Est. Hidrologico Laguna Ustunaccocha Definitivo (2) 6d3s6h

MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE VINCHOS

“CONSTRUCCIÓN DEL SISTEMA DE RIEGO LAGUNA USTUNACCOCHA-CCASANCCAY, DISTRITO DE VINCHOS, PROVINCIA DE HUAMANGA-AYACUCHO”

ESTUDIO HIDROLOÓ GICO

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ÍNDICE

PRESENTACIÓN Y RESUMEN………………………………………………………9 CAPITULO I INTRODUCCIÓN...............................................................................15 1.1.

Generalidades..............................................................................................16

1.2.

Objetivos.......................................................................................................17

1.3.

Antecedentes...............................................................................................17

1.4. Información Disponible................................................................................18 1.4.1.- Estudios Anteriores...................................................................................18 1.4.2.- Información Cartográfica y Topográfica....................................................18 1.4.3.- Información Hidrometeorológica...............................................................19 CAPITULO II CARACTERIZACIÓN GENERAL DEL ÁREA DE ESTUDIO..........20 2.1.

Descripción General....................................................................................27

2.2. Caracterización de los Parámetros Climatológicos.................................28 2.2.1.Precipitación................................................................................................28 2.2.2.Temperatura................................................................................................28 2.2.3.Humedada Relativa.....................................................................................29 2.2.4.Evaporación.................................................................................................29 2.2.5.Vientos.........................................................................................................29


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2.2.6.Horas del Sol...............................................................................................30 2.2.7.Nubosidad...................................................................................................30 2.3. Caracterización Meteorológica................................................................31 2.3.1. Generalidades........................................................................................31 2.3.2. Información Básica Disponible...............................................................31 2.3.3. Temperatura............................................................................................31 2.3.3.1.- Estación de Huamanga......................................................................31 2.3.2.2.- Estación de Quinua............................................................................32 2.3.3.4.- Estación de Chontaca.........................................................................33 2.3.3.5.- Estación de Chiara.............................................................................33 2.3.3.6.- Estación Allpachaca............................................................................33 2.3.4.- Humedad Relativa.....................................................................................34 2.3.4.1.- Estación de Huamanga......................................................................27 2.3.4.2.- Estación de Quinua............................................................................28 2.3.4.3.- Estación de Tambillo...........................................................................28 2.3.4.4.- Estación de Chiara.............................................................................29 2.3.5.- Evaporación de Tanque............................................................................29 2.3.5.1.- Estación de Huamanga......................................................................30 2.3.6.- Precipitación..............................................................................................30 2.3.6.1.- Estación de Huamanga......................................................................31 2.3.6.2.- Estación de Quinua............................................................................31 2.3.6.3.- Estación de Tambillo...........................................................................31 2.3.6.4.- Estación de Chontaca.........................................................................32 2.3.6.5.- Estación de Allpachaca.......................................................................32 2.4. Características Fisiográficas de la Unidad Hidrográfica Ustuna...........32 2.4.1.- Parámetros de Forma...............................................................................33 2.4.2.- Parámetros de Relieve..............................................................................38 2.4.3.- Parámetros de Drenaje.............................................................................39 2.4.4.- Caracterización Geomorfológica de la Microcuenca Ustuna....................41 2.4.5.- Cuerpos de Agua Y Aforo de Fuentes......................................................42 2.4.5.1.- Método del Correntómetro..................................................................43 2.4.5.2.- Método del Flotador............................................................................43 2.4.6.- Unidad Hidrográfica Río Ustuna en el Punto de Interés de la Derivación45 CAPITULO III RECURSOS HÍDRICOS................................................................. 46 3.1.

Introducción.................................................................................................47

3.2. Recursos Hídricos en Estudios Anteriores en la Cuenca......................47 3.2.1.- Estudios de Pre factibilidad de Proyectos Anteriores...............................47


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3.2.2.- Estudio de Factibilidad del Proyecto de Ccasanccay.........................49 3.3. Actualización de la Generación de Escorrentía.....................................50 3.3.1.- Generalidades...........................................................................................50 3.3.2.- La precipitación.........................................................................................50 3.3.3.- La escorrentía...........................................................................................50 3.4. Climatología...............................................................................................51 3.4.1.- Variables Climáticas..................................................................................51 3.4.2.-Temperatura...............................................................................................52 3.4.3.- Humedad Relativa.....................................................................................55 3.4.4.- Velocidad del Viento..................................................................................56 3.4.5.- Evapotranspiración Potencial...................................................................57 3.5. Clasificación Climática.............................................................................58 3.5.1.- Determinación de la Eficiencia Térmica....................................................59 3.6. Estación de Allpachaca...........................................................................63 3.6.1.- Temperatura..............................................................................................63 3.6.2.- Evaporación..............................................................................................64 3.6.3.- Humedad Relativa.....................................................................................66 3.6.4.- Velocidad del Viento..................................................................................66 3.6.5.- Horas del Sol.............................................................................................66 3.6.6.- Nubosidad.................................................................................................68 3.6.7.- Precipitación.............................................................................................68 3.6.7.1.- Variación Pluviométrica......................................................................69 3.6.7.1.1.- Variaciones Anuales.....................................................................69 3.6.7.1.2.- Variaciones Mensuales.................................................................69 3.6.7.1.3.- Curvas de variación estacional....................................................69 CAPITULO IV ANALISIS Y TRATAMIENTO DE LA PRECIPITACION.................70 4.1. Red de Estaciones Pluviométricas..........................................................71 4.1.1.- Información Histórica................................................................................71 4.1.2.- Información Indirecta.................................................................................73 4.1.3.- Validación de información Satelital...........................................................73 4.2.

Relación Precipitación – Altitud...............................................................74

4.3. Análisis de la Información Pluviométrica...............................................75 4.3.1.- Análisis de consistencia de información...................................................75 4.3.1.1.- Análisis Gráfico...................................................................................76 4.3.1.2.- Análisis de Doble Masa......................................................................76


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4.3.2.- Completación y Extensión de la Información............................................79 4.3.3.- Precipitación Areal en la Unidad Hidrográfica..........................................79 4.3.3.1.- Precipitación Media anual en el Punto de Interés..............................79 4.3.4.- Precipitación Media Mensual en la Microcuenca de los Puntos de Interés ..............................................................................................................................81 4.3.4.1.- Precipitación Mensual Generada para el área de riego de Ccasanccay.......................................................................................................81 4.3.5.- Precipitación Mensual Generada para la Microcuenca Ustuna...............83 CAPITULO V ANALISIS Y TRATAMIENTO DE LA ESCORRENTIA SUPERFICIAL.........................................................................................................85 5.1.

Estaciones Hidrométricas........................................................................86

5.2.

Información Histórica Disponible............................................................86

5.3.

Análisis de Consistencia.........................................................................87

5.4.

Completación y Extensión de la Información........................................88

5.5.

Análisis de Persistencia............................................................................88

CAPITULO VI DEMANDA HÍDRICA.......................................................................94 6.1.

Introducción................................................................................................95

6.2. Oferta de agua............................................................................................95 6.2.1.- Caudales – Oferta Microcuenca del Río Ustuna......................................96 6.3.

Demanda de Agua.....................................................................................98

6.4. Determinación De La Demanda Hídrica...................................................99 6.4.1.- Cédula de Cultivos....................................................................................99 6.4.2.- Evapotranspiración Potencial...................................................................99 6.4.3.- Coeficiente de cultivo (Kc)......................................................................101 6.4.4.- Los módulos de Riego............................................................................102 6.4.5.- Eficiencia de riego (Er)............................................................................102 6.4.6.- Precipitación Efectiva (PE).....................................................................103 6.4.7.- Derecho de Terceros...............................................................................103 6.4.8.- Estimación de la demanda de agua para riego......................................104 6.4.9.- Demanda Agrícola sin proyecto..............................................................104 6.4.10.- Demanda Agrícola con proyecto...........................................................104 6.4.11.- Capacidad Teórica de Conducción del Canal Principal........................116


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6.5.

Transporte de Sedimentos.....................................................................107

6.6. Calidad del Agua en el Río Ustuna en el Punto de Interés.................124 6.6.1.- Calidad Agrícola del Agua: Marco Teórico..............................................124 6.6.2.- Calidad Agrícola del Agua del Río Ustuna..............................................124 6.6.2.1.- Calidad Agrícola del Agua del Río Ustuna.......................................124 CAPITULO VII BALANCE HÍDRICO....................................................................126 7.1.

Introducción..............................................................................................126

7.2.

Oferta Hídrica............................................................................................127

7.3.

Demanda Hídrica.....................................................................................127

7.4.

Evaporación.............................................................................................127

7.5.

Relación Altura – Área – Volumen En El Embalse...............................128

7.6.

Balance Hídrico Mediante Simulación..................................................128

7.7.

Resultados del Balance Hídrico.............................................................129

7.8. Volúmenes Útil y Muerto en el Embalse................................................132 7.8.1.- Volumen Útil............................................................................................132 7.8.2.- Volumen Muerto......................................................................................132 CAPITULO VIII ANALISIS DE MAXIMAS AVENIDAS.........................................134 8.1.

Introducción..............................................................................................135

8.2. Marco Teórico para el Análisis de Máximas Avenidas..........................136 8.2.1.- Introducción.............................................................................................136 8.2.2.- Grupos Hidrológicos de Suelos..............................................................136 8.2.3.- Clases de Usos y Tratamiento del Suelo................................................138 8.2.4.- Combinaciones hidrológicas de Suelo – Vegetación..............................140 8.2.5.- Definición de parámetros........................................................................141 8.2.6.- Estudios Anteriores.................................................................................143 8.2.6.1.- Generalidades...................................................................................143 8.2.6.2.- Avenidas Máximas Probables...........................................................143 8.3. Avenidas de Alta Frecuencia..................................................................145 8.3.1.- Máximas Avenidas en Microcuenca Ustuna, por el Método SCS..........145 8.4.

Análisis de Frecuencia de la Precipitación Máxima en 24 Horas.......146


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8.5.

Elección de la Curva Número CN..........................................................146

8.6.

Avenidas e Hidrogramas de Diseño......................................................147

8.7. Eventos Hidrológicos Extremos..........................................................153 8.7.1.- Eventos Extremos Máximos: Marco Teórico...........................................154 8.7.1.1.- Criterios para el Análisis de Avenidas..............................................155 8.7.1.2.- Métodos de Predicción de Avenidas o Descargas de Diseño..........156 8.7.2.- Cálculo de Eventos Extremos Máximos en el Río Ustuna en el Punto de Interés.................................................................................................................158 8.7.2.1.- Revisión de Eventos Extremos en Estudios Anteriores...................158 8.7.2.2.- Análisis Estadístico de la Precipitación Máxima en 24 Horas..........160 8.7.2.2.1. Información Hidrológica...............................................................161 8.7.2.2.2. Ajuste de Funciones de Distribución de Probabilidad.................161 8.7.2.3.- Características Físicas de las Subcuencas Húmedas.....................161 8.7.2.3.1.- Criterios para Selección del Período de Retorno.......................161 8.7.2.4.- Modelo Precipitación – Escorrentía con el HEC – HMS..................162 8.7.2.5.- Resultados........................................................................................162 8.7.2.6.- Análisis de Máximas Avenidas en la Microcuenca Ustuna en los Puntos de Interés del Represamiento – Captación – Afianzamiento Hídrico.163 8.7.2.7.- Ajuste de Funciones de Distribución de Probabilidad de los datos de Caudales Máximos..........................................................................................163 8.7.2.8. Determinación de Caudales Máximos para diferentes Períodos de Retorno............................................................................................................167 8.7.2.9. Cálculo De Avenidas En Río Ustuna: Método Deterministico De Temez Y El Método Indirecto Del Hidrograma Unitario Sintético US SOIL CONSERVATION SERVICE (SCS)................................................................168 8.7.2.10.- Eventos Extremos Mínimos en el Río Ustuna................................171 CAPITULO IX TRANSITO DE AVENIDAS...........................................................173 9.1.

INTRODUCCIÓN........................................................................................174

9.2.- Consideraciones y Datos para el Transito................................................174 9.3. Transito de Avenidas en el Embalse Ustunaccocha (Hidrogramas de Entrada y Salida).................................................................................................175 CAPITULO X PLANEAMIENTO HIDROLÓGICO – HIDRÁULICO SEGÚN EL ESQUEMA HIDRÁULICO DEFINITIVO DEL PROYECTO SISTEMA DE RIEGO LAGUNA USTUNACCOCHA CCASANCCAY VINCHOS...................................178 10.1.

Hidrología de la Microcuenca Ustuna.................................................179


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10.2.

Series de Caudales Medios...................................................................179

10.3.

Oferta O Disponibilidad de la Microcuenca del Río Ustuna..............180

10.4.

Datos de Precipitación Promedio Mensual........................................180

10.5. Estimación del Escurrimiento de la Microcuenca del Riachuelo Considerando Hasta la Cota de Captación (4265 M.S.N.M)............................182 10.6. Estudio Batimétrico Topográfico del Embalse Ustunaccocha.........183 10.6.1.- Generalidades.......................................................................................183 10.6.2.- Objetivos...............................................................................................184 10.6.3.- Metodología Empleada.........................................................................184 10.6.4.- Resultados de la Batimetría..................................................................184 10.6.5 Simulación del embalse…………………………………………………….190 10.6.6.- Determinación de los Caudales Medios Mensuales para un Año Promedio (OFERTA).........................................................................................191 10.6.6.1.- Método Estocástico Deterministico de LUTZ SHOLTZ (ACAPITE 10.5)................................................................................................................191 10.6.6.2.- Resultados......................................................................................191 10.7. Proyecto Construcción Sistema de Riego Ccasanccay – Esquema Hidráulico Definitivo............................................................................................191 10.7.1.- Posibilidades de Regulación en Laguna Alta Ustunaccocha..............191 10.7.2.- Sistema de Regulación y Derivación....................................................192 10.8. Cálculo De Los Caudales De Diseño En Las Obras Complementarias del Proyecto.........................................................................................................200 10.8.1.- Toma Lateral..........................................................................................200 10.8.2.- Desarenador.........................................................................................200 10.8.3.- Canal de Conducción Principal......................................................200-201 10.8.4. - Obras de Arte.......................................................................................201 10.8.5.- Diseño Hidráulico de la Poza de Energía.............................................201 10.8.5.1.- Consideraciones importantes.........................................................201 10.8.6.- Diseño del Desarenador.......................................................................201 10.8.6.1.- Desarenador...................................................................................201 10.8.7. Diseño del Canal Principal.....................................................................208 10.8.7.1.- Generalidades................................................................................208 10.8.7.2.- Canales de riego por su función.....................................................208 10.8.7.3.- Elementos básicos en el diseño del canal.....................................208 10.8.8.- Trazo del canal......................................................................................209 10.8.8.1.- Descripción del Trazo Definitivo.....................................................209 10.8.8.2.- Bases de Diseño.............................................................................209


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10.8.8.3.- Criterios de Diseño.........................................................................209 10.8.8.4.- Caudal Máximo de Diseño.............................................................210 10.8.8.5.- Velocidad media permisible............................................................210 10.8.8.6.- Coeficiente de Rugosidad..............................................................210 10.8.8.7.- Pendiente Longitudinal del canal....................................................210 10.8.8.8.- Taludes............................................................................................210 10.8.8.9.- Ancho de solera del canal..............................................................210 10.8.8.10.- Tirante de agua.............................................................................211 10.8.8.11.- Bordo libre.....................................................................................211 10.8.8.12.- Radios mínimos de Curvas en el canal........................................211 10.8.8.13.- Elementos de una curva...............................................................211 10.8.8.14.- Rasante de un canal.....................................................................212 10.8.8.15.- Sección hidráulica optima.............................................................213 10.8.8.16.- Criterios de espesor de revestimiento..........................................213 10.8.8.17.- Diseño de secciones hidráulicas...........................................213-239 CAPITULO XI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES................................240 11.1.

Conclusiones....................................................................................241-245

11.2.

Recomendaciones............................................................................246-247

REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍCAS.............................................................248 -249 ANEXOS................................................................................................................250 ANEXO N°01 CALCULO DE AFOROS …………………………………….251 -254 ANEXO N°02 FOTOS DE AFORO………………………..………………… 255 -257 ANEXO N°03 PARÁMETROS FISIOGRÁFICOS Y CARACTERIZACIÓN GEOMORFOLOGÍA DE LA CUENCA USTUNA…………………………..…258 -282 ANEXO N°04 TRANSPORTE DE SEDIMENTOS Y CALIDAD DEL AGUA 281-354 ANEXO N°05 INVENTARIO DE FUENTES DE AGUA EXISTENTES…… 355-361 ANEXO N°06 MODELO DETERMINISTICO ESTOCÁSTICO……………...362-382 ANEXO N° 07 DEMANDA DE AGUA DE LOS SECTORES DE RIEGO CCASANCCAY Y ANCHACHUASI…………………………………………….383-410 ANEXO N° 08 RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN DEL EMBALSE ANEXO N° 09 MAPAS TEMÁTICOS


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PRESENTACIÓN Y RESUMEN El presente es informe final de Hidrología e Hidráulica del estudio Proyecto “CONSTRUCCIÓN DEL SISTEMA DE RIEGO LAGUNA USTUNACCOCHACCASANCCAY - ANCHACHUASI, DISTRITO DE VINCHOS, PROVINCIA DE HUAMANGA-AYACUCHO”, 2016, elaborado por RUBÉN ALFREDO MENESES ROJAS, responsable en ingeniería de recursos hídricos, consultor, responsable del estudio, por encargo de la MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE VINCHOS, PROVINCIA DE HUAMANGA - AYACUCHO, REPÚBLICA DEL PERÚ. El informe se estructuró en 11 capítulos. I.- Introducción; II.- Características Generales del área de Estudio; III.- Recursos Hídricos; IV.- Análisis y Tratamiento de la Precipitación; V.Análisis y Tratamiento de la Escorrentía Superficial VI.- Demanda Hídrica VII.- Balance Hídrico, VIII.- Análisis de Máximas Avenidas; IX.- Tránsito de Avenidas; X.- Planeamiento Hidrológico – Hidráulico según Esquema Hidráulico Definitivo del Proyecto y XI.Conclusiones y Recomendaciones. El área de estudio tiene una extensión aproximada de 24.66 km2, y comprende desde sus nacientes en la cordillera central y oriental – a la microcuenca de Ustuna hasta el sitio de Regulación (24.66 Km2). Hidrográficamente, Ustuna, es tributario de la subcuenca Vinchos por la margen izquierda y esta última desemboca al río Cachi y éste entrega sus aguas a la cuenca Mantaro en la Vertiente del Atlántico. El Proyecto, “Construcción del Sistema de Riego Laguna Ustunaccocha - Ccasanccay – Anchachuasi, Distrito de Vinchos, Provincia Huamanga - Ayacucho”, 2012, en el extremo central sur del país, aprovecharía los recursos hídricos superficiales y subterráneos de la unidad hidrográfica Ustuna, al punto de regulación, para el riego de aproxidamente de


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1100 has, localizadas entre el sector de riego Ccasanccay con 700 ha y el Sector de Riego de Anchachuasi con 400 ha para la época de estiaje. La microcuenca Ustuna, tiene una precipitación total anual promedio (1964 – 2010) de 800 mm y 900 mm, respectivamente. La generación de escorrentía, con un módulo de 250 m 3/año/km2/mm (período 1964 – 2010), determinó una oferta hídrica total promedio de: 6.90 MMC. La demanda hídrica agrícola total anual fue estimada en 5.50 MMC – con una cédula tipo de cultivos transitorios y permanente – para un área de 700 ha (3.50 MMC), y Sector de Riego Anchachuasi la demanda hídrica agrícola para un área de 400 ha, de riego presurizado es de 2.00 MMC, con eficiencias mejoradas. Resultando una demanda hídrica total anual de 5.50 MMC para una área de riego total del proyecto de 1100 has como campaña chica con el recurso agua de la presa y para campaña grande con agua de lluvia 2656.30 ha. El balance hídrico mediante la simulación de la operación del sistema de riego Ccasanccay, en el período 1964 – 2011; no reporta un déficit total anual promedio fue de 6.00 MMC, el 27.43% con respecto a la demanda, que equivale a una satisfacción mayor del 75% del total anual promedio demandado. El informe integra la caracterización Hidrográfica del Área de Estudio, Climatología, Caudales Medios Mensuales, Máximas Avenidas en los puntos de interés del Represamiento o Regulación y de la Captación mediante los dos métodos recomendados para los Proyectos de irrigación de la Sierra Central Sur del Perú como NRECA, LUTZ SHOLTZ – Modelamiento Hidrológico de la Microcuenca en los puntos de interés del río Ustuna, Estudio Hidrológico Diciembre del 2012 (“CONSTRUCCIÓN DEL SISTEMA DE RIEGO DE LAGUNA USTUNACCOCHA – CCASANCCAY EN EL DISTRITO DE VINCHOS, PROVINCIA DE HUAMANGA – AYACUCHO”) y Estudio Hidrológico Mayo del 2015 (“INSTALACIÓN DEL SERVICIO DE AGUA DEL SISTEMA DE RIEGO ANCHACHUASI VINCHOS, DISTRITO DE VINCHOS – HUAMANGA – AYACUCHO”), según el Esquema Hidráulico Definitivo propuesto, Proyecto de Sistema de Riego Ccasanccay, Distrito de Vinchos, Provincia Huamanga – Ayacucho. Presentan los siguientes resultados: Cuadro N°6.1: Caudales Medios Mensuales Generados por el Método LUTZ SHOLTZ

MESES

RENDIMIENTO MEDIO MENSUAL (K) (LT/SEG/Km2)

Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio

13 17 11 11 7 5


ÁREA DE RENDIMIENTO ESCURRIMIENTO CUENCA AL 80 % DE ESTIMADO EN PERSISTENCIA (lt/seg.) ESTUDIO (LT/SEG) (Km2) 24.66 320.58 256.464 24.66 419.22 335.376 24.66 271.26 217.008 24.66 271.26 217.008 24.66 172.62 138.096 24.66 123.30 98.64

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Julio 4 Agosto 3.3 Setiembre 3.3 Octubre 4 Noviembre 5 Diciembre 8 Fuente: Elaboración Propia

24.66 24.66 24.66 24.66 24.66 24.66

98.64 81.38 81.38 98.64 123.30 197.28

78.912 65.102 65.102 78.912 98.64 157.824

Rendimiento Hídrico de la Unidad Hidrográfica de Ustuna es de 7.63 lt/seg/Km2 este valor se encuentra dentro del rango permisible para cuencas de la Sierra Central Sur (Región Ayacucho) que varían de 7.00 a 8.00 lt/seg/Km 2, demostrando que el Modelo Deterministico Estocástico de LUTZ –SHOLTZ esta calibrado para la zona de estudio. Caudal medio mensual es de 188.194 lt/seg Caudal Medio Mensual es de 0.1882 m3/seg. Volumen de escurrimiento Superficial es de 5´928,109.425 m3 = 6.00 MMC.

Estudio Hidrológico del 2015 el rendimiento hídrico de la unidad hidrográfica de Ustuna es de 7.88 l/s/km2, este valor se encuentra dentro del rango permisible para cuencas de la Sierra Central Sur, siendo comparativamente el rendimiento de la cuenca vecina de Apacheta de 8.00 l/s/km2, demostrando que el Modelo Deterministico Estocástico de Lutz Scholtz esta calibrado para la zona de estudio.

Caudal medio mensual río Ustuna

: 218 l/s (0.218 m3/s)

Volumen de escurrimiento Superficial

: 6´877,778 (6.88 MMC)

Volumen de escurrimiento superficial redondeado: 6.50 MMC. Según Estudio Hidrológico para el Embalse Ustunaccocha (2012), se tiene la siguiente información compatibilizada con el estudio hidrológico del 2015: Demanda de Agua del Sector de Riego Ccasanccay

: 3.50 MMC

Demanda de Agua del sector de Riego Anchachuasi

: 2.00 MMC

Volumen de reserva en el embalse Ustunaccocha

: 0.50 MMC (Agua intangible)

Volumen Útil en el embalse Ustunaccocha

: 5.50 MMC

Volumen total de embalse

: 6.00 MMC

El caudal medio mensual generados para un año promedio por el método deterministico – estocástico de Lutz – Scholz del rio Ustuna es de 257 l/s y con 75% de persistencia 218 l/s

suficiente disponibilidad de agua en la microcuenca Ustuna para satisfacer las


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demandas de los sectores de riego de Anchachuasi y Ccasanccay, previa regulación del río. Los caudales medios mensuales, se resumen en el cuadro N° 6.2. Los caudales máximos extraordinarios para diferentes períodos de retorno se muestran en el Cuadro N° 7.18. Significa que el caudal máximo para un período de retorno de 50 años, para la descarga del embalse es de 15.26 a 17.29 m3/s. Por el método del hidrograma unitario sintético del Soil Conservation Service (SCS), a partir de la precipitación máxima en 24 horas, y las características geomorfológicas de la microcuenca Ustuna, se obtuvieron los siguientes caudales máximos instantáneos (Qm), y para diferentes períodos de retorno (PR en años): obras de derivación o captación: Qmpr50 = 4.00 m3/seg; con el tránsito de avenidas en el cauce del Represamiento o Regulación del río Ustuna (método numérico), y para caudales máximos de diseño de entrada (QI) de PR = 100, 500 y 1 000 – y una longitud de vertedero de excedencias de L = 5 m – se obtuvieron los caudales de salida (Qs) y altura de agua (H) sobre la cresta: respectivamente. Parámetros morfológicos y del Hidrograma Unitario en los Puntos de Interés. Altitud [m.s.n.m]

Area No.

Proyecto [

]

Máx

Min

[Km]

Pendiente del río [m/m]

Ls

1

Represamient o

6.20

4610

3920

11.47

0.06

2

Afianzamiento

1.93

4510

3950

3.345

0.17

Se

No.

Proyecto

1 2

Represamiento Afianzamiento

Área km2 6.2 1.93

Tiempo Concentración [h] 3.20

1.05

D [h]

[h]

2.39

3.09

0.91

1.08

PERIODO DE RETORNO (Años) 5 1.7 1.51

10 2.7 2.4

25 3.2 2.85

50 4 3.6

100 6 5.24

200 6.45 5.74

500 8.14 7.21

1000 9.20 8.21

recomienda la instalación en el área de estudio, de estaciones Hidrometeorológicas, en número adecuado y ubicadas convenientemente, que permitan validar y/o ajustar, las estimaciones de escorrentía efectuadas. Para el embalse Ustunaccocha, con una vida útil de 500 años, se definió un volumen muerto, VM = 0.50 MMC (268.50 m 3/Km2 de microcuenca por año), y un volumen útil promedio, VU = 5.50 MMC. El represamiento en la Sección de Control será una represa de tipo enrocado pantalla aguas arriba del dique de geomembrana acompañada de un Zócalo de Concreto Armado de una altura máxima de 24.50 m, para almacenar 5.50 MMC, ancho de corona de 6.00


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m; el área de espejo de agua será de 0.1385 Km 2 y un Flech de 1.343 Km al eje de la presa; actualmente tiene un Volumen Fósil de 0.940 MMC (Estudio Hidrológico, 2012) y como Estructuras conexas tendrá un Aliviadero de Demasías de 5.00 m de Longitud de cresta y altura de la Cresta de 1.50 m, unida una rápida con su disipador de energía a la parte final de la rápida para la entrega al mismo cauce del río Ustuna y Toma de Fondo de diámetro de 36” para la descarga del caudal de entrega de 0.880 m 3/seg, para los sectores de riego de Ccasanccay y Anchachuasi se propuesto dos tomas de fondo cada una de 18” con sus respectivas válvulas de control. La Poza Disipadora de Energía que empalme la tubería de descarga de fondo de la represa a partir de la poza disipadora de energía tipo impacto donde inicia la tubería de descarga hasta el empalme con el canal en una longitud de 30 m.l., con capacidad de descarga en este tramo con canal aductor de diámetro de 18” y pendiente de 18%; esta canal descarga a la poza disipadora de energía de una longitud de 4.85 m.l. y un ancho de 2.00 m y se empalme a un canal de sección hidráulica de rectangular con un ancho de solera de 0.90 m y altura de 0.70 m, espesor de revestimiento de 10 cm, en una longitud de 195.00 m.l. A unos 225 metros del inicio del empalme se ha proyectado un desarenador tipo vertedero viga colgante para riego presurizado con obras conexas el canal de limpia de 5% flujo supercrítico con su respectiva compuerta y aliviadero de demasías para eliminar el caudal excedente. Canal de derivación diseñar con sección Circular el canal aductor, rectangular, trapezoidal, revestido pulido con una pendiente variable (0.5%0 - 2.5%0), ancho de solera variable de 0.50 a 0.90 m y circular con un diámetro interior de 24” (600 mm) y diámetro interior de 599.20 mm; con un caudal de diseño para el sector de riego Ccasanccay de 400 lt/seg y una longitud aproximada de 18.770 Km. Además, se recomienda que el diseño definitivo del canal deba ser en condiciones óptimas MÁXIMA EFICIENCIA HIDRÁULICA para cumplir con las normas técnicas y económicas. En los tramos donde existen deslizamiento del terreno se deberá dar un tratamiento especial para el diseño de canal con uñas, tener en cuenta las recomendaciones del Estudio de Mecánicas de Suelos sobre la capacidad portante y Sostenimiento o Estabilidad del material y el ángulo de reposo del terreno. Obras de Arte Canal de limpia debe diseñarse en condiciones de flujo Supercrítico con una pendiente de 5% esta obra es un componente del desarenador proyectado. La toma lateral o Cámaras de Carga deben diseñarse como disipadores de energía con válvula de control. Las obras de arte proyectadas como Túneles, transiciones tipo desarenador en los cambios de sección hidráulica tanto a las entradas y salidas, Cruces transversales del gaseoductos existentes, puentes canal o acueductos, Sifones Invertidos, Canoas, Alcantarillas o pasarelas vehiculares con tubería y otras, deben ser Tipo Estándar. Estas obras de arte serán diseñadas con un caudal de diseño de 0.400 m3/seg hasta la progresiva 2 + 900 Km y de la progresiva de 2 + 900 hasta 18 + 770 Km con un caudal de diseño de 0.430 m3/seg.


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Sistema de distribución a nivel parcelario se recomienda seleccionar bien el Sistema de riego según los criterios técnicos como: Planos de Suelos para Aptitud para Riego en las Unidades de Riego, Plano Parcelario, Plano de Frecuencia de Riego, Planos Topográficos por unidades de riego, Planos de Uso de Suelos Actual, Planos por Capacidad de Uso Mayor, Planos de Pendientes, Carga disponible, Caudal, Presión, Sectorización de Riego, Programación de Riego, Infiltración Básica, Plano de Ubicación de Muestreo de Suelos y Pruebas de Infiltración, etc. Todos los cálculos hidráulicos justificatorios y Estructurales. El caudal de derivación es de 0.400 m3/seg y una captación de afianzamiento hídrico Tipo Tirolesa en la quebrada Chojehuaray es de 2.85 m 3/seg para un período de retorno de 25 años. Según la cedula óptima de cultivo. Los caudales máximos instantáneos determinados, se constituirán como elementos de juicio hidrológico necesarios, para la toma de decisiones – entre otras consideraciones técnico económico – en el diseño de la represa y Canales de Conducción Ccasanccay y Anchachuasi. Se recomienda para efectos de diseño, la selección de un período de retorno para las máximas avenidas, mínimo diseño de 50 años para las obras de captación y aliviaderos de demasías 1 000 años de período de retorno. En base a la simulación hidrológica mediante el Método de la Curva Masa o Diagrama Rippl, para realizar el balance hídrico y también se ha efectuado la generación de Caudales Medios Mensuales para un Año Promedio (OFERTA). La estimación del transporte de sedimentos está comprendido entre valores de 171.10, 276, hasta 282.47 Tn/año, de cuyo análisis se puede deducir que el volumen de sedimentos estimado, en comparación con el volumen de agua a utilizarse, no producirá mayores problemas en el sistema de almacenamiento, captación, conducción y distribución del Proyecto Laguna Ustunaccocha – Ccasanccay – Anchachuasi. Además se observa que el área de recepción tiene una fisiografía casi uniforme, con pendientes moderadas y los suelos, con cobertura natural de pastos, arbustos y árboles propios de su piso ecológico, no muestran signos de erosión, el curso de agua con pendiente suave y velocidades moderadas, no generan situaciones de riesgo de acumulación de sedimentos en la unidad hidrográfica.

Según los resultados de los análisis de laboratorio y su interpretación, el agua del río Ustuna en el punto de la laguna, así como en el escurrimiento del río Ustuna (captación o derivación para el proyecto), es clasificada como C1 – S1, con baja salinidad, con bajo peligro de Sodio, con ausencia de coliformes fecales y parásitos; características que le atribuyen como agua de buena calidad, apta para fines de riego; es decir, sin restricciones para uso agrícola. La oferta, demanda y balance hídrico del proyecto es el siguiente. El cuadro N° 6.2 resumen los caudales medios mensuales del río Ustuna en el punto de interés y la oferta


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del embalse Ustunaccocha que destina un caudal de 400 l/s para el sector de riego Ccasanccay y 200 l/s para el sector de riego Anchachuasi.


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Los Caudales mensuales del río Ustuna en el punto interés (regulación a la zona del proyecto) tiene un régimen variable, con caudales que varían desde 07 l/s (junio) en


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época de estiaje hasta 723 l/s (febrero) en época de precipitaciones; oferta que no cubriría la demanda del mes más crítico; por lo que ha sido necesario la regulación del río Ustuna, con la construcción de un embalse en la laguna Ustunaccocha, cuyo estudio ya fue aprobado y está en proceso de financiamiento. El cuadro N° 6.2 muestra el resumen de la demanda de agua con fines agrarios del proyecto, determinados teniendo en cuenta la cédula de cultivos optimizados para la zona de riego, que involucra a la producción agrícola tanto de campaña grande como de campaña chica, cuya demanda en términos de caudal mensual varía de 0.0007 m 3/s en el mes de febrero, hasta 0.200 m3/s en el mes de setiembre; caudal demandado por una superficie cultivada de 1021.46 ha en campaña grande y de 400 ha de suelos cultivados en campaña chica para el sector de riego Anchachuasi y caudal demandado por una superficie de 2,478.54 ha en campaña grande y de 700 ha de suelos cultivados en campaña chica para el sector de riego Ccasanccay (época de estiaje). El balance entre la disponibilidad de agua ofertada por la microcuenca Ustuna, regulado por el embalse Ustunaccocha, cuyo caudal disponible regulado para el sector de riego Anchachuasi es de 200 l/s, y la demanda de agua con fines de riego de 1021.46 ha en campaña grande y de 400 ha especialmente en campaña chica, muestra un superávit durante gran parte del año, vale decir los caudales de demanda varían desde 0.0007 m 3/s (febrero) hasta 0.200 m3/s en el mes de octubre. Por lo que la demanda en los meses más críticos (setiembre, octubre) serán satisfechos con la disponibilidad de agua regulada por la presa Ustunaccocha, y con mayor holgura en el resto del año, tal como se observa en los cuadros N° 6.19, 6.20 y 6.21 y su respectivo grafico. El balance entre la disponibilidad de agua ofertada por la microcuenca Ustuna, regulado por el embalse Ustunaccocha, cuyo caudal disponible regulado para el sector de riego Ccasanccay es de 400 l/s, y la demanda de agua con fines de riego de 2478.54 ha en campaña grande y de 700 ha especialmente en campaña chica, muestra un superávit durante gran parte del año, vale decir los caudales de demanda varían desde 0.0007 m3/s (febrero) hasta 0.400 m3/s en el mes de octubre. Por lo que la demanda en los meses más críticos (setiembre, octubre) serán satisfechos con la disponibilidad de agua regulada por la presa Ustunaccocha, y con mayor holgura en el resto del año, tal como se observa en los cuadros N° 6.19, 6.20 y 6.21 y su respectivo grafico. Significa que la ejecución del proyecto permitirá incorporar por primera vez al sistema de producción intensiva bajo riego a un total de 3500 ha en la campaña grande o principal, entre cultivos estacionales y permanentes, como riego complementario y 1100 ha en época de estiaje o “campaña chica”, como riego suplementario, mediante riego presurizado, permitirá intensificar el uso del suelo en un período anual de campaña agrícola de 4600 ha en producción, con las ventajas del riego, en el ámbito de influencia del proyecto, aprovechando la disponibilidad hídrica del río Ustuna y las condiciones agroclimáticas favorables para la producción agrícola pecuaria de la comunidad de Anchachuasi y sus 09 anexos; y también para la producción agropecuaria de la comunidad de Ccasanccay y sus 16 anexos; mejorando la seguridad alimentaria y la calidad de vida de más de 1075 familias involucradas en el proyecto (380 familias de la comunidad de Anchachuasi y 695 familias de la comunidad de Ccasanccay). Con la fuente de afianzamiento hídrico de la quebrada de Chojehuaray que va derivar las 60 ha


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con un caudal de 30 l/s. Haciendo un total 1160 ha para el proyecto integral de la región Ayacucho. Resultados del Balance Hídrico Los datos de entrada, y los resultados obtenidos del balance hídrico mediante simulación de la operación del embalse de regulación, período 1969 – 2011 son las siguientes: Datos de Entrada:  Oferta Hídrica

: 8.35 MMC

 Quebradas (Río Ustuna)

: 6.50 MMC

 Afianzamiento Hídrico Quebrada Chojehuaray : 1.85 MMC Sector de Riego Ccasanccay  Demanda hídrica

: 5.50 MMC

 Riego Presurizado Sector de Riego Ccasanccay (700 ha) : 3.50 MMC  Riego Presurizado Sector de Riego Anchachuasi (400 ha) : 2.00 MMC  Riego Presurizado Sector de riego Ccasanccay (60 ha) Afianzamiento Hídrico: (0.30 MMC). Esta demanda hídrica ha sido proyectada con la época seca para el área de riego de 700 ha., que se está proyectando en la Cedula óptima de Cultivo que se usará el Recurso Agua y en la época de avenidas será utilizada el recurso agua como un riego complementario en caso que se presente un año seco, que también está en función del volumen almacenado en la Represa que permitirá la planificación de la Campaña Grande que representa una mayor extensión de área a regar aproximadamente de 1,634.84 has en el Sector de Riego Ccasanccay en Campaña Grande y en la Campaña Chica 700 has haciendo un total en el Sector de Riego Ccasanccay de 1634.84 has y en el Sector de Riego Anchachuasi de 1021.46 has en Campaña Grande y 400 has en Campaña Chica.  Riego Presurizado (400 has) en el sector de riego Anchachuasi: 2.00 MMC.  Riego Presurizado (700 ha) en el sector de riego Ccasanccay: 3.50 MMC  Demanda Hídrica Total del Proyecto : 5.50 MMC. Resultados del Balance  Déficit total anual promedio

: 0.000 MMC

El volumen, no existe déficit para riego presurizado la demandada 3.50 MMC del Sector de Riego Ccasanccay ni tampoco para el Sector de Riego de Anchachuasi para riego presurizado de 2.00 MMC. Se recomienda buscar un módulo de operación del embalse con el sector de riego Anchachuasi que van a compartir el recurso hídrico que estaría en función del área a beneficiarse tanto por el Sector de Riego de Ccasanccay y Sector de Riego Anchachuasi,


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que el reparto de agua debe ser de la siguiente manera para el sector de riego de Ccasanccay (57 %) que representa 5 días con el caudal de 400 l/s de los 8 días que se hace el reparto de agua en forma semanal y el Sector de Riego de Anchachuasi (43%) que representa 3 días con el caudal de 200 lt/seg que se entregara de la represa. Esta decisión lo debe tomar la istración Local del Agua Ayacucho – ALA –ANA Ministerio de Agricultura Perú. Además, el Estudio Hidrológico para el Proyecto Irrigación Integral Ccasanccay - Anchachuasi debe ser aprobado por Autoridad Local de agua correspondiente.


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CAPITULO I INTRODUCCIÓN

I.

INTRODUCCIÓN 1.1 Generalidades El presente documento, constituye el informe Final de Hidrología e Hidráulica de la Microcuenca Ustuna, para el “Expediente Definitivo del Proyecto “CONSTRUCCIÓN DEL SISTEMA DE RIEGO EN LAGUNA DE USTUNACCOCHA - CCASANCCAY –


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ANCHACHUASI, DISTRITO DE VINCHOS, PROVINCIA HUAMANGAAYACUCHO”, 2016, elaborado por encargo de la Municipalidad Distrital de Vinchos perteneciente al gobierno Regional – GRA, República del Perú. El Proyecto “CONSTRUCCIÓN DEL SISTEMA DE RIEGO EN LAGUNA USTUNACCOCHA- CCASANCCAY – ANCHACHUASI, DISTRITO DE VINCHOS, PROVINCIA HUAMANGA - AYACUCHO”, 2016, al Nor – Oeste del Distrito de Vinchos, provincia de Huamanga, departamento de Ayacucho, en el extremo centro sur del país, aprovecharía los recursos hídricos superficiales y subterráneos de la microcuenca Ustuna, a derivar el agua por una toma de fondo de la presa con una repartición de dos casetas de válvulas de control para cada sector de riego Ccasanccay de aproxidamente de 1634.84 ha de suelos con aptitud de riego, localizadas en la zona de Ccasanccay y 1021.46 ha para el sector de riego Anchachuasi - Vinchos; haciendo una área total para ambos sectores de riego con suelos de aptitud de riego de 2656.30 ha. Y parte alta, media y baja de la unidad hidrográfica Ustuna. La presa va a abastecer una área de riego en segunda campaña chica un total de 1100 ha y un afianzamiento hídrico de 60 ha, de la fuente de agua de la Chojehuaray en un caudal 30 l/s, con este último hace un total de 1160 ha. La unidad hidrográfica Ustuna, nace en las partes altas de la Cordillera de los andes, y desemboca en la microcuenca del río Vinchos, se une con Pongora por su margen derecha afluentes estos últimos del río Cachi por la margen derecha del mismo río y de igual manera desemboca al rio Mantaro, en la vertiente del Atlántico. El Informe se estructuró en 11 Capítulos: I.- Introducción; II.- Caracterización General Del Área De Estudio; III.- Recursos Hídricos; IV.- Análisis Y Tratamiento De La Precipitación; V.- Análisis Y Tratamiento De La Escorrentía Superficial VI.- Demanda Hídrica VII.- Balance Hídrico, VIII.- Máximas Avenidas; IX.- Tránsito De Avenidas; X.Planeamiento Hidrológico – Hidráulico Según Esquema Hidráulico Definitivo Del Proyecto y XI.- Conclusiones Y Recomendaciones. 1.2 Objetivos El Estudio Hidrológico tuvo como objetivo, proporcionar los elementos de juicio hidrológico necesarios, para la toma de decisiones en el planeamiento de la Irrigación Ccasanccay - Anchachuasi, y en el diseño de las obras de Regulación, derivación o captación, conducción y provisionales. Objetivos específicos:  La evaluación y análisis de los aspectos vinculados a la oferta de los recursos hídricos superficiales tales como: escurrimiento superficial natural, avenidas máximas, etc.  Evaluación y análisis de los aspectos orientados a las demandas de agua para riego del proyecto tales como: climatología agrícola, cedula de cultivos, etc.  Determinar el


balance hidrológico de tal forma que permita dimensionar los

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alcances del proyecto de irrigación, en lo referente a la magnitud de la infraestructura hidráulica planteada para abastecer la superficie agrícola de la zona del proyecto.  1.3. Antecedentes Ex ONERN 1984, en el Estudio de Evaluación de Recursos Naturales del Departamento de Ayacucho, al identificar las posibilidades de mejoramiento y/o ampliación de área cultivada, indica que la zona de la Sierra Central Sur, posee suelos con posibilidades de ampliación de la frontera agrícola, incorporando nuevas tierras mediante sistemas de riego artificial. Además refiere Ex ONERN, que para el uso integral de los recursos hídricos, es factible cambiar las áreas de secano al riego, instalar áreas piloto de irrigación, desarrollar parcelas demostrativas o módulos de riego presurizado y uso del agua con fines agrícolas. Entre los Proyectos de Irrigación en el ámbito del Departamento de Ayacucho Región Ayacucho, se cita a la irrigación Ccasanccay. El Proyecto de Irrigación Ccasanccay, fue solicitado a la Municipalidad Distrital Vinchos por los agricultores de las Comunidades de Ccasanccay. Luego la Municipalidad de Vinchos solicito la ejecución del Perfil Técnico y Expediente Técnico al Consultor en vista que es una Unidad Ejecutora adscrita al Gobierno Regional de Ayacucho, cuyas competencias se enmarcan en el desarrollo sostenible y ejecución de Proyectos de Inversión Pública vinculados a infraestructura de riego. El proyecto beneficiaría directamente a 1075 familias y 500 en forma indirecta; mejorando 2656.30 ha para el cultivo de hortalizas, pastos asociados, quinua, avena, cebada, ajo, olluco, mashua y papa. El proyecto beneficiaría 695 familias por los 19 anexos del sector de riego margen izquierda Ccasanccay y por el sector de riego margen derecha Anchachuasi 380 familias. La fuente de agua sería el río Ustuna, que cuenta con agua de buena calidad para riego (C1S1). El proyecto contempla la irrigación de 1634.84 ha de tierras aptas para la agricultura intensiva en una campaña grande y 700 has en campaña chica haciendo un total de 1634.84 has para el Sector de Riego Ccasanccay y 1021.46 has campaña grande y 400 has en campaña chica para el Sector de riego de Anchachuasi haciendo un total de área de riego del proyecto de 2656.30 has disponible de recurso tierra en ambos sectores de riego, derivando las aguas de los afluentes del río Ustuna mediante una regulación y derivación de los recursos superficiales y subterráneos diseñada para una capacidad de 6.00 MMC, y un canal derivado de la represa de 18.770 Km de longitud.


