Sofware Hec Hms

7/21/2019 Sofware Hec Hms

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SOFWARE HEC-HMS

E HIDROESTA



HEC-HMS(“Hydrologic Engineering Center-

Hydrologic Modeling System”)Fue diseñado para simular procesos de lluvia-

escurrimiento en sistemas dendríticos decuencas

Se usa en estudios de disponi!ilidad de agua"drena#e ur!ano" pron$sticos de %u#o" &uturasur!ani'aciones" reducci$n del daño porinundaciones" etc

Se usa para simular la respuesta idrol$gica deuna cuenca ncluye los modelos de cuenca"modelos meteorol$gicos" especi*caciones decontrol y datos de entrada



El modelocontiene+

Descripciónfísica de la

cuenca

Estimaciónde

parámetros

Conexión conSIG

Análisis desimulaciones

Simulaciónhidrológica

Descripciónmeteorológica

El lapso de tiempo deuna simulación es

controlada por lasespecificaciones decontrol que incluyen

!a fecha y hora de inicio" de terminación #n inter$alo de tiempo



!as fases de tra%a&o del programa son

Separación de la llu$ianeta" es decir" se

calcula que parte de laprecipitación $a a

producir escurrimiento

directo'

cálculo deescurrimiento directo

producido por esa llu$ianeta

cálculo de la e$olucióndel hidrograma a

medida que discurre alo largo del cauce

suma del escurrimientodirecto y la %ase" siexistía pre$iamente'

Cálculo de la e$olucióndel escurrimiento %asea lo largo del tiempo



COMPONENTES

MODELO DE CUENCA MODELO METEOROLÓGICO

ESPECIFICACIONES DE CONTROL DATOS DE ENTRADA



Modelo de

cuenca

•Subcuencas.•

Tramos detransito.•Uniones.•Embalses.•Fuentes.

•Sumideros.•Derivaciones.



Modelo

meteool!"#co

Dentro del modelometeorológicointroducimos los datosde los plu$iografos quese $an a utili(ar y losasignamos a cadasu%cuenca'



E$%ec#&#cac#one$ de contol

Se esta%lece la fecha

y hora de inicio de lallu$ia y el t)rmino dela misma con uninter$alo de tiempoque puede $ariarseg*n nuestra

con$eniencia'



Dato$ de entada

Para la calibraci$n, validaci$n yan,lisis de sensibilidad del

modelo, adem,s de la

informaci$n anterior se

necesitan:

•Registros concordantes de

precipitaci$n y caudales de

salida !ietogramas e

!idrogramas".

•Determinaci$n de lascondiciones iniciales de

!umedad en los suelos

dif í cil de lograr".



E+E,-!. DE A-!ICACI/0

Se tiene una

cuenca de #

subcuencas:

platanares, el

prado y gila, la

misma $ue se

muestra en la

figura en el

cu,l se pide

calcular la

descarga pico:



En la siguiente tabla se muestran los datos de precipitaci$n para esta

cuenca producto del !urac,n %itc! registrado el &'(#) octubre de *''+,

con un incremento de *) min.

Datos del -ET/R0%0 de la tormenta del !urac,n %itc! del &'(#)octubre de *''+:



DATOS DE LA SUBCUENCA:



PASOS PARA CREAR UN PRO'ECTO(Creando un nue$o proyecto" e&ecutar la orden

file1ne2'En la $entana proyecto escri%ir el nom%re del

proyecto'En descripción' Cuenca con tres su%cuencas'

En location u%icación donde se guarda el archi$o'En default unit system ,etrico'



DEFINIR EL MODELO DE LA CUENCA(E&ecutar la orden Component13asin ,odel

,anager10e24-ara crear el modelo de la cuenca5 la $entana quese acti$a" en name aceptar 3asin 6 y hacer clic7 enel %otón cr)ate'



#na $e( definido el modelo de cuenca senos presenta la siguiente plataforma



INCLUIR MAPAS A LA CUENCA(

Seleccionamos $ie21dra2 gridlines para agregar lascuadriculas de tra%a&o'

8acemos anticlic7 en la cuadrícula y escogemos laopción 3ac7ground !ayers" clic en add y

seleccionamos el archi$o el cual muestra la cuenca'



CREAR LOS ELEMENTOS HIDROLOGICOS(En el escritorio de tra%a&o se $a a representar

esquemáticamente la cuenca con tres su%cuencasuna unión para unir las salidas de las su%cuencasE! -rado y -latanares" un tramo de cauce A93'

-ara ello hacemos clic en los elementoshidrológicos que muestra el soft2are'



Incluyendo paso a paso las su%cuencas y launión de las su%cuencas el gráfico quedaríade la siguiente manera



