Aplicaciones Hec - Ras

7/25/2019 Aplicaciones Hec - Ras

1/51

PRACTICA N. 1

1. APLICACIN:

La simulacin del comportamiento hidrulico del canal de hormign, se ha

realizado con la ayuda del programa HEC-RAS River Analysis System, uepermite el anlisis unidimensional de !lu"o en r#gimen permanente$

%ara la realizacin del tra&a"o, se ha tomado en cuenta, las restricciones re!eridas

a niveles de solera del canal, longitudes entre tramos, niveles de reservorios,

caudal circulante en los tramos$ El caudal de aguas arri&a del canal es de '( ) (*$(+ ms$ En el tramo central, en su punto medio, hay una entrada de caudal de ' .)

/$(0 ms$

1o se de&e superar la velocidad de 2$* ms$ La altura se impondr constante en todo el canal, con un resguardo de 0$0

m$

1. Calculo de las caractersticas del canal:

Calculo de las pendientes de los tramos3

Calculo de las longitudes de los tramos3


2/51

Calculo de los niveles conocidos de los tramos3

Calculo de los caudales3

Esquema del tramo en estudio:


3/51

Fig. 1. Esquema de Estudio

Planes Generados HecRas

Fig.2 Planes de Estudio Hec-Ras

Punto No. 1


4/51

Dimensionar, raonadament, els amples dels diferents trams del canal per tal que sacompleixin

totes les condicions anteriors. Obtenir una primera estimaci del perfil de la lmina de aigua,

utilitzant un espaiament entre seccions de 5m. Discutir les condicions de contorn emprades. Seria

possible el cas Z, suposant que en el dip!sit la energia de "elocitat #s despreciable$ %erqu&

suposant la condici de contorn Z5, no mantenim aquest calat aig'es a"all$

El canal es de seccin rectangular, para su dimensionamiento de evaluaron los

valores deOy

y el valor delCy

, para una geometr4a de m5ima e!iciencia

hidrulica, para determinar si cumpl4a con las condiciones impuestas, para luego ir

adaptndolas a las restricciones propias de niveles de reservorios y velocidades$

Las secciones !inales con las ue se realiz el anlisis son las siguientes3

Caaa

Tramo 1 i1! ".""1#$% & R. Lento Tramo ' i' ! ".""()% R. R*+ido


5/51

Fig.3 Secciones canal

Las velocidades no superan los 2$* ms y se ha considerado un resguardo de 0$0

m$, la mayor velocidad encontrada es de 2$2. ms en el 6ramo ., si el calado llega

a ser el normal$7ale la pena aclarar ue la altura necesaria del canal no tendr4a ue ser superior a

.$8* m$ 9.$*2 m de altura de agua:, pero con tenemos un nivel del reservorio

;).8$0 m$ aguas a&a"o del canal y es esta una restriccin, la altura del canal

mas el resguardo ser4a de 2,


6/51

Fig. ! Seccin arte "inal Tramo 2 y Tramo 3

%ara hallar el per!il de la lmina de agua se utilizaron varias com&inaciones,

variando los niveles de los reservorios, tanto aguas a&a"o como aguas arri&a$

Como se o&serv en la 6a&la 1o$ (, el canal posee tanto r#gimen rpido como

r#gimen lento, por lo tanto el HEC-RAS se de&e correr en !lu"o =i5to$ Haciendo

ue se necesiten condiciones de contorno conocidas tanto aguas arri&a como

aguas a&a"o$ Estas condiciones se o&tienen de los niveles de los reservorios ;.,

; aguas a&a"o y ;2y ;*aguas arri&a$

Fig. # Steady Flo$ %nalysis

Com-inacin a/uas arri-a 0$ ! %,.$# m. a/uas a-a2o 0'!'$.%" m.


7/51

0 (000 .000 ,000 2000 *000..

.2

.istancia 9m:


16/51

Fig. 14. am)io de endiente Tramo 3, Salto Hidr(ulico y ura 2

Al ha&erse incrementado la altura del reservorio a .8$0 m$ el comportamiento dedel canal en ese tramo varia, pues despu#s de !ormar una curva =., hastaalcanzar el tirante normal de .$*2 m$, luego desarrolla una curva =(, ue

empalma con la altura del reservorio .8$0 m$

Fig. 1!. am)io de endiente Tramo 3, Salto Hidr(ulico y ura 2 :ura 1 *4-*3

Figura 5o. 1# - Per"il '(mina de %gua en *4-*3

A partir de los valores o&tenidos para las dos com&inaciones en las ue se emplea;2 podemos concluir ue no es posi&le esta condicin para el diseo del canal$ a


17/51

ue las velocidades del r#gimen rpido 9inicio del canal: llegan a valores de (


18/51

0 (000 .000 000 2000 *000..

