Este documento presenta una introducción al modelo hidrológico y de calidad de aguas EPA SWMM 5.0. Describe las capacidades del modelo en términos hidrológicos, hidráulicos y de calidad de aguas. Explica la estructura del programa y los pasos básicos para desarrollar un proyecto con EPA SWMM 5.0, incluyendo los objetos visuales y no visuales que componen el modelo.

1. 11
ANÁLISIS DE CUENCAS URBANASANÁLISIS DE CUENCAS URBANAS
USANDO EPA SWMM 5.0USANDO EPA SWMM 5.0
Rodrigo Concha JopiaRodrigo Concha Jopia
Grupo de InvestigaciónGrupo de Investigación
FLUMEN UPCFLUMEN UPC
Email:Email:
rodrigo.concha@upc.edurodrigo.concha@upc.edu

2. 2
ASPECTOS A TRATARASPECTOS A TRATAR
 IntroducciónIntroducción
 Capacidades y limitaciones de EPA SWMM 5.0Capacidades y limitaciones de EPA SWMM 5.0
 Estructura de EPA SWMM 5.0Estructura de EPA SWMM 5.0
 Pasos en el desarrollo de un proyecto con EPA SWMMPasos en el desarrollo de un proyecto con EPA SWMM
5.05.0
 Entorno gráfico de EPA SWMM 5.0: Objetos visuales yEntorno gráfico de EPA SWMM 5.0: Objetos visuales y
no visualesno visuales
 Algunos modelos utilizados por EPA SWMM 5.0Algunos modelos utilizados por EPA SWMM 5.0
 Ejemplo: Cuenca en Sant Boi de Llobregat, BarcelonaEjemplo: Cuenca en Sant Boi de Llobregat, Barcelona
 Recursos e información adicionales para los usuariosRecursos e información adicionales para los usuarios
de EPA SWMM 5.0de EPA SWMM 5.0
 Resumen y conclusionesResumen y conclusiones

3. 3
INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN
 Desarrollado por la Environmental Protection AgencyDesarrollado por la Environmental Protection Agency
(EPA)(EPA) de los Estados Unidos (US)de los Estados Unidos (US)
¿Qué es EPA SWMM 5.0?¿Qué es EPA SWMM 5.0?
SWMMSWMM
SStorm
WWater
MManagement
MModel

4. 4
INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN
 Uno de los primerosUno de los primeros
modelos numéricos demodelos numéricos de
simulación hidrológicosimulación hidrológico
– hidráulico especial– hidráulico especial
para drenaje urbanopara drenaje urbano
 Diferentes grupos deDiferentes grupos de
desarrollo (Gobierno,desarrollo (Gobierno,
Universidades,Universidades,
Empresas) a lo largoEmpresas) a lo largo
de su historiade su historia
 Continuo desarrolloContinuo desarrollo
desde 1969desde 1969
 Código de referenciaCódigo de referencia
en USAen USA
 Miles de usuarios aMiles de usuarios a
nivel mundialnivel mundial

5. 5
SWMM a través del tiempo…SWMM a través del tiempo…
 1971 - SWMM 1 (M&E, UF, WRE)1971 - SWMM 1 (M&E, UF, WRE)
 1975 - SWMM 2 (UF)1975 - SWMM 2 (UF)
 1981 - SWMM 3 (UF & CDM)1981 - SWMM 3 (UF & CDM)
 1983 - SWMM 3.3 (PC Version)1983 - SWMM 3.3 (PC Version)
 1988 - SWMM 4 (UF & CDM & OSU)1988 - SWMM 4 (UF & CDM & OSU)
 2004 – SWMM 5 (EPA & CDM)2004 – SWMM 5 (EPA & CDM)

