Apostila Curso HEC-RAS

Curso Bsico HEC-RAS Eng. Rubens Campos

1

Curso Bsico

HEC-RAS

Elaborado por: Rubens Gomes Dias Campos

Engenheiro Civil UFMG

Msc. Recursos Hdricos UFMG

Apoio Logstico: Eng Marcos Jabor DER MG

Verso 1.1

Belo Horizonte, 7 e 8 de Maio de 2011.


2

SUMRIO.......................................................................................................................... 2

OBJETIVO......................................................................................................................... 4

INTRODUO.................................................................................................................. 4

INSTALANDO OS SOFTWARES........................................................................................ 4

HEC-RAS ....................................................................................................................... 4

SOBRE O HEC-RAS .......................................................................................................... 5

BASE TERICA ................................................................................................................. 5

FORMULAO MATEMTICA ESCOAMENTO PERMANENTE.............................. 5

MTODOS NUMRICOS PARA CLCULO DO ESCOAMENTO PERMANENTE....... 7

FORMULAO MATEMTICA ESCOAMENTO TRANSITRIO .............................. 8

MTODOS NUMRICOS PARA CLCULO DO ESCOAMENTO TRANSITRIO ....... 9

INTERFACES.................................................................................................................... 14

INTERFACE PRIMRIA PARTE I ............................................................................... 14

INTERFACE PRIMRIA PARTE II .............................................................................. 15

GEOMETRIA ................................................................................................................... 16

INTERFACE GEOMETRIA - INTRODUO................................................................ 16

SEO GEOMTRICA............................................................................................... 17

JUNES.................................................................................................................... 20

O SISTEMA SIG E O HEC-RAS.................................................................................... 21

FERRAMENTA INTERPOLAO ................................................................................ 24

POR TRECHO.......................................................................................................... 24

POR SEO............................................................................................................ 25

ENTRADA DE DADOS POR TABELAS ........................................................................... 26

DADOS DE VAZO E CONDIES DE CONTORNO REGIME PERMANENTE....... 30

ANLISE PERMANENTE ................................................................................................. 32

DADOS DE VAZO E CONDIES DE CONTORNO REGIME TRANSITRIO ....... 33

ANLISE TRANSITRIO.................................................................................................. 35

ERROS, ADVERTNCIAS E NOTAS................................................................................ 36

GEOMETRIA - FERRAMENTA PONTES E BUEIROS........................................................ 37

LEVEES ............................................................................................................................ 41

RESULTADOS GRFICOS .............................................................................................. 42

PERFIS DOS TRECHOS DOS MODELOS ................................................................ 42

GRFICOS DE DADOS HIDRULICOS ................................................................. 43


3

TABELA DE PROPRIEDADES HIDRULICAS .......................................................... 44

CURVA CHAVE ...................................................................................................... 45

TABELA DE DADOS DE SADA............................................................................... 46

VISUALIZAO 3D ........................................................................................................ 47

FIGURAS DE FUNDO...................................................................................................... 48

PLANOS.......................................................................................................................... 49

REGIME PERMANENTE .................................................................................................. 49

REGIME TRANSITRIO................................................................................................... 49

APLICAES ................................................................................................................. 50

ENTRADA DE DADOS.................................................................................................... 51

SUPERFCIE LQUIDA...................................................................................................... 52

BUEIROS.......................................................................................................................... 52

PONTES........................................................................................................................... 53

REAS BLOQUEADAS E REAS INEFETIVAS ................................................................ 56

LIMITAES DO SOFTWARE ........................................................................................ 57

BIBLIOGRAFIA................................................................................................................ 58


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O Objetivo do curso que, aps este, cada engenheiro participante tenha domnio suficiente para desenvolver de forma plena o uso deste recurso computacional, de forma a ser capaz de entrar com dados proceder a anlises e interpretar resultados.

Para tanto so abordados no somente feies sobre o software, mas tambm teoria sobre o funcionamento terico dos mesmos.

Esta apostila foi desenvolvida para ser utilizada durante o curso, com exposio simultnea, do software HEC-RAS e as instrues seguem anotadas em figuras que representam a interface do programa.

Procurou-se adotar a sequncia de exposies destas figuras a serem seguidas no curso.

