Agosto/2012 Hidrología II | Estudio de la cuenca hidrográfica Rio Funes usando el modelo HEC-HMS
ContenidoObjetivos..........................................................................................................................................................2
Introducción.....................................................................................................................................................2
1. Características Morfológicas de la Cuenca................................................................................................2
1.1 Ubicación de la Cuenca...........................................................................................................................21.2 Delimitación de la Cuenca......................................................................................................................21.3 Numero de Orden de Rio........................................................................................................................21.4 Área de la Cuenca...................................................................................................................................21.4 Forma de la Cuenca................................................................................................................................21.5 Cauce Principal.......................................................................................................................................21.6 Calculo de tiempo de concentración......................................................................................................2
2. Modelado de la Cuenca en el HEC-HMS...................................................................................................2
Basin Model..................................................................................................................................................2Subbasin(Subcuenca)................................................................................................................................2
Canal (Reach)............................................................................................................................................2
3. Modelo Meteorológico de la Cuenca........................................................................................................2
Curvas IDF.....................................................................................................................................................2Tormenta de Diseño.....................................................................................................................................2
4. Introducción de los datos en el modelo HEC-HMS...................................................................................2
4.1 Basin Model:...........................................................................................................................................2Subbasin (Subcuenca)...............................................................................................................................2
Junction (Union).......................................................................................................................................2
Reach (Canal)............................................................................................................................................2
Salida (Sink)..............................................................................................................................................2
4.2 Meteorologic Models.............................................................................................................................24.3 Time-Series Data.....................................................................................................................................24.4 Control Specifications.............................................................................................................................2
5. Resultados del Modelo por el HEC-HMS...................................................................................................2
5.1 Subcuenca Rio Sonzapote.......................................................................................................................25.2 Subcuenca Rio La Joya............................................................................................................................25.3 Subcuenca Rio Funes..............................................................................................................................25.4 Unión 1 +2..............................................................................................................................................25.5 Tramo 1 +2..............................................................................................................................................25.6 Punto de Análisis....................................................................................................................................2
Conclusiones....................................................................................................................................................2
Anexos..............................................................................................................................................................2
Anexo 1. Tormentas de Diseño utilizadas.....................................................................................................2Bibliografía.......................................................................................................................................................2
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Objetivos
Conocer y aprender a aplicar correctamente el programa HEC-HMS, a fin de poder usarlo para el análisis de una cuenca hidrográfica y logra simular todos los procesos hidrológicos que se llevan a cabo en ella.
Profundizar en los conocimientos sobre hidrología, ahondando en los diferentes métodos teóricos y empíricos que existen para conocer los distintos parámetros que intervienen en el ciclo hidrológico, además aprender a calcular tiempos de concentración y los coeficientes de escorrentía.
Determinar la relación Intensidad – Duración – Frecuencia mediante la obtención de las curvas IDF de las estaciones que se usaran para simular las condiciones de precipitación sobre la cuenca en estudio, usando el método de Gumbel para los tiempos de retorno especificados
Desarrollar las tormentas de diseño, reforzando los conocimientos en los métodos que existen para calcularlas y escogiendo el método más adecuado para el contexto de este trabajo.
Obtener información de hidrógramas para los periodos de retorno de 25, 50, 100 y 500 años en la cuenca Rio Funes en Esquías, Comayagua; para un posible aprovechamiento del agua en alguna obra futura.
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Introducción
El presente documento consiste en el estudio de una cuenca hidrográfica usando el Hydrologic Modeling System, desarrollado por el Hydrologic Engineering Center de Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos de América, mejor conocido como HEC-HMS. Este es un programa que permite el modelado y simulación del proceso hidrológico de una cuenca, para conocer cuales son los caudales de salida que tendría bajo una determinad lluvia de diseño.
Este programa necesita que le suministren una serie de datos para poder trabajar, entre los que hay que incluir la morfología de la cuenca, como pendientes y tiempos de concentración, además de características del suelo y condiciones de vegetación, en las cuales de identificaran los tipos y usos del suelo que hay en la cuenca en estudio. Además se necesitan introducir los datos de las precipitaciones a las que se someterá la cuenca, en forma de una lluvia de diseño que deberá ser calculada por alguno de los métodos conocidos, para efectos de este trabajo se utilizara el método de Gumbell para generar las curvas IDF y el método del Bloque Alterno para generar la tormenta de diseño a partir de dichas curvas. Por ultimo, hay que definir los parámetros de tiempo que van a controlar la simulación del programa, esto parámetros nos van controlar los tiempos a los que se calcularan los caudales de salida, en este trabajo debido a los tiempos de concentración que se conocen para al cuenca se ha determinado usar un tiempo de estudio de nueve horas, que ira desde las 13:00 hasta las 23:00.
Para este estudio se ha tomado como objeto de análisis una cuenca hidrográfica ubicada en los municipios de Esquías y San Luis, en el departamento de Comayagua. Esta cuenca tiene una área de aproximadamente 138.21 km2, y esta ubicada sobre el Rio Funes que es un afluente directo de la Represa Hidroeléctrica Francisco Morazán “El Cajón”. Para mayor precisión y calidad del análisis se ha realizado la división en tres subcuencas, realizando de la siguiente manera: La Subcuenca Rio Sonzapote que se analizara el área que drena en el rio de este nombre, la Subcuenca Rio La Joya que incluirá el área drenada por este rio y la Subcuenca Rio Funes que drenara el área en la cual los dos ríos anteriores ya se han unido y forma el rio con este nombre. El relieve en esta cuenta comienza en una zona montañosa que ronda los 1300-1400 msnm y desciende hasta el punto en estudio que se encuentra a 585 msnm.
En cuanto a los datos de precipitación, se usaran las estaciones Playitas y Márcala. Estas estaciones no se encuentran en el área pero por ser este trabajo para fines puramente académicos y debido a que tienen una muy buena cantidad de datos y que son de reconocida fiabilidad, se decidió usarlas. Para estas estaciones se generaran las curvas IDF para los periodos de retorno de 25, 50, 100 y 500 años, para finalmente con estas cuervas crear las mencionadas tormentas de diseño que serán las que se usen en el modelo HEC-HMS. A manera de análisis, se hará una comparación entre los hidrógramas que género la cuenca para los diferentes periodos de retorno.
El Autor.
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1.Características Morfológicas de la Cuenca
1.1 Ubicación de la Cuenca
La cuenca de estudio queda ubicada en el noreste del departamento de Comayagua, comprendida entre los Municipios de Esquías y San Luis, entre la longitud 87°20’42” O y 87°31'54" O y entre la latitud 14°40'59" N y 14°47'27" N. El punto de análisis queda ubicado en el Municipio de Esquías, exactamente sobre la carretera que conduce a la aldea de San Nicolás, sobre el rio Funes con coordenadas N 14°43’13.39” y O 87°20’52.02” con una elevación de 585 msnm.
1.2 Delimitación de la Cuenca
La cuenca se dividirá en 3 subcuentas, para esta división se toma como criterio la distribución de ríos en la cuenca. La primera subcuenca es la drena en el Rio Sonzapote que comprende un área montañosa con pendientes elevadas en la cuenca alta y zona de pendientes más bajas en la cuenca baja. La Segunda subcuenca es la que drena en el Rio La Joya que comprende un área montañosa en su mayoría pero que se vuelve plana cercana a la confluencia. La tercera subcuenca drena en el Rio Funes que se forma de la unión de los dos ríos anteriores y que termina su delimitación en el punto de análisis, lo que hace que esta sea una cuenca de muy reducido tamaño.
