Tesis Lianet López Rodríguez

i
Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas
Facultad de Construcciones
Departamento de Ingeniería Hidráulica
TRABAJO DE DIPLOMA
TÍTULO: Procedimiento para la simulación hidráulica a partir de los software

ArcGIS y HEC-RAS para eventos extremos máximos.
Autor: Lianet López Rodríguez
Tutor: Ing. Lisardo M. González Saavedra
MSc. Rafael Matamoros García
Santa Clara
Curso: 2016-2017
"Año 59 de la Revolución"
ii
Pensamiento
“Los peligros no han de verse cuando se les tiene encima, sino cuando se les puede
evitar”.
José Martí
iii
DEDICATORIA
Quisiera dedicarle este Trabajo de diploma, a toda mi familia y en especial a:
Mis padres: Judith Rodríguez Torrecillas y Héctor Francisco López García por
ser mi motor impulsor en el transcurso de estos largos años y por enseñarme a
luchar por lo quiero en la vida, para ellos no existen palabras capaz de demostrar
tanto agradecimiento y amor, solo me resta decirles que los amo con todo mi corazón
y un millón de gracias.
A mi abuelita querida Anadelia García Samper, por ayudarme hacer realidad mis
sueños y por siempre estar presente en todo momento de mi vida brindándome su
amor y comprensión. A mi abuelo que en paz descanse que a pesar de no haber
alcanzado a ver este sueño realizado siempre me cuido y sé que estaría muy
orgulloso de verme convertida en toda una profesional.
A mi hermana Yudisledys Gómez Rodríguez, que siempre nos hemos ayudado y

apoyado incondicionalmente, y le doy las gracia por siempre haber estado ahí para
mí, a mi otra hermanita Yaremis de la Caridad López Luis, que a pesar de ser
muy chiquita y tener solo 7 añitos ha estado presente en esta larga trayectoria.
A mi esposo Yasiel Ruiz Zamora, que siempre ha estado junto a mí dándome

fuerza en los momentos malos y buenos, he tenido todo su apoyo y ha estado
presente ayudándome incondicionalmente a lo largo de mi carrera.
A mis tíos, tías y primos por estar presentes en esta dura tarea.
iv
AGRADECIMIENTOS
Quisiera agradecer a todo aquel que de una forma u otra han ayudado a volver este
sueño realidad, a todo el que con su apoyo y dedicación me ha tomado de la mano
en estos cinco años tan importante de mi vida. Pero de una forma muy especial
A mi esposo que con mucho amor siempre me ha apoyado, y ha sido un pilar muy
importante en mi carrera, solo me queda decirle muchas gracias por estar presente.
Mis padres que sin su esfuerzo y sacrificio nada de estos hubiese sido posible, les
agradezco muchísimo por su amor y dedicación por enseñarme lo bueno y lo malo
de la vida, por educarme y convertirme en la mujer que soy hoy muchas gracias.
Hermana por brindarme todo su apoyo, por realizar junto conmigo este sueño.
Abuelita por siempre formar parte muy importante de mi vida, y apoyarme.
Amiga Yaneris por brindarme su amistad incondicionalmente, y por saber que

siempre puedo contar con ella.
Amigas Nilien, Sulaimy y Dayana, por tener esta gran amistad y compartir con ellas
esta experiencia de la cual nunca me olvidaré.
Familia de mi esposo por apoyarme.
Todos mis compañeros de aula, que estuvimos juntos durante estos cinco años
Mis tutores MSc: Rafael Matamoros y Ingeniero: Lisardo Gonzales, por su
dedicación y paciencia.
Todos los miembros del Departamento de Ingeniería Hidráulica de la UCLV, que

me han ayudado en esta etapa tan difícil e importante en mi vida.
A todos: MUCHAS GRACIAS

v
RESUMEN
Las inundaciones provocadas por las intensas lluvias representan un peligro real
para la población y la economía del país. La dirección del Instituto Nacional de
Recursos Hidráulicos (INRH) se proyecta para poder determinar de manera confiable
y eficiente las predicciones de avenidas y sus consecuentes inundaciones. A partir
de las bondades que ofrecen los programas ArcGIS y HEC-RAS se propone en este
trabajo un procedimiento para la simulación hidráulica a partir de los mismos para
eventos extremos máximos tomando como caso de estudio la cuenca del río Sagua
la Chica, permitiendo obtener gráficamente la zona de inundación en un área
determinada para un caudal dado.
SUMMARY
The floods caused by the intense rains represent a real danger for the population and
the economy of the country. The address of the National Institute of Hydraulic
Resources (INRH) he/she is projected to be able to determine in a reliable and
efficient way the predictions of avenues and their consequent floods. Starting from the
kindness that you/they offer the programs ArcGIS and HEC-LEVEL intends in this
work a procedure for the hydraulic simulation starting from the same ones for
maximum extreme events taking like case of study the basin of the river Sagua the
Girl, allowing to obtain the flood area graphically in a certain area for a given flow.
vi
TABLA DE CONTENIDOS
DEDICATORIA ........................................................................................................................ iii
AGRADECIMIENTOS .............................................................................................................iv
RESUMEN ................................................................................................................................. v
INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 1
CAPÍTULO 1: REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA Y ESTUDIO DE ANTECEDENTES. ......... 6
1.1. Generalidades sobre las inundaciones. ......................................................................... 6
1.1.1 Inundaciones en Cuba. .............................................................................................. 10
1.2. Simulación hidráulica. ..................................................................................................... 17
1.2.1 Carácterísticas y empleo de la simulación hidráulica. .......................................... 17
1.2.2 Programas utilizados en la simulación hidráulica. ................................................. 21
Conclusiones parciales: ........................................................ ¡Error! Marcador no definido.
CAPÍTULO 2: Procedimiento para la simulación hidráulica en ríos. .............................. 22
2.1 Trabajo con el ArcGIS..................................................................................................... 23
2.2 Trabajo con el HEC-RAS................................................................................................ 26
2.3 Trabajo con el ArcGIS ..................................................................................................... 27
Conclusiones parciales: ........................................................ ¡Error! Marcador no definido.
CAPÍTULO 3: Resultados de la simulación hidráulica en el río Sagua la Chica.......... 29
3.1 Datos en forma gráfica.................................................................................................... 30
3.2 Datos en forma de tabla .................................................................................................. 35
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................... 40

1
INTRODUCCIÓN
El agua es un recurso vital para la vida. El planeta se enfrenta, en sus diferentes

regiones, a períodos de intensas sequías e inundaciones, afectando a una población
cada vez mayor, sin hacer distinciones entre países del primer o del tercer mundo.
Las inundaciones son amenazas que se dan naturalmente, se convierten en

desastres cuando hay afectaciones a las vías de comunicación y asentamientos
humanos.
Diferentes elementos ayudan a agudizar el efecto de las inundaciones, entre ellos se

encuentran el cambio climático, la falta de mantenimiento en las redes de drenaje, la
modificación de las llanuras de inundación de los ríos, debido a la acción del hombre,
entre otros factores naturales y antrópicos.
Estadísticas globales indican que en un lapso de 11 años ocurrieron en el mundo 982

grandes inundaciones, donde la zona más afectada fue Asia con el 44% de los
eventos, seguida por América con un 27%. Esto implicó la muerte de más de 225 mil
personas en Asia y más de 7 mil en América. A esto se le suma la pérdida de bienes
por más de 135 mil y 24 mil millones de dólares respectivamente en Asia y América.
(J Alcides 2010.)
Las inundaciones causadas por desastres extremos son devastadoras, arrasan todo
a su paso, las intensas lluvias provocan desprendimientos y arrastres del suelo
afectando todos los continentes, esto es un desastre natural potencialmente
destructor caracterizado por su frecuencia de ocurrencia, afectando y exterminando
todo.
Los efectos de las inundaciones pueden traer consigo otro tipo de desastres, como
es el ejemplo de 1993 en la llanura central de los EE.UU, a raíz de las inundaciones,
varios tanques de gas líquido navegaron río abajo en la cuenca del Mississippi,
creando una situación de máxima alerta tecnológica. Las sequías y los huracanes
por un período de 20 años, han favorecido la difusión de material radioactivo en una
vasta zona de Rusia. (Silva and Celada)
2
Cuba se encuentra situada en el Mar Caribe, próximo al límite oriental del Golfo de
México perteneciente a la cuenca oceánica del Atlántico Norte. Esta zona geográfica
clasifica en el cuarto lugar mundial en cuanto a la formación de ciclones tropicales, lo
que provoca importantes escurrimientos que se convierten en avenidas, uno de los
más importantes fenómenos naturales que padece Cuba.(Anders Brugal Pérez 2010)
Debido a sus características litológicas, el relieve, y la ubicación geográfica de la isla,

