Quería escribir mi primer post sobre la modelización numérica de inundaciones súbitas debido a lluvias torrenciales.
Para este tipo de problemas, las soluciones 2D funcionan bien en su mayor parte, sin embargo quería mostrar cómo una herramienta enfocada para simulaciones tridimensionales como lo es FLOW3D permite abordar también este tipo de eventos. En el caso de las inundaciones repentinas, mi conclusión es que pueden ser perfectamente simuladas (y que son muy efectivas desde el punto de vista computacional).
La forma en que se hace el setup de esta simulación es partiendo de una topografía con una capa superficial considerada como medio poroso. Esta capa se superpone a un lecho de roca que es impermeable. Además, la capa más superficial es definida como una fuente de fluido en su parte más exterior. En esta simulación se está modelando una inundación repentina con intensas precipitaciones que duran 180 minutos. La capa inferior es roca de fondo, y como se esperaba inicialmente, el flujo se rige tanto por la filtración en la capa superior permeable como por los comportamientos habituales de advección / Navier Stokes. Una vez que la capa permeable está saturada, comenzamos a ver más dinámica del agua superficial, que a su vez conduce a flujos torrenciales hacia abajo en las elevaciones más bajas de los cañones.
La información se visualiza fácilmente. En este caso se simulan dos situaciones al mismo tiempo: la escorrentía y el torrente subsiguiente se formaron en un cañón (a la derecha del dominio) y la escorrentía de mini-cañones en un cuerpo de agua preexistente adyacente (a la izquierda del dominio).
El mapa de precipitación puede definirse completamente tanto espacial como temporalmente en todo el dominio, y los comportamientos porosos pueden modelarse tanto para medios saturados como no saturados.
Aquí podéis ver una animación del resultado de la simulación.
Finalmente, es muy interesante observar la serie temporal de profundidad del agua ubicada en una sonda colocada cerca del extremo inferior (en elevación) donde esperaba ver un flujo de gran volumen y acumulación de agua. Inicialmente, mientras la capa porosa absorbe activamente agua, no vemos acumulación de agua superficial. Luego, una vez que la capa se satura, observamos un rápido aumento en la profundidad del agua, hasta que finalmente observamos el equilibrio de estado estable entre la afluencia de precipitación y la salida a través del torrente.
Finalmente, se observa que puede se puede avanzar aun más con el mapeo de las tasas de precipitación simplemente colocando su dominio en varios subcomponentes (por cierto, pueden ser de forma arbitraria):
Espero que haya sido de vuestro interés. Muchas gracias por vuestro tiempo.
NOTA: Autor de la simulación John Wendelboo (Flow Science Inc)