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1.3 Numero de Orden de Rio
Se ha determinado que el número de orden de rio en el punto de análisis es 4, por lo que el drenaje de la cuenca hasta este punto se considera malo.
1.4 Área de la Cuenca
Para determinar el área de la cuenca hay que revisar y determinar el área de cada una de las 3 subcuencas, obteniendo los siguientes resultados:
Subcuenca Área (km2)Rio Sonzapote 60.3428
Rio La Joya 76.8518Rio Funes 0.92683
1.4 Forma de la Cuenca
La forma de la cuenca relaciona el tiempo de concentración de la lluvia y la susceptibilidad que tiene a las crecidas. Se identifica principalmente por un factor forma denominado Coeficiente de Compacidad de Gravelius.
K= P2√πA
Dónde: P = Perímetro de la cuenca; A = Área de la cuenca
Cuando el coeficiente de Gravelius es cercano a uno (K ≈ 1) la cuenca tiene una forma circular por lo que la concentración de precipitación se hará en forma relativamente rápida.
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Con los resultados obtenidos, lo cuales todos se alejan de 1, podemos decir que las subcuencas no evacuan de forma rápida la concentración de precipitación que cae sobre ellas.
1.5 Cauce Principal
Se determinó el cauce principal para cada subcuenca, los cuales tienen las siguientes dimensiones:
Subcuenca Longitud Cauce Principal (km)Rio Sonzapote 15.6249
Rio La Joya 24.7293Rio Funes 0.9509
1.6 Calculo de tiempo de concentración
El cálculo del tiempo de concentración se hará por el método de Rziha, que es el recomendado para zonas montañosas.
t c=
L
72 (S0.6 )
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Subcuenca Área (km2) Perímetro (km) KRio Sonzapote 60.3428 44.1272449 1.6025Rio La Joya 76.8518 55.8159285 1.7961Rio Funes 0.92683 4.4493865 1.3038
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Dónde: L = longitud del cauce principal (km) S = pendiente de la cuenca S=∆hL
Cuenca 1 Longitud del Cauce principal: L = 15,624.887 m Pendiente de la Cuenca: ∆h = 868 m L = 15.624887 km
S=868 m15624 .887 m
=0 .05555
⇒ t c=
15 .624887
72 ((0.05628 )0.6 )=1.21975 horas
Cuenca 2 Longitud del Cauce principal: L = 24,729.2804 m Pendiente de la Cuenca: ∆h = 800 m L = 24.7292804 km
S=800 m24729.2804 m
=0 .03235
⇒ t c=
24 .7292804
72 ((0.03235 )0.6 )=2.69125 horas
Cuenca 3 Longitud del Cauce principal: L = 950.9124 m Pendiente de la Cuenca: ∆h = 10 m L = 0.9509124 km
S=10 m950 .9124 m
=0 .010516
⇒ t c=0 .9509124
72 ((0.010516 )0 .6 )=0 .20309 horas
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2.Modelado de la Cuenca en el HEC-HMS
El modelo HEC-HMS requiere que se configuren distintos tipos de componentes, que vallan describiendo todas las características que intervienen en el modelado correspondiente. Se configuran (y así se separara esta presentación) en 4 componentes principales que son:
Basin Model. En esta parte es donde se configuran las características de la hidrología de la Cuenca
Meteorologic Model. En esta parte es que se va configurar la tormenta o tormentas a las que se someterán las distintas subcuencas.
Time - Serie Data. En esta función es que comenzamos a modela la tormenta con un hietograma y definiendo los intervalos de lluvia para esa cuenca.
Control. Esta función es la que ordena el orden de ejecución de los diferentes componentes que tenemos en proyecto, es particularmente útil una cuenca de gran tamaño con muchos componentes para correr.
Se hará un detalle de cómo se configuraron cada uno de estos componentes:
Basin Model
Se han determinado utilizar para el modelo de la cuenca los elementos hidrológicos: Subbasin, Reach, Junction y Sink.
Subbasin (Subcuenca): estas subcuencas se han asignado un modelo a cada subcuenca en estudio, Rio Sonzapote, Rio La Joya y Rio Funes.
Junction (Union): Se ubicó en el primer punto crítico en donde existe una unión de los caudales de las Subcuencas de Rio Sonzapote y Rio La Joya.
Reach (Canal): Se utiliza este elemento para realizar un tránsito del caudal que sale del primer punto crítico, a través de la Subcuenca Rio Funes.
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Sink (Salida): Se utiliza en el punto de análisis que es la salida de la cuenca, en donde se realiza la suma final de los caudales producidos por las tres Subcuencas.
Todos estos
elementos se configuran de la siguiente manera, para crear el modelo de la cuenca en estudio:
Para mostrar el proceso de modelado se tomara como ejemplo la Subcuenca Rio Sonzapote, ya que este este es repetitivo y similar para las otras dos subcuencas. En este proceso, se tiene que configurar cada uno de los elementos hidrológicos que se utilizaron para el modelado del proceso hidrológico de la cuenca.
Subbasin(Subcuenca)
El programa HEC-HMS es un programa complejo que calculo el hidrograma producido por una cuenca si le facilitamos los datos físicos de la cuenca, datos de precipitaciones y los intervalos de tiempo para los cuales queremos hacer el análisis. Este programa usa los datos físicos que se le suministran para simular los procesos hidrológicos que se llevan a cabo en la cuenca. El programa divide al análisis de estos datos de la cuenca en tres grandes fases el proceso de cálculo:
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Separación de la Lluvia Neta: Esta parte es la que calcula que parte de la precipitación caída va a generar escorrentía directa. A su vez se divide en 3 aspectos que son bien llamadas pérdidas por que miden aspectos que van a provocar que la precipitación que cae NO se convierta en escorrentía directa y son: Canopy Method, Surface Method, Loss Method.
De estos aspectos solo se utilizó el Loss Method que es el que calcula que parte de la precipitación se infiltra, y el resto se considera lluvia neta y se usa para calcular la escorrentía directa.
Calcular la Escorrentía Directa: Es el Transform Method. Es el parámetro que calcula la transformación de la precipitación a escorrentía directa.
Sumar la Escorrentía Directa a la Escorrentía Básica: Es el Baseflow. Este parámetro lo que hace es que calcula la evolución de la escorrentía básica o caudal base a lo largo del tiempo de estudio.
A continuación se detallarán como se incluyeron en el estudio los tres parámetros mencionados, haciendo énfasis en cómo se obtuvieron los datos que cada uno de ellos necesita para hacer los cálculos correspondientes:
Loss MethodPara el cálculo de este parámetro se ha escogido el Método del Número de Curva del SCS (Curve Number SCS), este método toma en consideración el número CN desarrollas por el Servicio de Conservación de Suelos de los Estados Unidos SCS, USDA y toma en consideración algunas de las características del suelo que conforma la cuenca. Requiere del cálculo de la obtención de 3 datos que a continuación se detallan:
Curve Number (CN)Para la determinación del parámetro de Número de Curva (CN), se seguirán los siguientes pasos:
En primer lugar se hace un análisis de la capacidad hidrológica de los suelos en Honduras, donde se identifica el tipo de suelo que existe en la cuenca usando como base de análisis la clasificación hecha por el Dr. Charles S. Simmons en 1969 para el gobierno de Honduras. En donde se identifican 37 series de suelos para el país desde el punto de vista agronómico, pero involucra ciertas características que se utilizan para la caracterización hidrológica de los suelos.
