CARACTERIZACIÓN DE PRECIPITACIONES MÁXIMAS PARA LA CUENCA DEL ARROYO FELICIANO

CARACTERIZACIN DE PRECIPITACIONES MXIMAS PARA LA CUENCA DEL ARROYO FELICIANO

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL GRUPO DE INVESTIGACION EN HIDROLOGIA E HIDRULICA APLICADA (G.I.H.H.A)Zamanillo Eduardo, Larenze Gustavo, Tito Mara , Garat Mara Eugenia, Gmez Patricia C.

OBJETIVOPresentar los resultados obtenidos de la aplicacin de la metodologa de la regionalizacin de las precipitaciones mximas diarias en la Provincia de Entre Ros y el anlisis de las relaciones Intensidad-duracin-frecuencia para determinar tormentas de proyecto en el rea de la Cuenca del arroyo Feliciano.

PROVINCIA DE ENTRE RIOS - RECURSOS HIDRICOS

CUENCA A FELICIANO

Objetivos Especficos

Regionalizar las precipitaciones mximas diarias en la Provincia de Entre Ros

Determinar las relaciones Intensidad-Duracin-Frecuencia aplicables a las principales ciudades de la Provincia de Entre Ros

Validacin de la hiptesis de independencia de la recurrencia de las relaciones entre precipitaciones mximas para distintas duraciones.

Colaborar en la implementacin de un Sistema de Informacin Geogrfico con los resultados del Proyecto.

Elaborar un manual de estimacin de tormentas de proyecto para la Provincia de Entre Ros

Sntesis del plan de trabajos

1) Inventario de estaciones pluviomtricas y pluviogrficas

2) Seleccin de zonas y estaciones representativas

3) Obtencin de las series de precipitaciones mximas diarias

4) Anlisis probabilstico de las precipitaciones mximas diarias

5) Seleccin de una Distribucin Terica por regin

6) Regionalizacin de valores mximos diarios


7) Digitalizacin de fajas pluviogrficas

8) Determinacin de la relacin Intensidad-Duracin-Frecuencia para cada puesto pluviogrfico seleccionado

9) Anlisis de las caractersticas de las tormentas para cada puesto pluviogrfico

10) Determinacin de la relaciones entre lminas diarias y lminas correspondientes a distintas duraciones.

11) Regionalizacin de los resultados del anlisis pluviogrfico

12) Preparacin del manual de usuario.

Se elabor un inventario de estaciones pluviomtricas con su correspondiente longitud de registro. Del mismo se tom la muestra de estaciones:

Total 350 estaciones pluviomtricas 10 estaciones pluviogrficas

Se hizo un anlisis de cada una de las series y a partir de ste se seleccionaron 45 estaciones pluviomtricas en la provincia de Entre Ros y 26 estaciones localizadas en zonas prximas para representar toda la regin.Pluviometra

Ubicacin GeogrficaOrigenN de EstacionesProvincia de Entre RosD.P.H.E.R196C.T.M.S.G6S.R.G95I.N.T.A5S.S.R.H1Provincia de Buenos AiresI.N.T.A4Provincia de CorrientesC.T.M.S.G13I.N.T.A 4S.S.R.H3Provincia de Santa FeI.N.T.A7Repblica Oriental del UruguayC.T.M.S.G 13D.N.M3TOTAL350

CRITERIOS DE SELECCIN PARA ELEGIR LAS ESTACIONES PLUVIOMTRICAS

La longitud de registro: En primera instancia se fij 20 y 25 aos como longitud mnima de las series, stas series en lo posible no deben tener interrupciones, o bien, una menor cantidad y tamao de interrupciones.

La ubicacin geogrfica.

Se tomaron dos series de mximos diarios. Los criterios de seleccin para los valores mximos son:

Un mximo por ao pluviomtrico considerado. (Serie Parcial de duracin Anual). Para n aos de registro los n mayores valores mximos registrados, no importando el ao de registro.

El mximo de cada ao pluviomtrico considerado. (Serie Anual)

Estos mismos criterios se siguen para las series de mximos de dos, tres y cuatro das de duracin.

Existen 10 estaciones con al menos 50 aos de datos

Longitud deRegistroEstaciones pertenecientes a la provincia de Entre RosEstaciones externas a la provincia deEntre RosTotal20 aos 38377530 aos211637

Regionalizacin de Precipitaciones MximasPara generar la base de datos se procesaron un total de trescientos cincuenta series pluviomtricas, con longitudes de registro de 15 a 50 aos distribuidas en toda la provincia, y en estaciones ubicadas en provincias vecinas y pases limtrofes adoptndose como longitud de anlisis, la serie de 30 aos correspondiente al perodo 1976 2005

Estaciones pluviomtricas Provincia de Entre Rios

REGIONALIZACION DE PRECIPITACIONES MAXIMASDISTRIBUCIONES TERICAS CANDIDATASLOGNORMAL (2p) (LN2)GUMBEL (GU)GENERAL VAL. EXTREMOS (GEV)PEARSON III (PIII)EXPONENCIAL (EXP)LOG PEARSON III (LPIII)WAKEBY (WA)

Del anlisis del Criterio de Informacin de Akaike y los errores cuadrticos medios de la variable y la frecuencia se adopt para la provincia de Entre Ros la distribucin GEV por presentar el mejor ajuste local y regional. (Zamanillo et al, 2008).REGIONALIZACION DE PRECIPITACIONES MAXIMAS

Indice de Creciente

Es uno de los mtodos de regionalizacion ms difundidos debido a su sencillez.

Se basa en el uso simultneo de datos procedentes de un nmero de estaciones prximas que pueden considerarse homogneas

Esta hiptesis fue verificada utilizando el Test de Homogeneidad Hidrolgica de Dalrymple.

