SIMULACIÓN CANAL TRAPEZOIDAL ASIMETRICO EN HEC-RAS

Universidad Distrital. Ávila Alarcón, Estructuras Hidráulicas.

SIMULACIÓN CANAL TRAPEZOIDAL ASIMETRICO EN HEC-RAS

 Lina Ávila Alarcón – 20172779029 

Facultad Tecnológica, Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Abstract

In this article we will observe the simulation of an asymmetric trapezoidal channel determining the water level and the size of its slopes, verifying the main objective of an asymmetric trapezoidal channel.

1. INTRODUCCIÓN

En el diseño de canales para conducción de agua, sea cual sea su finalidad (riego, drenaje, encauzamiento de ríos, explotación hidroeléctrica, etc.…), deberemos adaptarnos al relieve del terreno sobre el que discurre el canal desde su origen hasta su destino. Más concretamente, uno de los principales condicionantes es la diferencia de cota, el desnivel, entre el principio y el final del canal o tramo de canal en cuestión.

En este caso procederemos a hacer una simulación para notar cómo se comporta el agua teniendo un caudal determinado sus variables como: el talud izquierdo y derecho que en este especifico caso no tienen la misma medida por su asimetría, la profundidad crítica y la función objetivo.

1. Marco teórico.

1. Canal trapezoidal.

Un canal es un estrecho curso de agua, de origen natural o artificial. Son relativamente fáciles de reconocer ya que no tienen la amplitud ni el gran volumen de agua de los lagos o de los ríos, y sus aguas no son tan rápidas. Los canales artificiales son muy comunes en muchas ciudades.

Existen canales naturales y canales artificiales. Los primeros son aquellos accidentes geográficos efectuados por la naturaleza sin la intervención del hombre y localizados en los últimos tramos de un río, un delta o un estrecho, aunque este ya suele ser bastante angosto. En este caso se empleará una simulación del canal trapezoidal asimétrico cuyo objetivo será garantizar el nivel de convergencia para cada sección del canal trapezoidal para obtener una función potencial para establecer el valor semilla en el proceso iterativo.

1. HEC RAS.

Software que nos permite simular flujos en cauces naturales o canales artificiales para determinar el nivel del agua, incluso podemos incluir en el modelo la existencia de obras hidráulicas como puentes, conducciones, presas, etc, por lo que su objetivo principal es realizar estudios de inundabilidad y determinar las zonas inundables.

El programa permite simular diferentes caudales y obras hidráulicas y permite obtener una gran variedad de resultados (resultados por secciones, resultados en forma de tablas, en forma de gráficos, visualización sobre imágenes georreferenciadas, etc).

1. Ecuación de Manning

En el medio de la hidrología, la ecuación de Manning es una de las ecuaciones más usadas para la obtención de caudales, pero esta ecuación se desarrollo en principio para canales artificiales y con el tiempo se desarrollo también para flujos de corriente natural.

III. Objetivos

• Aplicar de teoría a practica el proceso de INPUT y OUTPUT del Excel al simulador Hec RAS para corroborar que los datos encajen.
• Conocer las capacidades de cálculo del programa HEC-RAS para el modelaje hidráulico de canales.
• Conocer las capacidades de cálculo del programa HEC-RAS para el modelaje del canal trapezoidal asimétrico.

1. Metodología y recolección de datos.

• Calculo de datos: Teniendo en cuenta que el canal trapezoidal asimétrico puede tener dos tipos de flujos los cuales son uniformes y críticos, se procedió a hacer el cálculo de estos por separado.  En el flujo critico se tiene en cuenta como la condicion del numero de Froude es igual a uno en la cual la energia especifica es minima.

[pic 1]

[pic 2]

Fig.1.  Cálculos flujo critico en Excel. [1].

• Secciones del canal: Se procederá a dimensionar el tamaño del canal en la sección uno y la sección dos dejando que las dimensiones no sean iguales para que este sea asimétrico programando el nivel de agua, la pendiente que en este caso será del 1% que quiere decir que va a variar en un metro en vertical cuando avanza cien metros en horizontal.  [pic 3] 

Fig. 2.   Secciones del canal trapezoidal [2]

Ya que se programaron las dimensiones, la altura de los dos taludes, en Za 1 y en Zb 1.1 vamos a ver como quedo la programación completa en la sección de cruce.

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