Editorial—Physical Modelling in Hydraulics Engineering

[Abstract] Note: In lieu of an abstract, this is an excerpt from the first page: Laboratory experiments and field works play a crucial role in hydraulic research, development, and design as many hydraulic processes elude analytical formulation or, at least for the time being, are not readily nor accurately reproducible with numerical simulations [...

Coordinación entre docencia e investigación, para la mejora de la comprensión de procesos y la motivación de los estudiantes de ingeniería, y la colaboración entre docentes, para reducir el esfuerzo en innovación

[Resumen] En este trabajo se presenta una experiencia de coordinación entre los docentes de dos asignaturas de los Másters de Ingeniería de Caminos y de Ingeniería del Agua de la Universidade da Coruña para, a través del empleo de experiencias de investigación, fomentar la motivación y los resultados del aprendizaje en la enseñanza del drenaje urbano. Dentro de las actividades docentes se realiza una visita a una instalación experimental en el Centro de Innovación Tecnológica en Edificación e Ingeniería Civil que consiste en un simulador de lluvia con calles, tejados y una red de drenaje completa. Una vez realizada la visita, los estudiantes realizan un modelo numérico con software profesional de dicha instalación. La visita al laboratorio, con la observación de los procesos in situ, y la aplicación del software a un entorno conocido, consiguen mejorar la compresión de los contenidos de las materias y motivar al alumnado[Abstract] A coordinated activity between the lecturers of two subjects of Master of Civil Enginering and the International Master of Water Engineering of the University of A Coruña is here presented. The main goal is promoting the motivation and learning outcomes in the teaching of urban drainage by means of research activities. First, a technical visit is performed to a rainfall simulator with roads and roofs placed at the Center for Technological Innovation in Construction and Civil Engineering. After the visit, the students develop a professional simulation model of this facility using a technical software. The visit, including the observation of the processes in situ, and the development of the numerical modelling to a well-known and actual environment, allows to improve the comprehension of the contents of the subjects and the motivation of the students

Introducción al cálculo de redes de saneamiento con SWMM

Este es un manual básico para el cálculo de redes de saneamiento utilizando el software Storm Water Management Model (SWMM). La obra se compone de dos archivos: uno contiene el manual introductorio (pdf); el otro complementa el manual, y es un archivo comprimido con los recursos necesarios para desarrollar los modelos que se describen en su apartado 6 (p. 52). Para usar estos datos, se recomienda copiar la carpeta “Manual SWMM” del archivo comprimido al directorio raíz del disco duro (C:/Manual SWMM).Este é un manual básico para o cálculo de redes de saneamento utilizando o software Storm Water Management Model (SWMM). A obra componse de dous ficheiros: un contén o manual introdutorio (pdf); o outro complementa o manual, e é un ficheiro comprimido cos recursos necesarios para desenvolver os modelos que se describen no seu apartado 6 (p. 52). Para usar estes datos, recoméndase copiar a carpeta “Manual SWMM” do ficheiro comprimido ao directorio raíz do disco duro (C:/Manual SWMM).This is a basic manual for the calculation of sewage networks using the Storm Water Managemen Model (SWMM) software. This work consists of two files: one contains the introductory manual (pdf); the other complements the manual, and is a compressed file with the necessary resources to develop the models described in section 6 (p. 52). To use this data, it is recommended to copy the “Manual SWMM“ folder from the compressed file to the root directory of the hard drive (C:/Manual SWMM).Versión inglesa accesible en: Anta, Jose; Naves, Acacia; Naves, Juan. (2020). An introduction to sewer network design using SWMM. A Coruña. Universidade da Coruña, Servizo de Publicacións. ISBN 978-84-9749-790-9. DOI: https://doi.org/10.17979/spudc.978849749790

Caracterización hidrodinámica del arratre del molusco C.edule con la metodología del doble promediado : estudio en modelo físico con tecnología PIV

