Γεωμετρία ρέματος από ψηφιακό μοντέλο εδάφους στο HEC-RAS

Σε αυτό το βίντεο θα δούμε πώς μπορούμε να δημιουργήσουμε γεωμετρία στο HEC-RAS από έδαφος (Ψηφιακό μοντέλο εδάφους).

Σε αυτό το βίντεο θα δούμε πώς μπορούμε να δημιουργήσουμε γεωμετρία από ψηφιακό μοντέλο εδάφους στο HEC-RAS.

Το RAS είναι πλέον εφοδιασμένο στην τελευταία του έκδοση, στην 6.3.1, που θα ξεκινήσουμε εδώ πέρα το παράδειγμά μας.

Με ένα αρκετά δυνατό GIS, το οποίο θα δούμε λίγο στην αρχή.

Για ξεκίνημα φτιάχνουμε ένα καινούργιο project, όπως έχουμε πει και σε προηγούμενα βίντεο, το σώζουμε σε ένα φάκελο που μπορούμε να το βρούμε, του δίνουμε ένα όνομα, όποιο θέλετε εσείς.

Και πάμε στο RAS Mapper, που είναι το GIS που λέγαμε.

Εδώ πέρα μας λέει ότι θα ήθελε ένα προβολικό σύστημα, αλλιώς θα χρησιμοποιήσει το προβολικό σύστημα του αρχείου το οποίο θα του δώσουμε για επιφάνεια.

Και πάμε να βρούμε ένα GeoTIFF να το δώσουμε στην μηχανή του RAS Mapper.

Περιμένουμε να φορτώσει, έχουμε πάλι το ίδιο μήνυμα και του λέμε create. Και όπως βλέπετε, μας δημιούργησε την επιφάνεια, την έφερε.

Και μάλιστα στο προβολικό σύστημα που είχε μέσα το GeoTIFF, δηλαδή συγκεκριμένα στο Greek Grid, στο ΕΓΣΑ87.

Τι άλλο μπορούμε να κάνουμε; Μπορούμε να προσθέσουμε διάφορα άλλα layers, έτσι ώστε να έχουμε μια καλύτερη αίσθηση της περιοχής, για παράδειγμα μπορούμε να φορτώσουμε τα layers από την ανάλυση που κάναμε στο HEC-HMS, να 'τες οι λεκάνες που χρησιμοποιήσαμε και στο HEC-HMS, το Hydrologic Modeling System.

Και επίσης μπορούμε να φέρουμε και ορθοφωτοχάρτες, δορυφορικές εικόνες από διάφορους παρόχους, εδώ πέρα διαλέγουμε το Google Earth και να του δίνουμε έτσι μια διαφάνεια ώστε να μπορούμε να βλέπουμε το ένα layer κάτω από το άλλο και να το αποτέλεσμα.

Δείτε ότι έχουμε όλη τη γεωγραφική πληροφορία που θέλουμε, γνωρίζουμε που είναι το ρέμα μας.

Θα συνεχίσουμε όμως στο RAS version 5.07 γιατί το 6.3.1 έχει ένα πρόβλημα που θα μας δημιουργήσει μεγάλους μπελάδες.

Ξεκινήσουμε λοιπόν το RAS Mapper, προσθέτοντας μια καινούργια γεωμετρία, Add New Geometry, μπορείτε να την ονομάσετε, βγάζει τα layers τα οποία μπορούμε να συμπληρώσουμε.

Εμείς θα περάσουμε μόνο τα απολύτως απαραίτητα layer.

Για να ξεκινήσετε το editing, αν κάνετε δεξί κλικ πάνω στο Rivers, έτσι όπως βλέπετε εδώ πέρα, και να του πείτε Edit Geometry, οπότε σε αυτή την περίπτωση σας βγάζει τούτο το toolbox πάνω.

Και ξεκινάτε να δημιουργείτε το ρέμα πρώτα απ' όλα, δηλαδή τη βαθιά γραμμή, τον άξονα, με αριστερό κλικ και στο τέλος διπλό κλικ, σας βγάζει να το ονομάσετε, αν θέλετε.

Και στο τέλος το βάφει μπλε γιατί αυτή είναι η σύμβαση του HEC-RAS. Στη συνέχεια θα κάνουμε τις όχθες, τη γραμμή των οχθών, κάνουμε ένα παράδειγμα οπότε δεν είμαστε πάρα πολύ προσεκτικοί, θα πούμε δύο πράγματα που πρέπει να προσέξετε.

