Introducción a HEC-RAS: modelación de inundaciones

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Análisis de avenidas e inundaciones con un software gratuito: HEC-RAS /hecras/

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Created byCarles Fernández, GeoCastAway | Geología y Ciencias de la Tierra

Last updated 6/2023

Spanish

What you'll learn

Conocer el uso de HEC-RAS a nivel de iniciación e intermedio
Entender los principios básicos de hidrología e hidráulica que usa el programa
Generar modelos de inundabilidad e interpretar sus resultados
Comprender la diferencia entre los modelos 1D y 2D

Course content

5 sections • 41 lectures • 7h 9m total length

Descarga e instalación6:05
Bienvenidos a esta primera lección del curso de introducción a HEC-RAS. En esta ocasión veremos cómo descargar e instalar el programa. Así como configurar unos parámetros iniciales del programa.
Vista rápida de la interfaz y de la geometría8:56
Veremos un repaso muy rápido de la interfaz. Y también un ejemplo de proyecto descargado del propio paquete de HEC-RAS, para repasar las opciones del editor de la geometría y de las secciones transversales.
Hec-Ras. Teoría de flujos7:29
Casi todos los flujos en canales abiertos son no continuos (la profundidad en un punto varia con el tiempo) y no uniformes (la profundidad cambia de un punto a otro a lo largo del canal). Los flujos con estas características son difíciles de analiza. Es por eso que se asume la condición de continuidad y uniformidad para el análisis de los flujos, hecho que implica una simplificación de la realidad. La asunción de continuidad se justifica por el hecho que en el pico de la gráfica del hidrograma. Este tiende a aplanarse aproximándose a condiciones de continuidad.
A lo largo de un canal por cual discurre el flujo, podemos establecer diferentes tipos de relaciones entre dos secciones consecutivas:

La Ecuación de continuidad
Ecuación del balance de energía

Podemos clasificar a los flujos en varios tipos siguiendo los conceptos explicados anteriormente.

Flujo Subcrítico. Ocurre cuando la profundidad real del flujo es superior que la profundidad crítica. Un número de Froude menor que 1 indica un flujo subcrítico. En este tipo de flujos domina la componente gravitacional. Es tranquilo y lento.
Flujo supercrítico. En contraste con los flujos subcríticos, este tipo de flujo se caracteriza por ser rápido, con profundidades menores que la profundidad crítica. En este tipo de flujos domina la componente cinética sobre la gravitacional. Un número de Froude mayor que 1 indica flujo supercrítico.

Proyecto básico en HEC-RAS24:42
En esta lección veremos un proyecto de inicio a fin. Será un proyecto sencillo donde introduciremos nuestra geometría, creando únicamente dos secciones transversales en un tramo de 100 metros de río.

Introduciremos los caudales de entrada en régimen estacionario para 3 períodos de retorno diferente, y modelaremos un flujo subcrítico.

Finalmente veremos como ha quedado nuestro modelo, tanto visualmente como en la tabla de resultados.
Importar terreno a RAS Mapper9:56
Crear Geometría 1D con RAS Mapper22:17
Asignando coeficientes de rugosidad de Manning8:41
Añadir Puente19:52
Teoría sobre las Condiciones de contorno de HECRAS13:36
Las condiciones de contorno son importantes en nuestro modelo ya que nos definen el comportamiento del mencionado modelo en sus límites, es decir, aguas arriba y aguas abajo.
Para un flujo en régimen permanente como los que veremos en este curso de introducción, tenemos cuatro opciones:

Nivel del agua (Known W.S.): Dato del calado de la sección. Por ejemplo si tenemos un limnímetro. Ojo: hay que introducir la cota.
Calado crítico (Critical Depth): Si hay elementos de control como un vertedero, aforador o presa que generen un calado crítico.
Nivel normal (Normal Depth): Es el más habitual. Se introduce la pendiente en tanto por uno del cauce de las dos secciones más cercanas, sea aguas arriba o aguas abajo.
Curva de caudal (Rating Curve): Datos de relación entre el caudal y el calado. Por ejemplo los datos de un aforador.

