Análisis y selección de modelos estadísticos para el ajuste de la ley de frecuencia de caudales máximos anuales en España

• Autores: Antonio Jiménez Álvarez, Luís Mediero Orduña, Celia García Montañés
• Localización: Ingeniería civil, ISSN 0213-8468, Nº 174, 2014, págs. 5-31
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Review and selection of stadistical models to fit maximum annual peak flows distribution function in Spain
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• Resumen

  • La adopción de nuevos estándares de seguridad hidrológica para las presas puede requerir la revisión y adaptación de los órganos de desagüe de las presas existentes, lo que conllevaría realizar un gran número de estudios que deberían realizarse en base a criterios y metodologías claros y homogéneos. El CEDEX viene trabajando en los últimos años para la Dirección General del Agua (DGA) con el objeto de llevar a cabo el contras­te y desarrollo de metodologías que permitan proporcionar recomendaciones para el cálculo de las avenidas de proyecto y extrema empleadas en el cálculo de la seguridad hidrológica de las presas. En esta colección de tres artículos se presentan algunos de los principales resultados obtenidos en el mencionado trabajo. El presente artículo, primero de la serie, aborda el tema del cálculo de las leyes de frecuencia de caudales máximos y su extrapolación a altos periodos de retorno. Esta cuestión es de gran relevancia, ya que la adopción de estándares de seguridad hidrológica para las presas cada vez más exigentes, implica la utilización de periodos de retorno de diseño muy elevados cuya estimación conlleva una gran incertidum­bre. Es importante, en consecuencia, que se incorporen al cálculo de los caudales de diseño todas la técnicas actualmente disponibles para reducir dicha incertidumbre, consistentes esencialmente en introducir información adicional en el modelo estadístico que complemente la información re­gistrada en la estación objeto de estudio (técnicas de regionalización, información histórica, etc.). Asimismo, es importante hacer una buena selec­ción del modelo estadístico (función de distribución y procedimiento de ajuste) de tal forma que se garantice tanto su capacidad para describir el comportamiento de la muestra, como para predecir de manera robusta los cuantiles de alto periodo de retorno. Se han llevado a cabo trabajos para facilitar la aplicación práctica de las metodologías anteriores. En concreto, se han realizado estudios a escala nacional con el objetivo de determinar el esquema de regionalización que ofrece mejores resultados para las características hidrológicas de las cuencas españolas, respecto a los caudales máximos anuales, teniendo en cuenta el número de datos disponibles en la estación. La metodología utilizada parte de la identificación de regiones homogéneas, cuyos límites se han determinado teniendo en cuenta las características fisiográficas y climáticas de las cuencas, y la variabilidad de sus estadísticos, comprobando posteriormente su homogeneidad. A continuación, se ha seleccionado el modelo estadístico de caudales máximos anua­les con un mejor comportamiento en las distintas zonas de la España peninsular, tanto para describir los datos de la muestra como para extrapolar a los periodos de retorno más altos. El proceso de selección se ha basado, entre otras cosas, en la generación sintética de series de datos mediante simulaciones de Monte Carlo, y el análisis estadístico del conjunto de resultados obtenido a partir del ajuste de funciones de distribución a estas se­ries bajo distintas hipótesis. Finalmente, se ha explorado, en base a la información generada en los estudios anteriores, la posibilidad de establecer un procedimiento de cálculo simplificado para los caudales de alto periodo de retorno (1.000, 5.000 y 10.000 años) consistente en la multiplicación del caudal de 100 años por un determinado factor.