ALUMNO: ROMANI QUISPE JEAN CARLOS CURSO: IRRIGACIONES TEMA: LABORATORIO NUMERO 5 Obtencin de perfiles longitudinales y secciones transversales de 1500 ml (1000 m aguas arriba y

500 m aguas abajo del punto de captacin) y genere un modelo hidrulico con Hec Ras que

identifique zonas vulnerables de inundacin.

Contenido 1. Resumen ........................................................................................................................................................................................................1

2. Introduccin.................................................................................................................................................................................................1

3. Objetivo Es pec fico ....................................................................................................................................................................................2

4. Marco Terico .............................................................................................................................................................................................2

5. Metodologa..................................................................................................................................................................................................3

6. Clculo y presentacin de Resultados ..................................................................................................................................................4

7. Conclusion y recomendaciones ...............................................................................................................................................................9

8. Anexos ............................................................................................................................................................................................................9

9. Bibliografa.................................................................................................................................................................................................10

1. Resumen

El perfil de la corriente es la variacin en la elevacin de los puntos del thalweg en funcin de su distanciadesde el

origen, que en general se considera la confluencia de la corriente con una corriente ms larga o sudesembocadura. En

este tipo de perfil, deben figurar algunas caractersticas topogrfias: los puntos altos(umbrales), huecos entre dos

umbrales (lagunas), rpidos, saltos y cambios de pendiente que frecuentemente

marcan el lmite entre dos tramos con diferentes controles geolgicos(1)

El perfil del valle perpendicular al eje de una corriente de agua se denomina seccin transversal, y una serie de

esas secciones constituye una informacin valiosa para la preparacin de modelos de flujo de corrientes. Lassecciones

transversales son usadas en diferentes tipos de clculos y la forma en la que son establecidas puedendepender del uso

que se les dar posteriormente.

Summary of Practice

The current profile is the variation in the elevation of the points of the thalweg in terms of its distance from

the origin, that in general it is considered the flowing together of the current with a longer current or his mouth

of a river. In this guy in profile, some characteristics should represent topogrfias: High points (do orsteps),

holes between two doorsteps (lagoons), rapids, leaps and changes of slope that frequently mark the limit

between two stretches with different geological controls The profile from the perpendicular valley to a water flow's axis names him cross section, and a series of

those sections constitutes a valuable piece of information for the preparation of models of flow of currents.

Cross sections are used in different kinds of calculations and the way in which they are established they can depend on the use that they will be given at a later time.

2. Introduccin

El anlisis geomorfolgico de los sistemas fluviales debe considerar las formas del terreno relacionadas con la

dinmica de los ros en su contexto hidrogrfico completo. En este sentido, la expresin morfolgica ms

sencilla y que contiene la mayor cantidad de informacin es el perfil longitudinal del ro.

Desde el punto de vista geomtrico estos perfiles tienen las mismas propiedades y metodologa para su

construccin que los perfiles topogrficos (ver Prctica 2). Mediante un software SIG, cualquier perfil puede

ser reducido a una sencilla tabla de datos formada por dos columna de valores X e Y (distancia horizontal y

altura). Esto constituye una ventaja sobre otras expresiones grficas del terreno, ya que bajo este formato los

perfiles pueden ser fcilmente exportados a otro software especializado en el procesado estadstico o

representacin grfica avanzada (Calc, Excel, Grapher,)

La principal diferencia entre los perfiles longitudinales de ro y los topogrficos es que los primeros se

construyen a lo largo de una lnea de flujo de un canal. Esta lnea de flujo es calculada por un algoritmo en

entorno SIG que traza un vector desde un punto dado de un MDE buscando siempre la mxima pendiente

descendiente, lo que constituye un modelo de la trayectoria de un flujo de agua sobre una superficie.

3. Objetivo Especfico

Obtener los perfiles longitudinales y secciones transversales de una corriente superficial para identificar zonas vulnerables de inundacin.

