RECONSTRUCCIÓN DE LA SERIE DE CAUDALES AFLUENTES A LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA CALDERAS Final Orden de Trabajo No. 43/58300 22 de mayo de 2016.

OBJETIVOS El alcance general del proyecto será el de calcular las series históricas diarias y mensuales afluentes al embalse Calderas. a. Revisar y analizar la información disponible a resolución mensual y diaria de caudales y precipitaciones de la cuenca afluente a la central Calderas. b. Plantear alternativas de metodologías para reconstrucción de caudales medios mensuales y diarios, incluyendo la metodología de factor de serie menor considerando la información de la central San Carlos. c. A partir de las metodologías seleccionadas, realizar la reconstrucción de las series de caudales diarias y mensuales y entregar el Informe Final del estudio. d. Realizar presentación ante el subcomité hidrológico del estudio final de reconstrucción de la serie.

GENERALIDADES (1/2) DEM Cartoantioquia

GENERALIDADES (2/2) Parámetro Valor Área (km2) 62.54 Perímetro (km) 56.56 Coordenada Este del centroide de la cuenca (m)* 887332 Coordenada Norte del centroide de la cuenca (m) 1175311 Cota máxima sobre el cauce principal (msnm) 2326 Cota mínima sobre el cauce principal (msnm) 1306 Cota máxima en la cuenca (msnm) 2455 Cota mínima en la cuenca (msnm) 1289 Desnivel máximo en la divisoria (m) 1166 Longitud de la cuenca (km) 14.00 Longitud del drenaje principal (km) 19.76 Longitud total de drenajes (km) 674.86 Longitud del drenaje que une el centroide y la salida de la cuenca (km) 9.12 Pendiente promedio del drenaje principal (%) 5.16 Promedio de las pendientes máximas en la cuenca (%) 48.34 Estación Charco Largo, localizada antes del embalse, con un área acumulada de 59.50 km2

METODOLOGÍA

ANÁLISIS DE HOMOGENEIDAD (1/3) Detección de outliers en series de nivel horario (Charco Largo y Puente Arkansas) Selección de tecnología (Satelital o radial) (Transvase Tafetanes y Canal de Fuga Calderas) Conversión de series de nivel horarias a caudal con las nuevas curvas de calibración Prueba de homogeneidad de Puente Arkansas (serie no independiente, no normal, cambio en la media y varianza) Charco Largo muy corta Caudal Charco Largo Puente Arkansas

ANÁLISIS DE HOMOGENEIDAD (2/3) Detección de outliers en series de nivel horario (Charco Largo y Puente Arkansas) Selección de tecnología (Satelital o radial) (Transvase Tafetanes y Canal de Fuga Calderas) Conversión de series de nivel horarias a caudal con las nuevas curvas de calibración Prueba de homogeneidad de Puente Arkansas (serie no independiente, no normal, cambio en la media y varianza) Charco Largo muy corta Caudal Tafetanes comienza operaciones en el año 2006 pero se tiene registros solo desde el 2013, por esta razón para el cálculo del caudal natural se restó en el los periodos faltantes el mínimo mensual multianual de la serie (1.09 m3/s). Serie Promedio Mediana Satelital 5.532 4.107 Radial 7.385 6.246 Diferencia 1.853 2.138 Charco Largo

Análisis gráfico y eliminación de outliers ANÁLISIS DE HOMOGENEIDAD (3/3) Análisis gráfico y eliminación de outliers Pocos problemas detectados, algunos por fuera del periodo de interés (antes de 1983), otros con problemas menores. Se aceptan las series. Precipitación Tropical Rainfall Measurement Mission Project (TRMM)

INFORMACIÓN DE PRECIPITACIÓN (1/2)

INFORMACIÓN DE PRECIPITACIÓN (2/2)

SERIE ACTUAL DE FACTOR MENOR (Acuerdo 172 de 2001) Serie Menor Serie Principal ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Calderas San Carlos 0.30 0.35 0.36 0.28 0.33 0.31 0.29 0.27 Correlación entre serie de San Carlos y Charco Largo de 0.64. No se descontó transvase de Tafetanes. Si se recalculan los factores con la información del acuerdo 172, los resultados son diferentes.

Factor de transposición NUEVOS FACTORES DE SERIE MENOR (1/2) Caudales (m3/s) Área (km2) Rendimiento (m3/s/km2) Serie / Mes Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic. Anual Charco Largo (2008-2015) 7.508 6.905 8.193 9.705 9.427 7.912 8.055 8.966 9.010 11.075 10.385 7.787 8.744 59.5 0.147 Puente Arkansas (1994-2015) 16.175 15.922 17.507 21.519 22.999 20.036 19.035 19.795 21.358 25.151 25.294 19.825 20.385 135.7 0.150 14.457 14.267 16.371 19.073 20.323 16.517 16.737 18.823 21.377 23.264 18.416 18.225 0.134 Factor de transposición Serie / Mes Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic. Anual Series Completas 0.4642 0.4337 0.4680 0.4510 0.4099 0.3949 0.4232 0.4529 0.4218 0.4403 0.4106 0.3928 0.4289 Serie Periodo 2008-2015 0.5193 0.4840 0.5005 0.5088 0.4639 0.4790 0.4813 0.4701 0.4787 0.5181 0.4464 0.4228 0.4798