el archipiélago cubano está expuesto a disímiles inundaciones y desastres naturales,
este es azotado frecuentemente por fenómenos extremos de lluvias.
Los eventos hidrometeorológicos severos son la principal amenaza del país,

existiendo una gran población que habita en áreas de riesgo por huracanes,
tormentas tropicales, lluvias intensas e inundaciones por diferentes causas.(Civil
(2005))
Se han realizado numerosas investigaciones sobre las inundaciones y sus peligros

para la población y la economía, estas son producto a fenómenos naturales que
afectan a Cuba, existen peligros que acechan nuestro país cada año en períodos
determinados, como son los huracanes, las tormentas tropicales, la penetración del
mar en algunas ciudades, e incluso agudas sequías.
En el municipio de Venezuela en el sur de la provincia Ciego de Ávila el fenómeno de

inundación ocurre con frecuencia cuando suceden grandes precipitaciones, que
provocan la acumulación de agua libre sobre la superficie del terreno en varios
puntos del municipio que afecta indirecta o directamente a la población y a la
economía de esta zona agrícola. Los resultados demuestran que las precipitaciones
efectivas máximas diarias indicaron escenarios de sequía severa en el año 2004 y
exceso de precipitaciones e inundaciones fuertes en septiembre de los años 2001 y
2007 y en 2003 en el mes de junio. (Manrique Brown dic2013)
Muchos países hoy invierten recursos humanos y materiales con vista a estudiar los
fenómenos que están asociados a las inundaciones y desarrollar métodos, técnicas e
instrumental que ayuden a la preservación de las vidas y los recursos ante estos
eventos.(J Alcides 2010.)
3
Diversas partes del mundo han creado sistemas de alerta temprana, para evitar o
disminuir los riesgos y desastres ocasionados por las inundaciones, la alerta se
genera cuando el suceso amenazador está ocurriendo, o tiene una alta posibilidad de
que ocurra.
En Japón se desarrolló un sistema para la alerta y evacuación basado en el proceso

de infiltración y el flujo superficial. En Nueva Zelanda se desarrolló un sistema para
predecir en tiempo real la ocurrencia de movimientos en masa superficiales
desencadenados por lluvias, de acuerdo con pronósticos de clima.(Edier jul 2010, )
Uno de los principales logros de la Defensa Civil Nacional es el Sistema de Alerta

Temprana, pero el mismo se ve limitado en sus posibilidades por la falta de
herramientas científicamente sustentadas para la correcta predicción de las avenidas
y sus inundaciones.(López 2010)
En correspondencia con lo anterior, entre el Instituto Nacional de Recursos

Hidráulicos (INRH) y el Centro de Investigaciones Hidráulicas (CIH) se proyecta el
desarrollo de actividades científicas y tecnológicas tendentes a lograr una
herramienta ingeniera mediante la cual poder, de manera confiable y eficiente,
realizar predicciones de avenidas y sus consecuentes inundaciones. (Estrada 2008.)
Sistemas de detección empleando radares, satélites y otras tecnologías modernas se

perfeccionan día a día buscando soluciones factibles para el alerta temprana en caso
de inundaciones producidas por grandes lluvias. Paralelo a este desarrollo, han ido
surgiendo métodos y herramientas informáticas para la modelación matemática y
representación de la información. Dentro de las soluciones más reconocidas en el
campo de la Hidráulica para la modelación matemática de los procesos hidrológicos
e hidráulicos que abarca el estudio de las inundaciones debidas a grandes lluvias
está el Sistema de Información geográfico. (J Alcides 2010.)
Toda esta situación lleva consigo, la necesidad de implementar un sistema de alerta

temprana para las inundaciones con el objetivo de proteger las vidas humanas y los
principales renglones de la economía del país o de la región ante cualquier
fenómeno natural.
4
La provincia de Villa Clara no está exenta a un fenómeno tan destructivo como las
inundaciones, existen zonas bajas en la provincia donde anualmente son apreciables
las pérdidas materiales y económicas producto a este fenómeno.
La presente investigación tiene como objeto de estudio la hidrología superficial y

como campo de investigación el escurrimiento de las cuencas hidrográficas de Villa
Clara.
Problema de investigación: ¿Cómo realizar la modelación hidrológicas provocada

por fenómenos climatológicos extremos de precipitaciones mediante el uso de
herramientas computacionales? Como solución adelantada a este problema se tiene
la siguiente hipótesis: Si se logra determinar la secuencia de pasos para la
simulación hidráulica de una cuenca a partir de los datos de escurrimiento y
topografía empleando software profesionales, se obtendrán los valores de áreas y
zonas de inundaciones.
El objetivo general es establecer un procedimiento que permita a técnicos y

especialistas de la rama hidráulica evaluar la evolución de riesgos de inundaciones
mediante la aplicación de herramientas informáticas en una cuenca determinada.
A partir de los objetivos específicos siguientes:
1. Realizar el estudio de la bibliografía disponible para establecer el estado

del arte de esta investigación con la modelación hidrológica de eventos
extremos.
2. Determinar la modelación hidrológica aplicando el software ArcGIS y
HEC-RAS para la cuenca Sagua la Chica.
3. Analizar los resultados a partir del empleo del procedimiento en la zona
de estudio propuesta.
5
La tesis está estructurada de la siguiente forma.
Capítulo I: Revisión bibliográfica y estudio de antecedentes.
Capítulo II: Procedimiento para la simulación hidráulica en ríos.
Capítulo III: Resultados de la simulación hidráulica en el río Sagua la Chica.

Procedimiento para la simulación Hidráulica con HEC-RAS
CAPÍTULO 1: REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA Y ESTUDIO DE ANTECEDENTES.
1.1. Generalidades sobre las inundaciones.
El agua es un recurso vital para la vida. El uso del agua aumentó a un ritmo dos
veces más veloz que el aumento de la población pero las estadísticas son
deplorables, en África del Norte, Medio Oriente y el Sur de Asia se aprecia escasez
crónica de agua, cuatro de cada diez personas en el mundo viven en áreas con
problemas de falta de agua, se detecta además que en la medida que crecen las
ciudades se multiplican hasta por seis las necesidades de agua, ya es seria la
estimación que para el año 2025 aproximadamente 5500 millones de personas
enfrentarán problemas de escasez de agua en sus respectivos países. (Leon,2010)
A pesar del agua ser una fuente indispensable, y de prescindir de este recuso no
existiera vida en el planeta, esta también causa serias afectaciones a los seres vivos
y a los recursos materiales. Las intensas lluvias provocan inundaciones las cuales
son desbastadoras destruyendo todo a su paso dejando sin hogar y alimentos a
cientos de personas ocasionando también la muerte, como se observa en la
siguiente figura.
Figura. 1 Inundación en Guatemala.
Debido a los cambios climáticos se ha ido incrementado la frecuencia y la violencia

de los períodos de lluvias por lo que se intensifican las inundaciones en zonas bajas,
significando un riesgo potencial de afectación a las personas y la infraestructura en

general.
Las inundaciones son fenómenos naturales que se originan al caer grandes