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1.4. Información Disponible 1.4.1.- Estudios Anteriores Los estudios anteriores puestos a disposición por ANA y ALA Ayacucho, y con información utilizada en el presente estudio fueron los siguientes: 1.4.2.- Información Cartográfica y Topográfica IGN, Mapa Físico Político del Perú, escala 1/1 000 000. Mapa Geomorfológico ONERN, escala 1/1 000 000 Mapa Ecológico ONERN, escala 1/1 000 000 Mapa Geológico IGEMENT, escala 1/1 000 000 Mapa Forestal ONERN, escala 1/1 000 000 Mapa de Capacidad de Uso Mayor ONERN, escala 1/1 000 000 Cartas Nacionales de la zona de estudio, escala 1/1 000 000 y 1/50 000 (27 ñ y 27 n) Planos Isoyetas Medias de País (CEDEX), escala 1/1 000 000. Centro de Estudios Hidrográficos – Sector de Hidrología – España. 1990. Planos Topográficos del área del proyecto, escala del Proyecto de Irrigación de Ccasanccay - Anchachuasi, escala1/5 000. 1.4.3.- Información Hidrometeorológica El estudio hidrológico tiene como objeto analizar los aspectos fundamentales relacionados con los recursos hídricos superficiales del área de estudio, que comprende tanto la microcuenca del río Ustuna, así como la zona agrícola del proyecto. El estudio comprende diferentes fases en su desarrollo, que van desde la recopilación, revisión y análisis de la información hidrometeorológica disponible, hasta el análisis de las fuentes de regulación y simulación del sistema regulado proyectado. Considerando que el punto de interés carece de información hidrométrica, se está utilizando datos hidrometeorológicos de estaciones ubicadas dentro ó próximas a la microcuenca del río Ustuna y cuenta con pequeña laguna de capacidad de embalse volumen fósil o muerto de 0.500 MMC y volumen útil de 5.50 MMC, por lo cual se ha procedido a recopilar y procesar la información disponible a fin de determinar las disponibilidades hídricas del proyecto.


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Datos Hidrometeorológicos Históricos del ámbito de la Unidad Hidrográfica del río Ustuna o subcuencas vecinas, al 2011, obtenidos de entidades, como SENAMHI, ALA, ANA, Ex PERC, Junta de s, Universidad Nacional de San Cristobal de Huamanga – UNSCH – AYACUCHO.


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CAPITULO II

CARACTERIZACIÓN GENERAL DEL ÁREA DE ESTUDIO


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II. II.1.

CARACTERIZACIÓN GENERAL DEL ÁREA DE ESTUDIO Descripción General Se identifica como Área de Estudio, a la porción de cuenca de la unidad hidrográfica Ustuna, comprendida desde sus nacientes en la Cordillera de los Andes, hasta la zona de represamiento, previsto para la Irrigación Ccasanccay - Anchachuasi Vinchos; desde las nacientes Pallcca y pequeñas quebradas formando el río Ustuna hasta la zona de Represamiento Ustunaccocha y toma de fondo con una repartición hacia los sectores de riego por la margen izquierda Ccasanccay y el sector de riego de la margen derecha Anchachuasi del río mencionado anteriormente (Ver Anexo de Mapas N° 01 y 02). Geográficamente se ubica aproximadamente entre las coordenadas 8544810 N – 8550069 N y 591355 E- 589277 E; altitudinalmente varía entre los 3684.8 (Punto de Captación o Derivación) y 2519 msnm (Punto Final del Canal). Ccasanccay son 30.68 Km2, respectivamente. Políticamente, el área se localiza en el distrito de Vinchos, provincia de Huamanga, departamento de Ayacucho; las comunidades de Ccasanccay y las comunidades de Anchachuasi, se constituye como referencia de localización más cercana. El área de la microcuenca para Ccasanccay y Anchachuasi es de 24.66 Km 2, abarcando desde las altitudes 3920 m.s.n.m y 4250 m.s.n.m y un perímetro de 28.193 km., respectivamente. Desde Ayacucho, se llega a Ustunaccocha por la carretera Asfaltada de Los Libertadores al Desvió a la derecha Km de 296 en parte y otra parte por Carretera Afirmada de Vinchos a Ccasanccay hasta zona de influencia del proyecto (10 Km) y mediante un desvió a la izquierda se conecta con las Comunidades de Ccasanccay una distancia de 3.230 Km de la Trocha Carrozable. Hidrográficamente (ANA – ALA AYACUCHO, Referencia Bibliográfica N° 12), las unidad hidrográfica de Ustuna, que nacen en los bojedales y humedales, son tributarias de la Microcuenca Ustuna, afluente a su vez del río Vinchos, este se unen con el río Pongora forman el río Cachi por la margen izquierda desemboca a la cuenca Mantaro, en la vertiente del Atlántico. En general, se puede afirmar que las áreas dentro y fuera de la unidad hidrográfica, aguas arriba de la sección de control de ubicación del represamiento, es limpia sobre elevaciones rocosas, y en la zona propuesta de riego está cubierta parcialmente de arbusto verdes de mutuy, tuna, molle, cabuya y otras variedades forestales propias del lugar con abundantes áreas descubiertas, prácticamente desnudas sin protección contra las lluvias. Ubicación de la Zona de Estudio El proyecto de irrigación Ccasanccay - Anchachuasi está ubicado al Nor Oeste de la ciudad de Ayacucho, en el centro sur del Perú, en el distrito de Vinchos, provincia de


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Huamanga, Región Ayacucho, según se observa en el siguiente mapa de ubicación N° 1-Anexo. II.2.

Caracterización de los Parámetros Climatológicos La caracterización está referida a los siguientes parámetros: Precipitación, temperatura, humedad relativa, evaporación y vientos, registrados en la estación Allpachaca y otras vecinas al área de estudio, que asume – por su cercanía e información disponible – como representativa del área irrigable. Ver valores promedio en el Cuadro N° 2.1 - Anexo, elaborado a partir de la Base Hidrometeorológica al 2011 del Ex PERC (ANA – ALA Ayacucho, Referencia Bibliográfica N° 12). II.2.1. Precipitación La precipitación es el elemento básico que determina el comportamiento hidrológico de una cuenca y como tal debe analizarse su comportamiento estacional, multianual e incluso regional. Para el análisis de información pluviométrica se ha considerado trabajar con 34 estaciones pluviométricas ubicadas dentro de la cuenca y cuencas vecinas procedente del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología – SENAMHI para el período entre 1964 – 2009, así como también de un total de 13 estaciones satelitales virtuales de la TRMM para el período 1998 – 2009. La precipitación total anual promedio, para Ccasanccay, establecida por Estudio Evaluación de Recursos Hídricos Superficiales en la Cuenca del Río Ustuna es de mayor de 850 mm, respectivamente y se confirma este valor mayor indicado anteriormente en los Planos Isoyetas Medias de País (CEDEX), escala 1/1 000 000. Centro de Estudios Hidrográficos – Sector de Hidrología – España. 1990 y Actualización y Complementación del Proyecto Integral Río Cachi INADE PERC HC & ASOCIADOS Mapa de Isoyetas Medias Anuales Mayo 1994 un rango de 700 a 900 mm de precipitación anual. II.2.2. Temperatura En el ámbito de la microcuenca del río Ustuna, el CRU registra desde 1960 hasta 1990 información del comportamiento de esta variable, cuyos registros han sido utilizados para determinar a nivel de toda la microcuenca del río Ustuna; información que ha servido para elaborar el Mapa de Isoterma Anual. En el Cuadro N° 3.7 Actualización y Complementación del Proyecto Integral Río Cachi ANEXO 1 HIDROLOGÍA Y METEOROLOGÍA HC & ASOCIADOS S.R.L. Agosto 1,994 Ministerio de Presidencia – INADE Proyecto Especial Río Cachi – PERC se presenta la variación media mensual de la temperatura en el ámbito de la cuenca del Río Cachi desde los 3040 a los 4788 msnm. El Cuadro N° 3.19 y Gráfico N° 3.1 se muestra la variación de la temperatura


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media mensual en la microcuenca en estudio que varía de 10 °C a 11.6 °C (Junio – Julio – Agosto – Mayo) y varía de 12°C a 23°C (resto de meses de

Setiembre – Octubre – Enero – Febrero – Marzo – Abril Noviembre – Diciembre). II.2.3. Humedad Relativa En la subcuenca del río Vinchos, el CRU registrada desde 1960 hasta 1990 información de la humedad relativa media mensual, la cual ha servido para determinar el comportamiento de esta variable en la unidad hidrográfica del río Ustuna. Esta variable es importante en la determinación de las necesidades de riego de los cultivos, por lo que su evaluación se ha realizado en base a la escasa información existente en las estaciones de Huamanga, Allpachaca, Huanta, Putacca, Tunsulla, Cuchoquesera, Quinua y Tambillo. La humedad relativa tiene poca variación durante el año y sus valores promedio mensuales van desde 68% (Agosto) hasta 80% (Marzo). II.2.4. Evaporación La evaporación total anual promedio (Allpachaca) es de 149.4 mm (1992), destacando enero como el mes de mayor evaporación (248.8 mm), la evaporación total anual promedio Cuchoquesera es de 146.625 mm (1992), destacando noviembre como el mes de mayor evaporación (209.9 mm) y la evaporación total anual promedio Putacca es de 81.975 mm (1991 – 1993), destacando agosto como el mes de mayor evaporación (104.1 mm). II.2.5. Vientos En la cuenca del río Cachi, el CRU registrada desde 1960 hasta 1990 información climática, la cual ha servido para analizar el comportamiento de esta variable en la unidad hidrográfica y las unidades hidrográficas de Ustuna y Vinchos. En el Cuadro N° 3.15 se presenta los promedios mensuales de la velocidad del viento en cada una de las estaciones, que se ubican desde los 1157 a los 4788 msnm. La velocidad del viento media mensual, en la estación Allpachaca (para los años 1968 – 1982) alcanza en promedio anual una velocidad de 2.5 m/seg, equivalente a 9 Km/hr, que en la escala de Beaufort, se clasifica como “viento


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suave” (7 – 12 Km/hr). En la estación de Cuchoquesera a una altitud de 3750 msnm (para los años 1992 – 2009) alcanza en promedio una velocidad de 3.5 m/seg, equivalente a 12.6 Km/hr, que en la escala de Beaufort, se clasifica como “viento suave” (7 – 12 Km/hr).

II.2.6.

Horas del Sol Solo en las estaciones de Huamanga, Putacca y Tambillo se cuenta con información de horas de sol, (que están ubicadas en la Subcuenca vecina del río Cachi). En la estación Huamanga, anualmente las horas de sol promedio alcanzan un total de 2556.1 horas, siendo el período abril – noviembre, aquél donde se produce la mayor insolación. Durante el año, las horas de sol fluctúan entre 250.4 horas en agosto y 163.2 horas en febrero, estando en relación directa a la nubosidad que se registra en dicha estación. En la estación Putacca, las horas de sol varían mensualmente entre 269.7 horas y 147.0 horas en mayo y febrero respectivamente, siendo el total anual promedio igual a 2516.9 horas. En la estación de Tambillo, los valores fluctúan entre 273.3 horas en julio y 117.0 horas en enero, y un total anual promedio de 2597.3 horas de sol. El promedio diario de insolación en el año es de 6.7 horas/día (Marzo) y 8.5 horas/día (Junio).

II.2.7.

Nubosidad La información de esta variable es muy escasa, solamente se cuenta con información en las estaciones Tambillo (que está ubicada en una cuenca vecina – Subcuenca del río Cachi) durante el período Agosto 92 – Agosto 93 y Huamanga. En la estación Tambillo, que está ubicada en una cuenca vecina (Subcuenca del río Cachi), la nubosidad, fluctúa entre 1 y 6 octas y con una media anual de 4 octas, mientras que en Huamanga, el promedio anual es de 5 octas, variando mensualmente entre 2.5 y 6.6 en junio y febrero respectivamente.


Páá g.


2.3.

Caracterización Meteorológica 2.3.1.

Generalidades

Los cinco principales parámetros meteorológicos de mayor importancia para el Proyecto “SISTEMA DE RIEGO EN LAS LOCALIDADES DE CCASANCCAY Y ANCHACHUASI, DISTRITO VINCHOS”, 2016, región Ayacucho”; (valores medios mensuales Temperatura: Tx, Humedad Relativa: HRx, Evaporación: EV, velocidad del viento: U y Precipitación: Px), y en función de la información disponible, pueden caracterizarse así: (1): Para el Punto de Interés Estación Cuchoquesera, respectivamente.

2.3.2.

Información Básica Disponible

La característica del clima en el sector de sierra central sur utilizó información meteorológica de 20 estaciones ubicadas cerca al área de estudio y en la región, las cuales permiten precisar el nivel de clasificación. La información meteorológica disponible se recabo del servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI). La información presenta períodos de registro con interrupciones discontinuas en su secuencia y otros completos. En el Cuadro 4.1 - A se resume información general las estaciones Los Libertadores, Allpachaca, Cuchoquesera, Chiara, Huamanga, Huanta, Quinua, Luricocha, Tambillo, San Miguel y Chontaca como: tipo y código, ubicación geográfica y política, altitud y entidad operante:

2.3.3.

Temperatura 2.3.3.1.- Estación de Huamanga

La temperatura media anual promedio, registrada en la estación Huamanga, para el período 1972 – 2002 (32 años completos), y asumida para el área de estudio, es de Tx = 13.55 °C, distribuyéndose mensualmente así: Cuadro N°2.1. Huamanga ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

PROM

13.70

13.23

13.17

13.65

13.43

12.73

12.43

12.88

13.76

14.57

14.80

14.22

13.55

El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un máximo de 14.80 °C en Noviembre, y un mínimo de 12.43 °C en Julio. El objeto principal del presente ítem es la estimación de los valores de temperatura media mensual para el Proyecto “Sistema de Riego Ccasanccay en el Distrito de Vinchos Provincia de Huamanga Región Ayacucho”, 2012; tomando en cuenta; la información existente en la estación meteorológica más cercana denominada que es Los Libertadores ubica 3710 m.s.n.m como valor medio y existe una


Páá g.


marcada relación entre la altitud y la temperatura que permita la extrapolación de datos. Relación Altitud Vs Temperatura Media Anual Es conocida la variación inversa de la temperatura con la altitud de la cual se desprende el denominado gradiente térmico, que usualmente es un valor constante para una cuenca determinada o grupo de ellas de comportamiento hidrológico similar. Se ha procedido a obtener la relación altitud vs Temperatura media anual para las cuencas del Río Cachimayo – Mantaro y Pampas.

Temperatura Media Anual En Puntos De Interés Con los resultados obtenidos en la Curva Altitud vs. Temperatura se ha determinado que la temperatura media anual para el Proyecto “Sistema de Riego Ccasanccay en el Distrito de Vinchos Provincia de Huamanga Región Ayacucho”, 2008; es igual a 14.2 °C y mediante un factor de disminución de 0.860 aplicado a los datos de temperatura media mensual de la Estación de Huamanga se obtiene el Registro de Temperatura Media Mensual.

2.3.2.2.- Estación de Quinua La temperatura media anual promedio, registrada en la estación Quinua, para el período 1972 – 2002 (32 años completos), y asumida para el área de estudio, es de Tx = 10.1 °C, distribuyéndose mensualmente así: Cuadro N°2.2. Quinua ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

PROM

11

10

11

10

9

9

8

9

10

11

12

11

10.10

El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un máximo de 12°C en Noviembre, y un mínimo de 8 °C en Julio. 2.3.3.3.- Estación Tambillo La temperatura media anual promedio, registrada en la estación tambillo, para el período 1972 – 2002 (32 años completos), y asumida para el área de estudio, es de Tx = 16.84 °C, distribuyéndose mensualmente así: Cuadro N°2.3.Tambillo ENE

FEB

MAR


ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

Páá g.

PROM


17.66

17.20

17.18

16.82

15.84

14.78

14.70

15.88

17.12

18.26

18.38

18.20

16.84

El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un máximo de 18.38 ºC en Noviembre, y un mínimo de 14.18 °C en Junio.

2.3.3.4.- Estación de Chontaca La temperatura media anual promedio, registrada en la estación Chontaca, para el período 1972 – 2002 (32 años completos), y asumida para el área de estudio, es de Tx = 11.30 °C, distribuyéndose mensualmente así:

Cuadro N°2.4.Chontaca ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

PROM

12.04

11.63

11.28

11.41

11.06

10.07

9.32

10.59

11.18

12.49

12.23

12.28

11.30

El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un máximo de 12.28 ºC en diciembre, y un mínimo de 9.32 ºC.

2.3.3.5.- Estación de Chiara La temperatura media anual promedio, registrada en la estación Chiara, para el período 1972 – 2002 (32 años completos), y asumida para el área de estudio, es de Tx = 10.60 ºC, distribuyéndose mensualmente así: Cuadro N°2.5.Chiara ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

PROM

10.60

10.70

10.90

11.10

10.20

10.00

9.10

10.00

11.10

11.40

11.30

10.50

10.60

El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un máximo de 11.40 °C en Octubre, y un mínimo de 9.1 ºC en el mes de Julio.

2.3.3.6.- Estación Allpachaca La temperatura media anual promedio, registrada en la estación Allpachaca, para el período 1949 – 1985 (15 años completos en 37 de registro. Ver el Cuadro N° 2.1), y asumida para los diversos Tramos del canal, es de Tx = 11.60 °C (La temperatura promedio mensual durante todo el año), distribuyéndose mensualmente así:


Páá g.


El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un máximo de 23.0 ºC ocurren en los meses de Enero, Febrero y Marzo (verano).Las más bajas se presentan en los meses de Julio y Agosto y su valor promedio mensual es 10.0 ºC (mínimas promedio mensuales 4.0 ºC y 5.50 ºC). Ver el régimen de distribución mensual de temperatura en Allpachaca en el Gráfico N° 2.1.

2.3.4.- Humedad Relativa 2.3.4.1.- Estación de Huamanga La humedad relativa media anual promedio, registrada en la estación Huamanga, para el período 1972 – 2002 (32 años completos. Ver el Cuadro N° 2.2), y asumida para el área de estudio, es de HR = 63.83%, distribuyéndose mensualmente así: Cuadro N°2.6.Huamanga ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

PROM

74

76

73

72

61

57

54

58

58

57

61

65

63.83

El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un máximo de 76 en Febrero, y un mínimo de 54 % en el mes de Julio.

2.3.4.2.- Estación de Quinua La humedad relativa media anual promedio, registrada en la estación Quinua, para el período 1972 – 2002 (32 años completos. Ver el Cuadro N° 2.2), y asumida para el área de estudio, es de HR = 59.1%, distribuyéndose mensualmente así: Cuadro N°2.7.Quinua ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

PROM

67

66

67

67

62

53

55

54

53

52

56

57

59.10

El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un máximo de 67 en Marzo, y un mínimo de 52 % en el mes de Octubre.

2.3.4.3.- Estación de Tambillo La humedad relativa media anual promedio, registrada en la estación Tambillo, para el período 1972 – 2002 (en 52 registros, 32 años completos. Ver el Cuadro N° 2.2), y asumida para el área de estudio, es de HR = 56.1%, distribuyéndose mensualmente así:


Páá g.


Cuadro N°2.8.Tambillo ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

PROM

62.30

65.80

68.10

61.70

53.80

52.30

48.50

50.70

52.30

51.40

49.70

56.90

59.10

El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un máximo de 67 en Marzo, y un mínimo de 52 % en el mes de Octubre.


Páá g.


2.3.4.4.- Estación de Chiara La humedad relativa media anual promedio, registrada en la estación Chiara, para el período 1972 – 2002 (32 años completos. Ver el Cuadro N° 2.2), y asumida para el área de estudio, es de HR = 89.4%, distribuyéndose mensualmente así: Cuadro N°2.9.Chiara ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

PROM

91

93

94

95

93

93

82

81

84.50

87.50

86

88.50

89.50

El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un máximo de 95% en Abril, y un mínimo de 81 % en el mes de Agosto.

2.3.5.- Evaporación de Tanque El objeto principal del presente ítem es la estimación de los valores de evaporación total mensual en el área del Proyecto “Sistema de Riego Ccasanccay en el Distrito de Vinchos Provincia de Huamanga Región Ayacucho”; 2012, mencionado; tomando en cuenta la información existente en la estación meteorológica más cercana denominada Quinua que se ubica 3260 m.s.n.m, existe una marcada relación entre la evaporación y la altitud que permita la extrapolación de datos. Es conocida la variación inversa de la evaporación total con la altitud de la cual se desprende el denominado gradiente evaporimétrico que usualmente es un valor constante para una cuenca determinada o grupo de ellas de comportamiento hidrológico similar. Se ha procedido a obtener la relación altitud Vs. Evaporación total anual para las cuencas del río Cachimayo – Mantaro y Pampas. Evaporación en puntos de interés Con los resultados obtenidos en la curva altitud Vs. Evaporación se ha determinado que la Evaporación. Mediante un factor de disminución de 0.884 aplicando a los datos de evaporación total mensual de la Estación Huamanga se obtiene el registro de evaporación total mensual y finalmente el de evaporación neta. La evaporación neta se encuentra multiplicando un coeficiente por la evaporación medida en el tanque de evaporación tipo “A”. El U.S. Weather Bureau determinó que para el caso de embalses, este coeficiente anual es de 0.70; el cual ha sido utilizado en los cálculos correspondientes.


Páá g.


2.3.5.1.- Estación de Huamanga La evaporación media anual promedio, registrada en la estación Huamanga, para el período 1972 – 2002 (32 años completos), y asumida para el área de estudio, es de EV = 119.40 mm, distribuyéndose mensualmente así: Cuadro N°2.10.Huamanga ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

PROM

117.60

103.0

105.4

100.5

108.4

105.3

115.3

127.8

130.8

144.5

144.7

129.4

119.4

El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un máximo de 144.7 mm. En Noviembre, y un mínimo de 100.5 mm., en el mes de Abril. 2.3.5.2.- Estación de Chontaca La Evaporación media anual promedio, registrada en la estación Huamanga, para el período 1972 – 2002 (32 años completos), y asumida para el área de estudio, es de EV = 96.53 mm, distribuyéndose mensualmente así: Cuadro N°2.11.Chontaca ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

PROM

109.1

100.0

92.0

69.2

73.2

91.0

96.0

104.5

96.6

114.2

104.0

108.5

96.53

El valor promedio – como puede apreciarse – varía entre un máximo de 114.20 mm. En Octubre, y un mínimo de 69.20 mm., en el mes de Abril.

2.3.6.- Precipitación El objetivo principal del presente ítem es la estimación de los valores de precipitación media mensual, en las áreas agrícolas del Proyecto “Construcción del Sistema de Irrigación Ccasanccay Distrito de Vinchos Provincia de Huamanga Región Ayacucho”; 2012, existente en la estación meteorológica más cercana denominada Los Libertadores que se ubica a 3710 m.s.n.m., los terrenos agrícolas se ubican a 2,760 a 3260 m.s.n.m; y existe una marcada relación entre la altitud y la precipitación que permita la extrapolación de datos. La precipitación es el elemento básico que determina el comportamiento hidrológico de una región y como tal, es importante conocer su comportamiento estacional. Sin embargo, es necesario señalar que la información existente y los registros históricos de precipitación son bastante irregulares.


Páá g.


2.3.6.1.- Estación de Huamanga La precipitación total anual promedio, registrada en la Estación Huamanga, para el período 1972 – 2002: 56 registros, 32 años completos. Ver el Cuadro N° 2.3), es de Px = 57.53 mm., variando entre un mínimo de 8.8 mm (Junio) y un máximo de 148.7 mm (Febrero), y que se distribuye por mes del siguiente modo. Cuadro N°2.12.Huamanga ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

PROM

130.8

148.7

126.8

47.8

13.8

8.8

18.1

16.9

29.3

45.1

68.0

109.5

57.53

Es posible distinguir la temporada lluviosa de Octubre a Abril, en que ocurre el 89% de la lluvia total anual, y otra relativamente más seca de Mayo a Septiembre (11% del total anual precipitado).

2.3.6.2.- Estación de Quinua La precipitación total mensual, en la estación Quinua (que es asumida), para el período 1972 – 2002 es de Px = 58 mm., variando entre un máximo de 148.4 mm., en Enero y un mínimo de 2.8 mm., en Julio, presentado distribución mensual: Cuadro N°2.13.Quinua ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

PROM

148.4

90.2

113.1

46.1

17.4

5.3

2.8

11.3

35.4

40.1

96.3

89.8

58.0

Se aprecia, como típico de los regímenes pluviales ecuatoriales, el período lluvioso entre los meses de Septiembre a Abril, en el que ocurre el 94.7% de la lluvia total, y un período más seco entre Mayo y Agosto, en que se produce el 5.3% del total de lluvia anual.

2.3.6.3.- Estación de Tambillo La precipitación total anual promedio, registrada en la Estación Tambillo, para el período 1972 – 2002: 56 registros, 32 años completos), es de Px = 46.3 mm., variando entre un mínimo de 1.3 mm, (Junio) y un máximo de 124.7 mm. (Febrero), y que se distribuye por mes del siguiente modo. Cuadro N°2.14.Tambillo ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

PROM

120.8

124.7

97.2

23.5

4.8

1.3

1.8

9.3

27.1

28.0

50.5

66.2

13.55


Páá g.


Es posible distinguir la temporada lluviosa de octubre a Abril, en que ocurre el 81% de la lluvia total anual, y otra relativamente más seca de Mayo a Septiembre (19% del total anual precipitado).

2.3.6.4.- Estación de Chontaca La precipitación total anual promedio, registrada en la Estación Tambillo, para el período 1972 – 2002: 56 registros, 32 años completos), es de Px = 67.05 mm., variando entre un mínimo de 8.8 mm, (Junio) y un máximo de 148.7 mm. (Febrero), y que se distribuye por mes del siguiente modo. Cuadro N°2.15.Chontaca ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

PROM

162.5

149.9

136.9

62.6

13.5

9.6

13.2

15.8

27.7

52.0

63.1

97.8

67.05

Es posible distinguir la temporada lluviosa de octubre a Abril, en que ocurre el 90% de la lluvia total anual, y otra relativamente más seca de Mayo a Septiembre (10% del total anual precipitado).

2.3.6.5.- Estación de Allpachaca La precipitación total anual promedio, registrada en la Estación Tambillo, para el período 1966 – 2011: 56 registros, 45 años completos), es de Px = 62.12 mm., variando entre un mínimo de 8.8 mm, (Junio) y un máximo de 148.7 mm. (Febrero), y que se distribuye por mes del siguiente modo. Cuadro N°2.16.Allpachaca ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

PROM

139.0

147.23

121.8

45.0

25.5

5.3

2.5

20.0

34.2

47.2

64.1

93.6

62.12

Es posible distinguir la temporada lluviosa de octubre a Abril, en que ocurre el 90% de la lluvia total anual, y otra relativamente más seca de Mayo a Septiembre (10% del total anual precipitado). 2.4.

Características Fisiográficas de la Unidad Hidrográfica Ustuna Se caracterizan los parámetros geomorfológicos de la microcuenca del río Ustuna en el punto de interés básicamente en función de la respuesta de la microcuenca a la precipitación para el análisis de la escorrentía superficial. 2.4.1.- Parámetros de Forma Las características físicas de la cuenca procuran medir numéricamente las influencias de dichas características sobre el sistema de drenaje, respuesta de


Páá g.


la cuenca, etc.; al mismo tiempo estos índices ayudan a realizar comparaciones entre regiones hidrológicas. En el presente estudio se identifica una microcuenca Ustuna: a)

Área (A) El área de la microcuenca del río Ustuna Aguas Abajo del punto de represamiento Ustunaccocha comprende desde su naciente, además, se alimenta con las aguas de riachuelos de su entorno. Para los fines del proyecto se propone tomar las aguas del río mencionado anteriormente, partiendo del lugar derivación del río Ustuna, los terrenos agrícolas están ubicados en las Comunidades de Ccasanccay, con destino de la derivación captación por medio de la toma lateral de la margen izquierda del Río Ustuna del flujo, y a través de un canal principal de 19.940 Km de longitud hasta la cabecera de riego de la comunidad indicada.

b) Perímetro de la cuenca El perímetro de la Microcuenca del río Ustuna (P), está definido por la longitud de la línea de división de aguas, que se conoce como el “parte aguas o Divortium Acuarium”, la unidad de medida es en Km. Puntos de las secciones de Control de Represa y Bocatoma Punto de Represamiento Ustunaccocha Área de Recepción = 24.66 Km2 Perímetro de la Microcuenca = 28.193 Km Longitud mayor del cauce = 11.466 Km Área del Espejo de agua (NAMO) = 138,540.68 m2 = 0.1385 Km2 Perímetro del Espejo de agua (NAMO) = 2590.20 m Coeficiente de Compacidad =1.589 Factor de forma = 0.187 Pendiente media =6.02% Altitud media = 4, 265 m Cota Mínima (Hm) = 3,920 m.s.n.m. Cota Mayor (HM) = 4, 610 m.s.n.m. Punto de Captación Bocatoma Ustuna Área de Recepción = 25.75 Km2 Perímetro de la Microcuenca = 29.193 Km Longitud mayor del cauce = 11.97 Km Coeficiente de Compacidad = 1.611 Factor de forma = 0.194


Páá g.


Pendiente media =5.00 % Altitud media = 4110 m Cota Mínima (Hm) = 3610 m.s.n.m. Cota Mayor (HM) = 4, 610 m.s.n.m. Pendiente media del río = 8.35%. Cuadro Nº2.17: Área y Perímetro de la cuenca. Cuenca

Área de la cuenca (km²)

Perímetro (km)

Microcuenca Ustuna

24.66

28.193

Afianzamiento Hídrico de la Quebrada Chojehuaray (Bocatoma Tirolesa) Área de Recepción = 7.705 Km2 Perímetro de la Microcuenca = 13.383 Km Longitud mayor del cauce = 3.345 Km Coeficiente de Compacidad = 1.350 Factor de forma = 0.689 Pendiente media = 4.18 % Altitud media = 4,230 m Cota Mínima (Hm) = 3,950 m.s.n.m. Cota Mayor (HM) = 4, 510 m.s.n.m. Pendiente media del río = 5.35% c)

Longitud de Cauce Principal (L) Recibe éste nombre, el mayor cauce longitudinal que tiene una cuenca determinada, es decir, el recorrido que realiza el río desde la cabecera de la cuenca, siguiendo todos los cambios de dirección o sinuosidades hasta un punto fijo, que puede ser una estación de aforo o desembocadura o punto de interés. La longitud mayor del río Ustuna considerando el cauce natural desde sus nacientes hasta la captación en el lugar denominado Derivación Aguas Abajo del Represamiento Ustunaccocha es: 11.466 Km.

d)

Forma de la Cuenca


Páá g.


Es la que determina la distribución de las descargas de agua a lo largo del curso principal o cursos principales, y es en gran parte responsable de las características de las crecientes que se presentan en la cuenca.

La forma de la cuenca influye sobre los escurrimientos (tasas de flujo máximo) y sobre el hidrograma resultante de una precipitación dada. Es expresada por parámetros, tales como el Ancho Promedio, Coeficiente de Compacidad y el Factor de Forma.

e)

Ancho Promedio Es la relación entre el área de la cuenca y la longitud mayor del curso del Río. La expresión es la siguiente: Ap = A/L Dónde: Ap = Ancho promedio de la cuenca o Unidad Hidrográfica (km) A = Área de la cuenca o Unidades Hidrográficas (km 2) L = Longitud mayor del río (km). Entonces, el ancho promedio de la microcuenca del río Ustuna de 2.15 Km.

f)

Pendiente Media del Curso Principal (S) Es la relación entre la diferencia de altitudes del cauce principal y la proyección horizontal del mismo. Su influencia en el comportamiento hidrológico se refleja en la velocidad de las aguas en el cauce, lo que a su vez determina la rapidez de respuesta de la cuenca ante eventos pluviales intensos y la capacidad erosiva de las aguas como consecuencia de su energía cinética. Se ha determinado la pendiente del cauce principal del río Ustuna y para cada una de las Unidades Hidrográficas seleccionadas que la conforman, expresado en porcentaje (%). La pendiente media del río Ustuna es: 6.02%

g) Coeficiente de Compacidad (Cc) El Coeficiente de Compacidad (Kc, adimensional), o Índice de Gravelious, constituye la relación entre el perímetro de la cuenca y el perímetro de una circunferencia cuya área – igual a la de un círculo – es equivalente al área de la cuenca en estudio, se determina mediante la siguiente expresión:


Páá g.


Así:

, para una cuenca circular

, indica mayor distorsión de la cuenca (alargada o asimétrica)

Kc  0.28.

P A1/ 2

Dónde: Kc = Coeficiente de compacidad P = Perímetro de la cuenca (Km) A = Área de la cuenca (Km2) Este coeficiente define la forma de la cuenca, respecto a la similitud con formas redondas, dentro de rangos que se muestran a continuación (FAO, 1985): Clase Kc1: Rango entre 1 y 1.25 corresponde a forma redonda a oval redonda. Clase Kc2: Rango entre 1.25 y 1.5 corresponde a forma oval redonda a oval oblonga. Clase Kc3: Rango entre 1.5 y 1.75 corresponde a forma oval oblonga a rectangular oblonga. Una cuenca se aproximará a una forma circular cuando el valor Kc se acerque a la unidad. Cuando se aleja de la unidad, presente una forma más irregular en relación al círculo. El coeficiente de compacidad de la microcuenca del río Ustuna es: 1.589 (forma oval 0blonga a rectangular oblonga).

h) Factor de forma (Ff) Es la relación entre el área de la cuenca y su longitud mayor en dirección del curso de agua más largo.

Así:

Indica que la cuenca tiende a una forma más cuadrada y su punto de salida estaría en la mitad de uno de sus lados.


Páá g.


Indica la misma tendencia geométrica que la anterior pero su salida estaría por una de sus esquinas.

Cuadro Nº2.18: Formas de la Microcuenca.

Microcuenca

Coeficiente de Compacidad (Cc)

Factor de forma (Ff)

Microcuenca Ustuna

1.589

0.188

El Factor de Forma (Ff, adimensional), es otro índice numérico con el que se puede expresar la forma y la mayor o menor tendencia a crecientes de una cuenca, en tanto la forma de la cuenca hidrográfica afecta los hidrogramas de escorrentía y las tasas de flujo máximo. El Factor de Forma tiene la siguiente expresión:

Ff  Donde:

Am A  2 L L

Ff = Factor de forma Am = Ancho medio de la cuenca (km) L = Longitud del curso más largo (km) A = Área de la cuenca (km2)

Una cuenca con factor de Forma bajo, está sujeta a menos crecientes que otra del mismo tamaño pero con Factor de Forma mayor. El factor de forma de la microcuenca del río Ustuna en el punto de captación es: 0.188 con este valor de Ff = 0.188, la microcuenca del río Ustuna en el punto de captación en el lugar denominado Derivación o Captación, no estaría sujeta a crecientes continuas. Densidad de Drenaje (Ff) El sistema de drenaje de una cuenca está conformado por el curso principal y sus tributarios; observándose por lo general, que cuanto más largo sea el curso de agua principal, más llena de bifurcaciones será la red de drenaje. Con la finalidad de determinar las características de dicha red, se definen los siguientes índices:

i)

Densidad de Drenaje


Páá g.


Indica la relación entre la longitud total de los cursos de agua: Efímeros, intermitentes o perennes de una Cuenca (Li) y el área total de la misma (A). La expresión es: Dd = Li/A Donde: Dd = Densidad de Drenaje (Km/Km2) Li = Longitud total de los cursos de agua perennes e intermitentes (Km) A = Área de la cuenca (Km2).

MONSALVE (Referencia Bibliográfica), refiere que Dd usualmente toma los siguientes valores:

Entre 0.5 Km/Km2, para hoyas con drenaje pobre. Hasta 3.5 Km/Km2 para, hoyas excepcionalmente bien drenadas. La densidad de drenaje Dd del río Ustuna: 0.50 Km/Km2. Hoyas con drenaje pobre.

2.4.2.- Parámetros de Relieve Relieve del cauce principal El relieve del cauce principal se representa mediante el perfil longitudinal y puede ser cuantificado mediante parámetros que relacionan la altitud con la longitud del cauce principal. Relieve de la cuenca El relieve de la cuenca se representa mediante la curva hipsométrica y puede ser cuantificado con parámetros que relacionan la altitud con la superficie de la cuenca. Los principales son el rectángulo equivalente, la altitud media de la cuenca y la pendiente media de la cuenca. Altitud media de la Microcuenca (Hm) La Altitud Media (H) de una cuenca es importante por la influencia que ejerce sobre la precipitación, sobre las pérdidas de agua por evaporación, transpiración y consecuentemente sobre el caudal medio. Se calcula midiendo el área entre los contornos de las diferentes altitudes características consecutivas de la cuenca; en la altitud media, el 50% del área está por encima de ella y el otro 50% por debajo de ella. Representa una unidad hidrográfica muy joven. La altitud media del río Ustuna es: 4265 m.s.n.m.

Se define la altura media de la cuenca como la ordenada media de la curva hipsométrica, a este parámetro se le conoce también con el nombre de elevación de la cuenca. El cálculo se realiza utilizando la siguiente formula.


Páá g.


Donde: Hm: Altura media de la cuenca Hi : Altura media de cada área parcial Ai : Área parcial Cuenca

Altitud Media

Microcuenca Ustuna

a.

4265 msnm

Rectángulo Equivalente Este parámetro de relieve consiste en una transformación geométrica que determina la longitud mayor y menor que tienen los lados de un rectángulo cuya área y perímetro son los correspondientes al área y perímetro de la cuenca.

L xl  A

( Km 2 )

2 (L  l)  P

( Km)

Donde: L = Longitud del lado mayor del rectángulo equivalente (km.) l = Longitud del lado menor del rectángulo equivalente (km.) Para la Microcuenca Ustuna, los lados del rectángulo equivalente son: L = 12.043 Km l = 1.992 Km

2.4.3.- Parámetros de Drenaje Es otra característica importante en el estudio de una cuenca, ya que manifiesta la eficiencia del sistema de drenaje en el escurrimiento resultante, es decir la rapidez con que desaloja la cantidad de agua que recibe. La forma de drenaje, proporciona también indicios de las condiciones del suelo y de la superficie de la cuenca. El Sistema o Red de Drenaje de una cuenca está conformado por un curso de agua principal y sus tributarios; observándose por lo general, que cuanto más largo sea el curso de agua principal, más llena de bifurcaciones será la red de drenaje. La definición de los parámetros de drenaje se presenta a continuación:


Páá g.


Densidad de Drenaje La Densidad de Drenaje (Dd), indica la relación entre la longitud total de los cursos de agua: efímeros, intermitentes o perennes de una cuenca (Lt) y el área total de la misma (A). La densidad de drenaje tiende a 1, en ciertas regiones desérticas de topografía plana y terrenos arenosos, y a un valor alto en regiones húmedas, montañosas y de terrenos impermeables. Esta última situación es la más favorable, pues si una cuenca posee una red de drenaje bien desarrollada, la extensión media de los terrenos a través de los cuales se produce el escurrimiento superficial es corto y el tiempo en alcanzar los cursos de agua también será corto; por consiguiente la intensidad de las precipitaciones influirá inmediatamente sobre el volumen de las descargas de los ríos. Se define como: Dd = A/L (Km/Km2)

Donde: Lt = Suma de longitudes de todos los tributarios y cauce principal (Km) A = Área de la cuenca (Km2). Coeficiente de Torrencialidad Es la relación entre el número de cursos de agua de primer orden y el área total de la cuenca. Se define como:

Ct 

# de cursos de primer orden A

(ríos / Km 2 )

Pendiente Media del Río (Ic) El agua superficial concentrada en los lechos fluviales escurre con una velocidad que depende directamente de la declividad de éstos, así a mayor declividad habrá mayor velocidad de escurrimiento. La pendiente Media del Río es un parámetro empleado para determinar la declividad de un curso de agua entre dos puntos. Se determina mediante la siguiente relación:

Ic = (HM – Hm)/ (1000 * L) Siendo: Ic = Pendiente media del río. L = Longitud del río (Km) HM y Hm = Altitud máxima y mínima del lecho del río; referidas al nivel medio de las aguas del mar m.s.n.m. Pendiente Media del río Ustuna (Ic).


Páá g.


Ic = (HM – Hm)/ (1000 * L) Ic = 0.06017 Ic = 6.02%

Pendiente Media del río Chojehuaray Ic = 16.74% Para la microcuenca del río Ustuna en el Punto de Derivación, el orden de los ríos es 1, la frecuencia de los ríos es 0.052 ríos/Km², la densidad de drenaje es 0.50 km/km² y la densidad de drenaje del río Chojehuaray es 0.43 Km/Km 2. Para la Unidad Hidrográfica considerada en el estudio se han determinado sus parámetros fisiográficos como son el área, perímetro, longitud de cauce principal, pendiente del cauce y altitud media. Las características de la Hidrografía de la Microcuenca del rio Ustuna, se muestra a continuación:

Otras medidas de relieve de cuenca están basadas sobre las características de corriente y cauce. En ausencia de controles geológicos (afloramientos rocosos), el perfil longitudinal de un rio es usualmente cóncava, hacia arriba, es decir, muestra un decremento persistente en la gradiente del cauce en la dirección aguas abajo. La razón para este decremento aguas abajo en la gradiente del cauce no es fácilmente aparente, sin embargo se conoce que la gradiente del cauce está directamente relacionado a la fricción del fondo e inversamente relacionado al tirante del flujo. Pendiente, La gradiente del cauce de una rio es una medida conveniente del relieve de cuenca. La gradiente del cauce obtenida de las elevaciones máximas y mínimas es referida como la pendiente. 2.4.4.- Caracterización Geomorfológica de la Microcuenca Ustuna Obtenidos los parámetros geomorfológicos para el área en estudio de la microcuenca del río Ustuna (Punto de Control de la Regulación o Derivación), éstos han servido para caracterizarla geomorfológicamente, en especial desde el punto de vista de su comportamiento con respecto a la precipitación en términos de avenidas o crecidas. A.- Forma de la Microcuenca: Coeficiente de Compacidad (Kc) Si: Kc = 1Tiempos de concentración menores, la cuenca será de forma circular. Mayor propensión a las crecientes.


Páá g.


Kc >= 1 Tiempos de concentración mayores, propensión a las crecientes.

cuencas alargadas. Menor

Microcuenca del Río Ustuna en el punto de captación: Kc = 1.589 (forma alargada, Menor propensión a las crecientes y tiempos de concentración mayores). B.- Sistema de Drenaje: Densidad de Drenaje (Dd.) Si Dd: Entre 0.5 Km/Km2, hoyas con drenaje pobre. Hasta 3.5 Km/Km2, hoyas excepcionalmente bien drenadas. Microcuenca del Río Ustuna, Dd = 0.50 Km/Km2; Cuenca con drenaje pobre. Menor propensión a las Crecientes (punto de captación). Microcuenca del Río Chojehuaray, Dd = 0.43 Km/Km2; Cuenca con drenaje pobre. Menor propensión a las Crecientes (punto de captación). C.- Resumen de la Caracterización Geomorfológica del Río en la Derivación. Se considera tres niveles de respuesta de una cuenca (como crecientes) a la precipitación: Lenta, moderada y rápida. Por los parámetros analizados, en el punto de interés en la Derivación con líneas del trazo del Canal de Conducción Principal en la margen izquierda del Río Ustuna y otro a la margen derecha del río mencionado anteriormente, tendrían una respuesta “moderada” a las precipitaciones debido a la forma de la Unidad Hidrográfica en el punto de interés y la tendencia del Hidrograma de la descarga versus tiempo de concentración.

2.4.5.- Cuerpos de Agua Y Aforo de Fuentes Como cuerpo de agua principal del área de inspección (Unidad Hidrográfica Ustuna de la ubicación de la Regulación y Derivación) se tiene la primera fuente de agua. En el trabajo de campo se ha constatado que el río Ustuna en el punto de Interés para el estudio definitivo de la Presa Ustunaccocha y la Poza disipadora de energía de empalme del canal aductor circular y el canal de sección hidráulica rectangular – Ustuna, desde un inicio del planteamiento hidráulico se tiene que considerar en la fuente de agua del río mencionado, se tendrá que considerar un caudal mínimo para la fuente de agua en el río Ustuna en el punto de interés en un 10 % del caudal medio para los caudales ecológicos aguas debajo del represamiento.


Páá g.