O objetivo do curso fornecer aos alunos noes bsicas do HEC-RAS para que, com os conhecimentos de engenharia, possam desenvolver de forma independente projetos e estudos com a utilizao do mesmo.

Sero desenvolvidos, durante o curso, passo a passo com as interfaces expostas nesta apostila, exemplos. A apostila visa a descrever as principais interfaces que sero utilizadas.

Executar o aplicativo e definir prioridades para instalao dos exemplos fornecidos e Sistema Internacional de Unidades.


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Figura 01 Exemplos a serem instalados.

Figura 02 Definio do sistema de unidades adotado.

Basicamente, possui uma interface primria por onde pode-se acessar vrias outras interfaces para entrada, consulta e verificao de dados.

Este software armazena os dados em vrios arquivos de forma independente. Assim, criam-se arquivos somente de geometria, vazes, sedimentos, etc.

Estes arquivos de dados podem ser analisados por diferentes combinaes de forma a se criar vrios planos de anlise.

A equao de energia sentencia que:

Uma partcula de gua em escoamento com peso especfico , massa especfica , massa m e situada a uma cota z em relao a um Datum, e considerando esta partcula submetida a um campo gravitacional, levando-se em conta as energias cinticas e potenciais de posio e de presso.

Para a determinao do escoamento permanente a soluo da equao de energia, creditada Bernoulli, dada pela seguinte formulao:


6

ehgV

ZYgV

ZY +++=++22

211

11

222

22

(1)

Onde os termos so os seguintes, respectivamente;

21,YY Profundidade lquida na seo;

21,ZZ Cota do fundo do canal em relao a um Datum;

21,VV Velocidade mdia na seo;

21 , Coeficientes de Coriolis;

g Acelerao da gravidade;

eh Perda de carga no trecho.

A Figura a seguir demonstra os termos da equao de energia.

Figura 03 Perfis das linhas de gua e energia e termos da equao de energia.


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Os perfis da superfcie lquida so calculados de uma seo para a prxima pela resoluo da equao de energia por um processo iterativo conhecido como Mtodo Passo Padro, introduzido por CHOW (1959).

Para escoamentos na grande maioria dos canais naturais em condies normais, o perfil em trechos de canais curtos muito semelhante ao perfil para o escoamento uniforme,

A determinao da superfcie lquida feita pelo uso das equaes 1 e 2, em um processo iterativo, sendo este processo computacional o seguinte;

Calcula-se uma determinada elevao da superfcie de gua, WS1, na seo montante (ou na seo jusante se um perfil supercrtico est sendo calculado);

Baseado na elevao de superfcie de gua calculada determina-se a condutncia e velocidade correspondente;

Com os valores do passo 2, podem se calcular fS e resolver a equao

2 para eh ;

Com valores dos passos 2 e 3 possvel calcular a equao 1 para WS2;

Comparam-se os valores assumidos, WS1, e calculado, WS2, at o momento no qual a diferena convirja para 0,003 m, ou outro valor definido.

A perda de carga entre duas sees devida s perdas por atrito e por perdas por contrao e expanso. A equao de perda de carga proposta a seguinte;

gV

gVCSLh fe 22

211

222

+= (2)

Onde;

L Comprimento do trecho;

fS Coeficiente de perda de carga representativo do trecho;

C Coeficientes representativo de perda de carga por contrao e expanso;


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O comprimento do trecho, L, calculado como segue:

robchlob

robrobchchloblob

QQQQLQLQL

L++

++=

...

(3)

Onde;

robchlob LLL ,, Comprimentos dos trechos para as sees especificadas em suas margem esquerda, canal principal e margem direita.

robchlob QQQ ,, Mdia aritmtica das vazes entre as sees especificadas em sua margem esquerda, canal principal e margem direita.

Em geral, quando no se consegue balancear a equao de energia em uma seo, as causas comuns disto so normalmente um nmero inadequado de sees (sees muito espaadas) ou dados inconsistentes, presentes nas sees.

As premissas adotadas para a formulao das equaes de Saint-

Venant so as seguintes, de acordo com CHAUDHRY (1993):

A distribuio de presses no escoamento tratada como hidrosttica. Esta premissa vlida se superfcie lquida no tem curvatura acentuada.

A declividade do leito pequena, o canal de leito fixo e, portanto, a profundidade medida normalmente ao canal e verticalmente so praticamente a mesma.