precipitaciones en un período corto de tiempo en un área determinada; causando
determinados efectos en relación con el tipo de suelo, la pendientes topográficas del
lugar, el desarrollo hidrológico de la zona, las trasformaciones hechas por el hombre
al medio natural y por supuesto el cambio climáticos que es un hecho que se
manifiesta a escala global. (Manrique Brown dic2013)
Este evento extremo, que se presenta generalmente por lluvias torrenciales o

fenómenos meteorológicos, constituye la causa principal de desastres en algunas
regiones como se observa en la figura 2. Las inundaciones son una de las
catástrofes naturales que mayor número de víctimas produce en el mundo.
Figura. 2 Inundaciones en la India.
Las pérdidas de vidas y las afectaciones atribuidas a las mismas, después de la

ocurrencia de estos fenómenos, constituyen los principales daños. Por este motivo,
existe la tendencia de menospreciar los daños que pueden ser consecuencia directa
de las lluvias, por lo que es conveniente reconocer que aun cuando no se hayan
producido inundaciones fluviales, las aguas que penetran en edificaciones y
viviendas productos a las lluvias, atacan los cimientos y las estructuras, causando
enormes daños. (Almeida 2013)
Factores fundamentales que influyen en las inundaciones.
Las inundaciones en su mayoría son provocadas por lluvias intensas asociadas a

otros problemas como modificaciones del terreno producidas por:
- La prácticas agrícolas inadecuadas.

- Tala de árboles.
- Incendios.
- Urbanización y otras intervenciones inadecuadas en el medio ambiente.
La ocurrencia de las lluvias extremas y prolongadas también determina el régimen

hídrico de los ríos, lo cual origina las mayores crecidas durante el período lluvioso.
Pequeños arroyos y ríos aumentan su caudal de forma súbita y producen
inundaciones en el entorno de sus cuencas fluviales. De continuar las lluvias, el
terreno anegado se extiende, y en lugares con poca pendiente del terreno, a veces
se unen varias corrientes fluviales formando extensas zonas inundadas. (J.L)
En las inundaciones producidas por huracanes, tormentas tropicales, e intensas

lluvias no sólo intervienen las condiciones meteorológicas, sino también otros
factores que influyen negativamente, pudiendo agravar sus consecuencias. Entre
estos se encuentran:
1. Las obstrucciones en los desagües naturales o artificiales, debido a la

acumulación de sedimentos, piedras, árboles y otros materiales que reducen
sus capacidades de circulación.
2. Las características de los terrenos montañosos.
3. El estado técnico y de mantenimiento de las obras hidráulicas en especial, de
los embalses y micro embalses, pudiéndose originar fallas en sus cortinas y
mecanismos de seguridad.
4. La construcción sin previa compatibilización, de viales u otras obras civiles
pueden influir negativamente en los drenajes.
5. El cambio climático, el cambio en el uso de los suelos, la urbanización,
deforestación.
Las lluvias asociadas a estos fenómenos meteorológicos pueden ser intensas

durante un extenso período de tiempo, provocando la destrucción en diferentes
zonas.
Efectos destructivos de las inundaciones. Ejemplos.
Las inundaciones pueden provocar la destrucción de estructuras viales, incluyendo

puentes provocando así la incomunicación de calles y caminos para los pueblos
cercanos como se aprecia en la figura 3, estas pueden desencadenar epidemias
producto a la destrucción de alcantarillado y fosa por lo que las aguas limpias y las
residuales se mezclan y provocan una alta contaminación, ocasiona grandes daños
en el sector económico por ejemplo en la agricultura exterminando los cultivos.
Figura 3. Inundaciones en carreteras.
Según (SUR abril 2016) los efectos de las inundaciones ocurridas en América del Sur
se manifestaron de la siguiente forma:
- Paraguay fue el país más afectado tras las intensas lluvias, desde diciembre de
2015, cuando se agudizaron los efectos de El Niño al menos 140 mil personas
tuvieron que ser evacuadas por las inundaciones y crecidas del río Paraguay.
- La región uruguaya se vio afectada a finales de 2015 por fuertes lluvias que
causaron graves inundaciones. Al menos 23 mil 456 personas recibieron el año
nuevo fuera de sus hogares, tras el desbordamiento de ríos en varios

departamentos del norte del país.
- En Argentina el temporal de lluvias dejó 28 mil personas damnificadas, las lluvias

afectaron varias provincias del centro y noreste de Argentina con puentes caídos y
campos anegados.
- Brasil se vio afectado por las lluvias, específicamente en Sao Paulo al menos 20
personas fallecieron y más de 600 mil quedaron desplazadas.
- Chile fue afectado en la zona central, donde al menos dos fallecidos, 4.5 millones
de personas quedaron sin acceso al agua potable, 20 mil hogares sin energía
eléctrica y ocho desaparecidos, es el saldo de las fuertes lluvias.
En marzo de 2017 Perú fue azotado por un gran desastre climatológico, donde
decenas personas perdieron la vida, otras desaparecidas y cerca de 70 000
damnificados y medio millón de personas afectadas.
Todas las regiones del país fueron alcanzadas por el fenómeno conocido como Niño
costero, que se produce por un inusual calentamiento del océano Pacífico, que baña
las costas peruanas. El agua se evapora en grandes cantidades y se condensa al
llegar a la tierra, ocasionando las lluvias que terminan por desbordar las cuencas
hidrográficas.(Pais marzo 2017)
En los últimos años las inundaciones se han incrementado en Europa, provocando

graves daños en regiones de Croacia, Rumanía, Bélgica, Francia, Alemania y otros
estados de la región.
1.1.1 Inundaciones en Cuba.
Las inundaciones son una de las catástrofes naturales que más afectan a Cuba. El
archipiélago cubano está expuesto a numerosas amenazas o riesgos naturales,
debido a un conjunto de elementos entre los que se encuentran su ubicación
geográfica, clima y relieve.
Dadas las características de país tropical, con el paso frecuente de tormentas o la

generación de intensos aguaceros durante el período lluvioso, se producen grandes
inundaciones.
Figura 4. Inundación en el aliviadero de la presa Palmarito.
El régimen de precipitaciones del país posibilita la formación de inundaciones, sobre

todo durante el período lluvioso (mayo a octubre), aunque se han producido
inundaciones importantes en la época menos lluviosa (noviembre a abril) debido a la
influencia de frentes fríos.(Celada 2001)
La influencia de lluvias intensas y prolongadas se refleja de diversas formas en el

terreno. Así, en las zonas rurales con deficientes condiciones de drenaje (poca
pendiente, suelos de baja infiltración), las aguas inundan campos agrícolas que en
ocasiones producen pérdidas de las cosechas y dificultan la aplicación de la técnica
agrícola. En zonas urbanizadas la aglomeración de edificios y otros objetivos
construidos por el hombre hacen que sean mayores las probabilidades de
inundaciones, por lo cual también aumentan las probabilidades de pérdidas de vidas
humanas y la destrucción de bienes.(Celada 2001)
Las pérdidas de vidas y propiedades en una inundación pueden ser eludibles, estas
pérdidas ocurren con frecuencia cuando se considera que existe una protección
adecuada o se desconoce la gravedad del fenómeno como ocurrió en el año 1963
durante el paso del ciclón Flora por las provincias orientales
En los últimos 15 años Cuba ha sido impactada directa o indirectamente por 28

