A necessidade de tratar hidraulicamente o escoamento em canais e córregos urbanos implicam hoje na utilização de diversos programas computacionais, entre os quais um dos mais utilizados é o HEC-RAS. O curso proposto pretende proporcionar bases teóricas sólidas que permitam não somente o uso do programa HEC-RAS, explorando as suas capacidades e identificando suas limitações, mas também obter as bases para a utilização de outro modelo hidrodinâmico de águas urbanas. Ao final do curso se espera que o aluno tenha as bases para realizar projetos baseados na utilização do programa HEC-RAS desde o ponto de vista da engenharia, a modelagem e a simulação do escoamento em trechos de rios, canais e de diferentes obras hidráulicas. Durante o curso se abordarão problemas de aplicação de certa complexidade hidráulica e as metodologias para sua abordagem.
OBJETIVO
Ao final do curso o aluno deve ser capaz de:
- conhecer um mínimo teórico dos conceitos de propagação hidrodinâmica em canais;
- ter uma idéia geral das potencialidades do uso do modelo HEC-RAS;
- conhecer as bases para aplicar o modelo HEC-RAS na análise de algumas situações práticas:
TÓPICOS
Revisão de conceitos de Dinâmica de Fluídos e hidráulica (duração 4hs)
Conceitos básicos de hidráulica e hidrologia necessários para que os alunos saibam interpretar os diferentes processos que podem ser realizados com o programa HEC-RAS e as limitações do programa. Esta etapa é importante, pois é necessário conhecer que o dimensionamento ou verificação de estruturas hidráulicas é responsabilidade de um engenheiro que deve saber interpretar e analisar os resultados. Serão dadas noções sobre as equações de conservação de massa, conservação de quantidade de energia e movimento (ou momentum). Classificação do escoamento em função da variação da vazão no espaço: fluxo uniforme e variado em canais naturais e artificiais. Classificação do escoamento da variação da vazão no tempo: fluxo permanente e não permanente em canais naturais e artificiais. Modelos de difusão e advecção. Ondas e instabilidades na propagação de fluidos.
Características gerais do HEC-RAS (1h)
O programa HEC-RAS e a sua filosofia geral de trabalho, incluindo suas principais características: a interface do usuário, as diferentes componentes de simulação hidráulica, o armazenamento e organização de dados e a apresentação de resultados através de telas gráficas e de texto. Uma breve descrição do conteúdo dos manuais de usuário e hidráulico.
Prática com HEC-RAS: Trabalhando com projetos (3h)
Trabalhando com o programa HEC-RAS: passos para desenvolver uma simulação hidráulica-hidrológica: criar um projeto, ingressar os dados de geometria, dados hidrológicos, realizar uma simulação. Ainda nesta etapa, cada aluno aprenderá a instalar o programa hec-ras analisando os requerimentos de hardware e software.
Neste modulo os professores desenvolverão um exemplo simples passo a passo e os alunos reproduzirão o exemplo. Dito exemplo consistirá em um procedimento que permita entender como o sistema funciona, iniciando pela criação de um projeto de trabalho. Posteriormente são explicados em detalhe, como são ingressados e editados os dados do problema analisado, começando com a criação da geometria do problema utilizando a interfase gráfica do programa. Finalmente, são definidos os dados correspondentes à simulação sendo executada. A seguir, são explicados os diferentes tipos de análise que podem ser realizados com o HEC-RAS: simulação do escoamento em regime permanente e não permanente, efeitos de remanso, etc. Por último, as diferentes formas de apresentar os resultados do problema estudado utilizando o HEC-RAS, incluindo as diferentes saídas gráficas e através de tábuas que resumo os resultados obtidos.
Utilizando o programa HEC-RAS para resolver problemas práticos (8h)
Esta última etapa consiste na prática intensiva no uso do programa HEC-RAS e supervisionada pelos professores. Ao chegar aqui, os alunos já terão o conhecimento sobre o uso do programa HEC-RAS e suas bases matemáticas. Assim, esta etapa definitiva tem por objetivo que o aluno utilize o programa como uma ferramenta que subsidie sua resposta antes diversas situações hidráulicas e hidrológicas sendo analisadas, mais com um critério crítico por parte do mesmo, analisando e discutindo os resultados em classe.
Nesta etapa serão executadas simulações situações diversas que o programa contempla para o canal, dispositivos e configurações (bank stations, ineffective flow areas, etc…); incluindo, entre outras coisas não observadas em etapas anteriores consideração de efeito de maré, simulação de reservatórios on line e off line, condições de contorno para as simulações;
DURAÇÃO
16 horas (se trabalhado após o curso de HEC-HMS)
BIBLIOGRAFIA
- BRUNNER, GW. 2002. HEC-RAS, River Analysis System User’s Manual. US ARMY CORPS OF ENGINEERS. HYDROLOGIC ENGINEERING CENTER (HEC) 609 Second Street. Davis, CA 95616-4687
- CHOW, V.T., MAIDMENT, D.R. y MAYS, L.W. 1994. Hidrología Aplicada. McGraw Hill. Bogotá
- FREAD DL, 1993. Flow Routing. In Maidment DR, Handbook of Hydrology. McGraw Hill, Inc.New York, San Francinsco, p 10.1 – 10.36
- FREAD DL, 1985. Channel routing hydrological forecasting΄, M.G. Anderson and T.P. Burt, eds., John Willey & Sons, Inc., New York, N.Y. 437-503.
- TUCCI, C.E.M., 1998. Modelos Hidrológicos, Ed. Universidade/UFRGS/ Associação Brasileira de Recursos Hídricos. Porto Alegre, p. 35-57.