6. 6
Capacidades Hidrológicas deCapacidades Hidrológicas de
SWMM 5.0SWMM 5.0
 Precipitación variable enPrecipitación variable en
tiempo y espaciotiempo y espacio
 Simulación de procesos deSimulación de procesos de
evaporación, acumulación yevaporación, acumulación y
derretimiento de nieve, ederretimiento de nieve, e
interceptación porinterceptación por
encharcamientoencharcamiento
 Simulación de la infiltraciónSimulación de la infiltración
 Simulación de la escorrentíaSimulación de la escorrentía
superficial mediante modelosuperficial mediante modelo
de depósito no linealde depósito no lineal
 Aporte de escorrentíaAporte de escorrentía
superficial entre subcuencassuperficial entre subcuencas

7. 7
Capacidades Hidráulicas deCapacidades Hidráulicas de
SWMM 5.0SWMM 5.0
 Manejo de redes de drenaje, sinManejo de redes de drenaje, sin
limitación de tamaño y/o formalimitación de tamaño y/o forma
 Diversas secciones transversales paraDiversas secciones transversales para
los conductoslos conductos
 Modelación de bombeos, reguladoresModelación de bombeos, reguladores
de flujo, depósitos de retenciónde flujo, depósitos de retención
 Uso de reglas de control paraUso de reglas de control para
controlar bombeos y reguladorescontrolar bombeos y reguladores
 Incorporación de flujos externos a laIncorporación de flujos externos a la
red definidos por el usuariored definidos por el usuario
(escorrentía, flujos de aguas(escorrentía, flujos de aguas
residuales)residuales)
 Modelación de diversos regímenesModelación de diversos regímenes
hidráulicos tales como remansos,hidráulicos tales como remansos,
entrada en carga e inversión del flujoentrada en carga e inversión del flujo
 Modelación en régimen permanente yModelación en régimen permanente y
no permanenteno permanente

8. 8
Capacidades de SWMM 5.0 enCapacidades de SWMM 5.0 en
modelación de la Calidad de las aguasmodelación de la Calidad de las aguas
 Acumulación deAcumulación de
contaminantes (Buildup)contaminantes (Buildup)
sobre las subcuencassobre las subcuencas
 Remoción de contaminantesRemoción de contaminantes
durante episodios de lluviadurante episodios de lluvia
(Washoff)(Washoff)
 Reducción en laReducción en la
acumulación deacumulación de
contaminantes debido acontaminantes debido a
limpieza de calleslimpieza de calles
 Reducción deReducción de
contaminantes en lacontaminantes en la
escorrentía debido a BMP’sescorrentía debido a BMP’s
 Propagación de losPropagación de los
contaminantes a través de lacontaminantes a través de la
red de drenajered de drenaje
 Funciones de tratamientoFunciones de tratamiento
definidas por el usuariodefinidas por el usuario

9. 9
Algunas aplicaciones de SWMM 5.0Algunas aplicaciones de SWMM 5.0
 Diseño de diversos elementos de una red deDiseño de diversos elementos de una red de
drenaje urbanodrenaje urbano
 Estudio y creación de modelos de cuencaEstudio y creación de modelos de cuenca
urbanaurbana
 Control de vertidos en tiempo de lluvia desdeControl de vertidos en tiempo de lluvia desde
redes unitarias, y de redes separativasredes unitarias, y de redes separativas
 Evaluación de BMPs y LIDs (Low ImpactEvaluación de BMPs y LIDs (Low Impact
Developments) para cumplir con objetivos deDevelopments) para cumplir con objetivos de
sostenibilidadsostenibilidad

10. 10
Limitaciones de EPA SWMM 5.0Limitaciones de EPA SWMM 5.0
 No aplicable a nivel de grandes cuencas noNo aplicable a nivel de grandes cuencas no
urbanasurbanas
 Sin rutinas de modelación de transporte deSin rutinas de modelación de transporte de
sedimentos y erosiónsedimentos y erosión
 No simula la propagación de contaminantesNo simula la propagación de contaminantes
en el medio receptor ni en el flujoen el medio receptor ni en el flujo
subsuperficialsubsuperficial
 No es una herramienta totalmente integradaNo es una herramienta totalmente integrada
respecto a las aguas urbanasrespecto a las aguas urbanas
 Es una herramienta de análisis, no unaEs una herramienta de análisis, no una
herramienta automática de diseñoherramienta automática de diseño
 Sin conexión integrada con Sistemas deSin conexión integrada con Sistemas de
Información Geográfica (GIS)Información Geográfica (GIS)