ciclones tropicales 8 de ellos con gran intensidad, provocando cuantiosos
inundaciones, y desastres tanto económicos como de vidas humana donde han
fallecido un total de 56 personas, con pérdidas calculadas en más de 25 mil millones
de dólares, las medidas adoptadas por el Sistema de Defensa Civil permitieron
proteger más de 14 millones de personas. (CITMA 2016)
Zonas vulnerables a las inundaciones en Cuba.
Cuba cuenta con una superficie provincial de 104 945 km2, de estos un territorio
inundable de 26 132 km2 el cual representa en el 24.9% incluyendo las áreas de
espejos de los embalses.
La lámina de precipitación media anual ha sido calculada en 1 375 mm, sin embargo,
su distribución espacial no es homogénea, ya que en algunas zonas precipita más de
3 000 mm y en otras alcanza 600 mm al año. La ocurrencia de las lluvias extremas y
prolongadas también determina el régimen hídrico de los ríos, lo cual origina las
mayores crecidas durante el período lluvioso(J.L)
La provincia cubana que tiene más territorio inundable es la de Granma (42%) debido
a las inundaciones que se producen en la Llanura del Cauto para condiciones
naturales ya que la construcción de los embalses de los últimos años ha mitigado en
parte el problema.
La Llanura sur y la zona de la costa norte de la provincia de Pinar del Río presentan
el 41% de territorio propenso a inundarse y en la provincia de Matanzas el 38% del
territorio es inundable con relación al total nacional. En este caso influye
considerablemente el área ocupada por la Ciénaga de Zapata y la Llanura de Colón
fundamentalmente. Por último, debe señalarse que el territorio del municipio especial
de la Isla de la Juventud tiene 564 km 2 (25%), cifra notable si se tiene en cuenta la
configuración del país. (J.L)
La formación de inundaciones en Pinar del Río, han sido provocadas por la

obstaculización, en muchos casos, de las vías de evacuación de las aguas a partir
del plan de desarrollo socio económico realizado durante los últimos 20 años. Por
otra parte, en un territorio de llanura cultivado, donde se aplican técnicas de riego

(aspersión y anegamiento), si no son resueltos los problemas de drenaje y se riega
sin control y planificación, pueden ocurrir inundaciones que ocasionan la pérdida de
las cosechas y al retirarse el agua, la salinización de los suelos.
Inundaciones ocurridas en distintos lugares del país, sobre todo en zonas urbanas,
como ocurre en la Ciudad de La Habana, por ejemplo; también en áreas rurales,
como la cuenca del río Cuyaguateje, donde se tupió el sumidero de salida de las
aguas del río y se produjo la inundación del Valle de Luis Lazo (Celada 2001)
Inundaciones en la provincia de Villa Clara y en la cuenca Sagua la Chica.
En la provincia de Villa Clara las inundaciones por intensas lluvias ocurren en área
susceptible para la acumulación de gran volumen de agua, dado ello por su
morfología y una insuficiente capacidad del drenaje, influido además por factores de
impermeabilidad del suelo, las rocas subyacentes, la retención de escorrentías por la
cobertura vegetal y los caudales que descargan los ríos según su orden de
categoría.(Ministerio de Ciencia 2010)
Figura 5. Inundación en el puente de Ranchuelo a Esperanza en Villa Clara
Existen 63 presas pequeñas distribuidas por todo el territorio ubicadas en el cauce de

ríos de menor caudal y arroyos, con una capacidad de embalse total 43,191 hm3. En
su mayoría presentan problemas en su estado técnico, constituyendo una amenaza
de inundación, por rupturas, en áreas de cultivo situadas aguas debajo de su cierre,
así como asentamientos poblacionales y vías de comunicación.(Ministerio de Ciencia

2010)
En esta provincia las inundaciones han dejado en la ciudad de Sagua la Grande

enormes pérdidas por todos los conceptos posibles, pero se convirtieron en un
motivo más para que ella creciera. Cada crecida que destruía industrias,
edificaciones o comercios obligaba a los sagüeros a reconstruirlos más fuertes,
modernos, vistosos, en lugares más altos y seguros.(Yosbanys Roque Herrera Marzo
2010)
Por ejemplo en la provincia de Villa Clara se han desarrollado los Estudios de

Peligro, Vulnerabilidad y Riesgos de Desastres de inundaciones por intensas lluvias,
penetraciones del mar y afectaciones por fuertes vientos, que permiten identificar,
cuantificar y cartografiar los escenarios de peligros, la vulnerabilidad de los recursos
expuestos y el riesgo estimado de sufrir pérdidas en caso de desastres por estos
peligros.
El Riesgo de Desastre son las pérdidas esperadas, causadas por uno o varios
peligros particulares que inciden simultánea o concatenadamente sobre uno o más
elementos vulnerables en un tiempo, lugar y condiciones determinados. Constituye el
elemento fundamental para la determinación de las recomendaciones dirigidas a la
prevención de los desastres, además de las de preparación y enfrentamiento.
Peligro: Evento extraordinario o extremo (de origen natural o tecnológico),

particularmente nocivo que puede producir en un momento y lugar determinado, con
una magnitud, intensidad, frecuencia y duración dada, un efecto desfavorable para la
vida humana, la economía y la sociedad, al extremo de provocar un desastre. Su
determinación es un análisis probabilístico de dónde, cuándo y cómo va a ocurrir el
evento.
Vulnerabilidad: Predisposición a sufrir pérdidas o daños de elementos expuestos

(población humana, infraestructura edificada, redes, áreas de cultivo, etc.) ante el
impacto de un peligro.
Riesgo: Pérdidas esperadas a causa de uno o varios peligros que inciden simultánea
o concatenadamente sobre uno o más elementos vulnerables, en un tiempo, lugar y
condiciones determinadas.
El río Sagua la Chica se encuentra ubicado en la provincia de Villa Clara, en el

municipio Encrucijada, este río nace en el Escambray y desemboca en la Playa Juan
Francisco como se muestra en la figura 6.
Figura 6. Ubicación geográfica del poblado y el río Sagua la Chica.
Figura 7. Río Sagua la Chica.

Este ha causado disímiles inundaciones a los poblados adyacentes a él, los

pobladores de Sagua La Chica, en la costa norte del municipio villaclareño de
Camajuaní, contemplaron con asombro cómo sus casas resultaron barridas con
todos sus bienes adentro por una súbita inundación del río que tiene el mismo
nombre que el pequeño poblado de menos de dos mil habitantes, en el cual fueron
perdidos diferentes equipos, propiedades y útiles escolares de la escuelita primaria.
Los habitantes de Sagua la Chica tuvieron que ser evacuados en helicópteros por las
Fuerzas Armadas. Lo mismo sucedió con otras 300 personas del cercano poblado de
El Santo debido a las fuertes inundaciones, las cuales fueron producidas por las
intensas lluvias que se originaron en esta provincia del centro de Cuba, que estas
inundaciones no sólo son producto de las lluvias, sino también al pésimo estado de
los embalses (Ministerio de Ciencia 2010)
Escenario de mayor vulnerabilidad ante inundaciones son, las zonas de los cursos
bajos de los ríos Sagua la Chica, Sagua la Grande y Cañas son las que presentan
mayor peligro de inundación, así como la del Valle de Jibacoa (ante el efecto de
retardo del escurrimiento a través del sumidero cuando ocurren precipitaciones
intensas). Esta son de interés agrícola y en ellas se localizan asentamientos
poblacionales e instalaciones económicas que son afectados, tales como: Santo
Domingo, Sagua la Grande e Isabela en la cuenca del Sagua la Grande; Falcón,
Sagua la Chica y El Santo en la del Sagua la Chica; Placetas en la del Zaza y
Jibacoa en la del Agabama, como se observa en la siguiente figura. (Ministerio de
Ciencia 2010)
Figura. 8 9Vulnerabilidad estructural para peligro alto de inundaciones por intensas