O escoamento unidimensional, ou seja, a velocidade (u) do escoamento uniforme na seo.

O canal prismtico. A seo transversal do canal pode variar ao longo do escoamento, porm variaes desse tipo so tratadas pela restrio de vrios pequenos segmentos prismticos.

Os coeficientes de rugosidade utilizados em equaes de escoamento turbulento e uniforme so aplicveis ao escoamento no permanente para clculo da perda de carga. As equaes de Manning ou Chzy podem ser utilizadas para descrever efeitos de rugosidade e perdas de carga;

O fluido incompressvel e de densidade constante.

Trs leis da conservao Massa, momento e energia so usadas para descrever o escoamento em canais abertos, CHAUDHRY (1993). Duas variveis do escoamento, como a profundidade e velocidade ou a profundidade e a vazo, so suficientes para descrever as condies do escoamento em uma


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seo do canal. Entretanto, duas equaes devem ser usadas para analisar uma situao tpica de escoamento.

Para a forma reduzida temos a equao de conservao da quantidade de momento (TUCCI, 1998):

( )fo SSgx

ygx

vv

t

v=

+

+

(4)

Para a conservao de massa a equao escrita como (TUCCI, 1998):

0=

+

+

x

yvb

x

yAt

yb (5)

Entre as simplificaes das equaes do escoamento as que possuem maior relevncia quanto as suas influncias sobre esta pesquisa sobre o escoamento ser admitido como unidimensional e sobre a continuidade da funo.

Segundo TUCCI (1998) nas dedues das equaes foram desprezadas as variaes de velocidade nas direes transversal e vertical, sendo assim, a velocidade mdia representativa da variabilidade de velocidades na seo e o processo considerado, preponderantemente, longitudinal, na direo do rio ou de uma declividade principal.

Tratando-se de uma regio onde a plancie de inundao tem uma seo larga, que foi ocupada por equipamentos urbanos e existem vrias ilhas devido ao processo de assoreamento, pode-se observar a formao de vrios trechos preferenciais de escoamento, bem como de reas de armazenamento, caracterizadas aqui pelos equipamentos urbanos (quarteires).

Segundo CHOW et al. (1988) as equaes de Saint-Venant para escoamentos distribudos no so facilmente resolvidas por solues analticas, exceto em poucos casos especiais muito simples.

Existem equaes diferenciais parciais que, em geral, devem ser resolvidas utilizando-se mtodos numricos. Tais mtodos so classificados como Mtodos Numricos Diretos ou Mtodos Caractersticos. Para os Mtodos Diretos as equaes das diferenas finitas so formuladas a partir das equaes diferenciais parciais originadas da continuidade e momento. A


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soluo para a taxa de escoamento e elevao da superfcie lquida so ento obtidas para tempos e distncias incrementais ao longo do rio.

Em mtodos numricos para resoluo das equaes parciais os clculos so executados em um malha localizada sobre o plano x-t. O plano x-t uma rede de pontos definidos por incrementos de distncia de comprimento x e incrementos de tempo de durao t.

A partir da Figura 4.2, os pontos de distncia so denotados pelo ndice i e os pontos de tempo pelo ndice j. A linha do tempo seria uma linha paralela ao eixo x por todas as distncias e para um valor de tempo concedido.

Esquemas numricos transformam as equaes diferenciais governantes em um esquema de equaes de diferenas finitas algbricas, que pode ser linear ou no linear. As equaes de diferenas finitas representam as derivadas espaciais e temporais em termos de variveis desconhecidas em ambas as linhas do tempo, j + 1, e sua linha precedente, j, onde todos os valores so conhecidos de um clculo anterior (ver Figura 4.2). A soluo das equaes de Saint-Venant avanam de uma linha do tempo para a prxima.

Figura 04 - Malha de plano x-t usada para soluo numrica das equaes de Saint-Venant por diferenas finitas - Adaptado de CHOW et al. (1988).

A aproximao para o esquema de diferenas finitas pode ser aproximado pela funo u(x) como mostrado na Figura 4.3. Por um processo de expanso da srie de Taylor de u(x) em um ponto x + x produz:


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Figura 05 - Aproximaes por diferenas finitas para a funo u(x)- Adaptado de CHOW et al. (1988).

