaños no estructurados se establece como 0.5 (figura 57).

Figura 57. Opciones de mallado del menú Preferencias.

Una vez que se han modificado las condiciones de Preferencias, se procede a realizar el mallado a través del menú Malla. Primero se impone el tipo de elemento como cuadrilátero a través del menú Malla > Tipo de elemento > Cuadrilátero (figura 58) y a continuación se selecciona toda la geometría (figura 59).

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Figura 58. Asignación de las características de la malla de cálculo.

Figura 59. Asignación de las características de la malla de cálculo.

Posteriormente se procede a generar la malla mediante el menú Malla > Generar malla (figura 60), aparece la ventana de Generación de malla (figura 61). Se introduce el valor 15 en la lista superior como tamaño de elementos a generar y se deja sin seleccionar la opción de Obtener parámetros de mallado del modelo.

Figura 60. Generación de la malla de cálculo.

Figura 61. Ventana de generación de la malla.

Posteriormente aparece la ventana de Progreso del mallado, que muestra con una barra y los valores de elementos generados la evolución en la creación de la malla (figura 62) y seguidamente aparece la Ventana de diálogo que informa de la generación de la malla y el número de elementos y nodos con los que cuenta. Se puede visualizar la malla si se pulsa el botón Ver malla.

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EJERCICIO 9. CANALIZACIÓN RÍO ANDARAX / 395

Figura 62. Progreso del mallado.

Figura 63. Información de la malla generada.

Figura 64. Estructura de la malla generada.

Como utilidad, una vez generada la malla se puede pasar de la vista de malla a la de geometría de los elementos y viceversa con el botón Conmutar vista geometría-malla (figura 65).

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Figura 65. Comando para conmutar malla y superficie.

3.6. LANZAMIENTO DEL PROCESO DE CÁLCULO

El siguiente paso de la resolución del ejercicio es el lanzamiento del cálculo. Para hacerlo se entra en Calcular > Calcular (figura 66) o en Calcular > Ventana de cálculo y luego seleccionando Comenzar (figura 67). Esta última permite tener un mejor control del proceso de cálculo, o acceder al archivo que muestra el estado del proceso (Botón Ver salida), mientras el cálculo se está ejecutando.

Figura 66. Inicio del proceso de cálculo mediante la función Calcular.

Figura 67. Inicio del proceso de cálculo mediante la función Ventana de procesos.

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EJERCICIO 9. CANALIZACIÓN RÍO ANDARAX / 397

Si en el momento de iniciar el cálculo ocurre un error, es conveniente leer la información que aparece en la ventana Info window para deducir a qué puede deberse el problema en el cálculo. En este caso (figura 68), se muestra que el error es debido a que algún elemento de la geometría no posee un valor de rugosidad asociado. En este caso habría que colorear por tipo de uso de materiales (Datos > Rugosidad > Usos del suelo > Dibujar > Todos los materiales) y ver qué elementos no tienen valor y asignar el correspondiente (seleccionando el tipo de material que corresponda de la lista desplegable, pulsando el botón Asignar y seleccionando aquellas superficies que no tuvieran un valor de rugosidad asignado). A continuación, se procede a mallar de nuevo (Malla > Generar malla aparece una ventana donde se pregunta si se desea borrar la antigua malla, se pulsa el botón Sí. Aparece la ventana de Generación de malla, y se pulsa aceptar). Ya se puede iniciar el cálculo correctamente.

Figura 68. Ventana de error al iniciar el cálculo.

Como utilidad, en cualquier momento del cálculo puede consultarse su estado entrando en Calcular > Ver Información del proceso (figura 69).

Figura 69. Consulta y seguimiento del proceso de cálculo.

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En la ventana que se abre (figura 70), aparece información sobre diferentes parámetros del cálculo.

Figura 70. Cuadro de diálogo del proceso de cálculo.

Cuando el cálculo finaliza, el programa lo indica con una nueva ventana (figura 71). En esta ventana se puede Aceptar para seguir trabajando en el área de preproceso o seleccionar Postproceso para visualizar y analizar los resultados en el área de postproceso.

Figura 71. Icono de finalización del proceso de cálculo.

Aunque el cálculo haya finalizado, se puede seguir consultando la información del mismo a partir de la opción ya indicada Calcular > Ver información del proceso (figura 72) del área de preproceso y en ella se puede ver en la última línea de información que el cálculo se ha realizado con éxito.

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EJERCICIO 9. CANALIZACIÓN RÍO ANDARAX / 399

Figura 72. Cuadro de información del proceso de cálculo.

3.7. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

Una vez finalizado el cálculo o durante el proceso del mismo pueden visualizarse los resultados existentes accediendo al área de trabajo de postproceso de Iber. Para ello, se puede hacer clic en Aceptar en la ventana que aparece al finalizar el cálculo (figura 71). Otra opción de pasar al postproceso es pinchando en el botón Cambiar entre pre y postproceso (figura 74). Se empleará el mismo icono para regresar a preproceso.

Figura 73. Paso a postproceso mediante el icono Cambiar entre pre y postproceso.

Tras pulsar el botón para pasar al postproceso, aparece la siguiente ventana que indica el progreso en la lectura del archivo de cálculo, una vez que se haya completado, desaparece y se abre el espacio de trabajo de postproceso.

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Figura 74. Barra de progreso para pasar a postproceso.

La figura 75 muestra el área de trabajo de postproceso.

Figura 75. Área de trabajo de postproceso.

Para la representación de los resultados se puede utilizar la ventana Visualizar Resultados y Deformación que se encuentra en el menú Ventana > Ver resultados (figura 76).

Figura 76. Menú para visualizar resultados.

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EJERCICIO 9. CANALIZACIÓN RÍO ANDARAX / 401

En este ejemplo se representa el calado obtenido para la punta del hidrograma. Así, en la ventana Visualizar Resultados y Deformación se selecciona el tipo de Vista que se elige de la lista desplegable Áreas coloreadas suaves. Como tipo de análisis se escoge de la lista desplegable Mapa de máximos, en Paso se confirma que es el final del cálculo (90000s), como resultado que se quiere visualizar Calado, y a continuación se pulsa el botón de Aplicar y finalmente el botón Cerrar.

Figura 77. Ventana para la selección y visualización de resultados.

Como resultado se obtiene un mapa de calados máximos alcanzados en la simulación (figura 78).

Figura 78. Representación de los resultados de calado máximo.