ANEXO
lluvias
1.2. Simulación hidráulica.
A partir de los avances obtenidos en las ciencias informáticas, sobre todo aquellos
referidos a la simulación computacional de fenómenos reales, ha sido posible
estudiar problemas complejos vinculados a la hidráulica, que han permitido evaluar y
hasta predecir determinados eventos.
1.2.1 Carácterísticas y empleo de la simulación hidráulica.
Mediante los modelos matemáticos de simulación hidráulica de inundaciones, es

posible manejar hipótesis suficientemente realistas o previsibles que nos ofrezcan
cierto grado de confianza y seguridad a la hora de tomar decisiones, ya sea en la
ordenación del territorio en torno a nuestros ríos o para exigir criterios de diseño de
obras e infraestructuras capaces de soportar y funcionar adecuadamente en
situaciones de emergencia (Anders Brugal Pérez 2010)
La modelación se considera parte integrante de la gestión de las inundaciones,

empleando modelos tanto para la planeación y el diseño, como para la predicción de
la misma.
Las simulaciones hidráulicas representan el análisis de interrelación entre la

topografía del cauce de un río, los volúmenes de agua y sedimentos transportados,
así como la manera que influye en el nivel de agua las obstrucciones u obras
hidráulicas que se presentan en su cauce. Siendo una herramienta muy útil para
entender estos temas y darle soluciones a problemas planteados en el manejo del
cauce natural.
La simulación de los sistemas de distribución de agua puede entenderse, como el

uso de una representación matemática del sistema real (denominado modelo
matemático), con el que se pretende aumentar su comprensión, hacer predicciones
y posiblemente ayudar a controlar el sistema utilizándose como la base en el cálculo
hidráulico para simular diferentes puntos de inundación. (González 2007)
Ejemplos de empleo de la simulación hidráulica
La simulación hidráulica tiene diferentes funciones como pueden ser para simular los
diferentes estados de carga que se producen en una red de distribución, para las
inundaciones de los cultivos.
Simulación de los sistemas de abasto de agua a la población.
Las simulaciones hidráulicas se usan para la solución de problemas relacionados con

las estructuras hidráulicas, por ejemplo determinar la capacidad hidráulica, reducir las
pérdidas de carga en entradas a canales o tuberías o en secciones de transición;
desarrollar métodos eficaces de disipación de energía en la corriente al pie de las
presas de sobre flujo o en el extremo de salida de las atarjeas, reduciendo de ese
modo la erosión del lecho de los cauces de ríos; determinar coeficientes de descarga
para presas de sobre flujo; desarrollar el mejor diseño de vertederos de presas, de
sifones y pozos.
Estructuras de salida de los embalses; diseñar puertos, incluyendo determinar la

mejor sección transversal, altura y ubicación de los rompeolas, así como la posición y
ubicación de la entrada; diseñar esclusas, incluyendo los efectos sobre los barcos de
las corrientes establecidas debido al funcionamiento de las esclusas.
Se usan además para determinar zonas de inundaciones.
Simulación hidráulica en Cuba.
Debido a la ubicación geográfica del país, a los períodos de intensas lluvias, y a las
fuertes tormentas se ven afectadas algunas regiones de este territorio, por eso se
considera importante proponer criterios y metodología que permita una simulación
hidráulica de las zonas con peligro a las inundaciones.
Desde el 2015 se ejecuta en las cuencas de los ríos Zaza y Agabama, de Sancti
Spíritus el montaje de un sistema de alerta temprana el cual marcha
satisfactoriamente, con el objetivo de prevenir las inundaciones ya que ofrece mayor
seguridad a las casi 30 000 personas que residen en áreas vulnerables alrededor de
estas cuencas, así como la posibilidad de proteger sus bienes y la economía.
Experiencias sobre la simulación hidráulica en la provincia Villa Clara.
 Proceso de estimación de inundaciones empleado por la Empresa de

Aprovechamiento Hidráulico de Villa Clara.
La determinación de las zonas y niveles de inundación es un proceso que en la

actualidad llega a hacer muy engorroso, partiendo que no se utilizan software con
una finalidad específica para este proceso sino que se apoyan en la programación de
ciertos algoritmos de trabajo.
En estos momentos los integrantes del grupo Agua, conformados por especialistas
de la Delegación Provincial de Recursos Hidráulicos, de las Empresas de Proyectos
y Aprovechamiento Hidráulico ante la cercanía de un evento meteorológico de gran
magnitud, son activados por parte de la defensa civil, y son los responsables de
alertar lo referido a peligros por inundaciones.
Un evento de este tipo cuenta de 4 fases, la informativa, la de alerta ciclónica, la de

alarma ciclónica y la recuperativa. Específicamente en la fase de alerta ciclónica si
alguna presa va a verter este vertimiento se añade al cálculo aguas abajo de la lluvia
de la escorrentía que esto forme y se va determinando su nivel de inundación.
Cuando ya es eminente el paso del huracán la información de la lluvia se realiza
cada dos horas y se informa que río va a crecer, que presa va a verter y que
inundación se puede producir. En esta etapa se realizan los cálculos de pronóstico
del área de inundación a partir del empleo de fórmulas matemáticas. El algoritmo de
trabajo utilizado con estos fines se muestra a continuación.
Esquema. 1 Metodología actual para el pronóstico de las áreas de inundaciones.
La presa Alacranes es una de las experiencias de simulación hidráulica ocurridas en

Villa Clara la cual se encuentra ubicada en el río Sagua la Grande a 3.5 km al oeste
del poblado de Sitiecito, municipio Sagua la Grande. Cuando ocurren grandes
avenidas, el gasto de vertimiento del aliviadero provoca inundaciones en un área
considerable aguas debajo de la presa, como la ocurrida durante el azote del
huracán Lili. Para la realización de esta simulación hidráulica se utilizaron 12 perfiles
topográficos tomados del estudio topográfico realizado en diciembre del 2013, así
como los perfiles del estudio topográfico realizado en el 2009, que incluyen el
levantamiento arquitectónico de los tres puentes existentes. Para la cota de
inundación en el área se calculó la curva superficial de remanso por el software HEC-
RAS desde una sección ubicada a 180 m aguas abajo del puente de ferrocarril,
asumiendo que en esa sección el río alcanza un régimen normal hasta una sección
ubicada en el canal de salida del aliviadero (5,3 km aproximadamente aguas arriba
de la sección inicial) donde se estima que debe formarse el salto hidráulico,
considerando que en todo ese tramo se forma un régimen subcritico. Los cálculos se
hicieron para diferentes gastos, teniendo en cuenta que el caudal de diseño del
aliviadero de la presa correspondiente al 0,5 % de probabilidad es igual a 2400 m3/s,
el del 1% de probabilidad es 1831 m3/s, el gasto de vertimiento del aliviadero durante
el huracán “Lili” fue igual a 1250 m3/s.(Gaspar marzo 2014)
1.2.2 Programas utilizados en la simulación hidráulica.
Se disponen de modelos matemáticos muy sofisticados y de gran prestigio, éstos se

clasifican principalmente en relación a la dimensionalidad del análisis del flujo.
Modelos numéricos tales como SSIMM, FLUENT, CFX y FLOW-3D emplean los tres
componentes del vector velocidad (modelos numéricos tridimensionales); RiCOM,
Hydro-2de, River2d, MIKE-21, RMA-2, FESWMS y FLOW-2D son modelos basados
en la hipótesis del flujo bidimensional, y AULOS, MIKE-11 y HEC – RAS, y sobre
este último se abordara en este trabajo ya que este es un modelo numérico de
dominio público.(Montes Octubre de 2011)
Existen un extenso conjunto de instrumentos informáticos para la modelación

hidráulica pero a excepción del HEC-RAS, las demás son comerciales, este es un
programa gratuito que se obtiene de internet.
Este programa ha sido desarrollado por el Hydrologic Engineerig Center del U.S
Army Corps Of Engineers, de los Estados Unidos, siendo unos de los modelos
hidráulicos más utilizados en la modelación hidráulica de cauces. (Martínez)
El modelo de simulación hidráulica HEC-RAS, permiten pronosticar la dinámica de

los niveles de agua en los eventos hidrometeorológicos extremos de inundación,
definiendo las cotas de inundación a través de perfiles transversales, simulando de

manera aproximada el comportamiento de la dinámica del recurso hídrico y del cauce
con características de secciones mojadas variables con cualquier geometría a lo
largo del cauce, diferentes tipos de rugosidad para ciertas partes del perfil mojado,
distintas profundidades del agua y con caudal variable a lo largo del cauce en
condiciones de régimen de flujo sub-critico o súper-crítico con efectos hidráulicos
debido a obstáculos transversales naturales o artificiales en el cauce. (Naranjo)
Para el funcionamiento del HEC-RAS (River Analysis System) se debe tener en

