Comprendiendo la importancia del intercambio de agua entre las calles (flujo superficial) y el sistema de alcantarillado (flujo en conductos) para la descripción movimiento del agua en un evento de flujo transitorio, el acoplamiento del modelo hidráulico 2D disponible para el flujo superficial se acoplará a un modelo de sistema de drenaje. La experiencia previa del grupo de investigación UZ será explotada en esta parte y los modelos de flujo de agua poco profundas transitorios ya desarrollados se adaptarán debido a su superioridad demostrada en la predicción de avance de inundación sobre lechos secos irregulares.
Sector de aplicación del resultado: Ingeniería Hidráulica y Medioambiental, Gestión de Riesgos de Inundación en zonas urbanas.
Participantes:
Pilar Garcia Navarro (IP)
Pilar Brufau García
Javier Murillo Castarlenas
Sergio Martínez Aranda
Isabel Echeverribar
Javier Fernandez Pato
Financia: Universidad de Zaragoza
]]>Orientado a desarrollar nuevos métodos y herramientas para el análisis, simulación y control de modelos matemáticos necesarios para describir procesos geofísicos medioambientales con el objetivo final de establecer herramientas de simulación y control del flujo ambiental. El objetivo es realizar avances marcados en este campo, construir un grupo líder mundial y producir las herramientas computacionales más avanzadas, que combinen modelos matemáticos mediante ecuaciones diferenciales en derivadas parciales de tipo hiperbólico y métodos matemáticos, numéricos y de control actualizados. Esto también permitirá abordar los desafios de optimización, estimación de parámetros y modelado inverso.
Se establecerán nuevas herramientas de simulación matemática para el problema de construcción y evaluación de modelos combinados de erosión de flujo de agua. También se abordarán los problemas del análisis numérico, la implementación de algoritmos, las técnicas de computación de alto rendimiento, la validación, la verificación y el control. Estas nueva plataforma constituirá una nueva oportunidad única para los investigadores académicos y de la industria.
Con este objetivo, primero se considerará la simulación acoplada de problemas hidrodinámicos que involucran el flujo superficial y la erosión del suelo. La implementación eficiente de esquemas numéricos de muy alto orden en combinación con técnicas de mallado adaptativo de vanguardia permitirá abordar eventos realistas en un tiempo de cálculo asequible. Tal combinación, implementada en un marco informático de alto rendimiento superará a la tecnología punta en términos de precisión y eficiencia.
Los modelos predictivos serán la base para explorar las posibilidades de las formulaciones adjuntas que, cuando se usan esquemas numéricos potentes, se pueden usar para resolver los problemas inversos de la calibración de parámetros, la condición inicial o la reconstrucción óptima de las condiciones de contorno.
Participantes:
José Ignacio García Palacín
María Pilar García Navarro (IP)
Pilar Brufau García
Mario Morales Hernández
Javier Antonio Murillo Castarlenas
José Luis Gracia Lozano
Sergio Martínez Aranda
Ministerio de Ciencia e Innovación. Convocatoria 2018 – «Proyectos de Generación de Conocimiento».
]]>El proyecto VENT-IA se enfoca en la mejora de la sostenibilidad y la productividad en la producción porcina, abordando el desafío de equilibrar estos aspectos con la salud y bienestar animal. Se propone desarrollar un modelo de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) impulsado por inteligencia artificial para monitorear y ajustar la ventilación en las salas de transición para lechones recién destetados. Este sistema inteligente busca optimizar las condiciones ambientales y las necesidades de los animales en tiempo real, reduciendo el uso de antibióticos y mejorando la productividad y rentabilidad de las explotaciones porcinas. La investigación industrial del proyecto pretende generar nuevos conocimientos en el ámbito científico y tecnológico, con ensayos experimentales en granjas para evaluar el impacto de la ventilación en el bienestar y salud animal. Este enfoque innovador se alinea con las prioridades de tratamiento masivo de datos y sensores en el sector manufacturero, prometiendo avances significativos en la producción porcina sostenible y eficiente.