2.4.5.1.- Método del Correntómetro El correntómetro es un pequeño instrumento constituido por una hélice, la cual al ser sumergida en una corriente gira proporcionalmente a la velocidad de la misma. Se ha utilizado el correntómetro de marca OTT MESSTECHNIK, el cual puede ser montado sobre una varilla para el aforo de corrientes superficiales durante el aforo de ríos y diques profundos. Cada correntómetro viene calibrado de fábrica y acompañado por una tabla, donde se relaciona la velocidad angular de la hélice con la velocidad de la corriente. La relación típica se ajusta a una recta con una ligera desviación cerca del origen. Para medir la velocidad de una corriente, la elice se instalo por debajo del espejo del agua, a 0.40 metros del tirante (medido desde el lecho del rio) y las revoluciones del elice se cuenta en un intervalo de tiempo de 30 segundos. Cuando mayor sea el numero de registros realizados en un punto de aforo, más confiable será la apreciación de la velocidad medida; por lo mismo se sugiere la velocidad de la corriente en un punto central sobre el espejo del agua, sumergiendo el instrumento a 0.40 m del tirante respectivo, medidos desde el lecho del rio. Las revoluciones del impulsor, dados por intervalo de tiempo, pueden ser contadas visualmente en una corriente superficial de agua clara y tranquila, sin embargo en corrientes de agua limpia y caudalosa es necesario un contador electrónico para registrarlas. El número de revoluciones por intervalo de tiempo se transforma a velocidad de la corriente consultando la tabla el instrumento o su ecuación respectiva.

2.4.5.2.- Método del Flotador El método del flotador, al igual que de los molinetes, tubo de Pitot, método de las trayectoria y trazadores, se utilizan para medir la velocidad del caudal, no el gasto directamente. Los flotadores proporcionan una medición aproximada de la velocidad del flujo y se utiliza cuando no se requiere gran exactitud o cuando no se justifica la compra de dispositivos de aforo más precisos. Este método mide la velocidad superficial del agua y se utilizó en los aforos de riachuelos pequeños. Consiste en tener un tramo representativo donde se produce un flujo uniforme en una distancia conocida de 20 m., marcada brevemente sobre un tramo recto y uniforme. Dicho tramo es seleccionado para las observaciones a lo largo del curso de prueba, como lo indican las fotografías y contar un corcho o hoja seca de flotador


Páá g.


y con la ayuda de un cronometro para registrar el tiempo de desplazamiento en una distancia constante. Procedimiento Primero. Se pone marcas en el inicio y final del tramo elegido con ciertos criterios técnicos. Segundo. El flotador es soltado repetidas veces unos cuantos metros aguas arriba de la sección de prueba, cronometrando el tiempo de recorrido, para obtener un promedio. Se prepara con anterioridad a la realización de la prueba un formato de registro donde se nota las lecturas de tiempo de cuatro o cinco repeticiones. Luego se saca el promedio de las lecturas. Tercero. Se computa la velocidad superficial (Vs) del espejo de agua y, se determina dividiendo la distancia recorrida entre el tiempo promedio de viaje del flotador, con la formula siguiente: Vs = L/T Donde: Vs = Velocidad superficial del espejo de agua (m/s) L = Distancia elegida en el tramo del riachuelo (m) T = Tiempo promedio (s) Cuarto. Se calcula la velocidad media del flujo de agua en el riachuelo (Vm); es necesario corregir la medición del flotador multiplicándola por un coeficiente que varía de 0.65 a 0.95; así mismo debe ser de 0.75 para pequeños caudales (acequias, riachuelos, manantiales) y de 0.90 para grandes caudales (ríos, canales y diques). Con la siguiente Ecuación: Vm = 0.90 x Vs. Quinto. Se determinando el área transversal del lecho del río, pero como ésta no es uniforme, la determinación del área debe hacerse dividiendo el espejo del agua en varios segmentos iguales, de tal forma que se tenga una serie de figuras geométricas consistente en triángulos y trapecios, cuyos lados estarán dados por las profundidades (Yi) del agua y, las alturas, por la longitud del segmento (x/n). Tomando las secciones transversales (A1) y aguas abajo (A2) del tramo, dibujando en un papel milimetrado y aplicando la siguiente ecuación: Am = (A1 + A2)/2 Sexto. Cálculo del caudal del río aplicando la ecuación de continuidad:


Páá g.


Q = Vm * Am Cuadro Nº 2.19. Aforo de la Descarga Del Rio Ustuna MÉTODO DE AFORO DESCRIPCIÓN AFORO m3/seg Punto de Correntómetro 1.77 Regulación Punto de Flotador 1.34 Regulación Punto de Flotador 0.09 Regulación Fuente: Estudio Hidrológico, 2012

FECHA 05/04/2012 11/04/2012 18/06/2012

Cuadro Nº 2.20. Aforo de la Descarga Del Rio Ustuna MÉTODO DE AFORO DESCRIPCIÓN AFORO m3/seg Tributario Azabrán Flotador 0.0532 (puente) Río Ustuna (Entrada a Flotador 0.0525 Laguna) Río Ustuna (Encuentro río Flotador 1.594 Challhuamayo) (Puente) Punto de Flotador 1.225 Regulación Fuente: Estudio Hidrológico, 2015

FECHA 26/09/2013 26/09/2013

26/02/2015 07/03/2015

2.4.6.- Unidad Hidrográfica Río Ustuna en el Punto de Interés de la Derivación La naciente del río Ustuna es en las partes altas de los afluentes, de aguas permanentes provenientes de de las precipitaciones, manantiales, o aportes sub-superficiales, existiendo además quebradas de aguas temporales cuyos aportes se reducen a los meses lluviosos en su recorrido abarca desde la cota 4,610 m.s.n.m. y desciende hasta los 3,920 m.s.n.m. con una longitud de 11.47 km aproximadamente, pendiente del cauce principal 6.02 %. La altitud media desde su naciente hasta el punto de interés es de 4,265 msnm. Está formado por quebradas afluentes y posee una densidad de drenaje en el punto de interés de la captación de 0.50 km/km2. Cuadro Nº 2.21: Unidad Hidrográfica Ustuna en el Punto de Interés. PUNTO DE L PERÍMETRO AREA INTERÉS (Km) (Km) (Km2) Captación 11.47 28.193 24.665 Fuente: Elaboración Propia


ALTITUD PENDIENTE COTA MEDIA % MAYOR 4265 6.02 4610

Páá g.



Páá g.


CAPITULO III RECURSOS HÍDRICOS


Páá g.


RECURSOS HÍDRICOS II.3. Introducción La unidad hidrográfica Ustuna y sus tributarios Pallca y quebradas pequeñas, no dispone de registros hidrométricos en el punto de interés que permitan evaluar sus recursos hídricos superficiales y su disponibilidad, por tal razón se tuvo que proceder a su generación de caudales por métodos indirectos o deterministicos estocásticos. Se expone de manera resumida los resultados de la hidrología en los estudios anteriores efectuados por ANA – ALA MINISTERIO DE AGRICULTURA, 2010, y el Ex PERC, 1994, y evaluados por PERCH, 1989 (Referencias Bibliográficas N° 1, 2 y 4, respectivamente); finalmente, y como parte del desarrollo del presente estudio, se presenta la actualización de la generación de caudales medios mensuales, para el período 1964 – 2011. 3.2.

Recursos Hídricos en Estudios Anteriores en la Cuenca 3.2.1.- Estudios de Pre factibilidad de Proyectos Anteriores A. Escorrentía superficial de pequeñas cuencas Se toma como referencia los Estudios de “Actualización y Complementación del Proyecto Integral Río Cachi Anexo 1 HIDROLOGÍA Y METEOROLOGÍA”, 1994, ejecutado por consultora HC &ASOCIADOS S.R.L. Ayacucho y en el Estudio de “Evaluación de Recursos Hídricos Superficiales en la Cuenca del Río Pampas” parte alta año 2010, ejecutado por la Autoridad Nacional del Agua – ANA istración Local de Agua Ayacucho – ALA Dirección de Conservación y Planeamiento de Recursos Hídricos Ministerio de Agricultura Perú. La Autoridad Nacional del Agua (ANA) cumpliendo sus funciones como ente rector de formular y dirigir la política y estrategia nacional de recursos hídricos, entre ellas la de dictar normas y establecer los procedimientos para asegurar la gestión integrada, multisectorial y sostenible de los recursos hídricos; realizo el estudio, con la istración Local de Agua (ALA Ayacucho), de Evaluación de Recursos Hídricos Superficiales en la Cuenca del Río Pampas. Diciembre 2010. El objetivo del estudio, es proporcionar los elementos de juicio hidrológicos necesarios, para la toma de decisiones para el mejor aprovechamiento de los recursos hídricos superficiales en la cuenca del río Pampas, dentro del marco del desarrollo sustentable de los recursos hídricos, y considero evaluar, cuantificar, simular y establecer el balance hídrico, y de esta manera, ejecutar y controlar la política de desarrollo en todos los sectores que estén directa o indirectamente relacionados con el uso y aprovechamiento del recurso hídrico. B. Módulo básico También se ha tomado como base al plano de isoyetas medias anuales 1964 – 1975 de (CEDEX “Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas” Plano 9-D), Ministerio de Obras Públicas y Urbanismo, Sector de Hidrología Centro de Estudios Hidrográficos Inventario de los Recursos


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Hídricos del Perú; se manifiesta que “las pequeñas cuencas de interés, yacen en proximidad a la subcuenca del río Cachi comprendida entre el sitio Ustunaccocha y sus afluentes, aproxidamente a lo largo de las mismas curvas de igual precipitación”, presentándose “semejanzas de orden morfológico y ecológico”, lo cual permitió “tomar como cuenca de referencia a la intermedia entre Allpachaca, Los Libertadores, Tunsulla y Cuchoquesera”, para lo cual se tenía “información de precipitaciones y descargas en cuencas vecinas Apacheta, Chicllarazo, Vinchos”. Se resumen entonces – la obtención del módulo de escorrentía, utilizado para “determinar los rendimientos de las pequeñas cuencas”; el coeficiente de escorrentía promedio C es de 0.60. C. Rendimiento medio de la Microcuenca Ustuna Para el “estudio hidrológico”, el Consultor “llevó a cabo el areado de la microcuenca hasta la sección de interés, principalmente en plano a escala 1/25,000”, obteniéndose “las precipitaciones medias anuales 1964 – 1975 por la microcuenca a partir general de isoyetas medias anuales”. Con la información anterior, y aplicando “los módulos deducidos, se obtuvieron los distintos rendimientos de escorrentía superficial de la unidad hidrográfica en cuestión”, resumiéndose para la microcuenca en: (modelo Lutz Sholtz): Rendimiento medio Microcuenca Ustuna: 7.63 lit./seg/Km2. D. Secuencias mensuales de escorrentía A efectos de “un correcto análisis sobre las capacidades de derivación necesarias para los alcances del proyecto” refiere el Consultor – se empleó el método de generación de los valores de escorrentía anual y su descomposición mensual, a partir de los rendimientos medios y “en los patrones de distribución observados”. Los pasos seguidos fueron:  Se seleccionó una estación pluviométrica de base”, escogiéndose entre las más próximas a “Tunsulla como representativa por su ubicación altitudinal” y “para calificar el tipo de año y dar la variación de escorrentía año a año”.  Clasificación según el tipo de año; “en base el tipo de año”; “en base a los totales de precipitación anual, se clasificaron los años de 1964 a 1975 como húmedo, normal o seco” (tercio superior, central e inferior, respectivamente).  Generación de secuencia modular de escorrentía, “se consideró que el rendimiento medio o módulo básico (m3/año/km2/mm), variará año a año en proporción a la precipitación anual en Tunsulla y que su distribución mensual sería de acuerdo al tipo de año.  Generación de secuencia de escorrentías mensuales por cuenca, “se procesó para cada una de la microcuenca de interés la secuencia de


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escorrentía superficial mensual, resultando del producto de área de unidad hidrográfica por precipitación media anual, multiplicando, a su vez, por los valores mensuales de la secuencia modular”. 3.2.2.- Estudio de Factibilidad del Proyecto de Ccasanccay A. Generalidades ANA Ministerio de Agricultura en 2011, da cuenta del Estudio Evaluación de Recursos Hídricos Superficiales en la Subcuenca del Río Vinchos, de la cuenca Rio Cachi y la Actualización y Completación del Proyecto Integral Río Cachi Anexo 1 Hidrología y Meteorología HC & ASOCIADOS S.R.L., 1994; donde está ubicada el Represamiento Ustunaccocha. El método utilizado “inicia sus cálculos considerando las estaciones pluviométricas Tunsulla, Allpachaca, Los Libertadores y Cuchoquesera con sus precipitaciones anuales para el período 1964 – 1985”, a partir de las cuales se obtuvieron “los valores anuales de precipitación en el sitio del punto de interés. B. Aplicación de Formulas de Becerril y Keller Se aplicaron las fórmulas de Becerril y Keller “para obtener la altura de escorrentía en mm de precipitación a partir de las precipitaciones medias anuales, considerando condiciones medias de la cuenca”. La fórmula de Becerril tiene la siguiente expresión: A = B * Pn Dónde: A = altura de escorrentía (mm) B = constante (cuencas de condiciones medias b = 0.014) P = precipitación media (mm) n = exponente (cuencas de condiciones medias n = 1.5) Entonces la expresión resultante para Ustuna es: A = 0.014 * P1.5 A = 378 mm La fórmula de Keller tiene la siguiente expresión: A=a*P–b Siendo para las condiciones medias de la microcuenca: a = constante, a = 0.942 b = 405 mm


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P = precipitación anual (mm) A = escorrentía (mm). La escorrentía anual (mm) hasta el sitio del punto de control obtenida por el Consultor, refiere ANA Ministerio de Agricultura. A = 442.80 mm C. Determinación de los volúmenes de escorrentía Se determinaron los “volúmenes de escurrimiento (MMC), tanto en el sitio de las secciones de control, y en la unidad hidrográfica Ustuna. El volumen total para Ustuna fue de 10.50 MMC, lo que hace un total para el proyecto de riego de 3.50 MMC. En la unidad hidrográfica Ustuna, se consideró un “área de 24.66 Km2, a diferencia de pre factibilidad” en el que el área fue de 23.73 Km 2; la derivación fue del “70% del escurrimiento total”. 3.3.

Actualización de la Generación de Escorrentía 3.3.1.- Generalidades En el presente estudio hidrológico, a 2003, se optó – con información de precipitación y escorrentía al 2010 – actualizar el módulo de escorrentía, y proceder a generar la escorrentía anual y su descomposición mensual, según la metodología expuesta en el estudio de factibilidad. 3.3.2.- La precipitación Los registros de precipitación descontinuados de la estación Allpachaca (1964 – 1985), fueron extendidos al 2010, en base a las estaciones Tunsulla, Allpachaca. Los Libertadores, Cuchoquesera, Putacca, Huamanga y Tambillo; los resultados para el período 1964 – 2000, la diferencia entre ambos períodos es de un aumento del 9.4%; los totales promedio se resumen de la siguiente manera. 3.3.3.- La escorrentía A. Aporte cuenca intermedia en el período 1965 – 2009 En la estación hidrométrica Huasapampa (Río Sondondo) se dispone de registros de caudales hasta el año 2009, mientras que en el Marcelino Cerna (río Pampas) se ha generado al 2009 en ambas estaciones. B. Módulo de escorrentía Para el período 1965 – 2009, y con el módulo de escorrentía básico de 617.3 m3/año/km2/mm (1964 – 1975), se optó por un incremento de esté en un 9% (en concordancia con la precipitación); luego se procedió a calcular los nuevos módulos de escorrentía por año y descomponerlos a nivel mensual con los porcentajes para los años húmedo, normal y seco.


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C. Escorrentía mensual Con los valores porcentuales, y los módulos de escorrentía anual, se obtuvo la secuencia modular de la escorrentía mensual para el período 1964 – 2009. Con la secuencia modular de la escorrentía mensual, multiplicada por el área y la precipitación anual, se obtuvo la escorrentía total mensual para el período 1964 – 2009 – y con un volumen total medio anual de 10.50 MMC Ustuna, equivalente en caudal medio a 1.45 m3/seg. Finalmente, la actualización de la escorrentía, se resumen del siguiente modo: Proyecto Recuperación del Servicio de Agua del Sistema de Riego en las Localidades de Ustuna Vinchos escorrentía Total Anual Promedio 1964 – 2009 (Miles m3) MICROCUENCA

ÁREA (Km2)

PRECIPITACIÓN MEDIA ANUAL (mm)

MÓDULO ESCORRENTÍA (m3/año/km2/mm)

APORTE (%)

TOTAL ESCORRENTÍA (1000 m3)

Ustuna

24.66

900.0

6.98

70

263.10

TOTAL

24.66

263.10

Fuente: Elaboración Propia

3.4.

Climatología Todo estudio climatológico tiene como finalidad de identificar, describir y evaluar el Tipo de clima existente en un área de estudio, teniendo en cuenta que el clima es uno de los factores principales que condicionan la estructuración de los proyectos agropecuarios. En este contexto climático, el área irrigable del Proyecto, corresponde al tipo climático Semiseco y seco, El cual (en función de los elementos meteorológicos) requiere de riego suplementario para las actividades Agropecuarias por Deficiencias de lluvias.

3.4.1.- Variables Climáticas En muchas áreas del planeta, específicamente en países subdesarrollados, la investigación hidrológica se dificulta por la escasez de series confiables de datos de largo plazo, ya que obstaculizan la aplicación y desarrollo de modelos hidrológicos. En muchas regiones las redes Hidrometeorológicas son muy poco densas e incluso inexistentes debido, entre otras razones, a que su establecimiento y mantenimiento es oneroso, particularmente, por el costo del equipo, su operación y el desarrollo de bases de datos. Los parámetros climatológicos como son la temperatura, humedad relativa, velocidad del viento y evapotranspiración; son los de mayor importancia para los objetivos del presente estudio, la información corresponde a series anuales de modelos climáticos mundiales desarrollados por el Climatic Research Unit (CRU), la cual se encuentra codificada mediante numeración asignada; en el Cuadro N°3.1 se muestra la relación de estaciones virtuales utilizadas, mientras


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que en los Cuadros Nº 3.2 al 3.6, del Anexo II – Información Climatológica, se presenta la relación de 126 estaciones virtuales disponibles en el Estudio EVALUACIÓN DE RECURSOS HÍDRICOS SUPERFICIALES EN LA CUENCA DEL RÍO PAMPAS ANA – MINISTERIO DE AGRICULTURA, Diciembre 2010, las mismas que han registrado las variables: temperatura media, máxima y mínima, humedad relativa media mensual y velocidad de viento, los registros históricos multianuales muestran el comportamiento de cada una estas variables. Debido a la extensión de la unidad hidrográfica, se procedió a subdividirla en Microcuencas, en donde la caracterización climática se realizó en la plataforma del ArcGIS, utilizando el método de interpolación Kriging para todo el ámbito de la cuenca, luego con las herramientas de análisis espacial se calculó el valor medio de la variable climática para cada subcuenca en estudio, posteriormente estos valores se utilizaran en el modelamiento hidrológico.

3.4.2.-Temperatura En el ámbito de la cuenca del río Pampas, el CRU registra desde 1960 hasta 1990 información del comportamiento de esta variable, cuyos registros han sido utilizados para determinar su variabilidad a nivel de toda la subcuenca del río Torobamba; información que ha servido para elabora el Mapa Nº13 Isoterma Anual. En el Cuadro N°3.1 se presenta la variación media mensual de la temperatura en el ámbito de la cuenca del río Pampas desde los 1157 a los 4788 msnm, un cuadro resumen de esta variación se presenta a continuación:

Cuadro N°3.1.Variación Mensual de la Temperatura Media.

Cuadro N°3.2.Variación Mensual de la Temperatura Media en las Subcuencas (°C) Subcuenca Elev (msnm) E F M A M J J A S O N D Alto Pampas 4500 6 6.3 6.3 6 5.3 4.3 3.8 4.3 4.8 5.3 5.8 6.3 Caracha 4000 7.5 7.5 7.5 7.5 6.5 5.5 5.5 5.5 6.5 6.5 7.5 7.5 Ustuna 4265 6.75 6.9 6.9 6.75 5.9 4.9 4.65 4.9 5.65 5.9 6.65 6.9


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Gráfico N° 3.1. Variación Mensual de la Temperatura a Nivel de Subcuencas (°C)

El Cuadro N° 3.3 muestra la variación de la temperatura máxima mensual a nivel de toda la cuenca del río Pampas desde los 1157 a los 4788 msnm, un cuadro resumen de esta variación se presenta a continuación:

Cuadro N° 3.3.Variación Mensual de la Temperatura Máxima

El Cuadro N°3.4 y Gráfico N°3.2 se muestra la variación de la temperatura máxima mensual en las subcuencas vecinas y la microcuenca en estudio. Cuadro N°3.4.Variación Mensual de la Temperatura Máxima en las Subcuencas (°C). Subcuenca Alto Pampas Caracha

elev(msnm)

E

F

M

A

M

J

J

A

S

O

N

D

4500

11.3

11.3

12.3

12.8

13

13

12.3

12.5

12.3

12.3

12.8

12.8

4000

13

13.5

13.5

14.5

14.5

14.5

13.5

14.5

13.5

13.5

14.5

14.5

Ustuna

4265

12.15

12.4

12.9

13.65 13.75 13.75

12.9

13.5

12.9

12.9

13.65 13.65


Páá g.


Gráfico N° 3.2.Variación Mensual de la Temperatura Máxima a Nivel de Subcuencas (°C)

En el Cuadro N° 3.5 se presenta la variación de la temperatura mínima mensual en la cuenca del río Pampas desde los 1157 a los 4788 msnm, un cuadro resumen de esta variación se presenta a continuación: Cuadro N°3.5.Variación Mensual de la Temperatura Mínima VARIACIÓN DE TEMPERATURA MÍNIMA RANGO (ºC) Máx. 1.3 2.2 5.4 8.9 17.5

ALTITUD

4788 4183 3988 3578 2997

(msnm) 4208 4000 3622 3040 1157

Prom. -3.3 -1.1 1.0 4.6 9.2

Mín. -9.4 -5.1 -3.7 -1.2 2.1

El Cuadro N° 3.6 y Gráfico N°3.2 se muestra la variación de la temperatura mínima mensual en las subcuencas en estudio, mientras que en el Mapa N°13 se muestra el Mapa de Isotermas en el Estudio Evaluación de Recursos Hídricos Superficiales en la Cuenca del Río Pampas, 2010.

Cuadro N°3.6. Variación Mensual de la Temperatura Mínima en las Subcuencas (°C.) Subcuenca

elev(msnm)

E

F

M

A

M

J

J

A

S

O

N

D

Alto Pampas

4500

-0.3

0.0

-0.3

-1.0

-2.8

-4.8

-5.0

-4.3

-2.5

-1.8

-1.3

-0.8

Caracha

4000

1.0

1.5

0.5

0.0

-1.0

-3.5

-3.5

-2.5

-0.5

-0.5

0.0

0.5

Ustuna

4265

0.4

0.8

0.1

-0.5

-1.9

-4.2

-4.3

-3.4

-1.5

-1.2

-0.7

-0.2


Páá g.


Gráfico N° 3.3.Variación Mensual de la Temperatura Mínima a Nivel de Subcuencas (°C)

3.4.3.- Humedad Relativa En la cuenca del río Pampas, el CRU registra desde 1960 hasta 1990 información de la humedad relativa media mensual, la cual ha servido para determinar el comportamiento de esta variable en la cuenca del río Ustuna. En el Cuadro N°3.7 se presenta la variación media mensual de la Humedad Relativa para diferentes rangos de altitud en el ámbito de estudio, un cuadro resumen de esta variación se presenta a continuación: Cuadro N°3.7.Variación Mensual de la Humedad Relativa.

El Cuadro N° 3.8 y Gráfico N°3.4 se muestra la variación de la humedad relativa media mensual en las subcuencas vecinas y la microcuenca en estudio. Cuadro N°3.8.Variación Mensual de la Humedad Relativa en las Subcuencas (%Hr) Subcuenca elev(msnm)

F

M

A

M

77.0

70.3

77.0

67.5

65.0

56.5

53.3

63.3

65.8

63.5

65.3

71.0

4000

72.5

68.5

73.5

64.0

60.0

53.0

50.0

57.5

60.5

58.5

59.5

65.5

4265

74.8

69.4

75.3

65.8

62.5

54.8

51.7

60.4

63.2

61.0

62.4

68.3

Alto Pampas

4500

Caracha Ustuna

E


J

J

A

S

O

N

Páá g.

D


Gráfico N° 3.4.Variación Mensual de la Humedad Relativa a Nivel de Subcuencas (%).

3.4.4.- Velocidad del Viento En la cuenca del río Pampas, el CRU registra desde 1960 hasta 1990 información climática, la cual ha servido para analizar el comportamiento de esta variable en la en la cuenca en estudio. En el Cuadro N°3.8 se presenta los promedios mensuales de la velocidad del viento en cada una de las estaciones, que se ubican desde los 1157 a los 4788 msnm, un cuadro resumen de esta variación se presenta a continuación: Cuadro N°3.9.Variación Mensual de la Velocidad del Viento (m/s).

El Cuadro N° 3.10 y Gráfico N° 3.5 se muestra la variación de la velocidad media mensual del viento en las subcuencas vecinas y la microcuenca en estudio. Cuadro N°3.10.Variación De La Velocidad Media En Las Subcuencas (m/s) Subcuenca elev(msnm)

E

F

M

A

M

J

J

A

S

O

N

D

4500

4.0

4.0

4.0

3.5

4.0

4.0

4.0

4.0

4.0

4.0

4.0

4.0

Caracha

4000

4.0

4.0

4.0

4.0

4.0

4.0

4.0

4.5

4.0

4.0

4.0

4.0

Ustuna

4265

4.0

4.0

4.0

3.8

4.0

4.0

4.0

4.3

4.0

4.0

4.0

4.0

Alto Pampas


Páá g.


Gráfico N° 3.5.Variación Media del Viento a Nivel de Subcuencas (m/s)

3.4.5.- Evapotranspiración Potencial Metodología de Cálculo – Resultados de ETo. La ecuación utiliza datos climáticos de radiación solar, temperatura del aire, humedad y velocidad del viento. La evapotranspiración potencial para las subcuencas en el ámbito de la cuenca del río Pampas ha sido calculada por el método de Penman Modificado por la FAO, el cual considera la siguiente ecuación:

Donde:

ET = Evapotranspiración de Referencia (mm/día-1) Rn = Radiación Neta en la Superficie del Cultivo (MJ m-2 día-1) Ra = Radiación Extraterrestre (mm día-1) G

= Flujo de Calor de Suelo (MJ m-2 día-1)

T

= Temperatura media del aire a 2 m de altura (ºC)

u2 = Velocidad del viento a 2 m de altura (m s-1) ex = Presión de vapor de saturación (kpa) ea = Presión real de vapor (kpa)


Páá g.


ex = Déficit de presión de vapor (kpa) Δ

= Pendiente de la curva de presión de vapor (kpa ºC-1)

Ƴ

= Constante psicométrica (kpa ºC-1)

Se ha evaluado la ETp, mediante la metodología de Penman Monteith; para las unidades hidrográficas: Alto Pampas, Caracha, Sondondo, Chicha, Medio Pampas, Bajo Pampa, Torobamba y Cachi; a servido de base para la generación de la evapotranspiración media de la microcuenca en estudio. En el Cuadro N°3.11 y Gráfico N°3.6 se muestra la variación de la evapotranspiración potencial mensual para las subcuencas vecinas y la microcuenca en estudio en estudio. Cuadro N°3.11.Variación de la Evapotranspiración Media (mm/mes). Subcuenca elev(msnm)

E

F

M

Alto Pampas 4500

99.1

95.1

92.9

Caracha

4000

111.2 102.6 102.1 98.9 92.1 87.1 94.9 96.3 103.3 116.8 120.6 119.0

Ustuna

4265

105.2 98.9

97.5

A

M

J

J

A

S

89.1 82.7 79.7 85.2 52.2 91.0 94.0 87.4 83.4 90.1 74.3 97.2

O

N

D

105.5 105.9 106.4 111.2 113.3 112.7

Gráfico N° 3.6.Variación Media de la Evapotranspiración a Nivel de Subcuencas (mm/mes)

3.5.

Clasificación Climática

Para caracterizar el clima de la subcuenca de Río Alto Pampas, Medio Pampas y Ustuna se utilizo la metodología de Dr. W. Thornthwaite el cual considera como datos de entrada la precipitación, la evapotranspiración potencial la humedad almacenada en el suelo y el índice de aridez. El cálculo de estos factores requiere datos de precipitación, temperatura e iluminación solar y a partir de ella realizar el balance hídrico, determinándose los periodos de exceso y déficit con el cual es posible la caracterización climática. La nomenclatura de la caracterización Climática de Thornthwaite está compuesta por cuatro letras y unos subíndices. Las dos primeras letras, mayúsculas, se refieren al “Índice de


Páá g.


humedad” y a la “Eficacia térmica” de la zona, respectivamente. La letra tercera y cuarta, minúsculas, corresponden a la “Variación estacional de la humedad” y a la “Concentración térmica en verano” respectivamente. Determinación del Índice de Humedad según Thornthwaite. Es necesario hacer un balance de agua del suelo en el que intervengan: Precipitaciones medias mensuales (P); Evapotranspiraciones potenciales medias mensuales (ETP); Déficits (D) y Excesos debajo de mensuales de agua. El Índice de humedad de Thornthwaite se determina por la expresión:

Siendo: IE = el índice de exceso, que se calcula por la siguiente expresión:

ID = el índice de déficit y se calcula de la siguiente forma:

3.5.1.- Determinación de la Eficiencia Térmica. Según Thornthwaite, la evapotranspiración potencial (ETP) es un Índice de eficacia térmica. La suma de las evapotranspiraciones Potenciales medias mensuales sirve de índice de la eficacia térmica del clima considerado. Determinación de la Variación Estacional de la Humedad. Interesa determinar si en los climas húmedos existe periodo seco y viceversa, si en los climas secos existe periodo húmedo. Determinación de la concentración térmica en verano. Está determinada por la suma de la ETP durante los meses de verano, en relación con la ETP anual, y expresada en %.

Clasificación Climática según Thornthwaite, Tablas y parámetros de Clasificación. Los límites de separación entre los tipos hídricos, están determinados por los valores del índice hídrico

y se designan con las letras mayúsculas sin acentuar; en el Cuadro N°3.12, se aprecia la clasificación para climática según el Índice Hídrico.


Páá g.


Cuadro N°3.12.Clasificacion Climática según THORNTHWAITE

Estas provincias de humedad se subdividen atendiendo el régimen pluviométrico anual, mediante la determinación de la falta de exceso de agua. Los sub-tipos de humedad se designan por letras minúsculas sin acentuar y su significado; se presenta en el Cuadro N°3.13.

Cuadro N°3.13.Clasificacion por Subtipos de Humedad

Como parámetro para la clasificación térmica que usa la evapotranspiración potencial, que no es un índice hidrológico sino una función de la temperatura media solar. Los límites entre los tipo térmicos se designan con letras mayúsculas acentuadas; el Cuadro N°3.14 indica la clasificación térmica según la evapotranspiración.


Páá g.


Cuadro N°3.14.Clasificación Térmica según la Evapotranspiración Potencial

Estos tipos climáticos se subdividen en sub-tipos teniendo en cuenta el régimen térmico anual, según el porcentaje de concentración de calor anual, dentro del período estival o de verano. Estos sub-tipos se especifican por medio de letras minúsculas acentuadas y su significado se señala en el Cuadro N°3.15.

Cuadro N°3.15.Clasificación por Subtipos según Régimen Térmico

Se ha efectuado la clasificación del clima para las subcuencas Pampas, Caracha, Sondondo, Chicha, Bajo Pampas, Medio Pampas Torobamba y Cachi para la generación de este parámetro de la evapotranspiración potencial de la unidad hidrográfica Ustuna, la información utilizada su muestra en los Cuadros N°3.16 y 3.17 y que corresponden a la evapotranspiración potencial y precipitación media mensual.

Cuadro N°3.16.Evapotranspiración Potencial (mm/mes) Subcuenca elev(msnm)

E

F

M

A

M

J

J

A

S

O

N

D

TOTAL

Alto Pampas 4500

113.5 120.9 122.4 114.0 106.0 103.9 111.5 118.4 126.6 142.3 148.1 145.5 1473.1

Caracha

4000

111.2 102.6 102.1 98.9

92.1

87.1

94.9

Ustuna

4265

112.4 111.8 112.3 106.5 99.1

95.5

103.2 107.4 115.0 129.6 134.4 132.3 1359.0


96.3

103.3 116.8 120.6 119.0 1244.9

Páá g.


Cuadro N°3.17.Precipitación Media Mensual (mm/mes). Subcuenc a

Elev(msnm )

E

F

M

A

M

J

J

A

S

O

N

D

TOTAL

Alto Pampas

4500

147.6

154.3

135.3

45.8

14.9

7.4

9.4

19.0

31.4

51.7

60.9

92.6

770.3

Caracha

4000

129.3

136.5

125.1

42.7

11.3

3.9

4.4

10.8

17.0

26.3

33.9

70.6

611.8

Ustuna

4265

138.5

145.4

130.2

44.3

13.1

5.7

6.9

14.9

24.2

39.0

47.4

81.6

691.1

De acuerdo con el sistema de clasificación de clima, en general se ha identificado para la unidad hidrográfica Ustuna un tipo de clima seco, en la cual se encuentra incluida la unidad hidrográfica de Ustuna.

Gráfico N° 3.6.Variación Media de la Evapotranspiración a Nivel de Subcuencas (mm/mes)


Páá g.


3.6.

Estación de Allpachaca 3.6.1.- Temperatura

Por ser uno de los elementos determinantes en el comportamiento climático de cualquier lugar, la temperatura ha sido analizada tanto en magnitud como en su distribución espacio – temporal en las zonas que serían beneficiadas por el estudio no obstante la escasa disponibilidad de información histórica. Las temperaturas más altas (promedio a máximas 23.0 ºC) ocurren en los meses de Enero, Febrero y Marzo (verano). Las más bajas se presentan en los meses de Julio y Agosto y su valor promedio mensual es 10.0 ºC (mínimas promedio mensuales entre 4.0 ºC y 5.50 ºC). La temperatura promedio mensual durante todo el año es 11.60 ºC. La estación Ingenio, considerada como representativa del régimen térmico en el ámbito de una Subcuenca Alta vecina, posee una media anual de 8.8 ºC, deducido del período de información histórica 1968 – 1982, el cual es mostrado en el Cuadro Nº3.19, siendo su rango de variación promedio de 3.9 ºC durante el año, pues la temperatura promedio mensual oscila entre los 10.4 ºC en diciembre y 6.6 ºC en julio. Respecto a las temperaturas extremas, tal como se observa del mismo gráfico, la temperatura media máxima fluctúa entre 16.5 ºC y 19.2 ºC en marzo y noviembre respectivamente, mientras que la mínima media se encuentra entre – 3.7 ºC en junio y 3.6 ºC en marzo. La temperatura media máxima anual es 17.4 ºC y la mínima 0.3 ºC. En la estación ocurren temperaturas inferiores a 0 ºC, especialmente en el período comprendido entre abril y octubre, lo que debe tenerse en cuenta en la selección de los cultivos a implantar en la zona de estudio, los cuales deben ser resistentes a las bajas temperaturas. La estación Huamanga, ubicada en las inmediaciones de la zona de estudio, posee una mayor longitud muestral en sus registros térmicos (1962 – 2009) y por lo tanto, sus parámetros estadísticos pueden ser considerados de mayor confiabilidad, estimándose representativos de la variación estacional de la temperatura en el mencionado ámbito de la cuenca en estudio. En dicha estación, la temperatura media alcanza los 15.4 ºC, oscilando durante el año entre 17.3 ºC en noviembre y 13.6 ºC en junio y julio, siendo por lo tanto su rango de variación durante el año de solo 1.8 ºC. La temperatura máxima media anual en la estación es de 23.4 ºC y varía durante el año entre 25.3 ºC y 22 ºC en noviembre y marzo respectivamente. La temperatura mínima media anual es de 7.9 ºC y fluctúa entre 4.7 ºC y 10 ºC entre julio y febrero. Como en los demás unidades hidrográficas, en la cuenca en estudio la información térmica disponible es escasa e incompleta, siendo la estación de Huanta vecina, aquella que posee registros durante el período 1965 – 1974 y se ubica al norte de dicho zona, razón por la cual ha sido considerada como representativa de sus condiciones térmicas.


Páá g.


La temperatura media mensual en la estación Huanta varía durante el año entre 17 ºC y 19.5 ºC en julio y noviembre respectivamente, observándose un escaso rango de variación de solo 2.5 ºC. El promedio anual alcanza los 18 ºC. La temperatura mínima media anual es de 8.2 ºC, mientras que la máxima media anual alcanza los 25.4 ºC, no apreciándose la ocurrencia de temperaturas inferiores a 0 ºC, siendo por lo tanto apropiada para el desarrollo de cultivos sensibles a las bajas temperaturas. En la zona de influencia Cangallo Sachabamba, no se cuenta con información térmica que permita conocer su variación estacional y magnitud; sin embargo puede asumirse, en base a las condiciones ecológicas imperantes, que su régimen térmico es propicio para el desarrollo de una agricultura intensiva durante el año, sin mayores limitaciones que las observadas en las zonas anteriormente descritas. Es conocida la relación existente entre la altitud y la temperatura en cualquier lugar, por lo que se consideró necesario determinar el gradiente térmico vertical en el ámbito de estudio, de tal manera que no obstante la escasa información disponible, sea posible inferir el comportamiento térmico de zonas sin información local. El cuadro Nº 3.18 presenta los pares regresibles utilizados para hallar la relación entre la temperatura media anual y la altitud, mientras que el gráfico Nº 3.7, presenta el diagrama de dispersión correspondiente, siendo la ecuación de regresión: T = 37.779 – 0.008 H, R = 0.976 Cuadro Nº 3.18. Relación Temperatura – Altitud ESTACIÓN

TEMPERATURA MEDIA ºC

ALTITUD (msnm)

PERÍODO

Huanta San Miguel Huamanga Huancapi Tambillo San José de Arizona Putacca Allpachaca Torobamba Chacco Ustuna

18.00 16.50 15.40 14.30 13.20 11.40 10.40 8.80 11.30 9.64 3.66

2628 2661 2761 3081 3250 3400 3550 3600 3313 3517 4265

1965 – 1974 1964 – 1981 1962 – 1982 1964 – 1975 1992 – 1993 1980 – 1982 1991 – 1993 1968 – 1982 1968 – 1995 2011 2012

3.6.2.- Evaporación La evaporación ha sido analizada por ser el principal elemento climático que incide en las pérdidas de agua desde las superficies libres de los embalses debido a la radiación solar incidente sobre ella, siendo su magnitud


Páá g.


condicionada por la capacidad del viento de transportar las capas saturadas ubicadas sobre las masas húmedas. Además, esta variable meteorológica es también utilizada como una buena aproximación de la evapotranspiración por poseer una variabilidad semejante durante el año. La información evaporimétrica es también escasa en el ámbito del proyecto, siendo actualmente registrada en las estaciones que el Ex PERC opera a partir de 1991, las que no obstante ser de escasa longitud muestral, permiten inferir la variación estacional de esta variable, así como su magnitud referencialmente. Es de particular interés evaluar la evaporación en la zona del proyecto, para lo cual se utilizó la información que dispone la estación de Huayao, en donde la evaporación tiene un valor promedio acumulado de 159.50 mm. Los promedios diarios mínimos se registran en Julio (4.71 mm/día) y los máximos en Setiembre (5.93 mm/día). El cuadro Nº 3.19 y los gráfico adjunto presentan la variación mensual de la evaporación en el ámbito del proyecto, de donde se deduce la existencia de un período comprendido entre octubre – marzo y mayo – diciembre, donde se produce en promedio el 62% y 75% respectivamente de la evaporación anual y un período que comprende los meses de abril-setiembre y enero –abril, donde ocurre el 38% y 25% respectivamente de la evaporación anual.

Cuadro Nº 3.19. Evaporación Total Mensual (mm) Estación Cuchoquesera Allpachaca

E 145

F

M

167.3 181.5

A

M

J

128

94.6

94.3

78.2

44.6

85.1

248.8 305.9 156.8 100.4

J

ANUA L 150.2 134.9 189.3 209.9 186.3 1759.5 A

S

0

N

109.7 119.1

67.7

162

102

119.1 101.5

99.4

D

209.7 1792.8

PERÍOD O 92 92

Quinua

8.3

70.6

75.8

88.4

111.7

174

109.5 112.6 100.5 1246.4

62-76

Huanta

111.8

89.1

69.3

119.8

133

140.8

125

100.6 123.5 131.7 133.4 129.4 1407.4

66-74

Putacca

83.1

63.8

43.5

62.1

90.9

93.7

93.4

104.1

983.7

91-93

Tambillo

71.5 51

91.8 52.8

68.3 64.3

76.1 61.5

107.9 126.3 136.7 137.3 176.8 142.8 150.2 149.4 1435.1 74.4 66.1 66.6 70.3 87.8 104.8 100.3 96 895.9

91-93

Ustuna

91.9

84.4

84.1

88.6

Fuente: EXPERC


Páá g.

2011


3.6.3.- Humedad Relativa Esta variable es importante en la determinación de las necesidades de riego de los cultivos, por lo que su evaluación se ha realizado en base a la escasa información existente en las estaciones de Allpachaca, Cuchoquesera, Huanta, Putacca y Tambillo (que está ubicada en una cuenca vecina –Sub cuenca del río Ayamayo). La humedad relativa tiene poca variación durante el año y sus valores promedio mensuales van desde 68 % (Agosto) hasta 80 % (Marzo).

Cuadro Nº 3.20.Humedad Relativa Media Mensual (%) ESTACIÓN

ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SET

OCT

NOV

DIC

PROM

PERIODO

Allpachaca

68

71

71

68

59

56

46

53

59

58

62

63

61

78-79

Huanta

64

66

70

65

66

66

59

60

63

57

55

58

62

65-72

Putacca

68

72

76

68

60

61

57

60

59

70

61

59

64

91-92

Tambillo

81

84

84

81

75

69

66

71

77

76

71

70

75

92-98

Fuente: PERC

3.6.4.- Velocidad del Viento La información sobre vientos en el ámbito del estudio es particularmente escasa, disponiéndose de información solo en estaciones como Huamanga, Huanca sancos, Allpachaca, Cuchoquesera, Los Libertadores y Tambillo. En la estación Huamanga, los vientos tienen una dirección predominante SO a NE con velocidades promedio máximas y mínimas mensuales de 43 Km/día (Abril) y 173 km/día (Setiembre – Noviembre). La velocidad de viento varía en promedio entre 1.4 m/seg y 0.9 m/seg entre enero y mayo respectivamente, siendo el promedio anual de 1.1 m/seg, por lo que los vientos en la zona pueden clasificarse como débiles, con dirección variable permanentemente


Páá g.


La velocidad del viento varía entre 1.4 m/seg en abril y diciembre y 3.3 m/seg en marzo en la estación de Allpachaca, siendo su promedio anual de 2.5 m/seg. En la estación de Tambillo los vientos varían entre 1.8 m/seg en marzo y 3.7 m/seg en noviembre, siendo el promedio anual de 2.4 m/seg.

Cuadro Nº 3.21. Velocidad Media Mensual de Viento ESTACIÓN

E

Huamanga

1.4

1

Allpachaca

2.4

3.1

2

1.9

1.8

Tambillo

F

M

A

M

J

J

A

S

O

N

D

1

1

0.9

3.3

1.4

3.2

2.1

2.1

2

PROM PERIODO

1

1

1.1

1.1

1.1

1.3

1.1

1.1

62-82

2.5

2.9

2.9

2.1

2.4

1.6

1.4

2.5

68-82

2.1

2.4

3.4

2.5

3.7

2.5

92-93

Fuente: PERC

3.6.5.- Horas del Sol Solo en las estaciones de Huamanga, Putacca y Tambillo se cuenta con información de horas de sol, (que están ubicadas en la Sub cuenca vecina del río Cachi). En la estación Huamanga, anualmente las horas de sol promedio alcanzan un total de 2556.1 horas, siendo el período abril – noviembre, aquél donde se produce la mayor insolación. Durante el año, las horas de sol fluctúan entre 250.4 horas en agosto y 163.2 horas en febrero, estando en relación directa a la nubosidad que se registra en dicha estación. En la estación Putacca, las horas de sol varían mensualmente entre 269.7 horas y 147.0 horas en mayo y febrero respectivamente, siendo el total anual promedio igual a 2516.9 horas. En la estación de Tambillo, los valores fluctúan entre 273.3 horas en julio y 117.0 horas enero, y un total anual promedio de 2597.3 horas de sol. El promedio diario de insolación en el año es de 6.7 horas/día variando entre 5.1 horas/día (Marzo) y 8.5 horas/día (Junio). Cuadro Nº 3.22. Horas de Sol Total Mensual Estación

ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SET

OCT

NOV

DIC

TOTAL

PERÍODO.

Huamanga

181.1

163.2

174.3

203.2

250.1

242.4

240

250.4

212.5

224.9

218.9

195.1

2556.1

78-79

Putacca

157.3

147

168.3

211.1

269.7

233.4

266.3

256.1

231.8

187.7

186.3

201.8

2516.9

91-92

Tambillo

117

182.4

199.2

178.6

219

247

273.3

250

240.9

217

227.9

245

2597.3

92-93

Fuente: PERC


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3.6.6.- Nubosidad La información de esta variable es muy escasa, solamente se cuenta con información en las estaciones Tambillo (que está ubicada en una cuenca vecina –Sub cuenca del río Cachi) durante el período Agosto 92 – Agosto 93 y Huamanga. En la estación Tambillo, que está ubicada en una cuenca vecina (Sub cuenca del río Cachi), la nubosidad, fluctúa entre 1 y 6 octas y con una media anual de 4 octas, mientras que en Huamanga, el promedio anual es de 5 octas, variando mensualmente entre 2.5 y 6.6 en junio y febrero respectivamente.