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Como ejemplo se va a obtener una sección longitudinal que muestre el cambio de la cota de fondo. Para ello, se realiza un corte de alambre seleccionando en todos los nodos del eje longitudinal mediante el menú Cortar > Corte de Alambre (figura 79). Se pulsa el botón derecho del ratón y se elige del menú desplegable la opción Contextual > Juntar (figura 80) o también pulsando Ctrl+a.

A continuación se van seleccionando los nodos de la malla que se sitúen en el eje longitudinal del modelo uno a uno, de forma ordenada. Es conveniente tener activado el estilo de visualización que muestre la malla de cálculo junto con los resultados para facilitar la selección de nodos de la malla para realizar el corte, éste se puede activar a través de la barra de herramientas (figura 81).

Figura 79. Menú para Corte de Alambre.

Figura 80. Menú para seleccionar la opción juntar. Figura 81. Modo de visualización de resultados y malla.

Después de activar el modo Juntar se cambia el icono del ratón y se puede ir seleccionando los nodos de la malla uno a uno, tal y como se muestra a continuación, siguiendo el eje longitudinal del cauce, aproximadamente.

Figura 82. Realización de Corte de Alambre.

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EJERCICIO 9. CANALIZACIÓN RÍO ANDARAX / 403

Cuando se haya finalizado de seleccionar nodos del eje, se pulsa el botón Esc y se observa el resultado siguiente: el corte en color gris (figura 83). A continuación se realiza el gráfico de borde a partir de este corte para representar la cota de fondo en el instante inicial, a tiempo = 0 s y para el final de la simulación, a tiempo = 90000 s.

Figura 83. Corte de Alambre.

Para llevar a cabo el gráfico se selecciona el menú Ventana > Ver gráficos (figura 84) y aparece la Ventana de gráficas (figura 85). En la pestaña Crear de esta ventana se elige en la lista desplegable de Vista el tipo Gráfico de borde, en Análisis se selecciona Sedimentos y en Paso se determina el tiempo inicial (0s) y posteriormente se repetirá el gráfico para t = 90.000s. Para el eje X se selecciona en este caso, Variación según la línea (que corresponde al corte longitudinal que se realizó previamente) y para el eje Y se selecciona la variable Cota del Fondo. Posteriormente, se pulsa el botón Aplicar, en ese momento se modifica el puntero del ratón y se selecciona la línea que representa el corte de alambre realizado anteriormente. A continuación, se pulsa el botón Terminar.

Posteriormente, se repite el mismo procedimiento para realizar el mismo gráfico para el paso de tiempo de 90000s. Una vez que se han realizado los dos gráficos se pulsa el botón situado en la esquina inferior derecha de la Ventana de gráficas que cambia entre ver malla y gráficas (rodeado en rojo en la figura 85) y que permite visualizar las gráficas resultantes (figura 86).

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Figura 84. Menú para crear gráficos.

Figura 85. Ventana de creación de gráficos.

Se presenta en la figura 86 en rojo la cota de fondo de lecho para t = 0s y en verde para t = 90000s. Se puede ver como se ha sedimentado a partir de una longitud de 400 m superando en algunos casos un metro de altura de sedimentación.

Figura 86. Ventana de creación de gráficos.

A continuación se va a calcular el solidograma de entrada y de salida del modelo. Para ello se va a utilizar un tipo distinto de gráfico, la integral del transporte de sedimentos a través de un corte de alambre transversal.

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Figura 87. Cortes de alambre a la entrada y salida del modelo.

Para ello se van a realizar dos cortes de alambre, a la entrada y a la salida del modelo, tal y como se ha hecho anteriormente, a través del menú Cortar > Corte de Alambre (figura 79). Se pulsa el botón derecho del ratón y se elige del menú desplegable la opción Contextual > Juntar (figura 80) o también pulsando Ctrl+a. Se selecciona el nodo inicial y final de la malla por donde se va a obtener el solidograma (figura 88) y se pulsa el botón Esc para finalizar el corte. Para facilitar su visualización a la hora de seleccionar el corte, con objeto de realizar el gráfico, se puede cambiar el estilo a puntos (figura 89).

Figura 88. Creación de un corte de alambre a la salida del modelo.

Figura 89. Visualización en modo de puntos para facilitar.

Para generar el gráfico, se abre el mismo menú que para el gráfico anterior: Ventana > Ver gráficos (figura 84) y aparece la Ventana de gráficas (figura 85). En la pestaña Crear de esta ventana se elige en la lista desplegable de Vista el tipo Integrar escalar, en Análisis se selecciona Sedimentos y en Paso se determina el tiempo final (t = 90.000s). En el eje X aparece la opción, Para todos los pasos y para el eje Y se despliega la variable Transporte de Fondo y se selecciona su módulo escalar |Transporte de fondo| (ver figura 90).

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Figura 90. Selección de opciones para la creación de gráficos.

Finalmente se pulsa el botón Aplicar y se seleccionan uno de los cortes de alambre realizados anteriormente, a continuación aparece la ventana que muestra el gráfico resultante (ver figura 91). Para añadir el corte restante en el mismo gráfico, se vuelve a pulsar el botón aplicar y se selecciona el otro, el resultado se muestra en la figura 92.

Figura 91. Solidrograma correspondiente a la entrada del modelo.

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Figura 92. Solidrogramas correspondiente a la entrada (rojo) y salida (verde) del modelo.

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EJERCICIO 10. ROTURA DE BALSA EN LLEIDA ANÁLISIS DE ROTURA DE BALSA Y ESTUDIO DE BRECHA

1. OBJETIVO

Este ejercicio tiene como objeto analizar el proceso de rotura de presa y la propagación de onda de avenida en el entorno de una balsa construida en la provincia de Lleida. Se trata de un estudio asociado a un caso real que permite simular la rotura de una balsa de 0.142 Hm3 en el entorno de Sunyer y las posibles afecciones de la onda de avenida sobre la autopista AP-2. Los diferentes pasos a seguir para el desarrollo del problema son los siguientes: ●

Importación de la geometría utilizando una malla RTIN para la definición del terreno.

●

Importación de la geometría de la balsa utilizando un archivo DXF.

●

Definición de los parámetros del proceso de rotura.

●

Creación de la malla de cálculo a partir de la geometría original.

● Asignación

● Asignación

● Asignación

de las opciones generales del cálculo.

de las condiciones de contorno e iniciales. de la rugosidad.

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●

Lanzamiento del proceso de cálculo.