El mtodo del ndice de Creciente supone que la distribucin de los eventos mximos en una regin homognea es la misma excepto por un factor de escala que refleja las caractersticas de las precipitaciones de cada estacin (Senz de Ormijana et al, 1991).

Conocidos los cuantiles a escala regional y los valores de las medias locales, el valor de la precipitacin mxima en la estacin j-sima puede expresarse como

ndice de Crecienteel factor de escala j se estima como la media de la serie histrica en la estacin j-sima y el ndice de creciente regional es una variable aleatoria adimensional idntica para toda la regin.

La adimensionalizacin de las series se llev a cabo dividiendo los valores estimados PTRj de cada estacin (para Tr = 2, 5, 10, 20, 25 y 50 aos) por el factor j valor de las medias locales

j = PMj = Media de los mximos diarios de cada estacinPTRj = Precipitacin Mxima para el periodo de retorno Tr en la estacin jLos ndices de creciente locales j se calcularon dividiendo los valores estimados para Tr = 2, 5, 10, 20, 25 y 50 aos y para duraciones iguales a 1, 2, 3 y 4 das por la media de cada serie segn:

Los ndices de crecientes regionales se determinan como promedio de los cocientes locales correspondientes a las estaciones seleccionadas, para cada duracin y recurrencia de diseo.

Por otra parte, se llev a cabo la regionalizacin de la Precipitacin Mxima Media, para duraciones iguales a 1, 2, 3 y 4 das.

Tabla 1 ndices de creciente regionales para perodos de retorno de 2 a 50 aos. Duraciones: 1, 2, 3 y 4 das

Duracin (das)Perodo de retorno (aos)251020255010.931.231.441.671.741.9920.931.241.461.681.761.9930.921.241.461.681.762.0040.931.241.461.681.762.00

Conclusin El uso combinado de la Tabla de Indice de Creciente y los mapas de Medias permite estimar en cada punto de la cuenca la Precipitacin Mxima Media (mm) correspondiente a un perodo de retorno Tr (aos) para duraciones iguales a 1, 2, 3 y 4 das

Mapas de IsohietasIsohietas de precipitaciones mximas medias (mm) Cuenca del Arroyo Feliciano - Duracin: 1 dasIsohietas de precipitaciones mximas medias (mm) - Cuenca del Arroyo Feliciano - Duracin: 2 das

Relaciones Intensidad - Duracin Recurrencia

De acuerdo al Manual de Tormentas de Diseo para la Provincia de Entre Ros (Zamanillo et al, 2008), la Provincia de Entre Ros se divide en tres zonas de influencia asociadas a los pluvigrafos en operacin

Relaciones Intensidad - Duracin Recurrencia

A cada zona se le atribuye el mismo patrn de distribucin temporal de la lmina total precipitada, caracterizado por las relaciones RT = P24horas/Pmx diaria. y por los cocientes rd/24 entre lminas de distintas duraciones d (min) con respecto a la precipitacin de 24 horas (P24horas), los cuales se obtienen de la relacin I-D-T representativa de cada pluvigrafo

A partir de estas relaciones se procede a la desagregacin temporal de la precipitacin mxima diaria, para determinar las lminas correspondientes a duraciones menores de 24 horas, y sus correspondientes intensidades de precipitacin, sobre las que es posible ajustar una ecuacin tipo Sherman de cuatro parmetros, que caracteriza la relacin I-D-T del emplazamiento analizado

i: Intensidad de precipitacin en mm/h, Tr: Perodo de retorno en aos, d: duracin de la precipitacin en minutos, k, m, n y c: parmetros que se determinan para cada localidad en base a un anlisis de regresin lineal mltiple.

Relaciones Intensidad - Duracin RecurrenciaLa cuenca del arroyo Feliciano se divide en dos subregiones pluviogrficas, la Zona 1 asociada al pluvigrafo Concordia, y la Zona 2 al de Paran.

Relaciones Intensidad - Duracin RecurrenciaSe determino los parmetros de las ecuaciones I-D-T , para las localidades de San Jos de Feliciano, San Gustavo, El Solar, Colonia Avigdor y Las Garzas, ubicadas en la cuenca del Arroyo Feliciano, y para las localidades limtrofes de La Paz y Federal.

LOCALIDADLATITUDLONGITUDKmnc1. SAN JOS DE FELICIANO30 23' 24"58 45' 00"882.50.230.7152. SAN GUSTAVO30 41' 24"59 24' 00"764.90.230.6963. EL SOLAR31 08' 24"59 42' 36"706.50.230.6964. COLONIA AVIGDOR31 11' 24"59 25' 12"724.10.230.6965. LAS GARZAS31 25' 48"59 44' 24"681.10.230.6966.- LA PAZ30 45' 00"59 39' 00"743.90.230.6967.- FEDERAL30 57' 00"58 47' 24"870.50.230.715

Relaciones Intensidad - Duracin RecurrenciaUna vez definidas las ecuaciones I-D-T para estas localidades se examin la variacin espacial de las intensidades de precipitacin en el rea de la cuenca. Las Figuras representan los mapas de isohietas de intensidades mximas para duraciones de tormenta de 60 minutos y perodos de retorno iguales a 10 y 50 aos.

CRITERIOS DE SEPARACION Y SELECCION DE TORMENTAS INTENSASEstablecer criterios para separar tormentas y consideraciones sobre intensidad media y lmina mnimas.

La separacin de tormentas se realiza fijando un tiempo mnimo en el cual no se registra lluvia como condicin para considerar que se trata de eventos diferentes.

El valor de separacin que se tom como base inicial del anlisis es 2 horas (criterio de Eagleson).