...)('''61)(''

21)(')()( 32 ++++=+ xuxxuxxxuxuxxu

(6)

Onde u(x) = u/x, u(x) = 2u/x2, e da em diante. A expanso da srie de Taylor em x - x produz:

...)('''61)(''

21)(')()( 32 ++= xuxxuxxxuxuxxu

(7)

Uma aproximao pela Diferena Central utiliza a diferena subtraindo 4.7 de 4.6:

).(0)('..2)()( 3xxuxxxuxxu +=+ (8)

Onde ).(03x representa um residual contendo os temos de terceira e

maiores ordens.

Resolvendo para u(x) e assumindo ).(03x 0 resulta em:

x

xxuxxuxu

+

.2)()()('

(9)

Que possui um erro de aproximao de ordem de x2. Este erro de aproximao, devido eliminao dos termos de ordem maior, tambm referido como erro truncado.


12

A aproximao para a Diferena Progressiva definida pela subtrao da equao 4.6 de u(x):

).(0)('.)()( 2xxuxxuxxu +=+ (10)

Assumindo que termos de segunda e ordens maiores so negligenciveis, solucionando para u(x) resulta:

x

xuxxuxu

+

)()()('

(11)

Que apresenta um erro de aproximao da ordem de x.

A aproximao para a Diferena Regressiva definida pela subtrao de u(x) da equao 4.7:

).(0)('.)()( 2xxuxxxuxu += (12)

Assumindo que termos de segunda e ordens maiores so negligenciveis, solucionando para u(x) resulta:

x

xxuxuxu

)()()('

(13)

O mtodo das diferenas finitas pode utilizar o esquema implcito ou o esquema explcito. A principal diferena entre os dois que para o mtodo na forma explcita os valores desconhecidos so obtidos de forma sequencial ao longo do eixo do tempo de um ponto de distncia para outro, enquanto que o mtodo na forma implcita os valores desconhecidos em uma linha do tempo so todos obtidos simultaneamente.

A forma explcita mais simples, mas pode ser instvel, o que significa que valores de x e t pequenos so necessrios para a convergncia numrica do procedimento. A forma explcita mais conveniente por que os resultados so fornecidos em pontos de uma malha, e assim pode-se tratar variaes sutis do canal de uma seo para outra, mas, menos eficiente que a forma implcita, e assim no adequado para simulao de vazes por longos perodos.

A forma implcita matematicamente mais complicada, mas com o uso de computadores isto no um problema srio quando se pode programar o mtodo. Este mtodo estvel para longos intervalos com baixa perda de preciso e assim trabalha mais rpido que o mtodo explcito. Este mtodo tambm pode suportar variaes significativas entre as sees que descrevem o canal.


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O software utilizado no trabalho proposto, HEC-RAS 4.1, possui em seus algoritmos, a forma implcita de quatro pontos para resoluo do mtodo das diferenas finitas, conhecido como esquema caixa (USACE a, 2008).

Os esquemas implcitos usam as aproximaes por diferenas finitas para ambas derivaes temporal e espacial em termos da varivel dependente em uma linha do tempo desconhecida. Com um exemplo simples as derivadas de tempo e espao podem ser escritas para um ponto desconhecido (i + 1, j + 1) como:

x

uu

x

u jij

ij

i

=

+++++ 11111

(14)

t

uu

t

u jij

ij

i

=

+++++ 11111

(15)


14

Interface por meio da qual pode se acessar as demais interfaces.

Figura 06 Interface do HEC-RAS.

Simulao Transitria

Simulao Permanente

Dados escoamento Transitrios

Dados Quasi-Transitrios

Dados Escoamento Permanente

Dados de geometria

Abrir arquivos

Dados de temperatura

Salvar arquivos

Dados de sedimentos

Simulao de transporte de

sedimentos

Simular

Projetos

Simulao de qualidade de gua


15

Figura 07 Interface do HEC-RAS.

Visualizao da

Visualizao do

Plotagem de dados

Visualizao DSS

Erros, notas e

Sumrio

Hidrogramas

Dados de sada de

sees

Tabela de propriedades

hidrulicas

Visualizao 3d

Curvas chave


16

Figura 08 Interface da geometria HEC-RAS.