Participantes:
Mario Morales Hernández – Investigador Principal
Pilar García Navarro
Pilar Brufau
Sergio Martinez
Adrián Navas
Javier Murillo
Ministerio de Industria y Turismo, AGRUPACIONES EMPRESARIALES INNOVADORAS – 2023.
]]>En la última década, la erosión del suelo se ha intensificado en todo el mundo debido a la expansión sostenida de las tierras agrícolas, la intensificación de las prácticas agrícolas/forestales y la propagación de incendios forestales masivos. La pérdida de suelos fértiles representa una amenaza importante para la retención de agua y nutrientes, reduce la productividad agrícola y forestal y aumenta la contaminación del agua. Por lo tanto, la preservación del suelo fértil es un factor clave para garantizar la seguridad alimentaria, proteger los bosques naturales y mitigar las consecuencias del cambio climático. En los últimos diez años, los modelos computacionales hidro-erosivos han aumentado enormemente su potencial como herramientas analíticas y predictivas gracias a la aparición de técnicas de Computación de Alto Rendimiento (HPC) basadas en una paralelización intensiva dentro de Unidades de Procesamiento Gráfico (GPU). El principal objetivo de este proyecto es el desarrollo, implementación y prueba/validación de herramientas de última generación para el análisis y predicción de la pérdida de suelo en procesos superficiales a gran escala y a largo plazo.
El proyecto se estructurará en cuatro etapas que involucran:
a) derivación de un modelo físico adecuado para el intercambio de material entre escorrentía y suelo erosionable;
b) la implementación de un núcleo de código para resolver el modelo numérico utilizando aceleración multi-GPU y gestión de memoria de última generación;
c) la calibración/validación de las herramientas HPC para diferentes escalas espaciales y ventanas temporales, y bajo una amplia variedad de condiciones agroforestales, utilizando datos radioisotópicos sólidos recopilados por el grupo ESWE.
d) probar las herramientas de código abierto con un amplio conjunto de casos a largo plazo a gran escala.
Este proyecto permitirá probar los modelos desarrollados en una de las supercomputadoras más importantes de Europa, la supercomputadora JUWELS, en el Julich Supercomputing Center (JSC), Alemania. Estas herramientas abrirán interesantes y novedosas utilidades de modelado del sistema terrestre (ESM), con aplicaciones directas que van desde la reducción de la pérdida de suelo en cuencas agrícolas altamente productivas, como las regiones mediterráneas olivareras y frutales, hasta la prevención de la erosión en grandes áreas forestales afectadas por grandes incendios forestales.
Financia: I3A – Universidad de Zaragoza
Este proyecto se centra en el desarrollo de un nuevo marco, combinando imágenes satelitales Sentinel, técnicas de IA y modelos de computación hidrodinámica HPC, para la evaluación y cuantificación de la pérdida de suelo en zonas forestales en la región mediterránea. Esto podría ser relevante para estudiar la degradación del suelo asociado con eventos de lluvia en áreas afectadas por incendios forestales masivos. Para ello nuestro esfuerzo se centrará en encontrar y validar relaciones novedosas entre las imágenes satelitales y la erosión hidrodinámica del suelo logrando los dos siguientes subobjetivos:
● Cuantificar el forzamiento erosivo asociado con eventos de lluvia en un área a escala de cuenca durante un período a largo plazo, proporcionando un modelo paramétrico para la distribución hidrodinámica de pérdidas de suelo
● Desarrollar un algoritmo de inteligencia artificial para caracterizar un modelo paramétrico de pérdida de suelo basado en los datos espaciales proporcionados por imágenes Sentinel-2.
