CARACTERIZACIÓN DE PRECIPITACIONES MÁXIMAS PARA LA CUENCA DEL ARROYO FELICIANO

1. CARACTERIZACIÓN DE PRECIPITACIONES MÁXIMAS PARA LA CUENCA DEL ARROYO FELICIANO UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL GRUPO DE INVESTIGACION EN HIDROLOGIA E HIDRÁULICA APLICADA (G.I.H.H.A) Zamanillo Eduardo, Larenze Gustavo, Tito María , Garat María Eugenia, Gómez Patricia C.

2. OBJETIVO Presentar los resultados obtenidos de la aplicación de la metodología de la regionalización de las precipitaciones máximas diarias en la Provincia de Entre Ríos y el análisis de las relaciones Intensidad-duración-frecuencia para determinar tormentas de proyecto en el área de la Cuenca del arroyo Feliciano.

3. PROVINCIA DE ENTRE RIOS - RECURSOS HIDRICOS

4. CUENCA Aº FELICIANO

5. Objetivos Específicos • Regionalizar las precipitaciones máximas diarias en la Provincia de Entre Ríos • Determinar las relaciones Intensidad-Duración-Frecuencia aplicables a las principales ciudades de la Provincia de Entre Ríos • Validación de la hipótesis de independencia de la recurrencia de las relaciones entre precipitaciones máximas para distintas duraciones. • Colaborar en la implementación de un Sistema de Información Geográfico con los resultados del Proyecto. • Elaborar un manual de estimación de tormentas de proyecto para la Provincia de Entre Ríos

6. Síntesis del plan de trabajos 1) Inventario de estaciones pluviométricas y pluviográficas 2) Selección de zonas y estaciones representativas 3) Obtención de las series de precipitaciones máximas diarias 4) Análisis probabilístico de las precipitaciones máximas diarias 5) Selección de una Distribución Teórica por región 6) Regionalización de valores máximos diarios

7. Síntesis del plan de trabajos 7) Digitalización de fajas pluviográficas 8) Determinación de la relación Intensidad-Duración-Frecuencia para cada puesto pluviográfico seleccionado 9) Análisis de las características de las tormentas para cada puesto pluviográfico 10) Determinación de la relaciones entre láminas diarias y láminas correspondientes a distintas duraciones. 11) Regionalización de los resultados del análisis pluviográfico 12) Preparación del manual de usuario.

8. Pluviometría • Se elaboró un inventario de estaciones pluviométricas con su correspondiente longitud de registro. Del mismo se tomó la muestra de estaciones: Total 350 estaciones pluviométricas 10 estaciones pluviográficas • Se hizo un análisis de cada una de las series y a partir de éste se seleccionaron 45 estaciones pluviométricas en la provincia de Entre Ríos y 26 estaciones localizadas en zonas próximas para representar toda la región.

10. CRITERIOS DE SELECCIÓNPARA ELEGIR LAS ESTACIONES PLUVIOMÉTRICAS • La longitud de registro: En primera instancia se fijó 20 y 25 años como longitud mínima de las series, éstas series en lo posible no deben tener interrupciones, o bien, una menor cantidad y tamaño de interrupciones. • La ubicación geográfica. Se tomaron dos series de máximos diarios. Los criterios de selección para los valores máximos son: • Un máximo por año pluviométrico considerado. (Serie Parcial de duración Anual). Para n años de registro los n mayores valores máximos registrados, no importando el año de registro. • El máximo de cada año pluviométrico considerado. (Serie Anual) • Estos mismos criterios se siguen para las series de máximos de dos, tres y cuatro días de duración.

11. Existen 10 estaciones con al menos 50 años de datos

12. Regionalización de Precipitaciones Máximas Para generar la base de datos se procesaron un total de trescientos cincuenta series pluviométricas, con longitudes de registro de 15 a 50 años distribuidas en toda la provincia, y en estaciones ubicadas en provincias vecinas y países limítrofes adoptándose como longitud de análisis, la serie de 30 años correspondiente al período 1976 – 2005

13. Estaciones pluviométricas Provincia de Entre Rios

14. REGIONALIZACION DE PRECIPITACIONES MAXIMASDISTRIBUCIONES TEÓRICAS CANDIDATAS • LOGNORMAL (2p) (LN2) • GUMBEL (GU) • GENERAL VAL. EXTREMOS (GEV) • PEARSON III (PIII) • EXPONENCIAL (EXP) • LOG PEARSON III (LPIII) • WAKEBY (WA)

15. REGIONALIZACION DE PRECIPITACIONES MAXIMAS Del análisis del Criterio de Información de Akaike y los errores cuadráticos medios de la variable y la frecuencia se adoptó para la provincia de Entre Ríos la distribución GEV por presentar el mejor ajuste local y regional. (Zamanillo et al, 2008).

