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  • Curso: Modelacin Hidrolgica

    con HecHms y SIG

    MSc. Eduardo Abraham Chvarri Velarde

  • Ing. Eduardo Abraham Chvarri Velarde

    APLICACIN DEL MODELO HEC-HMS PARA LA GENERACIN DE

    DESCARGAS

    1. Generalidades

    2. Principales caractersticas computacionales

    3. Componentes hidrolgicos del HEC-HMS

    4.1 Proceso de escurrimiento

    5. Principales caractersticas del proceso de clculo

  • Ing. Eduardo Abraham Chvarri Velarde

    1. Generalidades

    HEC Hydrologic Modeling System (HEC-HMS) v.3.3, desarrollado por el Hydrologic Engineering Center del US

    Army Corps of Engineers.

    Su antecesor es el HEC-1 (Simulacin de los procesos Precipitacin Escorrenta y Trnsiito de avenidas).

    Versin para MS-Windows 2000/NT/98/95, Sun Solaris 2.5

  • Ing. Eduardo Abraham Chvarri Velarde

    2. Requerimiento de equipo y sistema operativo

    Computadora IBM o compatible con un procesador 80386 o mayor (Se recomienda un 80486 o mayor).

    Disco duro con un mnimo de 15 megabytes de espacio libre (Se recomienda 20 megabytes o ms).

    Mnimo de 16 megabytes de RAM.

    Mouse.

    Monitor a color VGA (Se recomienda un Super VGA o mayor).

    MS Windows 95 o MS Windows NT versin 3.51 o mayor.

  • Ing. Eduardo Abraham Chvarri Velarde

    3 Principales caractersticas computacionales

    HEC-HMS posee interfase grfica (GUI), componentes de anlisis hidrolgico y manejo de base de datos (HEC-DSS).

    Interfase GUI : Esquematiza la representacin de la red de elementos hidrolgicos (subcuencas, segmentos de cauces,

    confluencias etc.). Tiene capacidad interactiva mediante mens

    invocados por iconos.

    Los resultados se presentan de manera grfica y tabular.

  • Ing. Eduardo Abraham Chvarri Velarde

    Precipitacin

    Superficie

    Terrestre

    Cuerpo de

    Agua

    Suelo

    Agua

    Subterrnea

    Flujo en

    canal

    Descarga

    de la

    cuenca

    Evapotranspiracin

    Infiltracin

    Percolacin

    Escorrenta

    superficial

    Interflujo

    Flujo base

    Diagrama tpico del proceso de escurrimiento en una cuenca mediante el HEC-HMS

    Precipitacin

    Superficie

    Terrestre

    Cuerpo de

    Agua

    Suelo

    Agua

    Subterrnea

    Flujo en

    canal

    Descarga

    de la

    cuenca

    Evapotranspiracin

    Infiltracin

    Percolacin

    Escorrenta

    superficial

    Interflujo

    Flujo base

    Diagrama tpico del proceso de escurrimiento en una cuenca mediante el HEC-HMS

    4. Componentes hidrolgicos del HEC-HMS

    4.1 Proceso de escurrimiento

  • Ing. Eduardo Abraham Chvarri Velarde

    El HEC-HMS utiliza mtodos de clculo individuales para

    representar cada uno de los componentes del proceso de

    escurrimiento:

    - Mtodos que calculan el volumen del escurrimiento.

    - Mtodos que determinan el hidrograma de escurrimiento directo.

    - Mtodos para determinar el flujo base.

    Hietograma

    Lluvia en

    exceso

    Curva de

    infiltracin

    Volumen

    infiltrado

    Intensidad

    de lluvia

    Caudal

    Caudal Base

    Tiempo

    Escurrimiento Directo = Lluvia en exceso

    Tiempo

    Hidrograma

  • Ing. Eduardo Abraham Chvarri Velarde

    5.Principales caractersticas del proceso de clculo

    La estructura bsica para la simulacin del escurrimiento de cuencas es

    similar al del programa antecesor HEC1.

    El usuario puede tambin importar datos de archivos del tipo HEC1.

    Los elementos hidrolgicos se ubican en una red de cauces y los clculos

    son procesados en secuencia de aguas arriba hacia aguas abajo.

    Los clculos pueden ser realizados en el sistema internacional de

    unidades 'SI'. Sin embargo el usuario puede ingresar y ver la salida en

    unidades americanas 'US' y puede fcilmente convertir las entradas y los

    resultados de un sistema a otro.

    La ejecucin de una simulacin, llamada comnmente "corrida", requiere

    la especificacin de tres conjuntos de datos.

  • Clase I

    Anlisis de la

    precipitacin

    mxima.

  • Clase II

    Mtodos de

    infiltracin y

    Movimiento

    del Agua en el

    Suelo

    Clase III

    Relacin

    Precipitacin -

    Escorrenta

  • Clase IV

    Trnsito

    de ondas

    de flujo

  • Ing. Eduardo Abraham Chvarri Velarde

    APLICACIN DEL MODELO HEC-HMS PARA LA GENERACIN DE

    DESCARGAS

    Ejemplo de aplicacin 'Generacin de descargas medias diarias para la

    cuenca del ro Huancabamba.

