Upload
jaime-maximiliano
View
153
Download
3
Embed Size (px)
Citation preview
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-1-
UNIVERSIDAD
NACIONAL AGRARIA LA MOLINA
FACULTAD DE INGENIERIA AGRICOLA
DEPARTAMENTO DE RECURSOS DE AGUA Y TIERRA
ESCUELA DE POST GRADO
PROGRAMA DE DOCTORADO Y MAESTRIA EN RECURSOS HIDRICOS
DIA MUNDIAL DEL AGUA
“Afrontando la Escasez del Agua”
II CURSO NACIONAL DE HIDROLOGÍA Del 21 al 24 de Marzo del 2007
HEC-GeoRAS VERSIÓN 3.1
Una extensión para soporte de HEC-RAS usando ArcView
Manual Básico de Referencia
Por: Msc. Cayo Ramos Taype Ing. Jose Arapa Quispe
Marzo 2007
INTRODUCCIÓN
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-2-
El presente manual se ha elaborado para II Curso Nacional de Hidrología 2007,
para aplicar el modelo HEC GEORAS en el modelamiento de cauces naturales,
apoyado en sistemas de Información Geográfica (ArcView).
El manual esta organizado en dos partes, el primero es una explicación sucinta
del fundamento teórico del modelo y la segunda parte presenta en manera
detallada todos los pasos seguidos para realizar la simulación con el objetivo
de que este documento sirva de guía a cualquiera que esté interesado en
realizar simulaciones con herramientas GIS.
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-3-
1.- BASES TEORICAS PARA EL CÁLCULO DEL FLUJO UNIDIMENSIONAL APLICANDO EL MODELO HEC-GEORAS
1.1 GENERALIDADES Se describe las bases teóricas para el cálculo de perfiles de superficie de agua
unidimensional. Este manual esta limitado básicamente a discusiones acerca
del calculo d perfiles de superficie de agua en flujo uniforme, cuando el flujo es
no uniforme y transporta sedimentos los cálculos son mas complejos.
HEC RAS es capaz de realizar cálculos para perfiles de superficie de agua
unidimensional para flujo uniforme y gradualmente variado en canales
naturales o artificiales. Pueden ser calculados los perfiles de superficie de agua
de regimen de flujo subcritico, supercritico y regimen de flujo mixto. Los topicos
discutidos en esta sección incluye: ecuaciones para calcular el perfil básico;
subdivisión de las secciones transversales para el calculo de la conducción,
componentes de Manning para el canal principal; coeficiente de velocidad
ponderada alfa; evacuación de las perdidas por fricción, perdidas por
contracción y expansión; procedimiento computacional; determinación de la
profundidad critica; aplicaciones de las ecuaciones de momento y y limitaciones
del modelo de flujo uniforme.
1.1.1 Aplicaciones El programa tiene varias aplicaciones, siendo las principales:
• Determinar mapas o áreas de inundación
• Estudios de protección de avenidas
• Modelar cambios en los perfiles de agua en canales debido a
mejoramientos
• Rotura de presas
• Defensa ribereña, otros.
1.1.2 Reseña Histórica El HEC-RAS y su antecesor, el HEC-2, utilizan el método del paso estándar
para el cálculo de los niveles de agua en cada sección transversal. Para ésto
es necesario conocer las secciones transversales, la distancia entre las
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-4-
secciones transversales, el coeficiente de Manning en cada porción de cada
sección transversal, el caudal de diseño y las condiciones de borde.
Si el flujo es sub-critico, la condición de borde a usar es aguas abajo, si el flujo
es supercritico, la condición de borde a usar es aguas arriba. En un tramo sólo
es necesario conocer una condición de borde, a menos que el flujo sea mixto.
En este caso, se debe contar con una condición de borde aguas arriba y otras
aguas abajo.
