modelo hec hms
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Curso: Modelacin Hidrolgica
con HecHms y SIG
MSc. Eduardo Abraham Chvarri Velarde
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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
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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
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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.
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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.
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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
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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
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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.
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Clase I
Anlisis de la
precipitacin
mxima.
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Clase II
Mtodos de
infiltracin y
Movimiento
del Agua en el
Suelo
Clase III
Relacin
Precipitacin -
Escorrenta
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Clase IV
Trnsito
de ondas
de flujo
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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
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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.
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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:
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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
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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
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Trabajo de
campo
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Conectividad con otros programas
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Modelo digital
de
elevaciones
HEC-HMS
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de
mximas
avenidas
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Hidrulicos
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Mapas de
Avenidas