TRABAJO DISEÑO HIDROLÓGICO

TRABAJO DISEÑO HIDROLÓGICO

HIDROLOGÍA

JOHAN ALEXANDER JARAMILLO COSSIO (CC. 1037622649)

MEDELLÍN

2013

Vamos a estimar los caudales extremos (máximos y mínimos) de distinto período de retorno usando series de caudales medios diarios en distintas estaciones de registro de ríos en la Amazonia. Cada estudiante debe encargarse de una estación diferente. La serie de caudales diarios debe obtenerla en la base de datos de la Agencia Nacional de Aguas (ANA) de Brasil.

Busque el código de la estación asignada en el archivo “Tarea Hidrologia_Asignacion de Estaciones_Caudal”, el cual se encuentra en el siguiente enlace: https://dl.dropbox.com/u/18498960/Tarea%20Hidrologia_Asignacion%20de%20Estaciones_Caudal.xlsx

Entre a la página web del Hidroweb del ANA (http://hidroweb.ana.gov.br/) y extraiga la serie de caudales diarios de la estación asignada. Obtenga todos los datos relevantes sobre la localización de la estación (coordenadas geográficas, área de la cuenca, elevación, cuenca, subcuenca, etc.). Haga un reporte de esa información. Incluya un mapa con la divisoria de aguas de la cuenca.

A partir de la serie de caudales diarios, construya la serie de caudales máximos anuales de la estación asignada.

Use la ecuación de la posición de dibujo (“plotting position”) ρ ̂=m/(n+1). Para estimar las probabilidades de excedencia de los valores observados.

Estime los caudales máximos anuales de período de retorno de 2,33, 5, 10, 25, 50 y 100 años, suponiendo que las observaciones se ajustan a Funciones de Distribución de Probabilidades (FDP) Gumbel, Frechet y Log-Normal. Estime los intervalos de confianza de los caudales extremos. Compare los resultados entre obtenidos con las distintas FDPs, y discuta las implicaciones para el diseño en hidrología.

Estime los caudales mínimos anuales de período de retorno de 2,33, 5, 10, 25, 50 y 100 años, suponiendo que las observaciones se ajustan a Funciones de Distribución de Probabilidades (FDP) Weibul y Log-Normal. Estime los intervalos de confianza de los caudales extremos. Compare los resultados entre obtenidos con las distintas FDPs, y discuta las implicaciones para el diseño en hidrología.

DESARROLLO

NOTA. Para el caso de la serie hidrológica asignada, correspondió al código de Estación de medición No. 15326000; dado que la cantidad de años de los que se tenía información, y además considerable, era menor a 20 años, se procedió a trabajar con una de las series hidrológicas de la lista del ANA, a la cual no había sido asignada persona alguna para que trabajara con ella; incluida también la observación de buscar en la página http://www.ore-hybam.org, otros registros de caudal, se decidió trabajar con una serie de datos del ANA con el código No. 21560000.

Los datos requeridos para conocer la ubicación de la cuenca, sub cuenca, área de drenaje entre otros se presenta en la Tabla No. 01 siguiente:

Tabla No.01 Datos acerca de la Cuenca a estudiar

La Cuenca correspondiente es la perteneciente al “Río Tocantins”, y la Sub cuenca asignada es la Número 21, en el municipio de Monte Alegre de Goiás, la divisoria de aguas correspondiente a la Cuenca y Sub cuenca es la que se muestra en la Figura No. 01, en la primera parte de la imagen se presenta el continente Suramericano, luego haciendo hincapié en los estados de Brasil se muestra Tocantins y Goias y la divisoria de sub cuencas en un tono violeta Figura No. 02, y en la tercera parte de la imagen se presenta la ampliación de la Divisoria de aguas Figura No. 03.

Figura No. 01 Visión continental del lugar, Continente Suramericano

Figura No. 02 Sub cuencas (ver la número 21), cuenca Tocantins, sobre Brasil, Continente Suramericano

Figura No. 03 Divisoria de aguas sobre Sub cuenca No. 21 en la cuenca Tocantins

Partiendo de los datos de la serie hidrológica de la Estación de Número: 21560000, y considerando que el Año Hidrológico comienza el 1 de Junio y finaliza el 31 de Marzo del año siguiente, los datos para los caudales máximos anuales son los que se presentan en la Tabla No. 02 siguiente; adicional, es requerido mencionar que los datos de la serie histórica han sido medidos desde la fecha 1 de Abril de 1976 hasta el 1 de Septiembre de 2006, correspondientes a 30 años hidrológicos de los cuales fueron descartados aquellos cuyos datos medidos eran menores a aproximadamente el 10% del total a medir: Los años descartados fueron los periodos de meses para el año hidrológico dado en los siguientes pares de años consecutivos.

1979-1980 (Menos de 9 meses)

1980-1981 (Menos de 9 meses)

1984-1985 (Menos de 8 meses)

1990-1991 (Menos de 4 meses)

1992-1993 (Menos de 8 meses)

Tabla No. 02 Serie de Caudales Máximos de la serie hidrológica asiganada

Año Hidrológico Caudales Máximos

[m3/s]

1977-1978 145,930

1978-1979 234,120

1981-1982 274,380

1982-1983 271,460

1983-1984 274,380

1985-1986 183,100

1986-1987 289,180

1987-1988 203,090

1988-1989 330,880

1989-1990 272,190

1991-1992 346,150

1993-1994 277,310

1994-1995 166,370

1995-1996 69,186

1996-1997 390,370

1997-1998 172,860

1998-1999 131,130

1999-2000 298,230

2000-2001 142,100

2001-2002 152,050

2002-2003 142,100

2003-2004 273,850

2004-2005 338,880

2005-2006 236,170

Los caudales máximos fueron extraídos, seleccionando simplemente el máximo por año hidrológico, facilitado por dicha función en la hoja de cálculo de Excel.

Por medio de la ecuación de Plotting Position o posición del dibujo (ρ ̂=m/(n+1)), se procede a calcular la probabilidad de excedencia, la posición de graficación se refiere al valor de la probabilidad asignada a cada uno de los datos que van a graficarse. En primer lugar se deben ordenar el valor de los caudales de mayor a menos, para el caso se usará la ecuación de Weibul, en la que “m” representa la posición del valor de los caudales ordenados o rango, y n el número total de datos a ser graficados

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