Primer Taller sobre Estudios Hidrolgicos en reas Serranas

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 (1 y 2) 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

PLAN DE PRESENTACIÓN I –I INTRODUCCIÓN - OBJETIVOS – 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

I – INTRODUCCIÓN Sencillos Complejos

I – INTRODUCCIÓN Datos hidráulicos de entrada Caudal Máximo Hidrograma Completo Volúmenes escurridos Otros: uso de suelo, topografía, etc.

I – INTRODUCCIÓN Para una cuenca dada, la Hidrología como Ciencia Existen registros de Caudal No existen registros de Caudal en el sitio Si existen registros de lluvias en la cuenca No existen registros de Caudal en el sitio No existen registros de lluvias en la cuenca Estadística y Transformación P-Q Datos de Cuencas Vecinas o Cuencas Hidrológicamente Homogéneas: REGIONALIZACIÓN

I – INTRODUCCIÓN La importancia y la necesidad de la Regionalización en Argentina Estaciones Activas en Argentina Estaciones Inactivas en Estaciones Activas en Córdoba

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

PLAN DE PRESENTACIÓN I – INTRODUCCIÓN – OBJETIVOS – DATOS DISPONIBLES – ZONAS DE ESTUDIO II 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 Caudales máximos medios diarios anuales Estaciones hidrométricas seleccionadas Cuenca alta del río Chocancharagua Alpa Corral – Barrancas (40) Alpa Corral Vado de Río Seco – Barrancas (24) Las Tapia s La Tapa – Las Cañitas (41) La Tapa Las Tapias – Las Tapias (36) Piedra Blanca – Piedra Blanca (39) Las Tapias – San Bartolomé (38) Tincunaco – Chocancharagua (19) Piedra Blanca Vado de Río Seco Tincunaco

II – DATOS DISPONIBLES – ZONAS DE ESTUDIO Estaciones hidrométricas seleccionadas Río Grande Estación Ume Pay (43). Fuente: SSRHN Río La Suela Estación La Suela (12) Fuente: CRSA Caudales máximos medios diarios anuales

PLAN DE PRESENTACIÓN I – INTRODUCCIÓN – OBJETIVOS II – DATOS DISPONIBLES – ZONAS DE ESTUDIO IIIIII – ANÁLISIS DEDE INDEPENDENCIA Y HOMOGENEIDAD - ANÁLISIS 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 Previo al estudio de frecuencias de una serie de datos es necesario evaluar la calidad de los mismos y la validez de su empleo. 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 Crame r t de Studen t Helmer t

III – ANÁLISIS DE INDEPENDENCIA Y HOMOGENEIDAD Resumen de resultados de pruebas de independencia y homogeneidad Alpa Corral 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

PLAN DE PRESENTACIÓN I – INTRODUCCIÓN – OBJETIVOS II – DATOS DISPONIBLES – ZONAS DE ESTUDIO III - ANÁLISIS DE INDEPENDENCIA Y HOMOGENEIDAD IVIV – ANÁLISIS DEDE FRECUENCIA DEDE VALORES EXTREMOS – ANÁLISIS FRECUENCIA VALORES EXTREMOS V – DELIMITACIÓN DE REGIONES HOMOGÉNEAS VI – ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO VII - CONCLUSIONES

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. Distribucione s programadas La bondad de los ajustes es probada por medio del Error Estándar de Ajuste.

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

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 VV – DELIMITACIÓN DEDE REGIONES HOMOGÉNEAS – DELIMITACIÓN REGIONES HOMOGÉNEAS VI – ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO VII - CONCLUSIONES

V – DELIMITACIÓN DE REGIONES HOMOGÉNEAS Regionalización hidrológica: Conjunto de herramientas que aprovechan al máximo las informaciones existentes. Área Cartas topográficas IGM Perímetro Características Fisiográficas Longitud cauce Pendientes, etc. Topografía de detalle Imágenes Radar: SRTM MNT – Global Mapper 8 Curvas de Nivel – Auto CAD

V – DELIMITACIÓN DE REGIONES HOMOGÉNEAS Delimitación de regiones homogéneas: Método de los Trazos Multidimensionales Andrews (1972) Ecuación: Características Fisiográficas Área [km 2] Perímetro [km] Longitud Cauce [km] Pendiente Cauce [m/m] Pendiente Cuenca [m/m] Longitud de Cuenca [km] Ancho máximo cuenca [km] Ancho medio cuenca [km] Coef. desarrollo divisoria Parámetro de forma Sinuosidad cauce Asimetría cuenca Tiempo de concentración

V – DELIMITACIÓN DE REGIONES HOMOGÉNEAS Ecuación: Definición de características fisiográficas (X 1, X 2, …y X 5): Regresiones múltiples para diferentes TR (2, 5, 10, 25, 50 y 100 años). Fisiográficas La Tapa Evaluación: Coeficientes. Características de Características Fisiográficas Alpa Corral correlación

V – DELIMITACIÓN DE REGIONES HOMOGÉNEAS Ecuación: Tincunaco 2 Años 10 Años 25 Años 100 Años