Debe definirse una intensidad media mnima para considerar que una tormenta es intensa, y un valor total de lmina precipitada mnima, que asegure que una intensidad alta producida durante un lapso muy corto.

CRITERIOS DE SEPARACION Y SELECCION DE TORMENTAS INTENSASLa intensidad media mnima fijada fue de 0,1 mm/min, siguiendo el criterio propuesto por Lzaro Medina en Estudio Piloto de Lluvias Intensas en la Repblica Argentina, lo que significa que las tormentas con intensidad media menor o igual que 0,09 mm/min no fueron incluidas en este anlisis.

Se fijaron duraciones de 15 minutos, 1/2 h, 1h, 2h, 3h, 4h, 5h, 6h. 7h, 8h, 9h, l0h, 11, 12h. y > 12 h (definidos como un rango de duracin), realizando un conteo de las tormentas registradas correspondientes a cada duracin, para cada ao de observaciones, para distintas condiciones requeridas (lmina e intensidad).

Valor de la lmina mnima: En la bibliografa consultada se cita como lmina mnima exigida 25,4 mm (1 pulgada). En nuestro caso, en virtud de los registros disponibles, se concluy que resulta conveniente la adopcin de un valor de 20 mm como condicin de lmina precipitada mnima.

DISTRIBUCIONES TEMPORALES

Basado en la publicacin de la Institution of Engineer of Australia (Australian Rainfall and Runoff), la cual a su vez lo est en un trabajo de Pilgrim, Cordery y French (Temporal Patterns of Design Rainfall for Sydney, 1969).

Hietogramas de DiseoSe utilizaron los patrones de distribucin temporal obtenidos a partir del anlisis de la informacin histrica registrada en los pluvigrafos provinciales aplicando el Mtodo de Pilgrim, estndar de diseo hidrolgico en Australia, y adoptada para la Provincia de Entre Ros (Pilgrim et al, 1977). Los mismos dependen del rango de duracin de la tormenta.

Debido a un criterio de proximidad geogrfica los hietogramas de la localidad de Concordia se extrapolan a todos los emplazamientos incluidos en la Zona 1, y los correspondientes a la localidad de Paran a los de la Zona 2.

Hietogramas de Concordia

Hietogramas de Parana

Hietogramas de DiseoPara caracterizar los valores extremos estimados para la cuenca se identificaron los valores mximo y mnimo de precipitacin mxima diaria para 50 aos de periodo de retorno para la cuenca del A Feliciano.

DesignacinDuracin (das)1234MX ZONA 1253300332340MN ZONA 1225270291306MX ZONA 2252298329342MN ZONA 2243293320334

A modo de ejemplo, se presenta el resultado de combinar las IDF correspondiente a la localidad de Feliciano con los Hietogramas de la Zona 1 para recurrencias iguales a 5 y 50 aos. Para un perodo de retorno igual a 10 aos, como ejemplo de diseo, se presenta la evolucin de la precipitacin acumulada.

Grfico1

000

30.800757769817.441123750220.8913630378

95.019256791953.805254687264.4491218059

108.479654443161.427289927973.5789638723

113.781890542364.429714629677.175334458

50 aos mx

5aos mn

10 aos Feliciano

Duracin (minutos)

Lmina acumulada (mm)

Mx. Tr = 50 aos

Mx. Tr = 50 aos

Mn. Tr = 5 aos

Feliciano Tr= 10 aos

Zona1 60 min

Duracin (min)015304560

Mx Tr = 50 aos (mm)03195108114

Mn Tr = 5 aos (mm)017546164

Feliciano Tr = 10 aos (mm)021647477

Zona1 60 min

1

Distribucin temporal de la tormenta

% del Tiempo

Lmina precipitada (%)

Zona1 120 min

1


% del Tiempo

Lmina acumulada (%)

Zona1 360 min

50 aos mx

5aos mn

10 aos Feliciano

Duracin (minutos)


Mx. Tr = 50 aos

Mx. Tr = 50 aos

Mn. Tr = 5 aos


Zona1 1440 min


Mx Tr = 50 aos (mm)044120135140143

Mn Tr = 5 aos (mm)02568767981


Zona1 1440 min

1


% del Tiempo


Zona2 60 min

1


% del Tiempo

Lmina acumulada (%)

Zona2 120 min

50 aos mx

5aos mn

10 aos Feliciano

Duracin (minutos)


Mx. Tr = 50 aos

Mn. Tr = 5 aos


Zona2 360 min

Duracin (min)060120180240300360

Mx Tr = 50 aos (mm)027121167184195201

Mn Tr = 5 aos (mm)0156895104110114


Zona2 360 min

1


% del Tiempo


Zona2 1440 min

1


% del Tiempo

Lmina acumulada (%)

50 aos mx

5aos mn

10 aos Feliciano

Duracin (minutos)


Mx. Tr = 50 aos

Mn. Tr = 5 aos


Duracin (min)024048072096012001440

Mx Tr = 50 aos (mm)022130196253291302

Mn Tr = 5 aos (mm)01374111143165171


1


% del Tiempo


1


% del Tiempo

Lmina acumulada (%)

50 aos mx

5aos mn

10 aos Feliciano

Duracin (minutos)


Mx. Tr = 50 aos

Mn. Tr = 5 aos



Mx Tr = 50 aos (mm)0156698105

Mn Tr = 5 aos (mm)08345155

P.Medina Tr = 10 aos (mm)010446570

Mx Tr = 50 aos (mm)0156698105

Mn Tr = 5 aos (mm)08345155

P.Medina Tr = 10 aos (mm)010446570

1


% del Tiempo


1


% del Tiempo

Lmina acumulada (%)

