Abstract

Derived from simplifications of the Saint-Venant equations, the kinematic wave model has the ability to describe the behavior of surface runoff in watersheds. This paper aims to obtain the numerical simulation of the flow routing in a natural watershed, by using lattice Boltzmann method. In the computational model, the surface of the basin will be represented by a V-shaped segmented in two lateral planes and one main channel. The simulation considers the effective precipitation flowing on the watershed per unit of width at the exit of each of the planes that represent the surface of the basin. The water flowing from the planes enters the main channel in the form of lateral contribution. Hydrograms of two rain events are obtained, which present the volume drained in the outlet corresponding to the whole basin in each event. Two equilibrium distribution functions were developed by Chapmann-Enskog expansion at time scales and model D1Q3, one suitable for flow on the basin surface and another for the main channel, in order to obtain the variables of interest in each case. The numerical results obtained were compared with the KINEROS2 hydrological model. 

Abstract

Investigou-se o escoamento superficial em bacia hidrográfica por meio da simulação numérica unidimensional utilizando o método do reticulado de Boltzmann (LBM). Desenvolveu-se um modelo computacional onde a bacia hidrográfica é representada pela junção de nove sub-bacias. Para isto, foram estabelecidas duas funções de distribuição de equilíbrio obtidas por meio da expansão de Chapmann-Enskog e utilizando o reticulado D1Q5, uma adequada para o escoamento na superfície da bacia e outra para o canal principal, obtendo a profundidade da água na superfície da bacia e a área da seção transversal nos canais. Além disso, estabeleceu-se a condição de contorno na passagem de fluxo de uma sub-bacia para outra, levando em consideração a conservação da massa e, para se obter uma simulação mais próxima da realidade, considerou-se uma vazão inicial que ocorre no rio (escoamento de base), em cada trecho de canal. Os resultados numéricos obtidos pelo LBM foram comparados com dados medidos em campo.