Para clasificar los suelos de Honduras hidrológicamente, se utilizaron las categorías definidas por el Servicio de Conservación de Suelos del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA). Se ordenan los suelos en cuatro categorías (A, B, C y D). A continuación se resumen algunas características relacionadas con la profundidad, taxonomía y textura para cada una de las clasificaciones hidrológicas del SCS, USDA:
Suelos A(Bajo potencial de escorrentía). Suelos que poseen alta rata de infiltración aun cuando muy húmedos. Consisten de arenas o gravas profundas bien o excesivamente drenados. Estos suelos tienen una rata alta de transmisión de agua. Estos suelos tienen una rata alta de transmisión de agua.
Suelos B(Moderadamente bajo potencial de escorrentía). Suelos con ratas de infiltración moderada cuando muy húmedos. Suelos moderadamente profundos o profundos, moderadamente bien drenados o bien drenados, suelos con textura moderadamente fina o moderadamente gruesa y permeabilidad moderadamente lenta o moderadamente rápida. Son suelos con ratas de transmisión de agua moderada (Suelos que no estén en los grupos A, C o D).
Suelos C
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(Moderadamente alto potencial de escorrentía). Suelos con infiltración lenta cuando muy húmedos. Suelos que poseen un estrato que impide el movimiento de agua hacia abajo, de texturas moderadamente fina; suelos con infiltración lenta debido a sales o álkali o suelos con mesas moderadas. Estos suelos pueden ser pobremente drenados o moderadamente bien drenados con estratos de permeabilidad lenta o muy lenta (fragipan, hardpan, sobre roca dura) a poca profundidad (50-100 cm) (comprende suelos en sub grupos albicos o aquicos; suelos en subgrupos arenicos de aquents, aquepts, aqualfs y aquults en familias francas; suelos que no estén en el grupo D y que pertenecen a las familias finas, muy finas o arcillosas excepto aquellas con mineralogía caolinitica, oxidica o haloisitica; humods y orthods; suelos con fragipanes de horizontes petrocalcicos; suelos de familias “poco profundas” que tienen subestratos permeables; suelos ensubgrupo líticos con roca permeable o fracturada que permita la penetración del agua).
Suelos D(Alto potencial de escorrentía). Suelos con infiltración muy lenta cuando muy húmedos. Consiste con suelos arcillosos con alto potencial de expansión; suelos con nivel freático alto; suelos con “claypan” o estrato arcilloso superficial; suelos con infiltración muy lenta debido a sales o álkali y suelos poco profundos sobre materia casi impermeable. Estos suelos tienen una rata de transmisión de agua muy lenta.Con base en la clasificación de suelos hecha por Simmons y las categorías hidrológicas de los suelos definida por el SCS - USDA, se encontraron los siguientes en la cuenca en estudio:
Cuenca 1
Tipo de Suelo Área (km2) Clasificación HidrológicaChandala 16.9284 CSulaco 17.6000 CSuelo de los Valles 23.5600 CCocona 17.4900 BTotal 60.3428
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Cuenca 2
Tipo de Suelo Área (km2) Clasificación HidrológicaChandala 36.8370 CSulaco 42.0000 CSuelo de los Valles 58.8900 CCocona 30.3900 BTotal 77.3160
Cuenca 3
Tipo de Suelo Área (km2) Clasificación HidrológicaSuelo de los Valles 0.9268 CTotal 0.9268
Finalmente para la obtención del Número de Curva de la cuenca, se hace la identificación y clasificación de los usos de suelo que se encuentran en la cuenca, para esto se tomó como base la clasificación de usos del suelo que se realizó para la Republica de Honduras en 1986 y que se encuentra en la base de datos de la SERNA.
Con estos datos se identifica el área que ocupa cada tipo de suelo con su respectiva clasificación hidrológica esta área para sacar el valor relativo de esta con respecto al total de la cuenca y finalmente se identifica la condición hidrológica de la cuenca que tiene que ver con la condición de la vegetación. Con esta información se determina el valor de CN de las tablas de Manual de Referencias Hidrológicas del FHIS.
Para finalmente hacer una ponderación con los valores de CN obtenidos y los valores relativos de las áreas, y este valor es el CN de la cuenca.
Cuenca 1
Clasificación CNÁrea en km2
ValorRelativo
CNDe Tablas
CNPonderadoUso del Suelo Capacidad
HidrológicaBosque Coníferas B 13.10000 0.35624 66 23.51Tierras Degradadas B 3.11900 0.08482 86 7.29Pasto B 1.26195 0.03432 70 2.40Bosque Coníferas C 32.4240 0.5374 77 41.38Bosque Deciduo C 0.7949 0.0132 77 1.01Pasto C 1.7808 0.0295 80 2.36Tierras Degradadas C 7.7127 0.1278 91 11.63Cultivos Anuales C 0.1438 0.0024 88 0.21Totales 60.3371 1.0000CN Ponderado 76.83
Cuenca 2
Clasificación CN Área en km2 Valor CN CN
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Relativo De Tablas PonderadoUso del Suelo CapacidadHidrológica
Tierras Degradadas B 3.1101 0.0405 86 3.48Bosque Coníferas B 25.5900 0.3330 66 21.98Pasto B 0.6193 0.0081 70 0.56Bosque Deciduo B 1.0700 0.0139 66 0.92Tierras Degradadas C 9.6365 0.1254 91 11.41Bosque Coníferas C 23.9144 0.3112 77 23.96Pasto C 0.6628 0.0086 80 0.69Bosque Deciduo C 12.2065 0.1588 77 12.23Cultivos Anuales C 0.0422 0.0005 88 0.05
Totales 76.8518 1.0000CN Ponderado 75.28
Cuenca 3
Clasificación CNÁrea en km2
ValorRelativo
CNDe Tablas
CNPonderadoUso del Suelo Capacidad
HidrológicaBosque Coníferas C 0.02445 0.02638 77 2.03Tierras Degradadas C 0.90239 0.97362 91 88.60Totales 0.926834 1.0000CN Ponderado 90.63
Calculo de Abstracción Inicial (Initial Abstraction)La Abstracción Inicial o Umbral de Escorrentía esta determinado por la siguiente relación:
Po=0.2(25400CN−254)
Donde el 0.2 que esta en las formulas se refiere a la hipótesis del SCS que la Abstracción Inicial es e 20% de la Abstracción máxima del suelo.
Subcuenca Initial Abstraction (Po)Rio Sonzapote 15.32Rio La Joya 16.59Rio Funes 5.25
ImpreviousEl Imprevious se refiere al porcentaje de la precipitación neta que se convertirá de manera directa en escorrentía directa, este dato toma especial importancia en superficie urbanas donde las construcción de concreto que hacen que este porcentaje sea muy alto. En la cuenca en estudio por estar ubicada en una zona rural se determinó que el valor del Imprevious sea igual a 0.00 %.
