Integració de models hidrològics i hidràulics amb eines GIS. Assignació progressiva de cabals en HEC-RAS

Els estudis hidràulics que es realitzen actualment mitjançant l’ús del programa HECRAS presenten l’inconvenient que es fa difícil escollir els cabals punta que seran utilitzats en la simulació i que s’han obtingut, gràcies al procés de modelització i simulació hidrològica, en el punt de desguàs de cadascuna de les subconques en què s’ha dividit la conca a estudiar. Per aquest motiu, habitualment s’opta per la solució que està del costat de la seguretat i que passa per utilitzar, en cada tram d’un riu, el cabal més desfavorable que és aquell que es produeix en el punt de desguàs de la respectiva subconca. S’entén que d’aquesta manera els cabals, així com els resultats de calats i velocitats obtingudes, estaran sobredimensionades, ja que no es té en compte la progressiva disminució de cabal que es produeix quan ens desplacem aigües amunt d’un riu. Aquest treball neix de l’interès per proposar una metodologia que permeti tenir en compte el procés natural d’acumulació de cabal que es produeix al llarg del recorregut d’un riu i donar les eines necessàries per poder incorporar els cabals obtinguts en un riu en forma de malla o grid a cadascuna de les seccions transversals del programa HEC-RAS que han estat creades durant la modelització hidràulica. D’aquesta manera fóra possible descriure els estudis hidràulics amb cabals més ajustats al comportament real d’un riu, permetent establir amb major precisió la cota de la làmina d’aigua. Les tasques realitzades en aquest treball han consistit, en primer lloc, en modelitzar hidrològicament la conca mitjançant l’ús de l’extensió HEC-GeoHMS d’ArcView amb la qual s’han obtingut, principalment, la divisió de la conca objecte d’aquest estudi, la del barranc de Barenys de Reus, en subconques, així com la definició de la seva xarxa de drenatge. La simulació hidrològica ha estat executada per un període de retorn de 100 anys amb el programa HEC-HMS després de definir les variables que la composen (pluja de projecte, model de pèrdues, de transformació pluja - escolament i de propagació). En segon lloc s’ha generat una malla de cabals pel tram de riu que s’ha decidit analitzar hidràulicament, obtenint una distribució espaial del valor del cabal al llarg de la llera del riu, i fent que aquest augmenti de forma progressiva des del seu extrem aigües amunt fins a la desembocadura. En tercer lloc s’ha obtingut la geometria del riu amb l’extensió HEC-GeoRAS d’ArcGis, que inclou la traça de la llera del riu i les seccions transversals. Finalment, la metodologia desenvolupada per assolir l’objectiu d’incorporar els valors de la malla de cabals al HEC-RAS ha consistit, en primer lloc, en calcular les interseccions entre l’eix del riu i les seccions transversals mitjançant un programa en Fortran. Seguidament s’ha assignat a cada punt de la intersecció el cabal corresponent de la malla mitjançant eines específiques d’ArcGis. I per acabar s’han introduït els cabals obtinguts al HEC-RAS a través de fulls de càlcul Excel. En finalitzar tot aquest procés, ha estat possible realitzar la simulació hidràulica en HEC-RAS prèvia definició dels paràmetres que la composen (geometria de les seccions, coeficient de rugositat, cabals i condicions de contorn), considerant dos supòsits diferents: una amb valors uniformes de cabal per cada tram del riu, tal i com es fa actualment, i l’altra amb cabals que varien secció a secció i que augmenten d’aigües amunt a aigües avall. Les conclusions que s’han extret d’aquesta doble simulació hidràulica han estat que en alguns casos, i especialment en la zona pròxima a la capçalera del riu, el sobredimensionament dels cabals de càlcul pot portar a estimacions errònies de la cota de la làmina d’aigua, establint superfícies d’inundació superiors a les que es donarien a la realitat, amb la conseqüent inversió en obres d’endegament que, a priori, no serien necessàries