cuenta datos geométricos estos son diversas secciones transversales a los largo del
cauce o cauces considerados, este modelo calcula la pendiente de ese tramo, otro
datos es el caudal este puede ser un solo valor constante o variable en el tiempo.
El modelo HEC-RAS tiene las características necesarias para realizar una la

simulación hidráulica en cualquier tramo de un rio. Tiene la capacidad para
interactuar con modelos digitales de terreno mediante sistemas de información
geográfica ArcGIS y proporcionar resultados de alta calidad en cuanto a mapas de
inundaciones. (Martínez)
CAPÍTULO 2: Procedimiento para la simulación hidráulica

en ríos.
En este capítulo se describe metodológicamente cada uno de los pasos a realizar
para lograr la simulación hidráulica en ríos utilizando software de Sistema de
Información Geográfica (GIS) ArcGIS y HEC-RAS. La metodología de este trabajo
utilizado con estos fines se muestra a continuación.
Esquema. 2 Procedimiento propuesto para la simulación hidráulica de los ríos, ante

un evento meteorológico para determinar las áreas de inundación.
1.1 Trabajo con el ArcGIS.
En esta etapa de trabajo con el ArcGIS se define el área objeto de estudio y se elige
el modelo digital de elevación (MDE), a continuación se determinar el tramo de río a
simular, se delimita la posible zona de inundación, se definen las secciones
transversales dependiendo de su longitud e intervalos y por último se exportan los
resultados al HEC-RAS. Estos pasos de describen a continuación.
1. Se importa al ArcGIS el TIN, que es el terreno del caso de estudio, se dibuja el

cauce del río con ayuda de la herramienta Steam Centerline con el objetivo
de delimitar el tramo a simular como se muestra en la siguiente figura.
Figura 9. Cauce del río.
2. Se dibujan las líneas de los márgenes derecho e izquierdo del río, con ayuda de la
herramienta Banks Line como se muestra en la figura 10.
Figura 10. Márgenes del río.
2. Delimitar la zona donde se prevé los posibles riesgos de inundaciones a

ambos márgenes del río empleando Flow Path Centerlines como
instrumento, con el objetivo dar una referencia de la posible área inundada
como se muestra a continuación.
Figura 11. Zona de posible inundación.
4. Con la herramienta Construct XS Cut Lines se colocan la longitud y el intervalo

de las secciones, con ayuda del instrumento XS Cut Lines se dibujan las secciones
transversales a lo largo del perfil del río como se observa en la figura 12.
Figura 12. Secciones transversales en ArcGIS.
3. Agregar la tipología al cauce principal, con ayuda de la herramienta Stream

Centerline Attributes, y los atributos de las secciones transversales.
4. Exportar para HEC-RAS, con Export Ras Data, este se guarda en formato sdf.
2.2 Trabajo con el HEC-RAS
Después de concluir el trabajo en el ArcGIS, sus resultados preliminares se exportan

al HEC-RAS una vez en este se ubica los valores de la n de Manning, se coloca el
caudal del río, se ve el tipo de flujo y se exporta este archivo al ArcGIS. Donde se
mostrara más explicado a continuación.
1. Se abre el programa HEC-RAS se busca la dirección donde se guardó el

trabajo en ArcGIS, y se exporta a este programa como se muestra a
continuación.
Figura 13. Secciones transversales en el programa HEC-RAS.

2. Se colocan los valores de Manning estos valores se agregan obligatoriamente,
con ayuda de la herramienta Edit Manning's n or k Values.
Tabla. 1 Colocación de los valores de la n de Manning.
3. Se ubica el caudal del río, se condiciona el terreno y para esto se escoge el

tipo de profundidad, con ayuda de la herramienta Steady flow Data, con el
objetivo de introducir todos los datos necesarios del río.
4. Con la herramienta Steady flow analysis se analiza el flujo del río para ver
cómo se comporta este como se muestra en la siguiente figura.
Figura. 14 Tipo de flujo.
5. Se va al HEC-RAS y con ayuda del instrumento Export Data, que se

encuentra ubicado en la ventana principal de este programa, se exporta el archivo
creado en el formato sdf.
2.3 Trabajo con el ArcGIS
Posteriormente de concluir el trabajo en HEC-RAS, sus resultados se exportan al

ArcGIS, donde se cambia el formato del archivo, se colocan los datos
correspondientes como la dirección del fichero, el (MDE) que se ha utilizado, la
dirección de salida y se seleccionan los perfiles donde se debe observar la
simulación. Como se explicara a continuación.
1. Se abre el trabajo en el ArcGIS y con ayuda de Import Ras sdf file pongo la
dirección de salida que es la misma donde se salvó el trabajo de HEC-RAS y
debajo sale el nuevo nombre del archivo pero con extensión en xml.
2. Con ayuda del instrumento Layer Setup, sale una ventana donde se colocan
datos importantes como: se busca la dirección del archivo que se convirtió en
xml, el (MDE) con que se ha trabajado, se pone la dirección de salida, y se
coloca el tamaño de la celda como se observa en la figura.
Figura. 15 Dirección del archivo.
3. Se selecciona los perfiles con ayuda de la herramienta Water Surface

Generation
4. Se seleccionan los perfiles y debe salir la simulación de las inundaciones en
cada perfil con ayuda de Floodplain Delineation Using Rasters
 Todos los pasos anteriores se describen en detalles en el procedimiento

propuesto para la determinación de la simulación hidráulica del rio que se
muestra en los anexos.
CAPÍTULO 3: Resultados de la simulación hidráulica en el

río Sagua la Chica.
En este capítulo se muestran los resultados obtenidos a partir del caso de estudio del
río Sagua la Chica, este río es la corriente principal de la red hidrográfica de la
cuenca tiene una longitud total aproximada de 114,0 km y con una pendiente
natural media 1.9 ‰ por mil.
La cuenca del río Sagua La Chica es la segunda en extensión territorial de esta

provincia, ocupando unos 1 066 km2, su superficie incluye parcialmente 6 municipios
entre ellos están Encrucijada, Cifuentes, Santa Clara, Placetas, Remedio Camajuaní
como se muestra el siguiente mapa.
Figura. 16 Distribución de los municipios en la Cuenca Sagua la Chica.
Como datos de partida para los cálculos se cuenta con el modelo digital de elevación
del área de estudio, la carta topográfica, los valores de caudal y el coeficiente de
Manning.
Al aplicar cada uno de los pasos que se sugieren en el procedimiento para la

simulación hidráulica en ríos en el área de estudio, se obtienen resultados en forma
gráfica y en forma de tablas, que van desde los diferentes perfiles hasta las zonas de
inundación.
3.1 Resultados en forma gráfica
A continuación se presentan los ejemplos de salida de las formas gráficas, es preciso

destacar que dentro de cada salida en el menú de OPTIONS se elige que resultado
se desean ver, así como los colores, estilos de las líneas y el texto que aparece en
los ejes.
Ejemplo de salida de una sección transversal.
A partir de la simulación de diferentes caudales, que van desde los 800 hasta los
3100 m3/s y que corresponden a diferentes estacionados como se muestra en la
tabla 1, se obtuvo de forma gráfica la lámina de agua para cada caudal, enfatizando
en los 1500 m3/s que es el caudal de máximo escurrimiento anual para una
probabilidad del 1% ante el evento meteorológico similar al huracán Sandy del año
2012, los demás caudales son caso de estudio para visualizar el comportamiento de
las inundaciones en el programa HEC-RAS, toda la información gráfica está reflejada
en la figura de la 17.
Tabla. 2 Caudales para cada perfil

Figura. 17 Lámina de agua para un caudal de 800 m3/s en la sección transversal 800.
Otros resultados que se pueden obtener mediante la simulación con el HEC-RAS, es

el sentido en el que está dirigido la inundación, el cual se puede visualizar para los
diferentes caudales como se muestra en las figuras de la 18 a la 20
Figura. 18 Sección transversal en el río para un caudal de 800 m 3/s

Figura. 19 Sección transversal en el río para un caudal de 1500 m 3/s
Figura. 20 Sección transversal en el río para un caudal de 3100 m3/s
.
Las figuras de la 21 a la 25 muestran el cauce del río en el tramo de estudio y el área

que abarca la inundación en cada sección transversal desde 800m 3/s a 3100m3/s.
Figura. 21 Representación tridimensional de la inundación para un caudal de

800m3/s.

