Introduccin al HECHMS Hydrologic Engineering Center 1 Objetivos

Introducción al HEC-HMS Hydrologic Engineering Center 1

Objetivos • Familiarizarce con el programa y aprender conceptos básicos de la organización del programa, los componentes de datos y la ejecución de la simulación. • Comprender los diferentes elementos hidrológicos y los métodos disponibles para cada uno. • Ver los diferentes tipos de visualización de resultados y resúmenes estadísticos. • Vista previa de capacidades avanzadas. Hydrologic Engineering Center 2

Alcance del Programa • Diseñado para simular la hidrología de la cuenca. – Modelado de la superficie del agua. – Desde la meteorología a la salida de la cuenca. • Kit de herramientas de opciones. – Modelización generalizada. – Opciones matemáticas del modelo. – Las herramientas de análisis. • Interfaz gráfica de usuario – Mapa de la cuenca. – Punto y edición para introducir y actualizar datos. – Gráfico y tabla de visualización de resultados de la simulación. Hydrologic Engineering Center 3

Limitaciones del Programa • Modelos deterministas. • Modelos desacoplados. – Evapotranspiración-infiltración. – Infiltración-flujo de base. • Sin interacciones entre acuíferos. • Valores constantes de parámetros. • Sistemas de flujo dendríticos. – El flujo divide la capacidad posible, pero limitada. • Ninguna influencia del flujo aguas abajo o inversa. – Remanso posible, pero solamente si figura dentro de una cuenca. Hydrologic Engineering Center 4

Proyecto • Contenedor de componentes principales. – Modelo de la cuenca. – Modelo meteorológico. – Especificaciones de control. • También tiene componentes adicionales. – Medidores de series de tiempo. – Funciones de datos vinculados. – Conjuntos de datos Grid. • Proporciona herramientas de análisis. – Estimación de parámetros usando la teoría de optimización. – Análisis de la profundidad del área de frecuencia de tormentas. • Nombre del subdirectorio Hydrologic Engineering Center 5

Diseño del Programa Hydrologic Engineering Center 6

Gestión de Datos • Configuración de los datos y parámetros. – Los archivos del directorio del proyecto. – Automáticamente son creado, guardados, cargados, etc. • Sistema de almacenamiento de datos HEC-DSS. – Datos de series de tiempo y datos vinculados pueden ser introducidos o recuperados manualmente desde archivos externos. – Datos de grid sólo pueden ser recuperados de archivos externos. – Todos los resultados de series de tiempo son calculados durante la simulación. • Manejo automático de datos. – Conversión de unidades. – Interpolación o acumulación. Hydrologic Engineering Center 7

Componentes Principales • El modelo de cuenca proporciona la descripción física de la cuenca. – – – – Subcuenca: captación de cuencas donde la lluvia cae. Cuenca: ríos y arroyos. Embalse: presas y lagos. Unión: confluencia. Desvío: bifurcaciones y retiros. Surgencias: manantiales y sumideros de otro modelo. Sumidero: puntos de salida y lagos terminales. • El modelo meteorológico describe las condiciones atmosféricas sobre la superficie de las tierras de la cuenca. – Precipitación. – Evapotranspiración Potencial. – Derretimiento de la nieve. • Especificaciones de Control: Control del tiempo durante una corrida de simulación. Hydrologic Engineering Center 8

Aplicación del Programa • • • Crear un nuevo proyecto. Introducir las series de tiempo, datos vinculados y los datos del grid. Crear un modelo de cuenca. Crear un modelo meteorológico. Crear las especificaciones de control. Crear y calcular una corrida de simulación. Visualizar los resultados. Crear otras alternativas, calcular y comparar los resultados. Guardar el proyecto y salir. Hydrologic Engineering Center 9

Mapa de la Cuenca Hydrologic Engineering Center 10

Elementos Hidrológicos Hydrologic Engineering Center 11

Infiltración de la Subcuenca • Métodos de tasa de pérdida: – – – – – Déficit constante. Exponencial. Ampt. Green Déficit constante cuadriculado. Cuadrícula SCS. Cuadrícula SMA. Constante inicial. Número de curva SCS. Smith Parlange. Contabilización de humedad del suelo. Hydrologic Engineering Center 12

Escorrentía Superficial de la Subcuenca • Métodos de hidrogramas unitarios: – – – Clark. SCS. S-graph. Snyder. Especificado por el Usuario. • Otros métodos: – Onda cinemática. – Distribución Mod. Clark. Hydrologic Engineering Center 13

Flujo Base de la Subcuenca • Métodos de Flujo Base: – – – Recesión limitada. Embalse lineal. Constante mensual. Boussinesq no lineal. Recesión. Hydrologic Engineering Center 14

Cuenca • Métodos de enrutamiento: – – – Onda cinemática Retraso Pulso modificado Muskingum-Cunge Straddle stagger • Métodos de pérdida/ganancia: – Constante. – Percolación. Hydrologic Engineering Center 15

Embalse • Métodos de enrutamiento: – Curva de almacenamiento. – Estructuras de salida. – Liberación especificada. • Estructuras posibles: – – – Vertedero cerrado (0 a 10). Desbordamiento (0 a 10). De salida (0 a 10). Bombeo (0 a 10). Falla en presas (0 a 1). Hydrologic Engineering Center 16

