Cómo obtener hietogramas a partir de curvas IDF para HEC-HMS y SWMM

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Caracterizar precipitaciones es imprescindible para la realización de modelos hidrológicos... En este post te voy a explicar cómo obtener hietogramas a partir de curvas IDF que podrás usar como dato de precipitación en los programas HEC-HMS y SWMM... y además, de regalo, un aplicativo en Excel para que puedas construirlos fácilmente!!!

Hietogramas de diseño

Un hietograma no es más que la distribución temporal de la intensidad o de la profundidad de un precipitación a lo largo de la duración del episodio tormentoso. Y es que con los modelos hidrológicos existentes en la actualidad no es suficiente conocer la precipitación máxima de una tormenta de 5 horas, si no que se precisa saber como evoluciona esa precipitación a lo largo de esas cinco horas.

Para ello se requiere poder distribuir a lo largo del tiempo de duración de la precipitación sus diferentes intensidades o profundidades. Cuando se habla de intensidad se refiere a mm de precipitación por hora, y cuando se habla de profundidad se refiere a cantidad o volumen precipitado en mm.

Maneras y métodos para obtenerlos hay más de uno, pero el que te voy a contar sirve para obtener hietogramas a partir de curvas IDF y se denomina método de los bloques alternos. La ventaja que tiene este método es que su resultado se aprovecha como dato de precipitación en programas de modelos hidrológicos como HEC-HMS o SWMM (aunque este último combina la hidráulica y la hidrología)

Bloques alternos para obtener hietogramas a partir de curvas IDF

Como ya sabes gracias a la serie de posts sobre la obtención de curvas IDF, éstas combinan el trinomio Intensidades de precipitación, Duración de la misma y la Frecuencia o probabilidad de recurrencia del episodio tormentoso. Así, como resultado final se obtiene una curva para cada periodo de retorno en la que se relacionan datos de Intensidades de precipitación con Duraciones de lluvia.

El método de los bloques alternos permite ir más allá con ese resultado final y obtener hietogramas a partir de curvas IDF con la que poder representar la distribución de la precipitación en una serie de intervalos temporales a lo largo del tiempo en el que dura la lluvia. ¿Y cuánto tiempo dura la lluvia de diseño?

Pues eso depende de lo que caracterice mejor la cuenca a estudiar, ya que a veces las inundaciones se producen porque está lloviendo días enteros pero sin mucha intensidad. Pero como muchas veces no se dispone de información suficiente al respecto, lo que se suele tomar como tiempo de duración de la tormenta de diseño es el tiempo de concentración de la cuenca (para el que también hay distintos métodos de obtenerlo, pero eso será objeto de otro post).

Fijada la duración de la tormenta, obtener los hietogramas es fácil

Supongo que cada uno tendrá su método preferido para calcular el tiempo de concentración de una cuenca, pero yo me decanto por el denominado de California, ¿por qué? supongo que por hábito y costumbre, pero también porque ofrece resultados menores que Témez, lo que representará intensidades mayores y profundidades de precipitación más elevadas. Por cierto, su fórmula es la siguiente (L = longitud de cauce en km, J = desnivel del cauce en m/m):

Una vez determinada la duración de la tormenta (cómo el tiempo de concentración de la cuenca), obtener hietogramas a partir de curvas IDF es cosa fácil, sólo hay que seguir estos pasos:

1. Divide el tiempo de duración en intervalos de tiempo Δt
2. Selecciona el periodo de retorno del cual obtener el hietograma
3. Obtén de su curva IDF los valores de intensidad de precipitación para cada intervalo Δt, 2Δt, 3Δt,... hasta la duración total de la precipitación
4. Calcular la profundidad o volumen de precipitación caída en cada intervalo, multiplicando la intensidad por la duración del intervalo (en horas)
5. Resta los valores sucesivos de profundidad de precipitación (en mm) calculados antes
6. Reordena los resultados de manera que el mayor valor esté en medio de la serie, y se vayan alternando en orden descendente alternativamente a lado y lado de ese máximo

Si todo ha ido bien deberás tener una tabla de resultados cuya representación en gráfico de barras es el siguiente:

¿Aún más fácil? Descárgate el recurso que pongo a tu disposición.

No podía dejar de proporcionarte otro recurso para ayudarte en tu vida hidrológica e hidráulica... Tienes a tu disposición un Excel con el que podrás obtener hietogramas a partir de curvas IDF... y que además te servirá para usar los resultados como datos de precipitación en programas como HEC-HMS y SWMM.

Mediante el aplicativo que te ofrezco podrás realizar hietogramas de precipitaciones de hasta 3h de duración con intervalos de 5 minutos... Pero como siempre estos Excel se adaptan a tus necesidades al estar creados mediante celdas vinculadas... sólo tendrás que hacer unas pequeñas modificaciones que más adelante te enseño a hacer...

Además se me ocurre que si añades las pestañas de este Excel al aplicativo definitivo de obtención de curvas IDF, y vinculas sólo tres celdas, tendrás en un único archivo TODO el proceso de caracterización hidrológica de una cuenca mediante curvas IDF!!!

Por cierto, como es habitual, tienes disponible en el canal de YouTube de HidrojING un vídeo tutorial donde verás qué fácil es usar este aplicativo que te ofrezco hoy... Pero desde aquí mismo puedes visualizarlo... Y si te ha gustado, no te olvides de compartir este post en las redes sociales!!!