Hec Ras.pptx 5v76v

Se tiene un canal que conduce un caudal de 40 m3/s, el cual corresponde un precio de retorno de 20 años. El canal está revestido de concreto, con un coeficiente de rugosidad de 0.014, y tiene tres tramos con pendientes del 0.4 %0, del 1 % y del 0.3%0, como se muestra en la figura E4.1. Cada uno de la figura indica el cadenamiento del canal en m.

En la sección 2800, las distancias y cuotas que definen la sección transversal el canal es como se indica en la figura E.4.2.

Solución: Este ejemplo, consta de dos tramos con pendientes suaves (0.4 %0 y 0.3 %0), con flujo subcritico y un tramo con pendiente fuerte (1%), con flujo supercrítico, por lo que el régimen del flujo mixto. Para su desarrollo se seguirán las fases de trabajo con Hec-Ras, las cuales son:  Crear un nuevo proyecto  Ingresar datos geométricos  Ingresar datos caudales y condiciones de contorno  Crear plan y realizar los cálculos  Observar los resultados obtenidos

1. Crear un nuevo proyecto: En la dirección C: /HEC/HEC-RAS4-0/ Ejemplos, se crea la subcarpeta Ejemplo04, por lo cual la dirección de trabajo para este ejemplo, es C: /HEC/HEC-RA4-0/ Ejemplos/Ejemplo04 Para crear un nuevo proyecto, ejecutar la orden: File/New Project…

2. Se abre la ventana New Proyect, de la figura E4.3.

3. En esta ventana. En el orden que se muestra, hacer:  En selected Folder, indica la carpeta donde se va a guardar el proyecto para este ejemplo seleccionar C:HEC/HEC-RAS4-0/ Ejemplo04  En title, colocar el título del proyecto en este caso ejemplo04  En file Name, cuando el coloca el título del proyecto la versión 4.0 de HecRas, repite esto como nombre del archivo del proyecto Luego hacer clic en el botón

OK

Con lo cual se muestra la ventana:

Donde se indica el título y nombre del proyecto el directorio de trabajo y el sistema de unidades en el que se está trabajando en este caso el sistema internacional (SI Units), también se indica que el sistema de unidades puede cambiado. Hacer clic en el botón Ingresar datos geométricos

Después de esto la ventana Geometric data se observa como se muestra

Ingresar los datos geométricos En la ventana Geometric data (donde se acaba de dibujar el cauce),

Aparece una ventana pidiendo un identificador para la sección transversal introducir un número que representara su posición relativa con respecto a los demás secciones. Se recomienda que sea un punto kilométrico o una referencia fácilmente reconocible en un mapa. Para el ejemplo la identificación de esta sección ser 2.8 el cual representa el cadenamiento en km de la sección transversal conocida para que se vea como muestra en la figura

Introducir datos de la sección transversal En esta ventana en la sección Cross Section Cordinates (coordenadas de la sección transversal) escribir en las dos columnas de la izquierda: en la primera columna (Station) la distancia desde la margen izquierda, en la segunda columna (elevation) la cota del fondo del cauce en ese punto. Para el ejemplo disponemos del croquis para esta sección del cauce que se muestra en la figura

Ingresar datos de la distancia de la sección aguas abajo Para este tramo la sección del canal termina en la estación de cadenamiento 2000, es decir a 800 metros de la estación 2.8 por lo que las distancias LOB (distancia entre márgenes izquierdos), Channel (distancia a lo largo del centro del cauce), y ROB (distancia entre los márgenes derechos), son iguales a 800. Al ingresar estos valores se tendrá como se muestra.

Ingresar datos de los coeficientes de rigurosidad Para el ejemplo los valores de rugosidad para la margen izquierdo (LOB), cauce (Channel) y derecho (ROB), corresponde a un canal revestido y su valor es 0.014 por lo que los datos a ingresar serán como se muestra en la figura

Ingresar datos de los bancos Estos puntos definen la parte de la sección que puede considerarse como canal principal el resto de la sección se considera como llanura e iluminación de inundación. Se introduce dos valores de distancias en horizontal para el ejemplo se tienen los valores 0.5 y 22.5.