1.1.3 Nuevas Opciones Tiene una opción para inspeccionar datos contenida en un archivo HEC-DSS
se agregó también. Esta opción permite al usuario plotear gráficamente o
tabular datos contenidos en DSS. Cuenta con curvas internas de clasificación
que define una curva de clasificación a cualquier sección transversal. Durante
los cálculos, el programa tomará la superficie del agua de la curva de
clasificación y calcula un valor. Y el número de perfiles permitido se ha
aumentado desde 15 a 100. Permite exportar líneas de superficie de las
secciones transversales al archivo GIS. El usuario puede girar el gráfico en
tres dimensiones mientras se observa la imagen ampliada de una parte del
sistema fluvial. La versión vieja automáticamente bloqueaba cuando se
intentaba esto.
1.1.4 Limitaciones Así como se ha mejorado en muchos aspectos, el Hec Ras 3.1.3 todavía tiene
limitaciones, como por ejemplo, sólo trabaja con flujo estacionario por lo que no
permite definir un hidrograma de crecida. Falta la rutina para calcular la
socavación, no visualiza el resultado de dos o más planes simultáneos ni
observar el número de estación en la vista XYZ.
El HEC-RAS con los datos de entrada permite simular las curvas de remanso,
desarrollado bajo las siguientes premisas:
1. Flujo permanente
2. Flujo Gradualmente Variado
3. Flujo unidimensional
4. Pendiente suave
5. Condiciones de borde: el canal es rígido
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-5-
La salida del programa abarca la siguiente información:
a. Secciones transversales del canal y los niveles de agua
b. Perfiles longitudinales
c. Curvas tirante vs. caudal
d. Perspectivas X, Y, Z
e. Tablas de nivel de agua, velocidad media, número de Froude, etc.
2.0 FUNDAMENTO TEORICO HEC-RAS, es capaz de realizar cálculos para perfiles de superficie de agua
unidimensional para flujo uniforme y gradualmente variado en canales
naturales o artificiales. Los perfiles pueden ser calculados para régimen de flujo
subcrìtico, supercrítico y mixto. El HEC-RAS (River Analysis System ) es un
programa cuya principal función es la delineación de planicies de inundación,
es decir, calcular el nivel del agua en cada sección transversal del tramo de un
río o canal artificial.
2.1 Método de Paso Directo
El método del paso directo se basa en la ecuación de la energía y es un
proceso iterativo para el cálculo del perfil de la superficie del flujo. Se debe
tener en cuenta las siguientes premisas:
o No existe variación de caudal en el tramo. Si existe variación de caudal,
debe dividirse el canal en tramos que transporte el mismo caudal.
o La pendiente del cauce es pequeña (menor a 10°)
o La pendiente de la línea de energía puede calcularse usando la ecuación
de Manning.
o El flujo es gradualmente variado (no ocurre una disipación violenta de
energía).
o El flujo es permanente.
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-6-
Figura 1: La energía en la sección 2 es igual a la energía en la sección 1 más las
pérdidas por fricción Sf ∆x. En esta figura no se han incluido las pérdidas por
expansión / contracción.
En la actual versión el flujo puede ser permanente o no permanente. Además
de calcular los niveles en cada sección, el HEC-RAS tiene la capacidad de
calcular la socavación en los elementos de apoyo de un puente para el diseño
de la cimentación de los mismos.
Permite considerar en los cálculos los efectos de diversos tipos de obstrucción
y mejoras en las zonas de inundación tales como diques, puentes, cunetas y
alcantarillas, presas y otras estructuras, es aplicable a la gestión de llanuras de
inundación y estudios de seguridad ante avenidas, en cuanto permite evaluar
las intromisiones en las zonas inundables.
2.2 Ecuación Para Calcular el Perfil de Flujo El perfil de superficie de agua es calculado para una sección determinada, a
través de la solución de la ecuación de energía o Bernoulli, mediante un
proceso iterativo, cuya ecuación es:
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-7-
En el que y1, y2 es la profundidad de agua de la sección transversal; z1, z2 la
elevación desde el fondo del lecho principal; v1, v2 coeficientes ponderados de
velocidad; g la aceleración y hc la pérdida de altura de energía por fricción y
pérdidas por contracción o expansión. El valor de α se usará en los cálculos
que intervenga la energía y en su defecto β en los cálculos que intervenga la
cantidad de movimiento.