Καταρχάς ψηφιοποιούμε πάντα από ανάντη προς κατάντη, ένα είναι αυτό, οι γραμμές των οχθών, των bank lines, χρησιμεύουν, όπως έχουμε πει, μόνο και μόνο για να αλλάξουμε το n του Manning από το κανάλι μας, απ' το ρέμα μας, στο στις παρόχθιες περιοχές.

Και ας προσθέσουμε τώρα και τις διατομές μας. Οι διατομές πρέπει να είναι κάθετες όσο είναι δυνατόν στον άξονα του ρέματος, δηλαδή στη βαθιά γραμμή, και ψηφιοποιούνται πάντοτε από αριστερά προς τα δεξιά κοιτώντας κατάντη. Βλέπετε ότι το πρόγραμμα ήδη έχει το μήκος του ρέματος, οπότε σε κάθε διατομή μας δίνει και τη χιλιομετρική θέση, με το μηδέν στα κατάντη. Εξακολουθούμε και περνάμε τις διατομές, τις κάνουμε λίγο πολλές και τις αφήνουμε δεξιά και αριστερά κάπως μεγαλύτερες να εξέχουνε από τις bank lines, γιατί θα πρέπει να περάσουμε άλλες δύο γραμμές εκεί πέρα, τα flow paths, θα τα δούμε λίγο πιο μετά. Τελειώνουμε λοιπόν εδώ πέρα, κάνουμε και κάνα save.

Για δείτε, μπορείτε να μετρήσετε κιόλας, έχει ένα tool, ένα εργαλείο που μετράει τα μήκη. Βλέπετε ότι το μήκος εδώ πέρα είναι περίπου 80 κάτι μέτρα.

Δηλαδή αυτές οι διατομές περίπου καλύπτουνε 100 μέτρα. Κάνουμε ένα save και πάμε να περάσουμε και τα flow paths.

Τώρα τι είναι τα flow paths; Να πούμε δύο κουβέντες. Καταρχάς θα πρέπει να προσέξετε τα flow paths που είναι εξωτερικά των bank lines να τέμνουνε τις διατομές σας.

Είναι σημαντικό αυτό για να μην έχουμε πιο μετά editing στο ίδιο το RAS. Το καλύτερο είναι να προσέξετε από το από την αρχή πώς περνάτε τη γεωμετρία και αν κάνετε κάποιο λάθος το καλύτερο είναι να τη σβήσετε και να ξεκινήσετε από την αρχή. Βλέπετε ότι τα flow paths τέμνουνε τις διατομές μας.

Και ας πούμε δύο κουβέντες για τα flow paths. Τα flow paths λοιπόν είναι οι άξονες της παρόχθιας πλημμυρικής ροής, μετράνε και συμπληρώνουνε τις αποστάσεις Left of Bank και Right of Bank στις διατομές.

Και αφού τελειώσαμε το editing, κλείνουμε το RAS Mapper και σώζουμε βέβαια τη γεωμετρία που κατασκευάσαμε και μετά ανοίγουμε τον Geometric Editor στο RAS και του ζητάμε να φέρει τη γεωμετρία που μόλις δημιουργήσαμε και είναι αυτή.

Ρίχνουμε μια ματιά, να δούμε λίγο τις διατομές μας. Βλέπετε ότι το έδαφος δεν είναι και τόσο καλό, οπότε οι διατομές μας είναι κάπως χονδροειδής έως αρκετά. Δείτε επίσης ότι τα Manning's n δεν είναι συμπληρωμένα, θα πρέπει να τα συμπληρώσουμε.

Και θα πρέπει να κοιτάξουμε λίγο το προφίλ, να υπολογίσουμε κιόλας από το προφίλ την μέση κλίση του ποταμού. Βλέπετε ότι αν βάλετε τον κέρσορα σας δίνει από κάτω υψόμετρο και χιλιομετρική θέση, άρα λοιπόν παίρνοντας τα δύο άκρα μπορείτε να υπολογίσετε την κλίση του ρέματος.