● Análisis

de los resultados obtenidos.

2. DEFINICIÓN Y DATOS DEL PROBLEMA

El objeto del ejercicio es la simulación y análisis de la rotura de la balsa y la consiguiente avenida en el entorno de las poblaciones de Sunyer y Sudanell (Lleida). Un aspecto importante de la parte de resultados de esta práctica es el análisis de la escorrentía y las afecciones generadas por la onda de rotura en las inmediaciones de las poblaciones y en la autopista AP-2.

Los datos del problema aparecen en la tabla 1 y la zona de estudio se refleja en la figura 1. Tabla 1. Datos del problema

Tiempo de simulación

7200 segundos (2 horas)

Resultados

cada 100 segundos

Caudal de entrada

Hidrograma de rotura (ver apartado)

Condiciones de salida

crítico / supercrítico

Condiciones iniciales

calado 0 m

Rugosidad (n)

0.05 (pradera)

Figura 1. Ortofoto de la zona de estudio

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EJERCICIO 10. ROTURA DE BALSA EN LLEIDA / 411

La representación de la geometría se lleva a cabo mediante un MDT (terreno.txt), usando como base de ayuda la ortofoto georreferenciada de la zona de estudio (ortofoto.jpg). Para la definición de la geometría, se empleará la herramienta RTIN con los siguientes valores: Tabla 2. Valores de los parámetros para la generación del RTIN Tamaño máximo

200 m

Tamaño mínimo

10 m

Tolerancia

0.5 m

Una vez definida la superficie del terreno, es necesario introducir en el nuevo modelo la geometría de la balsa. Para representar el contorno del nuevo volumen se utilizará un archivo de Autocad, inluidos en el CD adjunto, con las dimensiones y cotas del elemento georreferenciado (balsa.dxf). Las principales características geométricas de la balsa están definidas por la cota de coronación (213,5 msnm) y la cota de fondo de embalse (206,5 msnm). El proceso de rotura sigue el protocolo definido por la normativa española en materia de seguridad de presas. Para el caso de las presas de materiales sueltos, tipología más común para la mayoría de las balsas, el modelo de rotura sigue una progresión lineal en el que se contemplan diversos parámetros geométricos y temporales, recomendándose que se adopten los siguientes modos de rotura y parámetros definidos en la Guía Técnica para Clasificación de Presas en función de su Riesgo Potencial (1996) y la Guía Técnica para la elaboración de los Planes de Emergencia de Presas (2001): ●

Tiempo de Rotura:

●

siendo V el volumen del embalse y h la altura de la balsa.

●

Forma de rotura: Trapecial.

●

Profundidad de la brecha: hasta el contacto con el cauce en el pie.

●

Taludes: 1:1 (H:V).

●

Obtener la evolución de la onda de avenida a lo largo del tiempo.

● Ancho

medio de la brecha:

Una vez definido el modelo de brecha y las condiciones de contorno, los objetivos de la simulación y el análisis de los resultados son los siguientes:

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412 / MANUAL DEL USUARIO DEL MODELO IBER 2.0

● ● ●

Definir la zona de afección en el entorno de la balsa. Generar animación del frente de onda. Obtener hidrograma de rotura.

● Analizar

el grado de afección provocado por el frente de onda en zonas locales (núcleos de población y autopista AP-2).

3. RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA 3.1. CREACIÓN E IMPORTACIÓN DE LA GEOMETRÍA

Al igual que en los casos anteriores, se inicia el modelo Iber y aparece la pantalla de preproceso donde se guardará el archivo utilizando la rutina Archivo > Guardar Como… (figura 2) o el botón Guardar (figura 3).

Figura 2. Guardar proyecto.

Figura 3. Comando Guardar proyecto.

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EJERCICIO 10. ROTURA DE BALSA EN LLEIDA / 413

En la pantalla que aparece (figura 4), se indica el nombre del archivo y la carpeta de destino. En este caso se nombra el proyecto como Balsa_Lleida.gid.

Figura 4. Ventana Guardar proyecto.

Para representar la geometría del terreno, es necesario importar el MDT de la zona (terreno.txt) mediante la herramienta RTIN, que permite crear e importar una geometría formada por una red irregular de triángulos rectángulos (RTIN).

Como se ha descrito en otros ejemplos, la opción de RTIN permite la generación de geometrías muy adaptadas a la topografía real y un mallado muy robusto que optimiza el número de elementos. Para llevar a cabo este paso se selecciona Herramientas_Iber > RTIN > Crear RTIN (figura 5) y aparece la pantalla de la figura 6.

Figura 5. Crear RTIN.

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Figura 6. Ventana para crear RTIN.

En este ejercicio, como se ha indicado en el apartado anterior, la geometría del modelo se va a conformar en dos fases. En primer lugar, se importará el terreno del área de estudio mediante un MDT, utilizando la herramienta RTIN. Una vez definida la base geométrica, se introducirá el contorno de la balsa de un archivo CAD (.dxf). Finalmente, en la zona donde se superpongan ambas geometrías, se borrará una franja del terreno original y se unirán ambas superficies en una sola. Todo este proceso se expone con mayor detalle a continuación.

En primer lugar, con el submenú Crear RTIN se selecciona el archivo ASCII del MDT y se crea un archivo rtin.dxf dentro de la carpeta del proyecto Iber. Al crearlo se debe indicar la longitud mínima y máxima de lado de los triángulos que se formarán, así como una tolerancia (máxima distancia en vertical entre el MDT y la geometría creada) que debe de ser del orden de la precisión altimétrica del MDT.

Para ello, a través del botón Buscar (figura 6) y en la pantalla que aparece al pinchar en él (figura 7), se busca y selecciona el archivo terreno.txt (carpeta Datos del ejercicio) y se hace clic en Abrir. A continuación se vuelve a la pantalla de la figura 6 y se introducen los valores de los parámetros indicados acordes a la precisión del MDT del que se dispone. En este caso estos valores definidos en el enunciado son 200 m para el lado máximo, 10 m para el lado mínimo y una tolerancia de 0,5 m (figura 8).

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Figura 7. Selección del MDT para crear el RTIN.

Figura 8. Introducción de parámetros para crear el RTIN.

Una vez introducidos todos los valores se selecciona Aceptar e Iber crea automáticamente el fichero rtin.dxf. Cuando ha terminado aparece el aviso de la figura 9. Se puede comprobar que dentro de la carpeta correspondiente al proyecto (Balsa_Lleida.gid) se ha generado el archivo rtin.dxf.