16. Indice de Creciente Es uno de los métodos de regionalizacion más difundidos debido a su sencillez. Se basa en el uso simultáneo de datos procedentes de un número de estaciones próximas que pueden considerarse homogéneas Esta hipótesis fue verificada utilizando el Test de Homogeneidad Hidrológica de Dalrymple.

17. El método del Índice de Creciente supone que la distribución de los eventos máximos en una región homogénea es la misma excepto por un factor de escala que refleja las características de las precipitaciones de cada estación (Sáenz de Ormijana et al, 1991). Conocidos los cuantiles a escala regional y los valores de las medias locales, el valor de la precipitación máxima en la estación j-ésima puede expresarse como

18. Índice de Creciente el factor de escala j se estima como la media de la serie histórica en la estación j-ésima y el índice de creciente regional  es una variable aleatoria adimensional idéntica para toda la región. La adimensionalización de las series se llevó a cabo dividiendo los valores estimados PTRj de cada estación (para Tr = 2, 5, 10, 20, 25 y 50 años) por el factor j valor de las medias locales

19. j = PMj = Media de los máximos diarios de cada estación PTRj = Precipitación Máxima para el periodo de retorno Tr en la estación j Los índices de creciente locales j se calcularon dividiendo los valores estimados para Tr = 2, 5, 10, 20, 25 y 50 años y para duraciones iguales a 1, 2, 3 y 4 días por la media de cada serie según:

20. Los Índices de crecientes regionales se determinan como promedio de los cocientes locales correspondientes a las estaciones seleccionadas, para cada duración y recurrencia de diseño. Por otra parte, se llevó a cabo la regionalización de la Precipitación Máxima Media, para duraciones iguales a 1, 2, 3 y 4 días.

21. Tabla 1 Índices de creciente regionales para períodos de retorno de 2 a 50 años. Duraciones: 1, 2, 3 y 4 días

22. Conclusión El uso combinado de la Tabla de Indice de Creciente y los mapas de Medias permite estimar en cada punto de la cuenca la Precipitación Máxima Media (mm) correspondiente a un período de retorno Tr (años) para duraciones iguales a 1, 2, 3 y 4 días

23. Mapas de Isohietas Isohietas de precipitaciones máximas medias (mm) – Cuenca del Arroyo Feliciano - Duración: 1 días Isohietas de precipitaciones máximas medias (mm) - Cuenca del Arroyo Feliciano - Duración: 2 días

24. Relaciones Intensidad - Duración – Recurrencia De acuerdo al Manual de Tormentas de Diseño para la Provincia de Entre Ríos (Zamanillo et al, 2008), la Provincia de Entre Ríos se divide en tres zonas de influencia asociadas a los pluviógrafos en operación

25. Relaciones Intensidad - Duración – Recurrencia i: Intensidad de precipitación en mm/h, Tr: Período de retorno en años, d: duración de la precipitación en minutos, k, m, n y c: parámetros que se determinan para cada localidad en base a un análisis de regresión lineal múltiple. A cada zona se le atribuye el mismo patrón de distribución temporal de la lámina total precipitada, caracterizado por las relaciones RT = P24horas/Pmáx diaria. y por los cocientes rd/24 entre láminas de distintas duraciones d (min) con respecto a la precipitación de 24 horas (P24horas), los cuales se obtienen de la relación I-D-T representativa de cada pluviógrafo A partir de estas relaciones se procede a la desagregación temporal de la precipitación máxima diaria, para determinar las láminas correspondientes a duraciones menores de 24 horas, y sus correspondientes intensidades de precipitación, sobre las que es posible ajustar una ecuación tipo Sherman de cuatro parámetros, que caracteriza la relación I-D-T del emplazamiento analizado

26. Relaciones Intensidad - Duración – Recurrencia La cuenca del arroyo Feliciano se divide en dos subregiones pluviográficas, la Zona 1 asociada al pluviógrafo Concordia, y la Zona 2 al de Paraná.

27. Relaciones Intensidad - Duración – Recurrencia Se determino los parámetros de las ecuaciones I-D-T , para las localidades de San José de Feliciano, San Gustavo, El Solar, Colonia Avigdor y Las Garzas, ubicadas en la cuenca del Arroyo Feliciano, y para las localidades limítrofes de La Paz y Federal.

28. Relaciones Intensidad - Duración – Recurrencia Una vez definidas las ecuaciones I-D-T para estas localidades se examinó la variación espacial de las intensidades de precipitación en el área de la cuenca. Las Figuras representan los mapas de isohietas de intensidades máximas para duraciones de tormenta de 60 minutos y períodos de retorno iguales a 10 y 50 años.

29. CRITERIOS DE SEPARACION Y SELECCION DE TORMENTAS INTENSAS • Establecer criterios para separar tormentas y consideraciones sobre intensidad media y lámina mínimas. • La separación de tormentas se realiza fijando un tiempo mínimo en el cual no se registra lluvia como condición para considerar que se trata de eventos diferentes. • El valor de separación que se tomó como base inicial del análisis es 2 horas (criterio de Eagleson). • Debe definirse una intensidad media mínima para considerar que una tormenta es intensa, y un valor total de lámina precipitada mínima, que asegure que una intensidad alta producida durante un lapso muy corto.