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Transform MethodPara este parámetro se escogió el Método del Hidrograma Unitario del SCS (SCS Unit Hydrograph), para el uso de este método solo deberá ingresar el Tiempo de Retardo (Lag Time), que es el tiempo que transcurre desde el centro de gravedad de la Precipitación Neta hasta la punta del hidrograma.
Calculo de Lag timeSegún el manual de usuario del HEC-HMS, pagina 146, el Lag Time puede tomarse aproximadamente igual al 60% del tiempo de concentración Lag Time = 0.60Tc.
Subcuenca Lag TimeRio Sonzapote 43.911
Rio La Joya 96.885Rio Funes 7.311
Baseflow MethodComo Baseflow Method se escogió el método Recession. Para el cual se necesitaran 3 parámetros, la descarga Inicial, la constate de recesión y el flujo (flow).
Descarga Inicial (Initial Discharge)
Se calculara usando la fórmula: Q= C∗P∗A
84600∗365∗1000
Dónde C: coeficiente de escorrentíaP: Precipitación media anual (mm)A: Área de la cuenca (km2)
Para el cálculo del coeficiente de Escorrentía se hizo un análisis de la cuenca de la siguiente manera:Con la identificación de tipo suelo, se obtuvo su capacidad hidrológica según la categorización del SCS, USDA en los 4 tipos (A, B, C y D). También se necesita conocer los usos del suelo que hay en la cuenca usando de la misma manera la clasificación realizada para 1986 para Honduras. Habrá que determinar cuáles son las áreas de terreno que comprende cada una de estos usos de suelo con su respectiva capacidad hidrológica. Se obtiene el siguiente mapa.
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Además de esto para el cálculo del coeficiente de escorrentía, se necesita conocer además cuales son las pendientes, porque es un dato requerido por la tabla. Para esto se utilizó el programa Google Earth con su herramienta de cálculo de pendientes.
Ejemplo. Uso de Google Earth para el cálculo de pendientes. Con este programa se hizo un análisis de cada área correspondiente a uso de suelo con su clasificación hidrológica, en el cual se trazaron polilineas que simulaban el patrón de escurrimiento, para obtener las pendientes y luego sacar un promedio, que sería la pendiente del área correspondiente.
Con esta pendiente obtenida definir en qué rango se encuentra: Pronunciada > 50%, Alta > 25%, Media >5% o Baja < 1%.
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Con los datos obtenidos se ingresó en la tabla para obtener el coeficiente de escorrentía, que se encuentra en el Manual de Referencias Hidrológicas del FHIS. Para luego hacer la ponderación de estos valores para obtener el respectivo valor de coeficiente de escorrentía para cada cuenca.
Cuenca Rio Sonzapote
Uso del Suelo Capacidad Hidrológica
Área (km2)
Valor Relativo
CN Pendiente Coeficiente Escorrentía
C Ponderado
Bosque Coníferas B 13.1000 0.2171 66 media 0.20 0.04Tierras Degradadas B 3.1190 0.0517 86 suave 0.55 0.03Pasto B 1.2620 0.0209 70 suave 0.40 0.01Bosque Coníferas C 32.4240 0.5374 77 media 0.28 0.15Bosque Deciduo C 0.7949 0.0132 77 alta 0.42 0.01Pasto C 1.7808 0.0295 80 media 0.47 0.01Tierras Degradadas C 7.7127 0.1278 91 media 0.60 0.08Cultivos Anuales C 0.1438 0.0024 88 media 0.55 0.00
Totales 60.3372 1.0000 0.33
Cuenca Rio La Joya
Uso del Suelo Capacidad Hidrológica
Área (km2)
Valor Relativo
CN Pendiente Coeficiente Escorrentia
C Ponderado
Tierras Degradadas B 3.1101 0.0405 86 media 0.60 0.02Bosque Coníferas B 25.5900 0.3330 66 alta 0.33 0.11Pasto B 0.6193 0.0081 70 alta 0.50 0.00Bosque Deciduo B 1.0700 0.0139 66 alta 0.33 0.00Tierras Degradadas C 9.6365 0.1254 91 media 0.60 0.08Bosque Coníferas C 23.9144 0.3112 77 media 0.28 0.09Pasto C 0.6628 0.0086 80 media 0.47 0.00Bosque Deciduo C 12.2065 0.1588 77 alta 0.42 0.07Cultivos Anuales C 0.0422 0.0005 88 suave 0.50 0.00
Totales 76.8518 1.0000 0.38
Cuenca Rio Funes
Uso del Suelo Capacidad Hidrológica
Área (km2)
Valor Relativo
CN Pendiente Coeficiente Escorrentía
C ponderado
Bosque Coníferas C 0.02445 0.0264 77 media 0.28 0.01Tierras Degradadas C 0.90239 0.9736 91 suave 0.55 0.54
Totales 0.9268 1.0000 0.54
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Con los datos que se han obtenido, se puede utilizar la fórmula planteada, de la cual obtenemos los siguientes resultados:
Cuenca Coeficiente de Escorrentía (c)
Precipitación media anual (Pm)
Área (km2) Descarga Inicial (m3/s)
Rio Sonzapote 0.33 1318 mm 60.34 0.8499Rio La Joya 0.38 862 mm 76.86 0.8201Rio Funes 0.54 1318 mm 0.927 0.0214
Constante de RecessionPara HMS esta constante es la disminución del caudal base cada día, con una relación Qayer/Qhoy. Esta constante generalmente se encuentra en el rango de 0.3 – 0.9 y para objeto de nuestro estudio se tomara el valor medio de 0.6.
Canal (Reach)
Routing Method (Lag)Otro elemento que estamos usando el modelo de la cuenca es el Tramo (Reach), este elemento lo que hace es que traslada un caudal desde un punto a otro, claro consideración todas las variaciones y parámetros hidrológicos necesarios. Lo que revisaras en este elemento es como se traslada el hidrograma a través de la cuenca. El método a utilizar para el cálculo de tránsito en los canales será Lag, que está determinado por la siguiente relación de SCS y presentada por Olivera (2000) en su trabajo doctoral:
Lag(min)={100∗L0.8 [ (1000 /CN )−9 ]0.7}
(1900∗S0.5)
Donde L = Longitud de canal principal (pies)S = pendiente (%) del canal principalCN = número de curva del SCS para la cuenca en cuestión.
Transito Longitud Longitud (pies) Pendiente CN Lag (min)Tramo 1 +2 950.91 3119.783 2.8 % 90.63 32.27 min
Lag (min )={100∗3119.7830.8 [( 100090.63 )−9]
0.7}(1900∗2.80.5 )
=32.27min
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3.Modelo Meteorológico de la Cuenca
Se determinó utilizar 2 estaciones meteorológicas Márcala y Playitas, estas estaciones se consideraron ser de las más confiables en existencia y que se encuentra en una zona relativamente cercana y con un relieve muy similar al que existe en la cuenca en estudio. Con estas estaciones se crearan las tormentas de diseño para 25, 50, 100 y 500 años, esto se hará generando estas tormentas a partir de las curva IDF creadas por el Método de Gumbell.
En cuanto a la asignación de las estaciones y en vista de que este es un problema con fines puramente académicos, se asignaran la estación Marcala a la subcuenca del Rio Sonzapote y la estación Playitas (por ser la más confiable) se asignara a las subcuencas del Rio la Joya y la subcuenca del Rio Funes.