3.6.7.- Precipitación El estudio de la precipitación pluvial está orientado, al análisis de sus variaciones a través del tiempo, así como su influencia en la identificación de los tipos climáticos y sobre el medio vegetal. Las precipitaciones normalmente se presentan en el verano (Enero, Febrero y Marzo), presentándose asimismo años secos. La precipitación promedio mensual acumulada en un año, sin considerar 1983 y 1998, por ser años atípicos debido a la presencia del “Fenómeno El Niño”, es de 63.00 mm.

3.6.7.1.- Variación Pluviométrica.

3.6.7.1.1.- Variaciones Anuales Se observa en el anexo, cuyos valores han sido ploteadas del Cuadro, los años más lluviosos en las estaciones han sido los períodos 66/67, 70/71, quienes poseen los mayores registros; en el período 73/74 alcanza los máximos valores. Lo anterior indica una alternancia de forma seca y húmeda (picos). Asimismo, se observa deflexiones que indican irregularidad en las curvas de precipitación para los años 65/66, 71/72, 76/77, períodos que registran valores mínimos para el año hidrológico respectivo. 3.6.7.1.2.- Variaciones Mensuales El análisis de los anexos… graficados de los valores del cuadro, permite concluir que las mayores precipitaciones se presentan entre los meses de Enero a Marzo, a partir del cual descienden gradualmente para alcanzar mínimos registros entre los meses de junio a julio; a partir del mes de Agosto, hay un ascenso gradual que alcanza los picos más altos en los meses de Enero a Marzo. Es conveniente observar que todas las estaciones seleccionadas, periféricas a la cuenca, tienen gran similitud en su desarrollo, extrapolándose por este motivo las conclusiones antedichas para la Cuenca, motivo del estudio. La estación de Huamanga, si bien es cierto, sigue el mismo desarrollo que las demás estaciones, sus valores registrados son mucho más altos, debido a la influencia de la ceja de Selva. La estación de Los Libertadores posee características


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a la cuenca, por el tipo de precipitaciones y las condiciones fisiográficas y microclimas parecidos. 3.6.7.1.3.- Curvas de variación estacional Las curvas de variación estacional, permiten el comportamiento de la precipitación u otro elemento hidrometeorológico, mostrando sobre la distribución de la precipitación, respecto al tiempo como función de la probabilidad de que dichos valores sean igualados o excedidos, se construye ésta, en base al ploteo de los valores obtenidos en la curva de duración, que indica el valor de la precipitación en función a la frecuencia acumulada correspondiente; que muestran el porcentaje en que esta es excedida o igualada. Para la cuenca del río Torobamba se desarrollan curvas de variación estacional, tomando a San Miguel como estación de referencia, debido a que ésta posee similares características físicas y climáticas. Cuadro Nº 3.23.Variación de la Precipitación Media Generada (mm/mes) Microcuenca Ustuna. E

F

M

A

M

J

J

A

S

O

N

D

PP MEDIA ANUAL

138.5

145.4

130.2

44.3

13.1

5.7

6.9

14.9

24.2

39.0

51.5

81.6

691.1

Meses Precipitación media mm/mes

Fuente: Elaboración Propia.

Cuadro Nº 3.24.Variación de la Precipitación Media Generada (mm/mes) Subcuenca Alto Pampas. Meses

Precipitación media mm/mes

E

F

M

A

M

J

J

A

S

O

N

D

PP MEDIA ANUAL

147.6

154.3

135.3

45.8

14.9

7.4

9.4

19.0

31.4

51.7

60.9

92.6

770.3

Fuente: Elaboración Propia


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CAPITULO IV ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE LA PRECIPITACIÓN


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IV.

ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE LA PRECIPITACIÓN

4.1.

Red de Estaciones Pluviométricas

4.1.1.- Información Histórica La información pluviométrica disponible se recabo del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI). La microcuenca Ustuna se caracteriza por presentar una baja densidad de pluviómetros, cortos períodos de registro con interrupciones discontinuas en su secuencia y otros complementos en las estaciones meteorológicas vecinas. Adicionalmente se utilizo información climática georeferenciada del TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission) de la NASA. El objetivo del presente ítem, es la estimación de la precipitación total anual y mensual en las unidades hidrográficas y puntos específicos de interés con la finalidad de tener valores que permitan caracterizar la climatología del área del proyecto, calcular los valores del coeficiente de escorrentía, efectuar el balance hídrico del proyecto y otros cálculos hidrológicos usuales. Se han empleado los datos de las estaciones climatológicas ordinarias de SENAMHI correspondientes a Luricocha, Huamanga, Quinua, Tambillo, Chiara, Cuchoquesera, Allpachaca, Los Libertadores, Paras. (Anexo A). Estos datos son consistentes y de una marcada similitud hidrológica demostrada en la linealidad de los datos ploteados. (Ver Cuadro N° 4.1 y 4.1- A).


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Cuadro N° 4.1. Estaciones Pluviométricas.

Cuadro N° 4.1. A. Estaciones Pluviométricas de Interés del Estudio Hidrológico del Proyecto


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CUENCA DPTO.

1 2 3 4 5 6 7

Pampas Pampas Pampas Pampas Pampas Cachi Cachi

Huancavelica Huancavelica Huancavelica Huancavelica Huancavelica Huancavelica Huancavelica Huancavelica Huancavelica Huancavelica Huancavelica Huancavelica Huancavelica Huancavelica Huancavelica Ayacucho Huamanga Huamanga Ayacucho Huamanga Huamanga

3680 4500 3860 3280 3600 3550

Cachi Cachi Cachi Cachi Cachi

Ayacucho Ayacucho Ayacucho Ayacucho Ayacucho

Huamanga Huamanga Huamanga Huamanga Huamanga

Chiara Ayacucho Chiara Ayacucho Ayacucho

3600 2749 3400 2740

Cachi Cachi

Ayacucho Ayacucho

Huamanga Huamanga

Ayacucho Ayacucho

2600

Cachi Mantaro Mantaro Cachi Cachi Cachi Cachi Pampas Cachi

Ayacucho Ayacucho Ayacucho Ayacucho Ayacucho Ayacucho Ayacucho Ayacucho Ayacucho

Huamanga Huamanga Huamanga Huamanga Cangallo Huamanga Huamanga Huamanga Cangallo

Huanta Huanta Huanta Tambillo Paras Vinchos Vinchos Chiara Paras

2628 2580 2730 3250 3900 4265 3393 3540 4025

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

CO CO CO CO CO PLU PLU

Huancavelica Astobamba Huachocolpa Lircay Huapa Putacca Cuchoqueser a CO Allpachaca CO Corpac CO Chiara CO Canaán CO Pampa del Arco CO Wayllapampa CO San Pedro de Cachi CO Huanta CO Luricocha CO Alcomachay PLU Tambillo CO Tunsulla Ustuna Ccasanccay Sachabamba Choccoro

PROVINCIA

DISTRITO

ALTITUD Longitud (msnm)

N° TIPO NOMBRE

3750

2761

3188

Latitud

74°59´ 75°06´ 74°57´ 74°43´ 74°53´ 74°21´ 74°21´

12°47´ 12°57´ 13°02´ 12°59´ 13°00´ 13°03´ 13°26´

74°16´ 74°13´ 74°12´17” 74°12´ 74°12´

13°23´ 13°00´ 13°16´ 13°08´ 13°20´

74°13´ 74°24´

13°00´ 13°05´

74°15´ 74°16´ 74°20´ 74°12´ 74°34´39”

12°56´ 12°54´ 12°51´ 13°09´ 13°19´57”

74°05´45” 74°28´23”

13°27´27” 13°24¨48”

4.1.2.- Información Indirecta También se ha incluido información climatológica satelital del sensor TRMM 3B43 (Tropical Rainfall Measuring Mission), el cual está distribuido especialmente con una grilla de 0.25°x0.25° y en donde las series mensuales abarcan el período 1998 – 2010. Esta información se utilizará exclusivamente en lugares donde no se tenga información del SENAMHI. 4.1.3.- Validación de información Satelital Varios productos derivados de observaciones satelitales están disponibles para estudiar la convección tropical y un grupo de métodos y algoritmos se han desarrollado para estimar la precipitación mediante el uso de imágenes en las bandas visible, infrarroja y microondas. En este grupo se encuentra el TRMM. Este sensor fue valido por algunos autores en Perú y Bolivia con buena correlación entre la información y datos a nivel de superficie. La validación se basa en comparar los registros de precipitación de ambas bases de datos, con el fin de comprobar que los datos del TRMM representan adecuadamente los patrones de precipitación de las estaciones del SENAMHI. Al lado del control visual del diagrama gráfico, se deberá utilizar criterios de


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error para obtener una clasificación más objetiva de las diferencias entre los valores del sensor y los observados, la raíz del error cuadrático medio relativo y el coeficiente de correlación. Se observa una buena correlación entre los valores del SENAMHI y el TRMM, los estadísticos: el coeficiente de correlación Pearson (r = 0.88), el error cuadrático medio (r = 0.78) y el error relativo igual a 11%, nos muestran resultados aceptables y una ligera sobre estimación de la lluvia en los períodos de avenidas, en términos generales podemos concluir que los datos del TRMM describen adecuadamente los regímenes de lluvia en las subcuencas de la región de Ayacucho en el período considerado (Referencia Bibliográfica Estudio Evaluación de Recursos Hídricos Superficiales en la Cuenca del Río Pampas). 4.2.

Relación Precipitación – Altitud Es conocido el efecto de la variación altitudinales sobre la magnitud de precipitación, por lo que se analizo la relación existente entre ambas variables en el ámbito del estudio, al respecto se concluye que existe una baja correlación en la ecuación precipitación-altitud así como una variabilidad espacial de las lluvias debido a la forma de la cuenca. Por estos motivos no se utilizara la relación precipitación – altitud, en cambio se realizara una sectorización de las estaciones de lluvia por subcuencas de los puntos de interés del estudio. P – 350 = 0.42157 (H – 2000)0.92983 Puede observarse una gradiente pluviométrica aproximada en el área comprendida entre los 3000 y 4000 msnm, con tendencia decreciente a mayores altitudes. P = 0.000362 * H2 – 1.543 * H + 2123

ESTACIONES Huanta Huamanga Puquio


ALTITUD

P–350=0.42157(H– 2000)0.92983

(msnm)

(mm/año)

2628 2761 3213

518.46 551.4 660.7

P=0.000362H2– 1.543H+2123 (mm/año) 568.11 622.35 902.4

Páá g.


Tambillo 3250 Quinua 3275 Paras 3330 Chungui 3468 Andamarca 3490 Querobamba 3502 Putacca 3550 Allpachaca 3600 Los 3710 Libertadores Rayusca 3735 Cuchoquesera 3750 Putaccasa 4100 Uruyhuma 4170 Tapuna 3694 Razuhuillca 4200 Túnel Cero 4425 Challhuamayo 4022 Torobamba 3313 Ustuna 4265 Fuente: Equipo de la Consultoría

669.5 675.44 688.47 721.01 726.18 729.00 740.24 751.94 777.57

931.9 952.35 999.00 1125.66 1147.13 1158.98 1207.46 1259.72 1381.11

783.4 786.86 867.57 883. 59 773.85 890.45 941.67 849.67 684.45 905.28

1409.88 1427.38 1881.92 1983.47 1362.88 2028.08 2383.41 1772.94 984.34 2126.97

La precipitación media anual en el punto de interés en la altitud media de la microcuenca Ustuna (4265 msnm) es de 905.28 mm. 4.3.

Análisis de la Información Pluviométrica La precipitación es el elemento básico que determina el comportamiento hidrológico de una cuenca y como tal debe analizarse su comportamiento estacional, multianual e incluso regional. Previa a la utilización de la información pluviométrica ha sido necesario analizar su calidad, a fin de reducir el riesgo de errores sistemáticos y/o aleatorios y homogenizar los períodos de registro a emplear, obteniendo de esta manera registros de suficiente longitud muestral que permitan mejorar la estimación de los parámetros estadísticos involucrada. Para el análisis de la información pluviométrica, se agruparon las estaciones tomando en cuenta su ubicación geográfica, asumiendo un comportamiento hidrológico similar entre aquellas pertenecientes a un mismo grupo, solo diferenciadas por la magnitud de la precipitación, al ubicarse a diferentes altitudes, siendo similar su variabilidad estacional y multianual. Las estaciones de interés para el estudio hidrológico fueron así conformadas se muestran en el siguiente Cuadro 4.1 y 4.1-A. Las Estaciones de Interés del Estudio Hidrológico Irrigación Ccasanccay (2535 – 4250 msnm). Para el análisis de información pluviométrica se ha considerado trabajar con 10 estaciones pluviométricas ubicadas dentro de la subcuenca y microcuencas vecinas procedentes del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrografía SENAMHI para el período entre 1964 – 2011.


Páá g.


La información proveniente del SENAMHI, serán tratadas estadísticamente, completadas, y extendidas, para tener información uniforme. Adicionalmente se empleara información del sensor TRMM previa validación, esta información también fue extendida y servirán de apoyo para el trazado de las isoyetas. 4.3.1.- Análisis de consistencia de información Este análisis es de suma importancia para que los datos elegidos sean consistentes porque a partir de ellos se generaron datos de precipitación en la subcuenca. 4.3.1.1.- Análisis Gráfico Los histogramas son gráficas que describen el comportamiento de la precipitación respecto al tiempo. Los gráficos nos dan una lectura de la distribución de la precipitación a través del tiempo; por simple inspección no se observa saltos significativos y que por el contrario tiende a tener una buena homogeneidad en su comportamiento, presentando la variación estacional y cíclica de los valores de precipitación. Los histogramas de cada estación se presentan en los anexos. 4.3.1.2.- Análisis de Doble Masa El análisis de doble masa denominado también de “dobles acumulaciones”, es una herramienta muy conocida y utilizada en la detección de inconsistencia de datos hidrológicos múltiples, cuando se dispone de 2 ó más series de datos, en lo que respecta a errores que pueden haberse producido durante la obtención de los mismos. El análisis se realiza entre los datos del mismo parámetro, en este caso de precipitación versus precipitación para los mismos años de información. Los grupos de análisis de doble masa se formaron con el criterio de coincidir los años disponibles de cada estación. Para efectuar el análisis de doble masa, se optó por agruparlas teniendo como criterio la distribución espacial de las unidades hidrográficas, régimen pluviométrico y período de registro concurrente, se muestra la información que ha servido para definir los períodos de análisis, así estableció lo siguiente: Unidad Hidrográfica Alto Pampas (Río Chipchire): estaciones San Miguel, Luricocha, Quinua, Tunsulla, Cuchoquesera, Chiara y Chungui, Allpachaca, Razuillca Período 1965 – 1981. A)

X´t1= Xt – X1´/s1 * S2 + X2 B) X´t2 =Xt – X2/S2 * S1 + X1

Donde: X´t1, X´t2 = Valor homogenizado


Xt

= Valor que se va a corregir

X1, S1

= Media y desviación estándar de primer período

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X2, S2

= Media y desviación estándar de segundo período

La expresión A, se aplica cuando el período 2 es confiable y la expresión B, cuando el período 1 es confiable. En los siguientes cuadros, se presentan los gráficos de doble masa para el grupo elegido de estaciones que corresponden a un similar rango de altitud, además de ser cercanas entre sí. Cuadro Nº 4.2: Datos para el Analisis de Doble Masa.

Año 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

Tunsulla Anual prom Acum 1793.5 1793.5 1358.8 3152.3 1026.1 4178.4 1052.3 5230.7 1531.8 6762.5 1793.1 8555.6 1672.2 10227.8 1634.2 11862 1547.2 13409.2 1501.7 14910.9

Cuchoquesera Anual prom Acum 1261.5 1261.5 615.7 1877.2 738.9 2616.1 940 3556.1 857.7 4413.8 715.8 5129.6 833.3 5962.9 1081.2 7044.1 904.1 7948.2 1231.5 9179.6

Chiara Anual prom Acum 748.9 748.9 714.8 1463.7 657.1 2120.8 721.3 2842.1 722.4 3564.5 510.5 4075 725.2 4800.2 638.2 5438.4 687.9 6126.2 706.4 6832.7

Allpachaca Anual prom Acum 1171.8 1171.8 669.2 1841 847.3 2688.3 970.6 3658.9 779.2 4438.1 676.7 5114.8 792.4 5907.2 946.5 6853.7 791.6 7645.3 833.9 8479.2

Estación prom Anual prom Acum 1243.9 1243.9 839.6 2083.6 817.4 2900.9 921.1 3822 972.8 4794.7 924 5718.8 1005.8 6724.5 1075 7799.5 982.7 8782.2 1068.4 9850.6

En el Gráfico N° 4.1, Se presenta el Diagrama de Doble Masa correspondiente a la información histórica de la precipitación total anual de cada una de las estaciones; de la evaluación del gráfico, las estaciones siguen una tendencia recta, información que es corroborada por los histogramas mensuales y anuales, lo cual nos indicaría la consistencia de la información pluviométrica. Gráfico Nº 4.1: Grafico Doble Masa

En el grafico se puede observar que las rectas obtenidas del análisis de doble masa no presentan cambios de pendientes bruscos por lo cual podemos concluir que lo datos de las estaciones son consistentes y no necesitan ser corregidos. Cuadro Nº 4.3: Análisis de doble masa de estaciones


Páá g.


Análisis Estadístico No es necesario efectuar análisis estadístico, dada la consistencia de los datos verificados a nivel anual, mensual y mediante el diagrama de doble masa. Análisis de Tendencias


Páá g.


No se evidenciaron tendencias en las series históricas de precipitación, que hayan requerido ser corregidas. 4.3.2.- Completación y Extensión de la Información Realizado el análisis de consistencia histórica, se procedió a la Completación de datos faltantes y extensión de los registros a un período común 1964 – 2009, que corresponde a 46 años. La Completación y extensión de los datos se realizó utilizando el Software denominado HEC4 del Centro de Ingeniería Hidrológica (HEC) que forma parte del Cuerpo de Ingenieros de los Estados Unidos (USACE), muy conocido por su validez en el campo de la Hidrología. La información Pluviométrica, se muestran los registros completados y/o extendidos de las estaciones pluviométricas para las estaciones que se ubican en el ámbito de la cuenca del río Ustuna y cuencas vecinas como río Cachi y afluentes. 4.3.3.- Precipitación Areal en la Unidad Hidrográfica La precipitación representativa de una unidad hidrográfica es denominada precipitación areal, existen varias metodologías para determinar la precipitación areal de una cuenca entre las que destaca la de isoyetas. De acuerdo a las características de la microcuenca del río Ustuna se opto por usar el método de isoyetas ya que es de mejor aproximación y representatividad al incluir el efecto espacial en la cuenca, comportamiento debido a la baja correlación encontrada en relación precipitación vs altitud descrita en el ítem anterior. Este método consiste en utilizar isolíneas de igual precipitación (isoyetas), cuyo trazado es semejante a la de una curva de nivel, asimismo se emplearon estaciones virtuales del satélite TRMM para representar adecuadamente el comportamiento espacial de las precipitaciones en la microcuenca del río Ustuna y subcuencas vecinas. 4.3.3.1.- Precipitación Media anual en el Punto de Interés Es conocida la variación directa de la precipitación total con la altitud de la cual se desprende el denominado gradiente pluviométrico, que usualmente es un valor constante para una cuenca determinada o grupo de ellas de comportamiento hidrológico similar. En áreas montañosas que tienen características geográficas relativamente homogéneas, la elevación por lo general explica una gran proporción de la variación en la precipitación normal anual; por esta razón algunos investigadores desarrollan únicamente la relación de precipitación contra elevación para dichas áreas. En el Estudio de “Actualización y Complementación del Proyecto Integral Río Cachi” Primera Fase Revisión y Adecuación del Esquema Hidráulico Anexo 1 HIDROLOGÍA Y METEOROLOGÍA Agosto 1,994 Ministerio de la Presidencia


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INADE HC & ASOCIADOS Consultores en Proyectos de Inversión y Desarrollo de Recursos. En el Mapa de Isoyetas Medias Anuales en la zona del embalse Ustunaccocha la variación de las precipitaciones indican un rango de 800 a 900 mm y en zona de expansión interna y externa del área agrícola del proyecto se encuentra en un rango de 700 a 800 mm y de igual manera se da los mismos rangos obtenidos de las precipitaciones anuales que han sido obtenidos en la representación de los Planos Isoyetas Medias de País Perú (CEDEX), escala 1/1 000 000. Centro de Estudios Hidrográficos – Sector de Hidrología – España. 1990. Gráfico Nº 4.2: Relación Pp Prom Anual Vs. Altitud

El Cuadro Nº 4.2 nos muestra un r2=0.74, resultante de la correlación lineal, entre las estaciones de Luricocha, Huamanga, Chiara, Cuchoquesera, Allpachaca, Tunsulla. Lo cual nos demuestra que existe una correlación entre la precipitación y la altitud. La ecuación resultante: PP=0.5048* H – 889.37 Para la generación de la precipitación en la cuenca de drenaje del proyecto, se ha tenido en cuenta la curva de precipitación con respecto a la altitud. Así mismo se ha considerado a las estaciones Chiara y Tunsulla como estaciones de referencia para la generación de la precipitación en el área de estudio. El factor de corrección utilizado para poder extrapolar la precipitación de la estaciones Tunsulla a la subcuenca de la Laguna Ustunaccocha, ha sido calculado en función de la relación entre la altitud de media de la subcuenca en estudio y la altitud de la estación. De igual forma se obtuvo el coeficiente de transferencia para la estación generada. Ambos se muestran a continuación. Cuadro Nº 4.4: Factor De Correción. Lugar Estación Ustuna Áreas de riego: Ccasanccay


Altitud(msnm)

Coef. De transferencia

4265.0 3392.5

1 1.15

Páá g.


4.3.4.- Precipitación Media Mensual en la Microcuenca de los Puntos de Interés Debido a las características físicas y la complejidad climática de la subcuenca del río Alto Pampas y microcuenca del río Ustuna, hace que la precipitación no tenga una relación directa con la altura y que por tanto, su modelización sea más precisa sin tener en cuenta la tendencia de la altura. El método de las isoyetas, ha demostrado ser el de mayor precisión para la estimación de precipitaciones medias en un área geográfica. El mayor uso del método de las isoyetas, es el cálculo de precipitaciones medias de una zona geográfica, a partir de las precipitaciones medias de las estaciones respectivas. Sin embargo, su principal limitación es el alto nivel de trabajo que demanda, por lo que resulta clave la elección de los métodos de interpolación utilizados para realizar los mapas de precipitación. Interpolación por Método Kriging El método Geo-estadístico o Kriging, describe la correlación tanto espacial como temporal que existe entre los valores de un atributo. Tradicionalmente se le ha utilizado en las llamadas Geo-ciencias (geofísica, hidrología, etc.), sin embargo, sus principios se aplican cada vez más en una amplia variedad de campos científicos como pesqueras, silvicultura, ingeniería civil, procesamiento de imágenes, cartografía, meteorología, etc. El interpolador de Kriging, utiliza en la estimación las características de variabilidad y correlación espacial del fenómeno estudiado, por lo que su uso implica un análisis previo de la información, con el objeto de definir o extraer de esta información inicial un modelo que represente su continuidad espacial. La generación de series mensuales a partir de las estaciones seleccionadas se realizo en la plataforma del ArcGIS, utilizando el método de interpolación Kriging para todo el ámbito de la unidad hidrográfica, luego con las herramientas de análisis espacial se cálculo la precipitación media para cada subcuenca vecina y de estudio, el paso de tiempo considerado es mensual y las series generadas están comprendidas en el período 1964 – 2009.

4.3.4.1.- Precipitación Mensual Generada para el área de riego de Ccasanccay Tomando como estación base a la estación Chiara por ser la más cercana y representativa de similar altitud, se ha procedido al cálculo de la precipitación total en el área a irrigar, empleando para tal efecto coeficientes generadores cuyo cálculo se realizo en el ítem anterior. Cuadro Nº 4.5: Precipitación Mensual Generada a partir de Estación Cuchoquesera. AÑO 1995 1996 1997

ENE 238.8 197.6 245.8

FEB 181.2 306.9 208.4


MAR 266 278.2 121.2

ABR 50.1 108.9 68.5

MAY 16.2 6.5 10.9

JUN 4.2 2.2 2.2

JUL 20.4 8.9 0

AGO 9 17.9 71.3

SET 43.4 37.1 66.1

OCT 55.8 63.5 71.3

NOV 142 32.4 131.6

DIC 70.3 144.6 209.1

Páá g.


1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

218.3 304.3 226.3 312.1 159.7 45.9 94 222.3 232.1

127.9 211.8 262.2 154.5 156.6 268.5 109.7 125.1 183.2

149.3 169.7 173.2 212.3 167 273.4 135.1 198.9 275.2

32.2 131.1 21.4 52.1 38.6 84.7 37.2 71 100.2

8.2 27.4 14.7 53.8 40.2 25.2 17.5 22.5 0

21.5 10 24.7 7.8 7 0 14 0 23.5

0 17 64.5 26.6 47.1 1.2 43.8 10.2 0

0 0 28.2 27.2 31.9 53.9 34.7 27.9 68.3

10.2 69.3 16.5 15.9 101.2 27.4 45.8 55.6 15

55.3 35.4 85.2 35.1 119.1 26.1 56.3 178.5 81.7

85.7 94.7 32.6 148.1 186.7 60.5 90.2 62 119.4

144 140.4 116.4 103.2 124.6 171.8 271.5 210.3 128.6

MEDIA

208.1

191.3

201.6

66.3

20.3

9.8

20

30.9

42

71.9

98.8

152.9

4.3.5.- Precipitación Mensual Generada para la Microcuenca Ustuna Tomando como estación base a la estación Cuchoquesera por ser la más cercana y representativa de similar altitud, se ha procedido al cálculo de la precipitación total en la Microcuenca Ustuna, empleando para tal efecto coeficientes generadores cuyo cálculo se realizo en el ítem correspondiente. Cuadro Nº 4.6. Precipitacion Mensual Generada a partir de la Estación Tunsulla. AÑO 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 MEDIA

ENE 129.6 118.1 353.1 256.8 170.1 166.3 253.1 473.7 269.3 416.7 427.3 153.9 331.1 331.1 77.6 278.3 262.9

FEB 261.9 131.4 213.8 292.1 199.4 230.3 414.1 369.8 368.5 302.4 322.7 296.7 351.1 328.4 161.6 176 276.3

MAR 268.4 204.6 306.1 358.7 197 185.3 163.8 267.7 262.4 270 268.4 292.7 312.9 218.1 234.3 222 252

ABR 105.3 51.6 178.3 141.2 79.5 140.4 103 170.2 319.2 35.7 86.8 133.8 170.3 69.7 33.9 134.6 122.1

MAY 66.4 14.6 50.3 25.8 21.3 23.8 45 8.1 47 80.3 128.1 60 22.1 25.9 9.2 1.2 39.3

JUN 51.9 56.5 43.8 9.7 5.1 6.8 0 24.4 24.3 43.8 29.2 5.1 0 53.5 0 13.8 23

JUL 26.7 38.8 41.1 9.7 8.6 2.4 0 0 11.4 43.8 67.3 70.5 9.7 44.6 31.1 0 25.3

AGO 25.9 48.4 56.7 17.8 5.9 73.5 129.5 76.1 26 52.7 19.1 64.1 67.3 43.8 20.1 55.8 48.9

SEP 26.6 63.1 84.2 69.7 42.2 44.6 118 23.5 115.1 7.3 71.3 67.8 68.1 98.9 117.9 78.2 68.5

OCT 123.2 178.1 242.3 94 86.4 38.6 76.1 212.5 227.7 248.9 55.1 107 51.1 79.5 100.6 80.5 125.1

NOV 122.5 77.6 230.5 132.7 144.3 88.6 178.3 184.9 56.7 50.3 156.5 116.3 91.1 108.2 36.8 100.1 120.7

DIC 96.5 111.8 262.5 154.6 220.3 209.5 280.7 251.2 195.4 327.5 147.6 359.2 82.1 199.5 194.4 113.3 197.9

Max Min Prob. 75%

473.7 77.6 166.3

414.1 131.4 213.8

358.7 163.8 218.1

319.2 33.9 79.5

128.1 1.2 21.3

56.5 0 5.1

70.5 0 8.6

129.5 5.9 25.9

118 7.3 44.6

248.9 38.6 79.5

230.5 36.8 88.6

359.2 82.1 147.6

PRECIPITACIÓN MENSUAL GENERADA ÁMBITO DE ESTUDIO Se reporta la precipitación mensual generada para la microcuenca hidrográfica del río Ustuna, donde se genera la oferta hídrica y la precipitación mensual generada para la zona de cultivos o de riego del proyecto. Información que permitirá estimar la oferta hídrica de la cuenca, así como para la demanda de agua de los cultivos.


Páá g.


Cuadro Nº 4.7: PRECIPITACIÓN MENSUAL GENERADA MICROCUENCA USTUNA (mm) Estación: Altitud: AÑO

F.R:

Cuenca Ustuna

1.175

4270 msnm Ene.

Feb.

Mar.

Abr.

May.

Jun.

Jul.

Ago.

Sep.

Oct.

Nov.

Dic.

ANUAL

1991

158.38

227.59

173.39

67.25

32.37

15.41

16.88

11.34

19.58

73.32

66.71

60.26

922.5

1992

106.93

192.47

184.48

47.94

0.00

49.47

46.18

74.85

13.75

138.18

64.39

122.67

1041.3

1993

322.77

216.44

267.43

113.15

43.71

4.82

41.71

29.49

33.49

110.45

136.65

162.15

1482.3

1994

198.69

169.91

135.95

69.56

16.69

4.00

0.00

0.00

16.69

15.16

52.17

44.65

723.4

1995

152.40

180.83

216.91

60.87

3.17

6.46

5.64

5.52

31.84

18.33

85.89

100.35

868.2

1996

252.16

241.58

206.10

102.58

18.45

4.82

2.47

29.49

8.11

50.17

70.03

118.56

1104.5

1997

221.14

200.93

93.77

74.73

14.45

0.00

0.82

67.56

62.04

32.55

80.37

158.27

1006.6

1998

198.69

173.90

135.95

54.17

2.47

11.99

0.00

6.46

13.63

43.95

62.98

136.89

841.1

1999

171.43

127.90

184.48

116.09

7.17

4.82

4.82

3.17

50.29

131.48

37.48

115.33

954.5

2000

160.86

319.48

179.51

87.37

47.66

39.83

21.45

13.50

42.42

88.17

39.72

216.05

1256.0

2001

291.98

175.54

275.78

38.92

88.96

7.15

15.09

20.65

20.65

22.24

105.32

164.38

1226.7

2002

144.24

234.32

228.76

50.84

15.90

5.24

119.30

114.13

111.68

116.29

74.82

231.46

1447.0

2003

202.45

166.26

168.85

63.33

19.39

0.00

1.53

35.13

27.73

53.35

65.45

151.11

954.6

2004

59.69

173.67

158.27

35.02

6.11

23.50

15.04

19.04

63.92

33.14

57.69

175.31

820.4

2005

151.69

90.71

164.97

47.24

0.00

0.00

15.28

14.81

60.63

75.81

28.55

152.16

801.8

2006

245.81

189.06

231.71

71.21

4.94

9.64

4.70

56.64

12.46

98.47

147.23

149.70

1221.5

2007

160.51

122.79

269.19

84.37

9.05

0.00

8.58

11.87

33.14

68.15

44.42

126.31

938.4

2008

271.19

213.36

179.89

19.51

16.10

11.99

3.06

0.94

21.60

47.72

31.54

91.89

908.8

2009

161.94

168.73

80.25

70.85

26.20

2.94

38.78

14.22

28.91

47.39

107.51

103.64

851.3

2010

243.34

165.32

136.18

60.87

9.52

0.47

6.35

5.17

24.68

34.31

12.34

96.70

795.2

2011

265.43

323.36

146.17

103.75

5.29

2.94

14.57

9.87

31.84

63.80

82.49

139.59

1189.1

2012

143.23

246.87

145.11

123.73

5.88

5.41

1.41

0.35

8.81

40.31

59.69

0.00

780.8

PROM

194.77

196.41

180.14

71.06

17.88

9.58

17.44

24.74

33.54

63.76

68.79

128.06

1006.2

Max.

322.77

323.36

275.78

123.73

88.96

49.47

119.30

114.13

111.68

138.18

147.23

231.46

Min.

59.69

90.71

80.25

19.51

0.00

0.00

0.00

0.00

8.11

15.16

12.34

0.00

Desv.

63.92

55.79

52.70

27.74

20.56

12.79

26.53

29.10

24.25

36.39

33.39

52.44

P50%

185.06

184.95

176.45

68.40

11.99

5.03

7.46

13.86

28.32

51.76

64.92

131.60

P75%

153.89

169.02

145.38

51.67

5.43

2.94

2.61

5.76

17.41

35.81

46.35

101.17

P90%

143.33

131.64

135.95

39.75

2.54

0.00

0.88

1.16

12.57

23.27

32.13

63.42


Páá g.


Cuadro Nº 4.8: PRECIPITACIÓN MENSUAL GENERADA ZONA DE CULTIVOS (mm) Estación: Altitud: AÑO

F.R:

Zona de cultivos

0.8856

3550 msnm Ene.

Feb.

Mar.

Abr.

May.

Jun.

Jul.

Ago.

Sep.

Oct.

Nov.

Dic.

ANUAL

1992

119.37

171.53

130.68

50.69

24.39

11.62

12.72

8.55

14.76

55.26

50.28

45.42

1993

80.59

145.06

139.04

36.13

0.00

37.28

34.80

56.41

10.36

104.15

48.53

92.46

784.8

1994

243.27

163.13

201.56

85.28

32.94

3.63

31.44

22.23

25.24

83.25

103.00

122.21

1117.2

1995

149.75

128.06

102.46

52.43

12.58

3.01

0.00

0.00

12.58

11.42

39.32

33.65

545.3

1996

114.86

136.29

163.48

45.87

2.39

4.87

4.25

4.16

24.00

13.82

64.74

75.63

654.4

1997

190.05

182.08

155.33

77.31

13.90

3.63

1.86

22.23

6.11

37.82

52.78

89.36

832.5

1998

166.67

151.44

70.67

56.32

10.89

0.00

0.62

50.92

46.76

24.53

60.58

119.29

758.7

1999

149.75

131.07

102.46

40.83

1.86

9.03

0.00

4.87

10.27

33.12

47.47

103.17

633.9

2000

129.21

101.92

139.04

87.50

5.40

3.63

3.63

2.39

37.90

99.10

28.25

86.93

724.9

2001

121.24

240.79

135.30

65.85

35.92

30.02

16.16

10.18

31.97

66.45

29.93

162.84

946.7

2002

220.07

132.31

207.86

29.33

67.05

5.39

11.37

15.57

15.57

16.76

79.38

123.90

924.6

2003

108.72

176.61

172.42

38.31

11.98

3.95

89.92

86.02

84.17

87.64

56.39

174.45

1090.6

2004

152.59

125.31

127.26

47.73

14.61

0.00

1.15

26.48

20.90

40.21

49.33

113.89

719.5

2005

44.99

130.89

119.29

26.39

4.61

17.71

11.34

14.35

48.18

24.97

43.48

132.13

618.3

2006

114.33

68.37

124.34

35.60

0.00

0.00

11.51

11.16

45.70

57.14

21.52

114.69

604.4

2007

122.05

127.17

60.49

53.40

19.75

2.21

29.22

10.72

21.79

35.72

81.03

78.11

641.7

2008

183.41

124.60

102.64

45.87

7.17

0.35

4.78

3.90

18.60

25.86

9.30

72.88

599.4

2009

200.06

243.72

110.17

78.20

3.99

2.21

10.98

7.44

24.00

48.09

62.17

105.21

896.2

2010

107.95

186.06

109.37

93.25

4.43

4.07

1.06

0.27

6.64

30.38

44.99

0.00

588.5

PROM

143.10

150.86

130.20

55.07

14.41

7.51

14.57

18.83

26.60

47.14

51.18

97.17

756.7

Max.

243.27

243.72

207.86

93.25

67.05

37.28

89.92

86.02

84.17

104.15

103.00

174.45

Min.

44.99

68.37

60.49

26.39

0.00

0.00

0.00

0.00

6.11

11.42

9.30

0.00

Desv.

48.89

42.93

38.39

20.45

16.47

10.26

21.21

22.49

19.22

28.81

21.94

42.02

P50%

129.21

136.29

127.26

50.69

10.89

3.63

10.98

10.72

21.79

37.82

49.33

103.17

P75%

114.60

127.61

106.01

39.57

4.21

2.21

1.51

4.52

13.67

25.42

41.40

76.87

P90%

102.48

120.07

96.11

34.35

1.49

0.00

0.50

1.97

9.55

16.17

26.90

43.07

87.32

93.18

83.45

32.36

0.00

0.00

0.00

0.00

8.23

19.40

34.01

64.18

PE (mm)

DISTRIBUCIÓN DE LA PE Pp


%PE 5

0

0.00

30

95

0.95

55

90

0.90

80

82

0.82

105

65

0.65

130

45

0.45

155

25

0.25

>155

5

0.05

Páá g.

695.3


CAPITULO V ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE LA ESCORRENTÍA SUPERFICIAL


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V.

ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE LA ESCORRENTÍA SUPERFICIAL Los recursos hídricos en los afluentes en el río Ustuna, considerados para usos poblacional, y agrícola, están constituidos por la escorrentía superficial que discurre por su cauce. No se cuenta con registros de descargas en la unidad hidrográfica del río Ustuna, por lo cual se ha tenido que recurrir a un método indirecto de generación de caudales. El método está basado en la similitud de cuencas y en la distribución proporcional de la escorrentía en función de la relación de las áreas correspondientes (factor de proporcionalidad de áreas de cuencas). Se ha utilizado información de descargas mensuales y diarias en el río Pampas, para generar, analizar y calibrar o ajustar caudales medios mensuales en el río Ustuna, en el punto de interés (Regulación y Derivación o Sección de Control de Captación). La metodología referida, puede aplicarse por la similitud de las características de las unidades hidrográficas en lo relacionado a fisiografía, pisos altitudinales, geomorfología y cobertura vegetal, aunque las áreas sean diferentes.

5.1.

Estaciones Hidrométricas Estación hidrométrica Pampas La estación hidrométrica Pampas, está ubicada en la margen derecha del río Pampas, el Limnímetro junto al estribo del puente, que comunica la región Ayacucho, con el distrito de Huaccana, Centro Poblado de Ahuayro. Región Apurímac. La estación está a cargo del SENAMHI, tiene una persona que es la encargada de la toma de datos los que son reportados a SENAMHI Cuzco. En la actualidad, el Limnímetro está inoperativo, la mira instalada se ha despegado del muro del puente, está rota y dividida En tres partes que están flameando al aire, a manera de bandera, Limnigráfo (que está inoperativo), además el lecho del río se ha profundizado por el arrastre de material grueso, bolonería influenciados por la pendiente del río. Estación hidrométrica Huasapampa La estación Huasapampa mide las descargas del río Sondondo y está ubicada en el Puente Colonial que da al Distrito de Aucara, junto al estribo del puente, cuando se realizo el aforo (2.7 m 3/seg) el pelo del agua no llegaba al 00 (cero) del Limnigráfo, faltando aproximadamente 30 cm (para que el pelo de agua llegue al cero del Limnímetro). La mira está en mal estado, no pudiendo leerse la numeración, por lo que se ha pintado cada metro en la tubería; encontrándose el primer metro oxidado y carcomido por la corrosión, además el lecho del río está conformado por rocas de 0.80 a 1.0 metro de un diámetro, por lo que las lecturas no son muy precisas.

5.2.

Información Histórica Disponible Se recopiló información hidrométrica de las estaciones Pampas (Marcelino Cerna) y Sondondo (Huasapampa) que un primer momento fueron operadas por el SENAMHI, en ese sentido se utilizaron los registros mensuales del período 1965 – 1978 para


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Pampas y desde el año 1965 hasta 1988 para Huasapampa. Posteriormente la estación Pampas fue desactivada y no se cuenta con registros actualizados. Es necesario aclarar que la estación Huasapampa continua registrando caudales diarios a partir del año 1996 hasta la fecha según información proporcionada por la OIRH (Oficina de Información de Recursos Hídricos de la ANA), pero en los hidrogramas se observan caudales muy elevados y poco confiables, por este motivo no será considerado para los fines del presente estudio. El análisis de las descargas medias mensuales del río Pampas ha sido evaluado utilizando la información de la estación Pampas y las descargas del río Sondondo se ha analizado con la estación Huasapampa, la ubicación de ambas se muestra en el Cuadro N° 5.1. Cuadro N° 5.1. Estaciones Hidrométricas N°

ESTACIÓN

UBICACIÓN POLÍTICA

UBICACIÓN GEOGRÁFICA

Dpto.

Prov.

Dist.

Longitud

Latitud

Altitud

1

Huasapampa

Ayacucho

Lucanas

Aucara

73°57´

14°16´

2900

2

Marcelino Cerna (Puente Pampa)

Apurímac

Chincheros

Chincheros

73°50´

13°26´

2032

FUENTE: Senamhi - Lima

5.3.

Análisis de Consistencia Se evaluó la consistencia de la información descargas medias mensuales, para establecer si existen posibles fenómenos de no homogeneidad e inconsistencia de los datos, que puede reflejarse como “saltos” y/o tendencias en las series de tiempo históricas, el procedimiento a seguir en todo análisis estadístico. La información hidrométrica correspondió a los registros históricos de las estaciones Pampas (río Pampas), Huasapampa (río Sondondo). Para efectos de análisis, se estableció un período común entre las estaciones de descargas, en función al período de registro existente, y correspondió a 1965 – 1978 para los ríos Pampas y Sondondo. Básicamente es detectar posibles inconsistencias y no homogeneidades, previa evaluación de las series históricas para obtener registros más confiables y de menor riesgo, este procedimiento en el análisis gráfico, doble masa y estadístico. Análisis Gráfico Se elaboraron hidrogramas históricos a nivel anual y mensual con la finalidad de analizar posibles saltos o tendencias durante el período de registro de la información existente, así como detectar y eliminar valores extremadamente altos o bajos que no relejen el comportamiento de la variable analizada. Los hidrogramas se usaron también con la finalidad de establecer el período de registro más confiable en cada serie analizada, es decir estos fueron comparados simultáneamente a nivel mensual y anual, con la finalidad de visualizar si tenían un comportamiento similar. Estas descargas medias mensuales han servido para calibrar


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el modelo con las estaciones de Huasapampa del río Sondondo y la estación de Pampas (Río Blanco). Análisis de Doble Masa y Análisis Estadístico El gráfico de doble masa muestra una buena correspondencia entre los registros de ambas estaciones, las curvas no presentan dispersiones ni quiebres. No fue necesario efectuar el análisis estadístico, en razón a que visualmente la data histórica es consistente para el período 1964 – 1978. 5.4.

Completación y Extensión de la Información Evaluada la consistencia de la estación hidrométrica Pampas (río Pampas), esta fue extendida por el método transformación lluvia – escorrentía utilizando la plataforma del Sistema para Evaluación y Planeación del Agua (WEAP) para el período 1965 – 2009.

5.5.

Análisis de Persistencia La disponibilidad hídrica para los ríos Pampas, Sondondo y Ustuna a diferentes niveles de persistencia se ha determinado empleando la formula de Weibull y que corresponde al 50%, 75% y 95% persistencia en el tiempo, optándose por este método debido a que no se trata de extrapolar valores fuera del rango de frecuencias de los valores observados. La fórmula Weibull corresponde: p = i/(n + 1) Donde: i = es el orden del evento, siendo i = 1 para el primer valor, y “n” = es el número de años del registro. Al calcular la probabilidad empírica para las observaciones de la muestra, estamos más cerca del comportamiento real del régimen fluvial del río Pampas. 5.6 GENERACIÓN DE CAUDALES MEDIOS MENSUALES EN EL ÁREA DE ESTUDIO 5.6.1 Modelo Hidrológico A fin de evaluar las disponibilidades de caudales mensuales se aplicará un modelo de generación de caudales que combina el balance hídrico con un proceso Markoviano. Este modelo se aplica principalmente para cuencas sin información de caudales y que genera caudales en base a la precipitación para lo cual se dispone de registros extensos de las 06 estaciones de similitud climática y dentro de la cuenca de Apacheta. El modelo hidrológico aplicado se desarrolló en 1980 por la Misión Técnica Alemana que apoyaba al sector de Irrigaciones del Ministerio de Agricultura (Convenio GTZ – Plan Meris II PEPMI).


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Una descripción de este modelo se presenta en el Anexo N 06 – Modelo Hidrológico para generar caudales. Este modelo de balance hídrico es muy sensible a entradas de lluvia para generar caudales. Esto es importante para generar caudales en cuencas intermitentes o perennes como la de Ustuna y cuencas vecinas, en donde se producen caudales importantes en el período de avenidas, condicionadas a altas precipitaciones que ocurren en forma de saltos sólo en el período de lluvias. El modelo es simple en su concepción y aplicación y antes de aplicarlo se hizo pruebas en la cuenca del río Cachi que tiene registros concurrentes de precipitación y caudales registrados. El modelo hidrológico de Lutz Scholz, ha sido estudiado y calibrado en 19 cuencas de la Sierra Peruana, ubicadas en las regiones de Cuzco, Huancavelica, Junín, Ayacucho, Apurímac y Cajamarca, y es aplicable generalmente para pequeñas y medianas unidades hidrográficas con escasa información hidrométrica. Para el presente estudio ha sido seleccionado por que la zona de estudio tiene las características y condiciones para las cuales ha sido establecido el modelo. Por eso es importante la calibración de parámetros de ingreso al modelo a aplicar y cualquier modelo de balance hídrico que se cumple en cualquier cuenca de la Sierra Central Sur Ayacucho, debe tener sus parámetros calibrados en la región, por lo que en el presente estudio se ha verificado la calibración con los datos hidrométricos registrados en la estación Apacheta cuenca vecina y dicha información básica para la calibración del modelo constó de lo siguiente: Parámetros físicos. establecidas.