11. 11
Estructura del programa:Estructura del programa:
versiones anterioresversiones anteriores

12. 12
Estructura del programa:Estructura del programa:
SWMM 5.0SWMM 5.0
Novedad
de la
versión
5.0!!

13. 13
Pasos básicos en el desarrollo de unPasos básicos en el desarrollo de un
proyecto con SWMM 5.0proyecto con SWMM 5.0
Dibujar los “objetos”Dibujar los “objetos”
del sistema de drenajedel sistema de drenaje

14. 14
Pasos básicos en el desarrollo de unPasos básicos en el desarrollo de un
proyecto con SWMM 5.0proyecto con SWMM 5.0
Dibujar los “objetos”Dibujar los “objetos”
del sistema de drenajedel sistema de drenaje
Editar susEditar sus
“propiedades”“propiedades”

15. 15
Pasos básicos en el desarrollo de unPasos básicos en el desarrollo de un
proyecto con SWMM 5.0proyecto con SWMM 5.0
Dibujar los “objetos”Dibujar los “objetos”
del sistema de drenajedel sistema de drenaje
Editar susEditar sus
“propiedades”“propiedades”
Alternativamente,Alternativamente,
crear y editar elcrear y editar el
archivo de entrada dearchivo de entrada de
SWMM 5.0 usando elSWMM 5.0 usando el
formato descrito enformato descrito en
anexos del manual deanexos del manual de
usuariousuario

16. 16
Pasos básicos en el desarrollo de unPasos básicos en el desarrollo de un
proyecto con SWMM 5.0proyecto con SWMM 5.0
Dibujar los “objetos”Dibujar los “objetos”
del sistema de drenajedel sistema de drenaje
Editar susEditar sus
“propiedades”“propiedades”
Ajustar las opciones deAjustar las opciones de
análisis de laanálisis de la
simulaciónsimulación

17. 17
Pasos básicos en el desarrollo de unPasos básicos en el desarrollo de un
proyecto con SWMM 5.0proyecto con SWMM 5.0
Dibujar los “objetos”Dibujar los “objetos”
del sistema de drenajedel sistema de drenaje
Editar susEditar sus
“propiedades”“propiedades”
Ajustar las opciones deAjustar las opciones de
análisis de laanálisis de la
simulaciónsimulación
Realizar la simulaciónRealizar la simulación

18. 18
Pasos básicos en el desarrollo de unPasos básicos en el desarrollo de un
proyecto con SWMM 5.0proyecto con SWMM 5.0
Dibujar los “objetos”Dibujar los “objetos”
del sistema de drenajedel sistema de drenaje
Editar susEditar sus
“propiedades”“propiedades”
Ajustar las opciones deAjustar las opciones de
análisis de laanálisis de la
simulaciónsimulación
Realizar la simulaciónRealizar la simulación
Visualizar losVisualizar los
resultados de laresultados de la
simulación: reporte,simulación: reporte,
tablas ,gráficos,tablas ,gráficos,
perfiles longitudianlesperfiles longitudianles
de la lámina de agua,de la lámina de agua,
análisis estadísticoanálisis estadístico

19. 19
Objetos Visuales de SWMM 5.0Objetos Visuales de SWMM 5.0

20. 20
Propiedades claves de los objetosPropiedades claves de los objetos
“Subcatchment”“Subcatchment”