El proyecto de investigación multidisciplinar tiene como objetivo buscar y explotar sinergias entre diferentes grupos, incorporando avances recientes en detección por satélite, IA, modelado ambiental y programación computacional en el diseño de soluciones específicas para un problema desafiante actual que se intensificará debido al cambio climático. Los resultados de los proyectos podrían contribuir en el futuro a apoyar la toma de decisiones y planificación de acciones de mitigación de la erosión post-incendio para asegurar la recuperación de las zonas quemadas.
Proyectos Jóvenes Investigadores 2023
]]>The Doctoral Network (DN) “RESCUER“ (Resilient Solutions for Coastal, Urban, Estuarine and Riverine Environments) will focus on the training of young researchers (Fellows) in the general area of coastal oceanography, hydraulic and coastal engineering, applied mathematics, and scientific computation. The network will leverage advances in the numerical treatment of hydrodynamic equations in the past decade to create multi-physics models able to address pressing needs in practical modeling of various phenomena in the coastal zone with the goal of improving overall safety of coastal areas. Ensuring the safety of property and commercial developments onshore and offshore requires an integrated approach, including phase-resolving wave modeling, tracking and mitigation of morphological changes, potential flooding in urban areas and monitoring of water quality.
While protective structures and emergency plans for catastrophic storm waves and storm surges are well established, the confluence of global warming and sea level rise with other known natural risk factors and increasing human activity create a new set of hazards and requires new thinking in coastal modeling and the planning of mitigation strategies. To address the challenges outlined above, we will rely on numerical techniques which are in each case tested against existing models and validated with experiments and field measurements. In our work with consulting companies and government agencies, we have identified a trend towards coupled models instead of traditionally used stand-alone models and a need for operational capabilities.
These needs will be answered using new multi-physics models, state-of-the-art numerical methods, image recognition algorithms and innovative programming techniques such as GPU programming. The synergistic interplay of physical modelling, numerical analysis and large-scale simulation with lab experiments and field work plays an essential role in this network. Our project goes beyond the state of the art by improving existing numerical models, employing GPU programming and super-resolution techniques and building a unified suite of solvers that will allow us to address the multi-physics problems in coastal, estuarine, riverine and urban areas.
Participantes:
1. ‘the coordinator’: UNIVERSITETET I BERGEN (UiB), BERGEN, Norway,
2. UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA (UNIZAR), ZARAGOZA, Spain,
3. UNIVERSITA POLITECNICA DELLE MARCHE (UNIVPM), ANCONA, Italy,
4. AALBORG UNIVERSITET (AAU), AALBORG, Denmark,
5. UNIVERSITE DE PAU ET DES PAYS DE L’ADOUR (UPPA), PAU, France,
6. UNIVERSIDADE DE COIMBRA (UC), COIMBRA, Portugal,
7. INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE EN INFORMATIQUE ET AUTOMATIQUE (INRIA), LE CHESNAY, France,
8. SUEZ EAU FRANCE (SUEZ-RPT), PARIS LA DEFENSE 92040, France
European Commission. Horizon Europe Framework Programme (HORIZON)
The present project will contribute to the following Sustainable Development Goals (SDG): 6.6 – 11.5 – 13.1 – 15.1 – 15.3.
Participantes:
Pilar Garcia Navarro – Investigadora Principal
Pilar Brufau
Mario Morales
Sergio Martinez
Ignacio Garcia Palacín
Jose Luis Gracia Lozano (Matemática Aplicada, Universidad de Zaragoza)
Ministerio de Ciencia e Innovación. Convocatoria 2022 – «Proyectos de Generación de Conocimiento».
]]>Participantes:
A. Navas Montilla – Investigador Principal
Pablo Díaz Benito (Matemática Aplicada, Universidad de Zaragoza).
Ilhan Özgen (TU Braunschweig, Alemania)
Cordula Reisch (TU Braunschweig, Alemania)
Ministerio de Ciencia e Innovación. Convocatoria 2022 – «Proyectos de Generación de Conocimiento».
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