SMS (software de hidrología)

SMS (Surface-water Modeling System) es un programa completo para construir y simular modelos de aguas superficiales de Aquaveo. Cuenta con modelado 1D y 2D y un enfoque de modelo conceptual único. Los modelos admitidos actualmente incluyen ADCIRC , ^[1] CMS-FLOW2D, FESWMS, ^[2] TABS, ^[3] TUFLOW, ^[4] BOUSS-2D, ^[5] CGWAVE, ^[6] STWAVE, ^[7] CMS-WAVE (WABED), GENESIS, ^[8] PTM y WAM .

La versión 9.2 introdujo el uso de XMDF (eXtensible Model Data Format), que es una extensión compatible con HDF5 . Los archivos XMDF son más pequeños y permiten tiempos de acceso más rápidos que los archivos ASCII .

El Sistema de Modelado de Cuencas Hidrográficas ( WMS ) es una aplicación de software de modelado de agua patentada que se utiliza para desarrollar simulaciones por computadora de cuencas hidrográficas . El software proporciona herramientas para automatizar varios procesos básicos y avanzados de delineación, cálculos y modelado. ^[9] Admite modelos hidráulicos de ríos y drenaje pluvial, parámetros agrupados , regresión , modelado hidrológico 2D de cuencas hidrográficas y se puede utilizar para modelar tanto la cantidad como la calidad del agua . A partir de enero de 2017 , los modelos admitidos incluyen HEC-1 , HEC-RAS , HEC-HMS , TR-20, TR-55, NFF, Rational, MODRAT, HSPF, CE-QUAL-W2, GSSHA , SMPDBK y otros modelos. ^[10][update]

Historia

SMS fue desarrollado inicialmente por el Laboratorio de Ingeniería Gráfica por Computadora de la Universidad Brigham Young (que luego pasó a llamarse en septiembre de 1998 Laboratorio de Investigación de Modelado Ambiental o EMRL) a fines de la década de 1980 en estaciones de trabajo Unix . El desarrollo de SMS fue financiado principalmente por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos y todavía se lo conoce como Sistema de Modelado de Aguas Superficiales del Departamento de Defensa o DoD SMS . Luego fue portado a plataformas Windows a mediados de la década de 1990 y se interrumpió el soporte para plataformas HP-UX , IRIX , OSF/1 y Solaris .

En abril de 2007, el equipo principal de desarrollo de software de EMRL entró en la empresa privada como Aquaveo LLC , ^[11] y continúa desarrollando SMS y otros productos de software, como WMS (sistema de modelado de cuencas hidrográficas) y GMS (sistema de modelado de aguas subterráneas).

WMS fue desarrollado inicialmente por el Laboratorio de Gráficos Informáticos de Ingeniería de la Universidad Brigham Young a principios de los años 1990 en estaciones de trabajo Unix . James Nelson, Norman Jones y Woodruff Miller escribieron un artículo en 1992 titulado "Algoritmo para la Delineación Precisa de Cuencas de Drenaje" que fue publicado en la edición de marzo de 1994 del Journal of Hydraulic Engineering . ^[12] El artículo describía un algoritmo que podría usarse para describir el flujo de agua en una cuenca de drenaje, definiendo así la cuenca de drenaje.

El desarrollo de WMS fue financiado principalmente por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos (COE). En 1997, el COE utilizó WMS para modelar la escorrentía en la cuenca del río Sava en Bosnia . ^[13] El software fue vendido comercialmente por Environmental Modeling Systems. ^[14]

Posteriormente, a mediados de los años 1990, se adaptó a las plataformas Windows . WMS 6.0 (2000) ^[14] fue la última versión compatible con las plataformas HP-UX , IRIX , OSF/1 y Solaris . El desarrollo de WMS estuvo a cargo del Laboratorio de Investigación de Modelado Ambiental (EMRL) de la Universidad Brigham Young (BYU) hasta abril de 2007, cuando el equipo principal de desarrollo de software de EMRL se constituyó como Aquaveo. Las regalías del software se pagan al departamento de ingeniería de la BYU. ^[15]