[Resumen] La hidrodinámica del flujo juega un papel muy importante en la mayoría de los procesos físicos que se desarrollan en ríos, lagos y aguas de transición. Además, la estructura y funcionalidad de las comunidades biológicas en estos ecosistemas acuáticos está fuertemente ligada y controlada por las relaciones que surgen entre los procesos físicos, químicos y biológicos. Con objeto de mejorar la gestión y el conocimiento de los ecosistemas acuáticos están surgiendo nuevas áreas en la Ingeniería Hidráulica y en la Mecánica de los Fluidos relacionadas con la Hidrodinámica de los Ecosistemas Acuáticos. Estas nuevas disciplinas cubren un amplio rango de escalas y de ecosistemas terrestres y acuáticos, y representan un buen ejemplo de la aproximación multidisciplinar de la ciencia moderna. Un ejemplo aplicado de la interacción de la hidrodinámica en los ecosistemas acuáticos se puede encontrar en la desembocadura del río Ulla, en la ría de Arousa (Galicia). En el banco marisquero de los Lombos do Ulla se han registrado importantes episodios de mortandad del molusco Cerastoderma eduele, asociados a fuertes descensos de salinidad y al arrastre de los stocks de este berberecho provocados por los episodios de precipitaciones y las crecidas del río. El principal objetivo de esta investigación es mejorar el conocimiento del fenómeno de arrastre de los berberechos adultos. Para ello, en esta Tesis Doctoral se ha realizado un estudio hidrodinámico en laboratorio sobre el arrastre de varios grupos de berberechos adultos, con diferentes tamaños y número de individuos por superficie. Para la determinación de los campos de velocidades y esfuerzos turbulentos se ha empleado con éxito la tecnología Particle Image Velocimetry. Para describir los parámetros hidrodinámicos del flujo rugoso que se produce sobre el lecho irregular y heterogéneo formado por los bivalvos se ha empleado la Metodología del doble promediado (Double Averaged Methodology). Con este procedimiento se han determinado los parámetros descriptores del flujo así como las distribuciones de velocidades, intensidades y tensiones, con sus términos turbulentos y también de forma o dispersivos. El trabajo realizado ha puesto de manifiesto la importancia de las corrientes secundarias y la tridimensionalidad del flujo cerca del lecho en las distribuciones de esfuerzos cortantes, y su relación con la distribución de tamaños y la densidad de los berberechos en el lecho. En el análisis de los factores que afectan al arrastre de los moluscos se han empleado técnicas estadísticas habituales en los trabajos de ecología y biología marina como el Análisis de la Varianza. En el mismo, se han puesto de manifiesto ciertas interacciones entre el transporte del sedimento del lecho y el arrastre de los moluscos. Por último, la movilización de los bivalvos también se ha descrito a través del ajuste de funciones de transporte de caudal sólido de fondo, de aplicación habitual en la Ingeniería Fluvial.[Abstract] Hydrodynamics plays a very important role in most of the physical processes at rivers, lakes and transitional waters. Moreover, the structure and functionality of the biological communities in these aquatic ecosystems are largely controlled by an interplay of physical, chemical and biological processes. New areas associated with Hydrodynamics of the Aquatic Ecosystem are appearing in Hydraulic Engineering and Fluid Mechanics in order to improve the management and knowledge of the aquatic ecosystems. These new programs cover a wide range of scales in aquatic and terrestrial ecosystems, and they represent a good example of a multidisciplinary approach in modern science. An applied example of the interaction of hydrodynamics in aquatic ecosystems can be found at the mouth of the Ulla river, located in the Arousa ria (Galicia). In the shellfish bed of Lombos do Ulla, important episodes of mortality of the Cerastoderma eduele mollusk have been recorded, which have been associated with the strong decreases in salinity and dragging of the stocks of this cockle due to precipitation episodes and rising of the riverʼs level. The main goal of this research is to advance in the knowledge of the phenomenon of the dragging of the adult cockles. In order to do so, this PhD Dissertation has carried out a hydrodynamic study in a laboratory of the entrainment of several groups of adult cockles, each with different recruitment rates and sizes. Particle Image Velocimetry technology has successfully applied to determine velocity fields and turbulent forces. In order to describe the hydrodynamic parameters involved in the rough flow that takes place in irregular and heterogeneous beds of bivalves, the Double Averaged Methodology has been applied. With this methodʼs support, the parameters that describe the flow have been determined, as well as velocity, intensity and stress distributions, with its turbulent and drag (or dispersive) factors. The performed analysis reveal the importance of the secondary currents and the tridimensional character of the flow close to the river bed in the distribution of shearing stresses, and their relationship with the distribution of the cockleʼs sizes and densities. In the analysis of the factors that affect the mollusk movement, common statistic techniques in ecology and marine biology works have been adopted, like the Analysis of Variance (ANOVA). In this analysis, certain interactions between the transport of bed sediment and the dragging of the mollusks have appeared. Lastly, the bivalveʼs mobilization has also been described by adjusting bed transport functions, commonly used in River Engineering

