Diapositiva 1

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Primer Taller sobre Estudios Hidrológicos en
Áreas Serranas de la Provincia de Córdoba
TESIS DE MAESTRÍA EN CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
MENCIÓN EN RECURSOS HÍDRICOS U. N. C.
Evaluación de Metodologías de Regionalización
Hidrológica Aplicación a Caudales Máximos de
Cuencas Representativas de la Región Sur-Oeste de
la Provincia de Córdoba
Msc. Ing. Facundo Matías Ganancias Martínez
(1y2) Director Dr. Ing. Juan Carlos Bertoni(1)
(1)Cátedra de Hidrología, Facultad de Ciencias
Exactas, Físicas y Naturales. Universidad
Nacional de Córdoba (UNC) (2) Becario de CONICET
y Ministerio de Ciencia y Tecnología de la
Provincia de Córdoba
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PLAN DE PRESENTACIÓN
I INTRODUCCIÓN - OBJETIVOS

• I INTRODUCCIÓN OBJETIVOS
• II DATOS DISPONIBLES ZONAS DE ESTUDIO
• III - ANÁLISIS DE INDEPENDENCIA Y HOMOGENEIDAD
• IV ANÁLISIS DE FRECUENCIA DE VALORES EXTREMOS
• V DELIMITACIÓN DE REGIONES HOMOGÉNEAS
• VI ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO
• VII - CONCLUSIONES

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I INTRODUCCIÓN
Sencillos
Complejos
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I INTRODUCCIÓN
Datos hidráulicos de entrada
Caudal Máximo
Hidrograma Completo
Volúmenes escurridos
Otros uso de suelo, topografía, etc.
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Para una cuenca dada, la Hidrología como Ciencia
I INTRODUCCIÓN
Existen registros de Caudal
Estadística
No existen registros de Caudal en el sitio
Estadística y Transformación P - Q
Si existen registros de lluvias en la cuenca
Datos de Cuencas Vecinas o Cuencas
Hidrológicamente Homogéneas REGIONALIZACIÓN
No existen registros de Caudal en el sitio
No existen registros de lluvias en la cuenca
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La importancia y la necesidad de la
Regionalización en Argentina
I INTRODUCCIÓN
Estaciones Activas en Argentina
Estaciones Inactivas en Argentina
Estaciones Activas en Córdoba
Estaciones Inactivas en Córdoba
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I OBJETIVOS
Objetivo General Evaluar diversas metodologías
de regionalización hidrológica para estimar
caudales máximos en cuencas serranas
representativas de la región Sur-Oeste de la
Provincia de Córdoba
Actualizar el conocimiento sobre metodologías de
regionalización hidrológica aplicada a la
estimación de caudales máximos
Profundizar el manejo del análisis estadístico
frecuencial aplicado a series hidrológicas
Realizar el tratamiento de datos hidrológicos con
vistas a su tratamiento en un análisis regional
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PLAN DE PRESENTACIÓN

• I INTRODUCCIÓN OBJETIVOS
• II DATOS DISPONIBLES ZONAS DE ESTUDIO
• III - ANÁLISIS DE INDEPENDENCIA Y HOMOGENEIDAD
• IV ANÁLISIS DE FRECUENCIA DE VALORES EXTREMOS
• V DELIMITACIÓN DE REGIONES HOMOGÉNEAS
• VI ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO
• VII - CONCLUSIONES

II DATOS DISPONIBLES - ZONAS DE ESTUDIO
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Estaciones hidrométricas seleccionadas
II DATOS DISPONIBLES ZONAS DE ESTUDIO
Caudales máximos medios diarios anuales
Cuenca alta del río Chocancharagua
Alpa Corral Barrancas (40)
Alpa Corral
Vado de Río Seco Barrancas (24)
La Tapa Las Cañitas (41)
Las Tapias
La Tapa
Vado de Río Seco
Las Tapias Las Tapias (36)
Piedra Blanca
Tincunaco
Piedra Blanca Piedra Blanca (39)
Las Tapias San Bartolomé (38)
Tincunaco Chocancharagua (19)
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Estaciones hidrométricas seleccionadas
II DATOS DISPONIBLES ZONAS DE ESTUDIO
Caudales máximos medios diarios anuales
Río Grande
Estación Ume Pay (43). Fuente SSRHN
Río La Suela
Estación La Suela (12) Fuente CRSA
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PLAN DE PRESENTACIÓN