21. 21
Representación Node-Link (Nodo-Conector)Representación Node-Link (Nodo-Conector)
de una red de drenaje en SWMMde una red de drenaje en SWMM
(Roesner et al., 1992)(Roesner et al., 1992)
Nodos
Conectores

22. 22
Propiedades claves de los objetosPropiedades claves de los objetos
tipo “Node”tipo “Node”

23. 23
Propiedades claves de los objetosPropiedades claves de los objetos
“Conduit”“Conduit”

24. 24
Pumps (bombas)
Elementos hidráulicos singulares:Elementos hidráulicos singulares:
Flow Regulators (Links)Flow Regulators (Links)
Weirs (vertederos)
Orifices (orificios)
Outlets

25. 25
Objetos NO Visuales de SWMM 5.0Objetos NO Visuales de SWMM 5.0
Time seriesTime series
““Time series” son usados para describir:Time series” son usados para describir:
- PrecipitaciónPrecipitación
- EvaporaciónEvaporación
- Flujos externosFlujos externos
- Niveles de la lámina de agua en nodos “Outfall”Niveles de la lámina de agua en nodos “Outfall”
Time Series TS1
Elapsed Time (hours)
302826242220181614121086420
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0

26. 26
Objetos NO Visuales de SWMM 5.0Objetos NO Visuales de SWMM 5.0
CurvesCurves
““Curves” son usados para describir:Curves” son usados para describir:
- la variación del área superficial de un nodo “Storage unit” respectola variación del área superficial de un nodo “Storage unit” respecto
al calado en su interioral calado en su interior (Storage curve)(Storage curve)
- la derivación de flujo en un nodo “Tabular Flow divider”la derivación de flujo en un nodo “Tabular Flow divider” (Diversion(Diversion
curve)curve)
- la variación del caudal a través de un link “Pump” respecto al caladola variación del caudal a través de un link “Pump” respecto al calado
o volumen del nodo aguas arriba, o la carga entregada por la bombao volumen del nodo aguas arriba, o la carga entregada por la bomba
(Pump curve)(Pump curve)
Pump Curve bombeo3
Flow (CMS)
0.80.60.40.20
Head(m)
50
48
46
44
42
40
38
36

27. 27
Objetos NO Visuales de SWMM 5.0Objetos NO Visuales de SWMM 5.0
TransectsTransects
““Transects” son usados para describir la sección transversal deTransects” son usados para describir la sección transversal de
canales de sección irregular (cauces naturales)canales de sección irregular (cauces naturales)

28. 28
Objetos NO Visuales de SWMM 5.0Objetos NO Visuales de SWMM 5.0
Control rulesControl rules
““Control rules” son usados para definir reglas de operaciones, duranteControl rules” son usados para definir reglas de operaciones, durante
la simulación, de bombeos, de orificios y de vertederosla simulación, de bombeos, de orificios y de vertederos

29. 29
Modelos utilizados por SWMMModelos utilizados por SWMM
5.05.0

30. 30
Modelo de Escorrentía SuperficialModelo de Escorrentía Superficial
Depósito no lineal: Continuidad + ManningDepósito no lineal: Continuidad + Manning
( )
5
03
1) ( ) ( )
2) p
dS
I t O t
dt
S
Q W d d
n
− =
= × − ×
S: volumen
Q: escorrentía superficial
W: ancho de la subárea
dp: calado de almacenamiento
So: pendiente media de la subcuenca
N: coeficiente de
d: calado en el depósito

31. 31
Modelos de InfiltraciónModelos de Infiltración

32. 32
Modelos de Propagación del flujoModelos de Propagación del flujo
en SWMM 5.0en SWMM 5.0
 Steady FlowSteady Flow
 Regimen permanente uniformeRegimen permanente uniforme
 Simple traslación de los hidrogramasSimple traslación de los hidrogramas
 Aplicable sólo en redes arborescentesAplicable sólo en redes arborescentes
0SS f =