An Introduction to Sewer Network Design Using SWMM

This is a basic manual for the calculation of sewage networks using the Storm Water Managemen Model (SWMM) software. This work consists of two files: one contains the introductory manual (pdf); the other complements the manual, and is a compressed file with the necessary resources to develop the models described in section 6 (p. 52). To use this data, it is recommended to copy the “SWMM Manual“ folder from the compressed file to the root directory of the hard drive (C:/SWMM Manual).Este é un manual básico para o cálculo de redes de saneamento utilizando o software Storm Water Management Model (SWMM). A obra componse de dous ficheiros: un contén o manual introdutorio (pdf); o outro complementa o manual, e é un ficheiro comprimido cos recursos necesarios para desenvolver os modelos que se describen no seu apartado 6 (p. 52). Para usar estes datos, recoméndase copiar a carpeta “SWMM Manual” do ficheiro comprimido ao directorio raíz do disco duro (C:/SWMM Manual).Este es un manual básico para el cálculo de redes de saneamiento utilizando el software Storm Water Management Model (SWMM). La obra se compone de dos archivos: uno contiene el manual introductorio (pdf); el otro complementa el manual, y es un archivo comprimido con los recursos necesarios para desarrollar los modelos que se describen en su apartado 6 (p. 52). Para usar estos datos, se recomienda copiar la carpeta “SWMM Manual” del archivo comprimido al directorio raíz del disco duro (C:/SWMM Manual).Spanish version available on / version en castelán accessible en: Anta, Jose; Naves, Acacia; Naves, Juan. (2019). Introducción al cálculo de redes de saneamiento con SWMM. A Coruña. Universidade da Coruña, Servizo de Publicacións. ISBN 978-84-9749-733-6. DOI: https://doi.org/10.17979/spudc.978849749733

Efecto de la densidad de población y la distribución de tallas en la erosión de berberechos Cerastoderma edule adultos

A series of experimental flume experiments were carried out to evaluate the passive transport of the adult cockle Cerastoderma edule with shell sizes from 15 to 35 mm. The purpose of the study was to measure the erosion of this bivalve under controlled laboratory conditions, reproducing the current velocities and the cockle size distribution found at the Lombos do Ulla river mouth in Spain during high river discharges. Increasing velocities (0.29, 0.31, 0.35, 0.40, 0.44 and 0.47 m s–1) were applied to the bivalves, analysing the influence of population density (500 and 1000 ind. m–2), activity (live vs dead individuals), and mollusc size and distribution. To assess the effect of bivalve size distribution on the cockle transport, uniform and non-uniform cockle size distributions were tested. The particle image velocimetry technique and the double-averaged methodology were used to determine velocity fields during the experiments. In the experiments cockle erosion rates were found to be directly related to the flow velocity and inversely related to the population density. The erosion behaviour of uniform and graded cockle size distributions showed differences similar to those found in the bedload transport of uniform and non-uniform sediment mixtures. Our results provide a mechanism to explain the observed physical transport of bivalve populations after large storm events.En este trabajo se han desarrollado una serie de ensayos en laboratorio analizando el transporte de berberechos Cerastoderma edule adultos de tamaños de entre 15 y 35 mm. El objetivo del estudio ha sido medir la erosión de este bivalvo bajo condiciones controladas de laboratorio, reproduciendo las velocidades y la distribución de tamaños del berberecho del banco marisquero de Os Lombos do Ulla (España) durante episodios de caudales altos en la desembocadura del río. Una serie de velocidades crecientes (0.29, 0.31, 0.35, 0.40, 0.44 y 0.47 m s–1) fueron aplicadas a los bivalvos, analizando la influencia de la densidad de población (500 y 1000 ind. m–2), la actividad (berberechos vivos vs muertos), y la talla y distribución de tamaños. Para estudiar el efecto de la distribución de tamaños de los bivalvos en su transporte se emplearon distribuciones uniformes y no uniformes de berberechos. Para estimar los campos de velocidades durante los experimentos se aplicó la técnica de velocimetría láser de partículas (PIV) y la metodología del doble promediado (DA). En los experimentos se halló que el transporte de los berberechos está directamente relacionado con la velocidad del flujo e inversamente relacionado con la densidad de población. Los procesos de erosión de las distribuciones de berberechos uniformes y graduadas presentaron diferencias similares a las halladas en el transporte de mezclas de sedimentos uniformes y no uniformes. Los resultados obtenidos proporcionan un mecanismo que explica el transporte observado de las poblaciones de bivalvos después de grandes episodios de tormenta