Precipitación • Métodos históricos: – Ponderación de medidores. – Distancia inversa. – Especificado por el usuario. – Grillado. • Métodos hipotéticos: – Tormentas de frecuencia. – Tormenta SCS. – Tormenta de proyecto estándar. Hydrologic Engineering Center 17

Evapotranspiración • Métodos disponibles: – Grillado Priestley-Taylor. – Promedio mensual. – Priestley-Taylor. Hydrologic Engineering Center 18

Deshielo • Método del índice de temperatura. – Enfoque del conjunto de subcuencas. – Enfoque de grillado. Hydrologic Engineering Center 19

Corrida de Simulación • Consiste en un modelo de cuenca, un modelo meteorológico y las especificaciones de control. – Precipitación o la opción de relación de salida. – Iniciar la opción de estados. – Guardar la opción de estados. • Ver los resultados de la ejecución de la simulación actual utilizando el menú o barra de herramientas – Tabla de síntesis global. • Ver los resultados de un elemento en la ejecución de la simulación actual utilizando el menú, la barra de herramientas o un mapa de la cuenca. – Gráfico, tabla de resumen, tabla de series de tiempo. • Ver los gráficos y tablas personalizados de series de tiempo para los elementos de diferentes corridas de simulación usando el Explorador de Cuenca. Hydrologic Engineering Center 20

Tabla de Resumen Global Hydrologic Engineering Center 21

Gráfico de Elementos Hydrologic Engineering Center 22

Tabla de Resumen de Elementos Hydrologic Engineering Center 23

Tabla de Elementos de Series de Tiempo Hydrologic Engineering Center 24

Simulación Continua • Simulación de un "Evento" sólo se refiere a la hidrología durante e inmediatamente después de una tormenta. • Simulación "Continua" incluye eventos y el tiempo entre ellos, hasta varias décadas a la vez. • Métodos de tasa de pérdida: – Déficit constante. – Contabilidad de humedad del suelo. • Puede ser necesaria para satisfacer algunos de los objetivos de estudio: – Reproducir la curva de frecuencia. – Estimaciones de los balances hídricos. – Tasas de caudales y volúmenes más allá de los picos instantáneos. Hydrologic Engineering Center 25

Simulación de Grillas • Precipitación, evapotranspiración, y la nieve derretida se definen sobre una base de celda de la grilla. • La infiltración y el exceso de precipitación se calcula por separado para cada celda. • El método de transformación Mod. Clark se utiliza para procesar el exceso de precipitación en la escorrentía a la salida de la subcuenca. • Una mejor definición de la respuesta de la subcuenca: – La tormenta es pequeña en comparación con el tamaño de la subcuenca. – La tormenta es muy heterogénea. Hydrologic Engineering Center 26

Funciones Avanzadas de Embalse • Proyectos de protección interior contra las inundaciones. – Representa un estanque en el lado "seco" de un dique o muros de contención, donde se acumula el agua de drenaje locales. – Incluye alcantarillas para pasar agua a través del dique al río cuando el nivel del río es bajo. – Incluye bombas para mover el agua sobre el dique durante las inundaciones. • Evaluaciones de rotura de presa. – Simula la liberación de la presa desde tuberías o fallas de desbordamiento. Hydrologic Engineering Center 27

Estimación de Parámetros • Herramienta automatizada para la estimación de parámetros cuando se el flujo observado esté disponible. • La “función objetivo" mide qué tan bien coinciden los hidrogramas de flujo calculados y observados partido. • El "método de búsqueda" utiliza la función objetivo como entrada a un algoritmo que determina la forma de ajustar los valores de parámetros para encontrar la combinación óptima. • Pueden proporcionar buenas estimaciones para algunos parámetros: – – Infiltración de las condiciones iniciales y parámetros. Parámetros del hidrograma unitario. Condiciones de flujo de base inicial y parámetros. Algunos parámetros de enrutamiento. Hydrologic Engineering Center 28

Análisis de Profundidad del Área • La tormenta de frecuencia se utiliza a menudo para la estimación de los flujos debido a la tormenta de 100 años o de otros intervalos de retorno. • A menudo las grandes cuencas hidrográficas tienen muchos lugares donde las estimaciones de flujo son obligatorias. • Puede ser tedioso desarrollar las tormentas en la zona correcta para cada uno de los lugares. • La herramienta de análisis utiliza una corrida de simulación y ajusta automáticamente el área de la tormenta para cada ubicación seleccionada. Hydrologic Engineering Center 29

Preprocesador GIS • HEC-Geo. HMS se puede utilizar para crear modelos de cuenca a partir de datos del terreno. • Comience con un modelo de elevación digital. • Seleccione un punto de salida de la cuenca y a continuación el GEOHMS automáticamente delimita la frontera de la cuenca y los bordes preliminares de las subcuencas • Ajuste los puntos de salida de la subcuenca. • Geo. HMS crea un modelo de cuenca que se puede importar a HEC-HMS y también crea la tabla de base de datos de parámetros que pueden estimarse a partir del terreno y otras capas adicionales de datos. Hydrologic Engineering Center 30