50 aos mx

5aos mn

10 aosMedina

Duracin (minutos)


Mx. Tr = 50 aos

Mx. Tr = 50 aos

Mn. Tr = 5 aos

Medina Tr= 10 aos


Mx Tr = 50 aos (mm)035104122131134

Mn Tr = 5 aos (mm)01854636870

P.Medina Tr = 10 aos (mm)02369818789

1


% del Tiempo


1


% del Tiempo

Lmina acumulada (%)

50 aos mx

5aos mn

10 aosMedina

Duracin (minutos)


Mx. Tr = 50 aos

Mn. Tr = 5 aos

Medina Tr=10 aos

Duracin (min)060120180240300360

Mx Tr = 50 aos (mm)0101145168181190193

Mn Tr = 5 aos (mm)05375879499100

P.Medina Tr = 10 aos (mm)06796111121126128

0


% del Tiempo


0


% del Tiempo

Lmina acumulada (%)

50 aos mx

5aos mn

10 aosMedina

Duracin (minutos)


Mx. Tr = 50 aos

Mn. Tr = 5 aos

Medina Tr=10 aos

Duracin (min)024048072096012001440

Mx Tr = 50 aos (mm)035155225269290299

Mn Tr = 5 aos (mm)01881117140151156

P.Medina Tr = 10 aos (mm)023103149179193199

0


% del Tiempo


0


% del Tiempo

Lmina acumulada (%)

50 aos mx

5aos mn

10 aosMedina

Duracin (minutos)


Mx. Tr = 50 aos

Mn. Tr = 5 aos

Medina Tr=10 aos

Hietogramas de DiseoSe utilizaron los patrones de distribucin temporal obtenidos a partir del anlisis de la informacin histrica registrada en los pluvigrafos provinciales aplicando el Mtodo de Pilgrim, estndar de diseo hidrolgico en Australia, y adoptada para la Provincia de Entre Ros (Pilgrim et al, 1977). Los mismos dependen del rango de duracin de la tormenta, segn se indica en las Figuras 7 y 8.

Debido a un criterio de proximidad geogrfica los hietogramas de la localidad de Concordia se extrapolan a todos los emplazamientos incluidos en la Zona 1, y los correspondientes a la localidad de Paran a los de la Zona 2.

CONCLUSIONESSe dispone de una metodologa de regionalizacin basada en la aplicacin del mtodo del ndice de creciente para determinar mximos diarios en zonas sin disponibilidad de datos.

Se determinaron patrones de distribucin temporal de las tormentas intensas, identificando los criterios adoptados para la separacin y seleccin de tormentas.

Se vincularon las relaciones intensidad-duracin-recurrencia existentes con los resultados de la regionalizacin de mximos diarios para estimar tormentas de diseo para duraciones menores a un da en zonas donde no existe registro pluviomtrico ni pluviogrfico.

Muchas gracias

Regionalizacin De Precipitaciones Mximas Para La Provincia De Entre Ros Cdigo UTN: VAINCD 451 H S001Universidad Tecnolgica NacionalFacultad Regional ConcordiaGrupo de investigacin en Hidrologa e Hidrulica Aplicada (G.I.H.H.A)

Direccin Provincial de Hidrulica de la Provincia de Entre Ros (D.P.H.E.R)

OBJETIVO

La planificacin, aprovechamiento y preservacin de los recursos hdricos se basan en el conocimiento de las variables hidrolgicas que cuantifican la existencia y el movimiento del agua en el territorio.

Para cualquier dimensionamiento de estructuras hidrulicas, desde una alcantarilla hasta una presa de embalse, es imprescindible cuantificar la tormenta de diseo que la obra deber soportar y el riesgo asociado.

PROVINCIA DE ENTRE RIOS - RECURSOS HIDRICOS

El tipo de informacin de lluvias requerida para la cuantificacin de medidas estructurales Y no-estructurales Incluye la estimacin de:

Altura de agua cada,Recurrencia probabilidad, Intensidad, Duracin, Patrn de distribucin temporal Y espacial de las tormentas

IDT CDIA

82.5276769684140.3208629203180.2721365747228.7464330481262.5064659954294.0355713854

67.5756411465115.9686699737149.9524013412191.7824105766221.3090214955249.1820982479

58.0136769451100.155886581130.0532712213167.202333416193.6596408714218.8158588267

51.19951566588.7710077477115.6218176472149.2146383511173.2956217202196.3141549302

46.033190011680.0739586341104.5379469018135.3061651483157.4736382586178.7505857921

41.95087303173.161490939395.6913892004124.1464731464144.7303166718164.5529320644

38.627092818167.506979163388.4302335981114.9475112674134.1934671358152.7786006182

35.858411328362.778574131482.3412996976107.2061923059125.3034049974142.8197427093

33.510092549958.75500633577.147751013100.5833854775117.6811944655134.2630864744

31.488854809955.282206360172.656030922394.8407441076111.0595119516126.8160321038

29.727799595352.249136282668.72614592989.8051015957105.2435036138120.2646300238

28.177548768549.573486919365.254000030485.3471864011100.0872906296114.4482610735

26.800771029747.1927953962.160379963281.368283961895.4791934216109.2436581406

25.568662816845.058706097159.383813142277.791549370991.332076845104.5544331909

24.458608239643.133137643556.875782263774.556163125987.5768361332100.3039913829

23.452577732841.385649369454.597428106471.613289668884.157880335396.4306054873

22.536004755239.7915874152.517222262368.923215330281.029926091992.8839111614

21.6969806138.33075145250.609289522366.453278959578.15567430389.6223618846

20.925666202736.986417790148.852175913664.176348050175.504095764486.6113472856

20.213854955235.744611433447.227928958162.06967815373.049145602983.8217795506

19.554643085134.593555620345.721400813360.114046643470.768785245181.2290161793

18.942177464233.523249873744.319713215758.293086157368.644228614678.8120284136

18.371460410432.525142621643.0118416856.592765536466.659354263676.5527517732

17.838196851631.591874361541.788288811555.000981237964.800241965774.4355733935

Tr = 2 aos

Tr =10 aos

Tr = 5 aos

Tr = 25 aos

Tr = 50 aos

Tr = 100 aos

TR 2 aos

5 aos

10 aos

25 aos

50 aos

100 aos

DURACION (min)