La pérdida de carga (he) entre dos secciones transversales es causada por
pérdidas en contracción y expansión, y cuya ecuación es la siguiente:
Donde:
L = Longitud del tramo ponderado por medio de descarga.
Sf = Pendiente por fricción representativa del plano.
C = Coeficiente de pérdida por expansión o contracción
2.3 Cálculo de Subdivisión de Canales Compuestos La determinación de la conducción total y el coeficiente de velocidad para una
sección se requiere que el flujo sea subdividido en unidades para que la
velocidad esté uniformemente distribuida. El HEC-RAS, subdivide el flujo en
áreas sobre los bancos usando la entrada de la sección transversal “n” valores
de puntos abiertos, cada subdivisión es calculada mediante la ecuación de
Manning:
nSRAQ
21
32
⋅=
El cálculo del factor de cada subdivisión es:
gvyzhy
gvz c 22
222
221
211
1αα
++=+++
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+=
gV
gV
CLSfhe2
22
2 2222 αα
3/2486.1 ARn
K =2/1KSfQ =
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-8-
Donde:
K = Factor de conducción en la subdivisión
n = “n” de Manning en la subdivisión
A = Area hidráulica en a subdivisión
R = Radio Hidráulico en la subdivisión
El programa totaliza las conducciones incrementadas sobre los bancos y
obtiene una conducción sobre el banco izquierdo y sobre banco derecho. La
conducción del cauce principal es normalmente calculado como una simple
conducción elemental.
Para la determinación del coeficiente de Manning para la sección compuesta
nc, el canal es dividido en N partes, cada uno con un perímetro mojado
conocido Pi y un coeficiente de rugosidad ni.
Fórmula de Kutter
Donde:
nc = Coeficiente de rugosidad compuesto
P = Perímetro mojado del canal principal entero
Pi = Perímetro mojado de subdivisión I
ni = Coeficiente de rugosidad de subdivisión
2.4 Altura de Energía Cinética Media Debido a que el software Hec-Ras es un programa de perfiles de superficie de
agua unidimensional, solamente una simple superficie de agua y por lo tanto
una simple energía media será calculada en cada sección transversal. Para
una elevación de superficie de agua dada, la energía media es obtenida por
cálculo de flujo de energía ponderada desde las tres subestaciones de una
sección transversal.
3/25.1*
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡= ∑
PniPi
nc
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-9-
2.5 Perdida por Fricción
La pérdida por fricción en Hec- Ras es evaluada como el producto de Sf
promedio y L, donde el primero es la pendiente de fricción representativa para
un tramo y L es definido por la ecuación.
La pendiente de fricción en cada sección transversal es calculada mediante la
siguiente ecuación de Manning:
2.6 Perdidas por Contracción y Expansión
Se evalúan pérdidas por cambios en la sección transversal por flujo subcrítico.
La pérdida por contracción y expansión en Hec-Ras son evaluadas por la
siguiente ecuación:
C = coeficiente de contracción o expansión
El programa asume que una contracción está ocurriendo cada vez que la altura
de velocidad río abajo es mayor que a altura de velocidad río arriba.
Igualmente cuando la altura de velocidad de río arriba es mayor que la altura
de velocidad río abajo, el programa asume que una expansión está ocurriendo.
2.7 Aplicación de la Ecuación de Momentum Es empleada en situaciones donde el flujo es rápidamente variado. Esto incluye
régimen de flujo mixto: saltos hidráulicos, hidráulica de puentes y confluencia
de ríos.
Siempre que la superficie del agua pase a través de un tirante critico, la
ecuación de energía no se puede aplicar. Los efectos de obstrucciones como
puentes, barrajes, alcantarillas pueden ser considerados en los cálculos.
KQSf
2
=
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡−=
gV
gVCho
222211 αα
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-10-
Figura 2: Aplicación del principio de Momentum
La ecuación de momentum es derivada de la segunda ley de movimiento de
Newton
)(* momentoencambionAceleracióMasaFuerza =
∑ ⋅= amFx
Aplicando la segunda ley de Newton del movimiento a un cuerpo de agua
encerrado por dos secciones transversales de movimiento 1 a 2 (Figura 2), la
siguiente expresión para el cambio del movimiento sobre una unidad de tiempo
puede ser escrito:
xfx VQFWPP Δ⋅⋅=−+− ρ12
Donde:
P =Presión hidrostática en la posición 1 y 2.