Las

características

fisiográficas

de

las

microcuencas

Caudales Medios Mensuales. Se tomaron los registros de la estación Apacheta, que mide las descargas medias del río Apacheta, que serán usados para la calibración de las quebradas afluentes al mencionado río. Aplicación del Modelo de Generación de Caudales en las Microcuencas de Estudio como Ustuna y Chojehuaray Antes de aplicar el modelo a las Microcuencas, se ha aplicado este procedimiento en la evaluación Hidrológica del Proyecto Integral Río Cachi, por tener registros concurrentes de precipitación y descargas, y en la cual se puede tener una referencia del comportamiento de los parámetros del modelo y su performance. Loa resultados fueron satisfactorios y se obtuvo valores de referencias de los parámetros principales del modelo como son la lluvia efectiva que produce escorrentía y consecuentemente el coeficiente de escorrentía, así como también se conoció el proceso de retención y gasto de la cuenca. Los parámetros principales de entrada del modelo para las microcuencas de estudio fueron el coeficiente de escorrentía (que se encontró variable entre 0,26 – 0,64), las láminas de retención de la cuenca bajas (34 a 152 mm/año) por eso los bajos valores de caudales de estiaje. Asimismo el factor de precipitación fue calibrado en sucesivas operaciones del modelo.


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Páá g.


El rendimiento hídrico de la unidad hidrográfica de Ustuna es de 7.88 lt/seg/Km2 este valor se encuentra dentro del rango permisible para cuencas de la Sierra Central Sur, siendo comparativamente el rendimiento de la cuenca vecina de Apacheta de 8.00 lt/seg/Km 2, demostrando que el Modelo Deterministico Estocástico de Lutz Scholz está calibrado para la zona de estudio.


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Caudal medio mensual río Ustuna l/seg

:

0.218 m3/seg

Volumen de escurrimiento Superficial MMC.

:

6´877,778 m3 = 6.877

Volumen de escurrimiento superficial redondeado :

6.50 MMC (Valor conservador)

=

218

Según Estudio Hidrológico para el Embalse Ustunaccocha (2012), se tiene la siguiente información: Demanda de Agua del Subsector Ccasanccay

:

3.50 MMC

Demanda de Agua del Subsector Anchachuasi

:

2.00 MMC

Volumen de reserva en el embalse Ustunaccocha :

0.50 MMC (Agua intangible)


5.50 MMC

:

Con el modelo aplicado en la cuenca Ustuna se ha efectuado diversas corridas obteniéndose resultados satisfactorios tal como se muestran los caudales generados medios mensuales en el Estudio Hidrológico del 2014 reformulado para el Proyecto “CONSTRUCCIÓN DEL SISTEMA DE RIEGO LAGUNA USTUNACCOCHA – CCASANCCAY, DISTRITO DE VINCHOS, PROVINCIA HUAMANGA – AYACUCHO” Cuadro N° 6.1.- Determinación de los Caudales Medios Mensuales para un Año Promedio (Oferta) Método Estocástico Deterministico de LUTZ SHOLTZ Microcuenca Ustuna

MESES

Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Setiembre Octubre Noviembre Diciembre

RENDIMIENTO MEDIO MENSUAL (K) (LT/SEG/Km2) 13 17 11 11 7 5 4 3.3 3.3 4 5 8

ÁREA DE RENDIMIENTO ESCURRIMIENTO CUENCA AL 80 % DE ESTIMADO EN PERSISTENCIA (lt/seg.) ESTUDIO (LT/SEG) (Km2) 24.66 320.58 256.464 24.66 419.22 335.376 24.66 271.26 217.008 24.66 271.26 217.008 24.66 172.62 138.096 24.66 123.30 98.64 24.66 98.64 78.912 24.66 81.38 65.102 24.66 81.38 65.102 24.66 98.64 78.912 24.66 123.30 98.64 24.66 197.28 157.824

Rendimiento Hídrico de la Unidad Hidrográfica de Ustuna es de 7.63 lt/seg/Km2 este valor se encuentra dentro del rango permisible para cuencas de la Sierra Central Sur (Región Ayacucho) que varían de 7.00 a 8.00 lt/seg/Km 2,


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demostrando que el Modelo Deterministico Estocástico de LUTZ esta calibrado para la zona de estudio. Caudal medio mensual es de 220 lt/seg (Curva de Persistencia del 80%) Caudal Medio Mensual es de 0.220 m3/seg. Volumen de escurrimiento Superficial es de 6´940,436.881 m3 = 6.90 MMC. Volumen de escurrimiento Superficial se tomado como un valor conservador de 6.50 MMC. Caudales de Aforos – Oferta Microcuenca Ustuna Los siguientes caudales corresponden a aforos realizados en la Cuenca Ustuna que se ubica en el punto de Represamiento o Regulación Ustunaccocha y la zona a irrigar, que corresponden básicamente a los terrenos ubicados en la Margen Izquierda del Río Ustuna.

Cuadro Nº 2.19. Aforo de la Descarga Del Rio Ustuna MÉTODO DE AFORO DESCRIPCIÓN AFORO m3/seg Punto de Correntómetro 1.77 Regulación Punto de Flotador 1.34 Regulación Punto de Flotador 0.09 Regulación Fuente: Estudio Hidrológico, 2012

FECHA 05/04/2012 11/04/2012 18/06/2012



FECHA 26/09/2013 26/09/2013

26/02/2015 07/03/2015

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CAPITULO VI DEMANDA HÍDRICA


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VI.

DEMANDA HÍDRICA 6.1. Introducción Las demandas de agua de la unidad hidrográfica del río Ustuna del punto del ámbito del proyecto están constituidas por los diversos usos que aprovechan los recursos hídricos que se generan en su ámbito, agrícola. La principal característica de las áreas cultivadas en la irrigación Ccasanccay – Anchachuasi es que se encuentran ubicadas en zonas climáticas en donde la precipitación es de ocurrencia regular y bien significativa, mínima en los sectores cercanos a la sierra central Nor Oeste y algo más significativa en la parte media de la microcuenca, de lo cual se desprende la necesidad del riego superficial para sostener la agricultura a lo largo del año. El cálculo de los requerimientos de agua se ha realizado teniendo en cuenta los siguientes aspectos generales:  Definición del área de Riego según su aptitud para riego que intervienen en la zona de estudio.  Cédula de Cultivo establecida para una campaña agrícola promedio.  Evapotranspiración Potencial.  Eficiencia de Riego. En la microcuenca del río Ustuna, debido a la escasez de precipitaciones la agricultura en el valle se desarrolla mayoritariamente por riego superficial complementario, agrupados en el Comité de s y la Junta de s y que está conformada la Comisión de s Ccasanccay y Comisión de s Anchachuasi. La estimación de la disponibilidad de agua en la cuenca, se realizó por medio de modelos matemáticos. El uso de los modelos matemáticos en hidrología es muy amplio, de modo que, prácticamente en cada especialidad hidrológica se han desarrollado modelos matemáticos para la solución de problemas generales y específicos. En los últimos años las técnicas de simulación hidrológica han tenido una difusión, algunos modelos son de aplicación especifica, mientras que otros son de aplicación general. 6.2. Oferta de agua La estimación de la disponibilidad de agua en la cuenca, se realizó por medio de modelos matemáticos. El uso de los modelos matemáticos en hidrología es muy amplio, de modo que, prácticamente en cada especialidad hidrológica se han desarrollado modelos matemáticos para la solución de problemas generales y específicos. En los últimos años las técnicas de simulación hidrológica han tenido una difusión, algunos modelos son de aplicación específica, mientras que otros son de aplicación general.


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Existe asimismo una amplitud variedad de formulaciones matemáticas adoptadas por diferentes modelos para describir los diversos componentes de los procesos de precipitación-escorrentía, pudiendo diferir éstas, no sólo en términos conceptuales sino también en nivel de complejidad. Planificadores o diseñadores, quienes requieren información hidrológica, tendrán que elegir entre una amplia variedad de modelos disponibles. Dado que no existe un modelo universal, apropiado para la solución de todos los problemas hidrológicos, la opción de realizar uno que satisfaga los problemas de la hidrología aplicada en cualquier caso, se hace muy difícil. La transformación de la precipitación en Escorrentía, se ha realizado aplicando el método de “Generación de Caudales medios Mensuales en la Sierra Peruana – Lutz Scholz”, desarrollado por el Programa Nacional de Pequeñas y Medianas Irrigaciones – Plan Meris II en 1980, cuyo cálculo está basado en la modelación matemática del ciclo hídrico. La bondad del modelo se puede apreciar al comparar los caudales generados con el modelo con los caudales registrados en la estación de control hidráulico. El cálculo de la oferta de Agua para el punto de captación en el Sistema hidrográfico (Cuadro N° 6.1), ampliamente desarrollado en el capítulos anteriores, ha sido calculado en base a un modelo de Generación Promedios mensuales para un año promedio anual Modelo de LUTZ – SHOLTZ. 6.2.1.- Caudales – Oferta Microcuenca del Río Ustuna El objeto del presente Ítem es la estimación de los caudales naturales o escorrentía superficial natural en los puntos de aprovechamiento involucrados en el esquema hidráulico del proyecto y que corresponden básicamente a la Irrigación Ccasanccay - Anchachuasi. Como no se ha encontrado información hidrométrica alguna en la zona del proyecto y debido a que el área de la cuenca de recolección es pequeña, se ha optado por utilizar un coeficiente precipitación-escorrentía, cuyo valor varía entre 0.5 a 0.6. La generación de caudales para un año promedio se han obtenido aplicando modelo estocástico Markoviano de LUTZ y Sholtz que es el modelo recomendado para la región de la Sierra Peruana pero teniendo en cuenta que tiene que ser calibrado para los resultados obtenidos de los caudales generados mensualmente en una año promedio sean validos tiene que cumplir que el rendimiento hídrico debe estar en el rango de 7.0 a 8.0 lt/seg/ha. Los Resultados de los Caudales Medios Mensuales se resumen en el Cuadro N° 6.1 que se adjunta.


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Cuadro N° 6.1.- Determinación de los Caudales Medios Mensuales para un Año Promedio (Oferta) Método Estocástico Deterministico de LUTZ SHOLTZ Microcuenca Ustuna RENDIMIENTO MEDIO MENSUAL (K) (LT/SEG/Km2)

MESES

Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Setiembre Octubre Noviembre Diciembre

13 17 11 11 7 5 4 3.3 3.3 4 5 8

ÁREA DE RENDIMIENTO ESCURRIMIENTO CUENCA AL 80 % DE ESTIMADO EN PERSISTENCIA (lt/seg.) ESTUDIO (LT/SEG) (Km2) 24.66 320.58 256.464 24.66 419.22 335.376 24.66 271.26 217.008 24.66 271.26 217.008 24.66 172.62 138.096 24.66 123.30 98.64 24.66 98.64 78.912 24.66 81.38 65.102 24.66 81.38 65.102 24.66 98.64 78.912 24.66 123.30 98.64 24.66 197.28 157.824

Rendimiento Hídrico de la Unidad Hidrográfica de Ustuna es de 7.63 lt/seg/Km2 este valor se encuentra dentro del rango permisible para cuencas de la Sierra Central Sur (Región Ayacucho) que varían de 7.00 a 8.00 lt/seg/Km 2, demostrando que el Modelo Deterministico Estocástico de LUTZ esta calibrado para la zona de estudio. Caudal medio mensual es de 188.20 lt/seg Caudal Medio Mensual es de 0.18820 m3/seg. Volumen de escurrimiento Superficial es de 5´928,109.425 m3 = 6.00 MMC. Caudales de Aforos – Oferta Microcuenca Ustuna Los siguientes caudales corresponden a aforos realizados en la Cuenca Ustuna que se ubica en el punto de Represamiento o Regulación Ustunaccocha y la zona a irrigar, que corresponden básicamente a los terrenos ubicados en la Margen Izquierda del Río Ustuna. Cuadro Nº 2.19. Aforo de la Descarga Del Rio Ustuna MÉTODO DE AFORO DESCRIPCIÓN AFORO m3/seg Punto de Correntómetro 1.77 Regulación Punto de Flotador 1.34 Regulación Punto de Flotador 0.09 Regulación Fuente: Estudio Hidrológico, 2012


FECHA 05/04/2012 11/04/2012 18/06/2012

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FECHA 26/09/2013 26/09/2013

26/02/2015 07/03/2015

6.3. Demanda de Agua En el presente análisis se toma la Demanda hídrica como la única de la demanda para riego. Estos componentes se presentan en las siguientes secciones. Demanda de Agua de Uso Agrícola La demanda de agua para riego ha sido estimada mediante el análisis multiespectral de la imagen satelital LandSat 7 ETM+, de fecha 22/12/2003, de donde se ha definido los tipos de vegetación para cada Sistema Hidrográfico en base al índice de Vegetación (NDIV) obtenida de esta imagen. Esta información al ser superpuesta con el mapa de pendientes se obtiene el mapa de vegetación – Pendiente, con esta información se ha definido las áreas potenciales agrícolas en el ámbito del proyecto, mayor detalle de estos procedimientos se encuentran en el Anexo del Documento Principal. La demanda hídrica en el proyecto, es agrícola, no habiendo otro tipo de demanda. El área potencialmente aprovechable es de 800 ha. de la época de estiaje. Se asumió el riego gravedad tecnificado (30%) y presurizado (70%) del 100% del área, como área de expansión interna y expansión externa o ampliación de frontera agrícola. La determinación de la demanda de agua en las áreas bajo riego beneficiadas con el proyecto, tiene como principal objetivo el cálculo de los volúmenes de agua para fines agrícolas, los mismos que intervienen en la determinación del balance hídrico. El sector de riego a beneficiar se encuentra en Ccasanccay y Vinchos, y se ha realizado el cálculo de la demanda por uso agrícola para la situación actual y para la situación futura con proyecto. Con la información meteorológica disponible de las estaciones en el ámbito de la parte del proyecto de estudio se ha estimado la evapotranspiración para cada tipo de vegetación de la cedula de cultivo estándar con la ayuda del programa CROPWAT y con la opción del método Penman – Monteith. Con esta información y el área cultivada se ha determinado las demandas netas y brutas para cada sistema de riego. Para la estimación de la demanda bruta se ha considerado una eficiencia de riego


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igual 40% y 75%, este valor ha sido considerado en base al estado de los canales de conducción y distribución a proyectarse en el ámbito de estudio y al manejo de agua por los s, mayor detalle de los cálculos de la demanda de agua para uso agrícola se encuentra en el Anexo del Documento Principal del Estudio Agrológico. 6.4.

DETERMINACIÓN DE LA DEMANDA HÍDRICA 6.4.1.- Cédula de Cultivos La demanda agrícola se determinó en base a una cédula de cultivos, conformada por una selección de cultivos representativos de los cultivos actuales y proyectados – permanentes y transitorio – en el área de riego en Ccasanccay. 6.4.2.- Evapotranspiración Potencial La evapotranspiración potencial, ETo (diaria y mensual), fue determinada por el Consultor, por el Método de Penman – Monteith, en base al Manual 56 de la FAO, Crop evapotranspiration, 1990, con información de la estación Allpachaca, la misma que se muestra en el Cuadro N° 6.2.

Cuadro N° 6.2. Variación de la Evapotranspiración Media Potencial por el Método de Penman – Monteith. Estación Allpachaca. Altitud. 3600 msnm. MESES

ETo media (mm/mes) Penman – Monteith

ETo (mm/día). Penman – Monteith

Enero Febrero

176.39 152.60

104.030 (*) 91.970

5.69 3.356 (*) 5.45 3.285

Marzo

163.68

95.780

5.28 3.090

Abril

159.00

91.140

5.30 3.038

Mayo

144.15

88.560

4.65 2.857

Junio

130.80

77.250

4.36 2.575

Julio Agosto Setiembre

135.60 148.80 158.40

79.660 93.300 96.990

4.36 2.570 4.80 3.010 5.28 3.233

Octubre

171.12

111.390

5.52 3.593

Noviembre

162.00

111.960

5.40 3.732

Diciembre

184.45

100.140

5.95

Total

1886.55 1142.17

3.230

(*) Método de Hargreaves (mm/mes y mm/día).

Cuadro N° 6.2.A. Variación de la Evapotranspiración Media Potencial por el Método de Hargreaves. Estación Putacca. Altitud. 3550 msnm. MESES Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio


ETo media (mm/mes) 108.58 90.64 90.54 75.91 70.25 63.40 74.72

ETo media (mm/día) 3.503 3.237 2.921 2.530 2.266 2.113 2.410

Páá g.


Agosto 88.65 Setiembre 94.07 Octubre 116.81 Noviembre 130.39 Diciembre 125.83 TOTAL: 1129.79 Fuente: Elaboración propia

2.859 3.136 3.768 4.346 4.059

La relación para calcular la ETo del cultivo de referencia es la siguiente: Para calcular la evapotranspiración potencial existen una diversidad de métodos, actualmente existen 36 formulas empíricas y de ellos en la Sierra Central Sur se vienen utilizando los siguientes métodos indirectos como: Método de Hargreaves Calibrado, Método de Penman – Monteith (CROPWAT), y otros. Los resultados obtenidos por estos métodos se resumen es el siguiente Cuadro N° 6.3. Cuadro N° 6.3: Valores de Evapotranspiración Potencial Calculados por Método Lisimétrico Estación Condorpaqcha Altitud 3630.

Enero

ETp mm/día SENAMHI (*) 4.15

3.65

3.33

3.1

Febrero

3.72

3.29

3.35

3

Marzo

3.27

3.07

3.15

2.9

Abril

3.02

2.66

2.92

2.6

Meses

ETp mm/día UNSCH

ETp mm/día CondorpaqchaAyacucho (**)

ETp mm/día PENMAN MODIFICADO

Mayo

2.82

2.6

3.33

2.8

Junio

2.63

2.35

3.01

2.5

Julio

2.7

2.55

3.3

2.7

Agosto

3.2

2.99

3.73

3

Setiembre

3.84

3.35

4.83

3.1

Octubre

4.14

3.82

3.78

3.3

Noviembre

4.77

3.94

3.38

3.3

3.95

3.7

3.5

Diciembre 4.56 Fuente: Elaboración propia

 Valores calculados con registros de la Estación Meteorológica de Allpachaca SENAMHI por el método de Hargreaves, período de registro 17 años. Altitud de 3600 msnm.  Valores de ETp obtenidos por lisímetros instalados en la Comunidad de Condorpaqcha – Cuchoquesera a una altitud de 3630 msnm, período de registros de 12 meses, cultivo de referencia Rye Grass. Para el cálculo de la evapotranspiración potencial se han tomado los datos correspondiente a las estaciones climatológicas de Tambillo, San Miguel, Huamanga, Huancapi, Chiara, Putacca, Cuchoquesera, Los Libertadores y Allpachaca.


Páá g.


Cuadro Nº 6.4. Evapotranspiración Potencial de Estación Tambillo. Altitud: 3250 msnm. Mes

ETp TURC

mm/día mm/mes Enero 2.71 83.91 Febrero 2.65 74.14 Marzo 2.49 77.1 Abril 2.86 85.68 Mayo 2.95 91.55 Junio 2.74 82.05 Julio 2.74 84.8 Agosto 2.94 91.01 Setiembre 3.09 92.78 Octubre 3.24 100.45 Noviembr 3.41 102.44 e Diciembre 2.82 87.54 Fuente: Elaboración propia

ETp ETp ETp PENMAN ETp PROMEDIO THORNTHWAITE HARGREAVES MONTHEI mm/día mm/mes mm/día mm/mes mm/día mm/mes mm/día mm/mes 1.86 57.59 4.35 134.9 3.76 116.71 3.17 92.28 1.78 48.84 4.4 123.15 3.72 104.07 3.14 87.8 1.77 54.98 4.36 135.25 3.52 109.02 3.03 94.08 1.86 55.69 4.4 132.08 3.44 103.22 3.14 94.17 1.82 56.5 4.29 132.88 3.42 106.13 3.12 96.77 1.7 51.06 4.07 122.15 3.18 95.3 2.92 87.64 1.65 51.02 4.1 126.95 3.26 101.15 2.93 90.98 1.73 53.75 4.42 137.04 3.67 113.85 3.19 98.91 1.88 56.31 4.76 142.8 4.04 121.08 3.44 103.24 2.03 62.85 4.95 153.6 4.59 142.36 3.7 114.81 2.08 62.27 4.84 145.22 4.75 142.4 3.77 113.08 1.96

60.83

4.61

143.02

4.51

141.17

3.49

108.14

6.4.3.- Coeficiente de cultivo (Kc) Las características de cada cultivo sobre sus necesidades de agua, están dadas por el coeficiente de cultivo Kc, que relacionan la Eto con la evapotranspiración del cultivo, en condiciones óptimas y que produzcan rendimientos también óptimos. Los coeficientes de los cultivos asumidos para la cédula propuesta, fueron determinados para el Proyecto de Irrigación Ccasanccay, tomando como referencia el Manual 24 – FAO, considerando las características del cultivo, fecha de siembra, ritmo de desarrollo, período vegetativo, condiciones climáticas y frecuencia de riego. 6.4.4.- Los módulos de Riego Los módulos de riego en la unidad hidrográfica o valles se han obtenido a partir de la cedula de riego óptima para la Sierra del país fluctúan entre 0.60 lt/seg/ha


Páá g.


a 0.95 lt/seg/ha para riego por gravedad (promedio de 0.75 lt/seg/ha) y para riego presurizado (aspersión) entre 0.35 lt/seg/ha a 0.50 lt/seg/ha (promedio de 0.40 lt/seg/ha), que actualmente se vienen utilizando para la elaboración de las medianas y pequeñas irrigaciones. 6.4.5.- Eficiencia de riego (Er) La demanda de agua bruta de riego se calcula teniendo en cuenta la eficiencia de riego, la que consta de 3 componentes: aplicación, operación/distribución y conducción.

Teniendo en cuenta las condiciones de la infraestructura a construir y el funcionamiento del sistema hidráulico del sistema de riego Integral de los sectores de riego CCASANCCAY y ANCHACHUASI, para el cual es necesario contar con buen manejo y uso del agua de riego reflejado en su eficiencia, se ha considerado como porcentajes de eficiencia de conducción, distribución y aplicación, para el cálculo de las necesidades de riego detallados en el cuadro N°6.5 y 6.6. Cuadro 6.5: Eficiencias de riego superficial por gravedad Ccasanccay y Anchachuasi Tipo de Eficiencia

Símbolo

%

Conducción

Ec

95

Distribución

Ed

95

Aplicación

Ea

45

Eficiencia de riego Er Fuente: Elaboración propia

40

Descripción Considerando las pérdidas desde la toma hasta la zona de riego, conducción por tubería Considerando las pérdidas en tomas y distribución por tubería Considerando la aplicación mediante riego superficial por gravedad (surcos y melgas) Todas las pérdidas

Cuadro 6.6: Eficiencias de riego presurizado por aspersión Ccasanccay y Anchachuasi Tipo de Eficiencia

Símbolo %

Conducción

Ec

95

Distribución

Ed

95

Aplicación

Ea

80

Eficiencia de riego Er 75 Fuente: Elaboración propia

Descripción Considerando las pérdidas desde la toma hasta la zona de riego, conducción por tubería Considerando las pérdidas en tomas y distribución por tubería Considerando la aplicación mediante riego presurizado por aspersión Todas las pérdidas

El producto de estas tres eficiencias se conoce como eficiencias de riego. Er. Para la irrigación Ccasanccay -Anchachuasi, se asumió – en uso eficiente del agua – las siguientes eficiencias de riego mejoradas: Para el riego por gravedad tecnificado:


Páá g.


Eficiencia de riego (Er g) = 0.40 (40%) Para el riego presurizado: Eficiencia de riego (Er p) = 0.75 (75%) y 0.72 (72%) 6.4.6.- Precipitación Efectiva (PE) La lluvia o precipitación efectiva (PE), es la parte de la precipitación total que puede ser aprovechada por los cultivos; fue estimada a partir de la precipitación total mensual promedio (PPx) en la estación Allpachaca, para el período 1964 – 2010 (ANA, Referencia Bibliográfica N° 2), según el método del U.S. Bureau of Reclamation. La PE mensual para el balance hídrico en la irrigación Ccasanccay – que hace un total de 846.6 mm – es la siguiente: Cuadro N° 6.7. Precipitación Efectiva Putacca MES Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Setiembre Octubre Noviembre Diciembre TOTAL:

PRECIPITACIÓN 75% (mm) 116.3 120.6 110.6 25.7 2.4 0.4 0.9 1.7 11.8 27.4 36.3 85.1 539.2

PRECIPITACIÓN EFECTIVA (mm) 88.1 90.0 85.5 19.7 0.0 0.0 0.0 0.0 6.5 21.3 29.4 70.1 410.6

Cuadro N° 6.7.A. Precipitación Efectiva Chiara MES Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Setiembre Octubre Noviembre Diciembre Total

Rain

Eff rain

mm

mm

208.00 191.00 201.00 66.00 20.00 10.00 20.00 31.00 42.00 72.00 99.00 153.00 1113.00

138.80 132.60 136.40 59.00 19.40 9.80 19.40 29.50 39.20 63.70 83.30 115.50 846.60

6.4.7.- Derecho de Terceros


Páá g.


No existen derechos de terceros en los cauces de la unidad hidrográfica Ustuna.

6.4.8.- Estimación de la demanda de agua para riego La demanda bruta de agua de riego, o requerimiento bruto a nivel del sistema, a nivel mensual, para cada cultivo, se obtuvo mediante la siguiente expresión: RBT = (10 * A (ETo * Kc – PE))/Er Donde: RBT = Requerimiento bruto de agua a nivel terciario (1 000 m3/mes) A

= Área cultivada (ha)

ETo = Evapotranspiración potencial (mm/mes) Kc = Coeficiente de cultivo de uso consuntivo PE = Precipitación efectiva (mm) Er

= Eficiencia de riego a nivel del sistema = 0.75.

6.4.9.- Demanda Agrícola sin proyecto A continuación se presenta la cédula de cultivo actual de la margen derecha de la zona del proyecto, en la cual se observan los valores de kc y el área correspondiente a cada cultivo (Referencia Estudio Agrológico). Para el cálculo de demanda agrícola actual de la zona de interés se ha considerado una eficiencia de riego de 0.75 correspondiente a las condiciones actuales del sistema de riego por gravedad con que cuenta el área de estudio. Se observa que en los meses de Diciembre, Enero, Febrero y Marzo la precipitación efectiva del lugar cubre las necesidades hídricas de los cultivos actuales, mientras que para el resto de meses se ha obtenido la demanda total de riego correspondiente en 0.73 MMC. 6.4.10.- Demanda Agrícola con proyecto. A continuación se presenta la cédula de cultivo planteada a futuro para el proyecto, la cual considera una ampliación de 680 has del cultivo de papa, 300 has del cultivo de avena y 60 has de pastos; además de incorporar el cultivo de haba en los meses de Mayo a Agosto con 35 has. Para la viabilidad del proyecto se requiere del mantenimiento y la tecnificación del sistema de riego presurizado y localizado, con lo cual se logrará un aumento de la eficiencia de riego de 0.75. La demanda hídrica total en la irrigación Ccasanccay para 700 ha, alcanzaría un volumen total anual de 3.50 MMC, correspondiendo al riego presurizado, una demanda total de 3.50 MMC (700 ha en campaña de rotación).


Páá g.


Para el sistema de riego presurizado- se tendrá una demanda unitaria de 5,000 m3/ha.

CEDULA DE CULTIVO ÓPTIMA SECTOR DE RIEGO CCASANCCAY


Páá g.



Páá g.



Páá g.



Páá g.


CEDULA DE CULTIVO ÓPTIMA SECTOR RIEGO ANCHACCHUASI


Páá g.



Páá g.



Páá g.



Páá g.


DISTRIBUCIÓN DE CAUDALES POR UNIDAD DE RIEGO –SECTOR DE RIEGO CCASANCCAY El caudal de 350 l/s será derivado desde el embalse Ustunaccocha, conducido por canal principal con una longitud total de 18.770 km. Considerando las áreas en producción tanto de campaña grande como de campaña chica de las 17 laterales de riego con caudales que varían de 8 l/s hasta 36 l/s a las 17 unidades de riego. La distribución de áreas por unidades de riego en campaña grande, así como la distribución de caudales para cada unidad de riego en campaña chica, se indican en el cuadro N° 6.10 y 6.11 respectivamente. La distribución a los laterales de riego se resumen en el cuadro N° 6.10, donde mediante 17 laterales de riego que se derivan del canal principal se dotará de agua a las 17 unidades de riego beneficiadas con el proyecto de la margen izquierda, significa que algunas unidades de riego serán alimentadas por 1,2 ó más laterales según su ubicación respecto a la línea principal. En el cuadro N° 6.10 se detallan las longitudes y caudales a conducir tanto por el canal principal como los canales laterales. Cuadro 6.10: Distribución de caudales a los laterales de riego –Sector de Riego Ccasanccay - Anexos


Páá g.


N°

DESCRIPCIÓN

CAUDAL (l/s)

ÁREA A IRRIGAR (ha)

Ccochapunco I Esperapampa Ranracancha Qochapunco Concahuaylla Orcconchupa Ccasanccay Remillayocc Bella Vista Qarhuapuquio Ccanccayllo Qenwa Accomachay Casacruz Huayllapampa Vizcachayocc

20.5 2 12.0 3 8.0 4 20 5 20 6 34.5 7 20.5 8 20 9 30.5 10 27.0 11 25.5 12 15.5 13 18.5 14 12.5 15 36 16 29 TOTAL: 350 Fuente: Elaboración del equipo consultor

10 12 16 40 40 69 41 40 61 54 51 31 37 25 72 58 700

En el cuadro N° 6.12 se describe las obras de construir o instalar en cada uno de los laterales de riego del proyecto.

Cuadro 6.12: Resumen de canal principal y laterales de riego N°

DESCRIPCIÓN

1

Ccochapunco I

CAUDAL (l/s) 20.5

Ccochapunco II

3

Esperapampa Ranracancha

12.0 8.0

Tambomachay

5 6 7 8 9 10


Qochapunco Concahuaylla Orcconchupa Ccasanccay Remillayocc Bella Vista Qarhuapuquio

20.0 20.0 34.5 20.5 20.0 30.5 27.0

Páá g.


Huayunchoccllo 11 12 13 14 15 16 TOTAL: Línea de conducción Principal

Ccanccayllo Qenwa Accomachay Casacruz Huayllapampa Vizcachayocc

25.5 15.5 18.5 12.5 36.0 29.0 Q = 350 l/s Q = 0.350 m3/s

18.770 Km

Fuente: Elaboración del equipo consultor

DISTRIBUCIÓN DE CAUDALES POR UNIDAD DE RIEGO SECTOR DE RIEGO ANCHACHUASI El caudal de 200 l/seg será derivado desde el embalse Ustunaccocha, conducido por un canal principal con una longitud de 17.365 km. Considerando las áreas en producción tanto de campaña grande como de campaña chica de las nueve unidades de riego, para satisfacer la demanda de agua de riego en dichas unidades, se distribuirá el agua a lo largo del recorrido del canal principal a 12 laterales de riego con caudales que varían de 12.14 l/seg hasta 125.84 l/seg a las unidades de riego. La distribución de caudales para cada unidad de riego se indica en el cuadro N° 6.13 y 6.14.


Páá g.


La distribución a los laterales de riego se resumen en el cuadro N° 6.13, donde mediante 17 laterales de riego que se derivan del canal principal se dotará de agua a las 09 unidades de riego beneficiadas con el proyecto de la margen izquierda, significa que algunas unidades de riego serán alimentadas por 1,2 ó más laterales según su ubicación respecto a la línea principal. En el cuadro N° 6.13 se detallan las longitudes y caudales a conducir tanto por el canal principal como los canales laterales. Cuadro 6.13: Distribución de caudales a los laterales de riego –Sector de Riego Anchachuasi CUADRO DE CAUDALES Y ÁREAS DE RIEGO CAMPAÑA CHICA

N°


DESCRIPCIÓN

LONG. (m.l.)

CAUDA L (l/s)

ÁREA A IRRIGAR (ha)

Páá g.


Lateral N° 09.- ACHUPAYOCC Lateral N° 10.- TIMPOCC TICATICA Lateral N° 11.- URCCUN Lateral N° 12.- RODEOPAMPA Lateral N° 13.- ÑUÑUNGAYOCC Lateral N° 14.- SUMACAMPA Lateral N° 15.- SAYHUA Lateral N° 16.- WAYNACURIYOCC Lateral N° 17.- UCCICHKA

En el cuadro N° 6.14 se describe las obras de construir o instalar en cada uno de los laterales de riego del proyecto. Cuadro 6.14: Resumen de canal principal y laterales de riego N°

DESCRIPCIÓN

LONG. (m.l.)

CAUDAL (l/s)

232.5

200

1

Tubería de salida

2

Línea de Conducción Principal

17,365.32

200

3

Lateral N° 01.- SUMACATA

1,510.00

22.5

4

Lateral N° 02.- MARCAPATA

2,114.00

7.5

5

Lateral N° 03.- TAMBO A y B

-

22.5

6

Lateral N° 04.- COCHANAN

2,379.00

15

7

Lateral N° 05.- ICHUPUCRO

1,572.00

12

8

Lateral N° 06.- TITANKAYUCC

751.00

8

9

Lateral N° 07.- CCAYHUACANCHA

1,206.00

15

10

Lateral N° 08.- PALLCCACCASA

1,832.00

11

Lateral N° 09.- ACHUPAYOCC

12

Lateral N° 10.- TIMPOCC TICATICA

13

Lateral N° 11.- URCCUN


579

12.5

2,397.00

12.5

-

7.5

Páá g.


14

Lateral N° 12.- RODEOPAMPA

15

Lateral N° 13.- ÑUÑUNGAYOCC

676

16

Lateral N° 14.- SUMACAMPA

955

15

17

Lateral N° 15.- SAYHUA

-

12.5

18

Lateral N° 16.- WAYNACURIYOCC

820

7.5

19

Lateral N° 17.- UCCICHKA

714

15

TOTAL:

2,439.00

37,541.82

15

Q = 0.200 m3/s

KM37+541.82

6.4.11.- Capacidad Teórica de Conducción del Canal Principal Se determino que la demanda total anual en la irrigación Ccasanccay sería de 3.50 MMC; la mayor demanda se presentaría en el mes de agosto con 1.15 MMC, equivalente a un caudal de 0.350 m3/seg., y éste sería la capacidad de conducción teórica del canal principal, sin considerar borde libre, y en el caso de que el sistema operaría al 100% y 24 horas al día. Se determino que la demanda total anual en la irrigación Anchachuasi sería de 2.00 MMC; la mayor demanda se presentaría en el mes de agosto con 1.15 MMC, equivalente a un caudal de 0.200 m3/seg., y éste sería la capacidad de conducción teórica del canal principal, sin considerar borde libre, y en el caso de que el sistema operaría al 100% y 24 horas al día. Sin embargo, no siempre sería posible que el sistema opere al 100% y 24 horas, por ello se determinó dos escenarios más de operación: al 90% y 20 horas, y al 80% y 16 horas, lo que significaría más agua en el sistema para atender la misma demanda en tales condiciones. Se recomienda para la zona del proyecto una operación del embalse de12 horas y 14 horas que es el hábito de riego por los beneficiarios de ambos sectores de riego de Ccasanccay y Anchachuasi. En el siguiente resumen – elaborado a partir del cálculo adicional, parte final – del Cuadro N° 6.15 - se muestra como se incrementaría la capacidad teórica requerida en la tubería o canal revestido principal en ambos sectores de riego sin borde libre (en promedio 33% y 85% más), si el sistema operarse en las condiciones indicadas: Cuadro N° 6.15: IRRIGACIÓN INTEGRAL CCASANCCAY – ANCHACHUASI CANAL PRINCIPAL DEL SECTOR DE RIEGO CCASANCCAY


Páá g.


INCREMENTO DE LA DEMANDA Y CAPACIDAD DEL CANAL

VARIANDO LA OPERACIÓN DEL SISTEMA Y LAS HORAS N°

0PERACIÓN DEL SISTEMA (%)

HORAS AL DÍA (hr)

DEMANDA TOTAL ANUAL (MMC)

DEMANDA MÁXIMA MES AGOSTO

CAPACIDAD CANAL REQUERIDA (m3/s) *

(MMC) 1.-

100

24

3.50

3.20

0,35

2.-

90

20

4.63

3.89

0.42

3.-

80

16

5.97

4.57

0.53

4.-

70

14

6.36

6.20

0.60

5.-

50

12

7.89

7.45

0.70

*Sin borde libre

Cuadro N° 6.16: IRRIGACIÓN INTEGRAL CCASANCCAY – ANCHACHUASI CANAL PRINCIPAL DEL SECTOR DE RIEGO ANCHACHUASI INCREMENTO DE LA DEMANDA Y CAPACIDAD DEL CANAL VARIANDO LA OPERACIÓN DEL SISTEMA Y LAS HORAS N°

0PERACIÓN DEL SISTEMA (%)

HORAS AL DÍA (hr)

DEMANDA TOTAL ANUAL (MMC)

DEMANDA MÁXIMA MES SETIEMBRE

CAPACIDAD CANAL REQUERIDA (m3/s) *

(MMC) 1.-

100

24

2.00

2.20

0,20

2.-

90

20

2.20

2.46

0.26


Páá g.


3.-

80

16

2.40

2.67

0.33

4.-

70

14

2.60

2.80

0.37

5.-

50

12

3.00

3.20

0.40

*Sin borde libre RESUMEN IRRIGACIÓN CCASANCCAY Y ANCHACHUASI INCREMENTO DE LA DEMANDA Y CAPACIDAD DE LOS CANALES PRINCIPALES CCASANCCAY Y ANCHACHUASI VARIANDO LA OPERACIÓN DEL SISTEMA Y LAS HORAS AL DÍA

HORAS AL DÍA (Hr) 24 20 16 14 12

6.5.

ANCHACHUASI (l/s) 217.40 260.88 326.10 372.68 434.80

CCASANCCAY (l/s) 368.42 442.10 552.63 631.57 736.84

Transporte de Sedimentos Los sedimentos constituyen un problema en los embalses de agua, en la infraestructura de riego de los proyectos de irrigación particularmente en su operación inclusive en la aplicación del agua de riego al usar métodos de riego presurizado, los embalses acortan su vida útil cuando es afectado por la acumulación de sólidos que colma muchas veces su volumen muerto, las cuencas de la mayor parte que presentan regulaciones tienen que ser tratadas con inversiones fabulosas que muchas veces quiebra la rentabilidad del proyecto. Los ríos dependiendo de la pendiente con que transiten se encargan de transportar mayor o menor cantidad de sólidos que de una u otra manera carga los gastos de operación, en el norte peruano al ser influenciado los ríos en el fenómeno “El Niño” y establecerse magnitudes pluviométricas con altas intensidades inician un proceso erosivo en los suelos de la cuenca que irrumpe al funcionamiento de la infraestructura hidráulica que en ella se encuentra, en la sierra los movimientos de suelos al ser impactadas por precipitaciones altas establecen huaycos y fenómenos de esta naturaleza que alcanza a interrumpir no solo la infraestructura vial sino el mismo cauce de los ríos, la selva por otro lado se establece con un proceso permanente de movimiento de sus ríos y un consiguiente proceso erosivo que realmente son motivadores de desastres y que ocasionan grandes pérdidas no solo de vida sino que afecta la economía nacional y regional.


