HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center — River Analysis System) es el software de modelación hidráulica desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los EE.UU. y es el estándar de facto en Colombia para estudios de inundación exigidos por el Decreto 1807 de 2014, los POMCA y estudios de amenaza de las CAR. Existe en dos modalidades de simulación: 1D (unidimensional) y 2D (bidimensional), y elegir la incorrecta puede significar que el estudio no sea aceptado o que subestime las zonas de inundación.
¿Qué modela HEC-RAS 1D?
En el modo 1D, HEC-RAS calcula el perfil de la superficie del agua a lo largo del eje del cauce, asumiendo que el flujo se mueve principalmente en una dirección (aguas abajo). El modelo se construye con secciones transversales del cauce levantadas a intervalos regulares (cada 50–200 m según la pendiente y variabilidad del cauce) y la geometría de la planicie de inundación a ambos lados.
HEC-RAS 1D es apropiado cuando:
- El cauce es relativamente recto y la llanura de inundación es estrecha y uniforme.
- El flujo en la planicie de inundación sigue predominantemente la dirección del cauce.
- El estudio requiere un tramo largo de río (>5 km) con muchas secciones transversales.
- Se busca un modelo rápido y computacionalmente ligero para análisis de escenarios múltiples.
- Los datos disponibles son secciones transversales levantadas en campo (sin DTM de alta resolución).
¿Qué agrega HEC-RAS 2D?
El módulo 2D de HEC-RAS (disponible desde la versión 5.0) resuelve las ecuaciones de Saint-Venant en dos dimensiones sobre una malla de celdas que representa la topografía de la llanura de inundación. Esto permite modelar flujos que se propagan en todas las direcciones sobre la planicie, incluyendo flujos que bordean obstáculos, entran por quebradas tributarias o inundan zonas urbanas con calles como canales.
HEC-RAS 2D es necesario cuando:
- La llanura de inundación es amplia y el flujo no sigue claramente la dirección del cauce (por ejemplo, en valles aluviales planos o en confluencias de ríos).
- El área de estudio incluye zonas urbanas donde las calles funcionan como canales durante eventos de inundación.
- Se requiere calcular velocidades y direcciones del flujo en la planicie (exigido para estudios de amenaza alta con cálculo de fuerza hidrodinámica sobre estructuras).
- Se dispone de un Modelo Digital de Terreno (MDT/DTM) de alta resolución: LiDAR (≤1 m de resolución) o fotogrametría con drone (≤0,3 m).
- El Decreto 1807, la CAR o la entidad contratante exigen explícitamente modelación 2D.
Diferencias técnicas clave
- Datos de entrada: 1D requiere secciones transversales y coeficientes de Manning para cauce y planicie. 2D requiere un MDT de alta resolución, polígono de malla y condiciones de contorno.
- Tiempo de cómputo: 1D: segundos a minutos. 2D: minutos a horas según el tamaño de la malla y el intervalo de tiempo.
- Resultados: 1D produce perfiles de agua longitudinales y láminas de inundación extruidas desde las secciones. 2D produce mapas de profundidad y velocidad en toda la planicie con resolución de la malla.
- Costo del estudio: Los estudios 2D son un 30–60% más costosos debido al mayor requerimiento de datos topográficos y tiempo de modelación.
¿Qué exige Colombia según el tipo de estudio?
En la práctica colombiana, las entidades aceptan ambas modalidades siempre que se justifique la elección. Sin embargo:
- Decreto 1807 — amenaza media: Generalmente se acepta HEC-RAS 1D con buenas secciones transversales y justificación de la unidimensionalidad del flujo.
- Decreto 1807 — amenaza alta o zonas urbanas: La mayoría de curadorías y planeación municipal en ciudades como Manizales, Pereira y Armenia están exigiendo HEC-RAS 2D con MDT LiDAR o fotogramétrico.
- POMCA (Planes de Ordenación y Manejo de Cuencas): Las CAR especifican en los términos de referencia si aceptan 1D o exigen 2D. En los POMCA de segunda generación (post 2018) se está estandarizando 2D.
- Estudios FOPAE / IDIGER (Bogotá): Exigen HEC-RAS 2D con malla de alta resolución y validación con eventos históricos.
BIC tiene experiencia en modelación HEC-RAS 1D y 2D para estudios Decreto 1807, POMCA y diseño de obras de protección contra inundaciones en el Eje Cafetero y toda Colombia. ingenieriabernal.co | +57 302 477 8910