Και ας τρέξουμε και με τη γεωμετρία αυτή μια προσομοίωση. Για αρχή θα θα τρέξουμε μία προσομοίωση μόνιμης ροής με τρία προφίλ. Αυτή είναι η παροχή για κάθε ένα από αυτά σε κυβικά μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Βάζουμε τις οριακές συνθήκες, θα βάλουμε ομοιόμορφο βάθος και στις και ανάντη και κατάντη με κλίση τριβής ή με την κλίση του πυθμένα, την οποία την υπολογίσαμε και είναι περίπου 2,3%. Okay.

Σώζουμε το αρχείο μας, του δίνουμε ένα όνομα, ας πούμε test, test3 γιατί έχουμε τρία προφίλ. Okay. Ε, δίνουμε ένα short ID, έτσι για να ξέρουμε τι τι περιέχει αυτό.

Και υπολογίζουμε, αλλά τι έγινε; Α, ξεχάσαμε να περάσουμε το n του Manning στις διατομές, ενώ λέγαμε ότι θα το περάσουμε.

Κανένα πρόβλημα. Ε, πάμε στο Geometric Editor, ζητάμε το table με τα n του Manning και κάνουμε αυτό που βλέπετε εδώ πέρα, κατευθείαν set values, ας βάλουμε 0,04 έξω και 0,03 σαν n του Manning μέσα στον στο ρέμα.

Και αφού σώσουμε τη γεωμετρία μας, είμαστε πια έτοιμοι να τρέξουμε. Ξαναζητάμε το πλάνο που είχαμε φτιάξει και του λέμε compute. Και αυτή τη φορά τρέχει. Μια χαρά. Αφού τρέξει, θα θελήσουμε να δούμε τα αποτελέσματα της προσομοίωσης.

Ξεκινάμε από το προφίλ. Μπορείτε να το μεγαλώσετε, να το δείτε. Ε, μπορούμε να επιλέξουμε ποιο προφίλ θα δούμε, ποια παροχή δηλαδή. Μπορούμε επίσης να επιλέξουμε ποιες γραμμές θα βλέπουμε πάνω στο προφίλ. Ε, και εδώ πέρα είναι ένα εργαλείο που κάνει animation, αλλά εδώ πέρα απλά πάει από προφίλ σε προφίλ.

Πιο ενδιαφέρον έχει στις περιπτώσεις μη μόνιμης ροής, θα το δούμε και λίγο πιο μετά. Και βέβαια θα θέλουμε να δούμε και τις διατομές μας, έτσι σε αυτό το τύπου τρισδιάστατο, αξονομετρικό, αφού τα γυρίσουμε κατάλληλα. Και εδώ μπορούμε να δούμε διάφορα προφίλ, ανάλογα με το τι έχουμε τρέξει.

Και θα τρέξουμε και μία ανομοιόμορφη, ε, μη μόνιμη ροή, έτσι για την για να δούμε πώς είναι. Ε, θα έχω φτιάξει ήδη μία, θα την πω Hydrograph 2. Hydrograph 2 λοιπόν, πρέπει να δώσουμε ένα υδρογράφημα ανάντη. Ε, ας πούμε ότι βάλτε εδώ πέρα τις ρυθμίσεις που βλέπετε, βήμα 10 λεπτά. Βλέπετε ότι προσαρμόζονται και οι στήλες των πινάκων. Και ας πούμε ότι ξεκινάμε με δύο κυβικά ανά δευτερόλεπτο, κάποια στιγμή ε φτάνουμε τα 25 και αργότερα, για να δούμε, εμ, στο τέλος της ώρας, ε, ξαναπέφτουμε σε εδώ. Ξαναπέφτουμε στα δύο. Του ζητάμε να κάνει μια παρεμβολή, την κάνει. Μπορούμε να πλοτάρουμε αυτόν τον υδρογράφημα εισόδου.

Πολύ ωραία. Okay. Πάμε παρακάτω. Κατάντη θα δώσουμε ομοιόμορφο βάθος, εφόσον δεν έχουμε κάτι άλλο καλύτερο να κάνουμε, με την κλίση που υπολογίσαμε, κλίση friction slope ή κλίση τριβής. Θα σώσουμε το αρχείο μας, το αρχείο ροής είναι αυτό, unsteady flow, σαν hydrograph 2. Και αφού έχουμε και αρχείο μη μόνιμης ροής, θα πάμε να τρέξουμε μια προσομοίωση μη μόνιμης ροής, όπου πλέον η είσοδος στο σύστημα θα είναι ένα υδρογράφημα και όχι μία παροχή συνεχής όπως στις προηγούμενες περιπτώσεις. Τσεκάρουμε εδώ πέρα τα αρχεία, βάζουμε τις επιλύτες έτσι όπως βλέπετε.

