1.1 Introducción a la Ingeniería de Inundaciones y HEC-RAS: Se establecen los pilares de la modelación hidráulica, definiendo conceptos clave como flujo, calado, velocidad, y la filosofía de trabajo del software HEC-RAS en entornos 1D y 2D, preparando el terreno para la aplicación práctica en la gestión de riesgos hídricos.

1.2 Conceptos Clave de la Hidráulica Fluvial y Ecuaciones Base: Revisión de las ecuaciones fundamentales que rigen el movimiento del agua (Manning, Saint-Venant) y su implementación numérica en el software, entendiendo la diferencia crucial en la aplicación de flujo permanente y no permanente.

1.3 Normativa Internacional y Local sobre Riesgos Hídricos (SEO: Directiva de Inundaciones): Estudio de los marcos regulatorios y normativas que exigen la modelación y cartografía de riesgos (ej. Directiva de Inundaciones), asegurando que los estudios y entregables del alumno sean legalmente válidos y cumplan con los requisitos de las administraciones.

1.4 Clasificación de los Tipos de Modelación (1D, 2D, 1D/2D Acoplado): Análisis comparativo riguroso de las ventajas y limitaciones de los modelos unidimensionales (cauces simples) y bidimensionales (llanuras de inundación), y cómo acoplarlos para simular sistemas hidrológicos complejos de manera eficiente y precisa.

1.5 Gestión de Información Geoespacial y Topografía para el Modelo (SEO: MDT, LIDAR): Introducción a las fuentes de datos topográficos (Modelos Digitales de Elevación – MDT, nube de puntos LIDAR, fotogrametría) y a las técnicas de pre-procesamiento requeridas para generar la geometría de entrada de alta calidad en HEC-RAS.

2.1 Recopilación de Datos Hidrológicos y Climatológicos Esenciales (SEO: Periodos de Retorno): Metodología para obtener, procesar y validar los datos de caudal y precipitación (hidrogramas y caudales máximos) para diferentes periodos de retorno (ej. 50, 100, 500 años), que son los insumos críticos y determinantes para la simulación hidráulica.

2.2 Levantamiento de Campo y Recopilación de Datos de Batimetría: Técnicas de levantamiento topográfico de precisión, incluyendo la batimetría del fondo del cauce, y su integración con el MDT de la llanura de inundación para crear una superficie de terreno continua, precisa y representativa para el modelo.

2.3 Calibración y Validación del Modelo con Eventos Históricos (SEO: Calibración Hidráulica): Procedimientos rigurosos para ajustar los parámetros internos del modelo (rugosidad de Manning, coeficientes de pérdidas) comparando las simulaciones con datos de eventos de inundación documentados, garantizando la fiabilidad predictiva.

2.4 Introducción a HEC-RAS: Interfaz, Geometría y Datos de Flujo (SEO: HEC-RAS Geometry): Primeros pasos prácticos con el software, desde la creación del proyecto, la importación de la geometría (secciones transversales o malla 2D) y la asignación correcta de las condiciones de contorno y los datos de flujo iniciales.

2.5 Estructuración y Redacción de un Informe Técnico de Modelación (SEO: Informe de Riesgo Hídrico): Guía práctica y detallada para la elaboración de un informe que documente el proceso de modelación, los supuestos utilizados, los resultados obtenidos y las conclusiones de riesgo, cumpliendo con los estándares de rigor técnico exigidos en consultoría.

3.1 Modelación de Flujo Permanente (Steady Flow) en HEC-RAS 1D: Estudio detallado de la simulación de flujo uniforme y gradualmente variado, que es el método de cálculo estándar para determinar el perfil longitudinal del agua y los calados máximos en canales y tramos de ríos con variaciones graduales.

3.2 Modelación de Flujo No Permanente (Unsteady Flow) para Inundaciones Súbitas: Enfoque intensivo en la simulación dinámica, esencial para el análisis de crecidas rápidas e hidrogramas complejos. Esta metodología proporciona resultados más realistas para la gestión de emergencias y la planificación de desastres por inundación.

3.3 Simulación de Estructuras Hidráulicas Particulares (Puentes, Vertederos, Compuertas): Uso avanzado de las herramientas específicas de HEC-RAS para incorporar y evaluar el impacto de puentes, alcantarillas, presas, diques y vertederos en el perfil del agua, cuantificando su influencia en el riesgo de inundación local y aguas arriba.

3.4 Análisis de Socavación y Erosión Fluvial (Scour Analysis) cerca de Estructuras: Aplicación de los resultados de velocidad y turbulencia del modelo para evaluar el potencial de socavación en cimentaciones de puentes y estructuras de protección, un factor clave en la patología estructural y la seguridad de las obras.

