HEC-RAS 2D se convirtió en los últimos años en la herramienta estándar para modelar inundaciones en llanuras, planificación urbana y evaluación de riesgo hídrico. Si venís del mundo 1D o empezas desde cero, esta guía te lleva de la mano por todo el proceso, desde los datos de entrada hasta la visualización de resultados, usando HEC-RAS 6.x.

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1. ¿Qué es HEC-RAS 2D y cuándo usarlo?

HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center – River Analysis System) es un software libre desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos (USACE). En su módulo bidimensional, resuelve las ecuaciones de Saint-Venant completas o la ecuación de onda difusiva (diffusion wave) sobre una malla no estructurada que sigue el terreno.

A diferencia del modelo 1D —que asume que el flujo ocurre a lo largo de un eje longitudinal—, el modelo 2D representa la propagación del agua en dos dimensiones horizontales. Esto lo hace indispensable cuando:

• La llanura de inundación es amplia y el flujo no tiene una dirección dominante clara.
• Hay interacción compleja entre cauces principales y planicie.
• Se necesitan mapas de profundidad y velocidad espacialmente distribuidos.
• El proyecto involucra riesgo hídrico, zonificación o seguro de inundaciones.

Para tramos de ríos con geometría simple y flujo esencialmente unidimensional, el modelo 1D sigue siendo suficiente y más eficiente. La elección depende del objetivo y la escala del estudio. Si dudas qué tipo de modelación elegir, podes visitar ¿HEC-RAS 1D o 2D? Recomendaciones prácticas para elegir el tipo de modelado hidráulico

2. Datos de entrada necesarios

Antes de abrir HEC-RAS, asegurate de tener preparada, como mínimo, la siguiente información:

Modelo Digital de Terreno (MDT/DEM): Es la base del modelo. Debe estar en un sistema de coordenadas proyectadas planas (metros u otra unidad de longitud), con resolución adecuada al tamaño del dominio. Para ríos y llanuras, resoluciones de 1–5 m son habituales; para cuencas grandes, 10–30 m pueden ser suficientes.

Coeficiente de Manning (n): Puede definirse como un valor uniforme para toda el área o asignarse por tipo de cobertura del suelo. Valores de referencia: cauce principal 0,025–0,035; vegetación baja 0,04–0,06; zona urbana 0,08–0,15.

Condición de contorno de entrada: Generalmente un hidrograma de caudal Q(t) que representa la onda de crecida que ingresa al dominio. Puede provenir de un modelo hidrológico (HEC-HMS, por ejemplo) o de datos de aforo.

Condición de contorno de salida: Define cómo sale el agua del dominio. Las opciones más comunes son normal depth (pendiente de la línea de energía), cota de pelo de agua fija o una curva de descarga.

Período de simulación: Duración total y resolución temporal del evento a modelar.

Figura 1. Flujo de trabajo general para un modelo HEC-RAS 2D.

3. Paso 1 — Crear el proyecto en HEC-RAS

Al abrir HEC-RAS 6.x, vas a la barra de menú: File → New Project. Definís:

• Nombre del proyecto y carpeta de trabajo. Usa una carpeta limpia, sin caracteres especiales ni espacios en la ruta ya que pueden generar errores e inestabilidad en el modelo.
• Sistema de unidades: SI (Sistema Internacional) para trabajar en metros.

Conviene siempre crear una carpeta nueva para comenzar a trabajar.

El siguiente paso es abrir RAS Mapper, el entorno GIS integrado de HEC-RAS (botón con ícono de mapa en la barra principal). Antes de importar cualquier dato, es fundamental definir el sistema de coordenadas proyectadas del proyecto: RAS Mapper → Tools → Set Projection. Usá el mismo sistema que tiene tu DEM (por ejemplo, Gauss-Krüger Faja 3 para Argentina, UTM zona 20S, etc.). Sin esta definición correcta, nada va a georreferenciarse bien.

4. Paso 2 — Importar el terreno en RAS Mapper

Con RAS Mapper abierto, creas un nuevo terrain: clic derecho sobre Terrains → Create New RAS Terrain. En el asistente:

1. Agregás el archivo DEM (GeoTIFF, IMG o HDF5).
2. Definís el nombre del terrain.
3. Hacés clic en Create.

HEC-RAS genera un archivo .hdf con el terrain procesado. Una vez creado, verificá visualmente que la cobertura sea la correcta y que no haya huecos (NoData) en la zona de interés.

Tip: Si tu DEM tiene NoData en zonas bajas (cuerpos de agua), rellenalos previamente con GIS antes de importar. Los NoData en zonas de flujo generan inestabilidades numéricas durante la simulación.

5. Paso 3 — Crear el dominio 2D y la malla

Este es el paso central del modelo 2D. En RAS Mapper:

1. Clic derecho sobre Geometries → Add New Geometry. Nombras la geometría y la guardas.
2. Dentro de la nueva geometría, clic derecho sobre 2D Flow Areas → Add 2D Flow Area.

1. Con la herramienta de dibujo activada, trazás el polígono que delimita el área de modelación. El polígono debe contener toda la zona donde esperás que fluya el agua, con un margen generoso hacia los límites superiores del terreno.
2. Una vez dibujado el polígono, definís el tamaño de celda (cell size) en el campo correspondiente. Como referencia: un tamaño de celda equivalente a 2–5 veces la resolución del DEM suele dar buenos resultados; celdas demasiado pequeñas aumentan el tiempo de cómputo exponencialmente.
3. Hacés clic en Generate Computation Points: HEC-RAS genera la malla no estructurada ajustada al polígono y al terreno.

