MIKE 21C

MIKE 21C es un programa informático que simula el desarrollo del lecho fluvial y la forma del cauce en dos dimensiones. MIKE 21C fue desarrollado por DHI y utiliza mallas curvilíneas de diferencias finitas.

Los procesos simulados con MIKE 21C incluyen la erosión de las riberas , la socavación y la acumulación de sedimentos provocadas por actividades como la construcción y el dragado, las fluctuaciones estacionales del caudal, etc.

MIKE 21C se puede utilizar para diseñar planes de protección contra la erosión de las riberas, evaluar medidas para reducir o gestionar la sedimentación, analizar la alineación y las dimensiones de los canales de navegación para minimizar el dragado de capital y de mantenimiento, predecir el impacto de los cruces de puentes, túneles y tuberías en la hidráulica y la morfología del cauce del río, optimizar los planes de restauración del entorno del hábitat en los sistemas de llanuras aluviales del cauce y diseñar redes de monitoreo basadas en pronósticos morfológicos.

Debido a sus descripciones precisas de los procesos físicos, MIKE 21C puede simular un río trenzado que se desarrolla a partir de un lecho plano, como lo ilustraron Enggrob y Tjerry (1998).

Al igual que la mayoría de los demás modelos desarrollados por DHI, MIKE 21C aplica un concepto de complemento en el que el bucle temporal general puede contener procesos a simular, seleccionados por el usuario. En su forma básica, el modelo es un modelo hidrodinámico bidimensional que puede simular soluciones hidrodinámicas dinámicas, así como cuasiestacionarias o en estado estacionario. El modelo hidrodinámico resuelve las ecuaciones de Saint-Venant en dos dimensiones, con la profundidad del agua definida en los centros de las celdas y un campo de velocidad escalonado (internamente, el código resuelve el campo de flujo, es decir, la profundidad del agua multiplicada por el vector de velocidad) definido con la dirección como el vector base de la malla local.

El modelo es un código computacionalmente paralelo (escrito en Fortran ) con paralelización en todos los módulos, lo que permite simular desarrollos morfológicos en mallas finas durante largos periodos de tiempo. El modelo se aplica normalmente con hasta 25 000 puntos de cálculo durante periodos de varios años o incluso décadas.

El flujo secundario más importante en los ríos es el llamado flujo helicoidal, cuyo nombre deriva de Helios (el Sol en griego). Se denomina helicoidal porque el flujo se origina cuando el agua en las partes inferiores de la columna de agua fluye hacia el centro de curvatura local y se aleja de este a lo largo de la superficie del agua. Esto tiene un impacto menor en la hidrodinámica, generalmente solo perceptible a escala de laboratorio, pero tiene profundas repercusiones en el transporte y la morfología de los sedimentos, ya que el flujo helicoidal influye en el componente transversal de sedimentos, que de otro modo sería nulo. MIKE 21C aplica la teoría estándar para el flujo helicoidal, que se puede encontrar, por ejemplo, en Rozowsky (1957). La teoría estándar del flujo helicoidal proporciona un perfil de velocidad del flujo secundario que se caracteriza completamente por la fricción y el ángulo de desviación entre la dirección del flujo principal y la dirección del esfuerzo cortante en el lecho del río.

MIKE 21C utiliza la división tradicional del transporte de sedimentos en carga de fondo y carga en suspensión, y el modelo puede simular tanto sedimentos no cohesivos como cohesivos en una mezcla.

El modelo de carga de fondo considera los impactos del flujo secundario (dirección del esfuerzo cortante del lecho) y la pendiente local del lecho (gravedad). La carga suspendida se calcula con una ecuación de advección-dispersión para cada fracción, que incluye la adaptación en el tiempo y el espacio, así como los efectos integrados en profundidad bidimensionales del patrón de flujo tridimensional a través de funciones de perfil (Galappatti y Vreugdenhil, 1985).

• IL Rozowsky (1957) "Flujo de agua en curvas de canales abiertos", Traducción al inglés, Programa Israelí de Traducción Científica, Jerusalén
• R. Galappatti y CB Vreugdenhil (1985) "Un modelo integrado en profundidad para el transporte en suspensión", Journal of Hydraulic Research, Vol. 23, No. 4
• HG Enggrob y S. Tjerry (1998) "Simulación de las características morfológicas de un río trenzado", Actas del Simposio IAHR sobre morfodinámica fluvial, costera y estuarina, Universidad de Génova, Departamento de Ingeniería Ambiental, Génova, 585–594.