Modelamiento hidrológico e hidráulico de inundaciones ante máximas avenidas: 2010–2020. Una revisión sistemática

Se ha realizado una revisión de la literatura científica de estudios primarios que informasen de los modelamientos hidrológicos e hidráulicos de inundaciones ante máximas avenidas para conocer las diferentes metodologías y programas de modelamiento en condiciones variables. La búsqueda se realizó en los meses de abril y mayo del 2020 en las siguientes bases de datos: Dialnet, EBSCO, Google Académico, ProQuest, Redalyc, Refseek, Scielo y Tecnología y Ciencias del Agua. Siguiendo los criterios de inclusión y exclusión se obtuvo una muestra final de 45 estudios. Para los modelamientos hidrológicos se emplean principalmente los programas Hec-Hms, Hec-GeoHms y ArcGis; para el modelamiento hidráulico son empleados, mayoritariamente, los programas HEC-RAS e Iber. Se observó la gran importancia del modelamiento hidráulico ya que, mediante su aplicación pueden conocerse y visualizarse las áreas inundables y zonas vulnerables. Concluimos que es necesario un análisis comparativo entre los softwares Iber y HEC-RAS para analizar las variaciones de sus resultados y definir cuál es el más adecuado para estudios de inundaciones ante máximas avenida

Estudio de amenaza por inundación en la cabecera municipal del municipio de Garzón-Huila, mediante el software Hec-ras en 2d para Tr 10, 20 y 100 años

Trabajo de investigaciónEl presente informe tiene como finalidad presentar el análisis de amenaza por inundación mediante el software HEC-RAS para períodos de retorno de 10 20 y 100 años y su categorización mediante la metodología propuesta por el MINAMBIENTE en la cabecera municipal de Garzón Huila. En primera instancia, se debe entender por análisis de la amenaza como un elemento primordial en el ordenamiento territorial de los municipios y las cuencas hidrográficas, dado que permite identificar y desarrollar un diagnóstico de los diferentes fenómenos naturales que se presentan en los territorios, los cuales generan afectaciones.INTRODUCCIÓN 1. MARCOS DE REFERENCIA 2. METODOLOGIA 3. DESARROLLO METODOLOGICO 4. ANALISIS DE RESULTADOS 5. CONCLUSIONES 6. RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA ANEXOSEspecializaciónEspecialista en Recursos Hídrico

Estudio de inundación por efectos del desborde del río Amojú, aplicando los modelos matemáticos HEC-RAS Y HEC-HMS en la ciudad de Jaén, distrito de Jaén provincia de Jaén, departamento de Cajamarca

El presente proyecto realiza el estudio hidrológico e hidráulico, con el objetivo de analizar y elaborar mapas de inundación, aplicando los modelos matemáticos de HEC-RAS y HEC-HMS, para hacer frente y ayudar a la toma de decisiones tras la problemática del desborde del río Amojú. Para el desarrollo de este mapa de inundación se iniciará delimitando la cuenca, en el ámbito del proyecto de estudio, los parámetros geomorfológicos, mediante el Sistema de Información ARCGIS. El estudio hidrológico abarca a partir de la recolección de datos de las precipitaciones, distribución de Gumbel, la elaboración de hietograma de diseño, análisis probabilísticos y la simulación hidrológica mediante HEC-HMS para así obtener los caudales de diseño en los periodos de 50, 100 y 500 años. Consecuentemente, el análisis hidráulico de la cuenca inicia con la visita a campo seguido de la elaboración de curvas de nivel mediante el DEM elaborado por las cartas nacionales, elaboración de las secciones transversales y trayectoria del río, finalizando con la simulación hidráulica utilizando los datos de los caudales de diseños generados en el estudio hidrológico

Evaluación del impacto del crecimiento urbano en la escorrentía superficial y en el sistema de drenaje del municipio de Palmira. Caso de estudio: zanjón zamorano

