En el presente tutorial se demostrará el uso de HEC-RAS para analizar y optimizar dos diferentes problemas de división de flujo: una presa lateral con vertederos y una red de canal de lazo. El problema usa un procedimiento iterativo para computar el flujo y energía en un determinado punto. Para ello se necesitará geometrías de los tramos y a la vez de los vertederos a simular.
Acerca del Modelo
Para desarrollar el análisis, el usuario deberá administrar información geográfica de las presas laterales y las compuertas del sistema, se deberá administrar información de las alturas de apertura de cada grupo de compuertas para cada perfil, y finalmente el usuario deberá establecer la optimización del flujo dividido para la presa lateral y para la unión del río aguas arriba, debe tener conocimientos previos acerca de la entrada de datos en presas y vertederos, uniones y uniones múltiples, flujo de compuertas y de análisis hidráulico.
Características del escenario
El esquema del río está basado en 24 estaciones correspondientes a los ríos “Spruce Creek” y “Bryon Creek”, en el cual se encontrarán 4 diferentes tramos en el sistema de ríos, “Spruce Creek” es dividido en 3 diferentes tramos: Rio Alto, Rio medio y Rio Bajo, y por último “Bryon Creek” es el cuarto río, “Bryon Creek” y el Río medio juntos forman un bucle cerrado entre la unión del río “Meadows” y la unión del río “Pottsvile”.
Condiciones Iniciales del Modelo
Las secciones de corte son la base de la geometría, para este ejemplo una presa lateral ha sido añadida en una estación y será discutida a continuación, consiste en una presa y vertederos, primero se trabajo con el “Spruce Creek” y “Upper River”, donde se fijo una estación como locación de la presa, el modelador puede establecer donde colocar la presa, para fines de este ejemplo se colocó en el banco derecho, además la información acerca de la presa está basada en 7 estaciones y sus respectivas elevaciones, esta información corresponde a la parte más alta de la presa lateral y esta información es entrada en sentido aguas arriba a aguas abajo, a lo que también se tiene que agregar el ancho de la presa, y posteriormente los cálculos de la presa, dentro de los cuales se puede escoger entre 2 ecuaciones diferentes a ser usadas: La ecuación estándar de presas y la ecuación lateral de presas de Hager, a su vez se escoge el coeficiente de presa y la forma de la cresta de la presa, y por último se escoge el valor de distancia aguas arriba, esto sirve para darle un valor espacial.
Posteriormente se configurará la información de las compuertas, fueron insertadas 3 compuertas, las cuales están siempre abiertas o cerradas, por lo que se tomaron como un único grupo de compuertas.
La información de flujo consta de 3 componentes, las tazas de flujo para cada perfil, las condiciones de borde y las configuraciones de elevación de las compuertas; todo esto se administrará en base a flujo estacionario.
Los perfiles de flujo serán equivalentes a 3, para lo cual tendremos que colocar valores en cada tramo creado previamente. Las condiciones de borde en un análisis subcrítico desarrollado, aquí se especifica el recorrido del esquema de ríos y a su vez sus configuraciones, representando meramente las conexiones entre diferentes tramos.
Por último, se modificaron las aberturas de las compuertas, en los cuales se especifica el número de compuertas abiertas y la altura de la compuerta abierta, como es un único grupo los valores que se coloquen serán los mismos para el resto.
Finalmente se corre la simulación de flujo estable, a su vez dentro de estas opciones se puede escoger el régimen de flujo y las optimizaciones de flujo que pueden ser colocadas en las uniones, en las estructuras, siendo para este caso escogida la opción para optimizar en las estructuras laterales y también en las uniones, se guarda el plan de la simulación y se corre para visualizar los resultados.
Consideraciones
Como resultado final se pueden visualizar las elevaciones de la superficie de agua y a su vez los resultados por perfil desarrollado, además se puede visualizar en las tablas detalladas, y se pueden sacar resultados como el grado de energía al inicio y al final de la presa, los flujos totales en ciertos puntos, flujos en ríos aguas debajo de la estructura de la presa, para desarrollar esto el programa debe conocer las cantidades de flujo en el río, estas tablas se pueden separar por secciones de corte, por estructuras presentes o también por uniones de tramos y lo que se espera siempre es la convergencia en los cálculos para no tener error alguno.
