modelacion rio BEni

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES MODELACION DEL RIO BENI A TRAVES DE HEC RAS
FACULTAD DE INGENIERIA LABORATORIO DE HIDRAULICA - CIV 334
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MODELACION DEL RIO BENI
1 INTRODUCCIÓN
El río Beni es un destacado río boliviano de la cuenca amazónica, el segundo en importancia
fluvial. Tras recoger las aguas de numerosos afluentes, al unirse con el río Mamoré da lugar
al nacimiento del importante río Madeira.
1.1 Antecedentes
La modelación del río Beni y Revisión de Diseño de Elementos de los Proyectos:
Canalización río Beni del Oriente Boliviano, se tiene contemplado la necesidad del estudio de
modelación hidráulica sobre un tramo del río Beni para fines de conocimiento de parámetros
y perfiles hidráulicos, los mismos pudiendo constituirse en elementos base para el diseño de
obras de canalización
1.2 Objetivos
 Modelar el rio Beni a través del HEC RAS
1.3 Objetivos específicos
 Definir la modelación digital del rio Beni en cuanto a su morfología y la obra de
canalización
 Realizar la modelación del rio, perfiles hidráulicos

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 Establecer flujo subcrítico para la circulación del caudal en el rio realizando obras de
corrección de secciones y en caso extremo colocación de gradas de caída o en caso
extremo colocar diques.
2 MÉTODOS
2.1 Modelación numérica del flujo
Para la aplicación al modelo a determinar, nos basamos en la ecuación del flujo establecido
por Bernoulli analizando el flujo en cuanto a sus energías causadas por altura piezometrica y
altura de velocidad.
1 2
2 2
1 2
1 1 1 2 2 2 f
v v
z y α z y α h
2g 2g 
      
2.2 Flujo no permanente y la inundación
El flujo es no permanente si los parámetros (tirante, velocidad, área, etc.), cambian con
respecto al tiempo, es decir, en una sección del canal en todos los tiempos los elementos del
flujo permanecen constantes. Matemáticamente se pueden representar
y v A
0 0 0
t t t
  
  
  
La inundación del rio Beni corresponde a flujo no permanente, flujo turbulento el cual se da
de manera súbita y lo cual nosotros buscamos modelar el HEC RAS

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2.3 El programa HEC RAS
El softwaree HEC-RAS es un programa de ordenador que modela la hidráulica de flujo de
aguas de ríos naturales y de otros canales.
HEC-RAS (Hydrological Engineering Center – River Analysis System) es un programa de
modelización hidráulica unidimensional compuesto por 4 tipos de análisis en ríos:
 Modelización de flujo en régimen permanente
 Modelización de flujo en régimen no permanente
 Modelización del trasporte de sedimentos
 Análisis de calidad de aguas
Nos permite simular flujos en cauces naturales o canales artificiales para determinar el nivel
del agua por lo que su objetivo principal es realizar estudios de inundabilidad y determinar las
zonas inundables.
2.4 Teoría de cálculos
Se usan las siguientes definiciones hidráulicas por el HEC RAS
Ecuación de continuidad
1 2 1 1 2 2 n nQ Q A v A v ..... A v       
Ecuación de energía
1 2
2 2
1 2
1 1 1 2 2 2 f
v v
z y α z y α h
2g 2g 
      

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Ecuación de cantidad de movimiento
2 1 2 2 1 1
Q
F ρQ(v v ) ( v v )
g

    
Flujo Uniforme
2 1
3 2
F
1
v R S
n
  
Conducción o transporte
F
Q
K
S

Perdida friccional
2
Q
S
K
 
  
 
3 METODOLOGÍA
Estos resultados están en base a la versión de ARCGIS 10.4.0.1 y la versión de GEORAS es
10.3.1.
Antes de comenzar en HEC RAS primero se debe convertir la imagen DEM a una imagen de
formato TIF, con la ayuda del software ArcGIS 10.4.1 lo realiz
Ráster.

