Numerical Modeling in Open Channel Hydraulics

Szymkiewicz, Romuald

doi:10.1007/978-90-481-3674-2

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“…A rainfall pattern is generated by scaling historical rainfall data (for details, see Wüest et al (2010)) iteratively until a desired target discharge at a river gauging station is reached. Such discharge is computed using a runoff model based on the ModClark approach (see Kull and Feldman 1998) and a onedimensional flood model based on the Bernouilli equation (see Szymkiewicz 2010). In addition, such rainfall patterns may trigger landslides.…”

Section: Risk Assessment Methodologymentioning

confidence: 99%

GPU-Accelerated Rendering Methods to Visually Analyze Large-Scale Disaster Simulation Data

et al. 2017

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Emerging methodologies for natural hazard risk assessments involve the execution of a multitude of different interacting simulation models that produce vast amounts of spatio-temporal datasets. This data pool is further enlarged when such simulation results are post-processed using GIS operations, for example to derive information for decisionmaking. The novel approach presented in this paper makes use of the GPU-accelerated rendering pipeline to perform such operations on-the-fly without storing any results on secondary memory and thus saving large amounts of storage space. Particularly, algorithms for three frequently used geospatial analysis methods are provided, namely for the computation of difference maps using map algebra and overlay operations, distance maps and buffers as examples for proximity analyses as well as kernel density estimation and inverse distance weighting as examples for statistical surfaces. In addition, a visualization tool is presented that integrates these methods using a node-based data flow architecture. The application of this visualization tool to the results of a real-world risk assessment methodology used in civil engineering shows that the memory footprint of post-processing datasets can be reduced at the order of terabytes. Although the technique has several limitations, most notably the reduced interoperability with conventional analysis tools, it can be beneficial for other use cases. When integrated into desktop GIS applications, for example, it can be used to quickly generate a preview of the results of complex analysis chains or it can reduce the amount of data to be transferred to web or mobile GIS applications.

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Section: Risk Assessment Methodologymentioning

confidence: 99%

GPU-Accelerated Rendering Methods to Visually Analyze Large-Scale Disaster Simulation Data

et al. 2017

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“…The governing equations are the incompressible continuity and Reynolds equations in the coordinate system ( x, y, z ) ( Lai, 1986 ;Szymkiewicz, 2010 ),…”

Section: The Governing Equationsmentioning

confidence: 99%

“…We do not report here the steps involved in the integration of Eqs. (1) -( 2 ) because they are shown in many Hydraulics textbooks (for example ( Lai, 1986 ;Szymkiewicz, 2010 ) and cited references). By merging Eqs.…”

Section: The Governing Equationsmentioning

confidence: 99%

A non-hydrostatic pressure distribution solver for the nonlinear shallow water equations over irregular topography

Aricò

2016

Advances in Water Resources

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“…Segundo Szymkiewicz (2010), quando o transporte de uma substância é dominado pela difusão, o método de diferenças finitas e o de elementos finitos geram resultados satisfatórios na solução da equação para simulação de qualidade de água. No entanto, se o processo de advecção é dominante, espera-se que ocorram oscilações e difusão numérica.…”

Section: Pontounclassified

Curvas de permanência de qualidade da água como subsídio para o enquadramento de corpos d'água a partir de modelagem matemática em regime não permanente

Ferreira

Fernandes

Kaviski

2016

RBRH

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Este é um artigo publicado em acesso aberto (Open Access) sob a licença Creative Commons Attribution, que permite uso, distribuição e reprodução em qualquer meio, sem restrições desde que o trabalho original seja corretamente citado. RESUMOModelos matemáticos de qualidade de água têm sido utilizados como ferramentas para o planejamento e a gestão de recursos hídricos em diversos países. Em geral, em rios, as análises são baseadas em simulações considerando condições de escoamento de regime permanente. Entretanto, bacias urbanas apresentam uma intensa dinâmica, consequente de mecanismos de uso e ocupação do solo, capaz de induzir processos de poluição que requerem uma análise que contemple aspectos físicos, químicos e biológicos. A abordagem em estado não-permanente permite descrever de forma mais realista estas características, e associar de maneira consistente as interações de qualidade e quantidade de água, em função da representação hidrodinâmica de um sistema. Esta pesquisa contribui para esse entendimento usando como estudo de caso o rio Iguaçu, localizado na região metropolitana de Curitiba, ao analisar potenciais impactos de avaliações de qualidade baseadas em uma comparação de condições de estado permanente e não-permanente como forma de subsidiar elementos para a gestão do uso da água. O modelo aqui proposto (SIHQUAL), desenvolvido em módulos tradicionais, utiliza métodos de diferenças finitas explícitas para solução das equações de Saint-Venant integradas com a equação de transporte de massa, para demanda bioquímica de oxigênio (DBO) e oxigênio dissolvido (OD). Para a análise de qualidade da água utilizou-se do conceito de curva de permanência de qualidade da água. Observou-se principalmente que modelos em estado transiente oferecem maior flexibilidade e uma distinta perspectiva para o gerenciamento, em especial quanto à aplicação dos instrumentos de gestão de recursos hídricos, como o enquadramento.Palavras-chave: Modelo de qualidade de água; Equações de Saint-Venant; Gestão de recursos hídricos; Rio Iguaçu. ABSTRACTWater quality models have been used as tools for planning and water resources management in many countries. Generally, in rivers the simulations are based on flow conditions under steady regime. However, urbanized basins have an intense dynamics, the consequence of land use and soil occupation mechanisms, able to induce pollution processes that require representation of physical, chemical and biological processes. The unsteady regime approach provides a better description of these characteristics, and a more consistent association of water quality and quantity interactions, based on a hydrodynamic representation of the system. This paper aims to contribute to this understanding using as case study the Iguaçu river, located in the metropolitan region of Curitiba, analyzing possible impacts of quality evaluations based on an analogy between steady and unsteady regime conditions as a manner of supporting water management elements. The proposed model (SIHQUAL), developed in traditional module...

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Numerical Modeling in Open Channel Hydraulics

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GPU-Accelerated Rendering Methods to Visually Analyze Large-Scale Disaster Simulation Data

GPU-Accelerated Rendering Methods to Visually Analyze Large-Scale Disaster Simulation Data

A non-hydrostatic pressure distribution solver for the nonlinear shallow water equations over irregular topography

Curvas de permanência de qualidade da água como subsídio para o enquadramento de corpos d'água a partir de modelagem matemática em regime não permanente

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