COMPONENTE  HOMS

MODELO DE FLUJO DINAMICO PARA REDES EXTENDIDAS (BRANCH)

1. Fines y objetivos

Simular el flujo no estacionario a través de tramos y redes de canales abiertos para investigaciones sobre efectos de extracciones de agua, análisis de localización y diseño de puentes, inundaciones por avenidas y reflujo de mareas. El modelo simula flujos regulados, de marea, o por viento, en tramos de canales abiertos terrestres y costeros o en una red de canales interconectados.

2. Descripción

El modelo BRANCH utiliza una aproximación por diferencias finitas de ecuaciones de flujos no estacionarios. Las ecuaciones de flujo se formulan para tener en cuenta distribuciones no uniformes de velocidad según el coeficiente de momentos de Boussinesq, y para separar transporte y almacenamiento de flujo e incluir el viento en la superficie del agua como función. El modelo emplea un método de resolución matricial interactivo no lineal con controles de tolerancia especificados por el usuario. La solución implícita permite cálculos a largo plazo. Los cuatro puntos, con esquemas de diferencias finitas y factores ponderados en los valores de la función y sus derivadas espaciales, proporcionan un alto grado de flexibilidad para simular diversas condiciones de flujo en canales de secciones transversales variables. Las extensiones de los canales se numeran en cualquier orden y se pueden subdividir en segmentos de desigual longitud. El modelo procesa los flujos afluentes y derivados, así como flujos laterales, y deduce la solución de Lagrange. Permite al usuario elegir la expresión (constante, funcional o tabular) de la resistencia de fricción.

3. Entrada

Las secciones transversales se definen por relaciones lineales que se preparan manualmente o en forma interactiva soportadas por el Channel Geometry Analysis Program (CGAP). Las condiciones iniciales del flujo pueden ser las observadas, estimadas, asumidas o previamente calculadas. Las condiciones de frontera (niveles o caudales) pueden ser especificadas en ecuaciones, series temporales o relaciones funcionales. Las series temporales pueden ser ingresadas directamente o con bases de datos soportadas por Time Dependent Data System (TDDS) o Water Data Management System (WDMS). TDDS facilita la transferencia de la base de datos USGS/NWIS. Los ingresos se hacen en unidas métricas o inglesas.

4. Producto de salida

Las series temporales de resultados de flujos calculados se presentan como tablas o gráficos. Las tablas incluyen los resultados para cada intervalo de tiempo, iteración y sumario diario. Los límites individuales se calculan en cada intervalo de tiempo o iteración, y se listan los volúmenes de flujo acumulados. Los gráficos incluyen los niveles y caudales calculados y medidos.

5. Requisitos y restricciones operativas

BRANCH está codificado en FORTRAN 77, compatible con sistemas de estaciones de trabajo, microordenadores y una variedad de compiladores. Para microordenadores se necesita un procesador de 32 bit (386 o superior). Las salidas gráficas requieren GKS o CalCOMP. El tiempo requerido para simular el flujo en una red de 25 extensiones con 69 secciones transversales a un paso temporal de 15 minutos es aproximadamente 87 segundos para un 16 MHz 386, 15 segundos para una estación de trabajo 16.7 MHz Data General AViiON, 10 seegundos para una estación 25 MHz Sun SPARC 1+, y 6 segundos para un Cray X-MP/48.

6. Forma de presentación

Se dispone de documentación científica y guía de usuario en inglés (ver referencia más abajo). Programa, ejemplos, y documentación están en disquete y en Internet. El programa es proporcionado con un código ejecutable, pero la fuente se dispone a pedido. La distribucón de BRANCH incluye los programas CGAP y TDDS, también escritos en FORTRAN 77. El entrenamiento es llevado por el USGS.

7. Experiencia operativa

Extensa, mundial. Actualmente el modelo está en uso operativo en casi 40 lugares conducidos por más de 12 oficinas USGS. Está operativo desde 1980.

8. Autor y apoyo técnico

U.S. Geological Survey, Office of Surface Water.

9. Disponibilidad.

Del Centro Nacional de Referencia HOMS de EE.UU para disquetes de 3 1/2" y documentación impresa; o electrónicamente de Internet en http://water.usgs.gov/software/

10. Condiciones para su uso

Libre de cargo; hay una tasa por la documentación.

Referencias:

Schaffranek, R.W., Baltzer, R.A., and Goldberg, D.E., 1981, Modelo para simulación de flujos en canales singulares e interconecados. U.S. Geological Survey, TWRI, Chapter C3, Book 7, 110pp.

Schaffranek, R.W., 1985, Modelo para simular flujos en ríos. Society for Computer Simulation, Simulation Series v. 15, no.1, pp. 132-139.

Schaffranek, R.W., 1987, Modelo de flujo en tramos y redes de canales abiertos. U.S. Geological Survey Professional Paper 1384, 12p.