INTENSIDAD (mm/h)

CURVAS Intensidad Duracion RecurrenciaCONCORDIA (1953 - 1988)

I D T

CURVA INTENSIDAD - DURACION - RECURRENCIA (I-D-F)

CONCORDIA

IIntensidad en mm/hora

TRTiempo de Recurrencia (aos)

dDuracion de Lluvia (min)

RECURRENCIA

DURACION25101520253050100

582.53140.32180.27202.30217.36228.75237.86262.51294.04

1067.58115.97149.95168.88181.90191.78199.72221.31249.18

1558.01100.16130.05146.81158.39167.20174.29193.66218.82

2051.2088.77115.62130.74141.22149.21155.66173.30196.31

2546.0380.07104.54118.37127.97135.31141.23157.47178.75

3041.9573.1695.69108.46117.35124.15129.64144.73164.55

3538.6367.5188.43100.32108.61114.95120.08134.19152.78

4035.8662.7882.3493.48101.25107.21112.02125.30142.82

4533.5158.7677.1587.6494.97100.58105.13117.68134.26

5031.4955.2872.6682.5889.5294.8499.15111.06126.82

5529.7352.2568.7378.1584.7489.8193.91105.24120.26

6028.1849.5765.2574.2380.5285.3589.26100.09114.45

6526.8047.1962.1670.7476.7581.3785.1195.48109.24

7025.5745.0659.3867.6073.3677.7981.3891.33104.55

7524.4643.1356.8864.7770.3074.5678.0187.58100.30

8023.4541.3954.6062.1967.5271.6174.9484.1696.43

8522.5439.7952.5259.8364.9768.9272.1381.0392.88

9021.7038.3350.6157.6762.6366.4569.5578.1689.62

9520.9336.9948.8555.6860.4864.1867.1875.5086.61

10020.2135.7447.2353.8458.4962.0764.9873.0583.82

10519.5534.5945.7252.1356.6460.1162.9470.7781.23

11018.9433.5244.3250.5454.9258.2961.0368.6478.81

11518.3732.5343.0149.0653.3156.5959.2666.6676.55

12017.8431.5941.7947.6751.8155.0057.5964.8074.44

calculo

CURVA INTENSIDAD - DURACION - RECURRENCIA (I D F)

CONCORDIA

IIntensidad en mm/hora

TRTiempo de Recurrencia (aos)

dDuracion de Lluvia (min)

RECURRENCIA

DURACION10

6065.25mm

MBD00065BD1.unknown

MBD000282EB.unknown

RED DIRECCION DE HIDRULICAENTRE RIOSRED SERVICIO METEOROLOGICONACIONALRED INSTITUTO NACIONAL TECNOLOGIAAGROPECUARIARED SUBSECRETARIA RECURSOS HIDRICOSRED DIRECCIONNACIONAL CONSTRUCCIONES PORTUARIASRED COMISION ADMINISTRADORA RIO URUGUAYRED MEDICIONUNIVERSIDAD NACIONAL DE ENTRE RIOS

RED COMISION TECNICA MIXTA DE SALTO GRANDEREDESPRIVADAS

En la Provincia de Entre Ros, existen pocas estaciones pluviogrficas con registros sistemticos extensos.

Corresponden al Servicio Meteorolgico Nacional, I.N.T.A y D.P.H.E.R

La Direccin Provincial de Hidrulica cuenta con una importante red de estaciones pluviomtricas.

ObjetivoEl objetivo del Proyecto consiste en aprovechar la informacin pluviomtrica diaria colectada, para regionalizar precipitaciones mximas diarias, y combinar este producto con los resultados del anlisis de las relaciones entre Intensidades, Duraciones y Recurrencias para determinar tormentas de proyecto a nivel regional.

Objetivos Especficos

Regionalizar las precipitaciones mximas diarias en la Provincia de Entre Ros

Determinar las relaciones Intensidad-Duracin-Frecuencia aplicables a las principales ciudades de la Provincia de Entre Ros

Validacin de la hiptesis de independencia de la recurrencia de las relaciones entre precipitaciones mximas para distintas duraciones.

Colaborar en la implementacin de un Sistema de Informacin Geogrfico con los resultados del Proyecto.

Elaborar un manual de estimacin de tormentas de proyecto para la Provincia de Entre Ros

UsuariosLos resultados sern utilizados por:

Direccin Provincial de Hidrulica, Servicio Meteorolgico Nacional, Direccin Provincial de Vialidad, Secretara de la Produccin, Municipios CAFESG profesionales y tcnicos particulares Etc


1) Inventario de estaciones pluviomtricas y pluviogrficas

2) Seleccin de zonas y estaciones representativas

3) Obtencin de las series de precipitaciones mximas diarias

4) Anlisis probabilstico de las precipitaciones mximas diarias

5) Seleccin de una Distribucin Terica por regin

6) Regionalizacin de valores mximos diarios


7) Digitalizacin de fajas pluviogrficas

8) Determinacin de la relacin Intensidad-Duracin-Frecuencia para cada puesto pluviogrfico seleccionado

9) Anlisis de las caractersticas de las tormentas para cada puesto pluviogrfico

10) Determinacin de la relaciones entre lminas diarias y lminas correspondientes a distintas duraciones.