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Como se observa los sedimentos constituyen un problema de gran magnitud en las obras de los proyectos que acusan infraestructura tanto de riego como de energía principalmente, los desarenadores tienen una eficiencia que va por debajo del daño que representan el transporte de sólidos en los conductos de agua que se inician en los ríos. El control para determinar el régimen de los sólidos es muy limitado, los equipos por demás sofisticados al margen de su costo tienen su límite, en los sólidos en suspensión puede superarse pero los sólidos de arrastre muchas veces hay que renunciar a la pretensión de medirlos que se presentan en la literatura tienen su limitación y las condiciones de encuentro de estas relaciones en sus resultados se apartan de nuestra realidad y por tanto debe de buscarse la manera de plantear el conocimiento de su régimen para tomar las medidas necesarias en la mitigación de la acumulación de sólidos particularmente en los embalses que se plantean para incrementar la vida útil de estructuras indispensables en el funcionamiento de los complejos hidráulicos. Ubicación del Problema El impacto ambiental de los planeamientos en los embalses de regulación está dada por los riesgos que genera la presencia de sólidos tanto suspendidos como de arrastre, el peligro está representada por el río y sus condiciones físicas que otorga la hidráulica del río, es decir una pendiente fuerte origina velocidad transformando el tránsito de flujo en muchas veces de conducción supercrítico como el caso de los ríos de la Sierra Peruana, que al vencer sus grandes altitudes el flujo alcanza velocidades que hace que la manifestación del peligro sea evidente y de ponerse un embalse es la vulnerabilidad de esta estructura la que está en juego. La presa Ustunaccocha, tiene la particularidad especial, su ubicación en la parte alta de la subcuenca hace que la naturaleza mitiga este efecto en forma espontánea, por la presencia de la laguna ya que los tributarios principalmente en época de intensas lluvias ingresan directamente a la laguna, lo que actúa como un gran sedimentador aguas arriba y por su longitud mitiga efectos de transporte de sólidos en suspensión por lo que es conveniente plantear su regulación, indudablemente no está exenta de este riesgo pero que es mucho menos complejo su manejo. Las precipitaciones alcanza valores media del orden de 38.8 mm que sus valores máximos llega a 85.14 mm para períodos de retorno de 100 años por otro lado tenemos cosas favorables que en un 60% es de baja permeabilidad por estar en zona rocosa exenta de vegetación y el 40% aproxidamente se encuentra un suelo cubierto por una vegetación densa propia de la altitud y que de una u otra manera mitiga el efecto erosivo por esta cubierta de una vegetación natural de ichu. Medición de Concentración de Sólidos Criterios Se ha considerado medir concentraciones de sólidos en un solo punto teniendo presente que el flujo a la altura de la salida de la Laguna Ustunaccocha mantiene con homogeneidad el transporte de sólidos suspendidos en consecuencia guarda una


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concentración homogénea en toda la sección transversal, estimándose la descarga liquida mediante el uso de aforadores en puntos que era permitido por el flujo y complementada por la velocidad con flotadores bajo la corrección respectiva (coeficiente 0.8). Descarga de Sólidos Con la concentración establecida después de 7 mediciones en cada aforo se determino la descarga de sólidos suspendidos. Se asume que el transporte de sólidos de fondo representa el 10% de los sólidos suspendidos. Relación Descarga Liquida – Descarga de Sólidos Se investigará sobre la relación solido de variación potencial en un gráfico doble logarítmico. Concentración Sólidos Suspendidos Como se observa las concentraciones son pequeños teniendo valores máximos del orden de 0.3 gr/l lo debido a que las pendientes del río son muy pequeñas manteniendo el flujo en un estado de velocidades que no llegan al flujo critico, indudablemente en crecidas estos transportan material y la turbidez se incrementa sin embargo la condición de la pendiente de la rasante del río mantiene un transporte moderado de sólidos. Transporte de Sólidos Total Bajo esta circunstancia tenemos un total 282 ton/año. Valor modesto para el transporte de sólidos totales como ya comentamos para la particularidad de la ubicación de la presa. En la zona del posible embalse Ustunaccocha no existen datos de la cantidad de material sólido arrastrado por las aguas en época de avenidas, por lo que el análisis de sedimentología se basará en la observación de campo y en la utilización de fórmulas empíricas determinadas para otras zonas del país de similares características. En el reconocimiento de campo se ha podido apreciar que la pendiente del curso de agua Ustuna, aguas arriba del posible eje de presa, es baja por lo cual la erosión es mínima a excepción de las nacientes de ambos ríos Pallca y Ustuna donde la pendiente es mayor por lo tanto la capacidad erosiva y de transporte de las aguas se incrementa. DGI (Referencia N° 02, 0NERN), manifiesta que la zona del Proyecto de Irrigación Ex – Cachi, así como otros ríos de las cuencas de Cajamarca – considerándose en nuestro caso, la microcuenca del río Ustuna – no se cuenta con información disponible referente al volumen de sedimentos en suspensión que transportan las aguas de dichos ríos. Estudio de Transporte de sedimentos (Referencia del Estudio Hidrológico “Instalación del Servicio de Agua del Sistema de Riego Anchachuasi Vinchos, Distrito de Vinchos – Huamanga – Ayacucho”; Mayo, 2015 realizado por el PESCS – MINAGRI). El impacto ambiental de los planeamientos de la construcción de embalses de


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regulación está dada por los riesgos que genera la presencia de sólidos tanto suspendidos como arrastre, el peligro está representada por el río y sus condiciones físicas que otorga la hidráulica del río, es decir una pendiente fuerte origina velocidades de flujo muchas veces de condiciones supercríticas como es el caso de los ríos de la Sierra Peruana, sobre todo en las partes medias de la cuenca, que al vencer sus grandes altitudes el flujo alcanza velocidades que hace que la manifestación del peligro sea evidente y de ponerse un embalse es la vulnerabilidad de esta estructura la que está en juego. A partir de la información de otras zonas – se analizaron los registros de sedimentos en suspensión de 23 estaciones – las cuales presentan características parecidas, DGI, trató de evaluar el volumen medio anual de sedimentos en suspensión que puede transportar el río Ustuna en el lugar propuesto para la construcción de las estructuras de regulación del proyecto de Irrigación Ccasanccay – Vinchos y luego, el volumen de sedimentos que eventualmente ingresaría en el Punto de interés. A partir de estas estimaciones en el río Ustuna, se ha tratado de asociar lo que podría ser la presencia de sedimentos en suspensión en el río Ustuna en el punto de interés, remarcando que esto tiene un carácter sólo referencial. DGI, empleo las siguientes fórmulas: Qs = 12.45 Q11.4 Qs = 3.34 A1.4 Donde: Qs = Volumen anual de sedimentos en suspensión (Ton/año) Q1 = Volumen anual de flujo (MMC/año) A = Área de la cuenca (Km2) Para el río Ustuna, los tramos de interés (Área hasta la zona de captación del Proyecto: A = 24.66 Km2, está caracterizado por tener una pendiente moderada, cauce uniforme, velocidades medias a moderadas y volumen promedio anual de agua de aproxidamente MMC (10.00 m3/seg, y 1.45 m3/seg; caudal promedio anual), para el período 1964 – 2011. Resumiendo valores para el río Ustuna: Q1 = 10.50 MM, A = 24.66 Km2 Reemplazando en las fórmulas, se obtendrían los siguientes resultados para Qs: Qs =334.840 Ton/año: f (Q1), Qs = 296.850 Ton/año: f(A) Cuadro N° 6.17. Resumen de Transporte de Sedimentos del Río Ustuna Transporte de Sólidos Qs (m3/seg) qs (m2/seg) Tasa de masa de rendimiento (Kg/seg)

Meyer – Peter

Einstein

Nielsen

Promedio

0.0274 0.0016 72.6962

0.0353 0.0020 93.6239

0.3056 0.0173 809.71136

0.0314 0.0018 83.1601

Fuente: Equipo de Consultoría


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Para tener una idea del volumen anual promedio del transporte de sedimentos en Ustunaccocha, se ha utilizado una relación empírica que ha sido ajustada a 5 subcuencas del río Cachi y que tiene la siguiente fórmula: Qs = 780.7 * A-0.26 Donde: Qs= Transporte total anual de sedimentos en m3/km2año A = Superficie de la cuenca en Km2. Qs = 780.7 * (24.66 km2)-0.26 Qs = 339.286032 m3/Km2 Qs = 339.29 m3/Km2 El valor estimado en dicha relación es de 339.29 m3/km2, que hacen un total de 8,367 m3 de sedimentos que serían depositados anualmente en el embalse de Ustunaccocha, de los cuales se consideran el 80% en suspensión y el 20% de fondo, en el embalse se depositaría 1673.4 m3/año, los que deberán ser eliminados a través de la descarga de fondo. Si se considera que la vida útil de la presa es de 50 años, entonces en dicho período se almacenaría 83,670 m3, en el caso que la presa se construya sin descarga de fondo. En general, la sedimentación en un reservorio es un proceso paulatino que ocurre bajo la superficie cuando las aguas fluviales se estacan al llegar al embalse aguas arriba del eje de la presa y se produce una ralentización del caudal. Los sedimentos gruesos se depositan en la parte superior del vaso formando un delta que afectar a los niveles de avenida aguas arriba, mientras que los sedimentos más finos son llevados al interior del vaso. Se puede afirmar que la tasa de sedimentos en suspensión que saldría por la tubería de descarga se aproxima a la cantidad de limos finos que entran al embalse. Tal como se ha indicado, las cantidades obtenidas, son sólo referenciales para el Transporte de Sedimentos, y de igual modo los cálculos hechos para el río Ustuna, pero del análisis de estos resultados, se puede deducir que el volumen de agua a utilizarse, no produciría mayores problemas en el sistema de represamiento o captación, conducción y distribución del Proyecto de Ccasanccay. Ecuación Universal de la Pérdida de Suelo La pérdida anual de suelo puede ser estimada, según Wischmeier, como: P = R * K * C * (LS) * (CE) Donde: P = Promedio anual de pérdida de suelo en t/ha/año R = Factor de lluvia (índice de erosión) K = Factor suelo


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C = Factor de cultivo (cobertura vegetal) LS = 0.5 (L mayor de 300 m y S mayor de 2%) CE = 1.0 (Sin prácticas) La teoría ha sido desarrollada por el SCS de USA, aplicada por la Ex ONERN. Tomando los siguientes valores: R = 200 t/ha/año K = 0.05 C = 0.02 LS = 6.2 (L mayor de 300 m y S mayor de 2%) CE = 0.2 (sin prácticas). Los resultados permiten obtener 1 Ton/ha/año, equivalente a 0.55 m3/ha/año. La cantidad de sedimentos que llega a la estación de control es menor a la calculada, debido a que se depositan a lo largo del cauce, de modo que se estimará sólo en un 50% la cantidad que llega a las secciones de control. De esta forma obtenemos los resultados para el embalse de Ustunaccocha, ver Cuadro N° 6.18. Cuadro N° 6.18:

Transporte de Sedimentos en el Embalse Ustunaccocha

R = 500

K = 0.20

C = 0.02

Reservorio

Área (km2)

Pérdida (P)

Ustunaccocha

24.66

LS =0.50

CE = 1.00

(t/ha/año)

(m3/ha/año)

(m3/año)

t/año

1.00

0.00749

0.003037

282

Fuente: Equipo de Consultoría, 2016. Promediando los resultados obtenidos en los cuadros anteriores y considerando una vida útil de los embalses de 100 años, obtenemos los resultados mostrados en Cuadro N° 6.19; para el embalse Ustunaccocha hemos asumido un volumen muerto de 0.660 MMC.

Volúmenes Ustunaccocha y Pisccococha Cuadro

N°

6.19:

Muertos

considerados

para

el

embalse

Vida Útil

del

Reservorio =

100

años

Reservorio: Ustunaccocha - Vinchos

(t/año)

(m3/año)

MMC Estimado

MMC Asumido

E.U.P.S.

282 (**)

157

1.57

0.66 (*)

f (Q1)

171

95

0.95

0.66 (*)


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f (A)

265

147

1.47

0.66 (*)

Piscoccocha - Huanta

186

103

1.03

0.19

Fuente: Equipo de Consultoría, 2016

(**) Estudio Hidrológico, 2015. Aplicando la Ecuación Universal de Suelo, también se puede estimar el transporte de sedimentos para la microcuenca Ustuna, para cuyas características se ha calculado un potencial de producción de sedimentos de 282 Ton/año., valor ligeramente superior al determinado anteriormente: Qs = 171 Tn/año f (Q1) y Qs = 267 Tn/año f (A). Bajo esta circunstancia tenemos un total 186 Tn/año. Valor modesto para el transporte de sólidos totales como ya comentamos para la particularidad de la ubicación de la presa. Cuadro 6.20: Análisis de Gasto Sólido Fluvial (Arena) N°

MES

1 2 3 4 5 6 7 Suma n Promedio Desviación

Oct Nov Dic Ene Feb Mar Abr

CAUDAL Q (1) (m3/s) 0.04 0.04 0.08 0.15 0.15 0.10 0.03 0.59 12 0.05 0.06

ANCHO PROM B (m) 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 24.00 12 2.00 0.00

CAUDAL UNITARIO (l/s/m) 17.50 20.00 40.00 74.50 75.50 52.00 15.50 295.00 12 24.58 29.00

GASTO SOLIDO ANUAL–CHUMBAO (TM/año (3): FORMULA SCHOKLITSCH – GILBERT – GEHRIG

PENDIENTE I (0/00) 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.00 12 0.00 0.00

DIÁMETRO D40 (mm) 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.12 12 0.01 0.00

GASTO Qs (2) (Kg/s) 0.0000407 0.0000407 0.0000970 0.0001832 0.0001857 0.0001270 0.0000357 0.0007162 12.0000000 0.0001023

186

Qs = 2,500 x I3/2 X (q – 0.60 x B x dm3/2 x I-7/6) Fuente: Equipo de Consultoría 2013 Volumen Muerto de la Presa Ustunaccocha El volumen muerto de la presa Ustunaccocha es la sumatoria del Volumen de sedimentos de suspensión y de Fondo, afectados por el porcentaje de retención del vaso, y teniendo en cuenta que durante el tiempo de vida del embalse (100 años), existirá una variación en el peso especifico de los sedimentos, por lo cual se recomienda un volumen de 0.660 HM3 (MMC) y el volumen muerto para el diseño de


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la presa se ha considerado un período de retorno o vida útil de 50 años de un volumen de 0.50 MMC. Este volumen será mitigado en el fondo de la Laguna Ustunaccocha por lo que es conveniente que la cota de captación actual se prolongue unos 5 m al fondo de la laguna con la finalidad de conseguir una altura mayor a los 1.2 m con lo que se garantiza que no se tendrá inconvenientes con la sedimentación. Periodo de vida del embalse de 100 años VM = 0.012 * 5.50 MMC VM = 0.66 MMC (Vida Util de la Presa de 100 Años) Período de vida útil del embalse de 50 años V.M = 0.09 x 5.50 MMC V.M = 0.495 MMC V.M = 0.500 MMC (Vida Util de la Presa 50 Años Conservador)

6.6.

Calidad del Agua en el Río Ustuna en el Punto de Interés

Al haberse previsto en el Proyecto “SISTEMA DE RIEGO LOCALIDADES DE CCASANCCAY Y VINCHOS”, Distrito de Vinchos, Provincia de Huamanga – Ayacucho, 2012, destinar los recursos hídricos disponibles del río Ustuna, para uso agrícola, es importante definir su calidad. Para tal efecto, se efectuó el análisis de calidad de las aguas del río Ustuna con fines agrícolas, en base a los muestreos realizados en la fase de campo (Abril de 2012): en el punto de interés de la unidad hidrográfica, clasificación como Clase C1S1 respectivamente, es decir, sin limitaciones para su uso agrícola. 6.6.1.- Calidad Agrícola del Agua: Marco Teórico La calidad de agua de riego se evalúa por lo común de acuerdo con el contenido de sales solubles, el porcentaje de sodio y el contenido de boro y bicarbonatos. Cuanto mayor sea el contenido de sales solubles, tantos mayores serán los riesgos de producir un suelo salino o de hacer que el agua del terreno está menos disponible para las plantas. Las aguas se dividen en cuatro clases (Manual N° 60, Laboratorio de Salinidad, Departamento de Agricultura de E.E.U.U. de N.A.), dependiendo de su contenido de sales solubles, evaluado mediante su valor de conductividad eléctrica (C.E). 6.6.2.- Calidad Agrícola del Agua del Río Ustuna De lo expuesto, no toda agua es adecuada para el riego. La no apta puede contener sustancias químicas tóxicas y/o bacterias dañinas a las plantas o a personas y animales que se alimentan de ellas, o que al reaccionar con el suelo, pueden producir características de humedad no aparentes. La calidad del agua del río Ustuna con fines de uso agrícola (punto y época de muestreo: bocatoma, y en estiaje), fue evaluada en base al análisis físico químico efectuado en el Laboratorio de Aguas y Suelos de la Universidad de


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San Cristóbal de Huamanga – Ayacucho, de la muestra tomada durante la fase de campo (28 de Marzo 2012); el resultado de la muestra en el Cuadro N° 6.22. En base al análisis y al Diagrama de Wilcox, el agua del río Ustuna se ha clasificado como C1S1 en el punto de captación. Es decir, sin limitaciones para uso agrícola.

6.6.2.1.- Calidad Agrícola del Agua del Río Ustuna Las aguas del río Ustuna, a nivel del punto de captación o bocatoma, se ha clasificado como C1S1, es decir de salinidad baja y de bajo contenido de sodio. Sin restricciones para su uso. Cuadro N° 6.2. Análisis de la Calidad de Agua del Río Ustuna PARÁMETROS USTUNA CE (ds/m) 0.61 pH 6.67 Ca (meq/l) 0.33 Mg (meq/l) 0.13 Na (meq/l) 0.21 K (meq/l) 0.06 Amonio 0.00 CO3 (meq/l) 0.00 HCO3 (meq/l) 0.29 Cl (meq/l) 0.45 NO3 (meq/l) 0.00 SO4 (meq/l) 0.02 PO4 (meq/l) NC Sólidos en 0.2 suspensión (gr/litro) Turbidez (UNT) 6 Dureza Total (ppm 56 CaCO3) CLASIFICACIÓN C1S1 Fuente: Análisis de Aguas – Multiservicios “AGROLAB”.


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CAPITULO VII BALANCE HÍDRICO


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VII.

BALANCE HÍDRICO 7.1. Introducción Obtenida la demanda hídrica de la irrigación Laguna Ustunaccocha Ccasanccay Anchachuasi, y dado el carácter irregular del escurrimiento en la unidad hidrográfica Ustunaccocha (4 – 5 meses con agua, el resto del año seco), se efectuó el balance hídrico Oferta – Demanda, simulando la operación del embalse Ustunaccocha, determinando así la capacidad de regulación necesaria requerida, teniendo en consideración las características físicas del embalse Ustunaccocha (Curvas de Operación del Embalse: Altura – área / Volumen), la oferta hídrica (período 1964 – 2012) y la evaporación. Se incluyen consideraciones del transporte de sedimentos para la definición del volumen muerto en el reservorio. 7.2. Oferta Hídrica La oferta hídrica de Unidad Hidrográfica para la irrigación Ccasanccay- Anchachuasi (capítulos 3 y 6), en términos de volumen total anual promedio para el período de generación 1964 – 2012, es de 6.94 MMC, que equivale a un caudal de 0.218 m 3/seg. (Aforo del 11 de Abril 2012: 1.57 m3/seg). 7.3. Demanda Hídrica La demanda hídrica agrícola (capítulo 4) de la Irrigación Ccasanccay - Anchachuasi, calculada para 700 ha campaña chica con riego suplementario de la presa (64% presurizado, con eficiencias mejoradas), es de un volumen total anual de 3.50 MMC, y corresponde al riego presurizado y localizado (1634.84 ha en campaña grande con agua de lluvia y 700 ha en rotación del área total a regar en el proyecto de las 1,100 ha en ambos sectores de riego) una demanda de agua total de 3.50 MMC Sector de Riego Ccasanccay, y al riego presurizado (60 ha con afianzamiento hídrico de la quebrada de Chojehuaray) haciendo un total un volumen demandado de 3.875 MMC y Sector de Riego de Anchachuasi de 1021.46 has para la campaña grande con agua de lluvia y riego complementario, calculada para 400 has riego presurizado campaña chica o rotación representa 36%, con un volumen total anual de 2.00 MMC, con eficiencias mejoradas. Resultando una demanda Hídrica total para el Proyecto de 5.50 MMC. La demanda unitaria – para cada sistema de riego – es de 5000 y 2500 m 3/ha, respectivamente.


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7.4. Evaporación A efectos de considerar las pérdidas en el embalse por evaporación, el Consultor (2012) confeccionó “un patrón anual de evaporación neta (evaporación total menos precipitación) para el sitio de embalse”. La evaporación mensual y total anual promedio se presenta en el Cuadro N° 7,1 – A. 7.5. Relación Altura – Área – Volumen En El Embalse Las Curvas Altura – Área / Volumen para el embalse Ustunaccocha en la quebrada, fueron calculadas por los especialistas de la Consultoría, mostrándose sus principales valores en calculo de batimetría. 7.6. Balance Hídrico Mediante Simulación El balance hídrico, mediante simulación de la operación del embalse Ustunaccocha, que permitió a su vez determinar el volumen útil requerido, se efectuó mediante el método de la Curva Masa o Diagrama de Rippl (Aparicio, Referencia Bibliográfica N° 14). La explicación – por columnas – es la siguiente:  Columnas 1 y 2 Identifican el año y mes de simulación (período 1964 – 2011, 48 años).  Columna 3 Volúmenes de entrada al vaso, Xi (MMC).  Columna 4 Demanda agrícola, “Di” (MMC).  Columna 5 Entrada de agua neta, “Ii” (MMC). Ii = Xi – Di  Columna 6 Entrada acumulada de agua “Ii ac” (MMC).  Columna 7 Identifica los valores máximos o picos, “Pi”, y los mínimos, “Ti”, en total 48 para el período simulado 1964 – 2011.  Columna 8 Destaca el valor de cada volumen útil de diseño, “Vi dis” (MMC).  Columna 9 Es la evaporación neta, “Ev”, se obtiene de multiplicar el patrón mensual de evaporación por el volumen en el embalse (MMC).  Columna 10 Es el volumen almacenado en el embalse al final del mes “Vi d” (MMC).  Columna 11 Corresponde a las demasías, “Di”, que se vierten por el vertedero cuando el embalse está lleno (MMC).  Columna 12 Identifica los déficits con respecto a la demanda, cuando ésta es mayor que la oferta Xi, más aporte o salida del embalse (MMC).  Columna 13 Estado actual del vaso, se consideran 3: “Lleno” (2.5 MMC), “Vacío (0 MMC), y un estado intermedio “0 < Vol. < 2.5” (MMC).


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7.7. Resultados del Balance Hídrico Los datos de entrada, y los resultados obtenidos del balance hídrico mediante simulación de la operación del embalse Ustunaccocha, período 1964 – 2011 son los siguientes: Datos de Entrada Total  Oferta hídrica 6.00 MMC Microcuenca Ustuna : 6.00 MMC (Simulación) Computo de la Oferta de la Microcuenca en el Punto de Represamiento  Datos Básicos para Computar el Volumen de Escurrimiento en el Punto de la Boquilla de la Represa Pp Media Anual = Rango de 800 - 900 mm (Altitud media en la Microcuenca Ustuna de 4251 m.s.n.m). Mapa de Isoyetas Medias Anuales del Estudio de Actualización y Complementación del PROYECTO INTEGRAL RÍO CACHI (Revisión y Adecuación del Esquema Hidráulico) INADE PERCH HC & ASOCIADOS Mayo, 1994. Coeficiente de escurrimiento debajo de (C)= 0.50 Área de la Microcuenca del Río Ustuna = 24.66 Km2 Ves. Microcuenca = C * Ppmedia Anual (mm) * Ac Ves. Microcuenca = 0.50 * 0.450 m * 24´664,992 (m2) Ves. Microcuenca = 5.55 MMC Volumen ofertado o disponible por la unidad hidrográfica Ustuna Qofertado = 24.665 Km2 x 7.63 lt/seg/Km2 = 188.19395 lt/seg Qofertado = 0.18819395 m3/seg Vofertado = 0.18819395 m3/seg x 31.5 MMC/m3/seg Vofertado = 5.928109425 MMC Vofertado = 6.00 MMC (Redondeado)  Computo más Conservador del Volumen de Escurrimiento en el Punto de la Boquilla de la Represa Ves. Microcuenca = 0.49 * 0.450 m * 24´664,992 (m2) Ves. Microcuenca = 5.4386 MMC Ves. Microcuenca = 5.440 MMC V = C * Pp * Ac V = 0.50 * 0.425 m * 24´664992 m2 V = 5´241,310.8 m3 V = 5.24 MMC V = 0.516 m3/seg * 3600 * 24 * 30 * 3 meses = 4´012,416 m3 V = 4.02 MMC V = 0.5 * 0.84660 m * 24´664,992 m2 /2 = 5´220,345.557 m3 V = 5.22 MMC


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Computo de la Oferta de la Unidad Hidrográfica Ustuna Valores Básicos Ac = 24.66 Km2 Rendimiento Hídrico Unitario 7.63 lt/seg/km2 Q = Ac (Km2) * Rendimiento Hídrico Unitario (lt/seg/Km2) Q = 24.66 Km2 * 7.63 lt/seg/Km2 Q = 188.1558 Lt/seg Q = 0.1881558 m3/seg Para 07 meses: Vacum = 0.1881558 m3/seg * 3600 * 24 * 30 * 7 meses Vacum = 3413898.835 m3 Vacum = 3.41 MMC V TOTAL = 2.93 MMC + 0.550 MMC V TOTAL = 3.48 MMC Para un año seco Vacum = 6.90 MMC (Simulación del Embalse) Cálculo más Conservador de la oferta hídrica Río Ustuna Vacum = 0.50 * 0.4106 m * 24.66 Km2 Vacum = 5.062698 MMC Vacum = 5.06 MMC Cálculo Volumen ofertado de la fuente Ustuna de la Simulación Q75% = 0.218 m3/seg (Referencia Bibliográfica. Estudio Hidrológico, Mayo 2015). V = 0.218 m3/seg * 31´549,440.37 V = 6´877778.001 m3 V = 6.877778001 MMC V = 6.89 MMC Q75% = 0.220 m3/seg (Referencia Bibliográfica. Estudio Hidrológico, Mayo 2015). V = 0.220 m3/seg * 31´549,440.37 V = 6´940,876.881 m3 V = 6.940876881 MMC V = 6.94 MMC Vacum = 6.00 MMC (redondeado de los métodos aplicados para determinar la OFERTA de la Unidad Hidrográfica Ustuna) Oferta hídrica Demanda hídrica




: 6.00 MMC : 5.50 MMC

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Riego Presurizado Sector de Riego Ccasanccay (700 ha): 3.50 MMC (5000 m3/ha) Riego Presurizado Sector de Riego Anchahuasi (400 ha) : 2.00 MMC (5000 m3/ha)  Demanda hídrica con Sistema de riego Presurizado Total (1100 ha) 5.50 MMC

:

Resultados del balance  Déficit total anual promedio: 0.00 MMC En volumen, el 21.51% de la demanda, es decir satisfacción mayor al 75% de la demanda (mínimo aceptable). Volumen mínima que debe quedar en la presa es de 0.500 MMC, como volumen de reserva intangible. Volumen Ofertado o disponible en la Unidad Hidrográfica Chojehuaray Afianzamiento hídrico: Qofertado = 7.705 Km2 x 7.63 lt/seg/Km2 / (1000) Qofertado = 0.05878915 m3/seg Vofertado = 0.05878915 m3/seg x 31.5 MMC/m3/seg / (1000) Vofertado = 1.851858225 MMC Vofertado = 1.85 MMC (Redondeado) Demanda Hídrica con el Afianzamiento Hídrico Sector de Riego Ccasanccay: Modulo de riego presurizado = 0.40 l/s/ha Área de riego = 75 ha Demanda Hídrica con el Afianzamiento Hídrico de la Quebrada Chojehuaray Demanda Hídrica = 75 ha x 5000 m3/ha = 375,000 m3 Demanda Hídrica 75 ha = 0.375 MMC 7.8.

Volúmenes Útil y Muerto en el Embalse

7.8.1.- Volumen Útil Los resultados del balance hídrico mediante simulación, permitieron determinar el requerimiento de un volumen útil promedio siguiente: Área de Espejo de Agua: 138,540.68 m2 Altura útil de presa (NAMO) = 21.00 m Volumen útil Embalse Ustunaccocha: V.U = 5´500,000.00 m3, diseño de la presa. Volumen Ofertado por la Unidad Hidrográfica Ustunaccocha: V.U. = 6.00 MMC 7.8.2.- Volumen Muerto El Consultor, adopto “un criterio simplificado para estimar los volúmenes de acumulación de sedimentos en los posibles embalses a falta de datos de


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campo”, entre ellos Microcuenca Ustuna. De Factibilidad para la unidad hidrográfica del río Ustuna – Vinchos – Afluente del Río Cachi”. Las estimaciones se basaron “en los resultados obtenidos en la Primera Fase del Estudio, tomándose “una productividad de sedimento de m3/km2 de cuenca por año”. Se asumió que “adicionalmente un coeficiente de retención de sedimentos en los embalses de 0.9, y un coeficiente de compactación (aumento del peso específico) igual a 0.97, y considerando un período de 25 años de acumulación de sedimentos. Para el embalse Ustunaccocha (área de cuenca aportante de 24.66 Km 2), se estimó entonces un volumen muerto de 0.500 MMC (Período de vida útil de 50 años).  Cálculo del Volumen Muerto si no se cuenta con información de sedimentos. VM = 0.12 x 5.50 MMC VM = 0.66 MMC (Vida útil de la presa de 100 años) Estudios de Hidrológicos de Julio, 2012 y 2015. VM = 0.09 X 5.50 MMC VM = 0.495 MMC (Vida útil de la presa de 50 años). VM = 0.500 MMC (Redondeando) Entonces se tiene: Volumen Muerto Embalse Ustunaccocha: V.M = 0.500 MMC.

7.8.3.- Volumen Pérdida de Evaporación en el Espejo de Agua Fósil Área de la Superficie del espejo de agua a nivel Fósil = 53,853.557 m2 Evaporación Media = 0.900 m/anual V.E. = 0.048 MMC (NIM o Fósil) Área del Espejo de agua a nivel NAMO = 131,652.11 m2 Evaporación Media = 0.900 m Volumen Pérdida por Evaporación: V.E. = 0.118 MMC (NAMO) VOLUMEN ÚTIL DE LA PRESA USTUNACCOCHA: V.U. = 5.50 MMC H = 29.50 m (Altura Máxima de la Represa) Hp= 37.00 m (Altura Promedio en la laguna) Volumen Total almacenar en la REPRESA = 6.00 MMC Cuadro N° 7.1. A. Microcuenca Ustuna Embalse Ustucunaccocha pérdida neta por Evaporación (m).


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EVAPORACIÓN (mm) Enero 87.8 Febrero 79.8 Marzo 72.1 Abril -2.5 Mayo -55.0 Junio -56.3 Julio -46.7 Agosto -40.8 Setiembre -48.6 Octubre -41.1 Noviembre -17.0 Diciembre 18.7 FUENTE: Elaboración Propia MES

V.E = 0.308 m * 138,540.68 m2 = 42670.52944 m2 V.E = 0.042670529 MMC V.E = 0.043 MMC Cuadro N° 7.1. B. Microcuenca Ustuna Embalse Ustunaccocha Pérdida Neta Por Evaporación (M). COTA (msnm) Volumen Área (ha) (MMC) 3953 8.36581640 3971 30.3469855 TOTAL: 0.06 MMC ANEXO: Se presenta el computo del valor total de Vev = 0.06 MMC.


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CAPITULO VIII ANÁLISIS DE MÁXIMAS AVENIDAS

VIII.

ANÁLISIS DE MÁXIMAS AVENIDAS 8.1. Introducción Los eventos extremos máximos – con una probabilidad de ocurrencia en función de la vida útil y el riesgo de falla de la obra – son la base para el dimensionamiento de diversas estructuras hidráulicas como presas, puentes, defensas ribereñas, bocatomas, obras provisionales y de arte, etc. Los complejos problemas sociales y económicos que se derivan por el colapso de una obra hidráulica, por ejemplo una presa (pérdida de vidas y de la propiedad urbana y/o rural), impiden cualquier procedimiento arbitrario. Como base de sus estudios, el U.S. Corps of Engineers, usa por ejemplo, una “avenida estándar de proyecto”, definida como “la descarga que puede esperarse para la más


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severa combinación de condiciones meteorológicas e hidrológicas, y que son asumidas como razonablemente características de la región geográfica en estudio, con la exclusión de las combinaciones extremadamente raras” (Linsley – Franzini, Referencia Bibliográfica N° 6). Usualmente, la avenida estándar de proyecto es el 50% de la avenida máxima probable parta el área. Sin embargo, debido a la extrema rareza de la avenida máxima probable, la avenida estándar de proyecto, no habrá sido excedida más que en un porcentaje bajo de las avenidas dentro de la región general. El hecho de que exista una diversidad de métodos y procedimientos de cálculo para determinar los eventos extremos máximos, indica la magnitud y complejidad del problema. La no suficiente extensión de las series Hidrometeorológicas disponibles y la falta de garantía de los datos, particularmente de los valores extremos, es probable que haya dado lugar a la no uniformidad de criterios en el estudio de los eventos máximos, además de la oposición de criterios y resultados que supone la consideración de los elementos primordiales ligados al proyecto de toda obra: seguridad y economía. El objetivo es calcular el caudal máximo (instantáneo) para diversos intervalos de tiempo: 5, 10, 20, 25, 75, 100, 500, 1000 y 10 000 años; en forma global, se requiere de ciertos datos básicos como, la serie de descargas máximas diarias e instantáneas, precipitaciones máximas de 12 y 24 horas, y datos de la geomorfología de la unidad hidrográfica. La microcuenca de la quebrada, no dispone – como la mayoría de cuencas en el país – de mayor información hidrometeorológica mínima necesaria para el análisis de eventos extremos máximos; sin embargo, en base a información local y regional, y a la experiencia, se ha desarrollado el presente capítulo de Análisis de Máximas Avenidas, para alcanzar el objetivo del Estudio: “proporcionar – entre otros criterios técnico económicos – los elementos de juicio hidrológicos necesarios, para la toma de decisiones en el diseño de las obras hidráulicas previstas en la Irrigación Ccasanccay”. En el Análisis de Máximas Avenidas de la quebrada, 2012 – para el diseño del vertedero de la presa y las obras provisionales, se estableció el marco técnico – conceptual, y luego se procedió a la determinación de la máxima avenida de diseño para diferentes períodos de retorno por el Método del Hidrograma Unitario del Soil Conservation Service (Método SCS). 8.2. Marco Teórico para el Análisis de Máximas Avenidas El marco teórico para el Análisis de Máximas Avenidas de la quebrada, lo constituye el Método del Hidrograma Unitario del U.S. SOIL CONSERVATION (Método SCS). Las fuentes de consulta fueron: CHEREQUE, ILRI y JOHNSON (Referencias Bibliográficas N° 7, 8 y 9). 8.2.1.- Introducción El Método SCS fue desarrollado en 1982, inicialmente para estimar avenidas e hidrogramas de avenidas de cuencas pequeñas; desarrollos posteriores permiten aplicarlo a cuencas medianas, al incorporar los efectos del almacenamiento del cauce.


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El Método es utilizado para la estimación de la lluvia en exceso ocasionada por una tormenta, y es la consolidación de diversos procedimientos, se aplica principalmente en los estudios de avenidas máximas en cuencas sin aforos. En el Método SCS, se denomina COMPLEJO HIDROLÓGICO SUELO – COBERTURA, a una combinación específica de suelo, uso del terreno y su tratamiento, y se designa con las letras CN. El valor de CN es un parámetro hidrológico de una cuenca o zona determinada e indica el potencial para generar escurrimiento cuando los suelos no están congelados, de manera que un alto valor de CN producirá gran escurrimiento y viceversa. 8.2.2.- Grupos Hidrológicos de Suelos Las propiedades de un suelo se constituyen como factor esencial en el proceso de generación del escurrimiento a partir de la lluvia y por lo tanto, los suelos deberán ser clasificadas por medio de un parámetro hidrológico: la velocidad de infiltración mínima obtenida para el suelo desnudo (sin vegetación) después de estar mojado suficiente tiempo. Además, las influencias de la superficie y de los horizontes del suelo deben ser incluidas, lo cual conduce a tomar en cuenta dos velocidades: VELOCIDAD DE INFILTRACIÓN, que es la velocidad con la velocidad con la cual el agua penetra en un suelo por su superficie y es controlada por sus condiciones exteriores; y VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN, que es la velocidad con la cual el agua se desplaza en el suelo y es controlada por los horizontes del mismo. El parámetro Velocidad de infiltración descrita, es un indicador del potencial de escurrimiento del suelo y base de clasificación del SCS. Se utilizan cuatro grupos principales de suelos, obtenidos según el aporte de escorrentía directa después de haberse mojado e hinchado y sin cobertura protectora de la vegetación. A. Grupo A Con el potencial de escurrimiento mínimo. Son suelos que tienen altas velocidades de infiltración cuando están mojados y consisten principalmente de arenas y gravas profundas con poco limo y arcilla (también incluye a loes muy permeables) con bueno a excesivo drenaje; estos suelos tienen altas velocidades de transmisión de agua. B. Grupo B Suelos con moderadas velocidades de infiltración cuando están mojados, y consisten principalmente de suelos con cantidades moderadas de texturas finas a gruesas.


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Constituyen la mayor parte de los suelos arenosos, menos profundos que los del Grupo A y lo es menos profundos o menos compactos que el del grupo A, con drenaje medio. El grupo, en conjunto, tiene una infiltración media superior después de haberse mojado completamente. C. Grupo C Comprende los suelos poco profundos y los que tienen mucha arcilla y coloides (que constituye un estrato que impide el flujo del agua), aunque menos que el grupo D. Son suelos de textura fina, tienen bajas velocidades de infiltración cuando están mojados. El grupo tiene una baja velocidad de infiltración, inferior a la promedio después de la saturación. D. Grupo D Son los suelos con el potencial de escurrimiento mayor, tienen muy bajas velocidades de infiltración. El grupo incluye la mayor parte de las arcillas que más aumentan de volumen al mojarse, pero también incluye algunos de los suelos poco profundos con subhorizontes casi impermeables cerca de la superficie, presentan el nivel freático alto y permanente. Con frecuencia uno o dos grupos de suelos predominan en una cuenca y otros cubren sólo una pequeña porción, en tales casos se acostumbra combinar el grupo menor con el predominante, si estos son semejantes (A y B, B y C ó C y D), pues de no ser así puede incurrirse en graves errores: por ejemplo, si en una cuenca el 90% de sus suelos pertenecen al grupo A y el 10% restante al grupo D, la mayoría del escurrimiento producido por una tormenta provendrá del grupo D y englobar a tales suelos en el grupo A causará una seria subestimación del escurrimiento. Como regla práctica general, se puede indicar que dos grupos semejantes de suelos podrán ser combinados si uno de ellos abarca menos del 3% del área. Por otra parte, si se requiere utilizar sub grupos, el número CN se obtiene por interpolación. 8.2.3.- Clases de Usos y Tratamiento del Suelo La evaluación de un uso o tratamiento se hace con respecto a sus efectos hidrológicos. La idea es que cuanto más un uso de la tierra o un tratamiento, aumenta la retención total, y tanto más descenderá en la escala de producción de las avenidas.


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Uso del terreno, es la cobertura del terreno o cuenca, incluye cualquier tipo de vegetación, arrope y humus o mantillo y el barbecho (suelo desnudo), así como los usos no agrícolas como son aguas superficiales (lagos, embalses, pantanos, etc.) y superficies impermeables (caminos, techos, etc.). Tratamiento del terreno, se aplica principalmente a los usos agrícolas del terreno e incluye las prácticas mecánicas (contorneo o terraceo) y las prácticas de manejo (control del pastoreo o la rotación de cultivos). A. Usos y Tratamientos en los terrenos cultivados Barbecho: Es un uso y tratamiento agrícola del terreno con un alto potencial de escurrimiento debido a que el suelo se mantiene sin vegetación para conservar la humedad, que será utilizada en el siguiente cultivo. La pérdida ocasionada por el escurrimiento se compensa por la reducción de la transpiración. Cultivo en surco: Es cualquier campo de cultivo (maíz, tomate, etc.) plantado en surcos separados, de manera que la mayor parte de la superficie del suelo es expuesta al impacto de la lluvia durante la época de desarrollo de dicho cultivo. El cultivo en surco puede ser plantado en surco recto o en surcos en contorno (siguiendo las curvas de nivel) y en rotaciones pobres o buenas. Granos pequeños o cereales finos: son plantados en surcos próximos (trigo, cebada, lino), de manera que la superficie del suelo no está expuesta al impacto de la lluvia, excepto durante un corto tiempo en la época de siembra. Los tratamientos de terreno son los que se aplican a cultivos en surco. Legumbres o rotación de pradera: Son cultivos plantados en surcos juntos o al voleo (alfalfa, trébol, etc., y sus combinaciones), esta cobertura puede brindar protección al suelo por un año o más. Los tratamientos del terreno usados en los cultivos en surco son también aplicados en esta cobertura, excepto los tratamientos en surco cuando la siembra es al voleo. B. Rotación de Cultivos Son las secuencias planeadas de cultivos, su propósito es mejorar la textura de la tierra, aumentar la infiltración y mantener la fertilidad del suelo, reducir la erosión o prever un abastecimiento anual de algún cultivo, hidrológicamente las rotaciones varían de “pobres a buenas” en proporción de la cantidad de vegetación densa en tal rotación - las buenas rotaciones aumentan la infiltración y las malas la disminuyen – son evaluadas en términos de sus efectos hidrológicos como sigue: Rotación pobre: Usualmente contienen cultivos en surcos, como maíz o trigo únicamente, o combinaciones, granos pequeños y barbecho.


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Rotación buena: Generalmente contienen alfalfa, pasto u otros cultivos como legumbres que se siembran juntas, para mejorar la textura y aumentar la infiltración. C. Respecto a los tratamientos o prácticas agrícolas Cultivos en hileras rectas (Surcos rectos): Es un tipo de práctica de cultivo que es llevada a cabo sin tomar en cuenta la magnitud de la pendiente del terreno. Los surcos siguen la mayor pendiente del terreno. Cultivos por líneas de nivel (Surcos en curvas de nivel): Es un tipo de práctica agrícola que es llevada a cabo siguiendo el control general del terreno. Los números que se dan en el Cuadro N° 8,1, se obtuvieron usando datos de cuencas experimentales con taludes de 3 a 8%. Cultivos en terrazas: Es la práctica consistente en construir bordos o combinaciones de bordo – zanja para controlar el escurrimiento en el terreno. Los datos del Cuadro N° 8,1, corresponden a terrazas con pendiente y con los extremos abiertos. D. Praderas naturales o pastizales La pradera natural (pastizal) en las cuencas puede ser evaluada por medio de tres condiciones hidrológicas del pasto natural o pastizal, ver el Cuadro N° 8,2. El porcentaje de área cubierta (o densidad) y la intensidad del pastoreo se estiman visualmente. La PRADERA PERMANENTE es un campo con pasto en continuo desarrollo, protegido del pastoreo y generalmente segado para obtener heno; es el límite superior de las cuencas cubiertas con pasto. E. Clases de bosques Igual que en las rotaciones y la pradera natural, la clasificación de los bosques, se ha realizado con respecto a sus efectos hidrológicos y no en base a su producción de madera, distinguiéndose tres tipos: Bosque pobre: tienen excesivo pastoreo, que se queman regularmente, lo que destruye el arrope, árboles pequeños y broza. Bosque regular: Tienen poco pastoreo pero no se queman, pueden tener escaso mantillo o arrope y generalmente están protegidos completamente del pastoreo. Bosque bueno: Protegidos contra el pastoreo, de manera que el suelo siempre está cubierto de arrope y arbustos.


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8.2.4.- Combinaciones hidrológicas de Suelo – Vegetación A. Curva Número para diferentes combinaciones de suelos En el Cuadro N° 8,1, se combinan los grupos de suelos, el uso y las clases de tratamientos, formando complejos hidrológicos suelo – vegetación. Los números muestran en una escala de 0 a 100, el valor relativo de los complejos como productores de escorrentía directa (curvas de escurrimiento). Cuando más elevado es el número, mayor es el volumen de escorrentía directa que puede esperarse de una tormenta; el cuadro se preparó en parte usando datos de cuencas aforadas con suelo y vegetación conocidos. B. Curva Número en áreas de bosques y pastizales El Cuadro N° 8,3 muestra los números obtenidos por el U.S Forest Service en áreas de bosques y pastizales en el occidente de los E.E.U.U. de N.A. C. Condición precedente La cantidad de agua precipitada en un período de 5 – 30 días, precediendo a una tormenta importante es llamada precipitación precedente, y las condiciones que se producen en la cuenca con respecto al escurrimiento potencial son llamadas condiciones precedentes. En general, cuanto mayor es la precipitación precedente, mayor será el escurrimiento directo que ocurre en una tormenta dada. Debido a las dificultades para determinar las condiciones precedentes producidas por la lluvia de los datos normalmente disponibles, las condiciones se reducen a los siguientes tres casos: Condición I, esta es la condición que presentan los suelos de una cuenca en que los suelos están secos, pero no hasta el punto de marchitamiento, y cuando se harán o se cultivan bien. Condición II, el caso promedio para avenidas anuales, es decir, un promedio de las condiciones que han precedido a la ocurrencia de la avenida máxima anual en numerosas cuencas. Condición III, se presenta cuando ha llovido mucho o poco y han ocurrido bajas temperaturas durante los 5 días anteriores a la tormenta, y el suelo está casi saturado. Los números de los Cuadros N° 8,1 y 8,3 – A, son para la condición media de la cuenca, II; los del Cuadro N° 8,3 – B, para la condición casi saturada. 8.2.5.- Definición de parámetros Básicamente el método consiste en estimar un hidrograma triangular unitario sintético a partir de las características físicas de la cuenca y un perfil de precipitación efectiva, las cuales convolucionan para producir un hidrograma compuesto de la avenida.


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La geometría del hidrograma unitario es mostrada a continuación: Donde: R

= Retardo entre el centro de la precipitación efectiva y el caudal pico (Horas)

D

= Duración del incremento unitario de precipitación efectiva (horas)

Tp = Tiempo pico (horas) Tb = Tiempo base (horas) Qp = Caudal pico del hidrograma unitario para una duración D (m3/seg) Además existen las siguientes relaciones: D = 0.4 R Tp = R + (D/2) = 3 D Tb = 2.67 Tp Qp = (0.208 * Roi * A) /Tp Donde A es el área de la Cuenca (Km2) Rp = (L0.8 * (S + 1)1.67)/(13.9 * I0.5) Donde L e I, son la longitud y pendiente del curso principal en Km y % respectivamente, S es la máxima retención potencial en pulgadas. S = (1000/CN) – 10 (pulgadas) CN, es el Número de curva típica, a partir de Tablas elaboradas por el US – SCS o por calibración. ROI, es el incremento de escorrentía entre períodos sucesivos. La estimación de CN es un paso importante del método, por su influencia sobre el resultado final. Es aconsejable – cuando se cuenta con información suficiente – estimar dicho valor a partir de una calibración, partiendo de una precipitación efectiva para determinado período de retorno y comparando el resultado con el valor de la avenida calculada por el análisis de frecuencias para el mismo período. En general, el caudal pico calculado por el Método SCS corresponde al período de retorno de la precipitación utilizada para su aplicación. De esta manera pueden calcularse avenidas para diferentes períodos de retorno. La precipitación utilizada en el método es aquella con duración de 24 horas, dato obtenible con un simple pluviómetro. Se consideran dos tipos de perfil de dicha precipitación (Gráfico N° 6,1), la del tipo I correspondiente a tormentas convectivas y la de tipo II a tormentas frontales. Para obtener el perfil real de la tormenta en cualquier punto basta multiplicar la precipitación total de 24 horas por las ordenadas del perfil seleccionado.


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El Método SCS asume que la escorrentía es producida por la precipitación efectiva, es decir, luego de descontar las pérdidas por la abstracción inicial “Ia” y por las pérdidas continuas “F” durante el resto de la tormenta. La escorrentía se inicia cuando la precipitación excede a la abstracción inicial, Ia, asumiéndose que Ia = 5,08 S mm. La escorrentía acumulada R, en mm, está dada por la siguiente expresión: ∑ ROi = (∑ Pi – 5.08 S)2/∑ Pi + 20.32 S Donde: ∑ Pi es la precipitación acumulada hasta el incremento de tiempo i. El incremento de escorrentía entre el período i + 1 será entonces: ∑ ROi = ∑ ROi +1 – ROi El caudal pico del hidrograma que comienza en el período i será igual a: Qpi = ROI * 0.208 A /Tp Los puntos intermedios del hidrograma se obtienen a partir de la geometría del hidrograma triangular, expresados como una proporción de Q. TIEMPO EN UNIDADES DE “D”

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Descarga Q/Qp

0

0.33

0.67

1

0.80

0.60

0.40

0.20

0.00

8.2.6.- Estudios Anteriores

8.2.6.1.- Generalidades Se determinaron las Avenidas Máximas Probables, y las Avenidas de Alta Frecuencia.

8.2.6.2.- Avenidas Máximas Probables Se calculó la “A venida Máxima Probable” (AMP), que como se ha definido – para una sección determinada “es la que puede darse bajo la combinación de las condiciones más severas físicamente factibles en la región”. “Es de importancia considerarla en el diseño de una presa cuando la destrucción de ésta, causaría graves pérdidas, principalmente en términos de vidas humanas”. “Cuando los posibles daños se limitan a aspectos materiales, con poco riesgo para la vida humana, puede adoptarse avenidas de diseño menores”; “el nivel de protección a darse, es más que nada una decisión política. A.

La Precipitación máxima probable Refiere El Consultor que “la AMP será consecuencia de la ocurrencia de la precipitación máxima probable (PMP), que también determinará el volumen de agua que escurrirá durante ese acontecimiento”.


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Por “la escasez de los datos hidrometeorológicos requeridos – en los trabajos de la Primera Fase – se optó por el método estadístico de Hershfield, obteniéndose una PMP puntual de 24 horas para la región de 900 mm. Este valor es para el punto de máxima intensidad de la tormenta, disminuyendo la intensidad con la distancia”. “En particular, interesa obtener para cuenca contribuyente la PMP media de 48 horas, para la generación de la AMP”; entonces para el río Ustuna se obtuvo: Río Ustuna Precipitación Máxima Probable de 48 Horas Sobre el Sitio de Presa Ustunaccocha SITIO DE PRESA

ÁREA (km2)

USTUNACCOCHA

24.66

PRECIPITACIÓN PROBABLE MÁXIMA 24 HR 48 (mm) HR(mm) 485

B.