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Configurando previamente la zona donde se encuentra el lugar de estudio Zona 19 sur
3.2 Modelación Dinámica de un rio para crecidas HEC RAS 5.0.6
Antes de comenzar el programa se debe configurar los siguientes parámetros:
CAMBIAR LA CONFIGURACION REGIONAL
En la pestaña “Números”, en “Símbolo decimal”, cambiar la coma por punto y en “Símbolo de
separación de miles”, remplazar el punto por espacio
CAMBIAR EL SISTEMA DE UNIDADES
Seleccionar Options/Unit System (US Customary/SI)
Luego continuamos
Luego continuamos con los siguientes pasos:
Paso 1: Crear Nuevo Proyecto

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Paso 2: Abrir RAS MapperIntroducir nuevo terreno (Terrains) Sistema de referencias introducidas
con el DEM o Raster

Página 7 de 28

Página 8 de 28
Paso 3: Editareditar geometría generar la grilla Condicion de borde
Condición de borde (aguas arriba y aguas abajo)

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Página 10 de 28
Paso 4: creación de grillas (35m)
Paso 5: Guardar la geometría

Página 11 de 28
Paso 6: Edit Unsteady Flow Data aguas abajo (Normal Deapth) y aguas arriba (Flow
Hydrograph)

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Paso 7: Guardar (Save Unsteady Flow Data)
Paso 8: Run Unsteady Flow Analysis
Luego de computer salio un error:

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Solucion:
AbrirRAS Mappery habilitarlageometría(Geometries-geometriariobeni1-Rivers-2DFlow áreas)
EditGeometricData2D FlowAreas Force MeshRecomputation
Y finalmente hacer correr de nuevo el programa:

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NOTA: si aparece el siguiente error la Solución es Cambia la hora como por ejemplo 01:00
Un resumen metodologico del HEC-RAS:
 Importamos la imagen dem proporcionada por el docente en AutoCAD exportándola a
formato dem.
 Generamos curvas de nivel en ARCGIS con el comando arctollbox.
 Importamos la ubicación esquematizada del rio Beni.
 Ubicamos en ancho del canal del rio.
 Iniciamos la aplicación geo ras.
 Definimos el rio.
 Demarcamos el borde derecho luego el izquierdo; estos pasos definen donde inicia el
rio y donde es aguas abajo.
 Trazamos las secciones cada 100 metros.
 Nos aseguramos que las secciones no se intersecten ni estén menos que el ancho del
canal del rio ni el canal de posibles excedencias.
 Exportamos el formato a HEC RAS.

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4 RESULTADOS
-Exponer los resultados alcanzado en forma de gráficas, tablas
-En cada caso de resultados hacer la descripción relevante
Los datos que se analizó en el Rio Beni son valores que se obtuvieron de estudio de la Universidad
Mayor de San Andrés después de la crecida de rio que se tuvo en el año 2016, en este tiempo fue
cuando se obtuvo el mayor caudal histórico del Rio Beni.
Se tomó como caudal inicial de 250 m^3/s hasta un caudal de 11688.89 m^3/s, sabemos que el caudal
medio del rio es de 2010.22 m^3/s, este valor se obtuvo por el análisis que realizo el año de 2016, las
personas que fueron encargadas de este estudio fueron ingenieros de la Universidad Mayor de San
Andrés
Los datos siguientes fueron adoptados sin ningún criterio solo para ver cómo se comportaba el rio con
esos caudales, de donde tenemos los siguientes datos:
Caudal Máximo 11688.89 m3/s
Caudal mínimo 250 m3/s
Caudal promedio 2010.2222 m3/s
ANTES DE LA INUNDACION:

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DESPUES DE LA INUNDACION:
HIDROGRAMA DE CAUDALES:
El hidrograma nos muestra la relación que tiene el rio con respecto al caudal vs tiempo
Con estos valores podemos ver que el rio se inunda ya que introducimos como caudal máximo de
11688.89 m^3/s pero el caudal medio no era el correcto ya que es de 2010.2222 m^3/s
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
1
5
9
13
17
21
25
29
33
37
41
45
49
53
57
61
65
69
73
77
81
85
89
93
97
CAUDALES(m3/s)
HORAS(hr)
Hidrograma

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TABLAS DEL HIDROGRAMA:
Date Simulation
time
Flow
(horas) (m3/s)
1-sep-08 2400 0 250
1-sep-08 100 1 250
1-sep-08 200 2 250
1-sep-08 300 3 250
1-sep-08 400 4 250
1-sep-08 500 5 250
1-sep-08 600 6 250
1-sep-08 700 7 250
1-sep-08 800 8 250
1-sep-08 900 9 250
1-sep-08 1000 10 250
1-sep-08 1100 11 250
1-sep-08 1200 12 250
1-sep-08 1300 13 250
1-sep-08 1400 14 250
1-sep-08 1500 15 250
1-sep-08 1600 16 250
1-sep-08 1700 17 250
1-sep-08 1800 18 250
1-sep-08 1900 19 250
1-sep-08 2000 20 250
1-sep-08 2100 21 250
1-sep-08 2200 22 250
1-sep-08 2300 23 250
1-sep-08 2400 24 250
2-sep-08 100 25 400
2-sep-08 200 26 400
2-sep-08 300 27 400
2-sep-08 400 28 400
2-sep-08 500 29 400
2-sep-08 600 30 500
2-sep-08 700 31 500
2-sep-08 800 32 650
2-sep-08 900 33 650

