Estudio de Precipitaciones Panguipulli

ESTUDIO DE PRECIPITACIONES PANGUIPULLI.

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Estudio de Precipitaciones Panguipulli

INDICE 1.

ESTUDIO DE PRECIPITACIONES PANGUIPULLI ..................................................................... 3 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7

Objetivos y Alcances del Estudio ............................................................................. 3 Área de Estudio, Identificación y Selección de Estaciones Pluviométricas.......................................................................................................... 4 Análisis de Información y Generación de Series de Precipitación para 48 y 72 hrs........................................................................................................ 7 Elaboración de Series de Precipitación .................................................................... 7 Función de Mejor Ajuste - Análisis de Frecuencia ................................................... 8 Precipitaciones Totales Anuales. ........................................................................... 12 Caracterización Precipitación año 2018 – Panguipulli........................................... 13

Anexo A -1(Digital): Estadísticas Precipitaciones Diarias Estaciones Lago Calafquén – Datos rellenados y Series de Precipitaciones 48 y 72 hrs. Anexo A -2(Digital): Estadísticas Precipitaciones Diarias Estaciones Lago Riñihue y Series de Precipitaciones 48 y 72 hrs. Anexo B-1 (Digital):

Estadísticas Series 20,30, 40, 50 y 60 eventos Precipitaciones 24, 48 y 72 hrs Estaciones Lago Calafquén - Función de Mejor Ajuste y Probabilidades de Excedencia. Series de Precipitaciones anuales y Probabilidades de excedencia

Anexo B-2 (Digital):

Estadísticas Series 20,30, 40, 50 y 60 eventos Precipitaciones 24, 48 y 72 hrs Estaciones Lago Riñihue - Función de Mejor Ajuste y Probabilidades de Excedencia. Series de Precipitaciones anuales y Probabilidades de excedencia

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1.

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1.1

Objetivos y Alcances del Estudio

El objetivo principal del presente estudio es definir y caracterizar el régimen de precipitaciones en 24, 48 y 72 hrs. de la ciudad de Panguipulli, para distintos escenarios y/o condiciones (número de veces que se sobrepasa cierta precipitación al año), de modo de establecer consecuentemente, en términos de probabilidades, como fue el año 2018, para cada uno de los escenarios de precipitaciones en análisis. Para dar cumplimiento al objetivo anterior, se realizaron las siguientes labores: a) Identificación y selección de las estaciones pluviométricas existentes en el área en estudio. b) Análisis de la información y generación de estadísticas de precipitaciones para 48 y 72 hrs. en el período de análisis. c) Aplicación de metodología (ver acápite 1.4) para obtener series de precipitaciones que cumplan lo siguiente: 

Monto de la precipitación en 24, 48 y 72 hrs. que fue superada un cierto número de veces al año (20-30-40-50-60). Se obtiene un registro y/o valor por año de estadística.

d) Determinar la función de distribución de mejor ajuste para las series señaladas en el párrafo anterior y cálculo de probabilidades de excedencia y/o períodos de retorno. e) Caracterización del año 2018 en Panguipulli, en términos de precipitación total anual y precipitación en 24, 48 y 72 hrs para cada uno de los escenarios analizados. En los acápites siguientes se describen las consideraciones metodológicas y los resultados obtenidos en el desarrollo de cada una de las temáticas antes señaladas.

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1.2

Área de Estudio, Identificación y Selección de Estaciones Pluviométricas

Ubicación Área en Estudio La localidad de Panguipulli en términos administrativos se ubica en la comuna de nombre homónimo, provincia de Valdivia, región de los Ríos. Por otro lado y en términos de cuencas hidrográficas, según delimitación y clasificación de la DGA, Paguipulli se ubica en:   

La cuenca del Río Valdivia (Código BNA 101). La Subcuenca Río Valdivia Alto, hasta desague Lago Panguipulli (Código BNA 1010). La Sub subcuenca Lago Panguipulli ( Código BNA 10108)

Identificación y Selección Estaciones Pluviométricas Se realizó una búsqueda de las estaciones pluviométricas existentes en el área en estudio, para lo cual se revisó el listado de estaciones y período de registro de precipitaciones diarias en la Dirección General de Aguas (DGA), Dirección Meteorológica de Chile (DMC) e Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA). En la Figura de la página siguiente se muestra la ubicación de las estaciones identificadas y en la Tabla 1-1 siguiente, se indica la institución a la cual pertenece y el período para cual existen registros. Tabla 1-1. Identificación Estaciones Pluviométricas Área en Estudio Estación Panguipulli Lago Riñihue Lago Calafquén Santa Carla

