Como modelar un sistema de drenaje en SWMM
Summary
TLDREl video tutorial explica cómo modelar un sistema de drenaje superficial en SWM (Sistema de Modelado de Agua Pluvial). Se detalla la configuración de opciones predeterminadas, la carga de un mapa de fondo no georeferenciado y la creación de elementos como nodos, conductos y subcuencas. Se enfatiza la importancia de la asignación de propiedades y la verificación de errores hidráulicos. Además, se muestra cómo ajustar dimensiones y propiedades para mejorar el funcionamiento del sistema, incluyendo la simulación de lluvia y la optimización de la eficiencia de captación en obras de captación tipo Sumidero.
Takeaways
- 🛠️ Se está modelando un sistema de drenaje superficial que incluye corrientes en calles, una obra de captación y un canal de descarga revestido.
- 🌐 Es importante activar la opción de longitud automática cuando se trabaja con mapas georeferenciados y escalados.
- 📏 Antes de construir el modelo, se deben configurar las opciones por defecto para los objetos y las propiedades de la subcuenca.
- 🏗️ Se asignan propiedades por defecto a los conductos, como la sección transversal y la rugosidad.
- 🗺️ Se carga un mapa de fondo para dibujar los objetos, sin embargo, este mapa no está georeferenciado ni escalado.
- 💧 Se utilizan nodos divisores para modelar el funcionamiento del Sumidero, permitiendo la división del flujo.
- 📏 Se deben asignar cotas a los nodos y modificar las propiedades de los conductos según sea necesario.
- 🚧 Se indica que la altura máxima de los conductos se deja por defecto en un metro para garantizar el tránsito hidráulico.
- 🌧️ Se configura un pluviómetro para simular la lluvia y se asigna a cada subcuenca.
- 🔍 Se configuran las opciones de simulación, incluyendo el modelo de tránsito hidráulico y la eficiencia de captación del Sumidero.
- 📊 Se analizan los resultados del modelo, identificando el gasto máximo y ajustando las dimensiones de la quebrada para disminuir el tirante máximo.
- 🏗️ Se proponen modificaciones en las dimensiones del canal para adaptarse a un nuevo caudal externo debido a futuras urbanizaciones.
Q & A
¿Qué tipo de sistema de drenaje se está modelando en el tutorial?
-Se está modelando un sistema de drenaje superficial que incluye corrientes en calles, una obra de captación y un canal de descarga revestido.
¿Dónde se encuentran los datos geométricos y hidrológicos para este proyecto?
-Los datos geométricos y hidrológicos están en la clase 4 del Blog, cuya dirección se menciona en el tutorial.
¿Qué opción es importante activar al trabajar con mapas georeferenciados y escalados?
-Es importante activar la opción de longitud automática para que las unidades, que en este caso están en litros por segundo, sean manejadas correctamente.
¿Cuáles son las propiedades por defecto que se asignan a cada subcuenca en el modelo?
-Las propiedades por defecto incluyen área, ancho, pendiente media, porcentaje impermeable, rugosidad en ambas zonas permeable e impermeable, y almacenamiento en depresiones.
¿Cómo se configura la sección transversal de la avenida principal que tiene un porcentaje de bombeo?
-Se le indica al software que dibuje una sección irregular para la avenida principal, ya que no es exactamente una sección rectangular abierta.
¿Cuál es la importancia de la altura máxima en los conductos y cómo se establece por defecto?
-La altura máxima se establece por defecto en un metro para garantizar que el modelo transite los niveles de agua por todas las calles, sin importar si la altura de la cera parece superada.
¿Cómo se modela el funcionamiento del Sumidero en el sistema de drenaje?
-Para modelar el Sumidero se utilizan nodos divisores que permiten dividir el flujo, dirigiendo el caudal afluente hacia la quebrada y el caudal remanente hacia abajo en la avenida principal.
¿Qué significa el proceso de asignar un pluviómetro a cada subcuenca y cómo se realiza?
-Asignar un pluviómetro implica definir la serie de lluvia que influirá en la simulación del drenaje. Se realiza importando un histograma de lluvia desde Excel y asignándolo a las cuencas individualmente o en grupo.
¿Cuál es el modelo de tránsito hidráulico que se selecciona antes de la corrida del modelo y por qué?
-Se selecciona el modelo de ondas cinemáticas porque es el único que permite simular los nuevos divisores, como el Sumidero.
¿Cómo se determina el caudal de corte para el Sumidero después de la primera corrida del modelo?
-Después de la primera corrida, se verifica el error de cálculo hidráulico y de correntía y se calcula el Q interceptado. Luego, se establece el caudal de corte basándose en la eficiencia de captación del Sumidero, que es del 85%.
