ESTIMACIÓN DE LA PROBABILIDAD DE SOBREVERTIDO Y CAUDALES MÁXIMOS AGUAS ABAJO DE PRESAS DE EMBALSE. EFECTO DEL GRADO DE LLENADO INICIAL

• Autores: José Ángel Aranda Domingo
• Directores de la Tesis: Juan Bautista Marco Segura (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Politècnica de València ( España ) en 2014
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Federico Estrada Lorenzo (presid.), Félix Ramón Francés García (secret.), César Álvarez Díaz (voc.)
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Ingeniería y tecnología del medio ambiente
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  RiuNet  TESEO 
• Resumen

  • El análisis sistemático del riesgo de inundación es cada vez más una necesidad y una exigencia en las legislaciones de los países desarrollados. Desde 2006 lo es para todos los países de la Unión Europea. Los procedimientos para ello, se basan en el análisis hidráulico para el caudal máximo correspondiente a un período de retorno dado. La obtención de este caudal de pico está claramente establecida para cuencas no reguladas. Sin embargo, si existe un embalse aguas arriba y, sobre todo, si dicho embalse tiene una capacidad significativa, el riesgo se ve ampliamente modificado. En efecto, un embalse modifica de diversos modos el riesgo de crecida. En primer lugar, el riesgo se modifica a través del embalse vacío en el momento de iniciarse el evento. Este volumen es, en sí mismo, una variable aleatoria y puede ser muy grande, como sucede en los hiperembalses o en embalses dedicados al regadío que suelen estar muy vacíos al inicio de la temporada de lluvias. Por otro lado, las características hidráulicas del aliviadero, la geometría del vaso por encima del labio de vertido y la existencia o no de compuertas y su estrategia de gestión, modifican el caudal de pico a través de la laminación producida sobre el hidrograma. Para analizar el efecto que produce un embalse es imprescindible no sólo conocer las características estadísticas del caudal de pico, sino también otros atributos del hidrograma y, sobre todo, su volumen. Caudal pico y volumen de crecida son sin embargo dos variables aleatorias que poseen una función de distribución conjunta bivariada. En este trabajo se presenta una metodología para el análisis del riesgo aguas abajo de una presa, y del propio riesgo de sobrevertido de dicha obra hidráulica. Para ello, se obtienen en primer lugar las funciones de distribución marginales del caudal pico y del volumen de crecida. Para ello, se utilizan las distribuciones univariadas que resulten más adecuadas. Dichas funciones de distribución marginales son combinadas mediante el empleo de cópulas estadísticas, funciones de distribución bivariadas cuyas marginales están prefijadas y que respetan la estructura de correlación entre las variables. La selección de la cópula a emplear se realiza de acuerdo con técnicas estadísticas. Ajustadas las distribuciones marginales y la cópula a emplear, se generan una muestra sintética de parejas de valores caudal pico y volumen de crecida por el método de simulación estadística y se asimila el hidrograma de cada una de ellas a una función gamma. Dichos hidrogramas son laminados por los procedimientos habituales a través de los órganos de desagüe de la presa. El estado inicial del embalse se simula también de acuerdo con su distribución empírica de niveles, de forma independiente. Finalmente, la muestra sintética de hidrogramas laminados se analiza estadísticamente para obtener la probabilidad de nivel máximo, de sobrevertido y la distribución aguas abajo de caudales pico y de volúmenes de crecida. El procedimiento se ha verificado con los datos del embalse de Cueva Foradada (C.H. del Ebro) en el río Martín, (afluente de la margen derecha del río Ebro) en cuya cola existe una estación de aforos con 44 años completos de datos. La distribución del estado inicial del embalse se ha analizado con los datos de 50 años de explotación. El análisis ha establecido que es imprescindible un análisis estacional, ya que la correlación entre caudal y volumen es muy diferente en invierto y en verano. De hecho, para el invierno se han utilizado la Cópula TEV y para el verano la de Galambos. Como distribuciones marginales se ha utilizado la distribución generalizada de Pareto (GPD) para el caudal de pico y la Log-Pearson III para el volumen de crecida. Finalmente se han obtenido una función de distribución bivariada para cada una de las estaciones, de tal forma que la estructura de salida es análoga a la de entrada. Este es hecho es muy importante porque permite el estudio aguas abajo de una presa o de una confluencia de cauces.