1100m3/s.

1500m3/s.

2000m3/s.
Figura. 24 Representación tridimensional de la inundación para un caudal

de 3000m3/s.
Como se puedo observar en las figuras anteriores, el software es capaz de mostrar

en forma gráfica las áreas de inundaciones y hacia donde está dirigida la misma,
vinculando esto al caudal simulado.
3.2 Datos en forma de tabla
El software HEC-RAS brinda la posibilidad de obtener resultados de todas las

secciones transversales en forma de tabla.
Tablas de las secciones transversales presentan información muy detallada para

cada una de las secciones y para los caudales la cual se obtiene seleccionando en la
pantalla principal Cross Section Output.
La tabla número 3 representa la información puntualizada de todos los estacionados

con los diferentes caudales colocando como ejemplo ilustrativo un caudal de 800
m3/s para la estación 1200 donde se puede apreciar la velocidad del flujo, la altura de
la energía, el área de inundación, la altura de la lámina de agua entre otras.
Dónde: Q total (m3/s): Caudal total en la sección.
Min Ch El (m): Cota inferior del cauce en la sección.

W.S. Elev (m): Altura de la lámina de agua.
Crit W.S. (m): Cota de calado crítico.
E.G. Elev (m): Altura de energía.
E.G. Slope: Pendiente de la línea de energía.
Vel Chnl (m/s): Velocidad del agua en el cauce.
Flow Área (m2): Superficie mojada en la sección.
Top Width (m): Ancho de la superficie libre del flujo en la región.
Froude # Chl: Número de Froude.
Tabla: 3 Información de la estación 1200 para un caudal de 800 m3/s.
Tabla: 4 Información de la estación 1200 para un caudal de 1500m3/s.

Tabla: 5 Información de la estación 1200 para un caudal de 3100m3/s.
En estos ejemplos de diferentes caudales se puede apreciar claramente que el caso

donde el caudal es de 3100 m3/s aumenta considerablemente el área de inundación.
Siendo de gran interés el área inundada por 1500 m3/s, el cual es el caudal de
estudio en río Sagua la Chica.
Tablas simplificada para los perfiles, existen diferentes tablas predeterminadas a

continuación se muestra una de ellas, la cual se obtiene seleccionando en el menú
VIEW la opción PROFILE SUMMARY TABLE. Esta brinda una información más
global sobre los perfiles.
Tabla: 6 Información global de todos los perfiles.

3.3 Resultados del ArcGIS.
Este resultado muestra el área de inundación, representado en el río Sagua la Chica

en el poblado del Santo.
Figura. 25 Área de inundación.

Conclusiones
 Con este trabajo se brinda un procedimiento que permite a especialistas de la

rama hidráulica realizar simulaciones hidráulicas para la evaluación de riesgos
de inundaciones mediante la interrelación de los programas ArcGIS y HEC-
RAS.
 Se logró implementar el procedimiento propuesto empleando como caso de
estudio el río Sagua la Chica permitiendo obtener gráficamente la zona de
inundación en un área determinada para un caudal dado.
Recomendaciones:
 Implementar el procedimiento propuesto en las empresas de aprovechamiento
Hidráulico de las diferentes delegaciones del INRH en el país.
 Utilizar las posibilidades que brinda el procedimiento para su utilización en la
creación, junto a otros elementos, en un sistema de alerta temprana sobre
inundaciones.
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28. PAIS, E. marzo 2017. Available:
http://internacional.elpais.com/internacional/2017/03/19/america/1489886448_
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29. PERÉZ, A. L. M. A. E. Hidráulica de canales
30. SILVA, D. J. L. B. & CELADA, M. M. Á. S. En publicación PNUD (2001):
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31. SUR, T. abril 2016. Inundaciones en América del Sur [Online]. Available:
http://www.telesurtv.net/telesuragenda/Repercusiones-de-El-Nino-en-
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32. YOSBANYS ROQUE HERRERA, A. L. D., ISMENIA DOMÍNGUEZ
HERNÁNDEZ. Marzo 2010. Sitio web Sagua la grande: más de dos siglos de
experiencias con inundaciones. REDVET. Revista electrónica de Veterinaria
1695-7504 [Online], Vol. 11. Available:
33. http://www.veterinaria.org/revistas/redvet/n030310B.html.
Anexo 1
Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas
Facultad de Construcciones
Departamento de Ingeniería Hidráulica
TRABAJO DE DIPLOMA
TÍTULO: Procedimiento para la simulación hidráulica a partir de los software

ArcGIS y HEC-RAS para eventos extremos máximos.
Autor: Lianet López Rodríguez

Introducción
Este manual describe paso a paso el procedimiento para la simulación hidráulica en

ríos implementado software como el ArcGIS y el HEC-RAS, los cuales permiten
llegar a obtener las áreas de inundaciones en un caso de estudio determinado ante
un evento climatológico de gran intensidad.
Diagrama de flujo
Anexos: 1
Trabajo en el ArcGIS
1. Se abre el software ArcGIS, se salva el trabajo en la carpeta que se destine

para esto, se le pone título y se carga el (MDE) del área que se va a trabajar.
Figura 1. Guardar el trabajo
Figura 2. Cargar el TIN

2. Dibujar el cauce del río: Voy a Ras geometry / créate Ras Layer / steam
Centerline. Sale una ventana con el nombre de River, en la cual se da ok.
Activamos el editor, y se comienza a trazar el tramo del río, una vez
terminada la edición detenemos y guardamos la operación.
Figura. 1Cauce del río
3. Se va a la herramienta ID para ponerle nombre al río lo activo y doy clic encima

del de tramo, se activa una ventana y le pongo el nombre del río, para iniciar la
práctica pongo número 1 y doy ok.
Figura. 2 Nombre de río
4. Dibujar las líneas que definen los márgenes de río: Ras geometry / créate Ras
Layer / Banks Line, se activa una ventana automática se da ok y aceptar. Se
ejecuta el editor y se comienza el trazado de aguas arriba hacia aguas abajo para la
edición y guardar.
Figura. 3 Margen derecho e izquierdo del río.
5. Delimitar las zonas por donde se prevé que circula la posible zona de inundación,
a ambos márgenes del río: Ras geometry / créate Ras Layer / Flow Path
Centerlines, sale una ventana y se da ok, se cativa el editor, marco con el cursor la
palabra Flowpaths y comienza, luego se detiene la edición y se guardar.
Figura. 4 Zona de posible inundación.
6. Definir para cada parte del río sus márgenes: izquierdo (Left), derecho (Right) y
cauce (Channel). Esta operación se realiza con la herramienta que tiene tres flecha
hacia abajo, activándola con un clic encima de ella y marcando los bordes de ambos
trazados hechos cerca del cauce, y en el mismo cauce dando ok.
7. Realizar la edición automática con la herramienta Construct XS Cut Lines, se

activa y se coloca la longitud y el espaciado de las secciones, se da ok para ver
cómo se comportan las distancias entre las secciones.
Figura. 5 Longitud y espaciado de las secciones transversales.

7. Para dibujar las secciones transversales Ras Geometry / créate Ras Layer / XS
Cut Lines, se abre una ventana y se da ok.
 No se pueden cortar dos secciones

 Las secciones cortan perpendicularmente al flujo, deben cortan solo una vez
al eje como los Bank y a las Lines Flowpaths.
Figura. 6 Secciones en ArcGIS a lo largo del río.

9. Se va a Ras Geometry / Stream Centerline Attributes / All / ok / aceptar.
Figura.7 Agregar la tipología al cauce principal.
10. Se añade tipologías y elevaciones a las secciones transversales Ras Geometry /

xs Cut Line Atributes / all /ok.
Figura.8 Buscar los atributos a las secciones transversales.
Figura.9 Atributos de las secciones transversales.

