Series de tiempo de caudales máximos no-estacionarias y su impacto en la estimación de eventos de diseño. (2022)
En múltiples proyectos de ingeniería que interactúan con una corriente hídrica usualmente es necesario evaluar las condiciones de amenaza antes caudales externos en condición de diseño. La mayoría de las metodologías para la estimación de caudales extremos se basan en series de tiempo históricas de variables como la precipitación o el caudal. Dentro de las hipótesis fundamentales, de dichas metodologías, se tiene que las series de datos deben ser estadísticamente independientes y estacionarias, esto es, sin condiciones de autocorrelación ni tendencias significativas, respectivamente. Son pocos los estudios en Colombia que abordan la temática de estudiar el impacto sobre los caudales de diseño, al suponer condiciones estacionarias, en series de tiempo que no lo son, constituyendo una posible condición de riesgo al no cuantificar adecuadamente la condición de amenaza ante eventos de caudales extremos. Existen diferentes pruebas estadísticas para verificar las condiciones de independencia de los datos de una serie de tiempo, en este proyecto se plantea el análisis del autocorrelograma y múltiples pruebas estadísticas. En cuanto a las pruebas paга determinar la existencia de una tendencia significativa se considera el uso de las pruebas de Mann-Kendall y Mann-Kendall Rao, para la determinación si la tendencia es lineal o no-lineal se implementará la prueba de Descomposición en Modos Empíricos, y finalmente para la estimación de los eventos de diseño en condiciones no-estacionarias y sus valores correspondientes de periodo de retorno y riesgo hidrológico, se implementarán los modelos de Variación Temporal de Parámetros por regresión en ventana móvil y el modelo de Variación Temporal de Cuantiles. Habiendo determinado los eventos de diseño bajo condiciones no-estacionarias, es posible evaluar el impacto de haber supuesto, de manera errónea, condiciones de series estacionarias cuantificado en términos de variación del periodo de retorno y del riesgo hidrológico de falla. El área de estudio considerada corresponde al sector nororiental de la zona andina colombiana, enmarcada en los departamentos de Boyacá, Santander y Norte de Santander, considerando las series de tiempo de caudales máximas anuales de las estaciones limnigráficas disponibles en los registros del IDEAM, con una longitud de registro superior a 30 años. El estudio concluirá con una cuantificación de la variación en el riesgo de falla hidrológica al suponer, a priori, condiciones estacionarias en las series de tiempo de caudales máximos anuales para la determinación de eventos extremos de caudales máximos, cuando realmente estas series exhibían un comportamiento no-estacionario. Se espera que los resultados constituyan un aporte a la ciencia internacional en un estudio de caso a escala regional, y a la ingeniería nacional al cuantificar los impactos de las condiciones no-estacionarias, y algunos modelos matemáticos de como atender adecuadamente esta situación en la determinación de caudales de diseño en diferentes proyectos de ingeniería