Figuras

Imagens

Tabela de parmetros

hidrulicos

Bombas

Conexes de reas de

armazenamento

reas de armazenamento

Estruturas laterais

Estruturas alinhadas

Pontes e bueiros

Seo

Juno Ferramenta trechos -

desenho reas de armazenamento -

desenho Conexes de reas de armazenamento- desenho Bombas- desenho

Adicionar ns em trechos e

rios.


17

Os coeficientes de Manning podem ser definidos por faixas ou pelas

margens.

Figura 09 Visualizao das sees no HEC-RAS.

Coeficiente de Manning por faixas

reas inefetivas.


18

Figura 10 Opes de variao coeficientes de rugosidade.

Figura 11 Entrada de dados para as sees.

Distncia at a prxima seo

Coeficiente de Manning para as

margens

Margens

Coeficientes de

contrao/expanso

Estao /

Rio e trecho a ser

modelado.

Se

o

Com estas opes podem se definir quais variaes dos

coeficientes de rugosidade.

Variao Horizontal de n e K, ou

vertical de n.

Variao horizontal de n.


19

Figura 12 Interface ferramentas.

Ferramentas


20

Devem ser delimitadas pra afluncias e defluncias.

Figura 13 Modelo com juno.

Figura 14 Entrada de dados para as junes.


21

As sees de montante tm as distncias para a prxima seo igual a

zero. A distncia deve ser inserida na juno, bem como o ngulo, se

este for significativo e de acordo com o mtodo.

O HEC-RAS utiliza as projees UTM sem definir a zona de projeo, mas com definio das coordenadas dos pontos das sees.

Somente dados com definies SIG podem ser exportados, para uma posterior anlise, em softwares SIG.

A Figura ilustra a idia do sistema de projees de Mercator (UTM).

Figura 15 Idealizao da Projeo de Mercator.

A Figura ilustra as zonas que interceptam o Brasil, e em Minas Gerias. Porm, para o HEC-RAS somente so consideradas as coordenadas.

O HEC-RAS avisa sobre as condies de georreferenciamento das sees, Figura 16. Assim, podem haver sees georreferenciadas ou no, subtipos que podem ser originais ou interpoladas.

Figura 16 Alerta sobre dados no georreferenciados.


22

O HEC-RAS 4.1 possui a ferramenta RAS-Mapper que necessita de arquivo .prj (com definies de projeo). No material fornecido segue o arquivo SAD_1969_UTM_Zone_23S.prj para ser utilizado com o RAS-Mapper. Obviamente outras projees podem ser necessrias de acordo com a rea de estudo.

Figura 17 Zonas de projeo UTM sobre Brasil e Minas Gerais.


23

Figura 18 Entrada da interface de coordenadas dos pontos das sees.

Figura 19 Interface para inserir as coordenadas dos pontos das sees.

OBSERVAO: Se as sees no forem georreferenciadas os

resultados no podem ser exportados para outras bases SIG,

apesar de apresentarem resultados corretos hidraulicamente.

Dados que so importados de softwares de SIG, como o

ArcGIS, pelo HEC-GeoRAS, j possuem dados de

Entrar com as coordenadas das sees, ponto a ponto, para

georreferenciamento das sees.


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coordenadas,e podem ser exportados diretamente para

gerao de mapas ou figuras.

So dois tipos de interpolao; entre duas sees ou em um trecho completo e a escolha depende da qualidade dos dados, da geometria a ser interpolada e do objetivo em estudo.

Na interpolao por trecho o controle menor. Basicamente escolhe-se a distncia entre as sees, tipo de coordenadas SIG que sero adotadas, e as casas decimais.

Permite-se que sejam apagadas a qualquer momento se no forem convertidas em definitivas.

Figura 20 Interface da ferramenta de interpolao.

Ferramenta

Interpolao.

Em um trecho

Entre duas sees


25

Figura 21 Interpolao por trecho.

Na interpolao por seo o controle muito mais definido. Podem-se definir os pontos que sero ligados para direcionar a interpolao.

As condies de controle so as mesmas: Basicamente escolhe-se a distncia entre as sees, tipo de coordenadas SIG que sero adotadas, e as casas decimais.


26

Figura 22 Interpolao por seo.

Uma opo muito interessante para trabalhar com um grande nmero de sees o trabalho com tabelas, que permite a entrada de dados de forma massiva.