.2

.il del 6lu2o.

Este se ha mantenido, para los tres espaciamientos

Con res+ecto a los Hidro/ramas de entrada salida

Estos, son los ue se han impuesto como condicin de contorno, es decir elhidrograma aguas arri&a y ($/0 metros en la desem&ocadura


31/51

Con res+ecto a Errors9 ?arnin/s Notes

T@e elocit @ead @as c@an/ed - more t@an ".1# m.

%ara tratar de salvar ese aviso, se procedi a disminuir el espaciamiento

entre las secciones$ Si &ien se han reducido, el nGmero de avisos, de&ido

al incremento de las secciones transversales, en algunas secciones se han

mantenido, de&ido a ue tienen nGmeros de @roude cercanos al cr4tico, en


32/51

otras casos se han mantenido a pesar de ser secciones donde hay !lu"o

lento o suscritico y esto de&e al cam&io &rusco entre secciones

transversales, como las ue se aprecian a continuacin$

Con res+ecto a ;iided >loB com+uted >or t@is section

Se han !ormado islas, lo ue podr4a ocasionar ue el !lu"o no sea

unidimensional, en estas secciones, hay ue veri!icar si el !lu"o se dividir

de acuerdo a lo ue seala HEC-Ras$ El archivo proporcionado cuenta con

motas en diversos puntos, por lo cual se con!irma ue en estas secciones

se dividir el !lu"o de esa manera$


33/51

Con res+ecto a T@e crosssection end +oints @ad to -e etendederticall

ndica ue las cotas ms altas de los mrgenes, no son su!icientes para

contener todo el caudal ue circula, por lo cual Hec-Ras, las e5tiende, lo

cual sugiere ue de&er4amos tener una seccin transversal, ms amplia

del cauce en esa seccin, para modelarla adecuadamente, pues el Hec-

Ras, ha incrementado su altura, lo cual no es real$


34/51

Con res+ecto a ulti+le critical Bere >ound at t@is location

Este tipo de inesta&ilidad se produce en modelos computacionales

unidimensionales, lo cual segGn puedes ser pro&a&le por las solucin de

las ra4ces 9Ro&ert 6raver:$ >e la evaluacin se va pod4a notar ue esto se

da alrededor del calado critico, y no tiene ue ver con la !orma de la

seccin transversal, pues aguas arri&a y a&a"o de las zonas donde

tenemos este aviso, la seccin del cauce es la misma$


35/51

5eccin anterior +osterior a multi+le critical Bere >ound at t@is location

5eccin con multi+le critical Bere >ound at t@is location

Con res+ecto a T@e ener/ loss Bas /reater t@an ".% m


36/51

ndica ue entre las secciones hay una p#rdida de energ4a mayor a 0$(* m$

%ara salvar este aviso se procedi a incrementar las secciones transversales

ue aumenta el tiempo de simulacin, pero algunos avisos se han mantenido$

'. RealitDeu +el matei tram un clcul en rF/im +ermanent am- $"""m%s

i la mateia condici de contorn. 4tilitDeu la o+ci ulti+le Critical;e+t@s o+tion. Com+areu els resultats de mima cota am- els

anteriors utilitDeu lo+ci Com+are PlansJ. A quF atri-uKu les

di>erFncies

Lnea ro2a RM/imen No +ermanente9 Lnea ADul RM/imen Permanente


37/51

En el gr!ico mostrado se aprecia los per!iles comparados de r#gimen no

permanente y permanente, en el cual se puede apreciar ue los calados en

r#gimen permanente, son siempre superiores a los de r#gimen no

permanente$

La m5ima pro!undidad hidrulica, encontrada en r#gimen no permanentees de (0$*. m y permanente de (($*2 m$En general, las di!erencias estn en el orden del (0 , para otras

secciones$Las di!erencias, se pueden atri&uir ue en r#gimen permanente, se resuelve

el 6rinomio de ernoulli, utilizando el m#todo de paso a paso, mientras ue

en r#gimen no permanente se utilizan las ecuaciones go&ernantes

unidimensionales de continuidad y cantidad de movimiento, resolvi#ndolo

mediante matemtica num#rica, lo ue le permite evaluar con mayorprecisin las p#rdidas de carga asociadas$

%. En aquesta darrera simulaci9 o-sereu els trams en rF/im r+id.

Com+areu els resultats am- els o-tin/uts en rF/im aria-le.

