Citlivostní analýza vybraných vstupních parametrů numerického modelu HEC-RAS při hydraulických výpočtech proudění vody v korytech toků a záplavových územích
Loading...
Date
2021-04-19
ORCID
Advisor
Referee
Mark
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
VÚV TGM
Altmetrics
Abstract
Hydraulické výpočty proudění vody v korytech vodních toků a záplavových územích se v současné inženýrské praxi provádějí primárně s použitím 1D, 2D a spřažených 1D/2D numerických modelů. Matematický model je v případě zmiňované 2D schematizace obvykle založen na tzv. rovnicích proudění v mělkém proudu (shallow water equations), přičemž k matematickému popisu turbulentního proudění se zde využívají tzv. turbulentní modely s různým pojetím modelování turbulence. V našich podmínkách je pro účely hydraulických výpočtů poměrně rozšířené programové vybavení HEC-RAS, které využívá turbulentního modelu založeného na Boussinesqově aproximaci. Cílem příspěvku je prezentace postupů a závěrů citlivostní analýzy, jež zohledňuje vliv vstupních parametrů uvedeného turbulentního modelu na výsledky hydraulických výpočtů v případě použití 2D, respektive spřaženého 1D/2D modelu. Součástí analýz je rovněž ověření možného ovlivnění výsledků změnami dalších parametrů výpočtu, mezi které patří např. zavedení zjednodušeného řešení rovnic proudění v mělkém proudu aproximací difuzní vlnou nebo způsob prostorové diskretizace řešené náhradní oblasti. K ověřovacím výpočtům byl vybrán jednak fiktivní úsek prizmatického koryta lichoběžníkového průřezu a dále reálný úsek koryta toku Svratka na území města Brna v délce cca 2,6 km. Účelem předkládaného příspěvku je především poskytnout potenciálním uživatelům 2D numerických modelů, založených na rovnicích mělkého proudu, základní představu o nejistotách ve výsledcích hydraulických výpočtů, vyplývajících z volby vybraných vstupních parametrů.
In current engineering practice, hydraulic calculations of water flow in open channels and floodplains are performed primarily using 1D, 2D and coupled 1D/2D numerical models. In the case of the mentioned 2D schematization, the mathematical model is usually based on the so-called shallow water equations. In this context, the turbulence models with different concepts of turbulence modeling are used to mathematically describe turbulent flow. At present, the HEC-RAS software, which uses a turbulence model based on the Boussinesq approximation, is relatively widespread for the purposes of hydraulic calculations. The aim of the paper is to present the results of sensitivity analysis taking into account the influence of the input parameters of the turbulence model on the results of hydraulic calculations in the case of using 2D schematization or in the use of coupled 1D/2D model. The analyzes also include verification of the possible influence of the results by changes in other parameters of the calculation, which include, for example, the use of diffusion wave approximation or the method of spatial discretization of the solved region. For verification calculations, a fictitious reach with a trapezoidal cross-section was selected, as well as a real section of the Svratka river in the city of Brno in the length of approximately 2.6 km. The purpose of this paper is to provide a basic idea of the uncertainties arising from the choice of selected input parameters for potential users of 2D numerical models.
In current engineering practice, hydraulic calculations of water flow in open channels and floodplains are performed primarily using 1D, 2D and coupled 1D/2D numerical models. In the case of the mentioned 2D schematization, the mathematical model is usually based on the so-called shallow water equations. In this context, the turbulence models with different concepts of turbulence modeling are used to mathematically describe turbulent flow. At present, the HEC-RAS software, which uses a turbulence model based on the Boussinesq approximation, is relatively widespread for the purposes of hydraulic calculations. The aim of the paper is to present the results of sensitivity analysis taking into account the influence of the input parameters of the turbulence model on the results of hydraulic calculations in the case of using 2D schematization or in the use of coupled 1D/2D model. The analyzes also include verification of the possible influence of the results by changes in other parameters of the calculation, which include, for example, the use of diffusion wave approximation or the method of spatial discretization of the solved region. For verification calculations, a fictitious reach with a trapezoidal cross-section was selected, as well as a real section of the Svratka river in the city of Brno in the length of approximately 2.6 km. The purpose of this paper is to provide a basic idea of the uncertainties arising from the choice of selected input parameters for potential users of 2D numerical models.
Description
Citation
Vodohospodářské technicko-ekonomické informace. 2021, vol. 63, issue 2, p. 42-47.
https://www.vtei.cz/2021/04/citlivostni-analyza-vybranych-vstupnich-parametru-numerickeho-modelu-hec-ras-pri-hydraulickych-vypoctech-proudeni-vody-v-korytech-toku-a-zaplavovych-uzemich/
https://www.vtei.cz/2021/04/citlivostni-analyza-vybranych-vstupnich-parametru-numerickeho-modelu-hec-ras-pri-hydraulickych-vypoctech-proudeni-vody-v-korytech-toku-a-zaplavovych-uzemich/
Document type
Peer-reviewed
Document version
Published version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Comittee
Date of acceptance
Defence
Result of defence
Document licence
Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/