Los planificadores de los Juegos Olímpicos de Invierno de 2002 , celebrados en Salt Lake City, Utah, utilizaron el software WMS para simular ataques terroristas a infraestructuras hídricas como el embalse de Jordanelle . ^[16]

Ejemplos de implementación de SMS

• El modelado SMS se utilizó para "determinar áreas inundadas en caso de falla o revisión de un vertedero en combinación con un evento coincidente de inundación cada 100 años" (Gerstner, Belzner y Thorenz, p. 975). Además, "con respecto a los cálculos del nivel del agua en caso de falla de un vertedero, la Agencia Ambiental Bávara  [de] proporcionó al Instituto Federal de Ingeniería e Investigación de Vías Navegables  [de] esos modelos hidrodinámicos bidimensionales promediados por profundidad, que cubren toda la parte bávara del río Main . Los modelos se crearon con el software Surface-Modeling System (SMS) de Aquaveo LLC" (Gerstner, Belzner y Thorenz, 976). ^[17]
• Este artículo "describe la formulación matemática, la implementación numérica y las especificaciones de entrada de las estructuras de montículos de escombros en el Sistema de Modelado Costero (CMS) operado a través del Sistema de Modelado de Aguas Superficiales (SMS)" (Li et al., 1). Al describir las especificaciones de entrada, los autores escriben: "Al trabajar con la interfaz SMS, los usuarios pueden especificar estructuras de montículos de escombros en el CMS creando conjuntos de datos para diferentes parámetros de estructura. Se requieren cinco conjuntos de datos para esta aplicación" (Li et al., p. 3) y "los usuarios deben consultar Aquaveo (2010) para generar un conjunto de datos XMDF (archivo *.h5) bajo el SMS" (Li et al., p. 5). ^[18]
• Este estudio examinó la "necesidad de desarrollar modelos matemáticos para determinar y predecir la calidad del agua de los sistemas 'tipo río'. Presenta un estudio de caso para determinar la dispersión de contaminantes para una sección del río Prut , ciudad de Ungheni , que estaba llena de agua contaminada con productos petrolíferos de su afluente el río Delia" (Marusic y Ciufudean, p. 177). "Los modelos numéricos obtenidos se desarrollaron utilizando el programa Surface-water Modeling System (SMS) v.10.1.11, que fue diseñado por expertos de la empresa Aquaveo. La hidrodinámica del sector estudiado, obtenida utilizando el módulo SMS llamado RMA2 [13], sirvió como entrada para el módulo RMA 4, que determinó la dispersión de contaminantes" (Marusic y Ciufudean, p. 178-179). ^[19]
• El objetivo de este estudio fue encontrar "recomendaciones para la optimización" de la " toma de agua de Chusovskoy ubicada en la zona de confluencia de dos ríos con regímenes hidroquímicos esencialmente diferentes y en la zona de remanso de la central hidroeléctrica de Kamskaya  [ru] " (Lyubimova et al., p. 1). "Se construyó un modelo bidimensional (en un plano horizontal) para la región examinada de la cuenca de almacenamiento de agua utilizando el producto de software SMS v.10 de la empresa estadounidense AQUAVEO LLC" (Lyubimova et al., p. 2). Las evaluaciones del modelo bidimensional derivado de SMS, así como del modelo tridimensional, arrojaron el descubrimiento de que "la toma selectiva de agua de las capas cercanas a la superficie puede reducir esencialmente la dureza del agua potable consumida por los habitantes de Perm " (Lyubimova et al., p. 6). ^[20]

