HEC-HMS (Hydrologic Modeling System) es el software de modelación hidrológica desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos, y es la herramienta estándar en Colombia para el análisis lluvia-escorrentía en proyectos de infraestructura hidráulica. Cuando no existen suficientes datos de caudales observados para un análisis de frecuencias directo, o cuándo se necesita simular la respuesta hidrológica de una cuenca ante diferentes escenarios de precipitación, HEC-HMS es la solución técnica más apropiada y reconocida por las entidades reguladoras colombianas.
¿Qué es HEC-HMS y cuándo se usa en Colombia?
HEC-HMS transforma una tormenta de diseño (definida por la curva IDF y el período de retorno adoptado) en un hidrograma de creciente, es decir, en la variación del caudal a lo largo del tiempo en la sección de interés del río. Este hidrograma es el insumo que alimenta el modelo hidráulico (HEC-RAS) para simular las inundaciones resultantes.
En Colombia, HEC-HMS se usa principalmente en: cuencas sin estaciones hidrométricas con datos suficientes para análisis de frecuencias directo; estudios de diseño de acueductos (caudal de diseño de la bocatoma); análisis de amenaza por inundación para POT y planes parciales; diseño de obras de control de crecientes; y estudios de impacto ambiental que requieren evaluar cambios en el régimen hidrológico.
Configuración de una cuenca en HEC-HMS
La construcción de un modelo HEC-HMS comienza con la delimitación automática de la cuenca hidrográfica a partir de un Modelo Digital de Elevación (MDE) usando SIG con la extensión HEC-GeoHMS. Este proceso define automáticamente los elementos del modelo: subcuencas, tramos de río, confluencias y puntos de salida (outlets).
Los parámetros más importantes del modelo son:
- Curva Número (CN) del SCS: parámetro adimensional que representa la capacidad de retención de agua del suelo según su tipo (A, B, C, D), el uso del suelo y la condición antecedente de humedad. En Colombia, los valores CN para suelos volcánicos del Eje Cafetero tienen características específicas que deben calibrarse frente a datos observados.
- Tiempo de concentración (Tc): tiempo que tarda el agua en desplazarse desde el punto más alejado de la cuenca hasta la sección de análisis. En cuencas de montaña colombianas, el método de Kirpich suele dar buenos resultados para cuencas pequeñas (<25 km²).
- Coeficiente de almacenamiento (R) para el método de Clark: representa el retardo que produce la cuenca sobre el hidrograma de escorrentía directa.
Métodos de transformación precipitación-escorrentía
HEC-HMS ofrece múltiples métodos para transformar el exceso de precipitación en escorrentía directa. En Colombia se usan principalmente:
- SCS Unit Hydrograph: el más utilizado en proyectos colombianos. Requiere el CN, el área de la cuenca y el tiempo de retardo. Es el método estándar del RAS 2017 para cuencas rurales.
- Clark Unit Hydrograph: adecuado para cuencas con geometría compleja. Requiere la función de tiempo-área (tiempo de viaje a la sección de salida desde distintos puntos de la cuenca) y el coeficiente de almacenamiento R.
- Kinematic Wave: método basado en física del flujo superficial. Más apropiado para cuencas urbanas con alta impermeabilización, como las de Manizales o Pereira.
Integración HEC-HMS → HEC-RAS para modelación completa
El flujo de trabajo típico en un estudio de amenaza por inundación en Colombia combina ambas herramientas: HEC-HMS calcula los hidrogramas de entrada para distintos períodos de retorno (Tr 10, 25, 50, 100 años), y estos hidrogramas se importan directamente como condiciones de contorno de caudal en el modelo HEC-RAS. HEC-RAS simula cómo esos caudales se mueven por el cauce y la planicie, produciendo los mapas de inundación.
La integración es directa a través del formato DSS (Data Storage System) que comparten ambos programas. Las herramientas de procesamiento geoespacial del modelo y RAS Mapper facilitan la preparación de las geometrías y la visualización de resultados en entornos SIG.
¿Necesita la modelación hidrológica de la cuenca y la modelación hidráulica del cauce para su proyecto en Colombia? BIC cuenta con el equipo técnico especializado y la experiencia en cuencas andinas para garantizar resultados técnicamente válidos. Contáctenos: ingenieriabernal.co | WhatsApp +57 302 477 8910
¿Está modelando algo así y el plazo le queda corto?
BIC ejecuta el componente hidráulico e hidrológico como subconsultor de otras firmas: el estudio se entrega para que salga bajo la firma y el sello de su empresa. Modelación hidráulica del cauce, modelación hidrológica lluvia-escorrentía, socavación por la metodología HEC-18 de la FHWA, inundabilidad y trámites ante la autoridad ambiental. Trabajamos así en Colombia, México y el resto de Latinoamérica.
Responde Rogerio Bernal Ríos, ingeniero civil especialista en ingeniería hidráulica y ambiental de la Universidad Nacional de Colombia — COPNIA 17202-313228. Sin intermediarios comerciales. Acuerdo de confidencialidad antes de ver cualquier información del proyecto, si su cliente lo exige.