Martes, 10 Abril 2012 11:29

TSUSY

El TSUSY (Tsunami Simulation System) es una herramienta desarrollada en el IH Cantabria que permite la propagación numérica de tsunamis en tiempo real.

En caso de existir un terremoto que generase un tsunami, el IH Cantabria está en disposición de ofrecer, gracias al TSUSY, datos relevantes en un breve espacio de tiempo. Proporcionando, entre otros, mapas que recogen valores de tiempos de viaje de la ola de tsunami desde el epicentro hasta la costa, así como un orden de magnitud de la altura máxima de ola que se puede esperar en las diferentes zonas de afección del tsunami.

TSUSY

Alturas de ola máxima y tiempos de viaje (Tsunami de Japón del 11 de Marzo de 2011)

Para ello, el TSUSY utiliza los parámetros que caracterizan el terremotos y que proporciona el USGS (Servicio geológico de los Estados Unidos) breves instantes después de que suceda el seísmo. Con ellos, la herramienta ejecuta el modelo C3, también desarrollado en el IH Cantabria, con base al modelo COMCOT. Este modelo resuelve las llamadas "Shallow water Equations" en una serie de mallas con la batimetría que engloban todos los océanos, para calcular los resultados mencionados en cualquier parte del mundo.

Martes, 10 Abril 2012 11:23

ESEEO

grafico15Establecimiento de un sistema español de oceanografia operacional ESEOO (2004-2007)

Es un proyecto financiado por el Ministerio de Ciencia y Tecnología cuyo objetivo es promover la Oceanografía Operacional en el ámbito nacional y, más concretamente, los servicios capaces de proporcionar respuestas a situaciones de emergencia en el mar, tales como vertidos y seguimiento de objetos a la deriva. Han participado más de 14 instituciones españolas, destacando la Sociedad de Salvamento Marítimo por su condición de usuario final de los productos del proyecto.

En el marco de este proyecto, IH Cantabria ha desarrollado una serie de servicios basados en modelado numérico como:

  1. el sistema operacional OPROMS, que diariamente proporciona predicción de alta resolución de nivel del mar, corrientes, temperatura y salinidad para la costa de Cantabria y
  2. el modelo de transporte y degradación de hidrocarburos, TESEO, que permite predecir la trayectoria y el comportamiento de derrames u objetos a la deriva.
Martes, 10 Abril 2012 11:23

ENCORA

European Network on Coastal Research

ENCORA (2006-2009) -la red de redes europea transnacional para la Gestión Integrada de Zonas Costeras (GIZC) es un proyecto financiado por la Unión Europea dentro del 6º programa marco. La misión de ENCORA fue integrar las actividades de sus instituciones constitutivas y establecer los enlaces apropiados entre investigadores, profesionales, legisladores y otros grupos de interés en asuntos costeros.

HISPACOSTA, la red nacional española de ENCORA, se gestiona actualmente desde el Instituto de Hidráulica Ambiental de Cantabria (IH Cantabria). La oficina de Hispacosta tenía una función doble, siendo sede tanto de la Coordinación Nacional (OCN) en España, como de la Coordinación Temática (OCT) en Europa dedicada específicamente a "Capacitación, formación y educación en GIZC". La misión principal de Hispacosta como red nacional de GIZC en España fue la de regular, promover, estimular y facilitar el proceso de intercambio de experiencias y conocimientos sobre la costa así como la coordinación y la cooperación entre los participantes y las actividades de la red tanto en el ámbito nacional como europeo. Los miembros de Hispacosta participaron, entre otras actividades, en el desarrollo de Planes de Acción Europeos de ENCORA para fijar las prioridades de las estrategias Europeas en la implementación de GIZC

 ENCORA003

Martes, 10 Abril 2012 11:23

THE COASTVIEW

The COASTVIEW (2002-2005) es un proyecto Europeo el cual reúne universidades, centros de investigación e instituciones encargadas de la gestión. El proyecto pretende implementar el sistema de vídeo cámaras para el seguimiento de las costas. Tiene como objetivos mostrar la utilidad de los sistemas en la gestión de la costa y entender los procesos morfodinámicos en la costa.