NUEVOS FACTORES DE SERIE MENOR (2/2) Indicador de ajuste Anual 2008-2015 Completo Mensual Acuerdo 172 Nash (Q) 53.19 39.23 58.70 41.56 -145.38

(% de datos completos en el periodo) CALIBRACIÓN DE MODELOS PRECIPITACIÓN-ESCORRENTÍA Precipitación 3 métodos de interpolación para las dos escalas temporales (IDW o inverso de la distancia, RBF o Funciones de base radial, y TIN o Triangulación de Delaunay). Estación Propiedad Periodos 01/01/1983 - 31/12/1995 01/01/1996 - 31/12/1997 01/01/1998 - 31/12/2001 01/01/2002 - 31/12/2005 01/01/2006 - 31/12/2009 01/01/2010 - 31/12/2015 SAMARIA EPM   100% 99% 97% (% de datos completos en el periodo) TAFETANES (PLUV CONV) ISAGEN CHARCO LARGO 87% CANAL DE FUGA CALDERAS 93% 83% PUENTE CALDERAS EMBALSE CALDERAS LA ARENOSA 98% TORRES DE CAPTACIÓN SAN CARLOS (EL PUENTE) 76% SAN CARLOS (EL POPO) PUENTE ARKANSAS 95% PUENTE CHARCÓN 96% TAFETANES IDEAM 86% COCORNÁ 90% 92% EL JORDÁN CORRIENTES 85% SAN CARLOS 88% LAS VIOLETAS 91% EL PEÑOL 89% 94%

CALIBRACIÓN DE MODELOS PRECIPITACIÓN-ESCORRENTÍA Diagrama del modelo GR2M (Tomada de Mouelhi et al., 2006) Diagrama del modelo GR4J (Tomada de Perrin et al., 2003). Calentamiento 1983-1984 Simulación (1985-2013) Calibración: Charco Largo (01/2008 y 12/2013) Puente Arkansas (01/1994 y el 12/2013) Validación 2014-2015

CALIBRACIÓN DE MODELOS PRECIPITACIÓN-ESCORRENTÍA Modelos Precipitación – Escorrentía (Diario)

CALIBRACIÓN DE MODELOS PRECIPITACIÓN-ESCORRENTÍA Modelos Precipitación – Escorrentía (Diario)

CALIBRACIÓN DE MODELOS PRECIPITACIÓN-ESCORRENTÍA Modelos Precipitación – Escorrentía (Mensual)

CALIBRACIÓN DE MODELOS PRECIPITACIÓN-ESCORRENTÍA Modelos Precipitación – Escorrentía (Mensual)

VALIDACIÓN DE MODELOS PRECIPITACIÓN-ESCORRENTÍA Modelos Precipitación – Escorrentía (Diario)

VALIDACIÓN DE MODELOS PRECIPITACIÓN-ESCORRENTÍA Modelos Precipitación – Escorrentía (Mensual)

Información base usada Parámetros calibrados para Charco Largo SERIE FINAL A PIE DE PRESA Modelo GR4J, usando lluvia interpolada con Triangulación de Delaunay. Periodo de simulación entre 01/01/1983 y 31/12/2015. Serie de caudales diarios naturales de Charco Largo desde 01/01/2008. La serie natural en Charco Largo es 01/01/1985 a 31/12/2007 del modelo GR4J y desde 01/01/2008 a 31/12/2015 la registrada (satelital). Serie natural a Pie de Presa Por efectos de calidad de la interpolación de la lluvia, se escoge el periodo 1996-2015 como el representativo de la serie natural de caudales a pie de presa en el embalse Calderas. Este periodo tiene una longitud de 20 años. Información base usada Parámetros calibrados para Charco Largo Área cuenca (km2) ETP media (mm/día) X1 X2 X3 X4 Charco Largo 59.50 3.13 6626.85 0.50 24.13 1.25 𝑄 𝐶𝑎𝑙𝑃𝑃 =1.045 𝑄 𝐶ℎ𝐿𝑎𝑟

SERIE FINAL A PIE DE PRESA Serie natural mensual a Pie de Presa es la agregación de la diaria. Serie total mensual a Pie de Presa es la natural más el transvase de Tafetanes Para reconstruir datos naturales faltantes en el futuro, puede usarse los factores de serie menor sobre las series naturales. Ene Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic. Anual Prom. 6.914 6.600 7.434 9.082 9.370 8.262 7.883 8.274 9.392 10.964 10.117 7.990 8.524 Desvi. 1.960 1.557 1.821 2.555 1.248 1.610 2.031 1.917 2.030 2.274 2.036 2.111 1.176 CV 0.283 0.236 0.245 0.281 0.133 0.195 0.258 0.232 0.216 0.207 0.201 0.264 0.138 Ene Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic. Anual Prom. 7.354 7.035 7.878 9.512 9.820 8.707 8.340 8.777 9.917 11.505 10.646 8.504 9.007 Desvi. 2.235 1.812 2.160 2.785 1.521 1.691 2.228 2.290 2.194 2.533 2.282 2.247 1.514 CV 0.304 0.258 0.274 0.293 0.155 0.194 0.267 0.261 0.221 0.220 0.214 0.264 0.168 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic. 0.5193 0.4840 0.5005 0.5088 0.4639 0.4790 0.4813 0.4701 0.4787 0.5181 0.4464 0.4228