Los métodos basados en el informe Flood Studies Report calculan el valor de QBAR (media máxima de inundación anual), mientras que el Flood Estimation Handbook utiliza QMED (mediana de inundaciones anuales) como caudal de índice. La introducción del FSR (A.4.4) sugiere una relación entre los valores de QBAR y QMED, donde:
QBAR=1,07*QMED.
QMED se describe en FEH con un período de retorno de dos años, o como "la inundación que se supera en promedio cada dos años" (FEH, vol. 3, 2.1). QMED también se define como la "mediana de inundación anual" y QBAR como la "inundación promedio anual".
La otra diferencia obvia es que el enfoque FEH se basa en las características de cuenca vertiente de DTM. En FEH, vol. 3, 13.9.2 se ofrece una comparación más detallada de los dos enfoques.
Sobre el rendimiento relativo de los dos métodos, FEH indica lo siguiente:
"Dadas las muchas diferencias que existen entre las dos ecuaciones, no es posible realizar una comparación directa. La comparación cualitativa del ajuste del modelo y el error general sugiere que los dos modelos tienen niveles de rendimiento muy similares".
Las declaraciones anteriores hacen referencia a la ecuación original de seis variables del informe FSR. Se ha trabajado en esta materia desde su publicación en 1975 en relación con las cuencas vertientes pequeñas y la urbanización. En FSSR 6 (1978) se detectaron dificultades en los emplazamientos pequeños al aplicar las 6 variables y se sugirió una nueva ecuación para los emplazamientos de menos de 20 km². En FSSR 5 se proporcionó un medio para ampliar la información de QBAR a cuencas vertientes urbanizadas, y esto se modificó posteriormente FSSR 16. Estos informes complementarios se han incluido en el tercer documento vinculante de FSR publicado en marzo de 1993.
El informe 124 de IH (1994) se basó en estas y otras publicaciones y abordó específicamente los problemas de cuencas vertientes pequeñas, relativamente permeables, secas y parcialmente urbanizadas. En este informe se desarrolló una ecuación de 3 variables similar a FSSR 6, pero basada en más datos.
No hay un equivalente directo de cuenca vertiente pequeña en FEH. Aquí se afirma que "la ecuación del descriptor de cuenca vertiente es un modelo muy generalizado aplicable en todo el Reino Unido". FEH advierte que QMED se puede estimar incorrectamente en cuencas vertientes permeables (FEH, vol. 3, 13.7.4).
En conclusión, la precisión de la ecuación generalizada de FEH suele ser equivalente a la ecuación generalizada de FSR, y el informe IH 124 es un modelo especializado reciente que intenta abordar los problemas particulares de las cuencas vertientes llanas y pequeñas. Todos estos métodos se pueden mejorar con datos calibrados.
El manual FEH recomienda que las curvas de crecimiento y, por lo tanto, los factores de crecimiento asociados con un período de retorno, se deriven de cuencas vertientes calibradas. Si la cuenca vertiente no está calibrada o si los datos calibrados son limitados, la curva de crecimiento se deriva de una "agrupación". "Las cuencas vertientes se agrupan según su similitud hidrológica percibida, y no según su posición geográfica".
El enfoque del FSR agrupó las cuencas vertientes en 10 ubicaciones geográficas en Gran Bretaña. Esto permitió la publicación de tablas para derivar curvas de crecimiento de manera rápida y sencilla. Sin embargo, agrupa cuencas vertientes de diferentes tamaños y suelos, pero con una lluvia anual media similar. También genera grupos relativamente grandes que reducen la precisión.
El enfoque FEH es totalmente diferente. Es necesario identificar cuencas vertientes hidrológicamente similares que pueden estar dispersas por todo el país. No obstante, requiere un análisis de principios fundamentales en todos los casos, lo que es más preciso, pero también muy laborioso (FEH, vol. 3, 16.7.4). En él se prevé que las cuencas vertientes permeables se consideren un caso especial (FEH, vol. 3, capítulo 19).
El modelo FEH también puede ser innecesariamente arduo cuando se necesita una estimación del caudal en un emplazamiento pequeño solo para especificar una descarga razonable permitida de un desarrollo propuesto. Otros factores, como la capacidad del sistema de drenaje aguas abajo, pueden desempeñar un papel más importante en la determinación de una descarga permitida.