    Si bien es cierto el modelo Hec-HMS es til para generar caudales

    mximos, el presente ejemplo de aplicacin pretende mostrar su utilidad

    en la generacin de caudales medios diarios.

    PEQUEO RESUMEN

  • Ing. Eduardo Abraham Chvarri Velarde

    Modelo de Cuenca, Contiene parmetros y la conectividad de datos

    para los elementos hidrolgicos. Los tipos de elementos son: Sub-

    cuencas, trnsito a lo largo de cauces, convergencias, reservorios,

    fuentes, ramas y sumideros.

    Modelo Meteorolgico, Consiste en ingresar datos meteorolgicos e

    informacin requerida para dicho proceso. El modelo puede representar

    condiciones histricas o hipotticas.

    Especificaciones del control, Seala el tiempo relacionado con la

    informacin para una simulacin. Un proyecto puede contener

    diferentes conjunto de datos y puede contener varios de cada tipo.

  • Ing. Eduardo Abraham Chvarri Velarde

  • Ing. Eduardo Abraham Chvarri Velarde

  • Ing. Eduardo Abraham Chvarri Velarde

  • Ing. Eduardo Abraham Chvarri Velarde

  • Ing. Eduardo Abraham Chvarri Velarde

  • Ing. Eduardo Abraham Chvarri Velarde

  • Ing. Eduardo Abraham Chvarri Velarde

    Los modelos utilizados para este caso en particular fueron los siguientes:

    Modelo de prdida de agua: Modelo del nmero de curva (SCS Curve Number).

    Modelo de transformacin: Modelo de Clark.

    Modelo de flujo base: No fue considerado

    Modelo del nmero de curva

    Para aplicar el modelo SCS o nmero de curva, se necesita conocer el

    tipo de uso actual de la tierra, la cobertura vegetal que tiene la cuenca y

    el tipo de suelo relacionado al grado de infiltracin que posee.

    Para ello se requiere realizar el reconocimiento de campo y apoyarse en

    los mapas temticos que se puedan disponer.

    Para este caso, se tom en cuenta los siguientes mapas temticos:

  • Ing. Eduardo Abraham Chvarri Velarde

    A B C D

    Sin tratamiento de

    conservacin72 81 88 91

    Con tratamiento de

    conservacin62 71 78 81

    Condiciones pobres 68 79 86 89

    Condiciones ptimas 39 61 74 80

    Vegas de ros : Condiciones ptimas 30 58 71 78

    Troncos delgados, cubierta

    pobre, sin hierbas.45 66 77 83

    Cubierta buena 25 55 70 77

    Areas abiertas, csped,parques, en

    condiciones ptimas, cubierta > 75%39 61 74 80

    Areas abiertas, csped,parques, en

    condiciones aceptables entre el 50% y

    75%

    49 69 79 84

    Areas comerciales (85% impermeable) 89 92 94 95

    Areas industriales (72% impermeable) 81 88 91 93

    Tamao promedio del lotePorcentaje promedio

    impermeable

    505.8 m2 65% 77 85 90 92

    1011.6 m2 38% 61 75 83 87

    1348.9 m2 30% 57 72 81 86

    2023.5 m2 25% 54 70 80 85

    4046.9 m2 20% 51 68 79 84

    Pavimento, techos, accesos etc 98 98 98 98

    Pavimento con cunetas y

    alcantarillado98 98 98 98

    Grava 76 85 89 91

    Tierra 72 82 87 89

    Fuente : Tabla 5.5.2 (Hidrologa Aplicada - Ven Te Chow, Maidment, Mays).

    Grupo hidrolgico del suelo

    Residencial

    Descripcin del uso de la tierra

    Calles y carreteras

    Tierra cultivada

    Pastizales

    Bosques

  • Ing. Eduardo Abraham Chvarri Velarde

    Modelo de Clark

    Para la aplicacin de mtodo de Clark, se necesita calcular el tiempo de

    concentracin (Time of concentration) y el coeficiente de almacenamiento

    (Storage Coefficient). El tiempo de concentracin fue calculado mediante

    las frmulas de Kirpich y Temez.

    (Frmula de Kirpich)

    Donde:

    t : Tiempo de concentracin (hr)

    L : Longitud del cauce principal de la cuenca (km)

    h : Desnivel del cauce principal (m)

    (Frmula de Temez)

    Donde:

    S : pendiente (Adim.)

    385.0387.0

    h

    Lt

    76.0

    25.0*3.0

    S

    Lt

  • Ing. Eduardo Abraham Chvarri Velarde

    Trabajo de

    campo

  • Ing. Eduardo Abraham Chvarri Velarde

    Conectividad con otros programas

    ArcView

    Modelo digital

    de

    elevaciones

    HEC-HMS

    Descargas

    de

    mximas

    avenidas

    HEC-RAS

    Perfiles

    Hidrulicos

    ArcView

    Mapas de

    Avenidas