Archivos de control del Telemac-2D para la modelación numérica de los sedimentos

Para la modelación de sedimento con el programa Telemac-2D y Sisyphe se deben tener en cuenta los siguientes archivos (Ilustración 4-23):

Ilustración 4-23 Archivos para la modelación sedimentológica que se ejecutará en el programa Telemac-2D y Sisyphe

Fuente: Elaboración propia

En el apartado 4.2.4 se describen algunos de los archivos que contiene la carpeta a partir de la cual se ejecuta el programa. Algunos tienen unos pequeños cambios descritos a continuación para adaptarse a las condiciones que deben cumplir para la modelación numérica de sedimentos.

A) GEO.slf, la geometría del fondo de los canales a modelar se ve afectada por una variable

llamada “NOER”, la cual indica las zonas rígidas no erosionables de los canales.

A partir de las Ilustraciones 4-24 y 4-25 se muestra como se crea la nueva variable. Se activa la opción “Add Variable”, en “Name” se escribe “NOER” y “0” en “Dedault Node

Value”.

Ilustración 4-24 Creación de la variable NOER Fuente: Elaboración propia

Ilustración 4-25 Variable NOER Fuente: Elaboración propia

El archivo “NOER” se guarda dentro de “GEO.slf”. La superficie que se observa a continuación en la Ilustración 4-26, muestra el fondo que indica el valor “0” para las zonas no erosionables ya que es un fondo rígido, esto es leído por Telemac-2D.

Ilustración 4-26 Zona rígida no erosionable del canal principal y derivador

Fuente: Elaboración propia

B) noerod.f, este archivo se utiliza para especificar las áreas rígidas. Las profundidades de

las áreas no erosionables se imponen en esta subrutina. La Ilustración 4-27 muestra parte del archivo en el cual se debe detallar la variable que debe leer, especificando la zona no erosionable (TYPE (BIEF_OBJ : : NOER)) y el valor que se le da a dicha variable (RECORD = 0).

Ilustración 4-27 Parte del archivo noerod.f, en el que se especifica la variable NOER y su valor

Fuente: Elaboración propia

C) cliSed.cli, este archivo se forma creando una copia del archivo “cli.cli”, y se cambia el

nombre a “cliSed.cli”. El archivo “cli.cli” tiene 13 variables (Tabla 4-6), de las cuales Sisyphe sólo tiene en cuenta 4 variables para el archivo “cliSed.cli” (Tabla 4-7)

Zona rígida no erosionable.

Tabla 4-6 Variables del archivo "cli.cli" Variables

X1 LIHBOR Condición de borde (tirante de agua) X2 LIUBOR Condición de borde (velocidad en el eje X) X3 LIVBOR Condición de borde (velocidad en el eje Y) X4 HBOR Valor de tirante de agua

X5 UBOR Valor de velocidad en el eje X X6 VBOR Valor de velocidad en el eje Y X7 AUBOR X8 LITBOR X9 X10 X11 G # de nodo L

Fuente: Elaboración propia

Tabla 4-7 Variables del archivo "cliSed.cli" Variables

X2 LIQBOR

X5 QBOR Concentración de sedimentos (m2_/s)

X8 LIEBOR LICBOR X9 EBOR CBOR

Fuente: Elaboración propia

Dependiendo de las condiciones de bode para los sedimentos, se define una configuración de códigos para las variables. En la presente tesis, se evalúa el transporte de carga de sólido de fondo. Esta carga se impone a la entrada de la bocatoma, dejando libre la salida del canal derivador y extensión del canal principal (ver Tabla 4-8).

