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dc.contributorBladé i Castellet, Ernest
dc.contributor.authorGonzález Blanch, Ricard
dc.contributor.otherUniversitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria Civil i Ambiental
dc.date.accessioned2018-03-09T11:14:32Z
dc.date.available2018-03-09T11:14:32Z
dc.date.issued2017-06-16
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/2117/114988
dc.description.abstractAlthough one-dimensional flow models have proved to perform adequately when flow is restricted between channel banks, two-dimensional flow modelling has shown to have the upper hand when assessing flows in topographically complex floodplains, where the flow is mostly attributed to be two-dimensional. The high accessibility of topographic data due to recent progresses in remote sensing techniques coupled with great advancements made in computing power have spurred the popularity of twodimensional hydraulic models. However, the high computation times still remain a drawback suffered by the majority of current two-dimensional flow models. This study aims to assess the effect of a newly developed modelling algorithm called high resolution sub-grid model on the recently released two-dimensional flow model from HEC-RAS 5.0. This algorithm intends to reduce the aforementioned high computation times of two-dimensional flow models by using larger mesh cell sizes while maintaining accurate results. The latter is achieved by integrating the details of the fine bathymetry from the underlying terrain model into the modelling process. Furthermore, this work thoroughly analyses the state of the art of two-dimensional hydraulic modelling, heavily focusing on the capabilities and hydrodynamics of the twodimensional HEC-RAS 5.0 module as well as on the implementation of the sub-grid model in the software. Subsequently, a hypothetical fluvial flooding event caused by a 500 year return period flow hydrograph in the lower part of the Ter river catchment is studied. Simulations are carried out for multiple computational mesh cell sizes with a computation interval that has been appropriately calibrated for each model beforehand. Finally, the results of the simulations for four relevant variables related to fluvial flooding events are considered. The sub-grid model seems to yield effective flooding extent, maximum water depth and flow velocity results for a mesh cell size of 25x25 m, whereas the 50x50 m model is only recommended for the maximum water depth analysis. These results are obtained in much lower computation times than the 10x10 m model. Specifically, the 25x25 and 50x50 m models do it 29 hours and 31 hours faster than the 10x10 m model respectively. As for the arrival time, the sub-grid model does not offer good predictions, at least for the mesh sizes studied.
dc.description.abstractA pesar de que los modelos unidimensionales de flujo hayan demostrado ser capaces de rendir adecuadamente cuando el flujo se encuentra encauzado, los modelos bidimensionales de flujo han demostrado ser superiores cuando se trataba de flujos en planicies de inundación con una topografía compleja, donde el flujo tiende a ser mayoritariamente bidimensional. La popularidad de los modelos bidimensionales hidráulicos viene a raíz de la elevada accesibilidad a información topográfica debido al progreso hecho en el campo de la detección remota por satélite junto a los avances tecnológicos realizados en el campo de la computación. De todas formas, los altos tiempos computacionales continúan siendo una de las desventajas comunes entre los modelos bidimensionales de flujo. Este trabajo tiene como objetivo principal evaluar el efecto de un algoritmo de modelización recientemente desarrollado llamado geometría sub-malla en el nuevo modelo de flujo bidimensional que incluye HEC-RAS 5.0. El algoritmo aspira reducir los altos tiempos computacionales característicos de los modelos bidimensionales de flujo utilizando tamaños de malla más grandes pero conservando resultados rigurosos. Lo último se consigue mediante la integración de los detalles de la batimetría provenientes del modelo del terreno en el proceso de modelización. Además, el trabajo analiza con gran profundidad el estado del arte de la modelización hidráulica, centrándose en su gran parte en las capacidades y en el esquema hidrodinámico del módulo bidimensional de HEC-RAS 5.0, así como en la implementación explícita de la geometría sub-malla en el software. Posteriormente, se estudia una hipotética inundación fluvial causada por un hidrograma correspondiente a un período de retorno de 500 años en el tramo bajo del río Ter. Se llevan a cabo varias simulaciones para diversos tamaños de malla con el correspondiente tiempo de paso que ha sido debidamente calibrado para cada modelo anteriormente. Finalmente se consideran los resultados de las simulaciones para cuatro variables relacionadas con inundaciones fluviales. La geometría sub-malla parece dar buenos resultados para la mancha de inundación, calado máximo y velocidad de flujo máxima para un tamaño de malla de 25x25 m, mientras que el uso del modelo de 50x50 m se recomienda exclusivamente para el análisis de calados máximos. Concretamente, los tiempos computacionales de los modelos de 25x25 m y de 50x50 m tardan 29 y 31 horas menos que el modelo de 10x10 m respectivamente. Para el tamaño de mallas estudiado, la geometría sub-malla no logra predecir con precisión el tiempo de llegada del agua. Palabras clave: modelos bidimensionales de flujo, HEC-RAS, inundación fluvial, geometría sub-malla, malla, tiempo computacional.
dc.language.isoeng
dc.publisherUniversitat Politècnica de Catalunya
dc.rightsAttribution 3.0 Spain
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/es/
dc.subjectÀrees temàtiques de la UPC::Enginyeria civil
dc.subject.lcshRiver sediments -- Transport
dc.subject.lcshHydrodynamics
dc.subject.other2D flow modelling
dc.subject.otherHEC-RAS
dc.subject.otherfluvial flood
dc.subject.othersub-grid
dc.subject.othermesh
dc.subject.othercomputation time
dc.titleEffect of the sub-grid geometry on two-dimensional river flow models
dc.title.alternativeEfecto de la geometría sub-malla en modelos bidimensionales de flujo en ríos
dc.typeBachelor thesis
dc.subject.lemacSediments fluvials -- Transport
dc.subject.lemacHidrodinàmica
dc.identifier.slugPRISMA-122262
dc.rights.accessOpen Access
dc.date.updated2017-07-19T10:55:11Z
dc.audience.educationlevelGrau
dc.audience.mediatorEscola Tècnica Superior d'Enginyers de Camins, Canals i Ports de Barcelona


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