La variación típica de los factores de crecimiento puede analizarse en las tablas publicadas en el informe FSR y reproducidas en el libro Ciria Book 14 (1994) para su uso en el diseño de depósitos de almacenamiento de caudales. La variación más grande para el evento de aguas pluviales con período de retorno de 100 años es entre la región 10 (2,08*QBAR) y la región 5 (3,56*QBAR). Cuando se agruparon los datos para toda Gran Bretaña, el factor de crecimiento para el período de retorno de 100 años fue de 2,61 (FSR, volumen 1 tabla 2.38).
Cuando se necesita un estudio completo basado en datos calibrados, resulta útil para un ingeniero conocer el orden del aumento antes de iniciar un análisis de principios fundamentales, cuya complejidad proporciona al principiante un margen de error.
Para calcular una descarga permisible para un pequeño emplazamiento, se podría adoptar una estimación conservadora mediante la metodología FSR (consulte los errores y coeficientes de seguridad en el dorso). Si una estimación de este tipo resultara costosa o inapropiada en un emplazamiento grande o una cuenca vertiente sensible a la inundación, entonces podría adoptarse el enfoque completo de FEH (consulte también la sección de estimación de almacenamiento rápido en Source Control).
El ingeniero debe consultar el volumen 3 del manual FEH para obtener información detallada sobre la metodología de selección de agrupaciones y el desarrollo de curvas de crecimiento para el enfoque de FEH. También es esencial leer esta información debido al asesoramiento práctico que presta y como contexto de las posibles dificultades que presentan los métodos estadísticos.
El método de curva de crecimiento de FSR y las tablas se incluyen en el software. Se recomienda utilizar el documento Ciria Book 14 porque permite determinar paso a paso y de forma clara las curvas de crecimiento con los métodos de FSR más recientes.
Tanto en FSR (vol. 1, 2.6.8) como en FEH (vol. 3, 17.5) se intentaron cuantificar los errores estándar para la determinación de la curva de crecimiento. En ambos métodos se sugirió que no era posible una derivación directa, pero se dieron las siguientes indicaciones. Los factores de crecimiento de FSR tienen una desviación estándar de aproximadamente un 14 %, 27 %, 32 % y 50 % para un período de retorno de 10, 50, 100 y 1000 años respectivamente, expresada como un porcentaje de la coordenada de la curva de crecimiento regional. En FEH se derivó una aproximación del análisis de PUM (medición de incertidumbre agrupada) que produjo errores factoriales estándar de más de 1,15 y 1,23 para períodos de retorno de 20 y 50 años respectivamente. Ambos métodos se comparan en los documentos FEH utilizando otras medidas de precisión, pero se ha comprobado que la metodología FEH es más homogénea con las medidas de incertidumbre agrupadas más bajas (FEH vol. 3, 16.7.4).
Sin embargo, cabe señalar que existe un mayor margen de error al determinar los valores de QBAR y QMED solo a partir de las características de cuenca vertiente. El error factorial estándar para el método FSR es 1,46 (la ecuación de seis variables; no se indica ningún error para IH 124) y para el método FEH es 1,55 (FEH vol. 3, 13.9.2). Si la distribución es normal, significa que el 68 % de los emplazamientos tendrían un QMED real en el intervalo:
QMED real > QMED estimado/1,55 y QMED real < 1,55 * QMED estimado.
Si se requiere un período de retorno de 50 años, se debe combinar el error factorial estándar para la inundación de índice y la curva de crecimiento.
Si la determinación de una descarga permisible en un emplazamiento pequeño fuera crítica, se podría emplear razonablemente un coeficiente de seguridad con el uso del método FSR. La inspección de los errores estándar anteriores produciría un coeficiente de seguridad de 1,5 para un período de retorno de 2 años que aumentaría a un factor de 2 para un período de retorno de 100 años. La parte del error asociada con la curva de crecimiento y, por lo tanto, el coeficiente de seguridad, podría aumentar linealmente con un valor para ln T como se describe en FSR, vol. 1, 2.6.8.
Coeficiente de seguridad para el período de retorno T
SFT = (ln t – ln 2) * (SF100-SF2) / (ln 100 – ln 2) + SF2
Esto equivaldría a un intervalo de confianza del 68 % (FEH, vol. 3, 12.5). Sin embargo, se podría presuponer que aproximadamente el 84 % (68 % + 32 %/2) de los emplazamientos tienen una descarga mayor que el caudal de inundación después de aplicar el coeficiente de seguridad. Si el objetivo es proteger una cuenca vertiente con docenas de estas estructuras, se puede observar que los pocos casos de sobreestimación (16 %) serán compensados con creces por los casos de subestimación (84 %), y se logrará una mejoría general.
