Construcción de curvas Intensidad-Duración-Frecuencia, de alta resolución espacial para la zona Centro-Sur de Chile

Soto Escobar, Cristóbal Javier

Español

2019

Las curvas Intensidad-Duración-Frecuencia (IDF) son fundamentales para el diseño de obras de drenaje vial y urbano para garantizar la seguridad de la población, y el correcto funcionamiento de la ciudad. Este trabajo constituye el primer esfuerzo en Chile para entregar curvas IDF para toda la zona Centro-Sur del país (26.0-56.0ºS) a partir de un mismo conjunto de datos públicos de alta resolución espacial. En particular, se utilizó la última versión de las estimaciones satelitales de precipitación denominadas Integrated Multi-satellitE Retrievals for GPM (IMERG V06B), con una resolución temporal de media hora y una resolución espacial de 0.1x0.1º para el periodo 2001-2018. En primer lugar, las estimaciones satelitales fueron validadas contra los valores de precipitación registrados en 344 estaciones pluviométricas utilizando una comparación punto- píxel en base a la eficiencia de Kling-Gupta modificada (KGE). En segundo lugar, se ajustaron 4 distribuciones de probabilidad (Gumbel, LogPearson III, Weibull y GEV II) utilizando datos de intensidades máximas de precipitación registrados en 14 estaciones pluviométricas de estudios previos. Este último análisis se realizó tanto para determinar el impacto de usar series temporales de 15 años de extensión en la elaboración de las curvas IDF como para identificar la mejor distribución de probabilidad a ser utilizada en toda la zona de estudio. Luego, se utilizó la distribución Gumbel para determinar las intensidades máximas anuales de precipitación para cada píxel dentro de la zona de estudio, para 12 duraciones (0.5, 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 18, 24, 48 y 72 h) y 6 periodos de retorno (T=2, 5, 10, 25, 50 y 100 años). Finalmente, se calcularon coeficientes de duración y frecuencia, y se determinaron las expresiones matemáticas para las curvas IDF. Los resultados obtenidos muestran que las estimaciones satelitales IMERG V06B logran reproducir adecuadamente los patrones diarios, mensuales y anuales de precipitación en la zona de estudio. Además, los resultados del test de Wilcoxon Mann-Whitney mostraron que las curvas IDF calculadas a partir de series temporales de 15 años no presentan diferencias estadísticamente significativas con respecto a los valores obtenidos a partir de 25 años o más de información. De esta forma, las estimaciones satelitales IMERG V06B pueden ser utilizados de forma eficiente para el cálculo de curvas IDF en la zona de estudio. Las intensidades de precipitación resultantes mostraron una importante variabilidad espacial, con mayores variaciones en el Norte Chico (26.0-32.2ºS) y en la zona Austral (43.7- 56.0ºS) del país. Por otra parte, desde la zona Central (43.7-56.0ºS) hasta la zona Austral las intensidades obtenidas en el presente trabajo fueron siempre mayores que las mencionadas en el Manual de Carreteras, lo cual indica un aumento de las intensidades en las últimas décadas. Finalmente, mapas con las intensidades de precipitación correspondientes a las distintas duraciones y periodos de retorno analizados en el presente trabajo se encuentran disponibles gratuitamente en línea en https://ingenieriacivil-ufro.shinyapps.io/CurvasIDFChile/.

Chile

Drenaje vial

Curvas de frecuencia

Distribución de weibull

Ingeniería Civil

Curva IDF

Curva de Intensidad-Duración-Frecuencia

Hidrología urbana

Pluviometría

Frecuencias de duración e intensidad de lluvias

Precipitación pluvial

Distribución (Teoría de la probabilidad)

Universidad de La Frontera, Temuco, Chile

Universidad de La Frontera, Dirección de Bibliotecas y Recursos de Información

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Tesis

1678

Zambrano-Bigiarini, Mauricio

Ingeniería Civil

Ingeniero civil

187 hojas ; imágenes, gráficos, tablas

https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/

MAM