Mastering Dam-Break Modelling with HEC-RAS 2D | 2D Flood Simulation, Dam Breach Parameters

¿Cómo realizar un modelado de ruptura de presas?

Introducción al modelado de fallos en presas

• El presentador introduce el tema del modelado de fallos en presas, explicando que se trata de una falla estructural catastrófica caracterizada por la liberación rápida e incontrolada del agua acumulada.

• Se mencionan las principales causas de fallos en presas, incluyendo construcción deficiente, errores en el diseño del desagüe y problemas geológicos.

Métodos para el modelado de rupturas

• Se presentan dos enfoques para el modelado: piping (filtración) y overtopping (desbordamiento), cada uno con sus características específicas.

• Los investigadores han desarrollado diferentes ecuaciones prácticas para estimar parámetros críticos como el ancho del área base y el tiempo requerido para completar la simulación.

Herramientas y software utilizados

• Gracias a los modelos computacionales modernos, como HEC-RAS, ahora es posible acceder a diversos tipos de modelos hidrodinámicos que facilitan este tipo de análisis.

• El presentador asume que los espectadores tienen conocimientos previos sobre cómo crear un modelo básico antes de comenzar la simulación.

Proceso inicial del modelado

• Se muestra cómo importar un modelo digital de elevación y establecer un dominio computacional adecuado para la simulación.

• Se explica la importancia de seleccionar correctamente las estructuras necesarias, como puentes o diques, dentro del proyecto.

Ajustes técnicos en la simulación

• Es crucial ajustar el tamaño y espaciado de las celdas en la malla para mejorar la representación del lugar donde se ubica la presa.

• Después de realizar ajustes en las conexiones internas, se debe guardar toda la geometría modificada antes de continuar con otros pasos.

Definición y configuración del cuerpo de la presa

• En esta etapa se define el cuerpo estructural de la presa seleccionando opciones adecuadas basadas en datos específicos como elevaciones y dimensiones.

• La información sobre estaciones y elevaciones es fundamental; se deben ingresar datos precisos para asegurar una buena representación.

Métodos adicionales para cálculos precisos

• Al importar datos sobre elevaciones, se puede elegir entre diferentes métodos computacionales según sea necesario.

• La estimación precisa de parámetros clave es esencial; HEC-RAS ofrece herramientas integradas que simplifican estos cálculos sin necesidad externa.

¿Cómo determinar la elevación mínima para el botón de puente?

Elevación mínima y fallos en presas

• Se discute la importancia de la elevación mínima del botón de puente, que es crucial para el diseño de presas. Se menciona que se debe ingresar este dato en la sección correspondiente.

• Para encontrar la elevación mínima del río cerca de la presa, se puede utilizar el tabulador "bridge plot". Los números que aparecen indican tanto la estación como la elevación.

• Se presentan dos modos importantes de fallo: desbordamiento y filtraciones. El desbordamiento ocurre con flujos extremos, mientras que las filtraciones pueden ser causadas por problemas estructurales o materiales.

• La elección adecuada para los datos de entrada sobre elevación al momento del fallo es usar el nivel normal del agua en la presa, lo cual es fundamental para calcular volúmenes relacionados con fallos.

Selección de parámetros y tipos de presas

• Es necesario importar datos específicos sobre las características físicas de la presa, incluyendo su tipo y calidad material. Esto influye en cómo se modela su comportamiento durante un fallo.

• Se deben seleccionar valores específicos para las pendientes aguas arriba y aguas abajo, así como el tipo de presa (hormigón, homogénea, etc.).

• La calidad del material utilizado en la construcción afecta directamente a las decisiones sobre los parámetros a elegir; materiales de alta calidad permiten una mayor seguridad estructural.

Métodos y simulaciones

• Se recomienda utilizar versiones recientes del software para simulaciones debido a su precisión. Las ecuaciones utilizadas son prácticas y ampliamente aceptadas en estudios hidráulicos.

• Al seleccionar métodos dentro del modelo, se debe prestar atención a los parámetros iniciales como el tiempo de desarrollo del flujo.

Análisis final y ejecución

• En el análisis final, se utilizan números específicos para definir las condiciones iniciales del modelo antes de ejecutar simulaciones.