Página 18 de 28
2-sep-08 1000 34 650
2-sep-08 1100 35 650
2-sep-08 1200 36 661.54
2-sep-08 1300 37 673.08
2-sep-08 1400 38 684.62
2-sep-08 1500 39 696.15
2-sep-08 1600 40 707.69
2-sep-08 1700 41 719.23
2-sep-08 1800 42 730.77
2-sep-08 1900 43 742.31
2-sep-08 2000 44 753.85
2-sep-08 2100 45 765.38
2-sep-08 2200 46 776.92
2-sep-08 2300 47 788.46
2-sep-08 2400 48 800
3-sep-08 100 49 1000
3-sep-08 200 50 1000
3-sep-08 300 51 1000
3-sep-08 400 52 1000
3-sep-08 500 53 11085.71
3-sep-08 600 54 11171.43

Página 19 de 28
5 DISCUSIÓN DE RESULTADOS
- Sobre los resultados logrados en cada caso hacer comparaciones, críticas, valoraciones
particulares
PROGRESIVA: 0+100 Km – 1+000 Km
Podemos aprecias que en el inicio del caudal es bajo, el análisis de se hizo con respecto a
Caudales Mínimos y Caudales Máximos
PROGRESIVA: 2+000 Km - 3+000 Km
En el cual la inundación llega a las líneas segmentadas en las imágenes simuladas por el
HEC-Ras se puede apreciar en el programa que esta incluido en el CD.
Vemos niveles de agua para distintos caudales, donde la altura mínima representa el caudal
de Q=220 m^3/s y la altura siguiente yendo de abajo hacia arriba es representada por Q=225
m^3/s y bien la última altura es representada por el caudal de Q=11000 m^3/s, donde vemos
una altura de desborde del rio en las últimas progresivas.

Página 20 de 28
PROGRESIVA: 5+000 Km – 6+000 Km
Podemos observar que el rio aumento una altura de 6 metros con la diferencia de un caudal
de 250 a 11000 m^3/s. Con estos datos podemos decir que por cada 1791.667 m^3/s de
caudal de crecida el rio aumenta una altura de 1 metro.
PERFIL HIDRAULICO:
(ANTES DE LA INUNDACION) – PERFIL M1

Página 21 de 28
PERFIL HIDRAULICO:
(DESPUES DE LA INUNDACION)
DATOS PARCIALES DE PERFILES (VELOCIDAD VS DISTANCIA)

Página 22 de 28
SIMULACION EN 3 DIMENSIONES (PROGRESIVA 8+000 Km)
PERFIL 1 PERFIL 2
Alerta de inundación

Página 23 de 28
6 CONCLUSIONES
Para el uso de los programas es necesario tener cuidado con las unidades ya sea en HEC
RAS y el ARC GIS ya que podría causar error en las secciones de cálculo y modificar el
caudal de diseño.
Para poder hacer cumplir la condición de flujo subcrítico se procedió a considerar que el flujo
tendrá gradas de caída en la sección del rio los cuales ayudan en la caída del flujo y este
disminuye la energía de caída produciendo un menor flujo y este será suscritico analizando el
número de Froude.
Se dispone de un modelo matemático del sistema de canales y muy útil para conocer su
funcionamiento y calcular la capacidad de regulación y almacenamiento. El modelo está
desarrollado con el software HEC-RAS,
 Se realizó la modelación e inundación del rio Beni por el método numérico utilizando el
programa HEC-RAS
 Al ser un proyecto netamente académico no se realizó ningún tipo de ajuste con datos
reales y adoptamos los resultados, como ser la geometría.
 El caudal de inundación es de magnitud considerable pero no lejano a la realidad
11688.9 [m3/s], en crecidas es un caudal casi normal, por eso las riveras del llano en
época de lluvia siempre aparecen abnegadas., en contraposición tenemos el caudal
base de 250[m3/s].
 La modelación nos dio los tramos donde la simulación de inundación sería más
severa, pese a ser un análisis unidimensional cuenta con un gran valor para el análisis
en la protección de dicha cuenca y consideraciones especiales para proyectos de
ingeniería.
7 ANEXOS
TABLA 4: HIDROGRAMA DE CAUDALES DE CRECIDAS
Date Simulation
time
Flow
(horas) (m3/s)
1-sep-08 2400 0 250
1-sep-08 100 1 250
1-sep-08 200 2 250
1-sep-08 300 3 250
1-sep-08 400 4 250
1-sep-08 500 5 250
1-sep-08 600 6 250