Institución DMC DGA DGA INIA

Período Registros 2016-2018 1987-2017 1987-2017 2013-2018

Se desprende, de la Tabla anterior, que las estaciones que cuentan con un período de registro de al menos 30 años y por ende, permiten realizar un análisis estadístico confiable de las precipitaciones, son las estaciones de la DGA. Específicamente la ubicación de estas estaciones en términos de coordenadas UTM (WGS 84) y subcuencas hidrográficas a la cual pertenecen se muestra en la Figura y Tabla 1-2 siguiente.

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Tabla 1-2. Identificación y Ubicación Estaciones Pluviométricas Seleccionadas Estación Lago Riñihue Lago Calafquén

Código DGA

Coordenadas UT (WSG 84) Norte (m) Este (m)

Subcuenca

10111002-8

5.594.216

718.105

Río San Pedro ente desagüe L. Panguipulli y bajo Río Quinchilca (Código BNA 1011)

10106002-0

5.618.836

746.258

Río Valdivia Alto (Código BNA 1010)

El trabajo a realizar en el presente estudio y que se detalla en los siguientes acápites, se hará con las precipitaciones diarias medidas en ambas estaciones (Lago Calafquén y Lago Riñihue), sin embargo y finalmente para representar y/o caracterizar el régimen de precipitaciones en la ciudad de Panguipulli, se adoptarán los registros medidos y los resultados obtenidos a partir de la información registrada en la estación Lago Calafquén. Lo anterior por las siguientes razones: 

La estación Lago Calafquén se encuentra en la misma subcuenca (Río Valdivia Alto, hasta desague Lago Panguipulli - Código BNA 1010) que la ciudad de Panguipulli.



En términos de altura ( msnm) no existe gran diferencia entre ambos sectores; la ciudad de Panguipulli se emplaza a una cota media de aprox. 200 msnm y la estación Lago Calafquén se ubica a una cota de 330 msnm.



En términos de precipitación total anual media, según isoyetas del Balance Hídrico de 1987 DGA ambos sectores se encuentran cercanos a un valor de 2500 mm/año. ( ver figura página siguiente)



Por otro lado y según se aprecia en la Figura de la siguiente página, el gradiente de precipitaciones en la subcuenca Río Valdivia Alto fluctúa entre los 4000 mm y 2500 mm, si se compara esta misma variable en la subcuenca Río San Pedro ente desagüe L. Panguipulli y bajo Río Quinchilca Código BNA 1011, donde se encuentra la estación pluviométrica Lago riñihue, se aprecia un gradiente que fluctúa entre los 5000 mm y 2500mm.,

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180000

200000

0 200

5640000

160000

1600

! (

220000

240000

260000

! (

loncoche 30 0

2500

0

lican-ray

5620000

! (

! ( chanlelfu

lago calafquen 4 ! ( coñaripe 000

1013

! (

san jose mariquina

! (

5600000

1200

liquiñe

huichaco

! (

! (

1011

lago riñihue

pirihueico en pto. fuy ( rio fui en desagüeLeyenda lago pirihueico! 00 50

5580000

1010

Estación INIA Santa Carla, Panguipulli

! (

50 00

Estacion DMC Panguipulli

! (

Estaciones DGA Estaciones DMC e INIA Isoyetas (500 mm)

2000

40 00

Subcuencas DGA Lagos

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1.3

Análisis de Información y Generación de Series de Precipitación para 48 y 72 hrs.

