Cap 1 Hidrodinamica de Lagunas Costeras.pdf

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Hidrodinámica de Lagunas Costeras Fig. 4.4 Velocidades máximas en vaciante y llenante a lo largo del Estero de Punta Banda, evaluadas por simulación numérica, para un dia típico de marea de sicigia; y comparación con mediciones en la boca (según Pritchard et al). Fig. 4.5 Velocidades máximas en vaciante y llenante simuladas por modelación numérica, para 28 dias de Abril de 1977, en la boca, sección central, y cabeza del Estero de Punta Banda (según Pritchard et al). 162
Cap. 4 Modelos Numéricos 4.6.2 Modelo Hidrodinámico Harleman and Lee (1969) desarrollan un modelo numérico unidimensional (según "x"), puramente hidrodinámico, para predecir alturas de nivel de la superficie libre (η), velocidades (u), y descargas (Q) en lagunas costeras o canales de marea abiertos en ambos extremos. Las ecuaciones de movimiento son las propuestas por Dronkers (1969): a) continuidad: b) conservación de momentum: b dh dt dQ + − F =0 (4.1) dx dQ d dh Q Q ρa + ( uQ) + g A + g + β V cos V cos b = 0 2 w x ψ x x ψ x (4.2) dt dx dx AC R ρ Los cinco términos a la izquierda en la ecuación (4.2) son, sucesivamente: la aceleración local, el transporte advectivo por marea, la aceleración por gradiente de presión debida a la pendiente de la superficie libre, la fricción en el fondo, y el transporte por esfuerzo del viento en la superficie libre. Siendo: b = ancho del canal de transporte, h = d + Z0 + η, si d = nivel medio de la superficie libre, η = elevación de la superficie libre con respecto a ese nivel medio, y Z0 = datum respecto a un nivel de referencia horizontal arbitrario, F = descarga de agua dulce por afluentes o precipitación / unidad de largo (x), A = area transversal, C = coeficiente de fricción de fondo según Chèzy, R = razón hidráulica, β ω = coeficiente de arrastre del viento = 0.0026, ρ α = densidad del aire, ρ = densidad del agua, V x = componente de velocidad del viento según "x", y ψ x = ángulo entre la dirección del viento y la del canal de transporte. F puede usarse (con signo negativo) como evaporación, para el caso de lagunas no-estuarinas. El modelo considera: circulación unidimensional en un fluido homogéneo (ρ uniforme en "x" y constante en "t"), con transporte advectivo por marea, fricción de fondo, esfuerzo por viento en la superficie, gradientes de presión por desnivel de la superficie libre, y posibilidad de afluentes o efluentes de agua dulce por rios, precipitación, o evaporación. No considera efecto de Coriolis, ni difusión molecular o turbulenta, ni dispersión longitudinal. Se desprecian también los efectos de componentes de marea local generadas en el interior de la cuenca. Para la integración de las ecuaciones se suministra: a) condiciones de frontera: altura de la superficie libre del agua (marea) y velocidades medias de corrientes en uno o ambos extremos de la cuenca, según que esta tenga: i) ambos extremos abiertos (canal de marea), o ii) un extremo abierto y el otro cerrado (laguna costera), respectivamente; y b) condiciones iniciales: altura de la superficie libre del agua (marea) y velocidades medias de corrientes a lo largo de x, para todo el canal, en el instante inicial t =0. El requisito de esta 163
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