La investigación pretendió evaluar el impacto del crecimiento urbano en el escurrimiento superficial y el sistema de drenaje en una cuenca urbana (tomada como caso de estudio) del Municipio de Palmira, para un período comprendido entre los años 1997 – 2012, dividido por lustros. Para lograr lo anterior, se recurrió a la aplicación de un modelo hidrológico (HEC-HMS) tendiente a la consecución de los hidrogramas de crecida y un modelo de análisis de ríos por computador (HEC-RAS) para la evaluación de la capacidad del zanjón Zamorano. El estudio arrojó la existencia de un impacto en la escorrentía superficial comprobándose un aumento en el volumen de los excesos de agua lluvia en la cuenca urbana considerada, siendo hasta en un 225 % (Subcuenca Belén) y un 771 % (Subcuenca Alameda). Por el contrario, no se observó un impacto significativo en el sistema de drenaje, solo para el escenario de crecimiento urbano del año 2012 se pudo ver un incremento en el nivel de agua en el zanjón Zamorano, incrementándose la sección transversal en un 4,37 %, situación que se presentó a partir de la sección transversal 33.833*, justo aguas debajo de la descarga de las subcuencas Belén y Alameda.//Abstract: The research intend to evaluate the impact of urban growth on the surface runoff and the drainage system in an urban basin (taken as case study) of the Municipality of Palmira, for a period of fifteen years between 1997 and 2012, divided by lusters. In order to achieve the above, the use of a hydrological model (HEC-HMS) aimed at the achievement of flood hydrographs and a computer-based river analysis model (HEC-RAS) was used for the evaluation of the Capacity of Zamorano channel. The study showed that there is an impact on the surface runoff, with an increase in the volume of excess rainwater in the urban basin considered, up to 225% (Belén Sub-basin) and 771% (Alameda Sub-basin). In contrast, no significant impact on the drainage system was observed. Only for the urban growth scenario of 2012 was an increase in the water level in the Zamorano ditch, increasing the cross-section by 4.37%, a situation that was presented from the cross-section 33.833 *, fair waters below the discharge of the Belen and Alameda sub-basins.Maestrí

Modelación hidrológica e hidráulica para determinar las crecidas en el Río Gera en la Provincia de Moyobamba, 2015

En el presente estudio, el cual tuvo como objetivo principal elaborar los mapas de inundación para los periodos de retorno de 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200 y 500 años de la cuenca Gera. Estos mapas de inundación se han elaborado siguiendo como primera acción la modelación hidrológica donde se delimitó la cuenca Gera, identificando 11 sub cuencas para estas se hallaron sus parámetros geomorfológicos, luego por medio de método servicio de conservación de suelos (SCS) se determinaron las abstracciones iniciales y la curva número (CN), finalizando esta acción en el software HEC-HMS mediante del hidrograma sintético de la SCS transformando la precipitación neta en escorrentía superficial, resultado de esta acción se obtuvo el caudal pico de 17.21 m3/s, 30.73 m3/s, 44.87 m3/s, 65.28 m3/s, 106.43 m3/s, 150.20 m3/s, 206.78 m3/s, 304.55 m3/s para los periodos de retorno de 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200 y 500 años respectivamente. Como segunda acción se elaboró la modelación hidráulica del Rio Gera en el tramo del Centro Poblado Shucshuyacu, con el software HEC-RAS; para el procesamiento de datos de entrada como la topografía del tramo, transversal del rio, etc. se utilizó el software CivilCAD, el coeficiente de manning (n) se determinó en visitas de campo y caudales picos, obteniéndose los perfiles hidráulicos del tramo estudiado, de los cuales en HEC-GEORAS se valió para generar los mapas de inundaciones, del cual obtuvimos que se genera tramos de inundación en los periodos de retorno de 200 y 500 años.In the present study, the main objective was to develop flood maps of the return periods for 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200 and 500 years in the Gera Watershed. These flood maps were prepared according to hydrological modeling, where the first step was delineating the Gera Watershed, identifying 11 sub-basins for which geomorphological parameters were found, then, by means of the soil conservation service (SCS) method, the initial abstractions and the curve numbers (CN) were determined and finalized with the HEC-HMS software by means of a synthetic hydrogram from the SCS, transforming the net precipitation into surface runoff; as a result of this action the peak flows obtained were 17.21 m3/s, 30.73 m3/s, 44.87 m3/s, 65.28 m3/s, 106.43 m3/s, 150.20 m3/s, 206.78 m3/s and 304.55 m3/s for the return periods of 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200 and 500 years respectively. As a second step, hydraulic modeling of the Gera River in the section of the Shucshuyacu village was developed with the HEC-RAS software; for the processing of input data such as the topography of the cross section of the river, etc., the CivilCAD software was used, the manning coefficient (n) was determined in field visits and peak flows, obtaining the hydraulic profiles of the section studied, from which HEC-GEORAS was used to generate flood maps, from which we derived that flood sections are generated in the return periods of 200 and 500 years.TesisAp