3.5 Modelación y Evaluación del Riesgo por Fallas Estructurales (Dam-Break Analysis): Práctica rigurosa en la simulación de la rotura de presas o diques (Dam-Break), un escenario extremo que define la máxima peligrosidad y es crucial para la planificación de la protección civil en las zonas aguas abajo del potencial fallo.

4.1 Introducción a la Modelación Bidimensional (2D) con HEC-RAS (SEO: Malla 2D): Principios teóricos y prácticos del modelado de áreas extensas utilizando mallas de cálculo 2D, donde el flujo se simula en dos direcciones, ideal para llanuras de inundación amplias y zonas urbanas con topografía compleja.

4.2 Creación y Configuración de la Malla de Cálculo 2D y sus Parámetros: Metodología detallada para la definición de la grilla de cálculo 2D, el ajuste óptimo del tamaño de la celda, la aplicación de rugosidad variable (uso de suelo) y la asignación de condiciones de contorno bidimensionales.

4.3 Acoplamiento de Modelos 1D y 2D para Sistemas Híbridos Complejos: Técnicas avanzadas para conectar eficientemente el modelo 1D del cauce principal con el modelo 2D de la llanura de inundación, logrando una simulación más precisa y eficiente de la interacción flujo-llanura en sistemas complejos.

4.4 Simulación de Flujo 2D en Zonas Urbanas y Aplicación de Obstáculos: Manejo experto de la geometría 2D para representar edificios, muros y carreteras como obstáculos o elementos de control dentro de la malla, refinando la simulación del flujo urbano y los calados en las calles.

4.5 Interpretación y Visualización de los Resultados de Simulación 2D (SEO: Calado, Velocidad, Recorrido): Análisis de las salidas clave del modelo 2D (Mapas de Calados, Velocidades y Tiempos de Recorrido) y su validación visual y numérica para asegurar que el comportamiento simulado sea coherente con la física del flujo.

5.1 Post-Procesamiento de Resultados y Generación de Mapas de Inundación (SEO: GIS Mapping): Técnicas para exportar los resultados del HEC-RAS (archivos hdf) a un entorno SIG (ArcGIS/QGIS) de manera automatizada, convirtiéndolos en rasters o shapefiles de alta calidad cartográfica y espacialmente precisos.

5.2 Elaboración de Mapas de Peligro y Amenaza por Inundación (Criterios Cartográficos): Metodología rigurosa para la creación de cartografía que clasifica el peligro según la combinación de parámetros hidráulicos (calado, velocidad), esencial para la planificación territorial y la comunicación del riesgo a la población.

5.3 Integración de Datos de Vulnerabilidad y Generación de Mapas de Riesgo: Combinación de los Mapas de Peligro con datos de vulnerabilidad (población, infraestructura crítica, valor económico de bienes) para generar Mapas de Riesgo que cuantifican la afectación potencial en términos económicos y sociales.

5.4 Aplicaciones Avanzadas de SIG: Intersección, Recorte y Análisis Geoespacial: Uso de herramientas SIG para realizar análisis específicos, como la intersección de las zonas inundadas con parcelas catastrales o la estimación de daños a partir de la superposición con el valor de los activos expuestos.

5.5 Automatización de la Generación de Cartografía y Reportes (SEO: Python Scripting for HEC-RAS): Introducción a la automatización de tareas repetitivas de post-procesamiento (exportación, reproyección, clipping) mediante scripts sencillos (ej. Python), aumentando drásticamente la eficiencia en la producción de los entregables cartográficos.

6.1 Introducción a la Modelación Hidrológica con HEC-HMS (Relación HEC-HMS/HEC-RAS): Conceptos básicos de modelación hidrológica para la estimación precisa de caudales de diseño (el insumo fundamental del HEC-RAS), utilizando el software HEC-HMS y sus métodos de transformación de lluvia a escorrentía.

6.2 Análisis de Caudales en Cuencas Urbanas y Rurales (SEO: Hidrogramas de Diseño): Aplicación de métodos hidrológicos como el del Número de Curva (SCS-CN) o el Racional para determinar los hidrogramas de crecida, considerando la infiltración, el almacenamiento y las características de uso de suelo.

6.3 Modelación Acoplada de Lluvia en Malla (Rain-on-Grid) en HEC-RAS 2D: Uso de la funcionalidad avanzada de HEC-RAS que permite aplicar la precipitación directamente a la malla 2D, ideal para simular inundaciones pluviales urbanas y la interacción compleja de la escorrentía con la topografía urbana.

6.4 Análisis de Sensibilidad y Evaluación de la Incertidumbre en los Resultados: Metodología para evaluar cómo la variación en los datos de entrada (rugosidad, caudal, MDT) impacta en los resultados del modelo, esencial para la gestión de la incertidumbre en los informes técnicos y la toma de decisiones.

