Post on 28-Dec-2015
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION
E.F.P INGENIERIA CIVIL
HIDROLOGIA GENERAL
ARTICULO CIENTIFICO
“Modelamiento Hidrológico con HEC – HMS y Sistemas de Información Geográfica (SIG)”
DOCENTE: ING. MUÑIZ PAUCARMAYTA,
Abel.
ALUMNOS:
TUMIALAN POMA, Christian.
RESUMEN El presente trabajo, desarrolla una metodología y procedimientos, para la elaboración de un modelo Precipitación – Escorrentía, utilizando HEC – HMS y Sistemas de Información Geográfica (SIG), en la cuenca de influencia del embalse Poechos. Se contó con datos de precipitación de 29 estaciones y 4 estaciones de aforo. Para la calibración se eligió un evento (precipitación - escorrentía) y se validó con datos continuos. Se desarrolla procedimientos en Sistemas de Información Geográfica (SIG), determinando la topología del modelo de cuenca y características físicas, de las sub cuencas y corrientes, concibiendo una metodología, para los valores iniciales de los parámetros. Se configuro para el HEC-HMS, tres modelos de cuenca, diferenciándose entre ellas, por el método de la escorrentía directa, siendo el Modelo I, el método de Clark, el Modelo II Snyder, y el Modelo III de onda cinemática.
Se obtuvo, un error máximo de 4 Km2, de áreas de influencia de las estaciones de aforo, en los tres modelos, se delimitaron 14 sub cuencas y 8 corrientes, para el Modelo I y el Modelo II y 4 sub cuencas para el Modelo III. La mayoría de los valores iniciales de los parámetros, discreparon de los valores óptimos, tanto en la infiltración, escorrentía, flujo base y transito en canales abiertos. Las variables comparativas entre los datos simulados y observados (porcentaje de diferencia de volumen y flujo pico y tiempo flujo), tanto para la calibración y validación no mostraron diferencias resultantes para el Modelo I y II, en las cuatro estaciones de aforo, pero el Modelo III, se diferencia significativamente a las demás en la estación Ardilla, en cuanto al porcentaje de volumen y porcentaje de flujo pico.
OBJETIVOS
El objetivo general es la realización de un modelo Precipitación – Escorrentía para toda el área de influencia del embalse Poechos.
MATERIALES Y MÉTODOS
• Datos de Elevación Digital• Cobertura Vegetal y Clasificación de Suelos• Datos hidrometeorologicas
MÉTODO DE ESCORRENTÍA DIRECTA CLARKPara aplicar este método de hidrograma en el HEC- HMS es necesario hallar básicamente dos parámetros el tiempo de concentración y el coeficiente de almacenamiento, existen varias formulas para tal propósito pero se escogió dos dieron similares resultados, una el método de Kirpich. Para el coeficiente de almacenamiento se tomo la recomendación de Seth R. Ahrens, M.S.E. 1999 en su trabajo de tesis, consideraba, en un rango mayor o menor de 2 a 3 veces el tiempo de concentración.
La formula de Kirpich es la siguienteTc = 0.0078L0.77S-0.385• Donde: Tc es el tiempo de concentración en minutos, L es la
longitud de la ruta del flujo en pie, y S es la pendiente en Pie/Pie.
RESULTADOSEstación deAforo
Sub Cuencas Areas(Km2)
Sub Total(Km2)
Area de datos(Km2)
Error(Km2)
Paraje Grande R160W160R140W140 R150W150
9291008354
2291
2289
2
PuenteInternacional
R170W170R80W80 R120W120
1411804340
2555
2555
0
Ciruelo Puente Internacional 2555
7029
7025
- 4
R10W10 2894
R20W20 455
R30W30 803
R90W90 322
Ardilla Paraje GrandeCiruelo R40W40 R70W70 R100W100 R110W110
22917029
696359712766
11853
11852
- 1
Sub cuencas
Clark Snayder Tiempo de Concentración
(horas)
Coeficente de almacenamiento
(horas)
Tiempo Pico (horas)
Cp
Coefiente de Cuenca Ct
Inicial Calibrado Inicial Calibrado Inicial Calibrado Inicial Calibrado Inicial Final
R20W20R40W40 R30W30 R70W70 R10W10 R80W80 R100W100 R90W90 R120W120 R110W110 R150W150 R140W140 R160W160 R170W170
3.975.615.785.27
12.544.537.593.432.517.472.775.015.288.49
39.8156.2557.9252.7862.5645.3956.0364.3325.1074.8620.7350.1772.8765.08
11.9216.8417.3515.8137.6213.5922.7610.28
7.5222.42
8.3115.0215.8325.48