• I INTRODUCCIÓN OBJETIVOS
• II DATOS DISPONIBLES ZONAS DE ESTUDIO
• III - ANÁLISIS DE INDEPENDENCIA Y HOMOGENEIDAD
• IV ANÁLISIS DE FRECUENCIA DE VALORES EXTREMOS
• V DELIMITACIÓN DE REGIONES HOMOGÉNEAS
• VI ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO
• VII - CONCLUSIONES

III ANÁLISIS DE INDEPENDENCIA Y HOMOGENEIDAD
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Previo al estudio de frecuencias de una serie de
datos es necesario evaluar la calidad de los
mismos y la validez de su empleo.
III ANÁLISIS DE INDEPENDENCIA Y HOMOGENEIDAD
INDEPENDENCIA
HOMOGENEIDAD
Utilizadas para demostrar que los datos que
conforman la serie son aleatorios
Evalúan si todos los datos que conforman la
muestra, provienen estadísticamente de una misma
población
Anderson
Wald Wolfowitz
Cramer
t de Student
Helmert
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Resumen de resultados de pruebas de independencia
y homogeneidad
III ANÁLISIS DE INDEPENDENCIA Y HOMOGENEIDAD
Solamente la estación Alpa Corral del río
Barrancas no supera las pruebas.Los datos de la
estación La Suela no son suficientes en cantidad
para indicarse como representativos de los
caudales del río La Suela
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PLAN DE PRESENTACIÓN

• I INTRODUCCIÓN OBJETIVOS
• II DATOS DISPONIBLES ZONAS DE ESTUDIO
• III - ANÁLISIS DE INDEPENDENCIA Y HOMOGENEIDAD
• IV ANÁLISIS DE FRECUENCIA DE VALORES EXTREMOS
• V DELIMITACIÓN DE REGIONES HOMOGÉNEAS
• VI ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO
• VII - CONCLUSIONES

IV ANÁLISIS DE FRECUENCIA DE VALORES EXTREMOS
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IV ANÁLISIS DE FRECUENCIA DE VALORES EXTREMOS
El análisis de frecuencia de los datos se efectuó
con un programa propio, desarrollado
específicamente para la Tesis.
Distribuciones programadas
La bondad de los ajustes es probada por medio del
Error Estándar de Ajuste.
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IV ANÁLISIS DE FRECUENCIA DE VALORES EXTREMOS
Resumen de resultados de la aplicación de
técnicas de análisis de frecuencia de eventos
extremos
1 - Ayudar a identificar el orden de las
características fisiográficas para el método de
Andrews.
Aplicaciones
2 - Evaluar los caudales obtenidos con métodos
de regionalización
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PLAN DE PRESENTACIÓN

• I INTRODUCCIÓN OBJETIVOS
• II DATOS DISPONIBLES ZONAS DE ESTUDIO
• III - ANÁLISIS DE INDEPENDENCIA Y HOMOGENEIDAD
• IV ANÁLISIS DE FRECUENCIA DE VALORES EXTREMOS
• V DELIMITACIÓN DE REGIONES HOMOGÉNEAS
• VI ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO
• VII - CONCLUSIONES