6.5 Aplicación de la Modelación en la Planificación de Sistemas de Alerta Temprana: Uso de los resultados dinámicos de HEC-RAS para determinar los tiempos de llegada del pico de la inundación a puntos críticos, sentando la base técnica para el diseño de sistemas de monitoreo y alerta temprana en cuencas de alto riesgo.

7.1 Diseño y Optimización de Obras de Mitigación Estructural (SEO: Diques, Muros de Contención): Uso del modelo para simular y justificar el diseño óptimo de estructuras de defensa longitudinales, determinando la altura mínima de protección requerida y el impacto aguas arriba y abajo en el perfil hidráulico.

7.2 Evaluación de Soluciones No Estructurales (Zonificación, Restricción de Uso): Análisis riguroso del impacto de medidas como la reubicación, la zonificación de bajo uso y la protección de bienes en sitio, utilizando los Mapas de Inundación para definir con precisión las áreas de aplicación y su justificación.

7.3 Modelación del Impacto de Obras de Rectificación y Dragado de Cauces: Simulación de los cambios en la geometría del río (ensanche, dragado) para evaluar su efectividad en la reducción de calados, considerando las posibles afectaciones hidráulicas aguas arriba y abajo del tramo intervenido.

7.4 Diseño de Canales de Desvío y Alivio Mediante Modelación 1D/2D: Uso de modelos acoplados para diseñar y validar la funcionalidad de estructuras de alivio o canales de derivación que extraen caudal del río principal en momentos de crecida para proteger áreas vulnerables específicas.

7.5 Análisis Costo-Beneficio de las Medidas de Protección contra Inundaciones: Integración de la modelación hidráulica con el análisis económico para evaluar la inversión requerida en una obra versus el valor de los daños evitados, justificando la viabilidad y rentabilidad financiera de las soluciones propuestas.

8.1 Peritaje Forense de Inundaciones: Reconstrucción de Eventos Históricos (SEO: Peritaje Hidráulico): Metodología para utilizar la modelación hidráulica inversa o con datos limitados para estimar la magnitud de un evento pasado, crucial en la resolución de disputas legales o reclamos de seguros por daños hídricos.

8.2 Recolección y Uso de Evidencia Post-Inundación (Marcas de Agua, Daños, Testimonios): Técnicas de campo para recopilar información in situ después de un evento (ej. marcas de nivel de agua), y cómo integrar esta evidencia en el modelo HEC-RAS para calibrar y validar la simulación del suceso específico.

8.3 Aplicación de la Modelación en la Responsabilidad Civil y Determinación de Causalidad: Uso del modelo como herramienta objetiva para demostrar si una infraestructura (ej. un puente) o una acción humana (ej. un terraplén no autorizado) agravó la inundación y contribuyó a los daños en propiedades adyacentes.

8.4 Elaboración de Informes Periciales con Validez Jurídica y Técnica: Guía para la presentación de los resultados de HEC-RAS en un formato apto para tribunales, con gráficos claros y conclusiones que sustenten la opinión experta sobre la causa y el alcance de los daños por inundación, cumpliendo los requisitos legales.

8.5 Ética Profesional y Estándares en la Modelación para Peritaje: Discusión sobre la imparcialidad y el rigor científico que debe mantener el perito, asegurando que la modelación sea objetiva y represente la realidad física del evento, independientemente de la parte que contrata el servicio de consultoría.

9.1 Introducción a la Interoperabilidad BIM en Proyectos Hidráulicos (SEO: BIM-GIS Water): Exploración de la integración de los resultados de riesgo hídrico (GIS/HEC-RAS) en un entorno BIM para el diseño de infraestructura, facilitando la coordinación interdisciplinaria y la gestión de la información del ciclo de vida del proyecto.

9.2 Flujo de Trabajo Scan-to-BIM y Topografía de Precisión para Modelos 2D: Uso de la tecnología de escaneo láser (Scan-to-BIM) y drones (fotogrametría) para obtener nubes de puntos de alta densidad, insumo esencial para la generación de MDTs de calidad para la modelación 2D urbana.

9.3 Uso de la Información de Riesgo para la Gestión de Activos (Asset Management): Aplicación de los Mapas de Inundación para priorizar el mantenimiento, la rehabilitación y la inversión en activos de infraestructura (puentes, presas, diques) que se encuentran en zonas de mayor peligro hídrico.

9.4 Protocolos de Garantía de Calidad (QA/QC) en la Modelación Hidráulica: Establecimiento de procedimientos para la revisión por pares, el control de versiones del modelo y la verificación de los datos de entrada, asegurando la robustez, la trazabilidad y la fiabilidad de los entregables del proyecto.

