Manual Civil Hec Ras

OBTENCIÓN DEL MODELO HIDRÁULICO DE UN CAUCE EN HEC RAS UTILIZANDO AUTOCAD CIVIL 3D

OBTENCIÓN DEL MODELO HIDRÁULICO DE UN CAUCE EN HEC RAS UTILIZANDO AUTOCAD CIVIL 3D

ÍNDICE

1.

INTRODUCCIÓN............................................................................................................. 2

2.

INFORMACIÓN DE PARTIDA.........................................................................................2

3.

OBTENCIÓN DE LA SUPERFICIE DE TRABAJO.........................................................2

4.

DEFINICIÓN DEL EJE DEL RÍO, DE LAS SECCIONES TRANSVERSALES Y DE LOS

BORDES DEL CAUCE........................................................................................................... 3 4.1

DEFINICIÓN DEL EJE DEL RÍO...............................................................................3

4.2

DEFINICIÓN DE LAS SECCIONES TRANSVERSALES..........................................6

4.3

DEFINICIÓN DE LOS BORDES DEL CAUCE..........................................................8

5.

CARGAR LOS DATOS GEOMÉTRICOS EN HEC RAS.................................................9

6.

OBTENCIÓN DE RESULTADOS EN HEC RAS..............................................................9 6.1

INVERTIR LAS SECCIONES TRANSVERSALES....................................................9

6.2

COMPLETAR LA GEOMETRÍA DEL ARROYO.........................................................9

6.3

INTRODUCIR DATOS DE CAUDALES Y CONDICIONES DE CONTORNO..........10

6.4

ANÁLISIS EN RÉGIMEN UNIFORMEMENTE VARIADO.......................................11

6.5

DELINEAR LA LLANURA DE INUNDACIÓN..........................................................11

6.5.1

CONVERTIR EL ARCHIVO GEOTIFF A ESRI FLT..........................................12

6.5.2

MODIFICAR EL ARCHIVO HDR......................................................................15

6.5.3

DELINEAR LA LLANURA DE INUNDACIÓN EN HEC RAS............................15

6.5.4

DIBUJAR LA LLANURA DE INUNDACIÓN EN CIVIL 3D................................17

1

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1.

INTRODUCCIÓN

xxx

2.

INFORMACIÓN DE PARTIDA

Partiremos de que tenemos como información inicial las curvas de nivel del arroyo a modelar en formato Autocad y con elevación.

3.

OBTENCIÓN DE LA SUPERFICIE DE TRABAJO

Para la obtención de la superficie de trabajo seguiremos los siguientes pasos: 1. Abriremos un nuevo archivo de Autocad Civil 3D con una plantilla métrica y copiaremos

allí

las

curvas

de

nivel

proporcionadas

en

el

archivo

Curvas_de_nivel.dwg. 2. Definiremos la proyección adecuada de la superficie en Drawing Utilities Drawing SettingsUnits and Zone como se muestra en el siguiente cuadro.

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3. En Prospector, click derecho en Surfaces, y seleccionaremos la opción Create Surface, aparecerá el cuadro de creación de superficies. 4. Dejaremos el campo Type como TIN Surface pero cambiaremos el nombre a la superficie.

5. En Style utilizaremos curvas de nivel cada 2 metros aunque podríamos seleccionar lo que más nos conviniese. 6. Ahora, en Prospector Surfaces Definition, click derecho en Contours y seleccionaremos la opción Add, aparecerá el cuadro de diálogo de esta opción, dejaremos los datos por defecto y seleccionaremos todas las curvas de nivel para generar la superficie.

4.

DEFINICIÓN DEL EJE DEL RÍO, DE LAS SECCIONES TRANSVERSALES Y DE LOS BORDES DEL CAUCE

4.1

DEFINICIÓN DEL EJE DEL RÍO

Definir el eje del río en Autocad Civil 3D es una labor muy sencilla y prácticamente automática. Si seleccionamos la superficie, en el panel superior se nos activarán las opciones de superficies, una de ellas es Water Drop, esta es una función que dibuja el 3

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camino que seguiría una gota de agua al caer por una superficie desde un punto determinado.

Sólo tenemos que seleccionar dónde comienza nuestro río (el punto más alto), en nuestro caso el punto A de la siguiente imagen.