Introducir datos de coeficiente de contracción y expansión El programa utiliza los coeficientes de contracción/expiación para determinar las pérdidas de energía entre dos secciones continuas por defecto HecRas, pone para el coeficiente de contracción 0.1 y para el de expansión 0.3 para el ejemplo aceptamos estos valores de tal manera que se vea como se muestra en la figura.

Introducir descripción de la sección

En el campo Description escribir para el ejemplo: Sección intermedia 2.8 de canal. Después de ingresar los datos indicados y aplicarlos, la ventana Cross Section Data, se verá como se muestra en la figura E4.6.

Plotear la sección Para mostrar la sección en una ventana separada ejecutar la orden Plot/Plot. Cross Section (in separate Window)… Al ejecutar esta orden se muestra la ventana de la figura E4.7. En la figura los puntos de los bancos se muestran de color rojo

Introducir tres nuevas secciones Tramo con pendiente del 1 % La sección ubica a los 2000m, solo defiere de la sección ubicada a los 2800m, de los datos de la cota, esta sección estará ubicada a una altura menor de h= SxL es decir H=0.01x (2800-2000)=8m. Luego para introducir la sección ubicada a los 2000m, se puede copiar la sección ubicada a los 2800m. Y cambiar las colas de -8m.



En la ventana que se muestra en River Station introducir el número identificador de a posición relativa de la sección para ejemplo 2.0, la cual representa el cadenamiento en km.

OK

Esta orden copia y pega la sección activa es decir crea una sección transversal que la anterior pero en la estación 2.0. En la ventana Cross Section Data, activa los siguientes cambios:  En descripción, escribir Sección intermedia 2.0 de canal

 Ejecutar la orden Options/Adjust Elevations….

 En la ventana que se muestra introducir la cantidad en metros que queremos subir o bajar la sección trasversal para el ejemplo debe bajar 8m. por los cual escribir -8

 Aplicar los datos para lo cual hacer clic en el botón apply data Una vez realizado este proceso la ventana Cross Section Data queda se muestra en la figura E4.8.

Tramo con pendiente del 0.3% La sección ubicada a los 1000m, solo defiere de la sección ubicada a los 2000m, e los datos d l cota, esta sección estará ubicada a una altura menor de h=Sxl, es decir, h=0.0003x (2000-1000) = 0.3m. Luego para introducir la sección ubicada a los 100m, se puede copiar ubicada a los 2000m y cambiar las cotas en -0.3m. Para crear esa sección hacer: Ejecutar Option/Copy Current Cross Section

 En la ventana que se muestra, en River Station, introducir el nuevo identificador de la posición relativa de la sección para el ejemplo 1.0 la cual representa en cadenamiento en km. En esta orden copia la sección activa es decir crea una sección transversal idéntica que la anterior pero en la esatcion1.0. En la ventana Cross Section Data activa hacer os siguiente cambios.  En description, escribir Sección final 1.0 de canal Ejecutar la orden Option/Adjudt Elevations …

 En la ventana que se muestra introducir la cantidad en metros que queremos subir o bajar la sección transversal para el ejemplo se debe bajar 0.3m, por lo cual escribir -0.3.

Una vez realizado este proceso la ventana Cross Section Data queda como se muestra en la figura E4.9.

Tramo con pendiente del 0.4 % La sección ubicada a los 6000m, solo define de la sección ubicada a los 2800m, de los daros de la con este estará ubicada a una altura mayor de h=SxL, es decir h=0.00004x (6000-2800) = 1.28m, luego para introducir la sección ubicada a los 60000m, se puede copiar la sección ubicada a los 2800m, y cambiar las cotas en +1.28m.

Para crear esa sección hacer:  En la ventana Crosss Section Data, por medio de las flechas Ubicar la sección 2.8

 Ejecutar la orden Option/Copy Current Cross Sectión…..