Las estadísticas de precipitaciones diarias de las estaciones Lago Calafquén y Lago Riñihue se obtuvieron de la DGA http://www.dga.cl/servicioshidrometeorologicos/Paginas/default.aspx Luego al revisar las estadísticas en ambas estaciones, para el período 1987-2018, se constató que había algunos vacios de información en la estación Lago Calafquén, no así en la estación Lago Riñihue, motivo por el cual se procedió a rellenar y/o completar la información faltante. Para realizar el relleno de datos se establecieron relaciones entre las precipitaciones diarias de ambas estaciones, por mes, obteniéndose coeficientes de correlación de 0.6. En base a estas correlaciones se procedió al relleno de los datos faltantes en la estación Lago Calafquén. El total de datos rellenados (precipitaciones diarias) fue de 397, lo cual corresponde a un 3,4 % del total de datos a utilizar (365x 32=11.680) En el Anexo Digital A se presentan las estadísticas de ambas estaciones, con los datos de relleno y las correlaciones utilizadas. Una vez completa la estadística base (precipitación diaria) se generó las estadísticas de precipitaciones en 48 y 72 hrs, para lo cual se sumaron las precipitaciones diarias de dos y tres días consecutivos respectivamente. En el Anexo digital A se presentan las estadísticas finales, para ambas estaciones y para el período 1987-2017 de precipitaciones en 24, 48 y 72 hrs. 1.4

Elaboración de Series de Precipitación

Uno de los objetivos del presente estudio es determinar la cantidad (número) de veces que se sobrepasa un cierto valor de precipitación en el año o dicho de otro modo establecer el monto de la precipitación que es superada un cierto número de veces al año (por ejemplo 20-30-40-50 o 60 veces). Para lograr el objetivo anterior en primera instancia se ordenó, por año de registro y de mayor a menor (de 1 a 365) las precipitaciones en 24, 48 y 72 hrs en las estaciones Lago Calafquén y Lago Riñihue. Luego para cada año y serie de precipitaciones (24, 48 y 72 hrs), se seleccionó y/o identificó el valor de precipitación que fue superado 20, 30, 40, 50 y 60 veces en el año.

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Finalmente, se generó una estadística de 31 años con los valores de precipitación en 24 hrs que fueron superados en 20 ocasiones en cada año del registro (1987 a 2017). El mismo procedimiento anterior se realizó con:

1.5



Valores de precipitación en 24 hrs. que fueron superados en 30, 40, 50 y 60 veces en cada año del registro, en ambas estaciones pluviométricas.



Valores de precipitación en 48 hrs. que fueron superados en 20, 30, 40, 50 y 60 veces en cada año del registro, en ambas estaciones pluviométricas.



Valores de precipitación en 72 hrs. que fueron superados en 20, 30, 40, 50 y 60 veces en cada año del registro, en ambas estaciones pluviométricas. Función de Mejor Ajuste - Análisis de Frecuencia

A partir de las series de precipitaciones de 24, 48 y 72 hrs. definidas y descritas en el acápite anterior, se procedió a realizar el análisis de frecuencia. Para el análisis , se calcularon los valores de precipitación para probabilidades de excedencia de 2, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 y 90%, utilizando para ello cinco distribuciones de probabilidad, siendo ellas: (i) Normal; (ii) Gumbel; (iii) Pearson III; (iv) Log-Normal; (v) Log-Pearson. Para cada una de ellas, además de los valores de precipitación, se ha estimado el grado de ajuste de distribución, a través del denominado Test-χ2. El Test-χ2 acepta la hipótesis con un nivel de confianzaα% (es decir, acepta la distribución propuesta), siempre y cuando el valor del estadístico χ2 calculado con los valores observados y la distribución ajustada sea menor al valor de χ2 calculado seg ún la función de densidad teórica de la distribución χ2 para una probabilidad α%. Para este caso, se ha utilizado un nivel de confianza 95%, por lo que se acepta como distribución de densidad de probabilidad ajustada a los datos medidos, a aquella se cumpla que: χ2 (calculado) ≤ χ2 (0,05)

En el caso de ajustarse más de alguna distribución a los datos de una misma estación, se ha determinado como distribución de mejor ajuste a aquélla porcentualmente menor respecto al χ2 lím 95% (es decir, aquella que minimiza la proporción χ2(calculado)/χ2(0,05)).

En el Anexo B Digital Análisis de Frecuencia de Precipitaciones en se incluye el detalle de los cálculos y resultados obtenidos.

