Modelización hidráulica para la creación de planes de prevención frente a inundaciones

Conocimientos y capacidades que adquirirán las personas participantes:

• • Comprender los fundamentos de hidráulica y las principales tipologías de flujo.
  • Seleccionar el modelo adecuado, 1D o 2D, y configurar mallas de cálculo.
  • Descargar y tratar modelos digitales del terreno, usos del suelo y caudales de diseño.
  • Construir geometrías e imponer condiciones de contorno.
  • Ejecutar y depurar simulaciones en IBER y HEC-RAS.
  • Analizar resultados hidráulicos, como calado, velocidad y número de Froude, y delimitar zonas inundables.
  • Integrar resultados en QGIS para la generación de cartografía y el análisis espacial.
  • Redactar planes de prevención y proponer medidas de mitigación.

Mediante los ejercicios del curso, los/as alumnos/as realizan los siguientes proyectos:

• Elaboración de un esquema de plan de prevención a partir de los resultados obtenidos en IBER, HEC-RAS y QGIS.

Los contenidos de este curso, tanto teóricos como prácticos, se imparten a través de vídeos. La gestión del curso se realiza mediante una plataforma de formación online, donde el alumno puede realizar consultas al equipo docente, entregar las actividades de evaluación y descargar los materiales del curso.

Tema 01 | Introducción a la Hidráulica en lámina libre

• Conceptos relacionados con la hidrología
  • Ciclo del agua 
  • Relación entre la hidrología y la hidráulica 
  • Periodo de retorno
  • Hidrograma
  • Caudal máximo
  • Curva de gasto.
• Conceptos básicos de hidráulica
  • Definición de hidráulica
  • Propiedades de los fluidos 
  • Hidráulica en lámina libre.
• Flujo en lámina libre
  • Tipos de flujo 
  • Estados del flujo
  • Regímenes de flujo.

Tema 02 | Fundamentos y aplicaciones de los modelos de simulación hidráulica

• Introducción al modelo hidráulico
  • Definición de modelo hidráulico
  • Clasificación de los modelos hidráulicos.
• Aplicaciones de un modelo hidráulico 
  • Simulación del flujo en lámina libre en cauces naturales
  • Cálculo de zonas inundables
  • Análisis hidráulico de encauzamientos y canales
  • Cálculo de rotura de presas y balsas
  • Análisis de estructuras hidráulicas
  • Cálculo de corrientes de marea en estuarios
  • Procesos de erosión y sedimentación del lecho de un río.
• Tipos de modelos hidráulicos computacionales: 1D, 2D y 3D
  • Modelos unidimensionales
  • Modelos bidimensionales
  • Modelos tridimensionales.
• El modelo bidimensional en lámina libre
  • El modelo bidimensional en Iber y HEC RAS
  • Cálculo interno del modelo
  • Condición de Courant-Friedrichs-Lewy
  • Ventajas y limitaciones del modelo.
• Fases en el proceso de simulación del modelo bidimensional
  • Obtención de datos de partida para ejecutar una simulación hidráulica
  • Preproceso
  • Cálculo
  • Visualización y extracción de resultados
  • Análisis de los resultados.

Tema 03 | Obtención de datos de partida para ejecutar una simulación hidráulica

• Conceptos básicos de cartografía digital
  • Las proyecciones geográficas
  • Datos vectoriales
  • Datos ráster. El modelo digital del terreno (MDT) y autoimágenes. 
• Configuración del proyecto en QGIS
  • Los programas de QGIS
  • La interfaz de QGIS
  • La configuración general de QGIS
  • Los proyectos de QGIS
  • Gestión de datos vectoriales y datos ráster en QGIS.
• Descarga y tratamiento de datos del terreno y ortofoto. Generación del modelo digital del terreno
  • Delimitación del dominio del modelo
  • Descarga de datos
  • Generación del MDT a partir de datos obtenidos con LIDAR.
• Obtención de caudales de cálculo
  • Datos hidrológicos con el programa CAUMAX
  • Vista de la aplicación
  • Menú consulta de capas de caudales máximos
  • Menú método Racional. 
• Análisis de obras hidráulicas en el área de estudio que condicionen el modelo
  • Análisis de las capas de servicios WMS. Definición geometría de las obras hidráulicas existentes
  • Exportación de imagen con información relevante para el modelo hidráulico bidimensional.
• Asignación de la rugosidad según los usos de suelo a partir de la generación de un archivo ráster
  • Descarga de los datos
  • Introducción en QGIS de los usos de suelo como capa vectorial
  • Creación de una capa vectorial
  • Creación de un ráster
  • Exportación del ráster para su uso en Iber y HEC RAS.