CONE)IÓN DE LOS ELEMENTOS DE LACUENCA(

!os elementos se conectan desde aguas arri%a"hacia aguas a%a&o :connect Do2nstream;'yluego clic e la unión A y hacer clic en la #niónA" para así reali(ar la conexión'



<eali(ar el mismo procedimiento con lasdemás su%cuencas en el cuál al final

o%tenemos la siguiente gráfica



Intoduc# dato$ en cada elemento delmodelo de la cuenca(

In"e$o de dato$ de la $u*cuenca El Pado(



In"e$o de dato$ de la $u*cuencaPlatanae$(



In"e$o de dato$ de la cuenca G#la(

A+ t l T A ,



A+u$te en el Tamo A-,(Se tiene que calcular el tránsito del hidrograma"

generado en las su%cuencas el prado y platanares" atra$)s del tramo A3" atra$esando la su%cuenca Gila'

-ara calcular el transito se utili(a el m)todo de,us7ingum con los siguientes parámetros

=> ?'@@ horas" >?'B? "clic en tramo A3" luego en,us7ingum ingresar en la pestaa routing dichos

parámetros

!



Dato$ De Pec#%#tac#!n(Antes de crear el modelo ,eteorológico" se

de%e introducir los datos -lu$iom)tricos" en

este e&emplo" para las tres su%cuencas se tieneel mismo dato de un plu$iógrafo'Clic en componentes y al final clic en create



INTRODUCIR DATOS DEL PLUIOGRAFO( E0 I,E I0D.S I0G<ESA<Clic en el plu$iógrafo e ingresar datos

Cam%iar el inter$alo a 6? min



I0<.D#CI< DA.S Clic en la pestaa del plu$iógrafo desdo%lar el ár%ol yen time indo2s ingresar datos



Ingresado los inter$alos de tiempo seprocede a ingresar los datos de

precipitación



#$ual#.a el /#eto"ama #n"e$ado(



MODELO METEOROLÓGICO(Sir$e para aplicar el registro del plu$iógrafo a

cada su%cuenca'E&ecutar la orden component1meteorologic ,odel

manager 1ne2'' para crear el modelo meteorológico"en la $entana que se acti$a" en name aceptamos el

nom%re met 6 y hacer clic7 en cr)ate'



Asignar los elementos necesarios



E$%ec#&#cac#one$ de Contol!as especificaciones de control sir$en para indicar

el periodo de tiempo :inicio y final;" en el que hec9hms tiene que reali(ar los cálculos y con queincremento de tiempo lo hace'

E&ecutar la orden components1 control

specifications manager1ne2" para crear lasespecificaciones de control



<ellenar la pestaa de especificaciones decontrol



CREAR SIMULACIÓN(

-ara crear el protocolo de simulación" se reali(a laorden compute1cr)ate simulation <unDarle clic en siguiente hasta finali(ar la

simulación'

cálculo de loshidrogramas



HIDROGRAMA DE LA SU,CUENCA EL PRADO(



HIDROGRAMA DE LA SU,CUENCA PLATANARES(



HIDROGRAMA EN LA UNION-A(



HIDROGRAMA DE LA UNION A DESPUES DE TRANSITAR(



HIDROGRAMA DE LA SUBCUENCA GILA:



HIDROGRAMA EN LA DESEM,OCADURA UNON-,(



Donde el caudal %#co e$( 01234 m56$ 7 ocue a la$41(84 del 54 de octu*e de 9::;



TA,LA SERIE DE TIEMPO DE CAUDALES EN UNION<,(

Donde el caudal %#co e$( 01234 m56$ 7 ocue a la$

41(84 del 54 de octu*e de 9::;



40=3 E>EMPLO(En una cuenca cuya área es de 6F' =mH"

se desea reali(ar la cali%ración del modelo"con este fin" se reali(ó la medición de laprecipitación incremental y de los caudalesen la estación de aforo :a la salida de la

cuenca;" para los días H6 y HH de a%ril delH??F" los mismos que se muestran en lasiguiente ta%la

:Se desprecia el caudal %ase;'



DA.S-)rdidas iniciales ? mmC0 promedio de esta cuenca de acuerdo a

los usos de la tierra :C#<E 0#,3E<;F?-orcenta&e de impermea%ili(ación ?J

-ara transformar la precipitación neta aescorrentía directa : ransform ,ethod;"usar el modelo del hidrograma unitariosint)tico del SCS: scs unit hydrograph;"

conociendoiempo de retardo 6H? min



<egistro de -recipitación y caudales de lacuenca



S.!#CI.0Ceando lo$ elemento$ /#dol!"#co$(

de la misma manera que el e&emplo anterior



Crear el elemento del plu$iógrafo



In"e$o de dato$ de la %ec#%#tac#!n(-ara reali(ar la simulación se necesitan datos

de precipitación y caudal



HIETOGRAMA(



I0G<ESA0D. DA.S DE CA#DA!ESAntes de crear el modelo de la cuenca" se

de%e introducir el registro de caudales' C<EA< E! E!E,E0. !I,0KG<AL.