¿Qué acciones se toman cuando se observa que las dimensiones del canal son insuficientes después de correr el modelo con un nuevo aporte de agua?
-Se propone modificar las dimensiones del canal, aumentando la base a 1.5 metros, y se vuelve a correr el modelo para verificar si ahora la quebrada no supera su capacidad hidráulica.
Outlines
🌐 Configuración y modelado del sistema de drenaje
El primer párrafo explica cómo modelar un sistema de drenaje superficial que incluye corrientes en calles, una obra de captación y un canal de descarga revestido. Se menciona la importancia de activar la opción de longitud automática y de configurar las unidades en litros por segundo. Se detalla el proceso de configuración de las opciones por defecto para cada objeto del modelo, como las propiedades de una subcuenca, y cómo se asignan por defecto propiedades como área, ancho, pendiente media, porcentaje impermeable, rugosidad en ambas zonas y almacenamiento en depresiones. También se menciona el modelo de infiltración por defecto y cómo se configuran las propiedades de los conductos, incluyendo la sección transversal de la avenida principal. Se procede a cargar un mapa de fondo y a dibujar objetos como nodos de conexión y conductos, teniendo en cuenta la dirección del flujo. Se destaca la necesidad de ajustar las propiedades de los conductos y la altura máxima para garantizar el tránsito hidráulico en todas las calles.
🚧 Proceso de dibujo y asignación de propiedades
El segundo párrafo se centra en el proceso de dibujo de la sección transversal de un río natural y cómo se asigna la rugosidad a los conductos. Se describe cómo se copia y pega una sección ya creada para la sección aguas abajo y cómo se asignan propiedades al Canal que conecta el Sumidero con la quebrada. Se detalla el proceso de dibujo de tres subcuencas y la asignación de un pluviómetro a cada una de ellas. Se menciona la configuración de las opciones de simulación, incluyendo el uso del modelo de tránsito hidráulico 'ondas cinemática' y la asignación de la eficiencia de captación y el caudal de corte para los sumideros. Se indica la importancia de verificar el error de cálculo hidráulico y de correntía antes de analizar los resultados.
📊 Análisis y modificación de resultados hidráulicos
El tercer párrafo aborda el análisis de los resultados del modelo hidráulico, incluyendo la identificación del gasto máximo aguas arriba del sumidero y el cálculo del caudal interceptado. Se describe cómo se agrega un caudal externo en el nodo más aguas arriba de la quebrada para visualizar mejor los resultados en los conductos. Se detalla cómo se modifica el grosor de los conductos en el mapa de niveles y cómo se asignan límites y colores a la escala colorimétrica. Se menciona la creación de un mapa de velocidades y cómo se identifican problemas en las calles y canales. Se describe la solución propuesta para disminuir el tirante máximo en la quebrada y cómo se evalúa la necesidad de modificar las dimensiones del canal para adaptarse a un nuevo aporte de aguas debido a la urbanización de la zona.
Mindmap
Keywords
💡sistema de drenaje
💡georeferenciado
💡prefijo de objeto
💡subcuenca
💡conducto
💡nodos de conexión
💡Sumidero
💡cotas
💡rugosidad
💡pluviómetro
💡onda cinemática
Highlights
Modelamos un sistema de drenaje superficial incluyendo corrientes en calles, obra de captación y un canal de descarga revestido.
Los datos geométricos y hidrológicos están en la clase 4 del Blog.
Se debe activar la opción de longitud automática al trabajar con mapas georeferenciados y escalados.
Las unidades están en litros por segundo y es necesario configurar las opciones por defecto antes de construir el modelo.
Se asignan propiedades por defecto a la subcuenca como área, ancho, pendiente media, porcentaje impermeable y rugosidad.
El modelo de infiltración por defecto es Horton, pero no es relevante en este problema.
Los conductos son rectangulares por defecto, pero se modifica la sección transversal de la avenida principal.
Se carga un mapa de fondo no georeferenciado ni escalado para dibujar los objetos.
Se dibujan nodos de conexión y se asignan cotas a estos nodos.
Se utilizan nuevos tipos de divisores para modelar el funcionamiento del Sumidero.
Los conductos se dibujan en el sentido del flujo y se modifican sus propiedades.
Se indica que la altura máxima se deja por defecto en un metro para garantizar el tránsito hidráulico.
Se le indica al SWM que dibuje una sección irregular para la avenida principal.
Se asigna la rugosidad a la sección aguas abajo del tramo creado y se copia y pega la sección para el resto.
Se asignan propiedades al canal que conecta el Sumidero con la quebrada y se dibujan tres subcuencas.
Se configura el pluviómetro y se asigna a cada una de las cuencas.