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 Región Homogénea Alpa Corral – Barrancas La Tapa – Las Cañitas La Suela – La Suela Las Tapias – San Bartolomé Estaciones excluidas Tincunaco – Chocancharagua Ume Pay – Grande

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 VIVI – ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO VII - CONCLUSIONES

VI – ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO Definidas las estaciones de la región hidrológica homogénea San Bartolom é Las Cañitas Calibración Vado de Río Seco La Suela Las Tapias Piedra Blanca Verificación Alpa Corral

VI – ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO El proceso de Calibración se repite cinco veces por cada método Las Cañitas San Bartolom éé Las Cañitas Calibración San Bartolo mé Las Tapias Calibración Vado de Río Seco Las Tapias Piedra Blanca Estaciones Año Avenida Índice Vado de Río Seco Piedra Blanca Regresión y Correlación Lineal Box - Cox Mom. Estandarizados de P. P.

VI – ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO San Bartolo mé Las Cañitas Las Tapias Calibración Estaciones Año Se. Se conforma undatos solo registro emplean los de las normalizan las series estandarizado derestantes valores. estaciones dividiendo cada uno de No los se requiere queque las series tengan caudales la forman poruna longitud registro el caudalde medio de lacomún serie Se asigna una frecuencia empírica con la Ley de Weibull. Se ajustan distribuciones de probabilidad teóricas Vado de Río Seco Piedra Blanca

VI – ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO Estaciones Año Con Piedra Blanca Ejemplo: Aplicación a la serie del río Barrancas - Vado de Río Seco 1° Caudales 4° 3° 2°Caudales Relación Ajuste dedel para la río estandarizados sin datos caudal distribución Barrancas medio en. GVE en Vado por de del río Barrancas Máxima de. Río Verosimilitud Seco VRS (n=154) San Bartolo mé Las Cañitas Las Tapias Calibración Vado de Río Seco Piedra Blanca Sin Piedra Blanca

VI – ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO San Bartolo mé Las Cañitas Las Tapias Calibración Avenida Índice Con estación se Se. Qutilizan los datos de las 2, 33 de cada estandariza la serie estaciones restantes. correspondiente. Requiere que las series tengan una longitud de registro común La serie estandarizada es ordenada de mayor a menor y Alseregistro de un cada estación, le asigna período de por separado, le ajusta la la ley distribución retornosesiguiendo de Gumbel, y yuna se probabilidad obtiene el caudal Weibull de asociado un TR = 2, 33 años. no aexcedencia Vado de Río Seco Piedra Blanca

VI – ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO Avenida Índice Ejemplo: Aplicación a la serie del río Barrancas - Vado de Río Seco San Bartolo mé Las Cañitas Las Tapias Calibración Vado de Río Seco 1° Caudales estandarizados sin datos del río Barrancas VRS (n=20). Asignación de recurrencias por medio de la Ley de Weibull 2° Cálculo de la mediana para cada Tiempo de Retorno Con Piedra Blanca 5° Caudales paraen la papel estación Vado de 3° Se grafica Gumbel: 4°Río Se Seco obtienen relaciones entre del- Recurrencias Río Barrancas Medianas los Q 2, 33 y el área de las cuencas Se obtiene la ecuación regional Sin Piedra Blanca

VI – ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO Regresión y Correlación Lineal San Bartolo mé Las Cañitas Las Tapias Calibración Vado de Río Seco Piedra Blanca Relaciones: Características fisiográficas y/o climatológicas de las cuencas de aporte; grado 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

VI – ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO Regresión y Correlación Lineal Ejemplo: Aplicación a la serie del río Barrancas - Vado de Río Seco San Bartolo mé Las Cañitas Las Tapias Calibración Vado de Río Seco Piedra Blanca 2 Años 5 Años 10 Años 20 Años

VI – ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO Regresión y Correlación Lineal Con Piedra Blanca Ejemplo: Aplicación a la serie del río Barrancas - Vado de Río Seco San Bartolo mé Las Cañitas Las Tapias Calibración Vado de Río Seco Piedra Blanca Sin Piedra Blanca

VI – ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO Resumen de Resultados Con Piedra Blanca San Bartolo mé Las Cañitas Ejemplo: Aplicación a la serie del río Barrancas - Vado de Río Seco 5 4 1 Las Tapias Calibración Vado de Río Seco 3 2 Piedra Blanca

VI – ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO Resumen de Resultados Sin Piedra Blanca San Bartolo mé Las Cañitas Ejemplo: Aplicación a la serie del río Barrancas - Vado de Río Seco 1 3 2 Las Tapias Calibración Vado de Río Seco 5 4 Piedra Blanca

VI – ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO San Bartolo mé Las Cañitas Resumen de Resultados Las Tapias Calibración Vado de Río Seco Regresión y Correlación Lineal Estaciones Año Momentos Estandarizados de Probabilidad Pesada Avenida Índice Box - Cox Piedra Blanca

VI – ANÁLISIS REGIONAL HIDROLÓGICO Aplicación a sitios no calibrados San Bartolo mé Alpa Corral Verificación La Suela Las Cañitas Calibración Vado de Río Seco Las Tapias

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

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.

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 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.

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 estación.

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.

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!