Como ejemplo práctico se tomara la estación Marcala, para un tiempo de retorno de 25 años y los demás cálculos se presentaran en una tabla resumen:
Curvas IDF
Primero se determinan las intensidades máximas por año, para los periodos de 5 min, 10 min, 15 min, 30 min, 1 hora, 2 horas y hasta 6 horas.
Año 5' 10' 15' 30' 60' 2h 6h1972 122.40 90.00 68.00 50.00 33.00 20.25 5.251973 97.20 72.00 62.00 49.00 28.00 16.00 10.501974 156.00 108.00 94.00 69.00 41.50 23.00 7.401975 144.00 126.00 104.00 62.00 37.50 23.50 8.97
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1976 132.00 78.60 94.00 49.20 30.70 17.40 9.021977 120.00 114.00 96.00 90.00 53.10 26.85 7.371978 132.00 96.00 90.00 90.00 54.80 28.55 9.001979 138.00 105.00 98.80 81.40 45.80 23.35 5.481980 91.20 78.60 64.40 38.40 20.70 15.65 4.171981 142.80 113.40 109.60 96.40 55.70 36.20 12.401982 104.40 77.40 65.60 65.40 42.40 23.70 9.881983 111.60 79.80 63.20 43.40 36.30 20.851984 118.80 81.60 72.00 47.00 36.30 11.95 6.031985 135.60 105.00 108.80 78.00 55.90 28.701986 180.00 126.00 100.00 68.00 48.00 28.00 11.331987 180.00 120.00 108.00 79.00 44.50 23.501988 72.00 66.00 60.00 48.40 43.10 23.55 8.631989 102.00 88.20 70.80 64.60 35.00 17.70 6.121990 110.40 90.60 80.40 61.80 44.90 28.25 3.071991 96.00 61.20 54.00 42.00 40.401992 120.00 84.00 60.00 34.201993 60.00 59.40 58.40 43.20 24.30
Se procede a análisis estadístico en la cual se utiliza la distribución de probabilidad de Gumbel, que tiene la forma:
X tr=x¿
+ kσ Donde:
k=y tr− ynσn
Y el Ytr para un año cualquiera se define como: Ytr=−ln (−ln(1− 1tr ))Año 5' 10' 15' 30' 60' 2h 6h∑x 2666.40 2020.80 1782.00 1350.40 851.90 436.95 124.62N 22 22 22 22 21 19 16
Media 121.2 91.8545455 81 61.3818182 40.5666667 22.9973684 7.78854167Desviacion 30.0650723 20.2937646 19.3185822 18.3662122 9.99996667 5.78836174 2.6334509
Ytr = 25 años 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2Ytr = 50 años 3.902 3.902 3.902 3.902 3.902 3.902 3.902
Ytr = 100 años 4.6 4.6 4.6 4.6 4.6 4.6 4.6Ytr = 500 años 6.2136 6.2136 6.2136 6.2136 6.2136 6.2136 6.2136
Yn 0.5268 0.5268 0.5268 0.5268 0.5252 0.522 0.5157Dn 1.0754 1.0754 1.0754 1.0754 1.0696 1.056 1.0316
itr = 25 años 195.934937 142.300232 129.021605 107.036048 65.5740627 37.6765661 14.640977itr = 50 años 215.560826 155.547603 141.632396 119.02515 72.1372421 41.5245111 16.4330306
itr = 100 años 235.074886 168.719491 154.171331 130.945939 78.6630243 45.3505305 18.2148731itr =500 años 280.186473 199.169573 183.158186 158.503796 93.7489875 54.1953226 22.3340437
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Se hace un ajuste probabilístico con los datos, los cuales se ordenan por Itr para hacer la regresión
logarítmica con ellos. Se obtuvieron los siguientes resultados para el periodo de retorno de 25 años:
Para estos resultados el
valor de B utilizado es de 25. Y el coeficiente de correlación es igual a r= -0.99768164.
La ecuación de correlación tiene la forma:
y=a+bx→ y=3.71421−0.9859 x
Y donde la ecuación final para el Itr de 50 años esta definida por:
I tr=25años=A
(D+B)n
Donde: A=10a=103.71421=5178.57358
n=B=0.9859
I tr=25años=5178.57358
(D+25)0.98586856
Esta formula nos define las intensidades máximas para la estación para un periodo de retorno de 50 años, utilizando nos da las siguientes intensidades máximas:
Duración I tr=25 años5 181.118475
10 155.58295515 136.39221430 99.641739
20
DuraciónIntensidad i
(mm/h)log(D+B)
Xlog(i=25 años)
Y5' 195.934937 1.477121255 2.292111882
10' 142.3002323 1.544068044 2.15320560915' 129.021605 1.602059991 2.1106624430' 107.0360476 1.740362689 2.02953006460' 65.57406274 1.929418926 1.8167320922h 37.67656608 2.161368002 1.5760713136h 14.64097697 2.58546073 1.165570057
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60 64.8719122120 38.3164617360 14.6313943
Valores con los que obtenemos la curva IDF para ese periodo de retorno:
0 50 100 150 200 250 300 350 4000
20406080
100120140160180200
Curva IDF tr=25 años
I tr=25 años
Duracion
Inte
nsid
ad
Tormenta de Diseño
Para la creación de la tormenta de diseño se usara el método del bloque alterno, el que obtiene el hietograma a partir de las curvas IDF, los datos quedaran ordenados de la siguiente manera:
Duración (min)
Intensidad (mm/h)
Profundidad (mm)
P incremental (mm)
Precipitación (mm)
15 143.368799 35.8421998 35.84219977 0.6930 113.783201 56.8916004 21.04940059 6.6745 96.3617196 72.2712897 15.37968937 15.379689460 78.9402385 78.9402385 6.668948824 35.842199875 70.9765644 88.7207055 9.780466956 21.049400690 62.0128903 93.0193354 4.298629883 9.78
105 53.5492161 93.7111282 0.691792811 4.29120 47.085542 94.1710839 0.459955739 0.45995574
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4.Introducción de los datos en el modelo HEC-HMS
Se mostrara el proceso por cada componente y por sus elementos respectivamente.
4.1 Basin Model:
Subbasin (Subcuenca)
Este elemento tomara el nombre de la subcuenca en la que este ubicado, en este ejemplo será “Rio Sonzapote”. En el editor de componentes, en la primera pestaña se ingresaran los datos del área (en km2), mediante el Downstream se asocia que el caudal de esta subcuenca sea agregado al Junction “Unión 1-2”. Finalmente se escogen los métodos para las perdidas (Loss), transformación (Transform) y el Caudal Base (Baseflow).
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Para configurar la pestaña Loss, tendremos que ingresar los datos de Abstraction Inicial (Initial Abstraction), el numero de curva (Curve Number) y el Imprevious.
Para configurar la pestaña de Transform Method, solamente hay que ingresar el Tiempo de Retardo que previamente se ha calculado (Lag Time).
Finalmente para configurar Caudal Base (Baseflow), hay que ingresar la Descarga Inicial (Initial Discharge), la Constante de Recesión (Recession Constant) y el Flujo (Flow).