Και ρυθμίζουμε λίγο τους χρόνους. Βάλτε τους έτσι όπως τους βλέπετε εδώ πέρα, τους χρόνους. Σώζουμε το πλάνο μας. Αυτό είναι το πλάνο 3. Okay. Του δίνουμε το short ID. Ας το πούμε flood, πλημμύρα λοιπόν, και του λέμε υπολόγισε.

Υπολογίζει λοιπόν, τρέχει. Πολύ πιο ενδιαφέρον, όπως θα δείτε, το η περίπτωση της μη μόνιμης ροής.

Γιατί μπορούμε να διαπιστώσουμε και κάποια υδραυλικά χαρακτηριστικά, κάποια υδραυλική συμπεριφορά του ρέματος, όπως εδώ πέρα για παράδειγμα στο προφίλ. Μπορούμε να δούμε όλα τα προφίλ για κάθε στιγμή που έσωσε το πρόγραμμα, ή να κάνουμε ένα animation. Μια να παρακολουθήσουμε λίγο πώς εξελίσσεται και πώς ποια είναι η διάβαση του πλημμυρικού κύματος από το ρέμα μας. Βλέπετε περίπου πώς θα εξελιχθεί η πλημμύρα στο ρέμα αυτό. Ε, μπορούμε να ρυθμίσουμε τους χρόνους της προσομοίωσης, μην τα βάλετε πολύ μικρούς γιατί δεν προλαβαίνετε να βλέπετε. Έτσι είναι καλύτερα. Βλέπετε τις διάφορες καμπύλες που δημιουργούνται στα διάφορα σημεία του ρέματος. Είναι ρέμα με μεγάλη κλίση.

Ε, μετά θα θέλουμε να δούμε το αξονομετρικό και εδώ μπορείτε να κάνετε προσομοίωση, να δείχνει το ένα προφίλ μετά το άλλο, τα προφίλ της μη μόνιμης ροής. Βλέπετε έτσι και ποιες διατομές ενδεχομένως να έχουνε πρόβλημα και να χρειάζονται διόρθωση.

Και το πιο ωραίο είναι ότι μπορούμε να δούμε και στο RAS Mapper, στο GIS δηλαδή του RAS, μπορούμε να δούμε τα αποτελέσματα της προσομοίωσης, να φέρουμε δηλαδή είτε την επιφάνεια του νερού, είτε τις ταχύτητες, εμ, και διάφορα άλλα υδραυλικά χαρακτηριστικά της ροής. Να, εδώ πέρα το βάθος, το maximum βάθος. Ε, μπορούμε να δούμε επίσης το velocity, την ταχύτητα, την μέση ταχύτητα με αυτή την ε, χρωματική κλίμακα που βλέπετε αριστερά, δίπλα στο layer. Ε, το ίδιο μπορούμε να κάνουμε και για τις περιπτώσεις της μόνιμης ροής.

Εντάξει. Και που βρισκόμαστε; Όπως βλέπετε, πολύ σημαντική βοήθεια αυτού του GIS για να μπορέσουμε να έχουμε ένα καλύτερο έλεγχο, καλύτερη αντίληψη του ρέματος που προσομοιώνουμε. Για να δούμε τα αποτελέσματα της μόνιμης ροής, εμ, πρέπει να διαλέξουμε κάποια απ' τα βάθη. Βλέπετε, κάνουμε edit map parameters και εδώ πέρα μπορούμε να διαλέξουμε το προφίλ που θέλουμε να δούμε.

Αυτά λοιπόν. Ας πούμε μόνο μία τελευταία κουβέντα. Καμιά φορά μετά την προσομοίωση δεν μπορείτε να δείτε το προφίλ. Αυτό οφείλεται στο ότι μερικές φορές το κρίσιμο βάθος απειρίζεται στους υπολογισμούς. Οπότε μπορείτε να πάτε εδώ πέρα και να διαλέξετε τι θα φαίνεται στο προφίλ. Οπότε μπορείτε να κάνετε off το κρίσιμο βάθος. Στις πραγματικές εφαρμογές θα θέλετε κάποια στιγμή να εξαγάγετε και τις γραμμές πλημμύρας. Ρίξτε μια ματιά στο link που σας έχω εδώ και καλή τύχη.