Estudio de inundación en el distrito de Sandia, provincia de Sandia, departamento de Puno

A través del análisis hidrológico e hidráulico de la cuenca del río Sandía se generó un mapa de inundación en el distrito de Sandía, en el departamento de Puno. Mediante los modelos numéricos HEC-HMS (Sistema de modelación hidrológica) y HEC-RAS (Sistema de modelación hidráulica) junto con el sistema de información geográfica ARCGIS, el cual procesó la topografía mediante DEM’s (Modelo digital de terreno) provenientes del satélite de la NASA, ALOS PALSAR, se hizo un estudio de inundación que obtuvo como resultado un área inundada de 24.04 hectáreas para un caudal máximo con periodo de retorno de 100 años y 25.61 hectáreas para un caudal máximo con periodo de retorno de 500 años

Consideraciones generales para realizar el diseño hidrológico e hidráulico de obras de drenaje para vías de bajos volúmenes de tránsito. Caso de estudio pista de prueba Urrao-Antioquia

En el presente trabajo de grado se expone un compendio de las diferentes metodologías utilizadas en el diseño hidrológico e hidráulico de obras de drenaje menores y mayores, marcando la diferencia entre las empleadas en el diseño de un nuevo trazado vial y en la ampliación o rehabilitación de una vía existente. También se aplican algunas de las metodologías de diseño en una vía que pertenece al municipio de Urrao, Antioquia, como parte de uno de los sitios de ejecución dentro del proyecto “Procesos de Transferencia e Innovación Tecnológica Para la Construcción Sostenible de Vías Terciarias” de la Red INNOVIAL. Se presenta la propuesta de una cuneta recubierta en sacos de suelo-cemento, con una sección triangular de un ancho más reducido al propuesto por el INVIAS (2007), conservando la capacidad hidráulica necesaria para transportar los caudales de escorrentía propios de las zonas montañosas de Antioquia. Para determinar la capacidad hidráulica de dicha sección se utiliza la ecuación de Manning, para la cual, se realiza una calibración en laboratorio del coeficiente de Manning, a partir de un montaje que incluye un canal en lámina de acero de dos metros de largo y de pendiente variable

Estudio de amenaza de inundación del río Culagá sector puente PR2+500 en la vía Toledo – Labateca, Departamento Norte de Santander

Trabajo de investigaciónContiene la evaluación hidrológica e hidráulica del río Culagá en el sector puente PR+2500 en la vía que conduce del municipio de Toledo al municipio de Labateca, en Norte de Santander. Se determinan los caudales característicos para diferentes períodos de retorno y presentan los mapas de inundación, velocidad y profundidad. Adicionalmente se evalúa la capacidad hidráulica de la sección del puente existente y se propone la sección hidráulicamente óptima ante un evento de creciente.INTRODUCCIÓN 1. GENERALIDADES DEL TRABAJO DE GRADO 2. MARCO DE REFERENCIA 3. DESARROLLO METODOLÓGICO 4. CONCLUSIONES 5. RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA ANEXOSEspecializaciónEspecialista en Recursos Hídrico

Estudio a escala regional de los componentes hidrológicos e hidráulicos del complejo cenagoso del Bajo Magdalena entre Calamar y Bocas de Ceniza con apoyo de herramientas de modelación matemática y SIG