Junction (Union)
Este elemento se denomina “Unión 1-2” y suma los flujos de las subcuenca Rio Sonzapote y Rio La Joya. En el elemento unión solamente hay que configurar el Dowmstream que es la asociación hacia cual elemento será dirigido la suma del flujo que entra en el Junction.
Reach (Canal)
Este elemento es el encargado de trasladar el caudal de salida del Junction hacia el “Punto de Análisis” y se llamara “Tramo 1+2”. Se configura la asociación Downstream que la salida será hacia este punto y Routing Method, se escogerá la opción Lag ya que se usara este método. En la pestaña Routing solo ingresara el dato Lag(min) para configurar este elemento.
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Salida (Sink)
Este es el elemento final que esta ubicado en el punto de análisis de la cuenca, y se llamara “Punto de Análisis”. En este elemento no habrá que configurar nada ya que solo es el elemento que recibe y da salida de la cuenca a todos los flujos producidos; solo habrá que asegurarse que elemento anteriores que están colocados cuenca arriba estén correctamente conectados para desembocar en este punto.
4.2 Meteorologic Models
Se han configurado 4 modelos meteorológicos, uno para cada tiempo de retorno de 25, 50, 100 y 500 años. Para cada uno, se configura en la primera pestaña el tipo de precipitación como Specified Hyetograph que implica que el usuario le proporcionara por medio de un Hietograma los datos de precipitación. En el editor de componentes, en la pestaña “Basins”, hay que cambiar la opción Include Subbasins por “yes” para incluir las subcuenca que se han creado.
Seleccionando en Specified Hyetograph, y volviendo al Editor de Componentes, nos encontramos con la pestaña Subbasins, entonces hay que configurar cuales son los pluviómetros que se van a tomar en cuenta para cada modelo meteorológico. Se presentan las configuraciones para los cuatro modelos meteorológicos creados:
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Modelo para Tr: 25 años Modelo para Tr: 50 años
Modelo para Tr: 100 años Modelo para Tr: 500 años
4.3 Time- Series Data
Este componente es en el que se ingresa al modelo la tormenta de diseño que ya se ha calculado previamente. Para crearlo hay que ir al menú Componentes y escoger Time Series-Data Manager. Ya en esta ventana se procederá a crear un pluviómetro para cada estación y para cada tiempo de retorno que desea ser analizado. Recordando que se tienen dos estaciones y cuatro tiempos de retorno, se necesitaran crean ocho pluviómetros para ser aplicados. Para efectos de ejemplo solo se tomara la serie de precipitación “Marcala tr25 años” por ser un proceso repetitivo.
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En el editor de componentes se configurará en estas series la duración de la tormenta, que se ha determinado en una duración de dos horas tomando intervalos de 15 minutos, para esto se escogerán las opciones “Incremental milimeters” en units, y en “15 minutes” en time interval.
En la pestaña “Time Window” se configura la duración de la tormenta, en la fecha se dejara la que esta por defecto y se configura el intervalo de tiempo como Start Time las 13:00 y como End Time las 15:00.
En la pestaña Table, es donde se ingresa el pluviómetro. En la primera columna Time se muestran las horas según los intervalos de tiempo y en la segunda columna se ingresan los datos de precipitación del pluviómetro. En la pestaña siguiente Graph se muestra la grafica de los datos del pluviómetro que recie hemos ingresado.
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4.4 Control Specifications
Las Especificaciones de Control son las que van a definir cual es el periodo de estudio para el que el modelo HEC-HMS realizara los cálculos. Además se especifica el intervalo de tiempo para los cálculos y con los puntos que nos generen estos intervalos es que el modelo creara la grafica.
Para la configuración en la única pestaña que se presenta, lo único que se ingresara será el Start Time que será 13:00 y el End Time que será 22:00, la fecha no es relevante pero deberá ser la misma que la que se ingreso en los pluviómetros. Y por ultimo hay que definir el Time Interval en 15 minutes.
5.Resultados del Modelo por el HEC-HMS
Cuando se han ingresado todos los datos y completado la configuración del modelo, es necesario ejecutarlo para obtener los resultados de dicho modelo. Para correr el programa primero hay que configurar la ejecución. Para esto, en el menú Compute se escoge la opción Run Manager, y en esta nueva ventana se creara el “Run” que es el ejecutor del modelo. En nuestro caso se configuraran cuatro “Run” uno por cada tiempo de retorno. Para la configuración, cada “Run” se configurara con el modelo meteorológico correspondiente para hacer los análisis respectivos para cada tiempo de retorno.
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Para ejecutar el modelo, en la ventana Compute en la opción Select Run se escoge la ejecución que se quiere realizar. Luego en la misma ventana se ejecuta el “Run” escogiendo la opción Compute Run, el modelo HEC-HMS obtendrá los resultados para ese tiempo de retorno.
El modelo HEC-HMS presenta los resultados en varias formas, como una grafica de histograma, como una tabla resumen time-series y una tabla resumen denominada “Summary
Para la presentación de los resultados obtenidos por el modelo, estos se harán de la misma forma en que se ha enfocado este trabajo, analizando por cada elemento hidrológico y para cada periodo de retorno. En esta sección solamente se presentaran las graficas, por considerarse el elemento más representativo para analizar y hacer las comparaciones de las variaciones de caudal producto de la tormenta de diseño. El resto de los resultados se incluyen en el anexo 2.
5.1 Subcuenca Rio Sonzapote
Tr: 25 años Tr. 50 años
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Tr: 100 años Tr. 500 años
Comparación para los diferentes tiempos de retorno.
0:00 1:12 2:24 3:36 4:48 6:00 7:120
100200300400500600700800900
1000Subcuenca Rio Sonzapote
Tr 25 añosTr 50 añosTr 100 añosTr 500 años
Tiempo
Flow
(cm
s)
5.2 Subcuenca Rio La Joya
Tr: 25 años Tr. 50 años
29
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Tr: 100 años Tr. 500 años
Comparación para los diferentes tiempos de retorno.
0:00 1:12 2:24 3:36 4:48 6:00 7:12 8:24 9:36 10:480
100
200
300
400
500
600
700Subcuenca Rio La Joya
Tr 25 añosTr 50 añosTr 100 añosTr 500 años
Tiempo
Flow
(cm
s)
5.3 Subcuenca Rio Funes
Tr: 25 años Tr. 50 años
30
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Tr: 100 años Tr. 500 años
Comparación para los diferentes tiempos de
retorno.
5.4 Unión 1 +2
Tr: 25 años Tr. 50 años
31
0:00 0:28 0:57 1:26 1:55 2:24 2:52 3:2105
1015202530354045
Subcuenca Rio Funes
Tr 25 años
Tr 50 años
Tr 100 años
Tr 500 años
Tiempo
Flow
(cm
s)
Agosto/2012 Hidrología II| Estudio de la cuenca hidrográfica Rio Funes usando el modelo HEC-HMS
Tr: 100 años Tr. 500 años
Comparación para los diferentes tiempos de
retorno.
5.5 Tramo 1 +2
Tr: 25 años Tr. 50 años
32
0:00 1:12 2:24 3:36 4:48 6:00 7:12 8:24 9:36 10:480
200
400
600
800
1000
1200
1400Unión 1 + 2
Tr 25 añosTr 50 añosTr 100 añosTr 500 años
Tiempo
Flow
(cm
s)
Agosto/2012 Hidrología II| Estudio de la cuenca hidrográfica Rio Funes usando el modelo HEC-HMS
Tr: 100 años Tr. 500 años
Comparación para los diferentes tiempos de retorno.