Figura 9. Ventana RTIN creado.

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A continuación se selecciona OK en la ventana de la figura 9, y el programa comienza a leer el archivo rtin.dxf (figura 10).

Figura 10. Lectura del archivo rtin.dxf.

Cuando finaliza la lectura del archivo aparece en pantalla la geometría importada y una ventana que proporciona la opción de colapsar la geometría (figura 11 y 12). Se debe siempre colapsar la geometría creada RTIN ya que los triángulos se han importado como triángulos independientes, es decir, sin compartir ninguna línea como lado común, y es el colapso el que permite eliminar esas duplicidades. El colapso puede tardar bastante tiempo por lo que se permite cancelar el proceso si se desea modificar la RTIN importada.

Así, seleccionando el botón Sí de las figuras 11 y 12, Iber procede a realizar el colapso de la geometría (figura 13).

Figura 11. Importación del RTIN.

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EJERCICIO 10. ROTURA DE BALSA EN LLEIDA / 417

Figura 12. Ventana RTIN importado.

Figura 13. Colapso de la geometría.

Finalizado el colapso se visualiza la geometría importada (figura 14).

Figura 14. Geometría importada.

Como se ha hecho en ejercicios anteriores, es conveniente importar una imagen georreferenciada que sirva de orientación durante la simulación. En este caso se cuenta con el archivo ortofoto.jpg que corresponde al entorno de la balsa (Sunye y autopista AP-2). Para visualizarlo en Iber se selecciona Vista > Imagen de fondo > Tamaño real (figura 15).

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Figura 15. Importación de una imagen georreferenciada.

Al seleccionarlo, aparece la pantalla de la figura 16 donde se debe buscar la imagen que se desea introducir y hacer clic en Abrir.

Figura 16. Ventana para la importación de una imagen georreferenciada.

Así se visualiza la imagen georreferenciada en el fondo, con la geometría importada con anterioridad en primer plano (figura 17).

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Figura 17. Visualización de la imagen georreferenciada.

Una vez definido el terreno, es necesario incorporar al conjunto el del modelo la geometría y contornos de la balsa. En este caso, se importará un archivo .dxf que contiene los taludes y la base de la nueva obra (figura 18).

Figura 18. Importación de un archivo .dxf.

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Dentro de la carpeta de datos del proyecto, se accede al archivo que contiene las características del recinto balsa.dxf (figura 19). Seleccionando el archivo y pulsando Abrir, se superpondrán las dos geometrías, el RTIN que contienen las elevaciones del terreno y las líneas que definen el contorno de la balsa (figura 20).

Figura 19. Selección del archivo balsa.dxf.

Figura 20. Superposición de RTIN del terreno y balsa.

Una vez superpuestas ambas geometrías, el siguiente paso consiste en borrar las superficies RTIN asociadas al terreno que cubren la zona de la balsa. Para ello, es necesario bloquear la capa que contiene la presa (figura 21) y borrar todos los elementos que se encuentran superpuestos (figuras 22).

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Figura 21. Bloqueo de la capa asociada a la balsa.

La figura 23 muestra la correcta separación entre la geometría de la balsa y el terreno una vez borrados los elementos redundantes. Para unir ambas superficies y definir un modelo homogéneo, en primer lugar es necesario desbloquear de nuevo la capa presa y colapsar los puntos que componen la geometría de la balsa (figura 24 y 25).

Figura 22. Borrado parcial de la capa RTIN asociada al terreno.

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Figura 23. Líneas y puntos correspondientes a la balsa tras el borrado de las superficies RTIN del terreno.

Figura 24. Selección de la función colapsar puntos.

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Figura 25. Puntos asociados a la geometría de la balsa que han sido colapsados.

Con los elementos colapsados, el siguiente paso es unir la geometría del terreno que se ha borrado previamente con las líneas asociadas al talud de la balsa mediante el comando Crear línea. Esta función se realiza de manera manual, utilizando la función Juntar (Ctrl-a) para seleccionar los puntos de origen ya existentes de las líneas de unión (figura 26).

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Figura 26. Unión de ambas geometrías mediante líneas.

Por último, una vez unidas ambas geometrías, la última fase del modelo consiste en crear las superficies de la balsa y el terreno de unión generado anteriormente (figura 27). Para facilitar la generación de las superficies de los taludes y fondo de la balsa, es conveniente dividir el contorno y la coronación de la balsa en espacios inferiores mediante líneas de unión entre los puntos existentes y la función de aproximación Juntar (Ctrl-a). Posteriormente, mediante la función Crear superficies NURBS, se crearán todas las superficies que definen esta parte del modelo (figura 28).

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Figura 27. División de los contornos de la balsa en geometrías inferiores.

Figura 28. Superficies asociadas a la balsa y el contorno del terreno.

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Para confirmar que todas las superficies han sido generadas, es posible utilizar la visualización plana (utilizando el menú contextual), donde es más fácil comprobar la correcta generación de esta fase (figuras 29 y 30).

Figura 29. Función para modificar la iluminación del modelo.

Figura 30. Iluminación plana del modelo con todas la superficies generadas.

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Al igual que en ejercicios anteriores, resulta útil utilizar herramientas habituales como las de cambio de zoom de la pantalla, a las que se puede acceder mediante el menú Vista > Zum o con los botones correspondientes que aparecen en la parte izquierda de la pantalla (figura 31), las herramientas de desplazamiento de la vista de la pantalla y las diferentes opciones de rotación de la vista, pudiendo acceder a ellas a través del menú Vista o de los botones según se indica en las figuras 32 y 33.

Figura 31. Funciones de zoom en la barra de comandos y a través de Vista.

Figura 32. Función Desplazamiento dinámico en la barra de comandos y a través de Vista.

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Figura 33. Función Rotación libre en la barra de comandos y a través de Vista.

Finalmente, también se puede acceder a todas estas utilidades con el menú contextual, pinchando con el botón derecho del ratón sobre la zona de dibujo (figura 34).

Figura 34. Pestaña de menú contextual para acciones rápidas.

3.2. ASIGNACIÓN DE LAS OPCIONES GENERALES DE CÁLCULO

Una vez definida la geometría de todos los elementos que componen el modelo, se asignan la opciones del cálculo en Datos > Datos del Problema (figura 24) a través del cuadro que aparece (figura 35 y 36).

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Figura 35. Asignación de opciones de cálculo en Datos del Problema.