V DELIMITACIÓN DE REGIONES HOMOGÉNEAS
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V DELIMITACIÓN DE REGIONES HOMOGÉNEAS
Regionalización hidrológica Conjunto de
herramientas que aprovechan al máximo las
informaciones existentes.
Área
Cartas topográficas IGM
Características Fisiográficas
Perímetro
Topografía de detalle
Longitud cauce
Imágenes Radar SRTM
Pendientes, etc.
MNT Global Mapper 8
Curvas de Nivel Auto CAD
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V DELIMITACIÓN DE REGIONES HOMOGÉNEAS
Delimitación de regiones homogéneas Método de
los Trazos Multidimensionales Andrews (1972)
Ecuación
Características Fisiográficas
Área km2
Longitud de Cuenca km
Parámetro de forma
Perímetro km
Ancho máximo cuenca km
Sinuosidad cauce
Longitud Cauce km
Ancho medio cuenca km
Asimetría cuenca
Pendiente Cauce m/m
Coef. desarrollo divisoria
Tiempo de concentración
Pendiente Cuenca m/m
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V DELIMITACIÓN DE REGIONES HOMOGÉNEAS
Ecuación
Regresiones múltiples para diferentes TR (2, 5,
10, 20, 25, 50 y 100 años).
Definición de características fisiográficas (X1,
X2,y X5)
Características Fisiográficas La Tapa
Características Fisiográficas Alpa Corral
Evaluación Coeficientes de correlación
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V DELIMITACIÓN DE REGIONES HOMOGÉNEAS
Ecuación
2 Años
10 Años
25 Años
100 Años
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V DELIMITACIÓN DE REGIONES HOMOGÉNEAS
A partir de los trazos multidimensionales se
definieron como pertenecientes a una misma región
homogénea a las estaciones
Piedra Blanca Piedra Blanca
Vado de Río Seco Barrancas
Alpa Corral Barrancas
Región Homogénea
La Tapa Las Cañitas
La Suela La Suela
Las Tapias Las Tapias
Las Tapias San Bartolomé
Tincunaco Chocancharagua
Estaciones excluidas
Ume Pay Grande
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PLAN DE PRESENTACIÓN

• I INTRODUCCIÓN OBJETIVOS
• II DATOS DISPONIBLES ZONAS DE ESTUDIO
• III - ANÁLISIS DE INDEPENDENCIA Y HOMOGENEIDAD
• IV ANÁLISIS DE FRECUENCIA DE VALORES EXTREMOS
• V DELIMITACIÓN DE REGIONES HOMOGÉNEAS
• VI ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO
• VII - CONCLUSIONES

