Análisis de la producción y traslación de una cuenca para el cálculo de caudales a la salida, con HEC – HMS

Análisis de la producción y traslación de una cuenca para el cálculo de caudales a la salida, con HEC – HMS.

Universidad Nacional de Colombia, Sede Manizales.

Especialización en Ingeniería Hidráulica y Ambiental.

Modelación Hidrológica de Cuencas.

Laura Vanesa García Cardona.

Abril 02 de 2020.

1. RESUMEN

El siguiente documento presenta la transformación de la precipitación (representada en los hietogramas de cuatro estaciones) en caudales, la cuenca de estudio cubre un área de 379.4 km2 subdividida en cuatro grandes subcuencas de interés que serán analizadas mediante el modelo semi–distribuido HEC – HMS 4.2, el cual permite para cada gran subcuenca seleccionar el método de pérdidas y el método de transformación de lluvia en escorrentía, establecer unas estaciones hidrometeorológicas con sus respectivos hietogramas, definir la influencia de estas sobre cada subcuenca (es decir asignarles un pesos) y establecer el tiempo de simulación del modelo así como trasladar los hidrogramas obtenidos entre subcuencas. Dependiendo de los métodos seleccionados en las diferentes simulaciones se requerirán diferentes parámetros de entrada, determinados a partir de las características de la cuenca (área impermeable, tipo de suelo, conductividad hidráulica, entre otros) y se obtendrá una gama de escenarios para las cuatro subcuencas de interés

1. INTRODUCCIÓN

En hidrología la determinación del caudal para el diseño de una obra se puede realizar dependiendo de los datos disponibles, empleando métodos estadísticos, o procedimientos físicos. En estos últimos se utiliza la información captada por estaciones meteorológicas presentes en la cuenca de interés, para realizar un análisis morfológico, obtener una lluvia de diseño y finalmente convertirla en caudal de acuerdo a las características de la cuenca. A este procedimiento, basado en la observación del ciclo hidrológico, y que da como resultado un caudal, se le conoce como producción.

Para la transformación lluvia-escorrentía se emplea el modelo HEC-HMS, el cual permite dividir una cuenca en subcuencas y a estas, asignarles características homogéneas en su área como precipitación, conductividad hidráulica, flujo base y pérdidas iniciales entre otros. A esta clase de modelos que permiten discretizar el área de la cuenca en sub-áreas se les conoce como modelos semi-distribuidos. El modelo HEC-HMS permite la creación de cuencas, canales de traslación, embalses, uniones que conectan cuencas y canales de traslación, fuentes y sumideros, los cuales están provistos de métodos para la transformación lluvia escorrentía, también permite definir un modelo meteorológico donde para cada subcuenca permite asignar pesos por estación, cambiando la influencia de cada hietograma sobre la cuenca, también permite la definición del tiempo de simulación.

El siguiente trabajo intenta replicar la producción de la cuenca de estudio apoyándose en las herramientas que provee el modelo HEC-HMS 4.2

1. OBJETIVOS

1. OBJETIVO GENERAL

Determinar el caudal a la salida de cada una de las subcuencas, usando una combinación entre los diferentes métodos.

1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Realizar el esquema de la cuenca en el modelo hidrológico HEC – HMS.
• A partir de los datos entregados, realizar las modificaciones para la asignación de valores generales a cada subcuenca.
• Calcular las ponderaciones de las características de cada subcuenca buscando homogeneizar.
• Realizar la cantidad de combinaciones que se requieran para obtener más datos de caudales y hacer una mejor estimación del mismo.
• Identificar los escenarios más y menos desfavorables de cada escenario evaluado.

1. DATOS PROPORCIONADOS

En la siguiente figura se observa la cuenca que se desea estudiar, sus respectivas subcuencas, las longitudes de las redes de drenaje de interés y las divisiones en los polígonos de Thiessen correspondientes

Adicionalmente, cada polígono se relaciona con una precipitación, por consiguiente, cada precipitación se muestra a continuación:

De igual manera se conocen datos generales de la cuenca:

 Y datos particulares de cada subdivisión que generan los polígonos de Thiessen, como se puede observar en la Figura 1, los cuales se muestran a continuación:

Adicionalmente se presenta la información con las características de cada tipo de suelo:

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