• Existen diferentes opciones para representar gráficamente el progreso del flujo; muchos expertos prefieren usar ondas sinusoidales basadas en estudios prácticos previos.

• Para definir condiciones hidrológicas adecuadas, es esencial establecer un gráfico hidrográfico triangular basado en datos históricos o estimados.

• Una vez configurados todos los parámetros necesarios, se procede a ejecutar el análisis fluido utilizando ajustes numéricos según sea necesario para evitar errores comunes durante las simulaciones.

• Finalmente, se discuten opciones entre pasos temporales fijos o ajustables basados en criterios numéricos durante todo el proceso simulado.

¿Cómo configurar un modelo hidráulico para simulaciones efectivas?

Configuración de parámetros iniciales

• Se pueden ingresar números máximos y mínimos para el número CR, así como el número de pasos por debajo del mínimo antes de duplicar. Esto ayuda a mejorar la simulación.

• La selección de la onda de difusión es preferible ya que requiere menos tiempo para completar los procesos en comparación con las ecuaciones de momento, que son más lentas.

• Se recomienda seleccionar un valor apropiado para las condiciones iniciales; en este caso, se eligieron dos horas.

• Es importante ajustar los parámetros que controlan la estabilidad y precisión del modelo; se sugiere un valor entre 0.5 y 1 para obtener mejores resultados.

• Para crear animaciones detalladas del proceso, se deben ingresar valores bajos en el intervalo de salida.

Ejecución y análisis del modelo

• Después de configurar todos los parámetros, se puede ejecutar el modelo presionando el botón correspondiente.

• Es crucial verificar la información desde la estación uno hasta dos; cualquier error debe ser revisado en la elevación o datos del dique.

• Para una mejor presentación, se puede hacer clic en "perfil" para ayudar a simular adecuadamente a través del modelado antes de guardar y volver a la ventana principal.

• Si surgen errores durante la computación, es necesario revisar los datos relacionados con el dique para resolverlos adecuadamente.

Resultados y visualización

• Al finalizar la simulación, se observaron algunos errores menores en la estimación del volumen; sin embargo, esto no afectó el éxito general de la simulación.

• Se pueden visualizar diferentes opciones relacionadas con las variaciones temporales del nivel del agua y flujo después del proceso de ruptura del dique.

• El flujo comenzó a aumentar tras romperse el dique, seguido por una disminución repentina en el nivel superficial aguas abajo.

Análisis detallado post-simulación

• Se pueden analizar más detalles sobre el flujo total utilizando gráficos adecuados; es posible cambiar colores y grosores según sea necesario.

• En esta etapa, se busca información espacial adicional sobre las profundidades (deps), lo cual es esencial para entender mejor los resultados obtenidos.

Conclusiones sobre relaciones volumétricas

• Para extraer relaciones entre volumen y elevación basadas en modelos digitales, es recomendable utilizar ventanas específicas dentro del software utilizado.

¿Cómo calcular el volumen basado en la elevación?

Cálculo de Volumen y Elevación

• Se menciona que se puede calcular la elevación en relación con el volumen, lo cual es fundamental para entender cómo se construye un modelo hidráulico.

• La elevación máxima del embalse (cve) se establece como un número clave; este dato permite construir el volumen basado en diferentes niveles de elevación.

• Se indica que no es necesario crear un nuevo área de almacenamiento, ya que se ha creado una previamente, lo que simplifica el proceso.

Creación de Perfiles Hidráulicos

• Se explica cómo crear diferentes perfiles a partir del lecho del río, utilizando parámetros como la profundidad del agua y la línea de suficiente.

• El flujo comienza a aumentar desde la presa, mostrando cómo afecta esto al nivel superficial del agua en la ubicación de la presa.

Comportamiento del Modelo

• Después de una ruptura, se observa una disminución repentina en la elevación superficial del agua, lo cual es crucial para entender las dinámicas post-evento.

• El modelo muestra un aumento inicial en el flujo seguido por una disminución abrupta en los valores de profundidad hacia aguas abajo. Esto resalta las variaciones rápidas que pueden ocurrir durante eventos extremos.

Conclusiones y Preguntas

• Se invita a los espectadores a hacer preguntas sobre los temas tratados, enfatizando la importancia práctica del tutorial para casos e investigaciones futuras.