4. Marco Terico Estabilidad del modelo En un caso como el que estamos tratando rotura de presa- donde el tipo de flujo ser con toda seguridad rpidamente variable, es muy til conocer qu factores son los que podemos modificar en el modelo HEC-RAS, normalmente

4.1 - Clasificacin de presas y evaluacin del riesgo con el modelo HEC-RAS con prdida de precisin o bien con

aumento del coste computacional, para intentar que nuestro modelo se estabilice. En el captulo 8 del Manual del Usuario de HEC-RAS [10] pueden consultarse en detalle todos los factores que intervienen en la estabilidad del mode lo. A

continuacin se relacionan algunos de ellos y se resalta la importancia de aquellos que durante la elaboracin del presente

trabajo se han revelado como especialmente importantes:

1. Distancia entre secciones transversales: a menos distancia entre secciones mayor estabilidad del modelo a costa de ms

tiempo de clculo.

2. Intervalo de clculo: a menor tiempo mayor estabilidad y mayor tiempo de clculo, en el caso que se ha tratado en esta

tesina ha sido necesario reducir el intervalo hasta 1 segundo.

3. Periodo de Warm up (RunUnsteady Flow AnalysisOptions Calculation Options and Tolerances): consiste en una aproximacin a la solucin final mediante una simulacin previa en rgimen permanente. Se ha podido comprobar

que esta es una herramienta muy til para conseguir un modelo estable.

4. Local Partial Inertia (LPI): HEC-RAS incorpora el tratamiento para resolver inestabilidades provocadas por la onda de

choque en su formulacin mediante el Local Partial Inertia (LPI); este mtodo incluye en su formulacin el factor Exponent for Froude number reduction factor (factor m), un valor de m=1 nos dar resultados lo ms estables posible, para modificarlo hemos de seguir la siguiente ruta: RunUnsteady Flow AnalysisOptions Mixed Flow Options. Este factor es muy importante para conseguir un modelo estable.

5. Theta weighting factor Es un factor de ponderacin que se aplica a las ecuaciones en diferencia finitas usadas para el clculo en rgimen variable para conseguir un modelo ms estable. Podemos fijar el valor de este factor entre 0,6 y 1.

Un valor de 1 nos dar unos resultados lo ms estables posible y un valor de 0,6 nos dar unos resultados lo ms precisos posible. Podemos realizar nuestra simulacin con factor de 1 y luego ir bajando; si el result ado no vara es mejor dejar el

valor de 1 para que nuestro modelo sea lo ms robusto posible.

6. Weir and Spillway stability factors Los vertederos y aliviaderos pueden ser una fuente de inestabilidades. Esto se puede solucionar disminuyendo el tiempo de clculo o usar los Weir and Spillway stability factors, que pueden suavizar

las inestabilidades reduciendo los caudales de clculo en estos puntos.

El uso de estos factores puede reducir la precisin de los resultados. Si fijamos el valor de estos factores a 1 no estaremos

reduciendo el caudal y la solucin ser la ms precisa. Si aumentamos el valor de este factor hasta un valor mximo de 3 estaremos aumentando la - 42 - Clasificacin de presas y evaluacin del riesgo con el modelo HEC-RAS estabilidad del

modelo a base de una reduccin de caudal y disminuyendo por tanto la precisin.

7. Weir and Spillway submergence factors Cuando un vertedero o aliviadero esta sumergido puede dar problemas de estabilidad, especialmente si estamos trabajando con grandes caudales. Si fijamos el valor de estos factores a 1 la solucin

ser la ms precisa. Si aumentamos el valor de este factor hasta un valor mximo de 3 estaremos aumentando la estabilidad del modelo y disminuyendo la precisin.

5. Metodologa

1. CREACIN DEL PROYECTO El primer paso para iniciar el ejercicio consiste en lanzar la aplicacin HEC-RAS, y crear un nuevo proyecto, para

ello basta con escoger la opcin de men:

File _ New Project

2. CREACIN DE LA GEOMETRA

Una vez creado el proyecto, el orden en la introduccin de datos debera ser, primero la geometra del caso, segundo

las condiciones de contorno, tercero los parmetros de clculo del caso y finalmente los resultados. Por lo tanto el primer paso

ser crear la geometra.