Tabla 4-8 Configuración de los nuevos códigos para el archivo "cliSed.cli" Configuración de códigos para las variables

X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 G L "cli.cli" 5 4 4 0 0 0 0 4 0 0 0 7687 2 # outLet "cliSed.cli" 5 4 4 0 0 0 0 4 0 0 0 7687 2 # outLet "cli.cli" 5 4 4 0 0 0 0 4 0 0 0 60852 1481 # outLet "cliSed.cli" 5 4 4 0 0 0 0 4 0 0 0 60852 1481 # outLet "cli.cli" 4 5 5 0 0 0 0 4 0 0 0 20 1901 # inLet "cliSed.cli" 4 5 5 0 0 0 0 5 0 0 0 20 1901 # inLet

Fuente: Elaboración propia

Para los 3 casos estudiados donde b' es de 1 m, 2 m y 5 m, las variables X1, X2 X3 y X8 mantienen el cambio de 4 5 5 4 a 4 5 5 5 en el caso de la entrada (inLet) al canal principal, para el caso del canal derivador y extensión del canal principal se mantiene 5 4 4 4.

E) cas.txt, al archivo “cas.txt” explicado en el apartado 4.3.3 se le agrega unos comandos

para insertar al módulo SISYPHE en la modelación de sedimentos /---

/ INPUT-OUTPUT, FILES

/--- PREVIOUS COMPUTATION FILE ='resInitial.slf'

FORTRAN FILE ='noerod.f'

/--- / COUPLING WITH SISYPHE

/---

COUPLING WITH = 'SISYPHE' SISYPHE STEERING FILE = 'sisCas.txt' COUPLING PERIOD FOR SISYPHE = 1

Donde:

Previous computation file, es el archivo que proporciona el resultado del modelo

hidrodinámico que leerá el programa Telemac-2D para correr los sedimentos. Coupling with

sisyphe, especifica el tipo de acoplamiento (coupling with), el nombre del archivo de

dirección de Sisyphe (sisyphe steering file) y el periodo de acoplamiento de Sisyphe (coupling period for sisyphe)

F) sisCas.txt, archivo de control de “Sisyphe” utilizado para la modelación de sedimentos

de los canales a trabajar

/---/

/ SISYPHE - BOCATOMA CON BIFURCACIÓN A 90 GRADOS / /---/

GEOMETRY FILE = 'GEO.slf'

BOUNDARY CONDITIONS FILE = 'cliSed.cli'

RESULTS FILE = 'resSed.slf'

/---

/ GENERAL INFORMATIONS - OUTPUTS /---

VARIABLES FOR GRAPHIC PRINTOUTS = 'B,M,E,QSBL,Q,R,TOB' TIME STEP = 0.002

NUMBER OF TIME STEPS = 500000 /---

/ BOUNDARY CONDITIONS /---

MASS-BALANCE = YES

/--- / EQUATIONS, BOUNDARY CONDITIONS

/---

PRESCRIBED SOLID DISCHARGES =0.0;0.0;0.00136 /---

/ PHYSICAL PARAMETERS

/---

NUMBER OF SIZE-CLASSES OF BED MATERIAL = 1

NON COHESIVE BED POROSITY = 0.4 SEDIMENT DIAMETERS = 0.062 INITIAL FRACTION FOR PARTICULAR SIZE CLASS = 1 COHESIVE SEDIMENTS = NO /SETTLING VELOCITIES = 0.0173;0.0064;0.0024 SHIELDS PARAMETERS = 0.045 /--- / MODELING PARAMETERS /---

BED-LOAD TRANSPORT FORMULA = 1 BED LOAD = YES FORMULA FOR SLOPE EFFECT = 1 FORMULA FOR DEVIATION = 1 SLOPE EFFECT = YES FRICTION ANGLE OF THE SEDIMENT = 40

BETA = 1.3 PARAMETER FOR DEVIATION = 0.85 SEDIMENT SLIDE = YES

SECONDARY CURRENTS = YES SECONDARY CURRENTS ALPHA COEFFICIENT = 1

CORRECTION ON CONVECTION VELOCITY = NO

MASS CONCENTRATION = NO OPTION FOR THE TREATMENT OF NON ERODABLE BEDS = 3

Descripción de cada uno de los comandos que simulará el modelo a estudiar mediante el programa de Sisyphe (Tassi, 2014):

General informations-outputs

 Variables for graphic printouts: variables para la impresión de gráficos, se utiliza para especificar la lista de variables que se van a almacenar en el archivo de resultados. La descripción de cada variable utilizada es:

B : elevación de fondo (m)

M : descarga de la carga de fondo (m2_/s)

E : evolución de fondo (m) QSBL : velocidad de carga de fondo Q : flujo de agua de un fluido (m2_/s)

R : fondo no erosionable

TOB : esfuerzo cortante de fondo (N/m2)

Equations, boundary conditions

 Prescribed solid discharges: Descargas sólidas prescritas (m3_{/s), especifica la}

concentración de carga sólida que pasará por el canal.