33. 33
Modelos de Propagación del flujoModelos de Propagación del flujo
en SWMM 5.0en SWMM 5.0
 Kinematic WaveKinematic Wave
 Balance entre la fuerza de gravedad y la fuerza de fricciónBalance entre la fuerza de gravedad y la fuerza de fricción
 Atenuación y retraso del hidrograma debido alAtenuación y retraso del hidrograma debido al
almacenamiento en el tramoalmacenamiento en el tramo
 Aplicable sólo en redes arborescentes con pendientesAplicable sólo en redes arborescentes con pendientes
fuertesfuertes
0
1) 0
2) f
A Q
t x
S S
∂ ∂
+ =
∂ ∂
=

34. 34
Modelos de Propagación del flujoModelos de Propagación del flujo
en SWMM 5.0en SWMM 5.0
 Dynamic WaveDynamic Wave
 Resuelve las ecuaciones completas de Saint Venant del flujo noResuelve las ecuaciones completas de Saint Venant del flujo no
permanente unidimensionalpermanente unidimensional
 Representación de efectos de remanso, flujo en carga,Representación de efectos de remanso, flujo en carga,
almacenamiento en el tramo e inversión del flujoalmacenamiento en el tramo e inversión del flujo
 Aplicable a cualquier tipo de redAplicable a cualquier tipo de red
 Requiere intervalos de tiempo pequeños (entre 1 y 60 segundos)Requiere intervalos de tiempo pequeños (entre 1 y 60 segundos)
2
1) 0
2) 0f L
A Q
t x
Q
AQ H
g A g A S g A h
t x x
∂ ∂
+ =
∂ ∂
 
∂ ÷∂ ∂ + + × × + × × + × × =
∂ ∂ ∂

35. 35
SWMM 5.0 utiliza un esquema numérico deSWMM 5.0 utiliza un esquema numérico de
diferencias finitas tipo explícito para resolver…diferencias finitas tipo explícito para resolver…
… las ecuaciones de Saint Venant en cada Conduit, y…
… una ecuación de continuidad en cada Node
Modelos de Propagación del flujoModelos de Propagación del flujo
en SWMM 5.0: Dynamic Waveen SWMM 5.0: Dynamic Wave

36. 36
Comparación de los modelos deComparación de los modelos de
propagación del flujopropagación del flujo

37. 37
Opción de inundación nodalOpción de inundación nodal
(Nodal Flooding)(Nodal Flooding)
Todo el flujo de llegada alTodo el flujo de llegada al
nodo en exceso, esnodo en exceso, es
perdido por el sistemaperdido por el sistema
El flujo de llegada al nodo enEl flujo de llegada al nodo en
exceso es mantenido sobre elexceso es mantenido sobre el
nodo, y puede ser reintroducido anodo, y puede ser reintroducido a
la red cuando exista capacidadla red cuando exista capacidad
disponibledisponible

38. 38
Sitio web de EPA SWMM 5.0Sitio web de EPA SWMM 5.0
http://www.epa.gov/ednnrmrl/models/swmm/http://www.epa.gov/ednnrmrl/models/swmm/
Código fuente del programa (C) y de laCódigo fuente del programa (C) y de la
interfaz gráfica (Delphi), disponibles parainterfaz gráfica (Delphi), disponibles para
descargar GRATIS!!!descargar GRATIS!!!

39. 39
Información y archivos “útiles”Información y archivos “útiles”
para ser descargados…para ser descargados…
Programa, manual de usuario, códigosPrograma, manual de usuario, códigos
fuentes, convertidor de archivos…fuentes, convertidor de archivos…