Wx =Fuerza debido al agua en la dirección x.
Ff =Fuerza debido por perdida por fricción de 1 a 2.
Q =Descarga
ρ =Densidad del agua
∆Vx =Variación de velocidad desde 2 a 1 en la dirección x
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-11-
2.- APLICACIÓN DEL MODELO HEC-GEORAS
2.1. Introducción Al presente manual se adjunta la información de campo levantado del río
Rimac correspondiente a un tramo de 5 Km aguas abajo del puente boca
negra, que servirá de base para realizar la aplicación del modelo HEC-
GeoRAS.
2.1.1 Software utilizado Para este trabajo se ha utilizado el siguiente software:
• HEC-RAS 3.1.1
• ArcView GIS 3.2
• HEC-GeoRAS 3.1.1
HEC-GeoRAS es una extensión para usar con ArcView específicamente
diseñada para procesar datos georeferenciados para usar posteriormente con
HEC-RAS.
HEC-GeoRAS crea un archivo para importar a HEC-RAS datos de geometría
del terreno incluyendo cauce del río, secciones transversales, etc. Información
sobre estructuras hidráulicas –puentes, etc- no puede importarse desde
ArcView mediante HEC-GeoRAS y debe añadirse a la simulación desde
HECRAS.
Posteriormente los resultados obtenidos de tirante y velocidades se exportan
desde HEC-RAS a ArcView y pueden ser procesados para obtener mapas de
inundación y riesgo.
HEC-GeoRAS 3.1 está diseñado para utilizarse con la versión 3.2 de ArcView
GIS o superior, el cual debe incorporar la extensión 3D Analyst 1.0. Aunque no
es estrictamente necesaria, la extensión Spatial Analyst hace más rápidas las
operaciones de post-proceso de datos.
HEC-GeoRAS solo funciona con Windows 95/98/NT/2000/XP. Para poder
aprovechar todas las funciones de HEC-GeoRAS 3.1 se requiere su uso con
HEC-RAS 3.1.
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-12-
2.1.2 Resumen de los pasos a realizar Se detallan a continuación a modo de resumen los pasos a seguir para realizar
una simulación de cauces naturales con las herramientas descritas en el
apartado anterior. A lo largo del presente manual se desarrollan todos los
puntos que aparecen en el siguiente listado:
PRE PROCESO:
1. Crear archivo ArcView.
2. Añadir un Modelo Digital del Terreno en formato TIN (Triangulated Irregular
Network).
3. Dibujo del cauce.
4. Dibujo de “banks”: delimitación del cauce principal.
5. Dibujo de “flowpaths”: zonas por donde prevemos que le circulará
preferentemente tanto por el cauce principal como por las llanuras de
inundación.
6. Creación de secciones transversales.
7. Creación de cauce 3D a partir del cauce que hemos creado en planta con la
TIN.
8. Creación de secciones transversales 3D (de forma análoga).
9. Crear archivo para exportar a HEC-RAS.
CÁLCULO CON HEC-RAS:
10. Importar geometría desde HEC-RAS.
11. Editar los datos necesarios para el cálculo en régimen permanente
(condiciones de contorno, caudal de entrada, duración de la simulación,
etc.).
12. Realizar simulación con HEC-RAS.
13. Exportar resultados de HEC-RAS a ArcView.
POST-PROCESO:
14. Abrir el fichero de resultados desde ArcView.
15. Crear mapas de inundación.
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-13-
2.2 Creación de un archivo ArcView Al abrir ArcView nos aparece la ventana siguiente, donde podemos elegir entre
abrir un archivo existente, abrir un archivo en blanco o abrir un nuevo archivo
directamente con una nueva vista:
Figura 1 Creación archivo ArcView (1/2)
Si abrimos el programa con la opción “as a blank project” (como un proyecto en
blanco) nos aparecerá la siguiente pantalla:
Figura 2 Creación de archivo ArcView (2/2)
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-14-
Lo primero para empezar a trabajar con ArcView es asegurarnos que las
extensiones que necesitamos están activadas:
Figura 3 Activación de extensiones (1/2)
Vista de las diferentes extensiones:
Figura 4 Activación de extensiones (2/2)
Una vez comprobado que todas las extensiones están activas creamos una
nueva vista. Del menú de iconos de la izquierda seleccionamos “Views” y luego
“New”.