27

Figura 23 Entrada de dados por tabelas.


28

Figura 24 Entrada de dados por tabelas Coeficientes de Manning.


29

Figura 25 Entrada de dados por tabelas distncia para seo de jusante.


30

Figura 26 Entrada de dados por tabelas coeficientes de expanso e contrao.

Figura 27 Definio do nmero de dados e vazes e valores.

Vazo

Nmero de perfis de

Condies de contorno


31

Figura 28 Condies de contorno para os dados de vazes definidos.



Entrada da Condio de contorno. Declividade da

profundidade normal.

Entrada da Condio de contorno. Profundidade

conhecida.

Entrada da Condio de contorno. Declividade para a

profundidade normal.


32

Figura 31 Interface para anlise permanente.

Arquivo de vazes e condies de

Arquivo de

geometria.

Regime de anlise que deve ser selecionado pelo usurio de acordo com

critrios hidrulicos.

Nome e abreviao do plano


33

Figura 32 Condies de contorno para anlise transitria.

Figura 33 Condies iniciais para anlise transitria.

Condio de contorno:

Curva chave de hidrograma, Hidrograma, Profundidade

Condio

Sees com as respectivas condies de

Condio de contorno

inicial para cada trecho.


34

Figura 34 Definio do hidrograma para anlise transitria.

Dados dos

hidrogramas.


35

Figura 35 Interface para anlise transitria.


36

!

Ao final de uma simulao em regimes permanentes ou transitrio deve-se procurar avaliar possveis erros, advertncias ou notas que o HEC-RAS verifica durante os clculos, como por exemplo, a distncia entre as sees.

Figura 36 Interface de erros, advertncias e notas.


37

Interface para entrada de dados de bueiros e pontes.

Figura 37 Interface de pontes e bueiros.

Utilize os campos Station, low chord e high chord para definir os tabuleiros das pontes e bueiros.

Tabuleiro da ponte

Bueiros

Taludes de pontes

Modelo de clculo da ponte

Pilares


38

Figura 38 Interface para entrada de dados das pontes.

Figura 39 - Interface para entrada de dados dos pilares das pontes.

Distncia at a seo de

montante.

Largura da ponte


39

Figura 40 Interface para tipo de modelagem das pontes.


40

Figura 41 Interface para entrada de dados de Bueiros.


41

Levees no so os diques, como sugere a traduo literal, mas sim um recurso para que no ocorra o extravasamento para regies da geometria que esteja fora de anlise. NO CONFUNDIR COM DIQUES (TRADUO).

Figura 42 Resultado sem o uso da ferramenta Levee.

Figura 43 Resultado com o uso da ferramenta Levee.


42

Existem vrias formas grficas de visualizao dos resultados. A seguir segue como operar para esta visualizao.

Figura 44 Visualizao dos perfis de superfcie lquida e dados correlatos.


43

Figura 45 Opes de interface.

Avalia os dados, como por exemplo; velocidade, profundidade, em forma grfica, ao longo de um trecho.

Figura 46 Variao dos dados em forma grfica.

Boto options ou clique com boto direito do mouse sobre a

interface.


44

Os controles so; opes, grficos padres, e grficos definidos pelo usurio.

Figura 47 Opes de interface.

Figura 48 Variao das propriedades por seo.

Boto options ou clique com boto direito do mouse sobre a

interface.


45

Figura 49 Curvas chaves.


46

"

Figura 50 Sada de dados em forma de Tabela.


47

#

Esta interface permite a exposio em perspectiva do modelo UNIDIMENSIONAL. No confundir com modelos bi e tridimensionais.

Figura 51 Visualizao em 3D.

Existem vrios recursos que para este aplicativo que sero abordados na aula, incluindo a criao de FILMES de inundao.


48

Uma ferramenta muito til para trabalhar com informaes georreferenciadas a locao de figuras de fundo.

Estas podem auxiliar para as seguintes definies:

Distncia entre sees topobatimtricas; Valores de coeficientes de Manning;

A Figura 52 ilustra a colocao de figuras de fundo.

Figura 52 Figuras de fundo.