11. Visualizar los ficheros. Ras Geometry / Leyer Setup / ok.
Figura. 10 Se verifica que todos los datos este bien.
12. Exportar para HEC-RAS. Ras Geometry / Export Ras Data se ve hacia dónde
se guardó el archivo, esto se guarda en formato Sdf que es el que admite el HEC-
RAS, se espera que corra – close- siempre hay que guardar, como se observa en la
siguiente tabla.
Tabla. 1 Se exportan los datos.

Trabajo con el HEC-RAS
1. Se abre el programa HEC-RAS / File / New Project / ok se busca un directorio

para guardarlo y se le pone un nombre se ve el camino que automáticamente va a
coger se escribe / ok / aceptar.
Figura.11 Programa HEC-RAS.
2. Ir a Edit / Geometry Data / File / Import Geometry Data / Gis format /y se busca la
dirección donde se guardó el trabajo en ArcGIS lo selecciono / ok / sale una ventana
y se elige sistema métrico / next / se verifican los números con coma y se redondean
a números enteros se finaliza en / finished Import Data y se obtiene como resultado.
Figura.12 Secciones a lo largo del perfil del río.

3. Ir a Tables / Edit Manning's n or k Values / se colocan los valores de

Manning estos valores hay que agregarlos obligatoriamente / ok.
Tabla.2 Valores de Manning.
4. Ir a Tools / Graphical Cross Section Edit se observan las secciones

transversales en cada parte del tramo del río.
Figura.13 Secciones transversales

5. Ira Tools / Cross Section Points Filter en la ventana que aparece se
selecciona múltiple locations se da clic en la flecha / Filter Points on
selected xs / close / ok.
6. Ir a File / Save Geometry Data / sale una ventana se le pone nombre y se da ok.
7. Se va a HEC-RAS / Edit / Steady flow Data / y se coloca el caudal en PF 1 /

Reach Boundary Conditions para condicionar el terreno, se escoge que tipo de
profundidad se quiere, en este caso se escogió una profundidad normal y se ponen
los metros de profundidad del río / ok /, en la misma ventana de Steady flow Data se
va a File / Save Flow Date se le pone nombre y se da ok.
Tabla. 3 Se coloca el caudal del río.
Tabla.4Se coloca la profundidad del río.
8. Ir a Run / Steady flow analysis, para que analice el flujo en la ventana que sale
marco Mixed (flujo mixto) y luego compute, ya el archivo esta creado /cerrar.
9. En la misma ventana de Steady flow analysis ir a File / Save Plan / cerrar
10. Se va HEC-RAS / File / Export Gis Data, sale una venta / Export Data y se crea
el archivo en formato sdf.
Trabajo con el ArcGIS.
1. Ir a Import Ras sdf file y pongo la dirección de salida que es la misma donde se
salvó el trabajo de HEC-RAS y debajo sale el nuevo nombre del archivo pero con
extensión en xml se da ok para que lo transforme porque este es el formato que
maneja ArcGIS.
2. Ras Mapping / Layer Setup / sale una ventana, donde se pone el nombre de un
New analysis, en Ras Gis Export File se busca la dirección del archivo que se
convirtió en xml, Singel – Terrain y se busca el Tin con que se ha trabajado, Output
Directory se pone la dirección de salida, Rasterization All Size (tamaño de la celda)
se coloca 10 (map units) aceptar, como se muestra en la figura 14.
3. Ras Mapping / Import Ras Data / ok / aceptar / close.
4. Ras Mapping / Inundation Mapping / Water Surface Generation se selecciona

los perfiles / ok.
5. Ras Mapping / Inundación Mapping / Floodplain Delineation Using Rasters se

seleccionan los perfiles / ok va a salir la simulación de las inundaciones en cada
perfil.
Figura.16 Zona de inundación

60

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Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas

Departamento de Ingeniería Hidráulica

TÍTULO: Procedimiento para la simulación hidráulica a partir de los software

Autor: Lianet López Rodríguez

Tutor: Ing. Lisardo M. González Saavedra

MSc. Rafael Matamoros García

A mi hermana Yudisledys Gómez Rodríguez, que siempre nos hemos ayudado y

A mi esposo Yasiel Ruiz Zamora, que siempre ha estado junto a mí dándome

Abuelita por siempre formar parte muy importante de mi vida, y apoyarme.

Amiga Yaneris por brindarme su amistad incondicionalmente, y por saber que

Familia de mi esposo por apoyarme.

Todos los miembros del Departamento de Ingeniería Hidráulica de la UCLV, que

A todos: MUCHAS GRACIAS

DEDICATORIA ........................................................................................................................ iii

CAPÍTULO 1: REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA Y ESTUDIO DE ANTECEDENTES. ......... 6

1.1. Generalidades sobre las inundaciones. ......................................................................... 6

1.1.1 Inundaciones en Cuba. .............................................................................................. 10

1.2. Simulación hidráulica. ..................................................................................................... 17

1.2.1 Carácterísticas y empleo de la simulación hidráulica. .......................................... 17

1.2.2 Programas utilizados en la simulación hidráulica. ................................................. 21

Conclusiones parciales: ........................................................ ¡Error! Marcador no definido.

CAPÍTULO 2: Procedimiento para la simulación hidráulica en ríos. .............................. 22

2.1 Trabajo con el ArcGIS..................................................................................................... 23

2.2 Trabajo con el HEC-RAS................................................................................................ 26

2.3 Trabajo con el ArcGIS ..................................................................................................... 27

Conclusiones parciales: ........................................................ ¡Error! Marcador no definido.

CAPÍTULO 3: Resultados de la simulación hidráulica en el río Sagua la Chica.......... 29

3.1 Datos en forma gráfica.................................................................................................... 30

3.2 Datos en forma de tabla .................................................................................................. 35

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................... 40

El agua es un recurso vital para la vida. El planeta se enfrenta, en sus diferentes

Las inundaciones son amenazas que se dan naturalmente, se convierten en

Diferentes elementos ayudan a agudizar el efecto de las inundaciones, entre ellos se

Estadísticas globales indican que en un lapso de 11 años ocurrieron en el mundo 982

Debido a sus características litológicas, el relieve, y la ubicación geográfica de la isla,

Los eventos hidrometeorológicos severos son la principal amenaza del país,

Se han realizado numerosas investigaciones sobre las inundaciones y sus peligros

En el municipio de Venezuela en el sur de la provincia Ciego de Ávila el fenómeno de

En Japón se desarrolló un sistema para la alerta y evacuación basado en el proceso

Uno de los principales logros de la Defensa Civil Nacional es el Sistema de Alerta

En correspondencia con lo anterior, entre el Instituto Nacional de Recursos

Sistemas de detección empleando radares, satélites y otras tecnologías modernas se

Toda esta situación lleva consigo, la necesidad de implementar un sistema de alerta

La presente investigación tiene como objeto de estudio la hidrología superficial y

Problema de investigación: ¿Cómo realizar la modelación hidrológicas provocada

El objetivo general es establecer un procedimiento que permita a técnicos y

A partir de los objetivos específicos siguientes:

1. Realizar el estudio de la bibliografía disponible para establecer el estado

La tesis está estructurada de la siguiente forma.

Capítulo I: Revisión bibliográfica y estudio de antecedentes.

Capítulo II: Procedimiento para la simulación hidráulica en ríos.

Capítulo III: Resultados de la simulación hidráulica en el río Sagua la Chica.

CAPÍTULO 1: REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA Y ESTUDIO DE ANTECEDENTES.

1.1. Generalidades sobre las inundaciones.

Figura. 1 Inundación en Guatemala.

Debido a los cambios climáticos se ha ido incrementado la frecuencia y la violencia

significando un riesgo potencial de afectación a las personas y la infraestructura en

Las inundaciones son fenómenos naturales que se originan al caer grandes