VI ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO
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VI ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO
Definidas las estaciones de la región hidrológica
homogénea
La Suela
San Bartolomé
Las Cañitas
Las Tapias
Calibración
Verificación
Vado de Río Seco
Piedra Blanca
Alpa Corral
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VI ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO
El proceso de Calibración se repite cinco veces
por cada método
San Bartolomé
Las Cañitas
Las Tapias
San Bartolomé
San Bartolomé
San Bartolomé
San Bartolomé
San Bartolomé
Calibración
Vado de Río Seco
Piedra Blanca
Las Tapias
Las Cañitas
Las Tapias
Las Tapias
Las Tapias
Las Cañitas
Las Cañitas
Las Cañitas
Las Cañitas
Las Cañitas
Las Tapias
Calibración
Estaciones Año
Vado de Río Seco
Piedra Blanca
Vado de Río Seco
Piedra Blanca
Vado de Río Seco
Vado de Río Seco
Piedra Blanca
Vado de Río Seco
Piedra Blanca
Vado de Río Seco
Piedra Blanca
Avenida Índice
Regresión y Correlación Lineal
Box - Cox
Mom. Estandarizados de P.P.
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VI ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO
San Bartolomé
Las Cañitas
Las Tapias
Calibración
Estaciones Año
Vado de Río Seco
Piedra Blanca
Se normalizan las series dividiendo cada uno de
los caudales que la forman por el caudal medio de
la serie
Se emplean los datos de las estaciones restantes
Se conforma un solo registro estandarizado de
valores. No se requiere que las series tengan una
longitud de registro común
Se asigna una frecuencia empírica con la Ley de
Weibull. Se ajustan distribuciones de
probabilidad teóricas
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VI ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO
San Bartolomé
Estaciones Año
Las Cañitas
Las Tapias
Calibración
Ejemplo Aplicación a la serie del río Barrancas
- Vado de Río Seco
Vado de Río Seco
Piedra Blanca
Con Piedra Blanca
Sin Piedra Blanca
1 Caudales estandarizados sin datos del río
BarrancasVRS (n154)
2 Ajuste de la distribución GVE por Máxima
Verosimilitud
3 Relación para caudal medio en Vado de Río Seco
4 Caudales del río Barrancas en Vado de Río Seco
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VI ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO
San Bartolomé
Las Cañitas
Las Tapias
Calibración
Avenida Índice
Vado de Río Seco
Piedra Blanca
Con Q2,33 de cada estación se estandariza la
serie correspondiente.
Se utilizan los datos de las estaciones
restantes. Requiere que las series tengan una
longitud de registro común
La serie estandarizada es ordenada de mayor a
menor y se le asigna un período de retorno
siguiendo la ley de Weibull y una probabilidad de
no excedencia
Al registro de cada estación, por separado, se le
ajusta la distribución Gumbel, y se obtiene el
caudal asociado a un TR 2,33 años.
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VI ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO
San Bartolomé
Avenida Índice
Las Cañitas
Las Tapias
Calibración
Ejemplo Aplicación a la serie del río Barrancas
- Vado de Río Seco
Vado de Río Seco
Piedra Blanca
1 Caudales estandarizados sin datos del río
BarrancasVRS (n20). Asignación de recurrencias
por medio de la Ley de Weibull
2 Cálculo de la mediana para cada Tiempo de
Retorno
Con Piedra Blanca
Sin Piedra Blanca
5 Caudales para la estación Vado de Río Seco del
Río Barrancas
3 Se grafica en papel Gumbel Medianas -
RecurrenciasSe obtiene la ecuación regional
4 Se obtienen relaciones entre los Q2,33 y el
área de las cuencas
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VI ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO
San Bartolomé
Las Cañitas
Las Tapias
Calibración
Regresión y Correlación Lineal
Vado de Río Seco
Piedra Blanca
Relaciones Características fisiográficas y/o
climatológicas de las cuencas de aportegrado de
correlación con los caudales para cada TR.
Es necesario asignar, para cada período de
retorno analizado, un nivel de importancia a cada
característica fisiográfica considerada. Andrews
Resultado Sistemas de ecuaciones lineales
simples Constantes que afectaran a cada una de
las características en las relaciones deseadas
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VI ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO
San Bartolomé
Regresión y Correlación Lineal
Las Cañitas
Las Tapias
Calibración
Ejemplo Aplicación a la serie del río Barrancas
- Vado de Río Seco
Vado de Río Seco
Piedra Blanca
2 Años
5 Años
10 Años
20 Años
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VI ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO
San Bartolomé
Regresión y Correlación Lineal
Las Cañitas
Las Tapias
Calibración
Ejemplo Aplicación a la serie del río Barrancas
- Vado de Río Seco
Vado de Río Seco
Piedra Blanca
Con Piedra Blanca
Sin Piedra Blanca
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VI ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO
San Bartolomé
Resumen de Resultados
Las Cañitas
Las Tapias
Calibración
Ejemplo Aplicación a la serie del río Barrancas
- Vado de Río Seco
Vado de Río Seco
Piedra Blanca
Con Piedra Blanca
1
4
3
5
2
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VI ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO
San Bartolomé
Resumen de Resultados
Las Cañitas
Las Tapias
Calibración
Ejemplo Aplicación a la serie del río Barrancas
- Vado de Río Seco
Vado de Río Seco
Piedra Blanca
Sin Piedra Blanca
1
4
3
5
2
35
VI ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO
San Bartolomé
Resumen de Resultados
Las Cañitas
Las Tapias
Calibración
Vado de Río Seco
Piedra Blanca
Regresión y Correlación Lineal
Estaciones Año
Momentos Estandarizados de Probabilidad Pesada
Avenida Índice
Box - Cox
36
VI ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO
San Bartolomé
Aplicación a sitios no calibrados
Verificación
Alpa Corral
Alpa Corral
La Suela
La Suela
Calibración
Las Cañitas
Las Tapias
Vado de Río Seco
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PLAN DE PRESENTACIÓN