Figura 36. Cuadro de entrada de Datos del Problema (Parámetros de tiempo).

En la primera pestaña (Parámetros de Tiempo) se define: ● ●

Simulación. Se puede seleccionar una simulación Nueva o Continuar una anteriormente calculada. En este caso es una simulación nueva.

Instante Inicial (s): es el tiempo de inicio de cálculo. En este caso se deja el valor de 0.

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● ●

Tiempo máximo de simulación (s): es el tiempo total de simulación en segundos. En este caso se trata de un periodo de 2 horas (7200 segundos).

Intervalo de Resultados (s): es el intervalo que pasa entre cada salida de resultados en segundos. En este ejercicio se define cada 100 segundos.

En la pestaña General (figura 37) se marcan los siguientes datos: ●

●

● ● ● ● ●

Número de procesadores. Se elige el número de procesadores, dentro de los que se dispone para ello, que se quiere que realicen el cálculo en paralelo. En este ejercicio se calcula con un procesador.

Esquema numérico. Hace referencia a la función limitadora del flujo, pudiendo seleccionar diferentes opciones. En este ejercicio se selecciona la función por defecto de primer orden.

CFL. Hace referencia al número de Courant-Friedrichs-Levy para conseguir un esquema numérico estable. Se recomienda usar el valor por defecto. Límite seco-mojado. Umbral para considerar que un elemento está seco y no se realice ningún cálculo hidrodinámico en él. Se deja el valor por defecto.

Método de secado. El programa permite diferentes esquemas. En este ejercicio se adopta el valor por defecto (normal). Condición de Courant Estricta. Se deja desactivada

Fricción en las paredes. Esta opción se deja desactivada.

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Figura 37. Cuadro de entrada de Datos del Problema (General).

En la pestaña Resultados (figura 38) se seleccionan las variables de las que se quiere obtener información en el postproceso. En este caso es interesante activar, además de las que ya lo están por defecto, el Vector calado. Esta opción nos permite visualizar la deformación de la malla que simula el proceso de rotura de presa.

Figura 38. Cuadro de entrada de Datos del Problema (Resultados).

Finalmente, en la pestaña Brecha, se activa el modelo de rotura y se definen los criterios necesarios para simular el proceso. En este caso, se selecciona la opción Guía Técnica Española y aparecen los marcadores donde se introducen los datos (figura 39).

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Figura 39. Cuadro de entrada de Datos del Problema (Brecha).

Pinchando sobre la fila Datos, se despliegan los iconos donde se introducen las variables que definen la rotura. En la casilla Número, se indica la línea de rotura que se va a ejecutar, en este caso 1. El modelo Iber permite reproducir varias roturas simultáneas o escalonadas en el tiempo, en la misma balsa o en otra cualquiera que se encuentre dentro de los límites del modelo. Esta opción resulta muy útil para simular proceso de rotura en varias presas a lo largo de un mismo cauce, a medida que avanza un frente de onda.

Dentro de las casillas X1, Y1, X2 e Y2, se define los extremos en coordenadas de la línea que marca el eje de rotura del talud (figura 40), que deben coincidir con las coordenadas de nodos definidos en el modelo. En este caso, los puntos seleccionados se definen en la tabla 2. Tabla 2. Coordenadas del eje de rotura

X1

300532.7241

Y1

601810.036

X2

300675.676

Y2

601865.091

Figura 40. Eje de rotura definido por coordenadas.

Dentro de la casilla Cota cresta hay que introducir la altura de coronación de la balsa donde se iniciará el proceso de rotura (en este caso se define en 213,5 msnm) y en la casilla Cota fondo se indica la cota donde finaliza el brecha (208,5 msnm).

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Los dos últimos parámetros hacen referencia al volumen de la balsa (Embalse [Hm3]) y al momento de inicio del proceso de rotura (Valor de inicio), en este caso en el instante 100 segundos. El primer valor es necesario para definir el tiempo de rotura en el que se desarrolla la brecha (apartado 2) y para este ejercicio es 0,142 Hm3. Por último, una vez introducido los datos, se pulsa sobre el botón Aceptar y el proceso de rotura queda guardado (figura 41).

Figura 41. Datos del proceso de rotura para el ejercicio de la balsa en Lleida.

Las demás pestañas de la ventana de Datos del Problema (Turbulencia, Sedimentos y Vía Intenso Desagüe) no se utilizarán en este ejercicio y se mantienen desactivadas. 3.3. DEFINICIÓN DE LAS CONDICIONES DE CONTORNO E INICIALES

En primer lugar se aplican las condiciones de contorno al modelo. En este caso, a diferencia de los ejercicios anteriores, no existe entrada de flujo (Entrada 2D) ya que en el escenario de rotura se introduce el volumen en el contorno interior de la balsa y la aportación de caudal en el modelo se realiza a través de la brecha. Este volumen ya se ha introducido anteriormente en Datos del problema y la cota dentro de la balsa se definirá más tarde en el apartado de Condiciones internas.

Posteriormente se introducen los datos de salida a través de la pestaña Datos > Hidrodinámica > Condiciones de contorno (figura 42).

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Figura 42. Ventana de selección de las condiciones de contorno.

La ventana que se abre muestra las opciones de entrada y salida de flujo (Análisis 2D), donde hay que seleccionar en el desplegable superior de la pantalla de la figura 43 la opción Salida 2D. En la opción Condiciones de flujo, y para este ejercicio, se debe seleccionar la opción del desplegable Supercrítico/Crítico (figura 44).

Figura 43. Cuadro de análisis 2D (Entrada y Salida).

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Figura 44. Cuadro de asignación de las condiciones de salida.

El siguiente paso es asignar estos datos a los elementos en donde se produce la salida del flujo, que puede ser cualquiera de los contorno de la malla importada. Para ello se hace clic en Asignar y se seleccionan todas las líneas del modelo (figura 45). Al igual que en algunos ejercicios anteriores, al ser muy elevado las líneas de contorno que hay que definir, se van a seleccionar las líneas de la zona perimetral y desasignar los elementos interiores.

Figura 45. Selección de los elementos de la condición de salida

Una vez seleccionados, se hace clic en el botón derecho del ratón apareciendo el menú Contextual, y se selecciona Contextual > Ventana de selección (figura 46), apareciendo la ventana de la figura 47.

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Figura 46. Selección del menú contextual mediante el botón derecho.

Figura 47. Ventana de selección de líneas en el modelo.