Si los registros medidos están disponibles en el emplazamiento en cuestión o en emplazamientos hidrológicamente similares, se podría justificar un coeficiente de seguridad reducido. El método anterior prevé una primera estimación razonable.
Aunque los errores estándar de los métodos anteriores son graves (FSE de hasta 2), la variación en la descarga permisible especificada en todo el país ha variado de 1 a 80 l/s/ha (lo que representa un coeficiente de 80). En este contexto, los métodos anteriores pueden recomendarse como una mejora cuántica.
El método propuesto en el documento Interim Code of Practice for SUDS, de julio de 2004, no tiene en cuenta los criterios anteriores y sugiere un enfoque basado en la zona del emplazamiento que se está examinando. En emplazamientos más grandes, se sugiere el método más reciente y complejo (FEH), mientras que el método IH 124 con curvas de crecimiento basadas en FSR es aceptable para emplazamientos de menos de 200 ha y más de 200 ha cuando no se puede aplicar el método FEH.
<50 ha IH 124 y resultado prorrateado para 50 ha
50-200 ha IH 124
>200 ha FEH, hidrogramas de unidades, IH 124
Cuando el emplazamiento es inferior a 50 ha, se calcula el resultado de 50 ha para la descarga y se interpola linealmente una descarga prorrateada, por ejemplo, si se calculan 20 l/s para 50 ha, se utilizan 12 l/s para 30 ha.
Si el emplazamiento absorbe los primeros 5 mm de lluvia o si existe un equilibrio de volumen neto para la escorrentía antes y después del desarrollo basado en un evento de aguas pluviales de 6 horas durante 100 años (que normalmente se logra mediante infiltración), se aceptarán las descargas siguientes:
Las descargas basadas en la cuenca vertiente no desarrollada para períodos de retorno de 1, 30 y 100 años se permiten para los mismos períodos de retorno analizados en la cuenca vertiente desarrollada.
Si no se cumplen los criterios de absorción o de equilibrio neto mencionados, las descargas de 30 y 100 años del emplazamiento desarrollado se limitarán a un máximo del caudal anual medio de inundación del emplazamiento no desarrollado. Además, la descarga no desarrollada del período de retorno de un año no podrá superarse con la descarga de un año del emplazamiento desarrollado como antes.
Highways Agency recomienda el uso de ADAS para los emplazamientos más pequeños.
<=40 ha ADAS
>40 ha IH 124
Diseño de un período de retorno de 75 años para el transporte de la capacidad de las cunetas, etc., a fin de evitar inundaciones de carreteras desde las zonas no desarrolladas adyacentes.
Estos métodos para calcular los picos de inundación se han reproducido a partir de documentos muy utilizados. Sin embargo, las estimaciones basadas únicamente en las características de las cuencas vertientes pueden estar sujetas a errores significativos (véase la información anterior). Siempre que sea posible, deben hacerse referencias cruzadas con datos calibrados, emplazamientos similares y características de capacidad del canal. Los registros de bombeo donde están presentes también pueden proporcionar datos útiles para la calibración. El informe 124 de IH y el volumen 3 del manual FEH proporcionan un contexto esencial para el uso de los métodos.
Se señalan a la atención de los usuarios varios presupuestos:
"La estimación de inundación es intrínsecamente más difícil en cuencas vertientes más pequeñas que en cuencas vertientes más grandes. [...]; los errores que escapen de la detección tendrán un efecto proporcionalmente mayor en la estimación final". IH 124
"Las mejores estimaciones de inundaciones combinarán el uso efectivo de los datos y el software de inundación con una fuerte dosis de criterio hidrológico y estadístico, todo ello reforzado por una comprensión detallada del objetivo del estudio y la cuenca vertiente objeto de estudio, lo que representa un desafío bastante grande". FEH
"Se recomienda que el procedimiento del capítulo 3 (estimación de QMED a partir de descriptores de cuencas vertientes) se utilice únicamente en evaluaciones preliminares o para problemas de diseño de inundaciones menores". FEH
"No se puede permitir bajo ningún concepto la omisión de datos de caudal de inundación calibrados cerca del emplazamiento..." FEH