• I INTRODUCCIÓN OBJETIVOS
• II DATOS DISPONIBLES ZONAS DE ESTUDIO
• III - ANÁLISIS DE INDEPENDENCIA Y HOMOGENEIDAD
• IV ANÁLISIS DE FRECUENCIA DE VALORES EXTREMOS
• V DELIMITACIÓN DE REGIONES HOMOGÉNEAS
• VI ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO
• VII - CONCLUSIONES

VII CONCLUSIONES
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VII CONCLUSIONES

• Pese a su importancia las técnicas de
  regionalización hidrológica de caudales son poco
  empleadas en Argentina, hecho que destaca la
  elección de esta temática para desarrollar la
  Tesis.

• Este Trabajo representa una de las primeras
  aplicaciones a caudales máximos correspondientes
  a la escala de cuencas serranas de la Provincia
  de Córdoba.

• La aplicación de la metodología de los trazos
  multidimensionales de Andrews, posibilitó
  establecer que siete (7) de las nueve (9)
  estaciones analizadas constituyen una región
  hidrológica homogénea. Quedando fuera Tincunaco
  y Ume Pay.

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VII CONCLUSIONES

• Durante la aplicación de los cinco métodos se
  pudo apreciar que los resultados de cada uno de
  ellos, mejoran cuando se excluyen los datos de la
  estación Piedra Blanca. Congruentemente, ninguno
  de los métodos pudo representar adecuadamente los
  valores de esta estación

• Por ello se estableció que la estación Piedra
  Blanca, aún cuando es aceptada, por el método de
  Andrews, como perteneciente a la región
  hidrológica homogénea, debe ser descartada del
  análisis regional para la determinación de
  caudales en otras estaciones

• En función de los resultados de las diferencias
  entre los caudales obtenidos puntualmente y
  aquellos obtenidos por regionalización, se
  ordenan las técnicas 1 Regresión y Correlación
  Lineal, 2 Estaciones Año, 3 Momentos
  Estandarizados de Probabilidad Pesada, 4 Avenida
  Índice y 5 Box - Cox.

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VII CONCLUSIONES

• La aplicación de la metodología de Regresión y
  Correlación Lineal a la estación Alpa Corral
  muestra que las diferencias obtenidas entre los
  valores de regionalización y aquellos puntuales,
  no superan el 13, lográndose con ello una
  excelente estimación de los caudales máximos para
  esta estación.

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VII RECOMENDACIONES

• El área de la cuenca no resulta siempre la
  característica fisiográfica más representativa de
  los caudales máximos que se registran a la salida
  de la misma. Se recomienda, en tal sentido, la
  verificación de las relaciones que otros
  parámetros fisiográficos tienen con dichos
  caudales.

• Dadas las dificultades de obtener datos de
  caudales en cuencas de pequeño y mediano tamaño
  se recomienda realizar esfuerzos de monitoreo en
  estas escalas con el fin de posibilitar la
  aplicación de técnicas de regionalización

• De la misma forma se recomienda dar continuidad a
  los registros ya existentes en el país de modo de
  posibilitar el análisis de la influencia de un
  eventual cambio climático/variabilidad climática
  en las técnicas de regionalización hidrológica.

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Primer Taller sobre Estudios Hidrológicos en
Áreas Serranas de la Provincia de Córdoba
Evaluación de Metodologías de Regionalización
Hidrológica Aplicación a Caudales Máximos de
Cuencas Representativas de la Región Sur-Oeste de
la Provincia de Córdoba
Muchas Gracias!