ABSTRACT A flood map simulation in the Fenton River watershed, Connecticut, was conducted for Tropical Storm Elsa occurred in early July 2021, using Multi Radar Multi Sensor-Quantitative Precipitation Estimation (MRMS-QPE) as input to force the Hydrologic Engineering Center-Hydrologic Modeling System (HEC-HMS) to simulate discharges in the mainstream of the watershed. The simulated discharges were calibrated using observed discharges at the Old Turnpike Bridge USGS station, and they were used to force a Hydrologic Engineering Center-River Analysis System (HEC-RAS) 2D model of the Fenton River watershed. The simulated stages were calibrated using observed stages at Old Turnpike Bridge USGS station to simulate flood maps in the mainstream of the watershed. The resulting use of HEC-HMS and HEC-RAS 2D models coupled with MRMS-QPE precipitation shows that these models set up is user-friendly. The model shows stability and the capacity to simulate flood maps along the whole mainstream of the Fenton River with good accuracy.

RESUMEN Se realizó una simulación de mapa de inundación en la cuenca del río Fenton, Connecticut, para la tormenta tropical Elsa ocurrida a inicios de julio de 2021. Se utilizó para ello el método multirradar/multisensor-estimación cuantitativa de la precipitación (MRMS-QPE, por sus siglas en inglés) como dato para aplicar el Sistema de Modelación Hidrológica del Centro de Ingeniería Hidrológica (HEC-HMS) para simular descargas en la corriente principal de la cuenca. Las descargas simuladas se calibraron utilizando las descargas observadas en la estación hidrográfica del puente Old Turnpike y se aplicaron a un Sistema 2D de Modelación Fluvial del Centro de Ingeniería Hidrológica (HEC-RAS) de la cuenca del río Fenton. Las alturas simuladas se calibraron usando las alturas observadas en la estación del Servicio Geológico de Estados Unidos del puente Old Turnpike con el fin de simular mapas de inundación en la corriente principal de la cuenca. El uso de los modelos 2D HEC-HMS y HEC-RAS junto con la precipitación MRMS-QPE muestra que estos modelos son fáciles de configurar. El modelo muestra estabilidad y capacidad para simular mapas de inundación a lo largo de toda la corriente principal del río Fenton con buena precisión.

Abstract A simulation was carried out in the Santa Catarina River watershed, located in the State of Nuevo Leon, Mexico, to study flood patterns and velocity maps during the occurrence of Hurricane Alex in June-July 2010. To conduct this simulation, a two-dimensional model of the Santa Catarina River Watershed was employed using the HEC-RAS software. The model was driven by Multisensor grid precipitation data as input. Land cover and soil layers were utilized in order to obtain various parameters within the watershed, such as Curve Number, Manning Number, Abstraction Ratio, Infiltration Rate, and Percent of Impervious Land. The simulated water levels were calibrated by comparing them with observed values at the Cadereyta Hydrometric Station, which is located near the city of Monterrey. The utilization of the HEC-RAS two-dimensional model combined with Multisensor grid precipitation demonstrates that this particular model is easy to set up and is user-friendly. Moreover, the model exhibits stability and possesses the ability to accurately simulate flood patterns and velocity maps within the watershed.

Resumo Foi realizada uma simulação na Bacia Hidrográfica do Rio Santa Catarina, localizada no Estado de Nuevo Leon, México, para estudar padrões de inundação e mapas de velocidade durante a ocorrência do furacão Alex em junho-julho de 2010. Modelo da Bacia Hidrográfica do Rio Santa Catarina foi empregado usando o software HEC-RAS. O modelo foi conduzido por dados de precipitação da grade Multi-sensor como entrada. A Cobertura do Solo e as Camadas de Solos foram utilizadas para obter vários parâmetros dentro da bacia hidrográfica, tais como número de Curva, número de Manning, Taxa de Abstração, Taxa de Infiltração e Porcentagem de Terra Impermeável. Os níveis de água simulados foram calibrados comparando-os com os valores observados na Estação Hidrométrica Cadereyta, localizada perto da cidade de Monterrey. A utilização do modelo bidimensional HEC-RAS combinado com a precipitação em grade Multi-sensor demonstra que este modelo específico é fácil de configurar e fácil de usar. Além disso, o modelo apresenta estabilidade e possui a capacidade de simular com precisão padrões de inundação e mapas de velocidade dentro da bacia hidrográfica.