El Bajo Magdalena, entre Calamar y Bocas de Ceniza, corresponde a una región con importantes intercambios río – ciénagas, que ha sido reconocida por la convención internacional Ramsar como zona estratégica de preservación mundial. Además, constituye una fuente importante para el desarrollo regional, no sólo por la navegabilidad del río Magdalena, sino por la sostenibilidad de las ciénagas circundantes y conectadas al río, las cuales sirven de sustento importante para las comunidades asentadas en esta zona del país. En la presente década, esta zona experimentó una gran afectación a causa del fenómeno de La Niña (2010 – 2011), evidenciando el poco conocimiento sobre el hidrosistema y la escasez de información para una adecuada gestión del mismo. En esta investigación se estudian a nivel regional, y a partir de la información existente, los componentes hidrológicos e hidráulicos de la zona entre Calamar y Bocas de Ceniza, incluyendo su conexión con la Ciénaga Grande de Santa Marta (CGSM), complementando la información a partir de productos derivados de sensores remotos. Esto ha permitido no solo conocer preliminarmente cómo son los intercambios hídricos entre las ciénagas y el río Magdalena, sino además identificar las zonas susceptibles a inundación, como un aporte al entendimiento del sistema y a la adecuada gestión de este. Para ello, se ha seguido una propuesta metodológica en aras de abordar la calibración de modelos hidráulicos a partir de la información extraída de sensores remotos la cual se ha aplicado en la zona de estudio. Los resultados obtenidos se consideran satisfactorios, calibrando el parámetro sensible en la modelación hidráulica que casi siempre resulta ser el coeficiente de rugosidad “n” de Manning. El mejor valor de este parámetro se encontró en un rango entre 0.020 a 0.024 para el cauce principal, mientras que para la zona inundable se obtuvieron valores del orden de 0.028 a 0.032. La evaluación del desempeño de la modelación hidráulica se realizó a partir del cálculo del parámetro “F”, ampliamente reportado en la bibliografía científica de inundaciones y con el cual es posible establecer una tendencia adecuada de los valores del coeficiente de rugosidad en la zona analizada a partir de sensores remotos. La zona con mayor susceptibilidad a la inundación resultó ser la de Suan y Santo Tomás, al costado occidental, en jurisdicción de la Corporación Autónoma Regional del Atlántico (CRA) y los municipios de El Piñón, Salamina y Remolino en el costado oriental, en la jurisdicción de la Corporación Autónoma Regional del Magdalena (CORPAMAG). Para la identificación de las zonas susceptibles a inundación, además de la modelación matemática, se utilizó un criterio geomorfológico a partir del análisis de las geoformas y dinámica fluvial existentes en la zona, con lo cual se logró establecer el cauce histórico del río Magdalena y presentar una propuesta de delimitación del complejo cenagoso del departamento del Atlántico entre el K45 y el K20, medido a partir del cero en el Mar Caribe. En cuanto a los promedios anuales de intercambios hídricos entre el río Magdalena y las ciénagas circundantes en el período 2009 – 2012, estos muestran un comportamiento alternado y/o cíclico, río – ciénaga y viceversa, con volúmenes máximos de (+168 Mm3) hacia la CGSM, hacia la margen oriental. Hacia el costado occidental los mayores aportes se dan hacia el complejo cenagoso del Atlántico, del orden de (+40 Mm3). Con respecto a estos valores promedio de intercambio, las cuantificaciones aquí realizadas muestran que para el primer evento La Niña (2010 – 2011), los intercambios hídricos fueron en dirección río – ciénagas con valores mayores en comparación con el período seco (2009 – 2010) que lo antecedió (+627 Mm3), donde la dirección de los aportes fue ciénaga – río (-12 Mm3). En comparación con el segundo período La Niña (2011-2012), cuando las ciénagas ya estaban llenas, los volúmenes de intercambio disminuyeron su magnitud y permanecieron en dirección río – ciénagas con valores menores al primer período La Niña (+184 Mm3). También se demostró la capacidad de regulación de caudales que tiene todo el complejo cenagoso del Bajo Magdalena, donde se registra una regulación cercana al 10% del caudal entrante a través del río Magdalena en épocas húmedas y de los cuales el 6% lo regulan las ciénagas del costado oriental (departamento del Atlántico) y el 4% es regulado por las ciénagas del costado occidental (departamento del Magdalena). Esta regulación se presenta en las ciénagas conectadas o no directamente con el