Figura 2. Esquema del dominio 2D con condiciones de contorno de entrada (BC entrada) y salida (BC salida). Las flechas representan la dirección del flujo sobre la malla computacional.

La malla puede refinarse localmente usando Breaklines (líneas de ruptura) para representar taludes, terraplenes, bordes de canales y estructuras que el tamaño de celda general no capturaría bien. Estas líneas se trazan sobre el terrain antes de generar la malla.

6. Paso 4 — Definir las condiciones de contorno

Las condiciones de contorno (BC Lines) son polilíneas que trazas sobre los bordes del dominio 2D para indicar dónde entra y dónde sale el agua.

BC de entrada:

1. Dentro de la geometría 2D, clic derecho sobre Boundary Condition Lines → Add BC Line.
2. Trazás la línea sobre el borde del dominio por donde va a ingresar el caudal (generalmente la sección transversal aguas arriba).
3. Nombrás la línea (por ejemplo, «Entrada_principal»).

BC de salida: Idem, pero sobre el borde aguas abajo del dominio.

Una vez guardada la geometría, vas a los Unsteady Flow Data (barra principal de HEC-RAS) para asignar los datos a cada BC Line:

• BC de entrada: elegís Flow Hydrograph y cargás el hidrograma Q(t) en formato tabular.
• BC de salida: elegís Normal Depth e ingresás la pendiente de la línea de energía en la sección de salida (generalmente la pendiente del fondo del cauce).

Definen también las condiciones iniciales: para un evento de crecida que comienza en seco, podes indicar que las celdas arrancan con 0 m de tirante.

7. Paso 5 — Parámetros hidráulicos

Manning: Podes asignar un valor uniforme para todo el dominio (más simple para estudios preliminares) o definir zonas con distintos valores usando un Land Cover Layer importado desde RAS Mapper. Para un primer modelo, un valor uniforme de n = 0,04 es un punto de partida razonable para llanuras con vegetación moderada.

Tipo de ecuación: HEC-RAS 2D ofrece dos opciones:

• SIC (Saint-Venant equations – Implicit Calculation): más preciso, recomendado para flujo con gradientes de velocidad importantes o zonas con geometría compleja.
• Diffusion Wave: más rápido y estable, adecuado para inundaciones lentas en llanuras donde la inercia del flujo no es relevante.

Para la mayoría de los casos de inundación en llanuras, la ecuación Diffusion Wave es suficiente y computacionalmente mucho más eficiente. Los seleccionas dentro de las opciones en el plan de simulación.

8. Paso 6 — Configurar el plan de simulación

Desde la barra principal de HEC-RAS: Run → Unsteady Flow Analysis. Creas un nuevo plan y completas:

• Geometría: la geometría 2D que creaste.
• Datos de flujo no permanente: los Unsteady Flow Data con el hidrograma.
• Simulation time window: fecha y hora de inicio y fin del evento.
• Computation interval (Δt): el intervalo de cómputo. Un valor inicial seguro es Δt ≈ 0,1–0,5 veces el tiempo que tarda el agua en cruzar una celda a la velocidad máxima esperada. Si el solver da inestabilidades, reducís Δt.
• Output interval: con qué frecuencia se guardan los resultados (cada 15 min o 1 hora es habitual).

Tip: Para la primera corrida, utiliza un output interval grande para no generar archivos enormes. Una vez que validaste el modelo, volves a correr con mayor resolución temporal.

9. Paso 7 — Ejecutar y revisar resultados

Con el plan configurado, haces clic en Compute. HEC-RAS muestra una ventana de progreso con el avance de la simulación y los mensajes de error o advertencia. Si el modelo es estable, el avance debe ser fluido sin interrupciones.

Una vez finalizado, en RAS Mapper podés visualizar:

• Depth (tirante): mapa de profundidades en cada celda para cada paso de tiempo. Es el resultado central para estudios de inundación.
• Velocity: velocidad resultante, útil para evaluar fuerzas hidrodinámicas y riesgo peatonal.
• Water Surface Elevation (WSE): cota del pelo de agua, fundamental para comparar con infraestructura existente.
• Animations: RAS Mapper permite generar animaciones de la propagación de la inundación, muy útiles para comunicar resultados a tomadores de decisión.

Los resultados pueden exportarse a shapefiles o GeoTIFF para procesarlos en QGIS o ArcGIS.

10. Conclusiones

En esta guía recorriste el proceso completo para armar tu primer modelo HEC-RAS 2D: preparación de datos, creación del proyecto y el terreno en RAS Mapper, definición del dominio y la malla, condiciones de contorno, parámetros hidráulicos, configuración del plan y visualización de resultados.

El modelado 2D tiene una curva de aprendizaje mayor que el 1D, pero los resultados espacialmente distribuidos que genera justifican el esfuerzo. El verdadero salto de calidad viene cuando se empieza a entender qué ajustar cuando el modelo no converge, cómo representar estructuras hidráulicas y cómo calibrar con datos de campo medidos.

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