A

En ocasiones, como es el caso, el comando Water Drop no dibuja de forma completa el curso del río, en ese caso tendremos que dibujarlo por partes. Dibujaremos el tramo superior y posteriormente dibujaremos otro tramo un poco aguas abajo del tramo dibujado. En la siguiente imagen se puede apreciar cómo se ha realizado el eje del río, se ha cambiado el color de las polilíneas para apreciar mejor lo que sucede.

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Hay que unir los extremos de las polilínea y despues convertirlas en una sola. Escribiremos en la línea de comandos PEDIT M (multiple), seleccionamos las polilíneas que forman el eje del río y elegiremos JOIN (J). Ya tenemos el eje del río dibujado desde aguas arriba hacia aguas abajo. Como el programa HEC RAS identifica las secciones transversales por un número y las ordena de mayor a menor de aguas arriba hacia aguas abajo, hay que dar la vuelta a la polilínea dibujada ya que ésta será utilizada como alineamiento del eje del río y las secciones transversales se identificarán por su punto kilométrico, es decir, la sección 0.000 será la que se sitúe más aguas abajo y el resto, aguas arriba, por este motivo el alineamiento del eje del río debe comenzar aguas abajo. Para invertir el sentido de la polilínea escribiremos PEDIT, seleccionaremos el eje del río y escribiremos R. Ahora convertiremos el eje del río en un alineamiento, para ello en la pestaña Home, en el grupo Create Design, seleccionaremos Create Alignment from Objects y pincharemos en el eje del río, verificaremos que la dirección del alineamiento es la correcta, de aguas abajo hacia aguas arriba. Hay que desactivar la opción Add curves between tangents.

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4.2

DEFINICIÓN DE LAS SECCIONES TRANSVERSALES

En primer lugar dibujaremos las secciones tranvsersales con polilíneas. Es importante recordar que las secciones transversales tienen que ser perpendiculares al flujo del río y que en ningún caso se pueden cortar. Será suficiente con que coloquemos secciones en aquellos puntos donde se produzca un cambio en el alineamiento o sección del río. Cuando hayamos dibujados las secciones transversales en la pestaña Home, en el grupo Profile & Section Views, seleccionaremos Sample Lines, pincharemos en el alineamiento oportuno y elegiremos Select existing polylines para seleccionar las secciones transversales dibujadas.

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El resultado debería ser parecido al mostrado en la siguiente imagen.

Hay que tener en cuenta que Civil 3D considerará las secciones dibujadas de derecha a izquierda pero en HEC RAS las secciones se han de dibujar de izquierda a derecha por este motivo posteriormente en HEC RAS habrá que darles la vuelta. Si una vez modelado el cauce en HEC RAS vemos la necesidad de incluir nuevas secciones sólo tendremos que dibujar las polilíneas necesarias y en la pestaña Home, dentro de Profile & Secction Views, seleccionar Sample lines, el programa nos pedirá que le indiquemos el alineamiento y posteriormente seleccionaremos la opción Select existing polylines.

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4.3

DEFINICIÓN DE LOS BORDES DEL CAUCE

Dibujaremos los bordes del cauce con dos polilíneas, una a cada lado del eje del río. En la pestaña Output, en el grupo Export, seleccionaremos Export to HEC RAS, aparecerá el cuadro de diálogo de exportación a HEC RAS.

Seleccionaremos la superficie generada anteriormente así como el alineamiento del eje del río y las secciones transversales, daremos un nombre al río y activaremos la opción Check this to use river banks, seleccionando posteriormente la margen izquierda, la situada a la izquierda del alineamiento y derecha, la contraria. Ahora exportaremos el archivo *.geo que sirve para cargar los datos geométricos obtenidos en HEC RAS.

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5.

CARGAR LOS DATOS GEOMÉTRICOS EN HEC RAS

Abriremos HEC RAS creando un nuevo proyecto, en Enter/Edit geometric data importaremos el archivo *.geo generado en Civil 3D, para ello seleccionaremos FileImport Geometric DataGis format… Una vez realizado esto tendremos cargada la geometría del cauce en HEC RAS, ahora tendremos que completar el modelo hidráulico para poder analizar los resultados. Los pasos a seguir serán: -

Invertir las secciones tranvsversales.

-

Completar la geometría añadiendo la rugosidad del cauce y de llanuras de inundación.

-

Introducir los datos de caudales y condiciones de contorno.

-

Definición de las condiciones de análisis en régimen uniforme.