11) Regionalizacin de los resultados del anlisis pluviogrfico

12) Preparacin del manual de usuario.

Se elabor un inventario de estaciones pluviomtricas con su correspondiente longitud de registro. Del mismo se tom la muestra de estaciones:

Total 350 estaciones pluviomtricas 10 estaciones pluviogrficas

Se hizo un anlisis de cada una de las series y a partir de ste se seleccionaron 45 estaciones pluviomtricas en la provincia de Entre Ros y 26 estaciones localizadas en zonas prximas para representar toda la regin.Pluviometra

Ubicacin GeogrficaOrigenN de EstacionesProvincia de Entre RosD.P.H.E.R196C.T.M.S.G6S.R.G95I.N.T.A5S.S.R.H1Provincia de Buenos AiresI.N.T.A4Provincia de CorrientesC.T.M.S.G13I.N.T.A 4S.S.R.H3Provincia de Santa FeI.N.T.A7Repblica Oriental del UruguayC.T.M.S.G 13D.N.M3TOTAL350

CRITERIOS DE SELECCIN PARA ELEGIR LAS ESTACIONES PLUVIOMTRICAS

La longitud de registro: En primera instancia se fij 20 y 25 aos como longitud mnima de las series, stas series en lo posible no deben tener interrupciones, o bien, una menor cantidad y tamao de interrupciones.

La ubicacin geogrfica.

Se tomaron dos series de mximos diarios. Los criterios de seleccin para los valores mximos son:

Un mximo por ao pluviomtrico considerado. (Serie Parcial de duracin Anual). Para n aos de registro los n mayores valores mximos registrados, no importando el ao de registro.

El mximo de cada ao pluviomtrico considerado. (Serie Anual)

Estos mismos criterios se siguen para las series de mximos de dos, tres y cuatro das de duracin.

Existen 10 estaciones con al menos 50 aos de datos

Longitud deRegistroEstaciones pertenecientes a la provincia de Entre RosEstaciones externas a la provincia deEntre RosTotal20 aos 36377325 aos323668

ESTACIONES PLUVIOMETRICAS SELECCIONADAS

RELLENAMIENTO DE DATOS

En los casos de zonas donde por ausencia de series de datos o por series incompletas, en uno o dos perodos, hay escasa densidad de estaciones seleccionadas, se est trabajando en completar las series existentes, de aquellas en las que no se encuentra registrado el mximo anual

Con ste propsito, se efecta una comparacin con las estaciones vecinas, para determinar el comportamiento de las lluvias durante ese ao, localizar la fecha aproximada en que se produjo el evento mximo, y en base a los datos existentes estimar el mximo anual faltante o de lo contrario, desechar la estacin con registros incompletos.

BASES DE DATOS PLUVIOMETRICAPara cada pluvimetro escogido y para cada criterio de seleccin de mximos se ha preparado una serie de valores mximos anuales de precipitacin (duracin 1, 2, 3 y 4 das).

Se confeccion la base de datos de las estaciones para utilizar los datos en el programa AFMULTI (Sistema para anlisis de frecuencias desarrollado por la FICH de la Universidad Nacional del Litoral).

EJEMPLO DE ANLISIS DE ESTACION PLUVIOMETRI CA

Anlisis Estadstico para la regionalizacin de los mximos diarios: basado en AFMULTI (FICH, UNL, 1994)Objeto: estimar parmetros de funciones de distribucin utilizadas en el anlisis de frecuencia de lluvias y estimar eventos para distintos perodos de retorno

DISTRIBUCIONES TERICAS CANDIDATASLOGNORMAL (2p) (LN2)GUMBEL (GU)GENERAL VAL. EXTREMOS (GEV)PEARSON III (PIII)EXPONENCIAL (EXP)LOG PEARSON III (LPIII)WAKEBY (WA)

MTODOS DE AJUSTE DE PARMETROSLOGNORMAL (2p) Mxima VerosimilitudGUMBEL Momentos Ponderados por ProbabilidadG. E. V Momentos Ponderados por ProbabilidadPEARSON III Mxima VerosimilitudEXPONENCIAL MomentosLOG PEARSON III Momentos MixtosWAKEBY Momentos Ponderados por Probabilidad

Seleccin de modelos tericosValores para distintas recurrencias X(t)Test de bondad de ajuste de Test de Kolmogorov-SmirnovError Cuadrtico Medio de FrecuenciasError Cuadrtico Medio de Variables

ESTUDIO ESTADISTICO DE : MAXIMOS DIARIOS ANUALES DE UN DIA SERIE DE CALCULO : PVM1 ESTACION : PEDRO VALLEJOS (CCA FELICIANO) AO INICIAL : 1981 AO FINAL : 2005

ESTADISTICOS :

VARIABLE ORIGINAL (X) :

MEDIA DESVIO COEF. COEF. COEF. COEF. ASIMETRIA VARIACION ASIM/VARI CURTOSIS106.4 47.83 1.95 .4495 4.35 6.31

VALORES EXTREMOS : INDICES :MAXIMO MINIMO RANGO MAXIMA MINIMA MIN-MAX MAX-MIN 270. 58. 212. 2.537 .545 .215 4.655 VARIABLE TRANSFORMADA (LN(X)) :

MEDIA DESVIO COEF.ASIM. 4.59191 .37122 .98408

ESTIMADORES DE LOS PARAMETROS :