ABSTRACT A research was conducted for evaluating an alternative management under evaporation stress of the reservoir El Cuchillo, which supplies water to the Metropolitan Area of Monterrey (AMM, Spanish acronym) located in the state of Nuevo León, Mexico. The surface sources of water supplies for the AMM come from three reservoirs: La Boca, El Cuchillo and Cerro Prieto, which are integrated in a single system and exchange water with two reservoirs, Marte R. Gómez and Las Blancas. Due to high temperatures during the whole year, especially in the summer, as well as the big surface area of the pool, El Cuchillo is a big source of water loss by evaporation. This research conducted an analysis to achieve alternative scenarios for water management in reservoirs facing this problem, by applying the model HEC-ResSim. This model, created by the US Army Corps of Engineers, has a multi reservoir simulator and can simulate water resource systems from many sources. The present study used monthly observed data from 1994 to 2014 of reservoir volume, inflow and diversion; in addition, hydraulic data from the reservoirs were used to develop the numerical model. The results show that it is possible to increase the reservoir diversion and obtain 50 % more water for the scenario 1 and 70 % more for the scenario 2 during a period of 20 years from 1994 to 2014, if these cycles of evaporation are taking in consideration.

RESUMEN Se realizó una investigación para evaluar el manejo alternativo del embalse El Cuchillo sometido a una alta evaporación, para el abastecimiento de agua del Área Metropolitana de Monterrey (AMM) ubicada en el Estado de Nuevo León, México. Las fuentes superficiales de abastecimiento de agua para la AMM provienen de tres embalses: La Boca, el Cuchillo y Cerro Prieto, los cuales están integrados en un solo sistema e intercambian agua con otros dos embalses, Marte R. Gómez y Las Blancas. Debido a las altas temperaturas presentes durante todo el año, pero especialmente en la temporada de verano, así como la gran superficie del embalse de El Cuchillo, éste representa una gran fuente de pérdida de agua debido a la evaporación. En esta investigación se realizó un análisis para desarrollar escenarios alternativos orientados a la gestión del agua en embalses que tienen este problema, aplicando el modelo HEC-ResSim. Este modelo fue creado por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos y tiene la capacidad de simular múltiples reservorios. El presente estudio se realizó a partir de datos del volumen del embalse observados mensualmente desde 1994 hasta 2014; además, se utilizaron datos hidráulicos de los embalses para desarrollar el modelo. Los resultados obtenidos muestran que es posible extraer y ahorrar agua para el futuro en más de un 50 % de acuerdo con el escenario 1 y en más de un 70 % de acuerdo con el escenario 2, para un periodo de 20 años entre 1994 y 2014 si estos ciclos de evaporación se toman en consideración.

Abstract A key area of research in hydrologic modeling is the prediction of flood response in complex urban basins with hydraulic structures such as pump stations, canals, culverts, and spillways. The prediction of the basin’s response to heavy rainfall is needed in order to assess the impacts of potential watershed management decisions, especially during high flow periods. In this study, the HEC-HMS model was adopted to predict the accumulated discharges in a small urban basin located in West Palm Beach, Florida, USA. The model was calibrated based on seven flood events and validated using seven independent events spanning a 5-year period. The results show that the accumulated flow of water released from the basin was simulated with high accuracy, and that the model can be used for various management scenarios involving high flow conditions in the south Florida urban basin.

Resumen Un área importante de investigación en modelación hidrológica es la predicción de la respuesta a las inundaciones en cuencas urbanas complejas, con estructuras hidráulicas tales como estaciones de bombeo, canales, alcantarillas y desagües. Es necesaria la predicción de la respuesta a las fuertes lluvias en la cuenca para evaluar los impactos potenciales en las decisiones de gestión de cuencas hidrográficas, en especial durante los periodos de altos caudales. En este estudio se adoptó el modelo HEC-HMS para predecir las descargas acumuladas en una cuenca urbana ubicada en West Palm Beach, Florida, USA. El modelo fue calibrado basado en siete eventos de inundación y validado utilizando siete eventos independientes que abarcan un periodo de cinco años. Los resultados muestran que los caudales acumulados de agua expulsada de la cuenca fueron simulados con gran precisión y que el modelo puede ser utilizado para evaluar diferentes escenarios de gestión de condiciones de altos caudales de la cuenca urbana en el sur de Florida.

Abstract In this research, the physically-based WTS (Water Temperature Simulation) model was developed to predict water temperature changes in a river in eastern Connecticut during the summer. The model was applied and calibrated with a one-hour time step during the summer’s low-flow season on the Fenton River, which is tributary of the Mansfield Hollow Lake. Temperatures were recorded at one-hour intervals during the summer in 2004 and 2005, at various locations along the river to provide data for the model’s calibration. Model results were tested against observed stream temperatures and also compared to the SSTemp (Stream Segment Temperature model) created by Bartholow (2002). Results show that both models can be used to predict changes in stream temperature due to changes in groundwater inflow/outflow, and could be used to assess various water management scenarios.