2.1. Eje del ro

El primer elemento que crearemos ser el eje del ro, ste consiste en una polilnea que marca el cauce del ro.

Para dibujarla utilizaremos la herramienta correspondiente dentro del editor. En principio no resulta excesivamente

importante este trazado por dos razones, en primer lugar la geometra de este cauce no interviene para nada en el

clculo.

2.2. Secciones del ro. Una vez introducido el eje vamos a introducir las secciones, en esta parte resulta fundamental el hecho de si se

modela un caso real o se modela un prototipo. En el primer caso si se trata de un cauce natural debera trabajarse sobre

un entorno GIS (Arcview, Arcmap) o un programa especfico (River CAD, SMS), ya que el procedimiento de extraer

manualmente la topografa de las secciones e introducirlas en el programa resulta demasiado lento.

2.3. Interpolacin de secciones Con estos parmetros ya creamos una seccin aguas abajo y otra aguas arriba, estos son los elementos mnimos

para un tramo. Ahora con las secciones definidas podramos realizar un clculo, pero como estn muy separadas (1000

m) el error sera importante, ya que a pesar de que se trata de un esquema numrico de orden 2 (Average

Conveyance) es un delta de demasiado grande.

3. CONSTRUCCIN DE CONDICIONES DE CONTORNO El siguiente paso lgico para la construccin del modelo consiste en introducir las condiciones de contorno. Las

condiciones de contorno necesarias pueden variar en funcin del problema, siempre ser necesario introducir el caudal

en nuestro tramo, el caudal circulante puede variarse en una seccin cualquiera del tramo, es decir el programa no

exige continuidad en el caudal dentro del tramo, ni en las uniones (1).

4. CASO (PLAN)

Una vez establecidas las condiciones de contorno ya solo falta definir el caso (Plan), el caso resulta fundamental ya que como se ha mencionado anteriormente para cada uno de los casos definidos se guardan unos resultados, y

esto permite comparar situaciones y soluciones diferentes. As los ingredientes fundamentales de una caso son

una geometra y unas condiciones de contorno, as podemos realizar un clculo con la geometra del estado actual

y otro con la geometra de proyecto. Escogemos la herramienta de Plan.

5. RESULTADOS

El programa HEC-RAS dispone de una gran variedad de opciones para la presentacin de resultados, entre los

ms destacables estn los perfiles longitudinales, las secciones, las tablas de resultados, la presentacin 3D.

6. Clculo y presentacin de Resultados

SECCIONES TRANSVERS ALES

PERFIL LONGITUDINAL

4

MODELAMIENTO EN HECRAS

5

6

7. Conclusion y recomendaciones

La modelacin hidrolgica para pronstico hidrolgico de inundaciones se diseo especialmente como orientacin para la toma de decisiones en cuanto a medidas preventivas de la presencia de un evento extraordinario, que in dique la probabilidad de amenaza inminente con efectos adversos para el normal desarrollo de las actividades de la poblacin asentada en las reas aledaas a las llanuras de inundacin del sector en la cuenca media del ro Bogot.

La modelizacin del sector a travs de la aplicacin del modelo de simulacin hidrulica Hec-Ras, suministr

resultados del comportamiento hidrolgico de niveles bastante aproximados a la realidad de las condiciones naturales del sistema hidrolgico en el sector, teniendo en cuenta, la coherencia con la informacin hidrulica y geomtrica proporcionada para su adecuada ejecucin, la corrida del modelo dio a conocer la dinmica del sistema de drenaje ante la probabilidad de ocurrencia de eventos de inundacin representados por la variacin de niveles diarios mximos. En este aspecto, no se presento desbordamientos en ninguna seccin transversal, coincidiendo normalmente con el comportamiento natural del ro ya que en su gran mayora tiene diques longitudinales con alturas importantes que, en efecto, el ro no supera fcilmente las cotas de inundacin.

8. Anexos

9. Bibliografa

1. System HECHRRA. User's Manual; 2002.

2. Villn B. M. Hidraulica de Canales: Tecnolgica de Costa Rica.