LOGGAUSS: Xm= .106413E+03 S= .4783E+02

GUMBEL: AG= .3429919E+02 GM= .8661555E+02

GEV : AGEV= .2409118E+02 UGEV= .8265591E+02 G= -.2962232E+00

PEARSON: MEDP= .106413E+03 DESP= .4783006E+02 SKEW= .1953461E+01

LOGPEARSON: UY= -.7541518E-01 DESLP= .3708892E+00 ASILP= .703491E+00

EXPONENCIAL: Xm= .106413E+03 S= .4783006E+02

WAKEBY :A= .1915155E+00 B= .4159747E+02 C= .2790439E+01 D= .128954E+00 M= .3998698E+00

VALORES DE LA VARIABLE PARA DISTINTAS PROBABILIDADES

PROBABILIDAD LOGGAUSS GUMBEL PEARSON LOGPEARSON EXPONENC. .0010 365.2 323.5 386.0 452.4 389.0 .0050 293.0 268.3 310.3 326.5 312.0 .0100 263.3 244.4 277.7 281.5 278.8 .0200 234.2 220.4 245.0 241.1 245.7 .0400 205.7 196.3 212.3 204.7 212.5 .0500 196.5 188.5 201.7 193.8 201.9 .1000 168.2 163.8 168.9 161.8 168.7 .2000 139.3 138.1 135.9 132.3 135.6 .3000 121.5 122.0 116.6 115.7 116.2 .4000 108.2 109.7 102.8 103.9 102.4 .5000 97.1 99.2 92.0 94.5 91.7

BONDAD DE AJUSTE

LOGGAUSS GUMBEL GEV PEARSON LOGPEARSON EXPONENC.

KOLMOGOROFF: AAA AAA AAA AAA AAA AAA CHI CUADRADO: AAA AAA AAA AAA AAA AAA ECMF : .0574 .0617 .0251 .0320 .0343 .0296 ECMV : 11.18 13.15 9.33 7.43 8.59 7.36

SIMBOLOGIA PARA LA BONDAD DEL AJUSTE :

A: SE ACEPTA LA HIPOTESIS.R : SE RECHAZA LA HIPOTESIS.

SE CONSIDERAN 3 NIVELES DE SIGNIFICACION: 5, 1 Y 0.1 % DE ACUERDO A SU

UBICACION DE IZQUIERDA A DERECHA EN EL CARACTER DE CALIFICACION.

DISTRIBUCION TEORICA SELECCIONADADel un primer anlisis se observa que las distribuciones G.E.V y GUMBEL , tendran los mejores ajustes

Teniendo en cuenta que la distribucin GUMBEL,es mas robusta que la G.E.V, ( posee un parametro menos) se la seleccionado como Distribucion Teorica

Precipitacin Mxima Diaria Tr = 2 aos (Gumbel)

PLUVIOGRAFA INFORMACION DISPONIBLE

Estaciones con Fajas I.N.T.A Concordia (1992 2005). I.N.T.A Paran (1964 2005). I.N.T.A C. Del Uruguay (1980 2005).

Estaciones Automticas (horario) C.T.M.S.G Concordia (1992 2005) I.N.T.A Concordia (1994 1996 ; 2000 2003 ).

Tratamiento De Las Fajas Pluviogrficas

Tratamiento de las fajas pluviogrficas

CRITERIOS DE SEPARACION Y SELECCION DE TORMENTAS INTENSASEstablecer criterios para separar tormentas y consideraciones sobre intensidad media y lmina mnimas.

La separacin de tormentas se realiza fijando un tiempo mnimo en el cual no se registra lluvia como condicin para considerar que se trata de eventos diferentes.

El valor de separacin que se tom como base inicial del anlisis es 2 horas (criterio de Eagleson).

Debe definirse una intensidad media mnima para considerar que una tormenta es intensa, y un valor total de lmina precipitada mnima, que asegure que una intensidad alta producida durante un lapso muy corto.

CRITERIOS DE SEPARACION Y SELECCION DE TORMENTAS INTENSASLa intensidad media mnima fijada fue de 0,1 mm/min, siguiendo el criterio propuesto por Lzaro Medina en Estudio Piloto de Lluvias Intensas en la Repblica Argentina, lo que significa que las tormentas con intensidad media menor o igual que 0,09 mm/min no fueron incluidas en este anlisis.

Se fijaron duraciones de 15 minutos, 1/2 h, 1h, 2h, 3h, 4h, 5h, 6h. 7h, 8h, 9h, l0h, 11, 12h. y > 12 h (definidos como un rango de duracin), realizando un conteo de las tormentas registradas correspondientes a cada duracin, para cada ao de observaciones, para distintas condiciones requeridas (lmina e intensidad).

Valor de la lmina mnima: En la bibliografa consultada se cita como lmina mnima exigida 25,4 mm (1 pulgada). En nuestro caso, en virtud de los registros disponibles, se concluy que resulta conveniente la adopcin de un valor de 20 mm como condicin de lmina precipitada mnima.

DISTRIBUCIONES TEMPORALESPara analizar los interiores de tormentas se usarn dos mtodos:

PRIMER METODO: Basado en la publicacin de la Institution of Engineer of Australia (Australian Rainfall and Runoff), la cual a su vez lo est en un trabajo de Pilgrim, Cordery y French (Temporal Patterns of Design Rainfall for Sydney, 1969).

SEGUNDO METODO: Basado en la publicacin de F.A. Huff Time Distribution of Rainfall in Heavy Storms.

PRIMER METODO (PILGRIM)Dividir las tormentas observadas en un nmero dado de intervalos de tiempo.

En cada tormenta se determina el porcentaje de lmina correspondiente a cada intervalo y se establece un orden segn dicho porcentaje, asignndole el valor 1 al intervalo en el cual se produce el pico, 2 al correspondiente al 2 en magnitud, y as sucesivamente.