Dentro de esta ventana se deja seleccionada la opción Seleccionar todas las líneas, que hace referencia a que la operación a realizar es sobre la totalidad de las líneas. Dentro del desplegable de la opción Modo se selecciona Quitar, y dentro del desplegable de la opción Filtro se selecciona Superentidades. Al seleccionar esta última opción aparece una tercera línea denominada Valor donde se pondrá el valor 2 (figura 48). Finalmente se pulsa Aplicar en el cuadro y luego Cerrar.

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Figura 48. Ventana de selección con los datos de selección de las líneas de contorno.

La figura 49 muestra los contornos exteriores que han sido definidos como líneas de salida (color verde) al seleccionar la rutina de la ventana Análisis 2D que ilumina los contornos seleccionados como condición (Condiciones de contorno > Salida 2D > Dibujar > Colores).

Figura 49. Definición de contornos del modelo con condición Supercrítico/Crítico de Salida 2D.

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Una vez introducidas las condiciones de contorno en el modelo, se deben asignar las condiciones iniciales para completar la definición hidráulica del estudio. En este ejercicio, en el que se parte de un volumen inicial de la balsa para representar la entrada de caudal, se asignarán diferentes condiciones (cota de agua inicial) dependiendo de la zona de estudio. Para ello se selecciona Datos > Hidrodinámica > Condiciones iniciales (figura 50).

Figura 50. Asignación de las condiciones iniciales.

Dentro de la ventana que aparece, se asignan las condiciones iniciales a cada una de las superficies generadas en el modelo (figura 51). Al igual que en ejercicios anteriores, se selecciona en Agua la opción Calado o Cota la cual nos permite asignar un calado de agua o un nivel de la lámina en cada uno de las superficies que se seleccionen. Se aplicará la condición de calado 0 en todo el terreno circundante y sobre las superficies asociadas al paramento exterior y coronación de la balsa.

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Figura 51. Cuadro de entrada de las condiciones iniciales asociadas al calado.

Para desarrollar esta aplicación es conveniente imponer una visualización plana al modelo (Botón derecho del ratón > Iluminación > Plana), lo cual facilita la asignación de cada condición a las superficies.

En primer lugar, se selecciona Calado y se introduce el valor 0 m, como indica el enunciado. Después hay que seleccionar los elementos a los que queremos aplicar estas condiciones, utilizando el botón Asignar. Para facilitar esta asignación, se seleccionan inicialmente todos los elementos de la geometría y se pulsa el botón Terminar (figura 52).

Figura 52. Asignación de la condición de calado 0 a todas las superficies del modelo.

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Una vez terminada esta fase, es necesario acercarse mediante el zoom a la zona de la balsa e imponer una nueva condición que anule la anterior sobre las superficies seleccionadas. Dentro del cuadro de Condición Inicial, se pulsa sobre el desplegable de agua y se selecciona la opción Cota (figura 53), introduciendo el valor de 213 en el recuadro inferior (Cota [m]). Esto introduce un volumen de agua en las celdas seleccionadas hasta que se alcance la cota 213 m.

Figura 53. Cuadro de entrada de las condiciones iniciales asociadas a la cota.

Pulsando el botón Asignar de la imagen anterior, se seleccionan las superficies de la solera y el paramento inferior de la balsa (figura 54) y se pulsa sobre el botón terminar del cuadro de dialogo. Con esta acción, se impone un volumen dentro de la balsa con una cota constante de 213 m, medio metro por debajo de la cota de coronación (213.5 m).

Figura 54. Asignación de la condición de cota 213 m a las superficies interiores de la balsa.

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Una vez finalizada la asignación, es conveniente confirmar la correcta aplicación de las condiciones iniciales a cada superficie. Para ello se aplica la rutina Dibujar > Colores dentro de la ventana Condición Inicial (figura 55), donde se podrá visualizar por áreas coloreadas las superficies asociadas a cada calado o cota (figura 56).

Figura 55. Consulta de elementos seleccionados de la condición inicial.

Figura 56. Condiciones de calado (verde) y cota (amarillo) asignadas a las superficies del modelo.

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3.4. ASIGNACIÓN DE OTROS PARÁMETROS

En este ejercicio se va a asignar una rugosidad similar a toda la superficie. Para ello se selecciona la rutina Datos > Rugosidad > Usos del suelo (figura 57). En la pantalla que aparece, se introduce el valor de 0.05 en el cuadro Manning (figura 58) y se pulsa sobre el botón Asignar > Superficies.

Figura 57. Selección de la rugosidad en la barra de herramientas.

Figura 58. Cuadro de asignación de Usos del suelo.

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Una vez pulsado el botón de asignación, se seleccionan con el ratón todas las superficies definidas en el modelo y se pulsa sobre el botón terminar del cuadro de diálogo. Para comprobar si la asignación se ha realizado correctamente, se selecciona la rutina Dibujar > Todos los materiales para ver las superficies que han sido asignadas (figura 59). En nuestro caso se han seleccionado todos los elementos (figura 60).

Figura 59. Confirmación de usos del suelo aplicados.

Figura 60. Superficies seleccionadas con rugosidad 0.05.

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3.5. CONSTRUCCIÓN DE LA MALLA DE CÁLCULO

Una vez introducidos todos los valores, la siguiente fase del ejercicio es generar la malla de cálculo. Para ello, en el menú Malla (figura 61) están disponibles todas las opciones de edición y generación de malla.

Figura 61. Asignación de las características de la malla de cálculo.

En este caso, a diferencia de ejercicios anteriores, se va a definir dos tipos de malla en el modelo. En primer lugar se generará una malla en función de la geometría RTIN importada para el caso del terreno. Para facilitar la selección de las superficies de mallado, se selecciona la ventana de capas y se desactiva y bloquea la geometría y superficies asociadas a la balsa, que contará con otro tipo de malla al no pertenecer al RTIN (figura 62).

Figura 62. Desactivación y bloqueo de las capas asociadas a la balsa.

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Una vez desactivadas las capas del modelo que no forman parte del primer mallado, se utiliza para el resto de superficies del terreno la rutina Malla > Estructurada > Superficies > Asignar número de divisiones, y se selecciona con el ratón todo el terreno (figura 63).

Figura 63. Asignación de las características de la malla estructurada.

Posteriormente se pulsa la tecla Esc y aparece una ventana donde se requiere el número de divisiones que hay que asignar a cada línea (figura 64).

Figura 64. Ventana de entrada de número de divisiones en la malla estructurada.

