En el presente tutorial se evaluará la deformación de un lecho hipotético, creado para condiciones prácticas con el solucionador Nays2DH, este solucionador contiene un modelo computacional para simular flujos horizontales en 2D, transporte de sedimentos y cambios morfológicos del lecho de bancos en ríos; permitiendo visualizar al final de la implementación de las condiciones de borde el cambio de elevación distribuido en el lecho.
Acerca del solucionador
Nays2DH es un modelo computacional para simular el flujo horizontal bidimensional (2D), el transporte de sedimentos, los cambios morfológicos del lecho y los bancos en los ríos. Aunque iRIC ha proporcionado varios solucionadores 2D, como Nays2D, Morpho2D, FaSTMECH, etc., se empezó a generar una confusión en los usuarios, por lo que, decidieron combinar Nays2D y Morpho2D para proporcionar una herramienta más poderosa y fácil de usar para los usuarios de iRIC, originándose así Nays2DH. Para entender entonces en que consiste este solucionador, se tiene que saber en qué consiste cada parte.
Nays2D es un solucionador 2D plano para calcular el flujo, el transporte de sedimentos, la evolución del lecho y la erosión del banco en los ríos, además se incorporaron el modelo de confluencia de ríos, el modelo de tamaño de grano de la mezcla, entre otros. Además, Nays2D se ha aplicado a varias aplicaciones prácticas: proceso de evolución del lecho en ríos afectados por árboles y vegetación, cálculo y predicción de inundaciones en llanuras de inundación, sedimentación en confluencias fluviales, análisis de erosión de riberas y desastres por inundaciones.
Morpho2D es un solucionador para simular los cambios morfodinámicos bidimensionales en los ríos. Morpho2D incluye varias posibilidades para simular los cambios morfológicos del lecho del río con sedimentos uniformes y mixtos, y simular el desarrollo de barras libres con la clasificación de partículas de sedimentos en el lecho del río. Morpho2D también se ha aplicado a varias aplicaciones del mundo real en ingeniería fluvial, como el análisis de la evolución del lecho bajo los efectos de la vegetación, el transporte de sedimentos y la evolución del lecho con el lecho no erosionable (por ejemplo, lechos rocosos y lechos fijos).
Características del escenario
El presente río simulado no está en base a un caso real, es creado con el fin de darle la característica de sinuosidad, esto se hace mediante una propiedad al crear la grilla que permite darle forma al canal y le otorga la función de “seno” al recorrido del río.
Condiciones Iniciales del modelo
Este modelo esta generado en base a la función de forma de canal incorporada en iRIC llamada “Sine-generated curve” con un ancho de canal de 0.3 metros y una longitud de onda del meandro equivalente a 4.7 metros y un ángulo de 28.6°, la pendiente de este canal es equivalente a 0.004 metros. Se le proporciona posteriormente la rugosidad y además se configuran algunas celdas con rugosidad diferente, esto se toma como diferencias en el material del lecho del río, como caudal se toma un caudal único durante todo el tiempo de la simulación equivalente a 0.004 m3/s con un tiempo computacional total de 1800 segundos, las visualizaciones escritas de salida corresponden a intervalos de 60 segundos y un tiempo computacional equivalente a 0.01 segundos.
Consideraciones
Mencionadas las consideraciones anteriores, se tiene que las simulación no es compleja, es un ejemplo sencillo de implementar, pero el detalle está en la visualización del solucionador que computa los cambios en la elevación del lecho del río debido a la característica geométrica propia del río que lo hace ser sinuoso, hay que considerar aquí la incorporación de sedimentos y la erosión de los taludes para un análisis complejo y si es que es necesario claro está, así se podría evaluar un cambio de lecho de río completo. Entre la ventaja de este solucionador está como se han incorporado varios solucionadores en este modelo para la formulación del mismo, y las limitaciones presentes están en data disponible para la implementación del modelo, siendo muchas veces en ríos peruanos la principal limitación.