Página 24 de 28
1-sep-08 700 7 250
1-sep-08 800 8 250
1-sep-08 900 9 250
1-sep-08 1000 10 250
1-sep-08 1100 11 250
1-sep-08 1200 12 250
1-sep-08 1300 13 250
1-sep-08 1400 14 250
1-sep-08 1500 15 250
1-sep-08 1600 16 250
1-sep-08 1700 17 250
1-sep-08 1800 18 250
1-sep-08 1900 19 250
1-sep-08 2000 20 250
1-sep-08 2100 21 250
1-sep-08 2200 22 250
1-sep-08 2300 23 250
1-sep-08 2400 24 250
2-sep-08 100 25 400
2-sep-08 200 26 400
2-sep-08 300 27 400
2-sep-08 400 28 400
2-sep-08 500 29 400
2-sep-08 600 30 500
2-sep-08 700 31 500
2-sep-08 800 32 650
2-sep-08 900 33 650
2-sep-08 1000 34 650
2-sep-08 1100 35 650
2-sep-08 1200 36 661.54
2-sep-08 1300 37 673.08
2-sep-08 1400 38 684.62
2-sep-08 1500 39 696.15
2-sep-08 1600 40 707.69
2-sep-08 1700 41 719.23
2-sep-08 1800 42 730.77
2-sep-08 1900 43 742.31
2-sep-08 2000 44 753.85

Página 25 de 28
2-sep-08 2100 45 765.38
2-sep-08 2200 46 776.92
2-sep-08 2300 47 788.46
2-sep-08 2400 48 800
3-sep-08 100 49 1000
3-sep-08 200 50 1000
3-sep-08 300 51 1000
3-sep-08 400 52 1000
3-sep-08 500 53 11085.71
3-sep-08 600 54 11171.43
3-sep-08 700 55 11257.14
3-sep-08 800 56 11342.86
3-sep-08 900 57 11428.57
3-sep-08 1000 58 11514.29
3-sep-08 1100 59 11600
3-sep-08 1200 60 11622.22
3-sep-08 1300 61 11644.44
3-sep-08 1400 62 11666.67
3-sep-08 1500 63 11688.89
3-sep-08 1600 64 1800
3-sep-08 1700 65 1800
3-sep-08 1800 66 1800
3-sep-08 1900 67 1800
3-sep-08 2000 68 1800
3-sep-08 2100 69 1800
3-sep-08 2200 70 1800
3-sep-08 2300 71 1800
3-sep-08 2400 72 1800
4-sep-08 100 73 1800
4-sep-08 200 74 1800
4-sep-08 300 75 1800
4-sep-08 400 76 1800
4-sep-08 500 77 1800
4-sep-08 600 78 1800
4-sep-08 700 79 1800
4-sep-08 800 80 1800
4-sep-08 900 81 1800
4-sep-08 1000 82 1800

Página 26 de 28
4-sep-08 1100 83 1800
4-sep-08 1200 84 1800
4-sep-08 1300 85 1800
4-sep-08 1400 86 1800
4-sep-08 1500 87 1000
4-sep-08 1600 88 1000
4-sep-08 1700 89 1000
4-sep-08 1800 90 1000
4-sep-08 1900 91 1000
4-sep-08 2000 92 500
4-sep-08 2100 93 500
4-sep-08 2200 94 500
4-sep-08 2300 95 500
4-sep-08 2400 96 500
5-sep-08 100 97 250
5-sep-08 200 98 250
5-sep-08 300 99 250
PODEMOS APRECIAR LA INUNDACION:

Página 27 de 28
PROGRESIVAS CON SUS SAMPLES EXPORTADOS EN HEC RAS

Página 28 de 28
CURVAS DE NIVEL,SAMPLES,ALINEAMIENTOS GENERADOS PARA EL HEC-RAS

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