En la ventana que se muestra en River Station introducir el numero identificador de a posición relativa de la sección para el ejemplo 6.0, la cual representa la cadenamiento en km

OK

Esta orden copia y pega la sección activa es decir crea una sección transversal idéntica que la anterior pero la estación 6.0 En la ventana Cross Section Data activa hacer los siguientes cambios:  En descripción escribir sección inicial 6.0 de canal  Ejecutar la orden Option/Adjust Elevation….

 En la ventana que se muestra introducir la cantidad en metros que queremos subir o bajar la sección para el ejemplo se debe subir 1.28.

OK

Una vez realizado este proceso la ventana Cros Section Data queda que se muestra en la figura

Guardar la información de las secciones

Para guardar la información de las secciones antes de cerrar la ventana Cross Section Data. En la ventana Geometric data ejecutar la orden File/Save Geometric Data

En la ventana que aparece en el campo Title escribir Secciones luego hacer clic al OK

Ahora ya se tiene guardado la información de las secciones transversales cuyo archivo se llama secciones en la ventana Geometric Data ya se muestra los puntos 6.0, 2.8, 2.0 y 1.0 que representa las tres secciones de canal como se muestra en la finura E4.11.

Introducir los datos hidráulicos (para flujo permanente) En la pantalla principal de Hec-Ras hacer clic al botón , con lo cual se abre la ventana Steady Flow Data como se muestra en la figura



Para el ejemplo se tiene un solo caudal que es el que marca por defecto.



El caudal del perfil PF1 es de 40m3/S, que corresponde un T=20 años. Para cambiar la etiqueta del perfil de PF1 a T=20 años ejecutar la orden Options/Edit Profile Names

En la ventana que aparece cambiar PF1 por T=20 años para que se vea como se muestra en la figura.

Introducir las condiciones de contorno Para ingresar a la ventana para introducir las condiciones de contorno

Hacer clic al botón

Para el ejemplo:  Como el canal tiene tres tramos el primero y el tercero con pendientes suaves (0.4% y 0.3%, régimen subscrito), y el segundo con pendiente fuerte (1%, régimen supercrítico), se espera un régimen mixto por lo que la condición de contorno se necesitara extremo final del tramo  Dejamos las condiciones de perfiles el que está por defecto es decir Set boundary for all profies

 Se ha indicado el caudal para la sección 6.0 que es la sección que está situado aguas arriba así que Hec- Ras supondrá que por las sesiones 2.8, 2.0, y 1.0 (aguas abajo pasa el mismo caudal). • Se tomara Normal Depht

(tirante normal) puesto que se conoce las condiciones de los tramos extremos la cuales son: 0.4%=0.0004, tramos aguas arriba y 0.3%= 0.0003 tramo aguas abajo.

• Para ingresar los valores indicados hacer los siguientes







Con un clic seleccionar como condición de frontera Upstream

Hacer clic en el botón

En la ventana que se abre ingresar el valor de la pendiente

Normal Depht

• Con un clic seleccionar como condición de frontera Downstream

• Hacer clic en el botón



Normal Depht

En la ventana que se abre ingresar el valor de la pendiente.

OK

Guardar los datos hidráulicos (para el flujo permanente) Una vez introducido los datos retornar a la ventana Steady Flow Data para Ejecutar el orden File/Sabe Flow Data

En la ventana que se abre ingresar como título (Title) del archivo caudal se muestra como se indica en la figura

Crear un plan y ejecutar el modelo (para el flujo permanente) En la ventana principal de Hec-Ras hacer clic el icono

con esto se muestra la ventana Steady Flow Análysis de la figura

Elección de los archivos de geometría y caudal Para el ejemplo solo se ha introducido un archivo para cada uno de esos casos por lo que Hec-Ras la muestra por defecto

Luego los archivos de las secciones y caudales serán los que se utilizan para la simulación hidráulica. Elección del tipo de régimen

De acuerdo con la condiciones de contorno especificadas se está trabajando con un régimen mixto por lo que se selecciona este tipo de régimen.