Boto para figuras de

Seleo de Figuras de


49

O HEC-RAS possui em sua interface os botes de planos permanente e transitrio, que permitem que possam avaliados diferentes arquivos de geometria por diferentes arquivos de dados de vazo ou de hidrogramas, como apresentado na Figura 6.

Figura 53 Plano para escoamento permanente.

Para a propagao de hidrogramas o ajuste da data e horas deve ser procedido aps entrada de dados.


50

Figura 54 Plano para escoamento transitrio.

A utilizao da propagao em regime transitrio deve ser mais cautelosa. Em uma primeira rodada processa a geometria, para em uma segunda propagar o hidrograma e ps-processar.

Este mtodo pode apresentar INSTABILIDADE devido aos recursos do mtodo

numrico adotado pelo software.

Aps a introduo sobre a interface bsica ser dirigida aplicao de exemplos prticos para utilizando os recursos aprendidos.


51

As sees devem ser entradas em ordem decrescente. As distncias entre as sees devem ser tomadas em trs pontos caractersticos:

Margens esquerda, direita e canal principal, como demonstrado na Figura 53.

Figura 55 Figuras de fundo.

Principais informaes que devem ser levantadas:

Distncia entre as sees; Coeficientes de Manning; Limite das margens; Estaes e cotas (forma do canal); Outras informaes pertinentes sero abordadas dependendo da

caracterstica geomtrica que est se estudando.


52

"

"$

Exemplo prtico desenvolvido no curso.

Utiliza um arquivo de geometria, um de vazo e um arquivo de Plano Permanente.

A representao dos bueiros bem similar a da ponte. Porm para pontes para qualquer caracterstica geomtrica pode ser aceita, porm para bueiros existem tipos pr-definidos que devem ser selecionados.

Figura 56 Condies de funcionamento dos bueiros.


53

Figura 57 - Interface de entrada de dados dos bueiros.

Para a representao de pontes deve-se entrar com os seguintes dados, de acordo com as Figuras 37 e 58.

So as principais caractersticas geomtricas das pontes para entrada no HEC-RAS:

Distncia de montante (upstream distance);

Largura da ponte (Width);

Pilares;

Tipo de clculo.


54

Figura 58 Interface de entrada de dados das pontes.

Nota-se, pela figura 59 que algumas aproximaes sobre o funcionamento das pontes devem ser abordadas.

Assim, exige-se o uso de reas inefetivas.

Figura 59 reas inefetivas prximas s pontes.


55

Figura 60 Definies da geometria da ponte.

Coeficientes de contrao e expanso para pontes e bueiros so valores mais altos devido ao direcionamento do fluxo, Figura 61.

Figura 61 Definies da geometria da ponte.


56

$

O uso das reas inefetivas permite definir locais onde a gua no est sendo efetivamente conduzida. So reas onde ocorrer o armazenamento, mas a velocidade da gua, na direo de jusante, ser prxima de zero. Esta poro lquida est includa nos clculos de armazenamento e outros parmetros da rea molhada da seo, mas, no est includa como parte da rea de escoamento efetivo.

A rea bloqueada considera regies funcionando como uma rea que no tem condutncia, e no armazena gua.

Figura 62 - reas bloqueadas.


57

Figura 63 - reas inefetivas.

A principal limitao do software, a respeito de recursos grficos, o nmero de pontos que podem ser inseridos por seo, com um mximo de 500 pontos, inclusive pontos de recursos grficos adicionais, como reas bloqueadas e inefetivas.

O software unidimensional, ou seja, considerada a velocidade de fluxo somente em uma direo e sentido. Assim, a representao da velocidade definida em somente uma direo, e, consequentemente, o clculo das propriedades hidrulicas. Na prtica vrios tipos de estruturas hidrulicas apresentam, preponderantemente, o escoamento em uma direo. Contudo, algumas estruturas hidrulicas apresentam escoamento caracterizado por escoamento em mais de uma direo.


58

USACE a - U.S. Army Corps of Engineers. HEC-RAS River Analysis System Users Manual. Version 4.0. 2008. p. 411.

USACE a - U.S. Army Corps of Engineers. HEC-RAS River Analysis System Hydraulic Reference Manual. Version 4.0. 2008. p. 411.

USACE b - U.S. Army Corps of Engineers. HEC-RAS River Analysis System Application Guide. Version 4.0. 2008. p. 351.

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Apostila Curso HEC-RAS