Se configuran las opciones de simulación y se marca ondas cinemáticas como modelo de tránsito hidráulico.
Se simula al menos 12 horas y se establece el intervalo del informe en 5 minutos.
Se asigna la eficiencia de captación del Sumidero y se calcula el Q interceptado.
Se modifica el grosor de los conductos en las opciones de mapa para visualizar mejor los resultados.
Se construye un mapa de niveles y se asignan límites de la escala colorimétrica.
Se observa que en las calles locales el nivel no supera los 10 centímetros.
Se propone modificar las dimensiones de la quebrada para disminuir el tirante máximo.
Se agrega un caudal externo en el nodo tres debido a la urbanización prevista.
Se propone modificar las dimensiones del canal para mejorar la capacidad hidráulica.
Transcripts
vamos a modelar un sistema de drenaje
superficial que incluye las correntía en
calles una obra de captación y un canal
de descarga revestido el enunciado con
los datos geométricos hidrológicos está
en la clase 4 del Blog cuya dirección
está abajo de este tutorial importante
acotar que cuando se pretenda trabajar
con un mapa georeferenciado y escalado
debemos activar la opción longitud
automática las unidades en este caso
están en litros por segundo El Paso
previo antes de construir el modelo es
configurar las opciones por defecto
el prefijo de cada objeto en este caso
lo dejamos en blanco vamos a asignar por
defecto algunas propiedades a la
subcuenca cada subcuenca que dibujemos
tendrá por defecto estas propiedades por
ejemplo la propiedad área el ancho
la pendiente media
el porcentaje impermeable
la rugosidad tanto en la zona permeable
como en la zona impermeable
el almacenamiento en depresiones en
ambas zonas
en este caso el modelo de infiltración
aquí está por defecto horton pero no
tiene importancia en nuestro problema
porque no disponemos de área permeable
en el caso de las propiedades de los
conductos todos son rectangulares menos
la sección transversal de la avenida
principal pero esa la modificamos luego
cuando ya estemos dibujando los objetos
por defecto colocamos 5 metros en cada
base
procedemos luego a cargar el mapa de
fondo sobre el cual vamos a dibujar
nuestros objetos
como este mapa no está georeferenciado
ni escalado dejamos esta opción en
blanco
y ahí vemos que se carga nuestro mapa de
fondo donde se aprecian las cotas las
dos calles locales
la avenida principal El Sumidero y un
canal paralelo a la avenida principal
que es el que queremos evaluar
procedemos a dibujar cada uno de los
objetos primero comenzamos por los nodos
de conexión
vemos en la parte izquierda que van
apareciendo la numeración de cada uno de
los nodos a medida que vamos dibujando
este último nodo que es el que está más
abajo del canal es un nodo de vertido
para modelar el funcionamiento del
Sumidero vamos a usar nuevos tipo
divisores
estos nodos permiten la división de
flujo es decir divide el caudal afluente
aguas arriba lo dirige hacia la quebrada
y El caudal remanente sigue hacia aguas
abajo en la avenida principal
procedemos a asignar las cotas de los
nodos
luego dibujamos cada uno de los
conductos
estos conductos deben ser dibujados en
el sentido del flujo Es decir de aguas
arriba hacia aguas abajo
procedemos a modificar las propiedades
de cada conducto vemos que los conductos
por defecto
poseen las propiedades que ya habíamos
asignado previamente
aquí hay algo muy importante que es la
altura máxima dejamos por defecto un
metro y no la altura que realmente
tienen los canales en este caso para las
calles locales y la avenida serían la
altura de las aceras que en el problema
es 20 centímetros esto se hace para
garantizar que el modelo transite los
niveles los gastos por todas las calles
independientemente que se vea superada
la altura de la cera
seguimos en el primer tramo de la
avenida recordemos que esta Avenida
tiene 2% de bombeo por lo tanto no es
exactamente una sección rectangular
abierta sino una sección irregular
en este caso le decimos al swm que nos
dibuja una sección irregular el modelo
permite asignar coordenadas para ir
dibujando la sección que queramos en el
caso de un río natural esta sería la vía
para dibujar la sección transversal
finalmente ahí vemos el dibujo de
nuestra sección
asignamos la rugosidad
como la sección aguas abajo de este
tramo que acabamos de crear es idéntica
copiamos y pegamos la sección ya creada
en el caso de la quebrada las
dimensiones de la quebrada ya es un dato
nos dice que la quebrada es de base un
metro y de altura máxima 0.40 pero como
ya explicamos colocaremos una altura
superior a 0,40 para garantizar el
tránsito
hidráulico en esta quebrada
nos faltaría asignar las propiedades al