En el gr!ico mostrado se aprecia los per!iles comparados de r#gimen no

permanente y permanente, en el cual se puede apreciar ue los calados en

r#gimen$Los tramos, en los cuales se presentan r#gimen rpido en la modelizacin

en r#gimen permanente son los ue se detalla a continuacin3


38/51


Si &ien el r#gimen permanente llega a captar ue se produce r#gimen

rpido, este lo hace des!asado en el espacio, pues se parec4a ue eTr#gimen rpido se ha producido ya en secciones anteriores$


En r#gimen permanente, se considera un tramo en r#gimen rpido, pero

este no se produce en realidad$


39/51


Esta zona, no puede modelarse, en r#gimen permanente, de&ido a ue las

di!erencias en los calados es por lo menos . m$, en r#gimen no permanente

hay un peueo tramo en !lu"o cr4tico$

icar la condici de contorn ai/es

aall +er re+roduir de manera mMs +recisa la realitat el riu Llo-re/at9

com molts rius torrencials mediterranis9 +er ca-als /rans desem-oca

al mar en rF/im crticJ.

%ara lograr esta&ilizar la simulacin, se incremento en un . los valores

asociados a los tirantes cr4ticos, para con!eccionar la curva de gasto de

descarga en tirante critico del rio Llo&regat$


40/51


41/51

Los resultados de la modelizacin se muestran en los gr!icos siguientes3

Lnea ro2a no +ermanente descar/a Calado critico9 Lnea ADul no Permanente descar/a calado!1.O"

La simulacin de las dos alternativas en r#gimen varia&le, presenta en la

mayor parte del per!il una &uena coincidencia, salvo en el tramo !inal$

Lnea ro2a no +ermanente descar/a Calado critico9 Lnea ADul no Permanente descar/a calado!1.O"


42/51


43/51

%ara generar esta geometr4a se us el archivo de la topogra!4a del terrenoconvirti#ndolo en un Raster, as4 como el archivo de usos de suelo para de!inir losCoe!icientes de =anning de cada seccin$ n e"emplo de seccin generada semuestra en la @igura 1o$ .

0 (00 .00 00 200 *00


44/51

En la @igura 1o$ se o&serva ue se inunda casi en su totalidad del =eandrode 'uinzanas, pero la carretera solo se alcanza a inundar en la parte !inal de lav4a, es decir en la zona &a"a del r4o 1arcea$

($.$;ona inunda&le periodo de retorno de *00 aos$

El caudal o&tenido a partir de los datos suministrados para la creciente deperiodo de retorno en promedio de *00 aos es igual 0*/ mUs$ En la @igura1o$ 2 se muestra la zona inundada por la creciente con de este periodo deretorno$

@igura 1o$ 2$ ;ona inunda&le creciente de *00 aos$En la creciente de *00 aos la zona inunda&le presenta niveles de agua en lacarretera desde la curva del meandro, es decir la zona inundada como eraprevisi&le es mayor a la creciente de (00 aos$

($$ %er!iles de la lmina de agua para (00 y *00 aos por el centro del cauce$

En la @igura 1o$ * se presentan los per!iles de la lmina de agua para lacreciente de (00 y *00 aos de periodo de retorno$


45/51

0 *00 (000 (*00 .000 .*00 ,000 ,*00

(0

(*

.0

.*

Rio1arcea %lan3 nicial (*02.0((

=ain Channel >istance 9m:

Elevation9m:

Le/end

?S 6 ) *00

Crit 6 ) *00

?S 6 ) (00

Crit 6 ) (00

round

LB

RB

Rio 1arcea1arcea

@igura 1o$ *$ %er!iles creciente de (00 y *00 aos$

.$ 6A=AVB >E LA ESCBLLERA A 6L;AR %ARA 1A CRECE16E >E *00AVBS >E %ERB>B >E RE6BR1B$

El clculo del tamao de escollera a utilizar se realizar mediante la siguiente!rmula3

25.0

5.2

2130 01157.0y

ccD

=

mentamizdeldiametroD ____30 =

HVyHVHVmenoroigualpendientetaludesc 1:1,5.1__5.1:1,25.1;2:1______11 =

naturalescaucesaspronunciadcurvasrectilineacurvac __75.2_;__2_;__12 =

smVelocidaV /_=

.__ mentirantey =

%ara la solucin de esta !rmula se utilizar la seccin ue presente una mayorvelocidad entre el tramo a proteger con la escollera$ El tramo ue se deseaproteger se encuentra entre las secciones (*< y 20/ del HEC-RAS$ %ara estassecciones se encontr ue la mayor velocidad es de ($88 ms y le corresponde untirante de /$02m$


46/51

El talud ue se va a realizar es de (73.H por lo ue el !actor C (tiene un valor de ($Se utilizar este talud de&ido a ue revisando las secciones o&tenidas en el HEC-RAS el talud con ue su&e el terreno hacia la v4a es similar o in!erior a este talud$%ara el !actor C. tendr un valor de .$+*, de&ido a ue la escollera disear seencuentra en un cauce natural$

Solucionando la ecuacin y teniendo en cuenta las anteriores consideraciones setiene ue3

D30=0.0115712.751.88

2.5

9.040.25

D30=0.09m

PRACTICA N. %

3;ELI0ACIN 7I;IEN5I3NAL

%. ;ELIITACIN ;E LA 03NA IN4N;A7LE Q 545 CARACTER5TICA5HI;R84LICA5

%.1.;elimitacin Dona inunda-le: Periodo de retorno de 1"" #"" aSoscon el ma+a de calados.

