Tratamiento conjunto del caudal y el volumen para la estimación de hidrogramas de diseño de presas

• Autores: Antonio Jiménez Álvarez, Luís Mediero Orduña
• Localización: Ingeniería civil, ISSN 0213-8468, Nº 174, 2014, págs. 33-49
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Combined treatment of peak flow and volume for estimating design flood hydrographs of dams
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• Resumen
  • español

    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, correspondiente al segundo de la serie, aborda el tema de la relación caudal-volumen y la definición de los hidrogramas de diseño en base a la misma, cuestión que puede ser de gran importancia en el caso de presas con grandes volúmenes de embalse. Sin embargo, los procedimientos de cálculo hidrológico aplicados habitualmente no tienen en cuenta la dependencia estadística entre ambas variables. En este artículo se presenta un proce­dimiento para caracterizar dicha dependencia estadística de una manera sencilla y robusta, representando la función de distribución conjunta del caudal punta y el volumen en base a la función de distribución marginal del caudal punta y la función de distribución condicionada del volumen respecto al cau­dal. Esta última se determina mediante una función de distribución log-normal, aplicando un procedimiento de ajuste regional. Se propone su aplicación práctica a través de un procedimiento de cálculo probabilístico basado en la generación estocástica de un número elevado de hidrogramas. La aplicación a la seguridad hidrológica de las presas de este procedimiento requiere interpretar correctamente el concepto de periodo de retorno aplicado a variables hidrológicas bivariadas. Para ello, el período de retorno se entiende como el inverso de la probabilidad de superar un determinado nivel de embalse. Al relacionar este periodo de retorno con las variables hidrológicas, el hidrograma de diseño de la presa deja de ser un único hidrograma para convertirse en una familia de hidrogramas que generan un mismo nivel máximo en el embalse, representados mediante una curva en el plano caudal-volumen. Esta familia de hidrogramas de diseño depende de la propia presa a diseñar, variando las curvas caudal-volumen en función, por ejemplo, del volumen de em­ balse o la longitud del aliviadero. El procedimiento propuesto se ilustra mediante su aplicación a dos casos de ejemplo.

  • English

    New standards adoption on dam hydrologic security may involve review and accommodation of outflow structures for existing dams which requires the development of a great number of studies that should be based on precise and homogeneous criteria and methodology. CEDEX has been working for DGA for the last few years with the aim of compare and develop a methodology in order to provide guidelines for project and extreme flood estimation for dam hydrologic security. The main results obtained are presented on a collection of three papers. This second paper is focused on the analysis of the relationship between peak flow and volume and how to define design flood hydrographs based on this relationship which can be highly important for large volume reservoirs. However, commonly used hydrologic procedures do not take statistical dependence between these variables into account. This paper shows a simple and sound method for statistical dependence characterization by the representation of a combined distribution function of maxi­mum peak flow and volume which is based on marginal distribution function of peak flow and conditional distribution function of volume for a given peak flow. The last one is determined by a regional adjustment procedure of a log- normal distribution function. Practical application is proposed by a probabilistic estimation procedure based on stochastic generation of a large number of hydrographs. The use of this procedure for dam hydrologic securi­ty requires a proper interpretation of the return period concept applied to bivariate hydrologic data in which it is understood as the inverse of the proba­bility of exceeding a determined reservoir level. When relating return period and hydrological variables the only design flood hydrograph changes into a family of hydrographs which generate the same maximum reservoir level and that are represented by a curve in the peak flow-volume two-dimensional space. This family of design flood hydrographs depends on the dam characteristics as for example reservoir volume or spillway length. Two study cases illustrate the application of the proposed methodology.