En el marco del proyecto, el IH Cantabria ha instalado un sistema de vídeo en la playa del "El Puntal" de Santander. La implementación de este sistema y una serie de campañas de campo llevadas a cabo dentro del proyecto, han servido de base para el desarrollo de metodologías y algoritmos numéricos que permiten la identificación de indicadores obtenidos a partir de las imágenes, con el fin de resolver problemas de gestión de la seguridad en la navegación, en los canales de acceso a puertos; entender y proteger las playas y dunas, de posibles procesos de erosión, inundaciones, impacto de de dragados o construcción de obras; finalmente, el uso de la playa con fines turísticos, donde es importante evaluar la situación de uso turístico de la playa.

COST VIEW1

Martes, 10 Abril 2012 11:23

TRANSFER

TRANSFER (Tsunami Risk ANd Strategies For European Region)

TRANSFER es un proyecto Europeo (FP6) donde participaron más de 30 centros de investigación, universidades y agencias europeas. El proyecto también incluye usuarios finales (entidades gestoras en la costa a nivel local, regional y nacional, entidades estatales como protección civil, planeación, demarcaciones de costas, municipalidades).

El proyecto pretende entender mejor los procesos de los tsunamis en la región Atlantico-mediterranea europea; valorar la peligrosidad, vulnerabilidad y riesgo de las costas europeas; identificar estrategias para reducir el riesgo de tsunamis y establecer las bases para un sistema de alarma frente a tsunamis de las costas europeas.

En el marco de este proyecto, IH Cantabria ha desarrollado y validado un modelo de propagación de tsunamis (C3), ha desarrollado metodologías y guías para la elaboración de mapas probabilísticos de inundación, ha evaluado la peligrosidad, vulnerabilidad y riesgo en Cádiz y las islas Baleares, proponiendo medidas de mitigación. Ha estudiado problemas de resonancia en el puerto de Palma de Mallorca debido a tsunamis.

 Diapositiva transfer

Martes, 10 Abril 2012 11:04

Wave2wire

Martes, 10 Abril 2012 10:57

IH-3VOF

IH-3VOF es un código desarrollado por el IH Cantabria para resolver los flujos tridimensionales en Ingeniería de Costas, en especial, interacción onda-estructura. presa-cuad-VOF-4

IH-3VOF es un modelo capaz de estudiar, con un enfoque completamente tridimensional, problemas en los que hicieran aparición medios porosos, tales como el estudio de diques de escollera. El modelo puede ser directamente aplicado al estudio de estructuras costeras convencionales como son diques con distintas configuraciones. El rebase, el "run-up" así como las fuerzas actuantes en la estructura pueden ser evaluadas bajo muy diferentes condiciones dinámicas. Por lo tanto, el modelo puede usarse como un laboratorio para desarrollar experimentos y obtener formulaciones para el correcto diseño de estructuras específicas. También puede ser directamente aplicado al estudio de la hidrodinámica en la zona de rompientes en playas, considerando las propiedades porosas de la pendiente de la playa. Las tensiones tangenciales en el fondo pueden calcularse con un gran grado de exactitud al tiempo que se obtiene un mayor entendimiento de los mecanismos de transporte que se desarrollan.

Entre sus principales características cabe destacar la capacidad de simular el comportamiento de los fluidos dentro de los medios porosos, la capacidad de generar todo tipo de oleajes, y la capacidad de simular todo tipo de estructuras marítimas. El modelo ha sido validado con ensayos de laboratorio (del Jesus et al. 2012).

plataforma-VOF-velo.0495IH-3VOF resuelve las ecuaciones tridimensionales de Navier-Stokes para flujos transitorios en dos fases. La técnica VOF, desarrollada por Rider y Kothe (1998) es utilizada en el seguimiento de las interfaces entre dos fluidos. IH-3VOF está diseñado para simular todos aquellos fenómenos relevantes de la Ingeniería de Costas.

La discretización espacial de IH-3VOF se hace mediante el método de volúmenes finitos, pudiéndose utilizar mallas estructuradas y no estructuradas. Un método fraccionario en dos pasos (Chorin 1968) es utilizado para resolver los campos de velocidades y de presiones. Se utiliza el método FGMRES para resolver la ecuación de Poisson resultante. Para suprimir las oscilaciones espaciales en las presiones y en las velocidades, se aplica el método de interpolación de Rhie-Chow. El código puede ser ejecutado, tanto en serie como en paralelo, permitiendo realizar cálculos complejos con gran rapidez.