5.6 Punto de Análisis
Tr: 25 años Tr: 50 años
33
0:00 1:12 2:24 3:36 4:48 6:00 7:12 8:24 9:36 10:480
200
400
600
800
1000
1200
1400Tramo 1 + 2
Tr 25 años
Tr 50 años
Tr 100 años
Tr 500 años
Tiempo
Flow
(cm
s)
Agosto/2012 Hidrología II| Estudio de la cuenca hidrográfica Rio Funes usando el modelo HEC-HMS
Tr: 100 años Tr: 500 años
Comparación para los diferentes tiempos de retorno.
0:00 1:12 2:24 3:36 4:48 6:00 7:12 8:24 9:360
200
400
600
800
1000
1200
1400
Punto de Analisis
Tr 25 añosTr 50 añosTr 100 añosTr 500 años
Tiempo
Flow
(cm
s)
Finalmente se presenta el resumen de los flujos máximos de la cuenca para los tiempos de retorno:
Resumen Global de Resultados para Tr: 25 años.
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Resumen Global de Resultados para Tr: 50 años.
Resumen Global de Resultados para Tr: 100 años.
Resumen Global de Resultados para Tr: 500 años.
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Tabla Resumen de los Caudales de salida para los diferentes elementos del modelo de la cuenca:
Conclusiones
El modelo hidrológico HEC-HMS se vuelve una herramienta muy útil para los análisis de cuencas hidrográficas, y se hace imprescindible poder conocer y emplear de forma correcta los distintos modelos de análisis que se pueden aplicar con el HEC-HMS.
Del cálculo de los parámetro que norman el comportamiento hidrológico de la cuenca, se ha obtenido que el Numero de Curva ponderado es de CN = 75.83, el coeficiente de escorrentía ponderado es de c = 0.36.
36
S u b C u e n c a R i o L a J o y a
S u b c u e n c a R i o S o n z a p o t e
U n i o n 1 - 2 T r a m o 1 + 2 S u b c u e n c a R i o F u n e s
P u n t o d e A n a l i s i s
299.
1
354.
2
531.
4
531
23.4
531
369.
3
428.
4
649.
8
649.
7
27.1
649.
7
442.
6
504.
5
773.
3
772.
3
31
772.
3
620.
4
922.
9
1282
.5
1271
.7
39.2
1271
.8
Caudales por TrTr 25 años Tr 50 años Tr 100 años Tr 500 años
Caud
al (m
3/s)
Agosto/2012 Hidrología II| Estudio de la cuenca hidrográfica Rio Funes usando el modelo HEC-HMS
Analizando el punto de análisis se han encontrado los siguientes resultados de caudales (m3/s) de salida para los periodos de retorno especificados:
Elemento Tr 25 años Tr 50 años Tr 100 años Tr 500 añosPunto de Análisis 531 m3/s 649.7 m3/s 772.3 m3/s 1271.8 m3/s
A pesar del esfuerzo de realizar los cálculos con rigurosidad y aplicar los métodos de la mejor forma posible, los resultados que se han obtenido con responden a la respuesta real de la cuenca a una tormenta de diseño. Esto se debe al hecho que se han empleo datos meteorológicos de estaciones que no se encuentran ubicadas en la zona en estudio, y a pesar de que las estaciones meteorológicas se han escogido buscando la mayor coincidencia entre la situación climática y geográfica de estas estaciones, con la de la cuenca en estudio, NO se recomienda interpretar los resultados obtenidos como respuestas reales de la cuenca hidrográfica.
Anexos
Anexo 1. Tormentas de Diseño utilizadas
Estación Márcala
Tiempo de Retorno: 25 años
Duración (min) Intensidad (mm/h) Profundidad (mm) P incremental (mm) Precipitación (mm)15 136.392214 34.0980535 34.09805354 0.59030 99.641739 49.8208695 15.72281594 3.17045 82.2568256 61.6926192 11.8717497 11.87260 64.8719122 64.8719122 3.17929301 34.098
37
Agosto/2012 Hidrología II| Estudio de la cuenca hidrográfica Rio Funes usando el modelo HEC-HMS
75 58.2330496 72.791312 7.919399785 15.72390 50.594187 75.8912805 3.09996848 7.920
105 43.4553244 76.0468176 0.155537175 3.100120 38.3164617 76.6329235 0.58610587 0.156
Tiempo de Retorno: 50 años
Duración (min) Intensidad (mm/h) Profundidad (mm) P incremental (mm) Precipitación (mm)
15 149.891551 37.4728879 37.47288787 0.49030 109.764211 54.8821056 17.40921769 3.66045 90.7294286 68.0470714 13.16496587 13.16560 71.694646 71.694646 3.647574592 37.47375 64.3998283 80.4997853 8.805139292 17.40990 56.1050105 84.1575157 3.657730407 8.810
105 48.3101927 84.5428372 0.385321522 3.650120 42.5153749 85.0307499 0.487912636 0.385
38
0 50 100 150 200 250 300 350 4000
20406080
100120140160180200
Curva IDF tr=25 años
I tr=25 años
Duracion
Inte
nsid
ad
Agosto/2012 Hidrología II| Estudio de la cuenca hidrográfica Rio Funes usando el modelo HEC-HMS
Tiempo de Retorno: 100 años
Duración (min) Intensidad (mm/h) Profundidad (mm) P incremental (mm) Precipitación (mm)15 163.278438 40.8196094 40.81960941 0.64030 119.441535 59.7207676 18.90115816 4.21045 98.7853274 74.0889955 14.36822796 14.36860 78.1291196 78.1291196 4.040124072 40.82075 70.2346592 87.793324 9.664204404 18.90190 61.3401988 92.0102982 4.216974207 9.660
105 52.9457384 92.6550422 0.644744009 4.040120 46.551278 93.102556 0.447513812 0.448
Tiempo de Retorno: 500 años
Duracion (min) Intensidad (mm/h) Profundidad (mm) P incremental (mm) Precipitacion (mm)15 194.297707 48.5744267 48.57442671 1.18030 142.619804 71.3099021 22.73547535 5.49045 118.172294 88.6292204 17.31931838 17.31960 93.7247837 93.7247837 5.095563279 48.57475 84.333803 105.417254 11.69246998 22.73590 73.9428222 110.914233 5.496979603 11.690
105 64.0518414 112.090723 1.176489223 5.090120 56.1608607 112.321721 0.230998844 0.231
39
0 50 100 150 200 250 300 350 4000
50
100
150
200
250Curva IDF tr=50 años
I tr=50 años
Duracion
Inte
nsid
ad
0 50 100 150 200 250 300 350 4000
50
100
150
200
250Curva IDF tr =100 años
Itr =100 años
Duracion
Inte
nsid
ad
Agosto/2012 Hidrología II| Estudio de la cuenca hidrográfica Rio Funes usando el modelo HEC-HMS
Grafico comparativo de los diferentes Itr para estación Márcala.