9.5 Generación de Entregables As-Built de Obras de Mitigación (SEO: As-Built Flood Defenses): Utilización de la modelación final para documentar el impacto de la obra ejecutada y generar los planos As-Built de las estructuras de defensa, contrastando la realidad con el diseño inicial y asegurando la coherencia técnica.

10.1 Gestión de Proyectos de Modelación: Alcance, Cronograma y Recursos (SEO: Project Management): Metodología para planificar y ejecutar un proyecto de modelación hidráulica, incluyendo la definición de objetivos, la estimación de tiempos (recopilación, modelación, post-procesamiento) y la asignación de recursos humanos y tecnológicos de forma eficiente.

10.2 Metodología de Construction Management Aplicada a Obras de Defensa Fluvial: Principios de gestión de la construcción en entornos de alto riesgo, incluyendo la planificación de desvíos temporales, la gestión de riesgos de seguridad en obra por crecidas y el control de calidad de la ejecución de diques.

10.3 Manejo de Equipos Multidisciplinarios e Interacción con el Cliente/Stakeholders: Estrategias de comunicación y coordinación efectiva con hidrólogos, topógrafos, urbanistas y autoridades, asegurando que el modelo hidráulico satisfaga las necesidades técnicas y regulatorias de todos los actores del proyecto.

10.4 Elaboración de Presupuestos y Propuestas de Servicios de Consultoría (SEO: Tarifas Modelación Hidráulica): Guía práctica para la cotización de proyectos de modelación hidráulica 1D/2D, considerando la complejidad del cauce, la disponibilidad de datos y el nivel de detalle y rigor de los entregables cartográficos.

10.5 Presentación Ejecutiva de Resultados de Riesgo y Mapas de Inundación (Storytelling): Desarrollo de habilidades de comunicación para presentar resultados técnicos complejos (Mapas de Inundación) de manera clara, persuasiva y concisa a tomadores de decisiones no técnicos y a la ciudadanía.

11.1 Integración de la Modelación de Riesgo en la Planificación Urbana Resiliente (SEO: Urban Resilience): Estudio de casos donde la modelación HEC-RAS ha sido clave para la zonificación de bajo impacto, la reubicación de poblaciones y el diseño de infraestructura urbana a prueba de inundaciones en escenarios de cambio climático.

11.2 Evaluación de Escenarios de Cambio Climático y Modelación Predictiva (SEO: Cambio Climático Hidrología): Aplicación de modelos climáticos y proyecciones de incremento de precipitación para generar caudales de diseño futuros y modelar el riesgo de inundación a largo plazo, clave para la planificación adaptativa.

11.3 Uso de HEC-RAS en la Evaluación Ambiental Estratégica y Estudios de Impacto Ambiental: Incorporación del análisis de riesgo hídrico cuantificado como componente fundamental en los EIA de grandes proyectos de infraestructura (carreteras, minería, desarrollos energéticos).

11.4 Aplicación de la Modelación a la Ingeniería de Drenaje Urbano y Rural Complejo: Uso de modelos 1D/2D para resolver problemas de drenaje en zonas con topografía muy plana o alta densidad de infraestructura, donde los métodos simplificados no son efectivos o precisos.

11.5 Últimas Tendencias en HEC-RAS (Rain-on-Grid, Modelación de Sedimentos y Calidad del Agua): Exploración de las nuevas funcionalidades del software (versión 6.x y superiores), incluyendo la modelación de transporte de sedimentos y contaminantes durante el flujo de inundación.

12.1 Definición del Caso de Estudio (Escenario Real) y Alcance del Proyecto: Selección de una cuenca o tramo fluvial real con riesgo de inundación, definición de los objetivos específicos (ej. generar mapas para T=100 años) y delimitación del área de estudio y las fuentes de datos.

12.2 Recopilación y Pre-Procesamiento de Datos Hidrológicos y Geoespaciales: Fase práctica de obtención y validación de MDT, datos de caudal y rugosidad, y su preparación en formato GIS para la importación inicial al HEC-RAS, replicando un flujo de trabajo de consultoría.

12.3 Construcción, Calibración y Simulación del Modelo Híbrido 1D/2D: Ejecución práctica del modelo hidráulico, incluyendo la configuración de la geometría, la asignación de parámetros de rugosidad y la simulación rigurosa de los escenarios de flujo no permanente requeridos para el proyecto.

12.4 Post-Procesamiento de Resultados y Generación de la Cartografía Oficial: Producción de los Mapas de Inundación definitivos (peligro, calado, velocidad) en un entorno SIG, con la simbología, layout y metadatos profesionales, listos para la entrega y presentación ejecutiva.

12.5 Presentación del Proyecto, Conclusiones y Propuesta de Intervención: Desarrollo del informe técnico final y la presentación ejecutiva del proyecto, incluyendo el diagnóstico del riesgo y la justificación técnica de al menos una obra de mitigación, demostrando la competencia integral adquirida.