En resumen, IH-3VOF es un modelo de gran versatilidad capaz de simular de forma correcta el comportamiento del fluido en los estudios de interacción onda-estructura.

Publicaciones destacadas:

del Jesus, M., Lara J.L., Losada I.J (2012) Three-dimensional interaction of waves and porous coastal structures. Part I: Numerical model formulation. Coastal Engineering ELSEVIER. Vol 64, pp. 57-72.

Lara J.L., del Jesus, M., Losada I.J (2012) Three-dimensional interaction of waves and porous coastal structures.Part II: Experimental validation.
Coastal Engineering ELSEVIER. Vol 64, pp. 26-46.

López Lara, Javier; Guanche García, Yanira; Del Jesus Peñil, Manuel; Losada Rodríguez, Iñigo; Barajas Ojeda, Gabriel, Análisis numérico del flujo alrededor del morro de diques con un modelo 3-D de Navier-Stokes Título Congreso: XI Jornadas Españolas de Costas y Puertos.

López Lara, Javier; Higuera Caubilla, Pabl; Del Jesus Peñil, Manuel; Losada Rodríguez, Iñigo; Guanche García, Yanira; Barajas Ojeda, Gabriel, Numerical simulation of three dimensional breaking waves on a gravel slope using two-phase flow Navier-Stokes model. ACOMEN 2011. 5th International Conference on Advanced Computational Methods in Engineering (ACOMEN 2011).

López Lara, Javier; Del Jesus Peñil, Manuel; Guanche García, Yanira; Losada Rodríguez, Íñigo; Barajas Ojeda, Gabriel, Surface water waves induced hydrodynamics around breakwater heads: 3D Navier-Stokes approach. Coastal Structures 2011.

López Lara, Javier; Del Jesus Peñil, Manuel; Guanche García, Yanira; Losada Rodríguez, Íñigo; Barajas Ojeda, Gabriel, Surface Water Waves Induced Hydrodynamics around Breakwater Heads. 3D Navier-Stokes Approach. MARINE 2011. IV International Conference on Computational methods in Marine Engineering.

Lara J. L., Losada I.J. del Jesus M., Barajas G. y Guanche R., IH-3VOF: A three dimensional Navier-Stokes model for wave and structure interaction.

Título del Congreso: Proceedings of the 32nd International Conference on Coastal Engineering. ASCE.

Javier L. Lara , Maria Maza, Pablo Higuera, Gabriel Barajas, Ínigo J. Losada, Numerical modelling of wave generation using a two phase model. Application to wave overtopping. ECCOMAS.

Martes, 10 Abril 2012 10:57

IH-2VOF

ih2vof3IH-2VOF es un modelo en plena expansión y el más avanzado entre los de su categoría para el estudio de la interacción onda-estructura. Entre sus principales características destacan su capacidad para la simulación de todo tipo de estructuras marítimas a escala de prototipo o laboratorio. Así como, su capacidad para simular todo tipo de oleajes: oleaje regular, irregular, onda solitaria, etc. Todo ello proporciona al modelo IH-2VOF gran versatilidad, siendo capaz de simular dominios a escala de prototipo de hasta un kilómetro. El IH Cantabria ha calibrado y validado el modelo para el caso de diques en talud de materiales sueltos mediante numerosos ensayos de laboratorio, además de haber sido aplicado al diseño de obras marítimas.

IH-2VOF resuelve las ecuaciones bidimensionales en dos fases de Navier-Stokes, con la promediación de Reynolds, para tener en cuenta el papel de los procesos turbulentos del flujo. Dentro de los medios porosos, como son los mantos de las estructuras de materiales sueltos, se realiza un promediado a lo largo de un volumen de control. Por tanto el modelo resuelve las llamadas ecuaciones VARANS (Volume-Averaged/Reynolds-Averaged Navier-Stokes). El seguimiento de la superficie libre se resuelve mediante la técnica VOF (Volume Of Fluid) y la turbulencia se modela mediante un modelo k-ε.

En el desarrollo del modelo IH-2VOF, se ha prestado una especial atención a los procesos de generación/absorción del oleaje. Para ello se ha llevado a cabo la incorporación un algoritmo matemático, basado en contornos móviles (moving boundaries) que permite simular el movimiento de la pala generadora del oleaje (pala dinámica) junto con un proceso de absorción del oleaje reflejado en las estructuras.