De manera general, cuando la geometría es importada mediante este método (RTIN), es habitual construir la malla aprovechando las superficies triangulares creadas para generar los elementos asociados. En este sentido, se impone un valor de 1 para generar una malla con elementos similares en forma y número a la superficie RTIN.

Pulsando el botón Asignar y arrastrando el ratón sobre todas las superficies del terreno, se seleccionan todas las líneas donde se aplicará la división (figura 65). Finalmente se pulsa de nuevo la tecla Esc para concluir el proceso.

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Figura 65. Selección de las líneas del terreno durante la definición de la malla.

Tras esta acción, es necesario definir las características de la malla de la balsa, que fue importada a partir de un archivo dxf (Autocad). Al igual que en la situación anterior, se pincha sobre la ventana de capas y se desbloquea las geometría y superficies asociadas a la presa, al mismo tiempo que se realiza la operación contraria con la capa de terreno (figura 66).

Figura 66. Desactivación y bloqueo de las capas asociadas al terreno.

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En este caso, al no contar con unas superficies de geometría triangular, se seleccionan otra opción de mallado no estructurado mediante la rutina Malla > No estructurada > Asignar tamaño a superficies (figura 67).

Figura 67. Asignación de las características de la malla no estructurada.

Aparece una nueva ventana que requiere el tamaño de la superficie a asignar. En este caso se impondrá un valor de 5 (figura 68).

Figura 68. Ventana de entrada de tamaño de superficie en la malla no estructurada.

Tras introducir este valor, se selecciona el botón Asignar para seleccionar las superficies asociadas a la balsa y se pulsa Esc. Una vez definida las condiciones de la malla al completo, es necesario generarla. Para ello se entra en venta Malla > Generar malla (figura 69). Por último, se selecciona de nuevo la ventana Capas y se activan y desbloquean todas aquellas capas que estaban ocultas.

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Figura 69. Generación de la malla de cálculo.

Al seleccionar esta opción, aparece la ventana de la figura 70 y se hace clic en Aceptar, con lo que se generará de manera automática la malla de cálculo. En esta ventana debe estar activada la opción Obtener parámetros de mallado del modelo que indica que el programa mallará según las condiciones que antes se le ha indicado.

Figura 70. Generación de la malla de cálculo.

El programa indica que la malla ha sido generada mediante la ventana de la figura 71 y presenta los resultados a través del botón Ver malla (figura 72).

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EJERCICIO 10. ROTURA DE BALSA EN LLEIDA / 449

Figura 71. Resultados de generación de malla.

Figura 72. Estructura de la malla generada.

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3.6. LANZAMIENTO DEL PROCESO DE CÁLCULO

La última parte del preproceso es el lanzamiento del proceso de cálculo. Para llevar a cabo esta operación se desarrolla la rutina Calcular > Calcular (figura 73).

Figura 73. Inicio del proceso de cálculo mediante la opción Calcular

Una herramienta muy útil durante el proceso de cálculo es la opción Calcular > Ver Información del proceso (figura 74), que nos permite consultar el estado de la simulación y el periodo en el que se encuentra.

Figura 74. Consulta del proceso de cálculo.

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La nueva ventana de información proporciona información continua sobre el proceso de cálculo, que se centra en el volumen inicial, el tiempo de simulación, el paso de tiempo asociado a la condición de Courant, el tiempo de cálculo de cada intervalo y los datos caudal de entrada y salida en m3/s (figura 75).

Figura 75. Cuadro de diálogo del proceso de cálculo al inicio del proceso

En este caso, tanto el caudal de entrada como el de salida son 0, ya que el caudal de rotura no requiere un caudal de entrada definida en las condiciones de contorno. A medida que el frente de onda vaya avanzando a lo largo del terreno, se producirá la salida del flujo por cualquier borde del modelo, como es el caso de este ejercicio para los 2200 segundos (figura 76).

Figura 76. Cuadro de diálogo del proceso de cálculo en el instante de salida de caudal

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Al finalizar el cálculo, una vez transcurridos los 7200 segundos, aparece una nueva ventana que indica que el programa ha finalizado el proceso (figura 77). En esta ventana se puede Aceptar para seguir trabajando en el área de preproceso o seleccionar Postproceso para visualizar los resultados.

Figura 77. Ventana de finalización del proceso de cálculo.

3.7. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

La fase de postproceso del modelo Iber permite la visualización de los resultados obtenidos mediante el cálculo. Para ejecutar esta acción se puede pulsar el botón Aceptar en la ventana que aparece al finalizar el cálculo (figura 77) o mediante la rutina Archivo > Postproceso (figura 78). Existe también la opción de cambiar del pre al postproceso de manera inmediata pulsando sobre el botón Cambiar entre pre y postproceso (figura 79) que se encuentra en la barra de herramientas superior.

Figura 78. Paso a postproceso mediante el menú Archivo.

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Figura 79. Paso a postproceso mediante el icono Cambiar entre pre y postproceso.

Una vez dentro del postproceso, se van a establecer las líneas de trabajo en base a los resultados obtenidos. En este ejercicio, las herramientas de análisis del programa Iber permiten un estudio global de afecciones en la zona debido a la rotura de la balsa, al mismo tiempo que se pueden analizar fenómenos locales de carácter hidráulico y de deformación del terreno. A continuación, se desarrollan todas las operaciones a realizar para monitorizar el proceso de rotura: ● ● ● ●

Delimitación de la zona de afección y estudio del frente de onda.

Obtener secciones transversales de la cota de agua a lo largo del eje de evolución del flujo. Estudio de la deformada de la brecha.

Obtener el hidrograma de rotura de la balsa.

3.7.1 Delimitación de la zona de afección y estudio del frente de onda

Para comenzar con el análisis, se selecciona el tipo de resultado a visualizar, en este caso calado. Siguiendo la rutina Ventana > Ver resultados (figura 80), aparece la ventana Visualizar resultados y deformación (figura 81). A continuación, se selecciona el paso de tiempo a estudiar y se picha sobre el desplegable de Vista y sobre la opción Áreas coloreadas. Por último, pulsamos sobre la opción calado que aparece en la ventana y Aplicar. Al hacerlo en la pantalla se visualiza la opción deseada.

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Figura 80. Comando para la visualización de todos los resultados.

Figura 81. Ventana para la selección y visualización de resultados.