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En las Tablas 1-3 a 1-5 y Gráficos 1-1 a 1-3 se presenta un resumen de las probabilidades de excedencia y periodos de retorno (definido como el inverso de la probabilidad) obtenidas para las series de precipitaciones en 24 hrs-48 hrs y 72 hrs. ( en Lago Calafquén) que son superadas en 20,30,40, 50 y 60 eventos al año. Tabla 1-3 Probabilidades de Excedencia para Precipitaciones en 24 hrs (Lago Calafquén) que son superadas en 20,30, 40, 50 y 60 eventos al año PROB. EXCEDENCIA 2% 5% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90%

PERIODO DE RETORNO (años) 50 20 10 5 3,3 2,5 2,0 1,7 1,4 1,3 1,1

EVENTOS 20

30

40

50

60

38,6 35,8 33,5 31,0 29,2 27,8 26,6 25,4 24,2 22,8 21,1

32,5 29,8 27,6 25,1 23,5 22,2 21,1 20,0 18,9 17,6 16,1

25,5 23,9 22,5 20,7 19,5 18,4 17,5 16,5 15,4 14,2 12,4

22,8 20,8 19,2 17,3 16,1 15,1 14,3 13,5 12,7 11,8 10,7

17,8 16,7 15,7 14,4 13,6 12,8 12,1 11,4 10,6 9,7 8,5

Grafico 1-1 Probabilidades de Excedencia de Precipitaciones en 24 hrs (Lago Calafquén) que son superadas en 20,30, 40, 50 y 60 eventos al año

Calafquén - 24 hrs - varios eventos 45,0 2%

40,0

5%

Precipitación (mm)

35,0

10%

30,0

20%

25,0

30%

20,0

40%

15,0

50%

10,0

60%

5,0

70%

0,0 20

25

30

35

40

45

Número de eventos

50

55

60

80% 90%

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Tabla 1-4 Probabilidades de Excedencia para Precipitaciones en 48 hrs (Lago Calafquén) que son superadas en 20,30, 40, 50 y 60 eventos al año PERIODO DE RETORNO (años) 50 20 10 5 3,3 2,5 2,0 1,7 1,4 1,3 1,1

PROB. EXCEDENCIA 2% 5% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90%

EVENTOS 20

30

40

50

60

69,4 62,8 57,8 52,8 49,7 47,3 45,4 43,6 41,9 40,1 38,0

53,2 50,3 47,7 44,6 42,3 40,4 38,6 36,8 34,8 32,6 29,4

47,7 44,1 41,1 37,8 35,5 33,7 32,1 30,6 29,0 27,3 25,1

42,4 38,9 36,1 32,9 30,8 29,2 27,7 26,3 24,8 23,2 21,2

38,1 34,8 32,1 29,0 27,0 25,5 24,0 22,7 21,4 19,9 18,0

Grafico 1-2 Probabilidades de Excedencia de Precipitaciones en 48 hrs (Lago Calafquén) que son superadas en 20,30, 40, 50 y 60 eventos al año

Calafquén - 48 hrs - varios eventos 80,0

2%

Precipitación (mm)

70,0

5%

60,0

10%

50,0

20%

40,0

30%

30,0

40% 50%

20,0

60%

10,0

70%

0,0 20

25

30

35

40

45

Número de eventos

50

55

60

80% 90%

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Tabla 1-5 Probabilidades de Excedencia para Precipitaciones en 72 hrs (Lago Calafquén) que son superadas en 20,30, 40, 50 y 60 eventos al año PROB. EXCEDENCIA 2% 5% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90%

PERIODO DE RETORNO (años) 50 20 10 5 3,3 2,5 2,0 1,7 1,4 1,3 1,1

EVENTOS 20

30

40

50

60

94,9 87,0 80,5 73,3 68,5 64,7 61,3 58,1 54,9 51,3 46,7

76,4 70,7 66,1 60,9 57,4 54,5 52,0 49,6 47,2 44,4 40,9

66,5 61,5 57,4 52,7 49,6 47,1 44,9 42,7 40,6 38,2 35,1

56,5 53,2 50,3 46,8 44,3 42,1 40,1 38,1 36,0 33,4 30,0

51,2 48,2 45,4 42,1 39,7 37,7 35,8 33,9 31,9 29,5 26,2

Grafico 1-3 Probabilidades de Excedencia de Precipitaciones en 72 hrs (Lago Calafquén) que son superadas en 20,30, 40, 50 y 60 eventos al año

Calafquén - 72 hrs - varios eventos 100,0

2%

90,0

5%

Precipitación (mm)

80,0 70,0

10%

60,0

20%

50,0

30%

40,0

40%

30,0

50%

20,0

60%

10,0

70%

0,0 20

25

30

35

40

45

Número de eventos

50

55

60

80% 90%

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1.6

Precipitaciones Totales Anuales.