700

Características de las avenidas máximas probables Refiere El Consultor, que “para definir a una avenida máxima probable, AMP, se necesita principalmente: La descarga pico, el volumen de la AMP, y la forma del hidrograma”. B.1. La descarga pico El caudal pico fue “tratado con un enfoque simplificado mediante la fórmula de Creager”: q = 46 * C * Ar – 1 Siendo: r = 0.894 * A-0.048 Donde: Q = descarga pico (pies3/seg/milla2) A = área de cuenca (milla2) C = coeficiente de Creager, que depende del tipo de cuenca. “Un coeficiente C igual a 100 en la fórmula, corresponde a la curva envolvente de las más grande avenidas acaecidas en los EE.UU.; como regla general se usan valores de C menores que 100 en zonas áridas, e inversamente, mayores que 100 en regiones húmedas”. Monsalve, indica al respecto, “que pocas crecientes en el mundo han alcanzado un coeficiente C = 100”.


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B.2. El volumen de la avenida máxima probable El volumen de la AMP, se “calculó a partir de la PMP en 48 horas, considerando pérdidas por retención de cuenca de 3 mm/hr, y añadiendo un volumen adicional de 40% del anterior, para la avenida antecedente. B.3. La forma del hidrograma Para la construcción del hidrograma, “se utilizó la información sobre picos y volúmenes de las AMP, y, adicionalmente el tiempo hasta la descarga pico desde el inicio de la precipitación y el tiempo de base del hidrograma. El flujo base no fue considerado como significativo para su inclusión en el hidrograma”. El tiempo base fue estimado con la expresión del Bureau of Reclamation: Tp = 0.6 * Tc + D/2 como Donde: Tp = tiempo hasta la descarga pico (hr) Tc = tiempo de concentración (hr) D = duración de exceso de precipitación (hr) El tiempo de concentración, a su vez, “fue estimado con una velocidad media de traslación a lo largo del cauce según el tipo de cuenca con los criterios de Nemec. Se asumió una duración de exceso de lluvia ligeramente inferior a 48 horas (46 hr). El tiempo base se tomó 3,5 * Tp Se consideraron curvas de recesión típicas”, obteniéndose los correspondientes hidrogramas. Para la cuenca del río Ustuna, se obtuvo entonces la siguiente AMP: Río Ustuna Avenida Máxima Probable Sobre el Sitio de Presa Ustunaccocha SITIO DE PRESA

AREA km2

C Creager

Pico de la AMP m3/seg

Ustunaccocha 24.66 100  Incluye el volumen de la avenida precedente.  Fuente: Elaboración Propia.

30.436

Volumen de la AMP* (MMC) 12.798

8.3. Avenidas de Alta Frecuencia Refiere EL CONSULTOR que, “para la construcción de estructuras transitorias y/o cuya destrucción ocasionaría daños limitados, puede aceptarse mayor riesgo. A tal fin, se estimaron avenidas de cierta frecuencia de ocurrencia en los distintos sitios considerados”.


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Por limitaciones de información hidrometeorológica, se recurrió a “método comparativo para inferir valores estimados de las avenidas por cuenca para distintas frecuencias, tomando como base las evaluaciones de frecuencia de avenidas para la unidad hidrográfica más pequeñas tratadas en la Primera Fase del Estudio de Factibilidad (Punto de control de la represa Ustunaccocha en el río Ustuna, 24.66 Km2, y sección de control de la captación, 25.00 Km 2), y considerando los mecanismos climáticos generadores de avenidas son similares con los se encuentran en las unidades hidrográficas en cuestión; se llevó a cabo el proceso estimativo de avenidas de frecuencia de 1 en 10 años, 1 en 25 años y 1 en 50 años para dichas cuencas”. “El análisis se basó en estimar el coeficiente C de Creager para las avenidas de distinto período de retorno en punto de represamiento y punto de captación. Se estudió la relación que guardaban con el valor de C las AMP, observándose que había gran coincidencia para frecuencias iguales entre ambas cuencas. Esta proporcionalidad se trasladó a las pequeñas cuencas del estudio para el cálculo de las avenidas respectivas”. 8.3.1.- Máximas Avenidas en Microcuenca Ustuna, por el Método SCS La aplicación del Método del Hidrograma Unitario Sintético del Soil Conservation Service (Método SCS), requiere – como se ha indicado en el marco teórico – de los siguientes pasos: a) Análisis de la precipitación máxima en 24 horas; b) Elección del valor de la Curva Número CN; c) Cálculo de las avenidas e hidrogramas de diseño para diversos períodos de retorno. 8.4. Análisis de Frecuencia de la Precipitación Máxima en 24 Horas En el desarrollo del presente Estudio al 2012, se dispuso de información de precipitación máxima en 24 horas de las estaciones Allpachaca y Cuchoquesera, período 1964 – 2012, tomados de la Base Hidrometeorológica Ex PERCH (Referencias N° 1); ver Cuadro N° 8,4. Se aptó por los registros de Allpachaca, por su cercanía al Área de Estudio, y por su mayor longitud de registro (30 años) con respecto a Cuchoquesera (10 años). El factor de ajuste por número de mediciones en las estaciones y por el tamaño del área es aproxidamente igual a uno (LINSLEY, Referencia Bibliográfica N° 10). Se efectuó, el análisis de la precipitación máxima en 24 horas de la estación Allpachaca (Cuadro N° 8,4), con el objeto de disponer de valores para diferentes períodos de retorno, base para el cálculo de los caudales máximos de diseño. Mediante el modelo EXTREM, se identificaron – de un total de 10 – las 5 distribuciones teóricas a las que presentan mayor adaptación los registros de precipitación, correspondiendo un mejor ajuste a la distribución Log Normal – 2


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(Orden R = 1). Ver Cuadro N° 8,5, elaborado a partir del reporte el Extrem, el mismo que – editado – se presenta en el Cuadro N° 8,6. 8.5. Elección de la Curva Número CN La elección de la Curva Número (CN), se hizo en base a las características del complejo suelo – cobertura de la cuenca y de la experiencia en altitudes y áreas de topografía y cobertura similares en estudios anteriores en presas en la región Ayacucho. ANA (referencia Bibliográfica N° 11), en el “Estudio EVALUACIÓN DE RECURSOS HÍDRICOS SUPERFICIALES EN LA CUENCA DEL RÍO PAMPAS, 2010”, se asumió CN = 77, para los caudales máximos de las quebradas de cruce del Canal del río Cachi (Ustuna “Alto Pampas”: 24.66 Km2, CN = 75; Vicos: 31 Km2, CN = 73 y Sondondo: 176 Km2, CN = 73), con: Humedad Antecedente: II, Grupo de Suelos: C y Cobertura Vegetal: Mala. La estación del Pampa de Arco CN = 80. Para aplicar los métodos de cálculo de máximas avenidas se determino las características topográficas de los cauces y las subcuencas, asimismo con apoyo de Sistema de Información Geográfica y la extensión Hec-Geo HMS se estimó los parámetros hidrológicos a partir de las características de la cuenca. En la visita de campo, se pudo identificar superficies impermeables y mayor cobertura vegetal, lo que permite suponer las siguientes condiciones para el Río Ustuna: Humedad Antecedente: II, Grupo de Suelos: D y Cobertura Vegetal: Media. Es necesario mencionar que el Número de Curva (CN) se estimo a partir de mapas temáticos de cobertura vegetal y tipo de suelo hidrológico. Por tales razones, se optó para Ustuna, un valor de CN = 75. 8.6. Avenidas e Hidrogramas de Diseño Establecido un valor de CN = 75 para Ustuna, se aplicó el Método SCS, con los valores de precipitación máxima en 24 horas para diferentes períodos de retorno determinados, y los parámetros geomorfológicos respectivos, obtenidos de la cartografía disponible: = 24.66 Km2

Área de Microcuenca

A

Longitud de Cauce Principal

L = 11.466 Km

Pendiente Media

S

= 6.02 %

En el Cuadro N° 8,7 se presenta para la microcuenca Ustuna, los caudales máximos instantáneos de diseño para diferentes períodos de retorno obtenidos; el detalle de cálculo se muestra en los Cuadros N° 8,8 a 8,17. De los Cuadros precedentes, se resumen – para el diseño de las obras provisionales y el vertedero de la represa Ustunaccocha – las dos series siguientes: Microcuenca Ustuna


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Caudales Máximos Instantáneos en el Sitio de Presa Ustunaccocha Método SCS DESCRIPCIÓN DE OBRA

PROVISIONALES VERTEDERO

PERÍODO RETORNO (años) 10 20 50 100 500 1 000

PRECIPITACIÓN MÁXIMA EN 24 HORAS (mm) 46.90 48.69 54.20 63.00 72.50 77.10

CAUDALES MÁXIMOS INSTANTÁNEOS (m3/seg) 10.335 11.597 15.399 22.523 31.149 35.302

Cuadro N° 8.1. Números de las Curvas de Escurrimiento para las diferentes Combinaciones Hidrológicas Suelo – Vegetación (Cuencas en Condiciones Ii, E Ia = 0.2 S) USO DEL SUELO Y CUBIERTA BARBECHO CULTIVO EN HILERAS

GRANOS PEQUEÑOS

LEGUMBRES TUPIDAS O ROTACIÓN DE PRADERA

TRATAMIENTO O MÉTODO SR SR SR C C CyT CyT SR SR C C CyT CyT SR SR C C CyT CyT

PRADERA O PASTIZAL C C C Pradera permanente Bosques (Lotes de Bosque)

CONDICIÓN PARA LA INFILTRACIÓN Mala Buena Mala Buena Mala Buena Mala Buena Mala Buena Mala Buena Mala Buena Mala Buena Mala Buena Mala Buena Mala Buena Mala Buena Mala Regular Buena

GRUPO HIDROLÓGICO DEL SUELO A B C D 77 86 91 94 72 81 88 91 67 78 85 89 70 79 84 88 65 75 82 86 66 74 80 82 62 71 78 81 65 76 84 88 63 75 83 87 63 74 82 85 61 73 81 84 61 72 79 82 59 70 78 81 66 77 85 89 58 72 81 85 64 75 83 85 55 69 78 83 63 73 80 83 51 67 76 80 68 79 86 89 49 69 79 84 39 61 74 80 47 67 81 88 25 59 75 83 6 35 70 79 30 58 71 78 45 66 77 83 36 60 73 79 25 55 70 77 59 74 82 86 72 82 87 89

CASCOS RANCHOS CAMINOS REVESTIDOS PAVIMENTOS 74 84 SR = Hileras Rectas; C = Por Líneas de Nivel; T = Terrazas; C y T = Terrazas a Nivel

90

92

Fuente: Cuadro N° 7,1, CHEREQUE (Referencia Bibliográfica N° 7).

Cuadro N° 8.2. Clasificación de la Pradera Natural (Pastizal)


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CONDICIÓN HIDROLÓGICA

CLASE DE PRADERA Y CONDICIÓN VEGETATIVA PRADERA MALA, tiene pastoreo excesivo, la cubierta vegetal cubre menos 1 del 50% del área

POBRE

PRADERA REGULAR, no tiene pastoreo excesivo, la cubierta vegetal cubre 2 del 50 al 75% del área

REGULAR

PRADERA BUENA, tiene pastoreo ligero, la cubierta vegetal cubre más del 3 75% del área

BUENA

Cuadro N° 8.3. Números de las Curvas de Escurrimiento para los Complejos Suelo A.

Bosques Comerciales o Nacionales (Para condiciones II de las cuencas, e Ia = 0.2 S) CLASE DE LA CONDICIÓN HIDROLÓGICA

A

B

C

D

I. La Peor

56

75

86

91

II. Mala

46

68

78

84

III. Media

36

60

70

76

IV. Buena

26

52

62

69

V. Mejor

15

44

65

61

GRUPO HIDROLÓGICO DEL SUELO

B. Área de Bosque y Pastizales en el Estado de E.E.U.U. (Para cuencas de condiciones III de las cuencas, e Ia = 0.2 S) GRUPO HIDROLÓGICO DEL SUELO A B C D ----------90 94 97 Mala HERBÁCEA ----------84 92 95 Buena ----------77 86 93 Regular ----------81 90 -------Mala ARTEMISA ----------66 93 Buena ----------55 66 Regular ----------80 86 Mala ROBLE – TIEMBLO ----------60 73 Buena 50 60 Regular 87 93 Mala JUNÍPERO 73 85 Buena 60 77 Regular Fuente: CUADRO N° 7,2. CHEREQUE (Referencia Bibliográfica N° 7). VEGETACIÓN

CONDICIÓN HIDROLÓGICA

Cuadro N° 8.4. Proyecto Riego Ccasanccay 2012 Estación Chiara Altitud 3400 msnm


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AÑO

PRECIPITACIÓN MÁXIMA 24 HR (mm) 31 PERÍODO DE RETORNO (Años) 30.3

1

1993

2

1994

3

1995

22.4

4

1996

27.9

5

1997

23.7

6

1998

23.9

7

1999

24.4

8

2000

19.1

9

2001

38.0

10

2002

27.3

11

2003

30.2

12

2004

25.5

13

2005

27.3

14

2006

26.0

1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981

15

2007

29.0

1982

PRECIPITACIÓN MÁXIMA 24 HR (mm)

1968 1969 1970 1971

18.6 16.8 37.6 40.6

Período de Precipitación 35.4 Retorno Máxima 24 40.7 (años) HR (mm) 28.72 26 20.05 31 26.4 10 34 22.2 25 38 34.6 41 51.050 100 44 36.0 48.0 200 46 29.4 500 50 1000 53

Estación Chiara Precipitación Máxima en 24 Horas Para Diferentes Períodos de Retorno

Cuadro Nº 8.5. Precipitación Máxima Anual en 24 Horas (Ppmax 24h. Estación de Allpachaca Altitud: 3600 MSNM)


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Parámetros Estadísticos De La Distribución Log Normal De Tres Parámetros: U = 1.488 s = 0.149 g= -0.320 Precipitación Máxima en 24 Horas para diferentes períodos de Retorno (PR) PERÍODO DE RETORNO (PR) AÑOS 10 20 25 50 75 100 200 500 1000

Precipitación Máxima 24 HR (mm) 46.9 48.7 49.6 54.1 58.5 63.0 65.4 72.5 77.1

Cuadro Nº 8.6. Precipitación Máxima en 24 Horas (Ppmax 24h.) Estación Quinua Altitud: 3260 msnm, Estación Pampa del Arco Altitud: 2761 msnm, Estación Luricocha Altitud: 2625 msnm, Estación Huanta Altitud: 2628 msnm. Año 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982


Precipitación Máxima de 24 Hr (mm) Pampa del Luricocha Huanta Quinua Arco 20 40.4 40.1 42.5 19.8 21.4 24.3 25.8 19.4 28 25 37.7 30.7 21 34 22.9 23.2 23.8 40 38.1 26.1 21.4 27.9 38 12.1 24.2 20.2 29 23.6 28.7 33.1 46.6 38.6 22.4 55.8 20.2 13.8 10.1 26.6 32 30.8 30 41 26 27.4 26.8 41.2 23 30.6 29.8 25.9 30.5 34.3 33.5 21.7 26 32.9 32.1 36.9 23.2 21.6 21.1 40.9 16 20.1 19.6 32.1 18.2 14.9 14.5 19.9 30.1 29.4 44.5 44.4 43.3

Páá g.


22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46

1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

24.4 24 18 16.5 24.1 23 26 30.5 19.5 19.6 40.5 22 42 29 23.2 27.3 24.8 35.2 39 23.6 30 49.8 30.2 27.9 34

32.4 47.7 18 29.9 23.1 18.5 31.5 18.6 19.3 16.6 31 25.8 29.3 30.4 27.6 27.2 20.8 35 28.5 27.5

31.7 46.5 17.6 29.1 22.6 18 30.8 18.1 18.9 16.2 30.2 25.2 28.6 29.6 27 26.5 20.3 34.2 27.5 26.3

31.5 29.9 26.2

Cuadro N° 8.7. Estaciones Andamarca Altitud: 3490 msnm, Los Libertadores Altitud: 3710 msnm, Rayusca Altitud: 3755 Msnm y San Miguel Altitud: 2661 msnm. Análisis de Frecuencia de la Precipitación Máxima en 24 horas 5 distribuciones teóricas de mejor ajuste Modelo Extrem


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Ajuste de Funciones de Distribución de Probabilidad La estimación de las precipitaciones máximas en 24 horas para diferentes periodos de retorno, ha sido cuantificada aplicando las distribuciones estadísticas Extremo Tipo I – Gumbel y Pearson Tipo III. Los resultados y prueba de la bondad del ajuste CHI Cuadrado, se muestran en el cuadro 8.8 (Anexo I Información Hidrométrica).

Cuadro N°8.8. Prueba de Ajuste para la distribución en las Subcuencas Principales

FUENTE: Estudio Evaluación de Recursos Hídricos Superficiales en la Cuenca del Río Pampas – ANA – ALA MINISTERIO DE AGRICULTURA.

Características Físicas de las Subcuencas Húmedas. Para aplicar los métodos de cálculo de máximas avenidas se determino las características topográficas de los cauces y las cuencas, asimismo se calculo algunos parámetros hidrológicos a partir de las características de la cuenca. Para aplicar los métodos de cálculo de máximas avenidas se determino las características topográficas de los cauces y las subcuencas, asimismo con apoyo de Sistema de Información Geográfica y la extensión Hec-Geo HMS se estimó los parámetros hidrológicos a partir de las características de la cuenca, las cuales se muestran en el Cuadro N°8.9 (Anexo III Información Hidrométrica).


Páá g.


Cuadro N°8.9. Características Físicas de las Subcuencas

Es necesario mencionar que el Numero de Curva se estimo a partir de mapas temáticos de cobertura vegetal y tipo de suelo hidrológico. 8.7. Eventos Hidrológicos Extremos La Hidrología, es una disciplina que se preocupa principalmente de tres características de los caudales de un río: Lo volúmenes mensuales y anuales disponibles para el almacenamiento y utilización; las avenidas para fijar las descargas de diseño de un gran número de estructuras, y los períodos de estiaje que limitan la utilización del agua de las corrientes. El escurrimiento superficial y la descarga concentrada en los cauces, se ven afectados por las variaciones temporales y especiales que se presentan en los fenómenos hidrológicos; estas variaciones vienen a ser un reflejo de las variaciones de la precipitación, como elemento básico que origina el escurrimiento. En el Perú, la variación espacial está influenciada por diferentes factores, tales como la cercanía de la Cordillera de los Andes al Océano Pacífico, la presencia de las Corrientes de Humboldt y del Niño, y el desplazamiento de los centros de alta presión en el Atlántico. La variación temporal se presenta como un reflejo de las estaciones climáticas determinadas por la localización del país e influenciadas por los factores antes mencionados. El presente capítulo trata del estudio de los Eventos Extremos Máximos y Mínimos en el río Ustuna – que no posee registros – en la zona de captación del Proyecto “SISTEMA DE RIEGO LAGUNA USTUNACCOCHA – CCASANCCAY – ANCHACHUASI, DISTRITO VINCHOS, PROVINCIA HUAMANGA - AYACUCHO”, 2016, con énfasis en los eventos Máximos para el Diseño Hidráulico de la Represa, Aliviadero de Demasías, Toma de Fondo, Bocatoma y de las Obras Provisionales, con una probabilidad que estará en función de la vida útil y el riesgo de falla de las obras. 8.7.1.- Eventos Extremos Máximos: Marco Teórico Los eventos extremos máximos – con una probabilidad de ocurrencia en función de la vida útil y el riesgo de falla de la obra – son la base para el


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dimensionamiento de diversas estructuras como presas, bocatomas, puentes, defensas ribereñas, obras provisionales y de arte, etc. Los complejos problemas sociales y económicos que se derivan por el colapso de una obra hidráulica, por ejemplo una presa reguladora (pérdidas de vidas y de la propiedad urbana y/o rural), impiden procedimiento arbitrario. Como base de sus estudios, el US. Corps of Engineers, usa por ejemplo, una “avenida estándar de proyecto”, definida como “la descarga que puede esperarse para la más severa combinación de condiciones meteorológicas e hidrológicas, y que son asumidas como razonablemente características de la región geográfica en estudio, con la exclusión de las combinaciones extremadamente raras” (Linsley – Franzini, Referencia Bibliográfica N° 6). Usualmente, la avenida estándar de proyecto es el 50% de la avenida máxima probable para el área. Sin embargo, debido a la extrema rareza de la avenida máxima probable, la avenida estándar de proyecto, no habrá sido excedida más que en un porcentaje bajo de las avenidas dentro de la región general. La máxima Avenida, es la descarga que puede esperarse para la más severa combinación de condiciones meteorológicas e hidrológicas, que son asumidas como razonables características de la región geográfica en estudio, con la exclusión de las combinaciones extremas raras. El hecho de que exista una diversidad de métodos y procedimientos de cálculo para determinar los eventos extremos máximos, indica la magnitud y complejidad del problema. La no suficiente extensión de las series Hidrometeorológicas disponibles y la falta de garantía de los datos, particularmente de los valores extremos, es probable que haya dado lugar a la no uniformidad de criterios en el estudio de los eventos máximos, además de la oposición de criterios y resultados que supone la consideración de los elementos primordiales ligados al proyecto de toda obra: seguridad y economía. En general el objetivo es calcular el caudal máximo (instantáneo) para diversos intervalos de recurrencia: 5, 10, 20, 25, 50, 100, 500, 1000 y 10 000 años; en forma global, se requiere de ciertos datos básicos como: la serie de descargas máximas diarias e instantáneas, serie de precipitaciones máximas de 12 y 24 horas, y datos de la geomorfología de la cuenca. La microcuenca de Ustuna, no dispone – como la mayoría de cuencas en el país – de mayor información hidrometeorológica mínima necesaria para el análisis de eventos extremos máximos; sin embargo, en base a información local y regional, y a la experiencia, se ha desarrollo el presente capítulo de Análisis de Máximas Avenidas, para alcanzar el objetivo del Estudio: “proporcionar – entre otros criterios técnico económicos – los elementos de juicio hidrológicos necesarios, para la toma de decisiones en el diseño de las obras hidráulicas previstas en el Proyecto.


Páá g.


En el Análisis de Máximas Avenidas de la unidad hidrográfica Ustuna, 2011 – para el diseño de la bocatoma y obras provisionales, se estableció el marco técnico – conceptual, y luego se procedió a la determinación de la máxima avenida de diseño para diferentes período de retorno por el Método de Hidrograma Unitario del Soil Conservation Service (Método SCS). Según el planteamiento hidráulico del proyecto, las estructuras afectadas por eventos extremos son: el barraje de la bocatoma, debido a que esta estructura es la que deriva los caudales que transitan por el barraje proyectado cuando éste se encuentre niveles de agua variables. Por consiguiente, el análisis de máximas avenidas, está enfocado en esta sección. A falta de información de caudales máximos instantáneos dentro de la zona de estudio, se ha recurrido a metodologías indirectas de estimación de máximas avenidas, tomando como base la información pluviométrica disponible. Con este fin, se ha recolectado registros de Precipitaciones Máximas de 24 horas de la estación Allpachaca, Quinua, Tambillo, Los Libertadores y Huamanga del cuadro 8.5 al cuadro 8.8. 8.7.1.1.- Criterios para el Análisis de Avenidas 

Dado que la planeación y el diseño se refieren a eventos del futuro, cuyo tiempo de ocurrencia o magnitud no pueden predecirse, debemos recurrir al estudio de la probabilidad o frecuencia con la cual un determinado caudal o volumen de flujo pude ser igualado o excedido.



Para la elección del período de retorno en el diseño de estructuras hidráulicas, deben intervenir diversos de la obra, los potenciales daños aguas abajo en caso de falla y la probabilidad de que la avenida de período de retorno Tr sea igualada o excedida durante el período sobre el que se planificó el Proyecto. A esto se le denomina el riesgo “R” y está expresado por: R = 1 – (1 – (1/Tr)) N Dónde: Tr = Período de retorno utilizado N = período de vida del proyecto

Así, avenidas con período de riesgo de retorno de 1,000 y 10,000 años tendrán una probabilidad o riesgo, de ser excedidas o igualadas en un período de 50 años, igual a 4.9% y 0.5% respectivamente. 


La selección del nivel de probabilidad apropiado para un diseño, es decir, el riesgo que se considera aceptable, depende como se ha indicado de condiciones económicas y políticas, diseñar para el 10% o caudal con 10 años de período de recurrencia, representa aceptar un riesgo calculado. Si el análisis hidrológico es correcto, el sistema será ocasionalmente insuficiente.

Páá g.




La alternativa de diseñar contra evento peor posible que pueda ocurrir, es generalmente tan costosa que se puede justificar solamente cuando las consecuencias de una falla son especialmente graves.



Se indican los siguientes aspectos para el diseño hidráulico de la estructura de evacuación en represas o vertedero de demasías, y se aceptan o consideran válidos para orientar la elección del período de retorno en el diseño de la estructura de captación. Tipo de estructura, Vida útil de la obra (Vida económica) y Riesgo por pérdidas de vida.



El período de retorno de la Máxima Avenida, obedece a un riesgo permisible de ocurrencia durante la vida útil del proyecto. Este riesgo permisible está en función de dos factores: Seguridad y Economía.

8.7.1.2.- Métodos de Predicción de Avenidas o Descargas de Diseño Se citan algunos métodos de predicción de descargas (Referencia N° 9), enumerados en orden ascendente de precisión y según los elementos que intervienen en los cálculos:

Métodos Basados en Experiencias Profesionales Basados únicamente en la apreciación profesional de un Ingeniero experimentado que ha medido descargas y trabajado largos años en lugares similares a su aplicación. No puede ser trasmitido ni es práctico en zonas con características muy variables donde no se tenga mayor experiencia. Métodos Basados en Clasificaciones y Diagnóstico Se clasifican muchas cuencas que poseen datos de descargas y precipitación. Se agrupan las cuencas con descargas similares y de una determinada zona geográfica. Luego se relacionan las características de la cuenca por estudiarse con la de los cuadros y por simple apreciación en tablas se define una descarga probable, se consideran obsoletos. Métodos Basados en Reglas Empíricas Pretende reemplazar la experiencia mediante “reglas” empíricas. Es un complemento de los métodos basados en experiencias profesionales y permite cierta transmisión de experiencias. No es confiable. Métodos Basados en Fórmulas Simples Hay un total de 116 fórmulas registradas (Ven Te Chow, 1962). Las fórmulas varían por el número de variables que incorporan.


Páá g.


Son de uso regional y requieren la selección – por juicio – de coeficientes. Son útiles como referencia y áreas pequeñas (El Método Racional se basa en una fórmula de este tipo). Métodos Basados en Ábacos y Tablas Reemplazan las fórmulas, simplificando los cálculos; muchas veces los simplifican demasiado y no toman en cuenta suficientes variables. Son muy prácticos cuando se desarrollan para áreas homogéneas y donde se tiene que calcular descargas en forma repetida. Métodos Basados en Observaciones Directas Estos métodos requieren un cuidadoso estudio de la cuenca, las características hidráulicas de los cauces y datos hidrológicos confiables. Es preciso, pero muchas veces impracticable por la gran cantidad de datos requeridos. Métodos Basados en Correlaciones Múltiples Estos métodos se basan en el análisis de correlaciones múltiples de importantes variables hidrológicas y variables geomorfológicas. Los resultados se presentan en ábacos. Tienen una apreciable utilidad una vez calibradas las ecuaciones. Requiere de un manual detallado para su utilización. Métodos Basados en Hidrogramas. Son los métodos más completos puesto que permiten predecir también volúmenes. Requiere datos referenciales de hidrogramas registrados en cuencas en la región o información afín (Ejemplo: Método del Servicio de Conservación de Suelos S.C.S – USA). 8.7.2.- Cálculo de Eventos Extremos Máximos en el Río Ustuna en el Punto de Interés Para la determinación de los caudales en el río Ustuna, se ha seguido la siguiente secuencia:  Revisión de Estudios Anteriores a nivel regional, en los que se haya tratado eventos extremos máximos, y que pudieran servir para orientar, estimar y/o comparar los resultados obtenidos por la metodología elegida para el río Ustuna.  Análisis estadísticos de la Precipitación Máxima en 24 Horas de la Estación Allpachaca, representativa de la zona del Proyecto Ccasanccay – Previamente ajustadas para las nacientes del río Ustuna – y determinación de la Precipitaciones Máximas en 24 Horas para distintos períodos de retorno, necesarias para la aplicación del Método Indirecto SCS.


Páá g.


 Cálculo de Avenidas por los Métodos Indirectos SCS: El Método de Temez y el Método del Hidrograma Unitario Sintético del Soil Conservation Service (U.S. Departament. Of Agriculture), permite estimar avenidas para diferentes períodos de retorno a partir de datos de precipitaciones máximas. 8.7.2.1.- Revisión de Eventos Extremos en Estudios Anteriores Estudio de Avenidas: PN – PMI Debido a que los datos analizados no son máximas instantáneas; la avenida de frecuencia de 100 años que es la que se usa para el diseño de las obras, fueron afectadas por un factor de corrección. Se multiplicó por un factor que, de acuerdo a la variabilidad de las descargas máximas que pueden ocurrir en cada cuenca, se estimó en 1.1 para el río Ustuna y en 1.9 para las otras quebradas, ya que en estas es más probable que los eventos máximos respondan a la ocurrencia de una sola tormenta por presentar un área de cuenca más pequeña esperándose una relación mayor entre el máximo instantáneo y el máximo promedio. En base al Método PN – PMI, para la cuenca del río Ustuna – punto de captación – y con un área de 24.66 Km 2, le correspondería un caudal máximo probable de 4.00 m3/seg y un caudal máximo instantáneo de 8.00 m3/seg, para un período de retorno de 100 años. Análisis de descargas extremas – ONERN ONERN, para el análisis de descargas extremas, efectuó un estudio estadístico de las descargas máximas anuales ocurridas en los ríos Cachi, Chacco y Apacheta para determinar los períodos de retorno de máximas avenidas. El análisis de frecuencia de avenidas fue efectuado según el método propuesto por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los E.E.U.U de N. A., para ello se utilizó la serie de descargas máximas anuales, para determinar los períodos de retorno de máximas avenidas. El cálculo de la curva de frecuencia fue realizado analíticamente, usando momentos de las transformadas logarítmicas, expresadas en términos de la media, M (primer momento), desviación estándar, s (segundo momento) y coeficiente de sesgo, g (tercer momento); las ecuaciones correspondientes son las siguientes: M = ∑X/ N S2 = ∑ x2 /N – 1 = ∑X2 – (∑X)2 /N / N – 1 g = N ∑ x3 / (N – 1) (N – 2) S 3 = N2 ∑X3 – 3 N ∑ X2 + 2 (∑X)3 /N (N – 1) (N –2) S3


Páá g.


La curva de frecuencia de máxima probabilidad, en función de la media, desviación standard y el coeficiente de sesgo, s determinó mediante la siguiente ecuación: Log Q = M + K * S Donde: K = porcentaje de excedencia (desviación estándar de la media). Con el objeto de disponer de los elementos de juicio que coadyuvaran en la evaluación de los problemas de inundaciones y al análisis técnico económico para la selección de sitios de aprovechamiento y de obras de defensa, ONERN realizó el estudio de descargas máximas asociadas a diferentes períodos de retorno, utilizando la ecuación de Creager para determinar una envolvente de las descargas máximas en función del área. En Base al Método ONERN, para el río Ustuna, con la respectiva área: A = 24.66 Km2, se obtiene – proyectando – los siguientes valores de descargas máximas o avenidas para 10, 25, 50, 75 y 100 años de período de retorno: Q10 = 6.524 m3/seg Q25 = 8.127 m3/seg Q50 = 11.738 m3/seg Q75 = 13.544 m3/seg Q100 = 15.770 m3/seg Q1000 = 31.171 m3/seg. Convertidos a descargas máximas instantáneas (multiplicándolos por un factor 1.3): Q10 = 8.481 m3/seg Q25 = 10.565 m3/seg Q50 = 15.259 m3/seg Q75 = 17.607 m3/seg Q100 = 20.501 m3/seg Q1000= 40.522 m3/seg

8.7.2.2.- Análisis Estadístico de la Precipitación Máxima en 24 Horas La información empleada ha sido los datos de Precipitación Máxima en 24 Horas anuales de la Estación Allpachaca – controlada por el SENAMHI, Junín y previo ajuste, en este caso aumentadas (+ 20%), para las nacientes del río Ustuna, de mayor altitud y mayor precipitación


Páá g.


– obtenida a partir de los registros de Precipitación Total Mensual en 24 Horas (mm) para el período 1964 – 1993 (Cuadro N° 7.2). Dichos valores se ajustaron a las distribuciones de Gumbel Tipo I y Log normal, determinándose las Precipitaciones Máximas en 24 Horas para diversos períodos de retorno (5, 10, 25, 50, 75, 100, 200, 500 y 1000 años), mediante la siguiente expresión: PME = β – (1/α) * Ln (-Ln (1 – 1/T)) Dónde: PME = Precipitación Máxima Esperada (mm) α, β = Parámetros de escala y localización que caracterizan a la Distribución de Gumbel. T

= Período de retorno

El Cuadro N° 8.5 muestra los valores de Precipitación Máxima en 24 Horas, resumen de los parámetros estadísticos y de distribución respectivos, y los valores de precipitación para diferentes períodos de retorno. Los datos utilizados tienen una longitud de 15 años a 45 años, esto significa que para períodos de retorno mayores a 100 años, los resultados deberían ser tomados con la reserva del caso, por ello los valores de 200, 500 y 1,000 se consideran como estimados o referenciales. 8.7.2.2.1. Información Hidrológica Se realizó el análisis de frecuencias a partir de los registros de precipitaciones máximas en 24 horas provenientes del SENAMHI. La información corresponde a las estaciones Pampa del Arco (Huamanga), Tambillo, Quinua, Chungui, Allpachaca, Andamarca, Los Libertadores, Rayusca, Paico y San Miguel, información que se presenta en los Cuadros N° 4.1 y 4.1 A, la cual fue adecuada y procesada para el ámbito de las siguientes SUBCUENCAS: Vinchos, Cachi, Ustuna, Alto Pampas, Medio Pampas, Torobamba, y Sondondo. Debido a que las estaciones del SENAMHI presentan cortos períodos de registros se utilizo información climatológica satelital diaria del sensor TRMM 3B – 42 (Tropical Rainfall Measuring Mission), para completar las estaciones con períodos cortos de registros. 8.7.2.2.2. Ajuste de Funciones de Distribución de Probabilidad La estimación de las precipitaciones máximas en 24 Horas para diferentes períodos de retorno, ha sido cuantificada aplicando las distribuciones estadísticas Extremo Tipo I – Gumbel y Pearson Tipo III.


Páá g.


Los resultados y prueba de la bondad del ajuste CHI Cuadrado, se muestran en el Cuadro N° 8.8 (Anexo Información Hidrométrica). 8.7.2.3.- Características Físicas de las Subcuencas Húmedas Para aplicar los métodos de cálculo de máximas avenidas se determinaron las características topográficas de los cauces y las cuencas, asimismo se calcularon algunos parámetros hidrológicos a partir de las características de la cuenca. 8.7.2.3.1.- Criterios para Selección del Período de Retorno El intervalo de retorno está definido como el período promedio de tiempo en el que vuelve a suceder el mismo evento con las mismas características de volumen y duración. A continuación se detallan criterios que deben ser considerados para definir el período de retorno en las obras de captación. Estos criterios se basan en:  Tipo y magnitud de la estructura,  Consecuencia en caso de falla,  Factores económicos, y  Ubicación de la estructura (por ejemplo sí aguas debajo de la estructura se ubican poblaciones y/o áreas residenciales). Es necesario mencionar que el Número de Curva se estimo a partir de mapas temáticos de cobertura vegetal y tipo de suelo hidrológico. 8.7.2.4.- Modelo Precipitación – Escorrentía con el HEC – HMS Este modelo desarrollado con el programa HEC – HMS 3.4, sirvió para determinar el caudal máximo, estimado para los siguientes períodos de retorno, 20, 50, 75 y 100 años, a partir de una lluvia intensa para ese período. El HEC – HMS suministra 10 métodos para calcular las pérdidas de precipitación y 7 métodos para la transformación lluvia – caudal. En este caso se utilizo el método del Soil Conservation Service (SCS) para calcular las pérdidas y la transformación lluvia – caudal por el método del hidrograma unitario de Clark. 8.7.2.5.- Resultados La Quinua, Pampa del Arco, Allpachaca, Huanta, Luricocha, Cochas, Los Libertadores, Cuchoquesera y Tambillo, que cuenta con información histórica de precipitación total mensual. Se considero para el análisis los meses de enero, febrero y marzo, puesto que estos meses presentan mayor variación en el comportamiento de la precipitación. El registro de la información incluye años húmedos y secos en el período de 1966 – 92, pero para estos cálculos se eligieron los años húmedos de esta manera se halla la probabilidad de ocurrencia de precipitación. Se


Páá g.


efectuó unos análisis basados en los métodos de Gumbel Tipo I. Log Normal y Log Pearson III Parámetros, los cuales permiten inferir el volumen de precipitación máxima diaria para períodos de 10, 20, 50, 75 y 100 años para calcular las intensidades máximas de precipitación. Los resultados de la estimación de precipitaciones máximas en 24 horas, correspondientes a la distribución de Gumbel Tipo I fueron adoptados para la obtención de los caudales en los puntos de interés, por presentar el menor error de estimación. En el Cuadro N° 8.8 se presenta los Caudales Máximos Anuales para las Unidades Hidrográficas, Río Sondondo (Estación Hidrométrica Huasapampa) y el Río Pampas (Estación Marcelino Serna) con el cual se procedió a efectuar el análisis de frecuencias.  Distribución Log – Normal de Parámetros  Distribución Pearson Tipo III  Distribución Extremo Tipo I – Gumbel  Distribución Log Pearson 3 Parámetros. Dentro de las funciones teóricas de probabilidad Aleatorias Continuas, se hace un resumen de las siguientes distribuciones que se utilizaron para el análisis de frecuencias de la variable precipitación. 8.7.2.6.- Análisis de Máximas Avenidas en la Microcuenca Ustuna en los Puntos de Interés del Represamiento – Captación – Afianzamiento Hídrico Con fines de dimensionamiento de la sección de control en el punto de interés en la Unidad Hidrográfica, se han determinado los caudales máximos en las diferentes secciones de interés del estudio, asociados a una probabilidad de ocurrencia. 8.7.2.7.- Ajuste de Funciones de Distribución de Probabilidad de los datos de Caudales Máximos La estimación de caudales máximos del rio Ustuna se realizara para la parte media de la unidad hidrográfica Ustuna en el lugar Ustunaccocha en donde se ubica la bocatoma en la margen izquierda del río denominado anteriormente. De acuerdo a las propiedades de los datos observados, los criterios considerados en la selección de funciones de distribución han sido las siguientes:  La función es continua y definida por valores positivos.  El extremo inferior debe estar limitado por unos valores positivos.  El extremo inferior es ilimitado.  La curva de densidad es asintótica al eje x  La forma básica es de tipo acampanada.


Páá g.


Función de Distribución de Probabilidad Normal de 2 Parámetros Se dice que una variable tiene una distribución normal, cuando su función de densidad de probabilidades está representada por la siguiente ecuación:

P ( x) 

1

 (2 )

1

e

 ( X U ) 2 2 2

……(1)

2

Donde: P(x) = Función de densidad de probabilidades U

= Media de la población

σ

= Desviación estándar de la población

Esta función tiene las siguientes características:  Es acampanada y simétrica  La variable es continua  Los valores son consecutivos e independientes  La media, mediana y moda coinciden  f(x) ³ 0

Si la variable x, es estandarizada, forzando a una media cero y varianza unitaria y se considera la variable estandarizada como:

t

X U 

Reemplazando en (1) obtenemos: t

P(t )  P(T  t ) 

2 1 e t 2 .dt 1/ 2  (2 ) 

Donde P (t) es función de la distribución acumula de la distribución normal para la variable estandarizada t, también conocida como variable estándar. Función de Distribución de Probabilidad Log-Normal Parámetros

de 2

Si los logaritmos, Ln x, de una variable x son distribuidos normalmente, entonces la variable x será distribuida logarítmicamente normal.


Páá g.


La función de distribución de densidades de probabilidades se expresa de la siguiente manera:

1 P ( x)  e X .y.(2 )1 / 2

 ( LnX Uy ) 2 2.y 2

Dónde: Uy = Media de los logaritmos naturales de la variable x σy = Desviación estándar de los logaritmos naturales. Función de Distribución de Probabilidad Log-Normal Parámetros.

de 3

Así como la distribución Log-normal representa la distribución normal de los logaritmos de la variable x, así la Log-normal de 3 parámetros nos representa la distribución de los logaritmos de la variable reducida (X-a), donde “a” es el límite inferior. La función de densidad de probabilidades está dada por:

1 P ( x)  e ( X  a ).y.(2 )1/ 2

  Ln ( X  a ) Uy  2 2.y 2

Donde: P(x)= Función de densidad de los logaritmos de (x-a), tal que Uy = Parámetro de escala: media de los logaritmos. = Parámetro de forma: desviación estándar de los Ln (X-a) a

= Parámetro de posición: límite inferior.

E

= Base de los logaritmos naturales.

Función de Distribución de Probabilidad Extremo Tipo I La distribución Tipo I (Gumbel), es usado para series máximas. Esta distribución de límite inferior mayor de n, valores de Xi, a medida que n crece indefinidamente. Esta distribución supone también que los valores de Xi son independientes e idénticamente distribuidos con una distribución tipo exponencial. La función de probabilidad acumulada, es la siguiente:

P( X )  e e

  ( x )

Dónde: α


= Parámetro de concentración

Páá g.


β = Es una medida de tendencia central Su función de densidad de probabilidad se expresa como:

P ( X )   .e  ( X   )  e

 ( X  )



Función de Distribución de Probabilidad Pearson Tipo III La función de distribución d densidad de probabilidad de la distribución Pearson Tipo III es de la forma:

1  X   P( X )     .     

 1

.e

 ( X  )      

Donde: α, β = Parámetros a ser definidos y es la función gamma. Si sustituimos Y = (

Lnx

) y reemplazamos (5), se obtiene:

P( X ) 

y  1 .e  y   

La cual representa la función de parámetro gamma de un parámetro. Función de Distribución de Probabilidad Log-Pearson Tipo III Esta distribución nos dice que si los Lnx, de una variable X son distribuidos como una Pearson tipo III, entonces la variable se distribuirá como una log-Pearson tipo III, con una función de densidad de probabilidad que tiene la siguiente forma:

1  LnX    P( X )     . X .     

 1

.e

 ( LnX  )      

Donde: α, β, δ =

Son parámetros de escala, forma y colocación.

Estimación de Parámetros de las Funciones de Distribución de Probabilidad En la estimación de los parámetros de las funciones de distribución de probabilidad, de uso más común son las siguientes:  Método de Momentos  Método de Máxima Verosimilitud. En la estimación de parámetros se debe tener en cuenta las siguientes propiedades:


Páá g.


 Que sean estimadores consistentes.  Que sean estimadores insesgados,  Que sean eficientes. De acuerdo a estas propiedades, el método de máxima verosimilitud es el más apropiado para la estimación de los parámetros. Método de Momento El método de momentos utiliza la ecuación general para el cálculo de los momentos al rededor de la distribución, la ecuación es la siguiente: 

Ur 

X

r

p( x).dx



Método de Máxima Verosimilitud El método de máxima verosimilitud desarrollado por R.A. Fisher, está basado en la función de verosimilitud L.

Esta función es maximizada haciendo la primera derivada de Ln K con respecto a igual a cero, y resolviendo la ecuación resultante para:

n  Ln( f ( Ki,  ))   d ( LnK )  i 1  0  d ( ) d ( ) Resulta una ecuación simple para una distribución de en términos de K’s. Para m parámetros existirá m ecuaciones. Los estimadores de máxima verosimilitud son consistentes, asintóticamente Normal y eficientes bajo consideraciones generales. El método es completamente numérico, aplicable a todas las funciones seleccionadas de distribución. 8.7.2.8. Determinación de Caudales Máximos para diferentes Períodos de Retorno El objetivo principal, es la determinación de caudales máximos del río Sondondo para diferentes períodos de retorno, que puedan servir de base para el diseño, dimensionamiento de infraestructura hidráulica, prevención de desastres, modelamiento de tránsito de avenidas en ríos y planificación hidrológica entre otras. CHOW, Ven te. Handbook of Applied Hydrology. Mc Graw Hill Company, N.Y., propuso una ecuación general, aplicable a muchas distribuciones de frecuencia, en función de


Páá g.


su media u, desviación estándar σ y un factor de frecuencia k, la cual es relacionada con el período de retorno (T). Para cada distribución existirá una relación entre el período de retorno y el factor de frecuencia.