Nonintrusive Method to Compute Water Discharge in Pipes with a Low Depth-to-Diameter Ratio Using Ultrasonic Doppler Velocimetry

[Abstract] A nonintrusive method to calculate water depth and discharge in partially full pipes using data from a single ultrasonic Doppler velocimeter (UDV) profiler is presented. The position of the free surface is identified from the velocity profiles measured with the UDV. The flow discharge is computed from an approximated parameterization of the velocity field in the cross-section, using a single measured velocity profile. The proposed methodology was applied to steady and unsteady flow conditions in two different pipes with diameters of 90 and 200 mm, and depth-to-diameter ratios up to 0.35. Under these conditions, the water depth and discharge were measured with mean absolute errors of 1 mm and 0.1 L=s in the 90-mm pipe and 0.5 mm and 0.05 L=s in the 200-mm pipe. These errors are almost independent of the discharge[Resumen] Este trabajo presenta un método no intrusivo para calcular el calado y el caudal en tuberías parcialmente llenas con datos de un solo perfilador Doppler ultrasónico (UDV). La posición de la superficie libre se identifica a partir de los perfiles de velocidad medidos con el UDV. El caudal de flujo se calcula a partir de una parametrización aproximada del campo de velocidades en la sección transversal, utilizando un único perfil vertical de velocidad medido en la sección central de la tubería. La metodología propuesta se ha aplicado a condiciones de flujo estacionarias y no estacionarias en dos tuberías de diámetros de 90 y 200 mm, y relaciones de y/H de hasta 0.35. En estas condiciones, el calado y caudal se midieron con errores medios absolutos de 1 mm y 0.1 L/s en el tubo de diámetro 90 mm y 0.5 mm y 0.05 L/s en el de 200 mm. Estos errores son casi independientes del caudal circulante

Hydraulic, Wash-off and Sediment Transport Experiments in a Full-Scale Urban Drainage Physical Model

[Abstract] This paper presents a dataset obtained from hydraulic and sediment transport experiments performed in a full-scale urban drainage physical model of 36 m2. The study seeks to accurately measure sediment mobilization through the different parts of the model (surface, gully pots and pipe system), also obtaining a precise characterization of water flow and using realistic rainfall simulator to ensure the transferability of the results. Three different rain intensities and five sediment granulometries were tested in 6 hydraulic and 23 wash-off and sediment transport experiments. The following experimental data were produced: surface elevations and 2D runoff velocities measured by visualization techniques; surface and in-pipe water depths; flow discharges, total suspended solids concentrations and particle size distribution at the entrance of the gully pots and at the pipe system outlet; and sediment mass balances. This data is optimal for developing and validating wash-off and sediment transport formulations in urban drainage models, towards better treatment and management techniques for minimizing the impact of urban surface pollutants on the environments of towns and cities.The first author was in receipt of a Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities predoctoral grant [FPU14/01778]. The project also receives funding from the Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities under POREDRAIN project RTI2018-094217-B-C33 (MINECO/FEDER-EU)