río Magdalena. Es así, como esta investigación aporta al conocimiento de la dinámica hídrica de este valioso hidrosistema con interacción río – ciénagas y contribuye a una mejor toma de decisiones sobre el mismo.Abstract: The lower Magdalena, between Calamar and Bocas de Ceniza, corresponds to a region with important river - swamp exchanges, which has been recognized by the international Ramsar convention as a strategic zone of world preservation. In addition, it is an important source for regional development, not only for the navigability of the Magdalena River, but also for the sustainability of the surrounding marshes connected to the river, which serve as important sustenance for the communities settled in this area of the country. In the present decade, this area experienced a great affectation due to the phenomenon of La Niña (2010 - 2011), evidencing the scarce knowledge about the hydrosystem and the scarcity of information for its adequate management. In this research, the hydrological and hydraulic components of the area between Calamar and Bocas de Ceniza, including its connection with the Ciénaga Grande de Santa Marta (CGSM), are complemented with existing information derived from remote sensors. This has allowed not only to know how water exchanges occur between the marshes and the Magdalena River, but also to identify areas susceptible to flooding, as a contribution to the understanding of the system and its proper management. For this, a methodological proposal has been followed to approach the calibration of hydraulic models using the information extracted from the remote sensors that has been applied in the study area. The results obtained are considered satisfactory, calibrating the sensitive parameter in the hydraulic modeling that almost always turns out to be the roughness coefficient "n" of Manning. The best value of this parameter was found in a range of 0.020 to 0.024 for the main channel, while for the flood zone the values ranged between 0.028 and 0.032. The evaluation of the performance of the hydraulic modeling was made from the calculation of the parameter "F", widely reported in the scientific literature of floods and with which it is possible to establish an adequate trend of the values of the roughness coefficient in the area analyzed. The area with the highest susceptibility to flooding was Suan and Santo Tomas, on the western side, in the jurisdiction of the Corporación Autónoma del Atlántico (CRA) and the municipalities of El Piñón, Salamina and Remolino on the east side, jurisdictión of the Corporación Autónoma del Magdalena (CORPAMAG). For the identification of areas susceptible to flooding, in addition to mathematical modeling, a geomorphological criterion was used based on the analysis of geoforms and river dynamics in the area, which established the historic channel of the Magdalena River and presented a proposal to delimit the Atlantic Swampy complex of the coast between K45 and K20. Measured from zero in the Caribbean Sea. As for the annual averages of water exchanges between the Magdalena River and the surrounding marshes in the 2009-2012 period, these show an alternative and / or cyclical behavior, river - swamp and vice versa, with maximum volumes of (+168 Mm3 ) to the CGSM, on the eastern bank. Towards the western side, the largest contributions are to the Atlantic marsh complex, on the order of (+40 Mm3 ). With respect to the mean values of exchange, the quantifications performed here show that for the first La Niña event (2010- 2011), water exchanges went towards river swamps with higher values compared to the dry period (2009-2010) (+627 Mm3 ), where the direction of the contributions was swamp – river (- 12 Mm3 ). Compared with the second period of La Niña (2011-2012), when swamps were already full, swamp volumes decreased in magnitude and remained in the direction of marshes with values lower than the first period of La Niña (+184 Mm3 ). It was also demonstrated the capacity of regulation of flows that has the entire marsh complex of the low Magdalena, where about 10% of the incoming flow from the Magdalena River in wet times and of which 6% is regulated by marshes. (Department of the Atlantic) and 4% is regulated by the marshes on the western side (Department of Magdalena). This regulation occurs in wetlands connected or not directly with the Magdalena River. Thus, this research contributes to the knowledge of the water dynamics of this valuable hydrosystem with River - swamp interactions and contributes to its better decision-making process.Maestrí