I0<.D#CI< DA.S DE! !I,0IG<AL.



8ID<.G<A,A



DEFINIR EL MODELO DE LA CUENCA(

Se reali(a de la misma manera que ele&emplo anterior" así como tam%i)n lacreación de los elementos hidrológicos y ala $e( la conexión de los elementos de las

cuenca'#na $e( creada los elementos hidrológicosse introducen los datos de la su%cuencapara posteriormente crear el ,odelometeorológico'

Ó



MODELO METEOROLÓGICO(El modelo meteorológico sir$e para asociar elregistro del plu$iógrafo a la cuenca'



8acer clic7 so%re specified 8yetograph



ESPECIFICACIONES DE CONTROL(Sir$en para indicar el período de tiempo

en el que hec9hms tiene que reali(ar loscálculos'



8acemos clic7 en control y asignamosdatos



CREAR SIMULACIÓN

Esto se crea con el nom%re de <un 6'!uego seleccionar la simulación creada"

e&ecutar la siguiente orden



E>ECUTAR LA SIMULACIÓN(8acer clic en el siguiente %otón

Con lo cual se reali(an los cálculos de lasimulación'



<esumen de resultados8acer clic el siguiente %otón

ó



Creando la optimi(ación similar a lasimulación

Con esto se crea la optimi(ación trial 6



DELI0I< !.S -A<M,E<.S A CA!I3<A<



Seleccionar la .ptimi(ación creadaclic el e siguiente icono



<ES#!AD.S DE !A L#0CI/0 .3+EI. DE !A-<#E3A <EA!INADA

Se o%ser$a que el caudal máx' ,edido es F6'BmO1s" mientras que el caudal máx' Simuladooptimi(ado es F'H mO1s

< lt d d l á t ti i d



<esultados de los parámetros optimi(ados

Se o%ser$a que el C0 es F? y su $alor optimi(adoes H'F6" mientras que el lag inicial es 6H?P su $alor optimi(ado es 6HQ'F'



Grafico hidrograma o%ser$ado y simulado

ó



Grafico de dispersión del caudal o%ser$ado $s elcaudal simulado durante la optimi(ación



Grafico de los caudales residuales

G fi d l l d l f ió %& i



Grafico de los $alores de la función o%&eti$o paracada iteración



I3- INTRODUCCION(

!os estudios hidrológicos requieren del análisis decuantiosa información hidrometeorológica5 estainformación puede consistir en datos de precipitación"caudales" temperatura" e$aporación" etc'!as ecuaciones por solucionar" en la mayoría

de los casos" son muy comple&as" y para susolución se requiere del uso de m)todos num)ricos'

II O,>ETIO



II3- O,>ETIO(

Aprender a utili(ar el soft2are hidroesta yaque de esa manera simplifique los cálculosla%oriosos" y el proceso del análisis de la

a%undante información que se de%en

reali(ar en los estudios hidrológicos'

III FUNDAMENTOS TEORICOS



III3- FUNDAMENTOS TEORICOS(ARIA,LE ALEATORIAS(#na $aria%le aleatoria es una función " definidaso%re un espacio muestral S" que asigna un $alor aesta $aria%le" correspondiente a cada punto :o cadaresultado; del espacio muestral de un experimento'sus $alores son numeros<eales que no pueden predecirse con certe(a antes

de ocurrir el fenómeno5 es decir" ocurren al a(ar'ARIA,LE ALEATORIA DISCRETA(Se dice que una $aria%le aleatoria es discreta

cuando sus $alores se restringen a un con&untoenumera%le finito o infinito'

E&emplo n*mero de días de llu$ias ocurridas en losmeses de un ao cualquiera'

ARIA,LE ALEATORIA CONTINUA(



ARIA,LE ALEATORIA CONTINUA(Se dice que una $aria%le aleatoria es continua"

cuando sus $alores se encuentran en un rango

continuo y puede ser representado por cualquiern*mero entero o decimal'

E&emplo el caudal diario registrado en una estaciónde aforo'

I3-DISTRI,UCIONES(comportamiento de una $aria%le aleatoria se

descri%e mediante su ley de pro%a%ilidades" que" asu $e(" se puede caracteri(ar de $arias maneras' !a

más com*n es mediante la distri%ución depro%a%ilidades de la $aria%le aleatoria '

RESUMEN(



3- RESUMEN(

El soft2are permite el cálculo de los parámetrosestadísticos" cálculos de regresión lineal" no lineal"simple y m*ltiple" así como regresión polinomial"e$aluar si una serie de datos se a&ustan a una seriede distri%uciones" calcular a partir de la cur$a de