Adicionalmente se realizó un análisis de las precipitaciones totales anuales, de modo de contextualizar el escenario y/o conocer límites dentro de los cuales han fluctuado las precipitaciones anuales, en el área en estudio, los últimos 30 años. En la Tabla 1-6 siguiente se muestra la estadística de precipitaciones anuales, para el período 1987-2018, en la estación Calafquén y en la Tabla 1-7 las probabilidades de excedencia calculadas a partir de la función de distribución de mejor ajuste determinada para esta serie. Tabla 1-6 Precipitaciones Anuales Estación Lago Calafquén- Período 1987-2018 Año

Pp (mm)

1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

2291,0 1615,8 1732,2 2073,0 2193,8 2177,4 2187,5 2205,9 1956,2 1772,1 2628,8 1190,7 1902,1 2263,6 2109,4 2495,1 2189,2 2002,0 2394,0 2500,4 1818,0 2075,6 1974,1 1600,4 1722,4 1865,8 1557,0 1842,4 3272,4 1395,5 1963,0 2027,0

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Tabla 1-7 Probabilidades de Excedencia Precipitaciones Anuales Lago Calafquén Prob Excedencia 2% 5% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90%

1.7

Período de Retorno (años) 50 20 10 5 3,3 2,5 2,0 1,7 1,4 1,3 1,1

Precip. Anual (mm/año) Dist. Log Normal 2971,6 2744,9 2558,0 2348,5 2208,2 2095,1 1994,7 1899,2 1801,9 1694,2 1555,5

Caracterización Precipitación año 2018 – Panguipulli.

Uno de los objetivos del estudio, es poder definir y/o establecer como fue el comportamiento del año 2018, en términos de precipitaciones en la ciudad de Panguipulli. Tal como se indicó en acápites anteriores, para efectos del presente estudio se considera que los registros medidos en la estación Pluviométrica Lago Calafquén son representativos de lo que ocurre en la ciudad de Panguipulli. A continuación se muestran los valores de: a) Precipitación total anual: El año 2018, precipitó un total de 2.027 mm/año, lo cual

corresponde a un año de probabilidad de excedencia del 47% ( ver tabla 1-7 acápite 1.6)

b) Precipitación en 24 hrs : En la Tabla 1-8 siguiente se muestran los montos de

precipitaciones del año 2018 que fueron superados en 20, 30, 40, 50 y 60 veces durante el año y la correspondiente probabilidad de excedencia según Tabla 1-3 ( ver acápite 1.5 anterior)

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Tabla 1-8 Precipitaciones en 24 hrs y Probabilidades de Excedencia asociados a distintos eventos año 2018 Eventos 20 30 40 50 60

Pp 24 hrs 2018 (mm) 26,3 20,4 16,2 13,7 12,2

Prob. Excedencia 52% 56% 62% 57% 48%

c) Precipitación en 48 hrs: En la Tabla 1-9 siguiente se muestran los montos de

precipitaciones del año 2018 que fueron superados en 20, 30, 40, 50 y 60 veces durante el año y la correspondiente probabilidad de excedencia según Tabla 1-4 (ver acápite 1.5 anterior). Tabla 1-9 Precipitaciones en 48 hrs y Probabilidades de Excedencia asociados a distintos eventos año 2018 Eventos PP. 48 hrs 2018 (mm) 20 30 40 50 60

45,1 39,5 33,9 26,1 22,1

Prob. Excedencia 51% 45% 39% 61% 65%

d) Precipitación en 72 hrs: En la Tabla 1-10 siguiente se muestran los montos de

precipitaciones del año 2018 que fueron superados en 20, 30, 40, 50 y 60 veces durante el año y la correspondiente probabilidad de excedencia según Tabla 1-5 ( ver acápite 1.5 anterior). Tabla 1-10 Precipitaciones en 72 hrs y Probabilidades de Excedencia asociados a distintos eventos año 2018 Eventos PP. 72 hrs 2018 (mm) 20 30 40 50 60

64,7 57,1 47,3 41,3 34,3

Prob. Excedencia 40% 31% 39% 44% 58%

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