30. CRITERIOS DE SEPARACION Y SELECCION DE TORMENTAS INTENSAS • La intensidad media mínima fijada fue de 0,1 mm/min, siguiendo el criterio propuesto por Lázaro Medina en Estudio Piloto de Lluvias Intensas en la República Argentina, lo que significa que las tormentas con intensidad media menor o igual que 0,09 mm/min no fueron incluidas en este análisis. • 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 duración), realizando un conteo de las tormentas registradas correspondientes a cada duración, para cada año de observaciones, para distintas condiciones requeridas (lámina e intensidad). • Valor de la lámina mínima: En la bibliografía consultada se cita como lámina mínima exigida 25,4 mm (1 pulgada). En nuestro caso, en virtud de los registros disponibles, se concluyó que resulta conveniente la adopción de un valor de 20 mm como condición de lámina precipitada mínima.

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

32. Hietogramas de Diseño Se utilizaron los patrones de distribución temporal obtenidos a partir del análisis de la información histórica registrada en los pluviógrafos provinciales aplicando el Método de Pilgrim, estándar de diseño hidrológico en Australia, y adoptada para la Provincia de Entre Ríos (Pilgrim et al, 1977). Los mismos dependen del rango de duración de la tormenta. Debido a un criterio de proximidad geográfica 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 Paraná a los de la Zona 2.

33. Hietogramas de Concordia

34. Hietogramas de Parana

35. Hietogramas de Diseño • Para caracterizar los valores extremos estimados para la cuenca se identificaron los valores máximo y mínimo de precipitación máxima diaria para 50 años de periodo de retorno para la cuenca del Aº Feliciano.

36. 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 años. Para un período de retorno igual a 10 años, como ejemplo de diseño, se presenta la evolución de la precipitación acumulada.

37. Hietogramas de Diseño Se utilizaron los patrones de distribución temporal obtenidos a partir del análisis de la información histórica registrada en los pluviógrafos provinciales aplicando el Método de Pilgrim, estándar de diseño hidrológico en Australia, y adoptada para la Provincia de Entre Ríos (Pilgrim et al, 1977). Los mismos dependen del rango de duración de la tormenta, según se indica en las Figuras 7 y 8. Debido a un criterio de proximidad geográfica 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 Paraná a los de la Zona 2.

38. CONCLUSIONES Se dispone de una metodología de regionalización basada en la aplicación del método del índice de creciente para determinar máximos diarios en zonas sin disponibilidad de datos. Se determinaron patrones de distribución temporal de las tormentas intensas, identificando los criterios adoptados para la separación y selección de tormentas. Se vincularon las relaciones intensidad-duración-recurrencia existentes con los resultados de la regionalización de máximos diarios para estimar tormentas de diseño para duraciones menores a un día en zonas donde no existe registro pluviométrico ni pluviográfico.

39. Muchas gracias

42. Regionalización De Precipitaciones Máximas Para La Provincia De Entre Ríos Código UTN: VAINCD 451 H – S001 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional Concordia Grupo de investigación en Hidrología e Hidráulica Aplicada (G.I.H.H.A) Dirección Provincial de Hidráulica de la Provincia de Entre Ríos (D.P.H.E.R)

43. Objetivo

44. La planificación, aprovechamiento y preservación de los recursos hídricos se basan en el conocimiento de las variables hidrológicas que cuantifican la existencia y el movimiento del agua en el territorio.

45. Para cualquier dimensionamiento de estructuras hidráulicas, desde una alcantarilla hasta una presa de embalse, es imprescindible cuantificar la tormenta de diseño que la obra deberá soportar y el riesgo asociado.

46. PROVINCIA DE ENTRE RIOS - RECURSOS HIDRICOS

47. El tipo de información de lluvias requerida para la cuantificación de medidas estructurales Y no-estructurales Incluye la estimación de: • Altura de agua caída, • Recurrencia  probabilidad, • Intensidad, • Duración, • Patrón de distribución temporal Y espacial de las tormentas

49. RED SERVICIO METEOROLOGICO NACIONAL RED INSTITUTO NACIONAL TECNOLOGIA AGROPECUARIA REDES PRIVADAS RED DIRECCION DE HIDRÁULICA ENTRE RIOS RED MEDICION UNIVERSIDAD NACIONAL DE ENTRE RIOS RED COMISION ADMINISTRADORA RIO URUGUAY RED DIRECCION NACIONAL CONSTRUCCIONES PORTUARIAS RED SUBSECRETARIA RECURSOS HIDRICOS RED COMISION TECNICA MIXTA DE SALTO GRANDE