Tema 04 | Introducción a Iber

• Estructura en módulos en el modelo bidimensional Iber
  • Módulo hidrodinámico
  • Módulo de transporte de sedimentos
  • Módulo de turbulencia
  • Módulo de calidad de las aguas
  • Módulo de proceso hidrológico
  • Módulo de hábitat.
• Partes del proceso de modelización en Iber
  • Preproceso 
  • Cálculo
  • Postproceso.
• Interfaz de Iber. Creación y configuración inicial
  • Configuración de las preferencias de Iber
  • Menú de utilidades | Creación manual de geometría
  • Añadir imagen de fondo en Iber.

TEMA 05 | Ejecución de una simulación hidráulica con Iber

• Preproceso: Inserción de los datos en Iber
  • Creación de la geometría
  • Introducción de las condiciones
  • Introducción de los valores de rugosidad. 
• Preproceso: Creación de la malla de cálculo
  • Tipos de malla: no estructurada y estructurada
  • Configuración de la malla
  • Generación de la malla | Asignación automática de la rugosidad a la malla
  • Introducción de obstáculos en la malla.
• Cálculo: Configuración del cálculo y ejecución de la simulación
  • Configuración de los parámetros de cálculo
  • Configuración del ordenador para optimizar el proceso de cálculo
  • Ejecución del cálculo
  • Seguimiento del proceso de cálculo
  • Análisis de errores más comunes.
• Postproceso: Visualización y extracción de resultados en Iber
  • Interfaz del postproceso
  • Visualización de resultados
  • Creación de gráficos
  • Exportación de los resultados. 

TEMA 06 | Tratamiento y análisis de resultados en QGIS

• Importación de los resultados a QGIS.
• Visualización de resultados en QGIS
  • Visualización de los resultados en planta
  • Visualización de resultados en secciones transversales. 
• Análisis de los resultados: Zonificación de la inundación y Mapa de máximos
  • Análisis de los resultados de calado y cota de la lámina de agua
  • Análisis de los resultados de velocidad
  • Análisis del número de Froude. 
• Determinación de zonas de inundación peligrosa. 

TEMA 07 | Introducción al programa HEC RAS

• Generalidades del software HEC RAS.
• Fases del proceso de modelización en HEC RAS
  • Preproceso con la herramienta Ras Mapper
  • Creación de la geometría
  • Configuración y ejecución del plan de simulación. 
• Interfaz de HEC RAS. Creación y configuración inicial
  • Configuración de las preferencias de HEC RAS
  • Asignación del sistema de coordenadas
  • Añadir mapas de fondo. 

TEMA 08 | Ejecución de simulación hidráulica con HEC RAS

• Creación de la geometría
  • Creación de un nuevo terreno con la herramienta Ras Mapper
  • Configuración y creación de la malla desde la ventana de geometría. 

• Introducción de las condiciones de contorno

• Condiciones de contorno de entrada
• Condiciones de contorno de salida. 

• Introducción de las condiciones internas

• Incorporación de líneas de rotura
• Introducción de obstáculos al modelo: Alcantarillas (culverts). 

• Introducción de los valores de rugosidad. 

• Cálculo: Configuración del cálculo y ejecución de la simulación
  • Configuración de los parámetros de cálculo del plan de simulación
  • Ejecución del cálculo
  • Seguimiento del proceso de cálculo.
• Visualización y extracción de resultados en HEC RAS
  • Visualización de resultados con la herramienta Ras Mapper
  • Exportación de los resultados.

TEMA 09 | Elaboración de planes de prevención frente a inundaciones

• Introducción a los planes de prevención

• • Objetivos, alcance y utilidad de los planes frente a inundaciones.
  • Relación entre modelización hidráulica, cartografía de inundabilidad y gestión del riesgo.

• Diagnóstico del ámbito de estudio

• • Recopilación de información territorial, hidrológica, hidráulica y ambiental.
  • Identificación de antecedentes, puntos críticos, infraestructuras afectadas y elementos vulnerables.

• Interpretación de resultados hidráulicos

• • Análisis de calados, velocidades, cotas de lámina de agua y número de Froude.
  • Delimitación de zonas inundables y zonas de inundación peligrosa.

• Evaluación del riesgo

• • Análisis de peligrosidad, exposición y vulnerabilidad.
  • Priorización de zonas de actuación según el nivel de riesgo.

• Elaboración de cartografía del plan

• • Generación de mapas de inundabilidad, peligrosidad, exposición y riesgo.
  • Preparación de salidas cartográficas en QGIS para informes técnicos.

• Propuesta de medidas de prevención y mitigación

• • Definición de medidas estructurales y no estructurales.
  • Propuesta de actuaciones sobre cauces, drenajes, infraestructuras, ordenación territorial y sistemas de alerta.

• Redacción y presentación del plan

• • Estructura del documento técnico.
  • Incorporación de metodología, resultados, cartografía, medidas propuestas, conclusiones y anexos