Ahora tenemos una nueva vista creada y abierta, que por defecto se llama
“View1”:
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-15-
Figura 5 Creación nueva vista ArcView
Para editar las propiedades de la nueva vista hemos de entrar en la opción:
View →¨Properties
Figura 6 Edición vista de ArcView
Aquí podemos renombrar nuestra vista (en el ejemplo que se adjunta la vista se
ha llamado “Rimac”) y asignar las unidades en las que vamos a trabajar con
nuestros archivos de terreno, etc. (normalmente metros).
Figura 7 Edición vista de ArcView
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-16-
2.3 Obtención de un MDT en formato TIN HEC-GeoRAS requiere un modelo digital del terreno (MDT) en forma de TIN
(Triangulated irregular network).
En este trabajo se ha obtenido una TIN a partir de un archivo de puntos
taquimetritos en coordenadas UTM, Los puntos a emplearse deben estar en
3D, es decir deben tener cotas. Se puede utilizar también archivos CAD que
tengan curvas de nivel.
En caso de disponer directamente de una TIN pueden obviarse los pasos
previos para su obtención que aquí se menciona.
1. Convertir el archivo de CAD (normalmente AutoCAd o MicroStation) a
formato dxf.
En este paso hay que ser especialmente cuidadosos y perder un tiempo si
es necesario en dejar el dibujo lo más “limpio” posible: lo ideal es dejar el
dibujo solo con curvas de nivel, sin números ni textos, ya que estos
elementos dificultan la creación de una buena TIN.
2. Importar desde ArcView el archivo de (*.shp) Para añadir “capas” a nuestro
proyecto hemos de usar la orden Add Theme (Añadir tema):
Figura 8 Añadir información a la vista de ArcView
Una vez clicamos en Add Theme hemos de buscar nuestro archivo (en nuestro
caso puntos.shp y taquim.shp):
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-17-
Figura 9 Añadir archivo dxf a la vista de ArcView
El siguiente paso es convertir el shape en una TIN. Para ello hemos de utilizar
la opción Surface →¨Create TIN from Features.
Figura 10 Creación de TIN a partir de shapefile (1/3)
Nos aparecerá una ventana en la que hemos de seleccionar “Elevation” dentro
del menú “Height source”:
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-18-
Figura 11 Creación de TIN a partir de shapefile (2/3)
ArcView nos preguntará por el nombre que queremos dar a la TIN y dónde
queremos guardarla:
Figura 12 Creación de TIN a partir de shapefile (3/3)
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-19-
Una vez creada la TIN tendrá un aspecto similar a éste:
Figura 13 Vista de TIN
Tener activa la TIN es poco recomendable ya que lleva mucho tiempo cargar
su imagen. De cara a trabajar es mucho más recomendable tener como fondo
de imagen el “shape” que hemos creado con el terreno.
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-20-
2.4 Creación de archivo de intercambio para importar a HEC-RAS Para crear el archivo de intercambio para importar datos a HEC-RAS
básicamente hemos de seguir el menú “preRas” en el orden de arriba hacia
abajo.
El primer paso es la creación del cauce de nuestro río:
Figura 14 Dibujo del cauce (1/3)
Se nos pedirá el nombre que queremos dar al archivo y dónde queremos
guardarlo:
Figura 15 Dibujo del cauce (2/3)
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-21-
Lo siguiente es la creación del cauce mediante el dibujo de una poli línea.
Figura 16 Dibujo del cauce (3/3)
El siguiente paso es la creación de los “banks”, que delimitará el cauce
principal frente a las llanuras de inundación. Hemos de ser cuidadosos en este
punto ya que la posición donde pongamos los “banks” tendrá una repercusión
en el cálculo de la rugosidad, ya que HEC-RAS trata de diferente forma al
cauce principal que a las llanuras de inundación. Se da el caso que una misma
sección con los mismos coeficientes de rugosidad obtendría una rugosidad
media diferente colocando los “banks” en distintas posiciones.