Estación Playitas
Tiempo de Retorno: 25 años
Duración (min) Intensidad (mm/h) Profundidad (mm) P incremental (mm) Precipitación (mm)
15 147.6842753 36.92106882 36.92106882 0.31030 111.8536857 55.92684286 19.00577404 4.65045 93.20288882 69.90216661 13.97532375 13.97560 74.55209191 74.55209191 4.649925294 36.92175 66.90688435 83.63360544 9.081513535 19.00690 58.2616768 87.3925152 3.758909758 9.080
105 50.11646925 87.70382118 0.311305981 3.760
40
0 50 100 150 200 250 300 350 4000
50
100
150
200
250
300Curva IDF tr =500 años
I tr=500 años
Duracion
Inte
nsid
ad
0 50 100 150 200 250 300 350 4000
50
100
150
200
250
300Comparativo Itr
I tr=25 años
I tr=50 años
I tr=100 años
I tr=500 años
Duración
Inte
nsid
ad
Agosto/2012 Hidrología II| Estudio de la cuenca hidrográfica Rio Funes usando el modelo HEC-HMS
120 43.97126169 87.94252338 0.238702204 0.239
Tiempo de Retorno: 50 años
Duracion (min) Intensidad (mm/h) Profundidad (mm) P incremental (mm) Precipitacion (mm)
15 164.0376692 41.0094173 41.0094173 0.54030 124.6807506 62.3403753 21.33095801 5.36045 104.0322794 78.02420952 15.68383422 15.68460 83.38380812 83.38380812 5.3595986 41.00975 74.85980165 93.57475206 10.19094394 21.33190 65.33579517 98.00369276 4.428940699 10.190
105 56.3117887 98.54563022 0.541937461 4.430120 49.28778222 98.57556444 0.029934223 0.030
41
0 50 100 150 200 250 300 350 4000
50
100
150
200
250Curva IDF tr=50 años
I tr=50 años
Duracion
Inte
nsid
ad
0 50 100 150 200 250 300 350 4000
20406080
100120140160180200
Curva IDF tr=25 años
I tr=25 años
Duracion
Inte
nsid
ad
Agosto/2012 Hidrología II| Estudio de la cuenca hidrográfica Rio Funes usando el modelo HEC-HMS
Tiempo de Retorno: 100 años
Duración (min) Intensidad (mm/h) Profundidad (mm) P incremental (mm) Precipitación (mm)15 180.2830108 45.0707527 45.0707527 1.39030 137.4668208 68.73341041 23.66265771 6.08045 114.8372353 86.1279265 17.3945161 17.39560 92.20764986 92.20764986 6.079723358 45.07175 82.80473619 103.5059202 11.29827038 23.66390 71.40182253 107.1027338 3.596813548 11.300
105 61.99890886 108.4980905 1.395356714 3.600120 54.59599519 109.1919904 0.69389988 0.694
Tiempo de Retorno: 500 años
Duración (min) Intensidad (mm/h) Profundidad (mm) P incremental (mm) Precipitación (mm)
15 217.8034368 54.45085919 54.45085919 0.42030 167.055063 83.52753151 29.07667232 7.76045 139.8583516 104.8937637 21.36623217 21.36660 112.6616401 112.6616401 7.76787645 54.45175 101.2213847 126.5267309 13.86509075 29.07790 88.78112929 133.1716939 6.644963043 13.860
105 76.34087386 133.5965293 0.424835331 6.650120 66.90061844 133.8012369 0.204707619 0.205
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0 50 100 150 200 250 300 350 4000
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100
150
200
250Cuva IDF tr=100 años
I tr=100 años
Duracion
Inte
nsid
ad
Agosto/2012 Hidrología II| Estudio de la cuenca hidrográfica Rio Funes usando el modelo HEC-HMS
Grafico comparativo de los diferentes Itr para estación Playitas.
Bibliografía
Chow, V. T. (1983). Hidrología Aplicada. México. Editorial Diana.
Fondo Hondureño de Inversión Social (FHIS). (1999). Manual de Referencias Hidrológicas para el Diseño de Obras de Drenaje Menor. Tegucigalpa. INTEMA.
Hydrologic Engineering Center, US Army Corps of Engineers. (2010). Quick Start Guide Version.
Sánchez San Román, F. J. (s.f.). Manual de HMS Elemental. Universidad de Salamanca. Recuperado de internet el 21 de Junio del 2012 de: http://hidrologia.usal.es/Complementos/Hec-hms3.pdf
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0 50 100 150 200 250 300 350 4000
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250
300Curva IDF tr =500 años
I tr=500 años
Duracion
Inte
nsid
ad
0 50 100 150 200 250 300 350 4000
50
100
150
200
250
300Comparativo Itr
I tr=25 años
I tr=50 años
I tr=100 años
I tr=500 años
Duración
Inte
nsid
ad
Agosto/2012 Hidrología II| Estudio de la cuenca hidrográfica Rio Funes usando el modelo HEC-HMS
Nania, L. (2007). Manual Básico de HEC-HMS 3.0.0 y HEC-GeoHMS 1.1. Universidad de Granada. Recuperado de internet el 9 de Julio del 2012 de: http://www.ugr.es/~lnania/_private/ManualBasico_HEC-HMS300_HEC-GeoHMS11_Espanol.pdf
Bastias, C. (s.f.). Manual para el uso de modelo meteorológico HEC-HMS. Facultad de Ingeniería, Universidad Central de Venezuela. Recuperado el 21 de Junio del 2012 de: http://www.inameh.gob.ve/documentos/MANUAL_HECHMS.pdf
Ferrer, M., Rodríguez, J. & Estrela, T. (1995). Generación automática del Número de curva con sistemas de información geográfica. Universidad Politécnica de Valencia & Centro de Estudios Hidrográficos, CEDEX, MOPTMA. Valencia. Recuperado el 10 de Julio de 2012 de: http://upcommons.upc.edu/revistes/bitstream/2099/3328/1/24article3.pdf
Consejería de Medio Ambiente, Gobierno de Cantabria. (2004). Estudio de Recursos Hídricos, Anexo 2: Descripción y Características del programa HEC-HMS. Plan de investigación integral para la caracterización y diagnóstico ambiental de los sistemas acuáticos de Cantabria. Santander. España. Recuperado el 10 de Julio de 2012 de: http://dma.medioambientecantabria.es/ estudios/recursos/Anejo%202.pdf
Obando, O. F. & Ordoñez Galvez, J.J. (2007). Análisis hidrológico de la crecida Extraordinaria del rio tumbes del 27 de Febrero del 2006. Jornadas Internacionales sobre Gestión del Riesgo de Inundaciones y Deslizamientos de Laderas. Brasil. Recuperado el 10 de Julio de 2012 de: http://www.siagua.org/documentos/analisis-hidrologico-crecida-extraordinaria-rio-tumbes-27-febrero-2006
Nania, Leonardo. S. & Molero, E. (2007). Manual Básico HEC-RAS 3.1.3 y HEC-GeoRAS 3.1.1. Curso de Especialización: Modelamiento de ríos con HEC-RAS y SIG: Régimen Permanente. Universidad de Granada. Granada, España. Recuperado el 4 de Agosto de 2012 de: http://www.urbanis mogranada.com/administrador/archivos/04_10_07_ManualB_sico_HEC-RAS313_HEC-GeoRAS311_ Espa_ol.pd_f.pdf
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