3.005.005.005.002.004.003.003.002.007.002.002.003.003.00
9.6714.3614.83
9.8120.7111.7310.4810.44
9.9414.83
9.6512.4313.5915.82
29.6614.3634.83
9.8140.7111.7210.4730.43
9.9314.8319.6422.6443.5939.82
0.600.600.600.600.600.600.600.600.600.600.600.600.600.60
0.850.600.910.600.850.900.600.880.900.600.900.680.620.72
2.002.002.002.002.002.002.002.002.002.002.002.002.002.00
6.132.004.702.003.932.002.005.832.002.004.073.646.425.03
Cuenca
R10W10 R230W60 R170W160 R220W220Iniciales Finales Iniciales Finales Iniciales Finales Iniciales Finales
Onda Cinemática Plano 1Longitud (m) 10000 10000 86900 86900 85900 85900 13900 13900Pendiente (m/m) 0.0074 0.0074 0.066 0.066 0.00697 0.00697 0.064 0.064Mannings N 0.08 0.02 0.08 0.04 0.08 0.02 0.08 0.085% de área 14.31 14.31 10.9 10.9 17.62 17.62 26.93 26.93N° de incrementos 5 5 5 5 5 5 5 5
Onda Cinemática Plano 2Longitud (m) 68000 68000 41140 41140 37700 37700 24000 24000Pendiente (m/m) 0.0068 0.0068 0.073 0.073 0.0249 0.0249 0.075 0.075Mannings N 0.08 0.02 0.08 0.04 0.08 0.01 0.08 0.085% de área 85.69 85.69 89.1 89.1 82.38 82.38 73.07 73.07N° de incrementos 5 5 5 5 5 5 5 5
Parametros de Hidrograma Unitario
Parámetros de Escorrentía Directa Onda Cinématica (Modelo III)
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESCONCLUSIONES. Los procedimientos, en Sistemas de Información Geográfica (SIG), resultaron ser eficientes, constituyendo como herramientas básicas y de futuro, para el modelamiento de procesos precipitación – escorrentía. La metodología, para hallar valores iniciales de los parámetros de cuenca, para el HEC – HMS, muestran ser correctas y coherentes, muchos de ellos se acercan a los valores óptimos. En la calibración y validación, los Modelos I (Clark) y II (Snayder), no mostraron entre ellos diferencias significativas, pero el Modelo III (Onda Cinemática), en la estación Ardilla, se mostró superior a los dos modelos anteriores.
RECOMENDACIONES
La presente tesis tubo limitaciones, que pueden ser superados por futuros trabajos; uno de ellos es los datos meteorológicos e hidrológicos utilizados son de un rango de 24 horas es decir medias diarias, por lo es de gran importancia la utilización, de datos de intervalos menores de un día, otra limitación, son los datos históricos de precipitación, por su costo y difícil accesibilidad, solo se contó con datos del Año 1980 y 1982. A demás no se contó con datos del lado ecuatoriano, tanto para la precipitación y clasificación de suelos.
BIBLIOGRAFIA
Ahrens S. R., 1998; Flood Forescasting the Bufalo Bayoo Using CRWR – PrePro and HEC-HMS. Tesis de Maestría, Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Texas en Austin. Andysiak P. B., 2000; Visual Floodplain Modelling with Georaphic Information System (GIS). Tesis de Maestría, Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Texas en Austin. Azagra E., 1999; Flooplain Visualización Using TINs. Tesis de Maestría, Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Texas en Austin. Chow V. T., Maidment D. R., Mays L. R., 1994; Hidrología Aplicada. Editorial Mc GRAW HILL ; Bogota Colombia Primera Edición. Chow V. T., Maidment D. R., Mays L. R., 1994; Hidráulica en Canales Abiertos. Editorial DIANA; Bogotá Colombia Primera Edición Ferdinand L. H., 1997; HEC – PrePro a GIS Preprocessor for Lumped Parameter Hydrologic Modeling Programs. Tesis de Maestría, Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Texas en Austin. Guerrero S. P., 2000 Métodos de Análisis de Recursos Hídricos. Apuntes de clase. Hydrologic Engeneering Center, HEC 2000 Geospatial Hydrologic Modeling Extension HEC- GeoHMS User´s Manual Editor Janes H. Doan. Hydrologic Engeneering Center, HEC 2000 Hidrologic Modeling System HEC-HMS; Technical Reference Manual; Editor Arlen D. Feldman. Hydrologic Engeneering Center, HEC 2001 Hidrologic Modeling System HEC-HMS; User’s Manual.Editor Willian A. Scharffenberg.
Hydrologic Engeneering Center, HEC 2001 River Analysis SystemHEC – RAS; Hydraulic Reference Manual. Editor Gary W. Brunner