%ara la modelizacin de estos caudales se us el el programa ER,importando la geometr4a por medio de un R61$El caudal utilizado para la creciente con periodo de retorno en promedio de (00

aos es igual a (8(. mUs, mientras ue para *00 aos corresponde a 0*/mUs$ A partir de estos caudales se o&tiene la siguiente mancha de inundacin97er @igura 1o$ (:$


47/51

@igura 1o$ ($ =apa de calados para una creciente de (00 aos y *00 aos de periodo de retorno

Se o&serva ue la zona inunda&le para la creciente de (00 aos corresponde agran parte de la zona en estudio, a e5cepcin de la carretera hasta aguasa&a"o del meandro$ Al mirar los resultados de la creciente de *00 aos deperiodo de retorno se o&tiene ue la carretera, comience a inundarse en lazona del meandro, es decir inunda una mayor parte de la carretera ue la de(00 aos$

%.'.a+a de elocidades +ara +eriodos de retorno de 1"" #"" aSos.

>el anterior modelo se o&tiene el mapa de velocidades ue se muestra en la@igura 1o$ .$


48/51

@igura 1o$ .$ =apa de velocidades para una creciente de (00 aos y *00 aos de periodo de retorno

Como es de esperar, en la creciente de *00 aos se presentan mayoresvelocidades ue con la creciente de (00 aos$ Las zonas de mayoresvelocidades se encuentran al inicio de la zona de estudio, al inicio del meandroy al !inal de la zona de estudio$

%.%.Per>il de la cota de a/ua +or el centro del cauce.

%ara generar el per!il de la cota de agua para las crecientes de (00 y *00 aosde periodo de retorno se realiz un corte Alam&re por el centro del cauce$ Losresultados se o&servan en las @iguras 1o$ y 2$

@igura 1o$ $ %er!il cota del agua por el centro del cauce periodo de retorno de (00 aos


49/51

@igura 1o$ 2$ %er!il cota del agua por el centro del cauce periodo de retorno de *00 aos

$. ;ETERINACIN ;E LA5 03NA5 ;E RIE5G3

$.1. 0onas de ries/o creciente de 1"" aSos de +eriodo de retorno.En la @igura 1o$ * se muestra el mapa de riesgo para la creciente de (00 aos

@igura 1o$ *$ =apa de riesgo creciente de (00 aos de periodo de retorno$

$.'.0onas de ries/o creciente de #"" aSos de +eriodo de retorno.En la @igura 1o$ < se muestra el mapa de riesgo para la creciente de *00 aos


50/51

@igura 1o$ e este corte se o&tuvo ue la m5ima velocidad es de ($+8 ms y el caladoes de ($8( m$El talud ue se va a realizar es de (73.H por lo ue el !actor C (tiene un valor de ($Se utilizar este talud de&ido a ue revisando las secciones o&tenidas en el HEC-RAS el talud con ue su&e el terreno hacia la v4a es similar o in!erior a este talud$


51/51

%ara el !actor C. tendr un valor de .$+*, de&ido a ue la escollera disear seencuentra en un cauce natural$

Solucionando la ecuacin y teniendo en cuenta las anteriores consideraciones setiene ue3

D30=0.0115712.751.78

2.5

1.810.25

D30=0.12m

). GE3ETRA ;E 4N P35I7LE ;I4E PARA PR3TECCIN C3NTRA 4NACRECIENTE ;E 1"" A35 ;E PERI3;3 ;E RET3RN3.

En la @igura 1o$ + se muestra una posi&le u&icacin del diue$

@igura 1o$ +$ &icacin del >iue$

%ara conocer la altura ue de&e tener el diue en esta zona se realiz un cortealam&re por la posi&le u&icacin del diue, para o&tener los calados,encontrando ue el m5imo calado en esta zona para la creciente de (00 aosde periodo de retorno es de $(0 m en la zona inicial del meandro$ A medidaue se va avanzando el calado se va haciendo menor por lo cual se hadecidido iniciar con un diue de $

Aplicaciones Hec - Ras

Documents

Transcript of Aplicaciones Hec - Ras