El cálculo del caudal sólido que ingresa a la bocatoma, para observar el comportamiento de la sedimentación, se halla mediante la fórmula de Meyer Peter y Müller (Ecuación 1-39), teniendo en cuenta los datos del caudal de entrada de 28,67 m3/s, el caudal sólido de fondo es:

g_B= 0,945 kgf/s/m g_B= 4,725 kgf/s g_𝐵= 0,002 m3/s

Physical parameters

 Number of size-classes of bed material (NSICLA): número de clases de material de fondo. Para sedimentos uniformes, la distribución granulométrica está representara por un solo valor NSICLA = 1.

 Sediment density: densidad del sedimento. Se trabaja con un valor de 2650 kgf/m3_.

 Non cohesive bed porosity: porosidad del fondo no cohesivo. Por defecto tiene un valor de 0,4.

 Sediment diameters: diámetro del sedimento. Para el modelo trabajado se escoge un diámetro de partícula igual a 1,2 mm, según la Tabla 1-1 para la clasificación de sedimentos tipo arena.

 Initial fraction for particular size class: fracción inicial para clases de tamaño particular. Para la modelación de bocatomas con bifurcación a 90° se usó un tamaño de sedimento, por lo tanto, tenemos el 100% del mismo tamaño.

 Cohesive sediments: sedimentos cohesivos. NO, para sedimentos no cohesivos.

 Shields parameters: parámetros de protección (θc). Es usado para calcular el inicio del movimiento de los sedimentos en el flujo del fluido y es calculado por el modelo como una función del diámetro adimensional del grano D*, ver Ecuaciones 4-4 y 4-5

D_* = d [( ρs ρ - 1) g ν2] 1/3 (4-4) { 0,24D*-1 D* ≤ 4 0,14D*-0,64 4 < D* ≤ 10 0,04D*-0,10 10 < D* ≤ 20 0,013D*-0,29 20 < D* ≤150 0,045 150 < D_* (4-5) Modeling parameters

 Bed-load transport formula: fórmula de transporte de carga de fondo. Para el presente estudio e estableció un ICF = 1, que corresponde a la fórmula de Meyer-Peter-Müller. Esta clásica fórmula de carga de fondo ha sido validada para sedimentos gruesos en el rango de 0,4 mm < d50 < 29 mm.

 Bed load: carga de fondo. YES, existe carga de fondo.

 Formula for slope effect: fórmula para efecto de pendiente. Este efecto inclinado aumenta la velocidad de transporte de carga de fondo en la dirección de la pendiente descendente y se reduce en la dirección de la pendiente ascendente. Valor 1 por defecto.

 Formula for deviation: formula de desviación. Se elige para la corrección de dirección. Valor 1 por defecto.

 Slope effect: efecto de pendiente.

 Friction angle of the sediment: ángulo de fricción del sedimento  Beta: factor empírico con valor por defecto de 1,3.

 Sediment slide: deslizamiento de sedimentos

 Seconday currents: corrientes secundarias. Se activa para el transporte de carga de fondo. No, opción por defecto.

 Secondary currents alpha coeficient: coeficiente alpha para corrientes secundarias. Se activa para el transporte de carga de fondo. Valor 1, opción por defecto.

 Correction on convection velocity: corrección de la velocidad de convección  Mass concentration: concentración de masa

 Option for the treatment of non erodable beds: opción para el tratamiento de cama no erosionables. Limita la erosión del fondo. Se elige un valor de 3 para minimizar la descarga sólida en elementos finitos.

Capítulo 5