Pronóstico de percentiles de excedencia de afluencias a embalses hidroeléctricos

En la gestión de embalses hidroeléctricos es necesario proveer el funcionamiento del sistema en condiciones de altos y bajos aportes de agua. Estas dos condiciones extremas se constituyen en las fuentes de falla para la producción de energía, las afluencias máximas amenazan la existencia de los embalses, mientras que las mínimas los afectan funcionalmente. El análisis de caudales máximos es clave para el diseño de la presa, y define en un principio sus características físicas, de forma y geometría. A su vez el conocimiento de los caudales mínimos prima en la optimización de las reglas de operación del sistema. Las nociones de caudales máximos y mínimos están asociadas en el imaginario común con los nominativos de abundancia y escasez pero en forma objetiva la comunidad científica las expresa en términos de probabilidades. La teoría de toma de decisiones dispone de procedimientos que utilizan la probabilidad de los factores limitantes como elemento fundamental en la formulación de las estrategias y reglas de operación, por ello la información de caudales extremos está siempre acompañada de sus correspondientes valores de probabilidad. Debido a que la operación de los embalses transcurre en el tiempo y a que las fallas de funcionamiento en condiciones de bajos aportes se presenta no con la aparición aislada de un evento mínimo sino con la perduración del mismo en un intervalo continuo de tiempo, el análisis probabilístico de caudales mínimos debe ser realizado en términos de probabilidades condicionadas, lo que obliga a tomar en cuenta la física del proceso lluvia-escorrentía en la evaluación de los percentiles de excedencia de los caudales. Esto se debe a la autocorrelación y señales de no estacionariedad que presentan los caudales diarios y mensuales. En este artículo se presenta una metodología de evaluación y pronóstico de percentiles de excedencia de caudales basada en la teoría de procesos estocásticos no estacionarios y que aplica la ecuación de Fokker-Plank-Kolmogorov para la simulación de la evolución, en el tiempo, de la curva de densidad probabilística de las afluencias.

In the management of hidropower reservoirs it is necesary to define the system operation in low and high flow conditions. These two extreme flow conditions constitute the sources of energy production failure. The high flows threaten the reservoir existence and the low flows its functionality. The analisys of low flows is a main issue in dam desing and to define its initial physical, and form and geometric characteristics. The knowledge of low flows is the main factor in the system operational rule optimization. System failure in low flow conditions are due not with an isolated low condition but with the duration of that condition during a time internal, the probabilistic analysis of low flows has then to be represented by conditional probabilities. This forces to take in to account the physics of the rainfall - runoff process in the evaluation of the stream flow excedence quantiles. This is due to the autocorrelation and non stationarity signals that are present in daily and monthly stream flows. In this paper a evaluation and prediction methodology of stream flow excedence quantiles is presented based in the non stationary stochastic theory that applies the Fokker-Plank-Kolmogorov equations for the simulation of the time evolution of the stream flows probability densities.