$ariación" e$entos de diseo con determinadapro%a%ilidad de ocurrencia" reali(ar el análisis deuna tormenta y calcular intensidades máximas apartir de datos de plu$iogramas" los cálculos de

aforo reali(ados con correntómetros'

3- E>EMPLOS(



3 E>EMPLOS(9=3- PARAMETROS ESTADISTICOS

DATOS NO AGRUPADOS(

Dada la serie histórica de caudales mediosanuales" en mO1s" que corresponde a un

registro de @? aos para el río santa :-er*;Calcular sus parámetros estadísticosmuestrales y po%lacionales" con losmomentos ordinarios" encontrar tam%i)n

sus B momentos lineales y los parámetrosestadísticos utili(ando los momentoslineales'

S.!#CI.0



S.!#CI.0#so de 8idroesta

-ara los datos indicados" utili(ando la opciónparámetros estadísticos1datos no agrupadosde hidroesta" se o%tienen los resultados quese muestran en la figura



0= PARAMETROS ESTADISTICOS



0=3- PARAMETROS ESTADISTICOSDATOS AGRUPADOS(

Dada la serie de datos de caudales mediosanuales del río chicama" estación Salinar:-er*;" en mO1s



Calcular sus parametros estadisticos" conlos momentos ordinarios" utili(ando datos

agrupados en inter$alos de clase S.!#CI.0-ara los datos indicados" utili(ando la opción -arametrosEstadisticos1Datos agrupados de 8idroesta se o%tiene losresultados que se muestran en la siguiente figura



53- DISTRI,UCION DE FRECUENCIA(



Dada la serie de datos de caudales medios

anuales" en mO1s del río chicama" estaciónSalinar :per*;

l l l f % l l



Calcular las frecuencias a%solutas" relati$a"acumulada" función densidad y función

acumulada' S.!#CI.0

-ara los datos indicados" utili(ando laopción parámetros estadísticos1distri%ución

de frecuencia de 8idroesta" se o%tienen losresultados que se muestran en la siguientefigura



FUNCION ACUMULADA(



FUNCION DENSIDAD(



8 REGRESION LINEAL



83- REGRESION LINEAL(

Esta opción es recomenda%le utili(arlacuando los pares "P contienen $aloresceros y1o negati$os

E+E,-!.De un experimento se han o%tenido para

los pares "P los $alores que se entran enla siguiente ta%la' 8allar la ecuación de

correlación lineal que relaciona estospares de datos' Indicar cual sería el $alorde P para >R6'



Solución



-ara los datos indicados" utili(ando

la opción <egresión1<egresión linealde 8idroEsta" se o%tienen losresultados que se muestran en la

siguiente figura' Como se o%ser$a enla figura" la ecuación que relacionaestos pares de datos es



P> 96O'?ORQQO'OQ?Bx



Con un coeficiente <>?'RF6Con esta ecuación" el $alor para x>R6" es

y>HRB'@FF@

1=3- REGRESION SIMPLE(



1=3 REGRESION SIMPLE(E+em%lo(En una cuenca" como se muestra en la figura setienen dos estaciones de aforo A P 3" en las que semidieron los caudales medios mensuales" en mO1spara el ao H??O" los que se muestran en lasiguiente ta%la' Considerando que los caudales de

la estación A" son las $aria%les independientes :;y que los caudales de la estación 3" son las$aria%les dependientes :P;6'9 Indicar entre la ecuación lineal" exponencial y

potencial" cuál es la ecuación que relaciona me&orestos pares de datos'

H Calcular el caudal en la estación 3 para



H'9Calcular el caudal en la estación 3" paraun caudal de Q?? mO1s en la estación A'

a%la Caudales promedios mensuales delas estaciones A y 3



Estaciones de Aforo A y 3 de una cuenca

S.!#CI.0



S.!#CI.0#so de 8idroEsta

-ara los datos indicados" utili(ando laopción <egresión1<egresión simple de8idroEsta" se o%tienen los resultados quese muestran en la siguiente figura



Ligura <egresión entre los caudales de las



Ligura <egresión entre los caudales de lasestaciones de aforo A y 3 de una cuenca'.%ser$ar que la ecuación lineal" es la que tiene uncoeficiente de correlación <> ?'RQF?R más alto quelas otras ecuaciones" esto se puede o%ser$artam%i)n en la siguiente figura donde se tienenploteados los puntos correspondientes

Grafico correspondiente a los registros de



Grafico correspondiente a los registros delos caudales de las estaciones de aforo A y

3'Con la ecuación lineal" para un caudal deQ?? mO1s en la estación A" se o%tiene uncaudal OO6'@H mO1s en la estación 3" este

resultado se muestra en la siguiente figura

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