HEC-RAS

HEC-RAS es un software de simulación utilizado en dinámica de fluidos computacional , específicamente, para modelar la hidráulica del flujo de agua a través de ríos naturales y otros canales.

El programa fue desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos para gestionar los ríos, puertos y otras obras públicas bajo su jurisdicción; ha encontrado amplia aceptación por parte de muchos otros desde su lanzamiento público en 1995.

El Centro de Ingeniería Hidrológica (HEC) de Davis, California , desarrolló el Sistema de Análisis de Ríos (RAS) para ayudar a los ingenieros hidráulicos en el análisis del caudal de los canales y la determinación de las llanuras aluviales . Incluye numerosas funciones de entrada de datos, componentes de análisis hidráulico, funciones de almacenamiento y gestión de datos, y funciones de elaboración de gráficos y generación de informes.

El procedimiento básico de cálculo de HEC-RAS para flujo constante se basa en la solución de la ecuación unidimensional de energía. Las pérdidas de energía se evalúan por fricción y contracción/expansión. La ecuación de momento se puede utilizar en situaciones en las que el perfil de la superficie del agua varía rápidamente. Estas situaciones incluyen saltos hidráulicos, hidráulica de puentes y evaluación de perfiles en confluencias de ríos.

En el caso de flujo inestable, HEC-RAS resuelve la ecuación de Saint Venant unidimensional , dinámica y completa , mediante un método de diferencias finitas implícito. El solucionador de ecuaciones de flujo inestable fue adaptado del paquete UNET del Dr. Robert L. Barkau.

HEC-RAS está equipado para modelar una red de canales, un sistema dendrítico o un único tramo de río. Se deben realizar ciertas simplificaciones para modelar algunas situaciones de flujo complejas utilizando el enfoque unidimensional de HEC-RAS. Es capaz de modelar regímenes de flujo subcrítico, supercrítico y mixto junto con los efectos de puentes, alcantarillas, vertederos y estructuras.

La versión 5.0.7 a marzo de 2019 es compatible únicamente con Windows 7, 8, 8.1 y 10 de 64 bits. ^[1] La versión 6.0 y posteriores son compatibles con Windows 7 a 11 de 64 bits, ^[2] y la versión 6.1 está disponible para Linux. ^[3]

HEC-RAS es un programa informático para modelar el agua que fluye a través de sistemas de canales abiertos y calcular perfiles de la superficie del agua. HEC-RAS encuentra una aplicación comercial particular en la gestión de llanuras aluviales y en estudios [de seguros contra inundaciones] para evaluar las invasiones de cauces de inundación. Algunos de los usos adicionales son: diseño y análisis de puentes y alcantarillas, estudios de diques y estudios de modificación de canales. Puede utilizarse para el análisis de ruptura de presas, aunque actualmente hay otros métodos de modelado más ampliamente aceptados para este propósito.

El HEC-RAS tiene méritos, en particular el apoyo del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los EE. UU. , las futuras mejoras en curso y su aceptación por parte de muchas agencias gubernamentales y empresas privadas. Es de dominio público y revisado por pares, y está disponible para descargar de forma gratuita desde el sitio web del HEC. Varias empresas privadas están registradas como "proveedores" oficiales y ofrecen servicios de consultoría y software complementario. Algunas también distribuyen el software en países a los que no se les permite acceder a los sitios web del Ejército de los EE. UU. Sin embargo, la descarga directa desde el HEC incluye una amplia documentación, y los científicos e ingenieros versados ​​en análisis hidráulico no deberían tener muchas dificultades para utilizar el software.

Los usuarios pueden encontrar problemas de inestabilidad numérica durante los análisis inestables, especialmente en ríos y arroyos empinados y/o altamente dinámicos. ^[4] A menudo es posible utilizar HEC-RAS para superar los problemas de inestabilidad en los problemas fluviales. Las preocupaciones sobre la estabilidad numérica son una propiedad intrínseca de los esquemas de solución numérica de diferencias finitas .

La primera versión de HEC-RAS se lanzó en 1995. ^[5] Este HEC-RAS 1.0 resuelve la misma ecuación numérica del HEC-2 de 1968.

Antes de la actualización de 2016 a la versión 5.0, el programa era unidimensional, lo que significa que no existe un modelado directo del efecto hidráulico de los cambios de forma de la sección transversal, las curvas y otros aspectos bidimensionales y tridimensionales del flujo. El lanzamiento de la versión 5.0 introdujo el modelado bidimensional del flujo, así como capacidades de modelado de transferencia de sedimentos .

GeoHECRAS es un complemento de visualización y edición de datos 2D/3D para el software HEC-RAS y se utiliza para estudios de ingeniería de control y mitigación de inundaciones , incluida la producción de mapas de riesgo de inundaciones de la Agencia Federal para el Manejo de Emergencias y otros estudios de ingeniería fluvial .

Las características relacionadas con HEC-RAS incluyen:

• Deshacer y rehacer la edición de HEC-RAS
• Interfaz de documentos múltiples (MDI) de proyectos HEC-RAS
• Uso de dibujos CAD y superficies de terreno de AutoCAD y MicroStation
• Uso de bases de datos SIG
• Generación automatizada de secciones transversales
• Producción automatizada de mapas de llanuras aluviales
• Diseño y análisis de cruces de vías ( puentes y alcantarillas )
• Generación de malla 2D adaptativa

WMS (sistema de modelado de cuencas hidrográficas) es un software de hidrología que proporciona herramientas de preprocesamiento y posprocesamiento para su uso con HEC-RAS. El desarrollo de WMS por parte de Aquaveo fue financiado principalmente por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos .

Las características relacionadas con HEC-RAS incluyen:

• Uso de objetos característicos (línea central, líneas de sección transversal) y un TIN para desarrollar la geometría de un modelo HEC-RAS.
• Edición, fusión y creación de secciones transversales en una base de datos para su uso con HEC-RAS y otros modelos hidráulicos.
• Delimitación de llanuras de inundación a partir de datos de elevación de la superficie del agua. Las elevaciones de la superficie del agua se pueden calcular mediante HEC-RAS, definir de forma interactiva o importar desde un archivo.
• Vinculación de múltiples simulaciones de HEC-1 con HEC-RAS para determinar la incertidumbre en los parámetros de modelado en una llanura de inundación delineada. El número de curva y la precipitación se pueden variar de forma estocástica entre los parámetros de HEC-1 y el valor n de Manning para HEC-RAS.

• Ingeniería hidráulica

• Página de inicio de HEC-RAS Archivado el 7 de marzo de 2019 en Wayback Machine en el Centro de Ingeniería Hidrológica del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU.
• Un video de salida de un análisis de inundaciones realizado con HEC-RAS y visualización en ArcGIS
• Página de inicio de GeoHECRAS en CivilGEO
• https://www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras/download.aspx