A continuacin se realiza el promedio de los rdenes correspondientes a cada intervalo en el conjunto de las tormentas analizadas. Ordenados dichos promedios se establece para el menor la posicin del pico, para el segundo la del segundo intervalo en magnitud y as sucesivamente.

Los porcentajes de cada intervalo se obtienen promediando los valores correspondientes a cada nmero de orden en el total de las tormentas. Asi, promediando todos los porcentajes de lluvia de la posicin 1 se obtiene el porcentaje del pico. Repitiendo este clculo para las distintas posiciones se obtienen los restantes porcentajes.

TORMENTA1SEXTIL2 SEXTIL3 SEXTIL4 SEXTIL5 SEXTIL6 SEXTILTOTALTORMENTA

ORDEN154430641100312456TORMENTAORDEN103540852100321456TORMENTAORDEN254218852100213456

POSICION1 SEXTIL2 SEXTIL3 SEXTIL4 SEXTIL5 SEXTIL6 SEXTILPROM ORDEN2,331,332456

TORMENTA1 SEXTIL2 SEXTIL3 SEXTIL4 SEXTIL5 SEXTIL6 SEXTILTOTALTORMENTA

ORDEN154430641100TORMENTAORDEN103540852100TORMENTAORDEN254218852100TOTAL501218822145

POSICION1SEXTIL2 SEXTIL3 SEXTIL4 SEXTIL5 SEXTIL6 SEXTILPORCENTAJE17 4029752

SEGUNDO METODO: Huff

A partir del conjunto de las tormentas desagregadas (en nuestro caso por sextiles) se calculan distribuciones empricas de frecuencia para los porcentajes acumulados de precipitacin

Se obtiene para cada intervalo los valores porcentuales acumulados asociados a determinadas probabilidades de no excedencia.

Para un sextil dado, se determina el nmero de tormentas cuyo porcentaje acumulado correspondiente es menor o igual que valores prefijados (10, 20, 30,etc) Luego el porcentaje de lmina acumulada correspondiente a una probabilidad de no excedencia cualquiera se obtiene a partir del polgono de frecuencias

TORMENTA% LAMINA ACUM. SEXT N 217293154195356177318229191041

INTERVALOCANTIDADTORMENTAS0 1020 -20 60 30 70 40 90 -50 10

INTERV.CANT.TORM.0 1020 -20 60 30 70 40 90 -50 10

Debe repetirse para todos los intervalos y luego componerse el conjunto de resultadosAmbos mtodos (1 y 2) pueder ser aplicados sobre el conjunto de tormentas disponibles o realizar una seleccin de las mismas como resultado de analizar si existe o no una tendencia a producirse el pico en una posicin determinada(en un sextil).

Si se verifica dicha tendencia se consideran en el estudio slo las tormentas cuyo pico se produce en la posicin de mayor frecuencia. Si no se verifica, se consideran las tormentas cuyo pico se produce en la posicin de mayor frecuencia o en posiciones inmediatas a la misma.

En ambos casos se desechan las tormentas cuyo pico se produce en posiciones alejadas de la de mayor frecuencia, las cuales no se consideran representativas de la distribucin del conjunto.

Para realizar este anlisis se debe realizar un test de chicuadrado, en el cual la hiptesis nula es que la probabilidad de ubicacin del pico se ajusta a una distribucin uniforme (lo que significa que no hay una tendencia a del pico a ubicarse en una posicin determinada).

Si esta hiptesis se verifica con un 2%. de significacin se considera que no hay preferencia y se eliminan todas las tormentas cuyo pico no se encuentra en la posicin de mayor frecuencia ni en las inmediatas. Si no se verifica significa que la distribucin no es uniforme (hay tendencia a ubicarse el pico en una posicin dada) y se eliminan todas las tormentas cuyo pico no est en la posicin de mayor frecuencia.

El inconveniente de este procedimiento es que reduce el nmero de datos, lo que redunda en una disminucin de la confiabilidad de los resultados,cuando no se cuenta con una cantidad muy grande de tormentas

Equipo de Trabajo (G.I.H.H.A)

Docentes Investigadores UTN

Ing Eduardo A. Zamanillo Director de ProyectoIng Gustavo Larenze Subdirector de ProyectoLic Maria Josefina TitoLic Martn Perez

Alumnos Becarios de Investigacin UTN

Maria Eugenia Garat Valeria Tugnarelli Ale LeinekerCristian RossiPablo PaskoskySergio Gonfiotti Direccin Provincial de Hidrulica de Entre Ros

Ing Oscar DuarteIng Cristian Rodolfo Gietz Sr Hector Antonio Casa

AGRADECIMIENTOS- Direccin Provincial de Hidrulica de la Provincia de Entre Ros- Servicio Meteorolgico Nacional- Instituto Nacional de Tecnologa Agropecuaria - EE Concordia- Instituto Nacional de Tecnologa Agropecuaria - EE Paran- Departamento de Hidrologa de la Comisin Tcnica Mixta de Salto Grande- Instituto Nacional de Tecnologa Agropecuaria - EE Concepcin del Uruguay- Instituto Nacional de Tecnologa Agropecuaria - Instituto de Clima y Agua - Instituto Nacional de Tecnologa Agropecuaria - EE San Pedro- Instituto Nacional del Agua Centro Regional Litoral - Facultad de Ingeniera de la Universidad Nacional de Rosario- Facultad de Ingeniera y Ciencias Hdricas de la Universidad Nacional del Litoral - Sociedad Rural de Gualeguay

GRACIAS

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CARACTERIZACIÓN DE PRECIPITACIONES MÁXIMAS PARA LA CUENCA DEL ARROYO FELICIANO

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