Resumen En esta investigación se desarrolló un modelo basado en parámetros físicos WTS (Water Temperature Simulation) para predecir los cambios de temperatura del agua en una corriente en el noreste del estado de Connecticut, Estados Unidos, en la temporada del verano. El modelo se calibró y validó durante la temporada de bajos caudales en el río de Fenton, tributario del lago Mansfield Hollow. La temperatura del agua se midió en intervalos de una hora durante el verano de 2004 y 2005 en varios lugares, para obtener datos a lo largo del río en cuanto a la calibración y comprobación del modelo. Los resultados de la aplicación de los modelos se probaron contra temperaturas observadas en el río y con el modelo de SSTemp (Stream Segment Temperature model) creado por Bartholow (2002). Los resultados muestran que ambos modelos pueden ser utilizados para la predicción de cambios de temperatura en el río y podrían ser empleados para valorar cambios de temperatura debido a la extracción de agua subterránea, así como crear escenarios para la gestión de los recursos hídricos.

Abstract Hydrologic simulation models have become an essential tool in the modern world of water management; they are used extensively and play an important auxiliary role in fulfilling the core tasks of water management, in policy preparation, operational water management and research. A physical based hydrologic Black-Box model was created to simulate the water inflows and outflows of the system that could be used for an educational purpose. Then a mathematical model using Stella® software was created to simulate the Black-Box model. The results of the simulations show that the combination of a physical hydrologic Black-Box model and the mathematical model using the Stella® software can helps students understand the basic hydrologic processes.

Resumen Los modelos de simulación hidrológicos se han convertido en una herramienta esencial en el mundo moderno para la gestión de los recursos hídricos. Se utilizan ampliamente y juegan un papel importante en el cumplimiento de las tareas principales de la gestión del agua, la preparación de políticas, la gestión operativa y la investigación de los recursos hídricos. Un modelo hidrológico de base física de caja-negra fue creado para simular las entradas y salidas de agua de un sistema y puede servir para fines educativos. El modelo matemático utilizando el software Stella® se desarrolló para simular el modelo de la caja-negra. Los resultados de las simulaciones muestran que la combinación de un modelo hidrológico de base física de caja-negra, apoyado por un modelo matemático utilizando el software Stella®, podría ser de ayuda con los estudiantes, a fin de que entiendan de mejor manera los procesos hidrológicos básicos.

Prediction of recession curves remains an important task for management of diversions or reservoirs that affect flow in streams during low-flow periods. There have been many approaches to baseflow recession applying either power or exponential equations, but there has not been any successful approach to link the parameters of these exponential and power equations such as the turnover time of the groundwater storage with hydrological parameters, and the initial peak discharge before the recession and the recession time. The Fenton and Mount Hope Rivers basin are neighbors, located in Northeast of the State of Connecticut. This research developed and tested a mathematical model in exponential form to simulate discharges during recession with coefficients related with the initial peak discharge before recession and time of recession. The recession model was applied and calibrated in the Mount Hope and Fenton Rivers. The results found that the recession model showed good approximation for the representation of the recession phenomenon, to predict the recession discharge for low flows in the Mount Hope and Fenton Rivers.

La predicción de curvas de recesión es una tarea importante para la gestión y diseño de obras hidráulicas y depósitos de agua subterránea por el efecto que el bajo flujo de agua tiene durante períodos de bajos caudales. Ha habido muchos enfoques para poder relacionar la recesión con ecuaciones exponenciales u otras funciones, pero no ha habido ningún enfoque de éxito para ligar los parámetros de estas funciones exponenciales con el tiempo de recesión, parámetros hidrológicos, y con la descarga máxima inicial antes que comience la recesión. Las cuencas de los ríos Fenton y Mount Hope son vecinas, situadas en noreste del Estado de Connecticut, USA. Esta investigación desarrolló y probó un modelo matemático en forma exponencial para simular descargas durante periodos de recesión, con coeficientes relacionados con la descarga inicial máxima antes de recesión y el tiempo de duración de la recesión. El modelo de recesión fue aplicado en las cuencas de los ríos Mount Hope y Fenton. Los resultados encontrados muestran que el modelo de recesión empleado es representativo de las recesiones observadas y que es una buena aproximación para predecir recesiones durante periodos de bajos caudales en los ríos Mount Hope y Fenton.