40. 40
Más información sobre SWMM…Más información sobre SWMM…
SWMM-USERS List ServerSWMM-USERS List Server
- Forum donde los usuarios de EPA SWMM pueden compartirForum donde los usuarios de EPA SWMM pueden compartir
experiencias en el uso y aplicación de este códigoexperiencias en el uso y aplicación de este código
- Es gratis (por supuesto!!) y es operado por el Dr.Es gratis (por supuesto!!) y es operado por el Dr. WilliamsWilliams
James (Guelph, Ontario)James (Guelph, Ontario)
- Trabaja mediante emails de consultas; desde una a variasTrabaja mediante emails de consultas; desde una a varias
respuestas a tu correo…respuestas a tu correo…
- Para suscribirse a la lista de usuarios de SWMM, enviarPara suscribirse a la lista de usuarios de SWMM, enviar unun
email aemail a listserv@listserv.uoguelph.calistserv@listserv.uoguelph.ca
-- Este email no debe llevar asunto (SIN ASUNTO), y sólo se debeEste email no debe llevar asunto (SIN ASUNTO), y sólo se debe
escribir lo siguiente en el cuerpo de élescribir lo siguiente en el cuerpo de él
SUBSCRIBE SWMM-USERS [Nombre] [Apellido]
Por ejemplo:Por ejemplo:
SUBSCRIBE SWMM-USERS Juan Ramos

41. 41
Más información sobre SWMM…Más información sobre SWMM…
SWMM EN CASTELLANO!!SWMM EN CASTELLANO!!
- Versión en castellano de EPA SWMM 5.0: SWMM v5.0E,Versión en castellano de EPA SWMM 5.0: SWMM v5.0E,
desarrollado por el GMMF de la UPVdesarrollado por el GMMF de la UPV
- Respectivo manual de usuario en castellanoRespectivo manual de usuario en castellano
- Basada en unaBasada en una
ANTERIORANTERIOR
actualización de laactualización de la
versión originalversión original
- La más recienteLa más reciente
actualización de EPAactualización de EPA
SWMM 5.0 es laSWMM 5.0 es la
5.0.011…existen5.0.011…existen
nuevasnuevas
prestaciones!!prestaciones!!

42. 42
Más información sobre SWMM…Más información sobre SWMM…
Grupo de usuarios en español de SWMMGrupo de usuarios en español de SWMM
http://groups.google.es/group/SWMM-Espanol?hl=es&lnk=srghttp://groups.google.es/group/SWMM-Espanol?hl=es&lnk=srg

43. 43
Softwares basados en SWMMSoftwares basados en SWMM
 XP SWMM – XP Software (
www.xpsoftware.com)
 Mike SWMM – DHI (
www.dhisoftware.com)
 InfoSWMM - MWH Soft
(www.mwhsoft.com)
 PC SWMM – CHI
(www.computationalhydraulics.com)
Con interfaces para trabajar con GIS…Con interfaces para trabajar con GIS…
……pero de pagopero de pago

44. 44
Resumen y conclusionesResumen y conclusiones
- EPA SWMM 5.0 es la nueva versión pública delEPA SWMM 5.0 es la nueva versión pública del
histórico código SWMMhistórico código SWMM
- Completamente re-escrita y de código abierto,Completamente re-escrita y de código abierto,
incluye diversas mejoras a los algoritmos deincluye diversas mejoras a los algoritmos de
cálculocálculo
- Nueva versión incluye la primera interfaz gráficaNueva versión incluye la primera interfaz gráfica
de usuario (GUI) de EPA SWMM.de usuario (GUI) de EPA SWMM.
- Posibilidad de crear “tu propia” GUIPosibilidad de crear “tu propia” GUI
- Usuarios de SWMM podrían optar por otroUsuarios de SWMM podrían optar por otro
“código” que incorpore conexión con GIS“código” que incorpore conexión con GIS
- ¡El precio es el correcto!¡El precio es el correcto!
- Técnicos y proyectistas DEBERÍAN USAR ALTécnicos y proyectistas DEBERÍAN USAR AL
MENOS unaMENOS una herramienta de este tipo en susherramienta de este tipo en sus
proyectos urbanosproyectos urbanos

45. 45
¡Gracias por vuestra atención!¡Gracias por vuestra atención!