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Inicio/Biofísica, fluidos y geociencias/Frecuencia de crecidas (Gumbel)

Frecuencia de crecidas (Gumbel)

Máximos anuales según la distribución de Gumbel: periodo de retorno T, probabilidad de excedencia, crecida de diseño x_T y estimación por el método de momentos.

Frecuencia de crecidas (Gumbel)

120 m³/s
35 m³/s
100 yr
40 yr

Máximos anuales ~ Gumbel (EV1). Probabilidad de excedencia = 1/T. Crecida de diseño x_T = μ − β ln(−ln(1−1/T)). Los puntos grises son posiciones de Weibull en la muestra.

Atajos de teclado

  • •Ajusten μ, β y T; nueva muestra — otro conjunto de máximos anuales.

Magnitudes medidas

Excedencia P(Q>x_T)0.0100
No excedencia F0.9900
Crecida de diseño x_T281.0m³/s
Estimación MOM de x_T311.0m³/s
Media de la muestra141.4m³/s
σ de la muestra54.1m³/s

Sobre el modelo

Frecuencia de crecidas: los máximos anuales de caudal se describen con una ley de extremos. Distribución de Gumbel (tipo I): F(x) = exp(−exp(−(x−μ)/β)). La crecida de periodo de retorno T tiene probabilidad de excedencia 1/T y cuantil x_T = μ − β ln(−ln(1−1/T)). En pantalla: la densidad con una muestra de máximos anuales, la curva de caudal frente a T y la estimación por el método de momentos. Es el primer modelo didáctico, antes de la distribución generalizada de extremos o de la curva de Pearson III.

Para quién: Hidrología y recursos hídricos: estadística de extremos, crecida de diseño.

Conceptos clave

  • distribución de Gumbel
  • periodo de retorno
  • probabilidad de excedencia
  • máximos anuales
  • crecida de diseño
  • método de momentos

Cómo funciona

Los máximos anuales de caudal suelen describirse con la distribución de Gumbel: F(x)=exp(−exp(−(x−μ)/β)). Periodo de retorno T=1/(1−F); crecida de diseño x_T=μ−β ln(−ln(1−1/T)). Estimación por el método de momentos: β̂=σ√6/π, μ̂=x̄−γβ̂.

Fórmulas principales

F(x) = exp(−exp(−(x−μ)/β))
T = 1/(1−F) · x_T = μ − β ln(−ln(1−1/T))
MOM: β̂ = σ√6/π , μ̂ = x̄ − γ β̂

Preguntas frecuentes

¿Qué es una crecida de 100 años?
El caudal con probabilidad anual de excedencia 1/100 — no un evento que ocurre exactamente una vez por siglo. En cualquier año la probabilidad sigue siendo del 1%.
¿Por qué precisamente Gumbel?
Es la ley límite clásica de tipo I para máximos y el primer modelo estándar del análisis de frecuencia de crecidas — antes de la distribución generalizada de extremos o de la curva de Pearson III.
¿Para qué la estimación por el método de momentos?
Con la muestra de máximos anuales se estiman μ y β: β̂ = σ√6/π, μ̂ = x̄ − γβ̂. Comparen el cuantil verdadero x_T con la estimación de una muestra finita: si n es pequeño, la dispersión es grande.