Influencia de la batimetría local en
la validación del modelo Mike 21
Ivette Fernández Aneiva
Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718
“Catastro del recurso energético asociado a oleaje para el apoyo a la evaluación
de proyectos de generación de energía Undimotriz”
Contenido








•
•
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
INTRODUCCIÓN
ZONA DE ESTUDIO
METODOLOGÍA
ANTECEDENTES PREVIOS
MATERIALES
SENSIBILIDAD DE PARÁMETROS
SENSIBILIDAD DE BATIMETRÍAS
RESULTADO
SENSIBILIDAD DE BATIMETRÍAS
CALIBRACIÓN DE LOS MODELOS.
VALIDACIÓN DE LOS MODELOS
CONCLUSIÓN
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Introducción
Realizar un catastro energético a lo largo de las zonas costeras del país,
implica una serie de elementos importantes a estudiar y analizar .
Dentro de los factores que tienen influencia en la caracterización del
catastro, se encuentra la batimetría o topografía del fondo marino de
las zonas de estudio.
Analizar la densidad junto con su extensión, es relevante a considerar
en el dominio a modelar, sobre todo en aguas someras.
Es por lo anterior, que el objetivo general de este análisis, se basa en la
implicancia de una batimetría de detalle en la zona escogida a
caracterizar.
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Zona de Estudio: Punta Curaumilla
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Metodología
Elaboración de Modelo MIKE 21 SW
Parámetros Estándar
Batimetría y Mallado
Análisis Sensibilidad Parámetros
Sensiblidad de 5 parámetros
relevantes
De la sensibilidad , selección de los
dos más importantes
En base a minimizar el error RMSE se
selecciona la mejor configuración
Estudio Sensibilidad Batimétrica
Se analizarón 4 Batimetrías distintas.
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Análisis de Sensbilidad
Antecedentes Previos
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Antecedentes: Batimetría
 Gebco
 Etopo
 SHOA
 Batimetría de detalle
Fuente: http://www.cona.cl/publicaciones/geologia_marina/editorial.pdf
Geología Marina de Chile
COMITÉ OCEANOGRÁFICO NACIONAL DE CHILE
SERVICIO HIDROGRÁFICO Y OCEANOGRÁFICO DE LA ARMADA DE CHILE
PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE VALPARAÍSO
SERVICIO NACIONAL DE GEOLOGÍA Y MINERÍA
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Antecedentes: Batimetría pública
 Gebco y Etopo
GEBCO (General bathymetric chart of the
oceans). Tamaño de celda es de a 30
segundos de arco mundial. Organizado
por British Oceanographic Data Center
(BODC).
ETOPO hace referencia vertical al nivel
del mar, y hace referencia horizontal al
Sistema Geodésico Mundial de 1984
(WGS 84) . Tamaño de celda de 1 minuto
de arco . Organizado por National
Geophysical Data Center (NGDC)
http://www.gebco.net/data_and_products/gridded_bathymetry_data/
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/global
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Materiales: Batimetría comercial
 SHOA
El SHOA es el encargado de proveer la documentación náutica del país. La obtención de estas
cartas náuticas se realiza a través de un pago respectivo.
 Batimetría de detalle
La batimetría de detalle se contrata a una empresa, la cuál tiene por misión realizar las tareas
asignadas por el INH.
http:www.shoa.cl/pagnueva/comelec.html
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Antecedentes: Mediciones de terreno
 Boya Triaxys (Hs, Tp, Dmean)
Período (s)
 ADCP
35
30
25
20
15
10
5
0
0/1/00
2012
26/9/02
22/6/05
18/3/08
13/12/10
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8/9/13
4/6/16
Antecedentes: Mediciones de terreno
 Boya Triaxys
 ADCP (Hs, Tp, Dmean)
5
Altura (m)
4
3
1° Período
2
2° Período
3° Período
1
0
22/3/12
11/5/12
30/6/12
19/8/12
8/10/12
27/11/12
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16/1/13
7/3/13
Materiales
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Materiales: Modelo Numérico
MIKE 21 SW
Es un modelo de olas de viento espectral de nueva generación, basado en
mallas no estructuradas. El modelo simula el crecimiento, la disipación y la
transformación de olas generadas por el viento y el mar de fondo en aguas
profundas y las zonas costeras.
Módulo incluye dos formulaciones diferentes:
• Formulación paramétrica desacoplado direccional
• Formulación completamente espectral
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Materiales: Modelo Numérico
MIKE 21 SW
Incluye los siguientes fenómenos físicos:
•
•
•
•
•
•
•
•
Crecimiento de oleaje por acción del viento
Interacción no lineal ola a ola
Disipación debido al white-capping
Disipación por fricción de fondo
Disipación debido a la profundidad en la rompiente
Refracción y shoaling debido a las variaciones de profundidad
Interacción ola-corriente
Efecto de la variación del agua en el tiempo del llenado y vaciado
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Materiales: Modelo Numérico
Water level
Wave Breaking
 Alpha
 Gamma
Include effect on mean wave frequency
 Bottom friction
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Sensibilidad de Parámetros
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Sensibilidad parámetros
Variación de los parámetros escogidos del modelo Mike 21 SW, para
determinar su influencia en los resultados (Hs, Tp, Dmean) de los
modelos.