6.

OBTENCIÓN DE RESULTADOS EN HEC RAS

6.1

INVERTIR LAS SECCIONES TRANSVERSALES

En Geometric DataToolsReverse Stationing Data… para que las secciones se dibujen correctamente de izquierda a derecha. 6.2

COMPLETAR LA GEOMETRÍA DEL ARROYO

El primer paso a realizar es completar la geometría del arroyo añadiendo la rugosidad del cauce y llanuras de inundación. En Geometric DataTablesManning’s n or k Values ingresaremos los datos de rugosidad, en este ejemplo introduciremos un valor constante en todas las secciones y en cada una de las tres partes de cada sección.

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6.3

INTRODUCIR DATOS DE CAUDALES Y CONDICIONES DE CONTORNO

En este apartado introduciremos los datos correspondientes a caudales y condiciones de contorno, para ello en Edit/Enter steady flow data ingresaremos un caudal de 10 m 3/s en la sección situada más aguas arriba.

En Reach Boundary Conditions… introduciremos como condiciones de contorno Calado Uniforme o Normal Depth, definiremos la pendiente aguas arriba y aguas abajo como 0,01 m/m.

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6.4

ANÁLISIS EN RÉGIMEN UNIFORMEMENTE VARIADO

Pulsar en

, aparecerá el cuadro de diálogo siguiente:

Realizaremos un análisis en régimen mixto. 6.5

DELINEAR LA LLANURA DE INUNDACIÓN

Una vez computado el modelo en HEC-RAS, necesitamos importar la superficie en el Mapper de HEC-RAS para delinear la llanura de inundación. Para hacer esto, exportaremos el terreno existente de Civil3D como un archivo GeoTIFF y convertiremos este GeoTIFF al formato ESRI FLT, que es el formato nativo de HEC-RAS. Esta transformación requiere del programa SAGA GIS. En el Toolspace de Civil3D, haremos click derecho en la superficie y seleccionaremos Export to DEM.

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6.5.1

CONVERTIR EL ARCHIVO GEOTIFF A ESRI FLT

Para convertir el archivo GeoTiff generado a ESRI FLT se puede utilizar la aplicación SAGA descargable en el siguiente enlace: http://sourceforge.net/projects/saga-gis/files/ Abrir SAGA e importar el archivo GeoTIFF seleccionando Import/Export GDAL/OGR GDAL: Import Raster

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En files buscar el archivo DEM.tif y dar OK. Ahora hay que exportar el archivo GeoTIFF a ESRI FLT seleccionando Import/Export Grids Export ESRI Arc/Info Grids.

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Seleccionaremos el Grid System que nos propone el programa con la superficie generada y en formato seleccionaremos binary.

En el cuadro anterior, en File, guardar el archivo como ESRI Arc/Info Binary Grids (*.flt). Salir del programa. 14

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6.5.2

MODIFICAR EL ARCHIVO HDR

Abrir el archivo *.hdr generado con un editor de texto y dar exactamente el siguiente formato, hay que respetar mayúsculas y minúsculas y los espacios en blanco.

En la primera y segunda fila hay que dejar 9 espacios, en la tercera y cuarta fila 5 espacios, en la quinta fila 6 espacios, en la sexta 2, y en la séptima 5 espacios en blanco. Guardamos los cambios. 6.5.3

DELINEAR LA LLANURA DE INUNDACIÓN EN HEC RAS

Abrimos el archivo de HEC RAS y en GIS Tools seleccionamos RAS Mapper… Ahora en Tools seleccionamos Floodplain Mapping… Seleccionamos el terreno generado anteriormente, el profile con el que hayamos trabajado y la variable Water Surface Elevation.

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Generamos la llanura de inundación en Generate Layers. Debería quedarnos algo parecido a lo siguiente.

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6.5.4

DIBUJAR LA LLANURA DE INUNDACIÓN EN CIVIL 3D

En la línea de comandos escribir MAPIMPORT y buscar el archivo floodmap.shp que HEC RAS habrá generado en la carpeta donde estemos trabajando con este programa dentro de otra carpeta con el nombre del plan del proyecto. El resultado será parecido a la siguiente imagen.

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A la hora de manejar terrenos en el Mapper de HEC RAS se generan ciertos fallos como esas zonas inundables inconexas, ahora es labor del proyectista corregir esos fallos de forma manual.

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