Figura 17 Dibujo de “banks”
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-22-
Detalle de cauce (azul) y banks (rojo):
Figura 18 Vista de “banks”
Lo siguiente es la creación de los “Flowpaths”, que indican las zonas por donde
preveemos que el agua circulará preferentemente por el cauce principal y las
dos llanuras de inundación. Los “Flowpaths” serán utilizados por HEC-GeoRAS
para determinar las distancias entre secciones tanto en el cauce principal como
en las llanuras de inundaciones.
Figura 19 Dibujo de “flowpaths”
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-23-
Detalle de “Flowpaths”:
Figura 20 Vista de “flowpaths”
El próximo paso es la creación de las secciones transversales. La elección de
los puntos donde ubicaremos las mismas debe tener en cuenta los siguientes
aspectos:
• Debemos recoger información de puntos singulares como por ejemplo
estrechamientos.
• La separación de las secciones estará en función de la uniformidad de la
geometría: a más uniformidad más distancia entre secciones.
• En los sitios donde preveamos una inestabilidad en el flujo (p.e cambio
brusco en el fondo del lecho) nos interesará obtener secciones con poca
separación entre ellas ya que eso influirá positivamente en la estabilidad
del modelo. Si no hacemos esto podemos posteriormente añadir
secciones interpoladas pero la información no ajustará tanto a la
realidad.
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-24-
Figura 21 Creación de secciones transversales
Detalle de secciones transversales (“XS Cut Lines”):
Figura 22 Vista de secciones transversales
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-25-
Hasta ahora hemos dibujado el cauce, los banks, los Flowpaths y las secciones
transversales, pero todos ellos son dibujos en 2D.
Para pasar la información a HEC-RAS necesitamos tener información en 3D.
Hec-GeoRAS genera un cauce y unas secciones transversales en 3D
siguiendo los pasos que se detallan en las figuras que aparecen a
continuación.
Figura 23 Creación de cauce 3D (1/3)
Figura 24 Creación de cauce 3D (2/3)
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-26-
Figura 25 Creación de cauce 3D (3/3)
Figura 26 Creación de secciones transversales 3D (1/2)
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-27-
Figura 27 Creación de secciones transversales 3D (2/2)
Para configurar todos los datos necesarios para la creación del archivo para
importar a HEC-RAS hemos de seleccionar preRas →¨Theme Setup:
Figura 28 Configuración archivo para importar geometría a HEC-RAS (1/3)
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-28-
Nos aparecerá la siguiente ventana, donde hemos de especificar el TIN que
usaremos, el nombre del archivo que crearemos y hemos de asegurarnos que
los archivos de cauce, secciones transversales, banks... sean correctos.
Figura 29 Configuración archivo para importar geometría a HEC-RAS (2/3)
Una vez comprobado todo hemos de seleccionar preRas →¨Generate RAS GIS
Import File.
Figura 30 Configuración archivo para importar geometría a HEC-RAS (3/3)
Ya tenemos nuestro archivo listo para ser importado desde HEC-RAS.
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-29-
2.5 Simulación de cauces naturales con HEC-RAS 2.5.1 Importar geometría desde ArcView Desde HEC-RAS hemos de entrar en Edit →¨Geometric Data y posteriormente
en File →¨Import Geometric Data →¨GIS Format.
Figura 31 Importar geometría desde HEC-RAS (1/4)
Nos aparecerá la siguiente pantalla, donde hemos de elegir entre SI (sistema
de unidades internacional) y US (unidades estados unidos).
Figura 32 Importar geometría desde HEC-RAS (2/4)
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-30-
En el siguiente paso hemos de elegir el río y tramo que queremos importar.
Figura 33 Importar geometría desde HEC-RAS (3/4)
La última ventana que nos aparece antes de importar la geometría nos permite
configurar algunos parámetros como el número de decimales que queremos en
las secciones, etc. Podemos dejarlo todo como está por defecto y el programa
funcionará correctamente.