Es necesario estudiar los resultados en diferentes pasos de tiempo para conocer el verdadero alcance del frente de onda. En el paso 0 (figura 82), el volumen total definido en el preproceso se encuentra totalmente confinado en la balsa con un calado de 5 m.

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Figura 82. Campo de calados en el instante inicial.

En el siguiente paso de tiempo (100 s) aparece iniciado el proceso de rotura y se hace notable la propagación de la onda en el paso 300 s (figura 83).

Figura 83. Campo de calados en el instante 300 s.

En el paso 1500 s la onda ha alcanzado la autovía AP-2, siguiendo un antiguo cauce que está definido por la orografía del terreno (figura 84). En este instante la balsa se encuentra ya a media capacidad y el frente del flujo hace que se concentre más volumen de agua sobre el terraplén de la autovía hasta que consigue sobrepasar la calzada.

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Figura 84. Campo de calados en el instante 1500 s.

Los resultados obtenidos del paso 2000 s muestran que el frente de onda se ha dividido en dos, uno que ha sobrepasado la autopista y continua sobre el cauce original del arroyo, y un segundo caudal que avanza paralelo a la autopista a lo largo de su red de drenaje superficial (figura 85).

Figura 85. Campo de calados en el instante 2000 s

En el paso 4000 s ambos frentes han alcanzado los límites del modelo y desaguan a través de los contornos abiertos definidos en el preproceso (figura 86). En este instante la balsa ha vaciado por completo su volumen y la cola del flujo desembalsado se difumina a media que llega a la autovía.

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Figura 86. Campo de calados en el instante 4.000s.

En el instante final de la simulación (paso 7200 s) casi todo el volumen de la balsa se ha evacuado a través de los contornos del modelo, manteniendo un volumen permanente en torno a la autovía que llega a alcanzar cerca de 3 metros en determinados puntos (figura 87).

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Figura 87. Campo de calados en el instante 7.200s.

El análisis de los resultados muestra como principal afección la inundación de la autovía durante el recorrido del frente de onda, que bloquea totalmente el tránsito en la zona donde se produce la sobreelevación. En este caso, no hay efectos sobre las poblaciones cercanas y sólo parciales sobre las fincas de los alrededores. En algunos puntos, el calado del caudal de rotura puede llegar alcanzar 4.9 m

Una vez analizados los calados, otra variable que representa el grado de peligrosidad de la rotura de la balsa es la velocidad. Realizando un análisis del campo de velocidades para los pasos 2000, 4500 y 7200 segundos (figuras 88, 89 y 90), podemos representar los puntos donde el flujo adquiere mayor velocidad durante todo el proceso. En la ventana Visualizar Resultados y Deformación (figura 82), es necesario seleccionar la opción Velocidad > Velocidad para representar el campo de velocidad media.

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Figura 88. Campo de velocidades en el instante 2000 s.

Figura 89. Campo de velocidades en el instante 4500 s.

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Figura 90. Campo de velocidades en el instante 7200 s.

Los resultados muestran velocidades máxima de en torno a 3 m/s en puntos localizados del modelo, pero están asociados a la pendiente del talud de la autovía. Como valor representativo, las velocidades medias a lo largo del eje de evacuación en los casos más desfavorables rondan los 1.5 m/s.

3.7.2. Obtener secciones transversales de la cota de agua a lo largo del eje de evolución del flujo

Una herramienta útil del postproceso es el análisis de variables en secciones transversales mediante el comando Varias Gráficas (figura 91). En el desplegable se elige la segunda opción para realizar gráficos representando una variable a lo largo de una sección definida entre dos puntos. Una vez dentro, se elige Cota de Agua y se define sobre el terreno la línea de control (figura 92).

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Figura 91. Obtención de una sección por un eje definido por dos puntos.

Figura 92. Definición de la sección transversal mediante dos puntos.

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Automáticamente aparece una nueva ventana con la variable asociada a la sección seleccionada (figura 93). Para ayudar a la interpretación de los resultados, se puede añadir la línea de cota del terreno para ese mismo eje mediante la rutina en Ventana > Ver resultados y seleccionando la variable Cota dentro del grupo de resultados Topografía. Posteriormente hay que repetir el procedimiento anterior seleccionando la opción cota y realizando una sección sobre la línea anterior (figura 94).

Figura 93. Obtención de una sección transversal asociada a la Cota de agua.

Figura 94. Sección longitudinal del río asociada a la cota de agua y la cota del terreno.

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3.7.3 Estudio de la deformada de la brecha

El modelo Iber lleva a cabo la rotura de la balsa mediante una deformación de la malla. El postproceso permite la visualización de la rotura de manera conjunta con la representación de las variables hidráulicas.

Para ejecutar esta visualización es necesario aplicar la rutina Ventana > Ver resultados y deformación. Una vez dentro de la ventana, hay que seleccionar la pestaña Malla Principal y pinchar sobres las casillas Deformada y Vector de posición. Dentro del desplegable Análisis hay que seleccionar la opción Sedimentos y en Resultados marcar Vector Cambio de Fondo (figura 95). Para ver correctamente la deformación es conveniente imponer un factor de deformación unidad para una representación real de la brecha. La figura 96 muestra la deformada del terreno para el paso 2000 s.

Figura 95. Configuración para la representación de la brecha mediante deformación de la malla.

Figura 96. Representación de la malla deformada para el paso 2000 s.

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Una vez seleccionada la opción de deformación, podemos representar cualquier variable hidráulica asociada a la rotura dentro de la pestaña Ver resultados en la ventana de Visualizar Resultados y Deformación. La figura 97 representa el mapa de calados en el entorno de la brecha para el paso 2000 s.

Figura 97. Mapa de calados en torno a la balsa para el paso 2000 s.

3.7.4. Obtener el hidrograma de rotura de la balsa

Un resultado muy útil durante este tipo de procesos es el Hidrograma de rotura, que representa el caudal unitario desaguado por la brecha a lo largo del tiempo. El modelo Iber permite esta opción pulsando el botón crear secciones de la barra lateral (figura 98) que permite crear una línea de control en la zona donde se produce la brecha (figura 99).

Figura 98. Selección de la opción Crear secciones.

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Figura 99. Definición de la sección de control en la brecha.

Una vez establecida la sección, se pincha sobre el botón Obtener hidrograma (figura 100) y se selecciona la línea definida anteriormente, generando automáticamente la gráfica del hidrograma de rotura (figura 101).

Figura 100. Selección de la opción Generar hidrograma.

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Figura 101. Hidrograma de rotura.