En resumen, el modelo es capaz de proporcionar el campo de velocidades, presiones y turbulencia en un dominio bidimensional. Gracias a ello, el modelo IH-2VOF se ha aplicado con éxito en un amplio número de proyectos, tales como:

ih2vof2
  • Estudio de estabilidad de obras marítimas: determinación de presiones y subpresiones, estabilidad al vuelco, estabilidad al deslizamiento.
  • Estudio de funcionalidad de obras marítimas: flujo sobre la estructura, eventos de rebase, transmisión.
  • Diseño de obras de protección.
  • Estudio y diseño de estructuras convencionales y no convencionales.
  • Estudio de flujos medioambientales.
  • Estudio de la hidrodinámica en ecosistemas acuáticos.
  • Estudio de la hidrodinámica de la zona de rompientes y de swash.
  • Estudios vinculados a ondas largas (ondas solitarias, tsunamis).
  • Apoyo al diseño de modelos físicos de laboratorio.
  • Estudio de control de calidad de datos medidos en laboratorio.

Publicaciones destacadas:

Losada, I.J., Lara, J.L., Guanche, R., Gonzalez-Ondina, J.M. (2008). Numerical analysis of wave overtopping of rubble mound breakwaters. Coastal Engineering, ELSEVIER, vol.55(1), pp.47-62.

Lara J.L., Losada, I.J., Guanche, R. (2008). Wave interaction with low mound breakwaters using a RANS model. Ocean Engineering, ELSEVIER, vol.35(13), pp.1388-1400.

Guanche, R., Losada, I.J., Lara, J.L. (2009). Numerical analysis of wave loads for coastal structure stability. Coastal Engineering, ELSEVIER, vol.56(5-6), pp. 543-558.

Torres-Freyermuth, A., Lara, J.L., Losada, I.J. (2010). Numerical modelling of short- and long- wave transformation on a barred beach. Coastal Engineering, ELSEVIER, vol.57(3), pp.317-330.

Lara, J.L., Ruju, A., Losada, I.J. (2011). Reynolds averaged Navier–Stokes modelling of long waves induced by a transient wave group on a beach. Proceedings of the royal society A. 467: 1215-1242.

Lara, J.L., Losada, I.J., Maza, M., Guanche, R. (2011). Breaking solitary evolution over a porous underwater step. Coastal Engineering ELSEVIER, vol.58(9), pp.837-850.

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Martes, 10 Abril 2012 10:43

Ecohidrología y Geomorfología

Los cambios en los usos del suelo y especialmente la deforestación de las cuencas produce un importante cambio en las características hidrológicas y en las dinámicas de sedimentos y transporte de sustancias a través de las redes fluviales.

En este sentido IH Cantabria está interesado en la comprensión de los mecanismos que producen estos cambios. Por una parte, se está investigando como se alteran los flujos sub-superficiales así como los patrones de evapotranspiración ya que estas alteraciones producen cambios en la infiltración, escorrentía y en el contenido hídrico de una cuenca. En cuanto al transporte de sedimentos, se está analizando como la composición y disposición de los diferentes parches de vegetación que conforman el paisaje modifican los patrones de erosión-sedimentación en una cuenca y como estos afectan a la dinámica de transporte de sedimentos a lo largo de una red fluvial. Del mismo modo, IH Cantabria esta interesado en el análisis de los efectos que la presencia y ausencia de bosque de ribera tiene sobre la morfodinámica de un tramo fluvial.

Martes, 10 Abril 2012 10:43

Teledetección

La teledetección es una herramienta muy adecuada para el seguimiento de fenómenos naturales dinámicos, dada su capacidad de proporcionar gran cantidad de información de la superficie terrestre de una manera continua y homogénea.

La labor de investigación en este campo se desarrolla principalmente en los siguientes puntos:

  • El análisis de las series temporales de temperatura superficial del agua, tanto en la franja costera como en aguas continentales, con el fin de estudiar su variabilidad y anomalías, la posible correlación con los índices climáticos conocidos, y la integración de los datos en modelos numéricos hidrodinámicos.
  • El estudio y seguimiento de humedales, investigando la variabilidad de las áreas inundadas y su relación con los pulsos de inundación.
  • La determinación de la calidad del agua y su variabilidad.
  • El estudio de la evolución de la línea de costa y la morfo-dinámica de playas (estacional-interanual) y el impacto antropogénico.
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