Disponibilidad y demanda del recurso hídrico superficial : Estudio de caso: subcuenca Zamora Huayco, Ecuador

El cambio de uso de suelo es parte de los factores que controla los proceso lluvia-escorrentía dentro de una cuenca hidrográfica. Estos cambios de uso del suelo a menudo tienen efectos sobre los procesos hidrológicos. El presente trabajo permitió establecer los efectos de la precipitación y el cambio de uso de suelo sobre la disponibilidad del agua de la subcuenca Zamora Huayco en Ecuador. Se realizaron análisis de la variabilidad espacio temporal de la precipitación, determinando una distribución espacial heterogénea; esta dinámica ha sido ampliamente documentada. El sitio de estudio se ubica en una zona con características alto andinas, el balance hídrico permitió evidenciar que no existe déficit de agua, debido a precipitaciones intensas, temperaturas bajas y presencia de neblina. Este fenómeno meteorológico (neblina) no se analizó en la presente investigación, sin embargo, Frumau et al., (2006), mencionan que tiene gran importancia en los ecosistemas de la región andina, debido a que modifica las variables climáticas, disminuyendo de esta manera la evapotranspiración y vapor de agua. Se simularon hidrológicamente en el modelo HEC HMS ® 3.4, el escurrimiento que generan las microcuencas El Carmen y San Simón, las cuales posee un área de drenaje de 11,2 y 6,3 Km2 respectivamente. La demanda de agua potable de la población de la ciudad de Loja es abastecida por seis microcuencas, las microcuencas El Carmen y San Simón abastecen al 60 % de los habitantes de la ciudad, sin embargo, el sistema de redes de distribución presenta fugas y pérdidas que bordea el 58,3 % (UMAPAL, 2016) y la dotación actual de 163,65 lit/hab/día sobrepasa los valores establecidos por la ONU y OMS. Sin embargo, en mayo de 2017 en el país se suscribió el Acuerdo Ministerial 1523, que fija la cantidad mínima vital de 200 lit/hab/día. La formulación de escenarios de cobertura vegetal – uso de suelo, permitió predecir el comportamiento hidrológico, que sirvió como base para el planteamiento de cuatro estrategias, que fueron priorizadas a través de la técnica de Análisis Jerárquico (AHP), de acuerdo a criterios de viabilidad técnica y social, la estrategia “Educación Ambiental” destinada a elevar la conciencia del ahorro del agua, sería la primera a implementar, lineamientos que pueden ser aplicados por el GAD Municipal de Loja.The change in land use is part of the factors that control the runoff process within a watershed. These changes in land use often have effects on hydrological processes. The present work allowed to establish the effects of the precipitation and the change of land use on the water availability of the Zamora Huayco sub-basin in Ecuador. Analysis of the variability of the temporal space of precipitation was carried out, determining a heterogeneous spatial distribution; this dynamic has been widely documented. The study site is in an area with high characteristics, the water balance benefits from evidencing that there is no water deficit, due to intense rainfall, low temperatures and the presence of haze. This meteorological phenomenon (fog) was not analyzed in the present investigation, however, Frumau et al., (2006), mention that it has great importance in the ecosystems of The Andean region, because the climatic variables, decrease in this way evapotranspiration and water vapor. The runoff generated by the El Carmen and San Simón micro-basins, which have a drainage area of 11,2 and 6,3 km2, were simulated hydrologically in HEC HMS ® 3.4. The demand for drinking water in the city of Loja is supplied by six micro-basins, the El Carmen and San Simón micro-basins are available in 60 % of the population, however, the distribution network system is 58,3 % and the current allocation of 163,65 lit/hab/day exceeds the values established by the ONU and OMS. However, in May 2017 the Ministerial Agreement 1523 was signed in the country, which establishes the minimum vital amount of 200 lit/hab/day. The formulation of scenarios of plant cover - land use, predict the predefined hydrological behavior, which served as the basis for the approach of four strategies, which were prioritized through the technique of hierarchical analysis (AHP), according to feasibility criteria technical and social, the strategy "Environmental Education" aimed at raising the awareness of water savings, would be the first to implement, guidelines that can be applied by the Municipal GAD of Loja.Facultad de Ciencias Agrarias y Forestale