Crear el plan

Con los archivos de geometría y caudal y del tipo de régimen elegido se crea un plan para esto ejecutar la orden File/Save Plan.

En la ventana que aparece en title escribir el nombre del plan para el ejemplo es plan 01 OK

Se muestra una ventana para ingresar un identificador del plan para ejemplo es plan 01

Ejecutar la simulación Para ejecutar la simulación hacer clic en el botón

Con lo cual se muestra la ventana de la figura

Observar los resultados

Una vez ejecutadas la simulación correctamente para observación los resultados se pueden hacer clic a los iconos

Observar secciones transversales

Para esto hacer clic en el icono

con lo cual se muestra la sección 6.0 de la figura

Haciendo clic en las flechas

se pueden ver las otras secciones 2.8, 2.0, y 1.0

Observar perfil longitudinal Para esto hacer en el icono

Figura del perfil longitudinal

con lo cual se muestra la figura

Observar dibujo en perspectiva o 3D

Figura dibujo en perspectiva con 3 secciones

Interpolar seccionar transversales De la figura E4.4.18 se observa que el perfil prácticamente es recto no se ve como una curva remanso ni el aprecia como tal, esto se debe a que para tramo solo se dispone de las secciones extremas. Para apreciar adecuadamente las curvas de remanso y el resalto hidráulico es conveniente adicionar secciones intermedias entre los tramos 6.0-2.8, 2.8-2.0 y 2.0-1.0. En el enunciado del ejemplo se indica que cada vez que se realicen interpolares hacerlas de tal manera que se tengan 10 tramos por lo cual la distancia entre dos secciones consecutivas debe ser: Tramo 6.0 – 2.8 distancia = (6000-2800)/ 10 =320m Tramo 2.8 – 2.0 distancia = (200-20000)/ 10= 80m

Tramo 2.0 – 1.0: distancia = (20000-1000)/10 = 100m Para realizar la interpolación hacer:  Clic en el icono , para abrir la ventana Geometric Data Ejecutar la orden Tools/XS interpolation / Betwee 2 XSs

 En la ventana XS interpolation – sesiones para las sesiones 6.0-2.8.

 En Maximum distance colocar 320

Y hacer clic en el botón

Hacer clic en las flechas el tramo 2.8 - 2.0

con lo cual se realiza la interpolación.

para ubicar

En Maximum distance colocar 100

Y Hacer clic el botón

 Hacer clic en las flechas

con lo cual se realiza la interpolación.

para ubicar el tramo 2.0 - 1.0

 En Maximum distance colocar 100 botón Cerrar esta ventana haciendo clic en el botón

con lo cual se muestra la ventana Gemetric Data (figura E4.20), donde se muestra las secciones interpoladas todas ellas tienen un asterisco (*) el cual es el simbol que caracteriza a las secciones interpoladas

y Hacer clic en el con lo cual se realiza la interpolación.

Efectuar nuevas simulación Para esto hacer lo siguiente: En la ventana Geometric Data ejecutar la orden File/ Save Geommetric Data para guardar los cambios de la interpolación realizada ahora se tienen 30 tramos cerrar esta ventana

Hacer clic el icono para abrir la ventana Steady Flow Analysis. En esta ventana ejecutar la orden File/ Save Plan para salvar el plan 01 con las nuevas sesiones interpoladas También hacer clic en el botón esta ventana

para realizar una nueva simulación cerrar

Observar perfil longitudinal Para esto hacer clic en el icono

con lo cual se muestra la figura

Para esto hacer clic en el icono Con lo cual se muestra la tabla de detalle de cada sección

Se puede observar los parámetros calculadas para cada sección así para la sección 2.8 que es donde se produce el yc Max Chl Dpth= 1.23 se tiene como muestra en la figura

Observa tabla de detalle