Canal que conecta el Sumidero con la
quebrada que pretendemos evaluar
vamos ahora a dibujar las tres
subcuencas
chequeamos las propiedades en este caso
Sólo falta asignar el pluviómetro y el
nodo de descarga que dejaremos de último
esta primera subcuenca descarga en el
nodo 2 observemos la línea discontinua
que se genera y que permite conectar
esta subcuenca con su nuevo respectivo
finalmente el objeto que nos falta es la
lluvia o sea el pluviómetro
cuando sea un histograma de lluvia se
usa la forma de ingreso de los datos
tipo volumen
el intervalo cada 10 minutos porque es
un dato del ejercicio
le damos nombre a la serie
exportamos nuestro histograma desde
Excel
y finalmente procedemos a asignarle el
pluviómetro creado a cada una de las
cuencas lo podemos hacer una a la vez o
usando la opción de editar grupo tal
Como se muestra a continuación
antes de hacer la primera corrida del
modelo debemos configurar las opciones
de simulación un paso muy importante
antes de la corrida marcamos ondas
cinemática como modelo de tránsito
hidráulico ya que es el único que nos
permite simular los nuevos divisores o
sea el comportamiento de la obra de
captación tipo Sumidero le decimos que
simule al menos 12 horas y que el
intervalo del informe sea 5 minutos
recordemos que la variable de entrada
que es la lluvia está cada 15 minutos
algo sumamente importante como tenemos
nuevos divisores o sea los sumideros nos
faltaría asignarle la eficiencia de
captación y hacia dónde dirige el agua
que el Sumidero va a interceptar le
decimos que la línea que recibe el agua
sería la línea 7 o sea la conducto 7 el
tipo de divisor Cut off para esta
simulación el caudal de corte sería
constante Pero lo dejamos en blanco y lo
asignamos después de la primera corrida
ya que el caudal de corte depende del
gasto aguas arriba o sea del caudal
afluente aguas arriba de nuestro
Sumidero corremos el modelo y
verificamos que el error de cálculo
hidráulico y de correntía esté por
debajo de 10%
recordemos que el ejemplo nos dice que
la eficiencia de captación del Sumidero
es 85%
vamos a los resultados e identificamos
el gasto máximo aguas arriba del sonido
en la tabla de resultados
calculamos el Q interceptado
y finalmente agregamos el caudal externo
en el nodo más aguas arriba de nuestra
quebrada esto también es un dato del
ejercicio
con la finalidad de visualizar mejor los
resultados sobre todo en los conductos
modificamos el grosor de estos en las
opciones de mapa
construimos nuestro mapa de niveles
asignamos los límites de la escala
colorimétrica le colocamos 010 al color
azul y así sucesivamente es conveniente
asignar como límite máximo el color rojo
una profundidad de 0,40 esto nos
permitirá identificar cuando se ve
superada la capacidad de la quebrada los
resultados de la escala colorimétrica y
del mapa de niveles nos muestra que en
las calles locales el tirante
efectivamente No supera ni siquiera los
10 centímetros es decir en ninguna de
las calles hay problema pero en un tramo
de la quebrada el nivel aparece en rojo
Eso quiere decir que supera los 40
centímetros de tirante podemos hacer un
perfil también de la quebrada
en este caso el perfil es discontinuo
porque estamos usando el modelo de la
Honda cinemática recordemos que el
ejercicio nos pide también hacer un mapa
de velocidades procedemos entonces a
construir el mapa de velocidades vemos
que en las calles no se supera un metro
por segundo de velocidad máxima
en el caso de los canales hay algunos
con velocidades superiores a los dos
metros por segundo
vamos entonces a dar primera solución el
problema
modificando las dimensiones de la
quebrada con el fin de disminuir el
tirante máximo y que este sea menor a
0,40 que es la altura máxima de la
quebrada
vemos que ahora el canal no alcanza el
color rojo Como nivel máximo
la pregunta final del ejercicio nos pide
que agreguemos un caudal externo en el
nodo tres este caudal es producto de que
aguas arriba de este nodo se pretende
urbanizar la zona y Por ende las
corrientes superficial se va a
incrementar
corremos el modelo con este nuevo aporte
y tal como hicimos anteriormente
verificamos el aporte total y aguas
arriba del sumidero
y calculamos cuál sería este nuevo
caudal de corte en función de su
eficiencia que seguimos manteniendo como
85% sería el 85% de
418,9 litros por segundo
vemos que las dimensiones del Canal
vuelven a ser insuficiente
proponemos la solución la cual consiste
en modificar las dimensiones del canal
en este caso la base la aumentamos a 1.5
metros
corremos el modelo
y vemos Que para estas nuevas
dimensiones de la quebrada ya la
quebrada no ve superada su capacidad
hidráulica
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