Referencias

1. ADCIRC.org. ADCIRC.org (1 de diciembre de 2011). Recuperado el 18 de diciembre de 2011.
2. FHWA.dot.gov. FHWA.dot.gov (30 de agosto de 2011). Recuperado el 18 de diciembre de 2011.
3. CHL.erdc.usace.army.mil. Laboratorio costero e hidráulico del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU. Recuperado el 18 de diciembre de 2011.
4. TUFLOW.com Archivado el 27 de junio de 2008 en Wayback Machine . TUFLOW.com. Recuperado el 18 de diciembre de 2011.
5. CHL.erdc.usace.army.mil. Laboratorio costero e hidráulico del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU. Recuperado el 18 de diciembre de 2011.
6. CHL.erdc.usace.army.mil. Laboratorio costero e hidráulico del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU. Recuperado el 18 de diciembre de 2011.
7. CHL.erdc.usace.army.mil. Laboratorio costero e hidráulico del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU. Recuperado el 18 de diciembre de 2011.
8. CHL.erdc.usace.army.mil. Laboratorio costero e hidráulico del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU. Recuperado el 18 de diciembre de 2011.
9. Edsel, BD; et al. (2011). "Modelado de cuencas hidrográficas y sus aplicaciones: una revisión de vanguardia" (PDF) . The Open Hydrology Journal . 5 (1): 26–50. Bibcode :2011OHJ.....5...26D. doi : 10.2174/1874378101105010026 .
10. "Modelos compatibles con WMS". Aquaveo. Archivado desde el original el 2 de febrero de 2017. Consultado el 24 de enero de 2017 .
11. Aquaveo.com. Aquaveo.com. Recuperado el 18 de diciembre de 2011.
12. Nelson, EJ; Jones, NL; Miller, AW (1994). "Un algoritmo para la delineación precisa de cuencas de drenaje" (PDF) . Journal of Hydraulic Engineering . 120 (3): 298–312. doi :10.1061/(ASCE)0733-9429(1994)120:3(298).
13. "Cuenca del río Sava, Bosnia". Laboratorio de Ingeniería Gráfica por Computadora. Archivado desde el original el 8 de febrero de 1998. Consultado el 23 de enero de 2017 .
14. "Página de inicio de WMS". Environmental Modeling Systems, Inc. Archivado desde el original el 9 de marzo de 2000. Consultado el 23 de enero de 2017 .
15. Hollingshead, Todd (6 de junio de 2005). "El software 3-D de un profesor de BYU convierte la ciencia de predecir un diluvio en un arte". The Salt Lake Tribune . Consultado el 24 de enero de 2017 .
16. Chai, Nathan K. (otoño de 2002). "Modeling the World's Waters". BYU Magazine . Archivado desde el original el 10 de marzo de 2016. Consultado el 25 de febrero de 2016 .
17. Gerstner, N.; Belzner, F.; Thorenz, C. (2014). Lehfeldt; Kopmann (eds.). Simulación de escenarios de inundaciones con modelos numéricos combinados 2D/3D (PDF) . Conferencia internacional sobre hidrociencia e ingeniería, 2014. Hamburgo: Bundesanstalt für Wasserbau. págs. 975–981. ISBN 978-3-939230-32-8.
18. Li, Honghai; Sanchez, Alejandro; Wu, Weiming; Reed, Christopher (agosto de 2013). "Implementación de estructuras en el CMS: Parte I, Montículo de escombros" (PDF) . Notas técnicas de ingeniería costera e hidráulica-IV-93 : 9 páginas. Archivado (PDF) desde el original el 2 de abril de 2015.
19. Marusic, G.; Ciufudean, C. (junio de 2013). "Estado actual de la investigación sobre la calidad del agua del río Prut" (PDF) . Actas de la 11.ª Conferencia internacional de la WSEAS sobre medio ambiente, ecosistemas y desarrollo : 177–180.
20. Lyubimova, T.; et al. (marzo de 2013). "Modelado numérico del transporte de mezcla en un flujo turbulento en la confluencia de un río". Journal of Physics: Conference Series . 46 (1): 012028. doi : 10.1088/1742-6596/416/1/012028 .

Enlaces externos

• Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU. – Libro blanco sobre SMS del Departamento de Defensa
• Wiki de documentación de SMS