De forma genérica podemos también asumir que las condiciones las situaremos aguas arriba cuando se trate de flujo supercrítico; aguas abajo cuando sea flujo subcrítico; y en ambos lados cuando sea un flujo mixto.
Añadir parámetros de entrada y condiciones de contorno en flujo permanente5:41
Ejecutar el modelo "Steady Flow"3:49
Añadir Levee9:17
Revisar resultados en 1D18:06
Más sobre la visualización de resultados en versiones antiguas de Hec-Ras21:41
En la lección de hoy veremos los diferentes tipos de visualizaciones de resultados existentes en HEC-RAS. Entre ellos están: Ver sección transversal, Ver perfiles, Ver gráfico general de perfil, Ver curvas comparadas, Ver gráfico 3D, Tablas detalladas de sección, Tabla por perfil.

Importando geometria 1D9:41
Creando un nuevo terreno5:24
Añadiendo una capa de coeficiente de rugosidad de Manning9:25
Crear perímetro6:28
Editar perímetro y propiedades de celda6:25
Breaklines (Líneas de alineamiento)8:16
Refinement Regions (Regions de afinado)5:29
Manage Layer Associations (Gestionar asociaciones de capas)1:41
Estructuras laterales8:21
Añadir información en las estructuras laterales13:30
Entrada de datos en flujo no permanente "Unsteady Flow"10:12
Entrada de parámetros del modelo "Unsteady flow"15:26
Solventando errores6:52
Opciones de cálculo. Pestaña General16:36
Opciones de calculo. 1D/2D y Mixed Flow6:28
Opciones de cálculo. Pestaña 2D12:32
Corriendo el modelo en flujo no permanente5:40
Viendo resultados 2D16:04
Afinando el modelo14:28
Afinando el modelo usando el número de Courant11:23

Requirements

Ordenador
Conocimientos básicos de hidrología
Manejo de software a nivel de iniciación

Description

HEC-RAS es un programa del Cuerpo de Ingenieros del ejército de los Estados Unidos, para la modelación de inundaciones en ríos naturales y otros canales. En este curso introductorio se verá el proceso para la realización de modelos unidimensionales, aunque a partir de la versión 5 del programa, se ha incorporado el modelado bidimensional del flujo, así como las capacidades de modelado de transferencia de sedimentos.

El curso avanzará a través de todo el proceso de generación del modelo: desde la creación de la geometría, entrada de datos de análisis, ejecución del modelo, y exportación de los datos.

Se trata de un curso eminentemente práctico con las dosis de teoría justas y necesarias, donde se aportan los materiales para seguir cada lección en tiempo real.

Hec-Ras es un programa para el cálculo de avenidas e inundaciones.

A continuación se describen las principales capacidades de HEC-RAS:

Interfaz de usuario

El usuario interactúa con HEC-RAS a través de una interfaz gráfica de usuario (GUI). El objetivo principal en el diseño de la interfaz es facilitar el uso del software, manteniendo al mismo tiempo un alto nivel de eficiencia para el usuario.

Componentes de análisis hidráulico

El sistema HEC-RAS contiene varios componentes de análisis fluvial para: (1) cálculos del perfil de la superficie del agua de flujo constante; (2) simulación de flujo inestable unidimensional y bidimensional; (3) cálculos de transporte de sedimentos de frontera móvil; y (4) análisis de la calidad del agua.

Perfiles de la superficie del agua en flujo continuo

Este componente del sistema de modelización está destinado a calcular los perfiles de la superficie del agua para un flujo constante y gradualmente variado. El sistema puede manejar una red completa de canales, un sistema dendrítico o un único tramo de río. El componente de flujo constante es capaz de modelar perfiles de superficie del agua en regímenes de flujo subcrítico, supercrítico y mixto.

Simulación de flujos no estacionarios unidimensionales y bidimensionales

Este componente del sistema de modelización HEC-RAS es capaz de simular flujos no estacionarios unidimensionales, bidimensionales y combinados unidimensionales y bidimensionales a través de una red completa de canales abiertos, llanuras aluviales y abanicos aluviales. El componente de flujo no permanente puede utilizarse para realizar cálculos de régimen de flujo subcrítico, supercrítico y mixto en el módulo de cálculos de flujo no permanente.

RAS Mapper

HEC-RAS tiene la capacidad de realizar mapas de inundación de los resultados del perfil de la superficie del agua directamente desde HEC-RAS. Utilizando la geometría de HEC-RAS y los perfiles de superficie de agua calculados, se crean conjuntos de datos de profundidad de inundación y límites de llanura de inundación mediante el RAS Mapper.

Who this course is for:

Profesionales que tengan que realizar modelos de inundaciones
Interesados en conocer nuevos software de utilidad para su carrera profesional

Introducción a HEC-RAS: modelación de inundaciones

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