Figura 34 Importar geometría desde HEC-RAS (4/4)
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-31-
Una vez importada, la geometría tendrá un aspecto similar a este:
Figura 35 Vista de geometría importada desde HEC-RAS
Es posible interpolar las veces que sea necesario, en este caso se ha optado
por interpolar secciones con una distancia máxima de 50 metros, obteniendo la
siguiente geometría:
Figura 36 Geometría con secciones interpoladas
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-32-
2.5.2 Simulación del tramo del río Rimac El siguiente paso es configurar los datos para la simulación en régimen
permanente: Edit →¨Steady Flow Data…
Figura 37 Configuración simulación en régimen permanente
Nos aparecerá la pantalla siguiente, donde hemos de fijar las condiciones de
contorno y las condiciones iniciales. En este caso se ha fijado como condición
de contorno aguas arriba y abajo una entrada de caudal constante de 100 m3/s
y una pendiente de un 0.2% aguas abajo y aguas arriba para el cálculo del
tirante en ese punto con la fórmula de Manning.
Figura 38 Condiciones de contorno y caudal de entrada (1/2)
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-33-
Una vez fijadas las condiciones de contorno hemos de configurar los
parámetros necesarios para una simulación en régimen permanente:
Run →¨Steady Flow Analysis.
Figura 39: Selección de calculo de perfiles
Figura 40: Opción de ejecución de calculo mixto
Figura 41: Proceso de cálculo sin errores
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-34-
2.5.3 Resultado del modelo HEC-HMS
Figura 42: Vista tridimensional del flujo en el cauce
Figura 43 Sección transversal con el nivel de flujo
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-35-
Figura 44: Tabla con características hidráulicas por secciones
Figura 45 Resultado de la simulación, Perfil longitudinal
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-36-
2.6 Exportar resultados de HEC-RAS a ArcView Para crear el archivo de intercambio de datos entre HEC-RAS y ArcView
hemos de seleccionar File →¨Export GIS Data:
Figura 5.58 Exportar datos de HEC-RAS a ArcView (1/2)
En el paso siguiente hemos de dar nombre al archivo de salida y especificar
donde se va a guardar el fichero. También hemos de seleccionar qué archivos
de salida queremos importar a ArcView de todos los que hayamos creado
durante la simulación y especificar si queremos importar también los datos de
velocidad (por defecto los datos de velocidad no se exportan):
Figura 5.59 Exportar datos de HEC-RAS a ArcView (2/2)
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-37-
Una vez creado el fichero de intercambio HEC-RAS →¨ArcView abrimos este
último y clicamos en postRas →¨Theme Setup:
Figura 5.60 Importar datos desde ArcView (1/5)
Nos aparecerá la ventana siguiente, donde hemos de especificar:
o Nombre del archivo de intercambio de HEC-RAS del que queremos
obtener la información.
o TIN que vamos a usar (normalmente la misma que hemos usado durante
la creación del archivo para importar a HEC-RAS).
o Directorio donde vamos a guardar los datos de salida: es importante poner
solo el nombre del directorio, no la ruta entera (p.e. en el caso que
queramos guardar los datos en C:\Demo\Post solo hemos de poner Post).
o Es importante que todas las carpetas de la ruta no contengan más de
ocho caracteres y no contengan espacios ya que esto puede dar lugar a
problemas con ArcView.
o Por último debemos dar una medida (en las unidades del proyecto,
normalmente metros) con la que queremos la precisión de salida de datos
(mapas de tirante y velocidades). Es importante no excederse con la
precisión si no es imprescindible ya que si no todos los cálculos para
mapas de tirante y velocidades tardarán mucho tiempo en crearse.
Figura 5.61 Importar datos desde ArcView (2/5)
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-38-
Una vez todo configurado clicamos en postRAS →¨Read RAS GIS Export File.
Figura 5.62 Importar datos desde ArcView (3/5)
Figura 5.62 Importar datos desde ArcView (4/5)
II Curso Nacional de Hidrología 2007 Aplicación del Modelo HEC-GEORAS
-39-
Figura 5.62 Edición y vista de plano de inundación (5/5)