Simulación de los patrones de profundidad, velocidad y salinidad del agua de la Ciénaga Grande de Santa Marta por el método Lattice Boltzmann

La Ciénaga Grande de Santa Marta (CGSM), es la laguna costera más grande de Colombia, y una de las más estratégicas para el Caribe colombiano [30], pero la adecuación de las tierras aledañas para la ganadería extensiva ha disminuido sustancialmente la entrada de agua fresca a la laguna principal, generando una extrema hipersalinización de sus suelos que ha sido la causa principal de la mortandad masiva del manglar y de su fauna asociada [19, 16]. La evaluación de alternativas de intervención sobre la Ciénaga ha motivado la construcción y calibración de modelos numéricos de su hidrodinámica, por ejemplo con la técnica de diferencias finitas [24, 17, 37], pero existen técnicas alternativas por explorar. Una de éstas la constituyen los modelos de Lattice-Boltzmann, que desde su aparición hace veinte años han constituido una alternativa valiosa para las simulaciones hidrodinámicas [27, 42, 3]. El objetivo del presente trabajo es acoplar dos modelos de lattice-Boltzmann: un modelo generalizado (MRT-LBE) para aguas someras, y un modelo de advección-difusión para el transporte de solutos, construidos desde cero en un lenguaje de programación de alto nivel (C++), cada uno de los modelos y el modelo acoplado, fue probado reproduciendo correctamente algunos problemas típicos de la ingeniería hidráulica explorando las capacidades del método para simular flujos en diferentes condiciones. Como situación final, se construyó un modelo acoplado de lattice-Boltzmann de la Ciénaga Grande de Santa Marta y se exploró la capacidad para reproducir los patrones de nivel de superficie libre, velocidad y salinidad obtenidos en campo por Camacho [17]. Para su calibración se utilizaron algunos de los datos de campo obtenidos por Camacho [17]. El modelo as__ construido es capaz de reproducir aproximadamente los valores medios de velocidad horizontal, profundidad y salinidad medidos en campo, con una precisión algo mayor que la de los trabajos anteriores en diferencias finitas. Igualmente, el modelo estima de manera coherente el efecto de la apertura de un caño en la parte occidental de la Ciénaga, una intervención que en efecto se realizó en fecha posterior a la toma de datos. Este trabajo reporta el primer modelo de lattice-Boltzmann para la simulación de aguas someras que se compara con datos de campo y permite apreciar en una primera instancia la capacidad que puede llegar a tener el método para la modelación de lagunas costeras.

• Autores: Florez Giraldo, Jonathan
• Fecha de publicación: 2013
• Institución: Universidad Nacional de Colombia
• Repositorio: Universidad Nacional de Colombia
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.unal.edu.co:unal/20955
• Acceso en línea: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/20955; http://bdigital.unal.edu.co/11641/
• Palabra clave: 51 Matemáticas / Mathematics; 53 Física / Physics; 55 Ciencias de la tierra / Earth sciences and geology; 63 Agricultura y tecnologías relacionadas / Agriculture; Ciénaga Grande de Santa Marta; Hidrodinámica; Modelos numéricos; Modelo de Lattice-Boltzmann,; Aguas someras; Advección-difusión; Transporte de solutos; Hidrodynamics,; Numerical methods; Lattice-Boltzmann method; Shallow water; Advection-difusión; Solutes transport
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