VARIABLE
Water level
Alpha
Gama
Include effect on mean wave frequency
Bottom friction
Mínimo
0,5
0,6
0,6
Si
0,00015
Máximo
2
1,1
0,8
No
0,00035
Spacing
0,2
0,1
0,05
0,0001
Combinatoria total: 720 Modelos
The calibration of the numerical wave model SWAN along the Petten transect
Delft University of Technology, National Institute for Coastal & Marine Management
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Sensibilidad parámetros
VARIABLE
Water level
Alpha
Gama
Include effect on mean wave frequency
Bottom friction
Hs
++
+++
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Tp
+
+++
Dmean
+
+++
Sensibilidad parámetros
Variación de los parámetros para determinar el grado de
ajuste de los resultados modelados v/s mediciones de campo
(ADCP).
Calibración Nº 1
VARIABLE
Mínimo
Máximo
Spacing
Water level
0
3
0,3
0,00035
0,00055
0,0001
Bottom friction
Combinatoria total: 112 Modelos
VARIABLE
Hs
Tp
Dmean
+++
+++
+++
Bottom friction
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Sensibilidad parámetros
Variación de los parámetros para determinar el grado de ajuste
de los resultados modelados v/s mediciones de campo (ADCP).
Calibración Nº 2
VARIABLE
Factor de relajación
Fricción del fondo
MIN
0,07
0,00045
MAX
0.08
0,00055
DELTA
0,01
0,0001
Configuración 1: Factor de relajación 0.07 - Fricción 0.0004
Configuración 2: Factor de relajación 0.07 - Fricción 0.00055
Configuración 3: Factor de relajación 0.08 - Fricción 0.00045
Configuración 4: Factor de relajación 0.08 - Fricción 0.00055
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VAR
REL
BOT
Sensibilidad de Batimetrías
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Sensibilidad de batimetrías
Cuatro casos a modelar con sus cuatro respectivas configuraciones
Caso 1 : Con batimetría de detalle
Caso 2: Sin batimetría de detalle
Caso 3: Sin batimetría de detalle + Interpolación 1
Caso4: Sin batimetría de detalle + Interpolación 2
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Sensibilidad de batimetrías: Distintas
interpolaciones Kriging
Inverse distance to a power
Triangulación con interpolación lineal
Nearest neighbor
Natural Neighbor
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Resultados
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Metodología de los resultados
 Para ejecutar el análisis cuantitativo de los resultados del modelo realizado, se
realizan cálculos estadísticos del ajuste del modelo contra los datos observados,
considerando el parámetro de error cuadrático medio RMSE.
•
•
•
Donde:
Oi = Valor observado en instante i
Pi = Valor modelado en instante i
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Resultados: Mejor caso batimétrico
RMSE normalizado
0.180
0.170
0.160
0.150
0.140
Invierno
0.130
Verano
0.120
0.110
0.100
0.090
1
2
3
Configuraciones
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4
Resultados: Con batimetría de detalle
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Resultados: Sin batimetría de detalle
+ Interpolación 1
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Resultados: Con batimetría de detalle
50
45
40
Wave power (kw/m)
35
30
25
Con batimetria
de detalle
20
Sin batimetría
de detalle
15
10
5
0
27-12-12
01-01-13
06-01-13
11-01-13
16-01-13
21-01-13
26-01-13
Fecha
Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718
31-01-13
05-02-13
Resultados: Altura significativa
2.5
2.3
2.1
Altura significativa (m)
1.9
1.7
1.5
ADCP
1.3
Modelado con
bat. detalle
1.1
Modelado sin
bat. De detalle
0.9
0.7
0.5
27-12-12
01-01-13
06-01-13
11-01-13
16-01-13
21-01-13
26-01-13
Fecha
Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718
31-01-13
05-02-13
Resultados: Período Peak
30
25
Periodo Peak (s)
20
ADCP
15
Modelado con
bat. detalle
Modelado sin
bat. De detalle
10
5
0
27-12-12
01-01-13
06-01-13
11-01-13
16-01-13
21-01-13
26-01-13
Fecha
Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718
31-01-13
05-02-13
Conclusión
 Interpolación batimétrica
 Ajuste batimétrico: Sin batimetría local +
Interpolación
 Influencia batimetría local
Proyecto Innova Corfo código 09CN14-5718
Gracias …
Ivette Fernández Aneiva
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Influencia de la batimetría local en la validación del modelo Mike 21