Xt  u  K . En el Cuadro N°7.1 se presenta los caudales máximos anuales para el rio Sondondo (Estación Huasapampa) con el cual se procedió a efectuar el análisis de frecuencias, en la Figura N°7.0(Anexo VII – Gráficos), se presenta el histograma de frecuencias. Las distribuciones de probabilidad que se utilizaron para el análisis de frecuencias correspondieron a la Distribución Log-Normal de 2 Parámetros, Distribución Pearson Tipo III y Distribución Extremo Tipo I – Gumbel. Factor de Frecuencia Se ha demostrado que la mayoría de los modelos probabilísticos aplicables al análisis hidrológico, pueden resolverse de la forma generalizada, CHOW, propuso la siguiente ecuación general:

Donde:

Xt  U  K .

o

Xt  m1  K . m2 

1/ 2

Xt = Magnitud del evento para un período de retorno dado U = Media poblacional estimado por momento muestral, m1 = Desviación Standard estimado por momento muestral, m2. K = Factor de frecuencia, que es función del período de retorno y los parámetros de la distribución. La información utilizada proviene del Cuadro N°7.1 (Anexo VII – Gráficos), fue procesada mediante el Programa Hyfran y las funciones teóricas de probabilidad, que se utilizaron para el análisis de descargas máximas anuales fueron la Distribución Log-Normal 3P, Distribución Extremo Tipo I – Gumbel y Distribución Pearson Tipo III, cuyos resultados para los periodos de retorno de 20, 50, 100 y 200 años se muestran en el Cuadro N°7.2 (Anexo VII – Gráficos).

Prueba de Bondad de Ajuste de Funciones de Distribución de Probabilidad La prueba de bondad de ajuste utilizado fue el Test del CHI Cuadrado.


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8.7.2.9. Cálculo De Avenidas En Río Ustuna: Método Deterministico De Temez Y El Método Indirecto Del Hidrograma Unitario Sintético US SOIL CONSERVATION SERVICE (SCS). a. Descripción del Método SCS b. Aplicación del Método SCS Se han tenido en cuenta en la aplicación del método las siguientes consideraciones: b.1. Elección del valor de CN Para las Microcuencas del Chacco y Cachi (El componente de Mejoramiento y ampliación de infraestructura de riego es el componente central del Programa que se orienta a la producción y productividad del agua) se ha definido un valor de curva numero de (CN= 80), que corresponde a un uso de suelo tipo pradera o pastizal, con una condición hidrológica mala y a un grupo de suelo tipo D. Para la Microcuenca del Yucaes el número de Curva de (CN =80) que se ha obtenido en los trabajos de Consultoría que se vienen utilizando en las obras de arte como Puentes y otras obras hidráulicas, este valor ha sido obtenido como un valor ponderado el Numero de Curva mediante un modelo de regionalización entre Junín, Ayacucho, Apurímac y Huancavelica para cuencas medianas. El cuadro 6.6 muestra los parámetros morfológicas y del Hidrograma unitario de la Microcuenca considerada. De acuerdo a las ecuaciones indicadas anteriormente se obtiene los caudales máximos para diferentes periodos de retorno para las Microcuencas del Chacco y Cachi, cuyos resultados se muestran en el Cuadro 6.7. En el cuadro 6.8, se presenta los caudales específicos máximos para diferentes periodos de retorno.  Para asignar el valor de CN se ha consultado el Cuadro Nº 7.3 – A, de la cual para condiciones Hidrológicas pobres y grupo de suelo C se obtiene para CN un valor de 75 que se emplea en el Estudio.  Ha orientado la elección de este valor CN= 75, el proceso seguido en la determinación de los caudales máximos de diseño (determinación del Hidrograma Unitario en base a las características morfológicas de la cuenca) del proyecto. b.2. Avenidas e Hidrogramas de Diseño Seleccionado el valor de la curva (75), se aplicó el Método SCS del Hidrograma Triangular sintético para la unidad hidrográfica sin


Páá g.


registro del río Yucaes, utilizando los valores de precipitación máxima para diferentes períodos de retorno (Cuadro Nº 11.5) y la característica de la Microcuenca. Caudal de la Sección de Control o Descargas Máximas Método de Temez Para el cálculo del caudal de diseño o descarga máxima se ha utilizado el método de Hidrograma del U.S. Soil Conservation Service, que permite el cálculo de avenidas máximas para diferentes periodos de retorno a partir de las lluvias máximas de 24 horas. El método consiste en estimar un Hidrograma unitario sintético triangular a partir de la cuenca y un perfil de precipitación efectiva. El error que se comete al trabajar con un Hidrograma triangular esta por el lado de la seguridad, dado que el triangulo se distribuye una cantidad de escurrimiento en un intervalo de tiempo más corto que en el Hidrograma curvilíneo. El caudal máximo, Qmax, es estimado con la siguiente expresión:

Es la escorrentía superficial total que es producto de la precipitación efectiva (P) y es estimada con la siguiente relación:

El Numero de Curva (CN), depende de los factores que determinan el complejo hidrológico suelo – vegetación y es determinada a partir del cuadro Numero de Curva (CN). Los componentes de Hidrograma Unitario son los siguientes:

Donde: R = Tiempo de retardo [horas] = Tiempo de Concentración [horas] D = Periodo de lluvia neta [hora]


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= Tiempo al pico [horas] = Tiempo después de pico [horas] = Tiempo base del hidrograma [horas] De las diferentes relaciones que recomienda la literatura para estimar D, se adopta la forma de Sokolovski

Donde

es el tiempo de Concentración, que será estimado a partir de la

siguiente fórmula:

Donde: = Tiempo de concentración [horas] = longitud del curso principal en [Km] i

= Pendiente medio del rio [m/m]

Con las expresiones anteriormente descritas, se calcula los caudales máximos de crecida para la microcuenca de interés En consecuencia, se consideran aceptables y válidos los valores de eventos extremos máximos en el río Ustuna – punto de Represamiento y captación – para referenciar el diseño de la bocatoma y obras provisionales del Proyecto Ccasanccay. Cuadro 8.10: PARÁMETROS MORFOLÓGICOS Y DEL HIDROGRAMA UNITARIO EN LOS PUNTOS DE INTERÉS. Area No.

Proyecto [

]

Altitud [m.s.n.m] Máx

Min

[Km]


Ls

1

Represamiento

6.20

4610

3920

11.47

0.06

2

Afianzamiento

1.93

4510

3950

3.345

0.17


1.05

D [h]

[h]

2.39

3.09

0.91

1.08

Cuadro 8.11: CAUDALES DE DISEÑO PUNTOS DE INTERÉS DE LA CUENCA SECCIÓN DE CONTROL DE REPRESAMIENTO Y PUNTO DE LA SECCIÓN DE CONTROL DE DERIVACIÓN


Páá g.


No .

Proyecto

Área

PERIODO DE RETORNO (Años)

km2 5

10

25

50

100

200

500

1000

1

Represamient o

6.20

1.70

2.70

3.20

4.00

6.00

6.45

8.14

9.20

2

Afianzamiento

1.93

1.51

2.40

2.85

3.60

5.24

5.74

7.25

8.21

Q = 4.10 m3/seg (bocatoma Ustuna) Periodo de retorno 50 años. Bocatoma de Barraje Fijo. Diseño hidráulico de la bocatoma nueva de barraje Fijo, Desarenador con aliviadero y canal de limpia Tipo Riego Presurizado con un caudal de Diseño de 600 lt/seg. Q =17.65 m3/seg (Aliviadero de Demasías) Período de retorno 1000 años. Sección Rectangular Lateral y diseñar una rápida y poza disipadora de energía aguas debajo de la rápida. Q = 2.85 m3/seg (bocatoma Chojehuaray – Afianzamiento Hídrico) Período de Retorno 25 años. Bocatoma Tipo Quebrada. Diseño Hidráulico de la bocatoma de barraje tipo tirolesa, Desarenador con aliviadero y canal de limpia Tipo Riego Presurizado. Con un caudal de diseño del canal tipo entubado de 30 lt/seg. 8.7.2.10.- Eventos Extremos Mínimos en el Río Ustuna Se obtuvo la serie de caudales medios mínimos – para la determinación de los eventos extremos mínimos – a partir de los caudales medios mensuales generados para el río Ustuna, correspondientes al período 1964 – 2011, estos valores mínimos fluctúan de 0.050 a 0.090 m3/seg en el período de análisis indicado; a continuación fueron sometidos a un análisis de frecuencias, asignándole a cada caudal una probabilidad y el proceso de cálculo en el Cuadro N° 8.12. Finalmente los caudales mínimos fueron ajustados gráficamente a la distribución teórica acumulada de valores extremos Gumbel Tipo III, obteniéndose de este modo para diferentes períodos de retorno los caudales mínimos siguientes: Estos valores mínimos de caudales mensuales han de servir de marco de referencia para la elección de los caudales para el diseño de las estructuras de captación del Proyecto Ccasanccay, con el objeto de garantizar su funcionamiento en las condiciones de sequias extremas en ambos sectores de Riego. Cuadro Nº 8.12. Caudales Extremos Mínimos


Páá g.


PERÍODO RETORNO (años)


DE

CAUDAL MÍNIMO (m3/seg)

2

0.050

5

0.086

10

0.120

25

0.150

50

0.250

100

0.360

200

0.500

500

1.200

Páá g.


CAPITULO IX TRANSITO DE AVENIDAS


Páá g.


IX.

TRANSITO DE AVENIDAS 9.1. INTRODUCCIÓN El tránsito de avenidas en vasos (APARICIO, Referencia Bibliográfica N° 14), es un procedimiento que sirve para determinar el hidrograma de salida de un presa dado hidrograma de entrada. Básicamente, el tránsito permite conocer la evolución de los niveles en el vaso, los gastos por la obra de excedencias o vertedero, permitiendo a su vez el dimensionamiento de esta estructura, fijar el NAME (nivel de aguas máximas extraordinarias) y las dimensiones de las obras de desvió y ataguías. En el tránsito de avenidas en vasos se usa, como en la simulación de funcionamiento de vasos, la ecuación de continuidad: I – O = dV/dt Donde: I

= gasto de entrada al vaso

O

= gasto de salida del vaso

dV/dt = variación del volumen almacenado en el tiempo o bien, en diferencias finitas: 9.2.- Consideraciones y Datos para el Transito Se asumieron las siguientes consideraciones para el tránsito de avenidas en el embalse Ustunaccocha:  La Cresta del cimacio del vertedero de desborde o aliviadero, se fija en el nivel del NAMO (nivel de aguas máximas ordinarias), definido por el volumen útil estimado (3.00 MMC), en este caso, la cota sería 3966.50 m.s.n.m. El embalse se encuentra lleno.  El vertedero, rectangular, a descarga libre y de cresta roma, tiene la fórmula es la siguiente: Qt = (2/3) * (2 * g) 0.5 * L * H3/2 Qt = C * L * H3/2 Donde: Qt = gasto teórico (m3/seg); g = aceleración de la gravedad (9.81 m/seg2); L = longitud del vertedero (m); H= altura o columna de agua sobre la cresta del vertedero; C= coeficiente de vertedero (con un valor de 2).  El vertedero, se diseñaría para evacuar las avenidas máximas laminadas correspondiente a un período de retorno, PR, entre 100, 500 y 1000 años.


Páá g.


Los datos referidos al embalse Ustunaccocha son los siguientes:  En el Cuadro N° 9,1 se muestra la relación Altura – Área del espejo de agua del embalse, en m y km2, respectivamente. La cresta del vertedero, coincidente con el NAMO (3560 m.s.n.m), para efectos prácticos del cálculo, con una altura H = 0,00 m, tiene el nivel 0,01 m.s.n.m.  Se asume una longitud de vertedero L = 5 m.  Los caudales de entrada Qi, son: Q PR 500 = 31.15 m3/seg Q PR 1 000 = 35.30 m3/seg Q PR 2000 = 39.50 m3/seg Q PR 10 000 = 95.80 m3/seg  El intervalo de tiempo “Delta t”, tiene una duración de 1,59 hr. 9.3. Transito de Avenidas en el Embalse Ustunaccocha (Hidrogramas de Entrada y Salida) El tránsito de avenidas en el embalse Ustunaccocha, se efectuó, empleando el Método Numérico, que usa un procedimiento de aproximaciones sucesivas para calcular el volumen y el gasto de salida en el intervalo i + 1. Se utilizó el modelo Transito. Embalse Ustunaccocha Resumen del Transito de Avenidas Longitud del Vertedero: L = 5 M PERÍODO DE RETORNO PR (años) 100 500 1 000 10 000

CAUDAL DE ENTRADA Qi (m3/seg) 22.52 31.15 35.30 95.80

CAUDAL DE SALIDA Qs (m3/seg) 11.260 15.575 17.650 35.850

ALTURA DE AGUA EN EL VERTEDERO H (m) 1.08 1.34 1.46 2.48

H = 1.50 m (Por Criterio del Consultor) Los Gráficos N° 7,1 a 7,3 muestran los Hidrogramas de Entrada y de Salida de los 3 caudales de diseño, como producto del tránsito efectuado.

Cuadro N° 9.1. Río Ustuna Embalse Ustunaccocha Relación Altura – Área de Espejo de Agua/Volumen COTAS


ÁREAS

VOLUMEN PARCIAL

VOLUMEN ACUMULADO

Páá g.


(msnm) 3912 3914 3916 3918 3920 3922 3924 3926 3928 3930 3932 3934 3936 3938 3940 3942

m2 35.11 140.46 323.83 638.76 2,456.25 3,998.00 6,497.75 10,619.30 14,872.25 19,382.33 25,865.81 29,963.15 35,884.26 43,394.34 49,957.47 56,102.74

3944

63,937.69

3946

69,687.60

3948

75.125.83

3954

86,355.56

3955

90,037.97

3956

94,429.59

3957

99,281.32

3958

104,129.1 3 109,032.3 4 114,023.30

3959 3960


m3 0 175.57 464.29 962.59 3,095.01 6,454.25 10,495.75 17,117.05 25,491.55 34,254.58 45,248.14 55,828.96 65,847.41 79,278.60 93,351.81 106,060.2 1 120,040.4 3 133,625.2 9 144,813.4 3 484,444.1 7 176,393.5 3 184,467.5 6 193,710.9 1 203,410.4 5 213,161.4 7 223,055.6 4

m3 0 175.57 639.86 1,602.45 4,697.46 11,151.71 21,647.46 38,764.51 64,256.06 98,510.64 143,758.78 199,587.74 265,435.15 344,713.75 438,065.56 544,125.77 664,166.20 797,791.49 942,604.92 1,427,049.09 1,603,442.62 1,787,910.18 1.981,621.09 2,185,031.54 2,398,193.01 2,621,248.65

Páá g.



Páá g.


9.4.

Estudio Batimétrico Topográfico del Embalse Ustunaccocha 9.4.1.- Generalidades El proceso corresponde en la determinación del volumen actual de la Laguna Ustunaccocha, ubicada a una altura de 3948 msnm. La laguna está ubicada entre dos cerros conformados por basamentos rocosos a base de material volcánico tobaceo; las que conforman una quebrada con dirección oeste este y pendiente variable entre 6 a 10%. La cortina se considera por observación directa, que viene a ser producto de un gran deslizamiento de la conformación rocosa ubicada a la margen izquierda de la misma, producto de un asentamiento, por falta de estabilidad y debilitamiento de la base de sostenimiento. El resultado es la conformación de la cortina por pequeños y grandes bloques de rocas acomodadas al volteo naturalmente e impermeabilizados; en parte por la presencia de material fino y granular de arrastre propio de la quebrada y del existente como capa externa del paramento rocoso producto del desprendimiento. La impermeabilización que ofrece la laguna es relativa, muestra de ello es que existe un desfogue aguas abajo a una cota de 0.5 metros por debajo del nivel del espejo de agua. Por su ubicación a una altitud de 3940 msnm y una región natural de Puna, existe la presencia de lluvias a lo largo de todo el año, con incidencias mayores en los meses de Noviembre a Abril de cada año húmedo, teniendo una precipitación anual acumulada promedio de 960 mm (Ex PERC – Ayacucho, 2009). La temperatura varía entre – 5°C en los meses de junio a julio, alcanzando una temperatura de 24°C en el mes de noviembre. 9.4.2.- Objetivos Los Objetivos perseguidos en el presente estudio son:  Determinar los volúmenes de embalse fósil, total y útil en las futuras condiciones de Operación de la Represa Ustunaccocha.


Páá g.


 Determinar los volúmenes de agua requerida actualmente en las áreas de riego de la microcuenca del Río Ustuna, considerando las pérdidas hídricas en el sistema proyectado de riego y el efecto regulador de la represa Ustunaccocha.  Establecer el balance hídrico entre las disponibilidades de la microcuenca del río Ustuna y demandas de riego para el período Mayo Octubre. 9.4.3.- Metodología Empleada Para el presente estudio se ha seguido la siguiente metodología: Previamente contamos con un levantamiento taquimétrico realizado con estación total, representando por coordenadas absolutas y puntos de referencia debidamente monumentados. Con esta referencia se realizó el ajuste de un GPS diferencial, con el que se tomó datos a un distanciamiento de 20 m en ambos sentidos de las coordenadas, y las alturas correspondientes en cada punto determinado. Caudal de entrada al vaso corresponde a 90 lt/seg al 18 de junio del 2012 (Aforado), este valor es concordante con la generación de caudales mensuales para un año promedio que es de 98.64 lt/seg para una probabilidad de ocurrencia del evento al 80%. Con estos datos se procede a realizar los cálculos correspondientes y mediante el Software LAND, se obtienen las curvas de nivel, elementos indispensables para la determinación del volumen almacenado actualmente en la laguna Ustunaccocha. 9.4.4.- Resultados de la Batimetría El volumen de agua existente al 06 de abril del 2012 corresponde a 942,604.92 m3 (0.94260492 MMC), a una cota de espejo de agua de 3948 msnm. El perfil longitudinal del eje del cauce del río presenta una gran variabilidad, debido al almacenamiento del material de arrastre (sedimentos), es clara la conformación con ondulaciones típicas de arrastre en flujos en la época de avenidas que se presenta en un año hidrológico. Los resultados obtenidos por las dos metodologías presentan valores de cálculo del volumen de agua similares, habiendo arrojado el correspondiente al método de secciones transversales volúmenes de aproxidamente 1.28% menor al de la metodología de secciones horizontales; por lo tanto asumimos y determinamos conservadoramente los valores de volumen obtenido por la metodología de secciones transversales como la definitiva, en consecuencia éstos son: El volumen Total del embalse Ustunaccocha hasta el nivel de rebose del aliviadero (3965 msnm) es de 5.50 MMC.


Páá g.


Se ha determinado que siendo el nivel o cota de salida más baja de la Válvula de Control o compuerta 3938 msnm el volumen no utilizable fósil es de 334,713.75 m3 (0.334 MMC). El volumen útil es de 5 500 000 (5.50 MMC) obtenido de la diferencia entre el volumen total y el volumen fósil. Volumen Fósil o estable actual en el Vaso de la Represa: 0.943 MMC Cota del Nivel Estable Actual (NIM): 3948 msnm. Volumen al Nivel de aguas Máximas ordinarias NAMO: 5.50 MMC Cota al nivel de aguas máximas ordinarias (NAMO): 3973 msnm. Cota de nivel de proyección de la Curva Altura Versus Volumen de 3960 msnm se almacena un volumen de agua. Observaciones de señales dejadas en los flancos de la laguna generada por las crecidas de las aguas que ingresan a la laguna determinan que el nivel máximo extraordinario llega a la cota de 3960 msnm. La cota de coronación de la infraestructura o presa proyectada es de 3975.0 msnm; lo que determina que la altura total de la represa es de 63.00 mts y una altura útil de 23.50 mts., considerando éstos valores desde la base de la infraestructura o represa proyectada lado norte o aguas arriba de la misma. En resumen los niveles o cotas del espejo de agua en el embalse Ustunaccocha son: NAME:

3975.00 m.s.n.m

MAMO:

3973.50 m.s.n.m

NAMI :

3952.50 m.s.n.m.

Se hace la aclaración sobre el volumen fósil del embalse en el sentido de que si bien este volumen si es posible aprovechar o disminuir por proyectar la toma de fondo a menor altura o profundizar, este volumen se renueva permanentemente por el ingreso de aguas proveniente del río Ustuna y río Pallcca, incluso entre Mayo Noviembre que se estima en un caudal mínimo de 90 lt/seg para ese período este valor es concordante con la generación de caudales medios mensuales. Son las aguas del río Pallcca aguas arriba y el río Ustuna aguas abajo que en épocas de crecida o de lluvias acarrea grandes cantidades de material que acumula y/o sedimenta en el lado Nor – Este del embalse, ocupando actualmente esta zona sedimenta o arenada una extensión aproximada de 43,394.34 m2 y que es cubierta por las aguas del embalse solo en épocas de crecida donde en dicha zona se presentan solo profundidades de 2 a 5


Páá g.


metros. En zonas donde no hay este arenamiento las profundidades del embalse como máximo son de 27 metros. Cuadro N° 9.2. Resultados Obtenidos de la Batimetría. COTAS

ÁREAS

(msnm) 3912 3914 3916 3918 3920 3922 3924 3926 3928 3930 3932 3934 3936 3938 3940 3942

m2 35.11 140.46 323.83 638.76 2,456.25 3,998.00 6,497.75 10,619.30 14,872.25 19,382.33 25,865.81 29,963.15 35,884.26 43,394.34 49,957.47 56,102.74

3944

63,937.69

3946

69,687.60

3948

75.125.83

3954

86,355.56

3955

90,037.97

3956

94,429.59

3957

99,281.32

3958

104,129.1 3 109,032.3 4 114,023.30

3959 3960


VOLUMEN PARCIAL m3 0 175.57 464.29 962.59 3,095.01 6,454.25 10,495.75 17,117.05 25,491.55 34,254.58 45,248.14 55,828.96 65,847.41 79,278.60 93,351.81 106,060.2 1 120,040.4 3 133,625.2 9 144,813.4 3 484,444.1 7 176,393.5 3 184,467.5 6 193,710.9 1 203,410.4 5 213,161.4 7 223,055.6 4

VOLUMEN ACUMULADO m3 0 175.57 639.86 1,602.45 4,697.46 11,151.71 21,647.46 38,764.51 64,256.06 98,510.64 143,758.78 199,587.74 265,435.15 344,713.75 438,065.56 544,125.77 664,166.20 797,791.49 942,604.92 1,427,049.09 1,603,442.62 1,787,910.18 1.981,621.09 2,185,031.54 2,398,193.01 2,621,248.65

Páá g.


Grafico N° 9.1: Relación Altura Versus Volumen/Área De Espejo De Agua.

COTAS

ÁREAS

VOLUMEN PARCIAL

VOLUMEN ACUMULADO

(msnm)

m2

m3

m3


Páá g.



3912

35.11

0

0

3914

140.46

175.57

175.57

3916

323.83

464.29

639.86

3918

638.76

962.59

1,602.45

3920

2,456.25

3,095.01

4,697.46

3922

3,998.00

6,454.25

11,151.71

3924

6,497.75

10,495.75

21,647.46

3926

10,619.30

17,117.05

38,764.51

3928

14,872.25

25,491.55

64,256.06

3930

19,382.33

34,254.58

98,510.64

3932

25,865.81

45,248.14

143,758.78

3934

29,963.15

55,828.96

199,587.74

3936

35,884.26

65,847.41

265,435.15

3938

43,394.34

79,278.60

344,713.75

3940

49,957.47

93,351.81

438,065.56

3942

56,102.74

106,060.21

544,125.77

3944

63,937.69

120,040.43

664,166.20

3946

69,687.60

133,625.29

797,791.49

3948

75.125.83

144,813.43

942,604.92

3953

83658.164

418,290.82

1,360,895.74

3954

86,355.56

484,444.17

1,427,049.09

3955

90,037.97

176,393.53

1,603,442.62

3956

94,429.59

184,467.56

1,787,910.18

3957

99,281.32

193,710.91

1.981,621.09

3958

104,129.13

203,410.45

2,185,031.54

3959

109,032.34

213,161.47

2,398,193.01

3960

114,023.30

223,055.64

2,621,248.65

3971

173,556.00

1,909,123.37

4,530,372.02

Páá g.


Anexo: Ver Plano en planta de Batimetría de la Laguna Ustunaccocha

Calculando el volumen de Pérdida por evaporación en el espejo del embalse Ustunaccocha. V.Ev = 0.060 MMC Volumen de pérdidas por Infiltración (VI) VI = % C * Vutil VI = 0.15/100 * 6 * 5.5 MMC VI = 0.0495 MMC VI = 0.05 MMC Pérdidas totales de agua en el embalse P totales = 0.06 MMC + 0.05 MMC P totales = 0.110 MMC Volumen del embalse incluyendo pérdidas, volumen muerto y útil: V embalse = P totales + VM + VU 0.110 MMC + 0.500 MMC + 5.500 MMC V embalse = 6.110 MMC Volumen de pérdida por infiltración (I), al ser difícil de cuantificar, no se considera. Caudal de Filtración del embalse Para determinar el caudal de filtración se emplea el principio de Darcy se emplea el principio de Darcy que describe, con base en experimentos de laboratorio, las características del movimiento del agua a través de un medio poroso. La expresión matemática de la Ley de Darcy es la siguiente: Q = K * i *A Donde:


Páá g.


Q = gasto, descarga o caudal en m3/s K = una constante, actualmente conocida como coeficiente de permeabilidad de Darcy, variable en función del material de la muestra, en m/s. I = gradiente hidráulica Cuadro N° 9.3: Clasificación de los suelos según su coeficiente de permeabilidad Grado de permeabilidad Elevada Media Baja Muy baja Prácticamente impermeable

Valor de K (cm/s) Superior a 10-1 10-1 a 10-3 10-3 a 10-5 10-5 a 10-7 Menor de 10-7

Fuente: Equipo de Consultoría, 2016. 9.4.5 SIMULACIÓN DEL EMBALSE La simulación de embalse se ha realizado para 7 escenarios para Hm 3 (MMC), 1.00 MMC, 1.5 MMC, 2.0 MMC, 2.5 MMC, 3.00 MMC, 4.00 MMC, 5.00 MMC, 5.5 MMC y 6.00 MMC, los resultados son los siguientes. En los anexos se adjuntan la simulación.

EXCEDENTE (%)

CAPACIDAD DEL EMBALSE (m3) 0 m3 500,000 m3

DÉFICIT (%)

ESTADOS DEL EMBALSE

TIEMPO 267.27

VOLUMEN 49.49

TIEMPO 173.33

VOLUMEN 82.00

N° DE MESES VACIOS 252

N° DE MESES LLENOS 104

260.00

42.55

151.67

74.93

146

91

3

225.45

36.09

141.67

68.35

127

85

2,000,000 m3

149.09

23.25

125.00

55.27

85

75

90.91

10.88

100.00

42.56

52

60

27.27

1.87

83.67

32.57

16

52

5,000,000 m

3

1.82

0.19

78.33

29.55

2

47

5,500,000 m

3

1.82

0.19

76.67

28.83

2

46

1.82

0.19

73.33

28.09

2

44

1,000,000 m 3,000,000 m

3

4,000,000 m3

6,000,000 m3

Cuadro N° 9.4: Resultados de la Simulación

Se considera para que un proyecto sea atractivo y financiable se debe satisfacer la demanda en tiempo y volumen mínimo en un 75%, ya que déficits menores que el 25% son manejables en un proyecto de irrigación. Como se puede observar en este cuadro la simulación de embalse garantiza mayor al 75% en volumen hasta 5.5 Hm3 (MMC) en los cuales se satisface el déficit de agua que presenta la demanda agrícola con proyecto, caudal ecológico, evaporación e infiltración y el resto de volumen se considera para volumen muerto.


Páá g.


9.4.6.- Determinación de los Caudales Medios Mensuales para un Año Promedio (OFERTA). 9.4.6.1.- Método Estocástico Deterministico de LUTZ SHOLTZ (ACÁPITE 10.5) La información con la que se cuenta es limitada, y el caudal indicado corresponde al afloramiento realizado el día de la visita de campo, siguiendo el método del flotador. Debido a que no existe una estación hidrométrica de las aguas que emanan de la laguna, sin embargo el Consultor ha creído por conveniente realizar la generación de caudales para un año promedio a partir de la información histórica de precipitación y evapotranspiración total. 9.4.6.2.- Resultados Los caudales medios mensuales corresponden a: Cuadro N° 6.1: Caudales Medios Generados Mensuales por el Método de LUTZ SHOLTZ ÁREA DE RENDIMIENTO ESCURRIMIENTO CUENCA AL 80 % DE MESES ESTIMADO EN PERSISTENCIA (lt/seg.) ESTUDIO (LT/SEG) (Km2) Enero 13 24.66 320.58 256.464 Febrero 17 24.66 419.22 335.376 Marzo 11 24.66 271.26 217.008 Abril 11 24.66 271.26 217.008 Mayo 7 24.66 172.62 138.096 Junio 5 24.66 123.30 98.64 Julio 4 24.66 98.64 78.912 Agosto 3.3 24.66 81.38 65.102 Setiembre 3.3 24.66 81.38 65.102 Octubre 4 24.66 98.64 78.912 Noviembre 5 24.66 123.30 98.64 Diciembre 8 24.66 197.28 157.824 Volumen de Escorrentía en el Vaso de la Represa: 6.94 MMC. RENDIMIENTO MEDIO MENSUAL (K) (LT/SEG/Km2)

9.7. Proyecto Construcción Sistema de Riego Ccasanccay - Anchachuasi – Esquema Hidráulico Definitivo 9.7.1.- Posibilidades de Regulación en Laguna Alta Ustunaccocha Se ha realizado una evaluación hidrológica preliminar de la Laguna Ustunaccocha como fuente de regulación; localizada en la Microcuenca alta del río Ustuna afluente de la unidad hidrográfica del río Vinchos, respectivamente, con el fin de proponer la posibilidad de su utilización como vaso regulador para aliviar situaciones críticas de extrema sequía. Se resumen a continuación las principales características hidrológicas de las diversas lagunas y de sus subcuencas respectivas, pudiendo obtenerse rendimientos unitarios de 2.50 y 2.10 lt/seg/ha y rendimientos absolutos anuales de 5.50 y 11.00 MMC/año.


Páá g.


Para definir el régimen de utilización aplicable para dicha lagunas se deberá efectuar un análisis y selección de alternativas en el cual se tomará en cuenta por un lado, la frecuencia media de su utilización relacionada con el volumen útil de regulación pudiendo ser esta anual (5.50 MMC/año), bianual (11.00 MMC cada 2 años) o plurianual y, por otro lado, las características de las obras requeridas y sus costos correspondientes para la cual se deberá realizar previamente los levantamientos topográficos y geológicos necesarios. Afianzamiento hídrico de la Microcuenca Chojehuaray que se recolectará el agua para ser introducido al canal principal de conducción por medio de un canal colector de capacidad de 30 lt/seg mediante la derivación de una bocatoma de quebrada con su desarenador y toma lateral con una válvula de control de 8”. El canal entubado de 8” de PVC Clase C – 5 y pendiente de 2%0. 9.7.2.- Sistema de Regulación y Derivación Embalse Ustunaccocha Se encuentra ubicada en las nacientes del río Ustunaccocha, inmediatamente aguas debajo del lugar la sección de aforo, entregando las aguas en forma directa al embalse antes citado. La obra de cierre está constituida por una presa de enrocado clasificada de 29.50 m de altura máxima, 185.00 m de longitud y 6.00 m de ancho en la coronación, represa los recursos hídricos provenientes de una cuenca colectora total de 24.66 Km2 de extensión, de cuyo total 5.00 Km2 corresponden al espejo evaporante. La cota de coronación del dique es 3977 m.s.n.m; los niveles máximos y mínimos de embalse corresponden a las cotas obtenidas del Estudio Topográfico Definitivo se determinará respectivamente; siendo su capacidad máxima de regulación de 5.50 MMC. El sistema de descarga está constituido por una toma de fondo ubicada en el lago, sobre la margen derecha, con un sistema de válvula de control cuya rasante se localiza en la cota m.s.n.m; de tubería continua como conducto cubierto de 150.00 m de longitud. El sistema comprende un aliviadero frontal de concreto armado del tipo de cresta no controlada, de 5 m de ancho dividido en dos tramos y separada por un pilar del puente de vigilancia del camino de a la presa y ubicado en la cota m.s.n.m., sobre el flanco derecho de la presa para ser evaluado el lugar por estudio geotécnico, a continuación del aliviadero existe una rápida o canal lateral de purga y en final una poza disipadora de energía, que descarga los excesos de avenidas extraordinarias hacia el cauce del río La altura del vertedero de demasías será de 1.50 m. Longitud de cresta del vertedero de demasías es de 5 m. Características Hidráulicas de la Represa: Ubicación: Localidad de la Comunidad de Ccasanccay, distrito de Vinchos, provincia Huamanga y departamento de Ayacucho.


Páá g.


Dimensiones: Área del Espejo de Agua para Máximo Nivel de: 5 Km2 Explotación Largo: Ancho: Profundidad Máxima en el embalse: 27.00 m Área del Espejo de agua para el volumen Fósil: 0.0830464 Km2 Perímetro del Espejo de agua Fósil: 1.94660 Km Área del Espejo de agua para el NAMO: 0.138540 Km2 Perímetro del Espejo de agua para el NAMO: 2.59029 Km Variación del Volumen de Agua: Volumen Fósil o Estable: 0.525 MMC Volumen de Agua Total: 6.000 MMC Volumen Agua Útil: 5.500 MMC Volumen de Aguas Muertas: 0.500 MMC

             

Diseño Hidráulico de la Represa de Enrocado Ustunaccocha  Volumen de Almacenamiento en el Vaso de la Represa de Ustunaccocha: 5.50 MMC  Volumen Fósil en la Laguna de Ustunaccocha: 0.520 MMC  Volumen Total de Agua:5.500 MMC  Volumen de Sedimentación: 0.500 MMC  Volumen total del Embalse: 6.000 MMC. El embalse principal USTUNACCOCHA puede almacenar de 2.50 MMC hasta 6.00 MMC, pero teniendo en cuenta que en la alternativa del diseño definitivo, que se debe profundizar la toma de fondo con la finalidad de bajar la altura de la represa sugerida por el CONSULTOR. Además, tener en cuenta la topografía definitiva del embalse. Para esto se tiene que tomar en cuenta el perfil longitudinal definitivo de la represa, secciones Transversales y obtener la Curva de Operación del Embalse (Elevación Versus Área de Espejo de Agua (NAMO)/Volumen Acumulado). Altura de la Represa La altura máxima de diseño la Represa se computa con la siguiente fórmula: HTOTAL = HUTIL + HV + HO + HL + HA HTOTAL = HÚTIL + HV + HA + B.L Donde: HTOTAL = Altura máxima de diseño (m); HÚTIL = Distancia vertical entre elevaciones de la sección de control y el fondo del río; HV = Es la carga de diseño sobre el aliviadero de demasías (m); HO = Altura máxima de las olas (m); HA = Altura por asentamiento de la presa (m);


Páá g.


HL = Altura libre de seguridad (m); B.L = Bordo libre (m). Determinación de las Componentes de la Altura Máxima de Diseño de la Represa:

 Profundidad de la cimentación (HC): HC = 4.50 m – 6.00 m (Este valor debe ser validado por el Estudio de Geología y Geotecnia para ubicar el Dentellón)  Altura útil (HÚTIL): HÚTIL = 3973.00 m.s.n.m – 3952.00 m.s.n.m. HÚTIL = 21.00 m.  Altura Carga sobre Aliviadero (HV): HV = 1.50 m (Obtenido este parámetro con Estudio Tránsito de Avenidas).  Altura Máxima de las Olas (HO): HO = 3.22 (V * F) 0.50 – 76 – 26.9 (F)1/4 HO = 50 cm. HO = 0.50 m  Altura por asentamiento de la presa (HA) HA = 0.20 m (Valor obtenido por simulación de diseño de presas en la Región de la Sierra Central del País. Se recomienda que este Parámetro tenga que ser valido con el Estudio Geotécnico).  Altura libre de Seguridad (HL): HL = 0.30 m (Parámetro de Seguridad de la Represa)  Bordo Libre (B.L): B.L = HO + HL B.L = 0.50 m + 0.30 m B.L = 0.80 m.  Computo de la Altura Total de la Represa: HTOTAL = 21.00 m + 1.50 m +0.20 + 1.00 m + 0.80 m


Páá g.


HTOTAL = (24.50 Metros). Parte más baja del eje de la boquilla de la Represa Proyectada definitiva de Enrocado con Pantalla de Concreto Aguas Arriba es de 29.50 metros de altura máxima y promedio es de 37.00 metros. Por criterio del Consultor Altura de la Presa (HTOTAL = 29.50 m), se recomienda colocar una Toma de Fondo con la finalidad de bajar la altura de la represa considerada con la misión de almacenar más volumen de agua para satisfacer las necesidades de demanda de agua por los cultivos obtenida en la Optimización de Cedula de Cultivo y derivar el agua de la pequeña laguna que se encuentra en la margen derecha como un afianzamiento hídrico, planteado para derivar el agua mediante un canal colector de 18 770 m, de longitud aproxidamente. Ancho de Corona de La Represa de Ustunaccocha (W) W = H/5 + 3 W = 23.50/5 + 3 W = 7.70 m W = 3.6 (H) 1/3 – 3 W = 7.31 m W = 1.1 (H) 0.5 W = 5.33 m W = 3 + 1.5 (H – 15)1/3 W = Ancho de Coronación (m) H = Altura Total de la Presa en m, desde el punto más bajo en el lecho del cauce. W = 3 + 1.5 (63 m – 15)1/3 W = 8.45 m Según la Fórmula del BUREAU OF RECLAMATION, Diseño de Presas Pequeñas Edición CECSA, México 1980, recomienda para este diseño de represas con altura mayor a de 45 m, adopta un ancho mínimo de corona de 6.00 m. Según el criterio Consultor se recomienda un ancho de corona: W = 6.0 m. Protección de la Corona Para proteger la corona de la lluvia, viento, desgastes por el tránsito, salpicaduras por el oleaje, etc. Se recomienda colocar una pantalla de concreto armado aguas arriba del cuerpo de la presa de espesor de 30 cm, como mínimo de grava en la superficie.


Páá g.


Parámetros Importantes del Diseño de la Presa Ustunaccocha - Altura de la presa (máxima altura):

29.50 m

- Longitud de coronamiento:

275.00 m

- Ancho de corona:

6m

- Talud aguas arriba:

2.0 H: 1 V

- Talud aguas abajo:

2.0 H: 1 V

Embalse - Volumen útil - Nivel de Corona

5.50 MMC 3977.00 msnm

- Nivel Aguas Máximo Extraordinario (NAME)

3975.00 msnm

- Nivel Aguas Máximo Ordinario (NAMO)

3973.50 msnm

- Nivel Mínimo Estable o Muerto

3952.50 msnm

- Nivel del Fondo del Cauce profundizado

3912.50 msnm

- Volumen Muerto en el Embalse - Volumen Total Almacenar en el Embalse

0.50 MMC 6.00 MMC

Vertedero El vertedero principal se ha diseñado para evacuar la avenida de diseño, dándole la función de no ser rebasada ante cualquier evento hidrológico extraordinario. El vertedero proyectado corresponde al tipo de vertedero de demasías superficial de forma rectangular (5 m x 1.50 m) con la salida en rápida. Descripción de la Estructuras del Vertedero superficial rectangular (5 m x 1.50 m) con la salida en rápida cuya longitud total de la rápida es de 130 m.  Caudal de diseño (Para un período de retorno de 1 000 años) 15.58 m3/seg  Longitud de la Cresta del vertedero de demasías m

5.00

 Altura de cresta del Vertedero m

1.50

Obras de Desvió Descripción de las Estructuras de las Obras de desvió a) Caseta de Válvula Es una cámara de sección rectangular de 2.5 x 3.50 m., la altura es 1.80 m. Esta caseta de válvula alojará a las válvulas de descarga.


Páá g.


b) Disipador de Energía Es una estructura de forma rectangular de 2.25 x 1.80 m, con una altura de 1.30 m, con una placa intermedia que al chocar el chorro de agua con dicha placa la velocidad del agua disminuye, disipándose de esta manera la energía. El disipador de energía está ubicado después de la caseta de válvula. Toma de Fondo: Caudal de diseño de la toma de Fondo: 0.880 m 3/seg (Cedula de Cultivo Óptima) que será repartido por salidas para los sectores de riego. Su diseño hidráulico se realizó considerándola como un orificio circular, para el efecto determinamos la velocidad teórica de salida del agua a través del orificio, esto cuando la compuerta de regulación está totalmente abierta. V = (2g* H) 0.5 Reemplazando valores obtenemos: V = (2 * 9.81 m/seg2 * 27.00 m) 0.5 V = 22.016 m/seg Vr = 13.81 m/seg. Por otro lado sabemos por la ecuación de continuidad a través del orificio será: Valores Básicos Qd = Caudal de diseño (m3/seg) = 0.880 m3/seg QCc = Caudal de diseño del Canal Ccasanccay (m3/seg) = 0.400 m3/seg Qant = Caudal de Diseño del Canal Antahuasi (m3/seg) = 0.400 m3/seg Qecol = Caudal Ecológico (m3/seg) = 0.080 m3/seg Qd = QCc + Qant + Qecol. Qd = 0.400 m3/seg + 0.400 m3/seg + 0.080 m3/seg Qd = 0.880 m3/seg Q=V*A A=Q/V A = 0.0637 m2 A = π * D2 / 4 D = ((4 * A) /3.1416)0.5 D = 34 Pulgadas (Por criterio del Consultor por ser un diámetro Comercial). Dos Tomas de Fondo una cada sector de riego. La primera para el Sector de Anchachuasi que aprovechará el Volumen Fósil y la Segunda Toma de Fondo


Páá g.


para el Sector de Riego Ccasanccay que aprovechará el Volumen útil del almacenamiento de la represa Ustunaccocha. Se colocará dos tubos de 18“ cada una, un tubería será para el Sector de Riego Anchachuasi y otra tubería para el Sector de Riego Ccasanccay acompañadas de 02 Válvulas de Control. Aliviadero de Demasías Caudal de Diseño Máximo del Aliviadero de Demasías: 15.58 m3/seg, para un período de retorno de 1000 años. Este aliviadero de demasías estará ubicado en la margen derecha del flanco derecho y a través de un canal de purga se entregará al cauce aguas abajo. Donde se ubicará el desfogue para la ejecución de la construcción de la Represa proyectada. Caudal de diseño del Aliviadero de Demasías: 17.65 m3/seg (Por criterio del Consultor, el Caudal de Diseño). Longitud de la cresta del Vertedero de Demasías (L): 5.00 m. Altura de la cresta del Vertedero (H): 1.50 m. Diseño de la Bocatoma Caudal Diseño de la Bocatoma a) Método de TEMEZ Qmax = 0.208 * Q * Ac /Tp

CUADRO 8.10: Parámetros Morfológicos y del Hidrograma Unitario en los Puntos de Interés. Area No.

Proyecto [

]

Altitud [m.s.n.m] Máx

Min

[Km]


Ls

1

Represamiento

6.20

4610

3920

11.47

0.06

2

Afianzamiento

1.93

4510

3950

3.345

0.17


1.05

D [h]

[h]

2.39

3.09

0.91

1.08

Cuadro N° 8.11: Caudales de Diseño Puntos de Interés de las Secciones de Control de Represamiento y Puntos de las Secciones de Control de Derivaciones


Páá g.


No.

Proyecto

Área


km2 5

10

25

50

100

200

500

1000

1

Represamiento

6.20

1.70

2.70

3.20

4.00

6.00

6.45

8.14

9.20

3

Afianzamiento

1.93

1.51

2.40

2.85

3.60

5.24

5.74

7.25

8.21

Q = 4.00 m3/seg (Represamiento Ustuna) Periodo de retorno 50 años. Presa. Poza Disipadora de Energía, Desarenador con aliviadero y canal de limpia Tipo Riego Presurizado con un caudal de Diseño de 400 lt/seg. Q =17.65 m3/seg Caudal de Diseño Instantáneo (Aliviadero de Demasías) Período de retorno 1000 años. Sección Rectangular Lateral y diseñar una rápida con poza disipadora de energía aguas abajo de la rápida. Q = 2.85 m3/seg (Afianzamiento Hídrico Chojehuaray Bocatoma Tipo Quebrada) período de retorno 25 años. Bocatoma Tipo Tirolesa con su válvula de compuerta o control, conducir el agua hasta la entrega del canal principal mediante un canal colector entubado para un caudal mínimo de 30 lt/seg. Desarenador Caudal de diseño es de 0.500 m3/seg La Toma Lateral de Derivación Caudal de diseño es de 0.400 m3/seg Canal de Conducción Principal Sistema de Riego Ccasanccay Área de Riego es de 700 ha (Época de Estiaje o Seca) Caudal de diseño es de 0.525 m3/seg (modulo de Riego de 0.75 lt/seg/ha) Gravedad Tecnificado Caudal de diseño es de 0.350 m3/seg (modulo de Riego de 0.50 lt/seg/ha) Presurizado Caudal de Diseño es de 0.280 m 3/seg (modulo de Riego de 0.40 lt/seg/ha) Gravedad Caudal de diseño para la Irrigación Ccasanccay es de 0.350 – 0.400 m3/seg Caudal de afianzamiento hídrico es de 0.030 m3/seg. (Progresiva 3 + 212 Km) conducirá 0.380 - 430 m3/seg. En la época Húmeda o de Avenidas solamente se considera un riego complementario donde el recurso hídrico no es utilizado por los suelos aprovecharan el agua de lluvia y caso extremo se empleará el agua del embalse.


Páá g.


Sistema de Riego Antahuasi Área de Riego es de 400 ha (Época de Estiaje o Seca) Caudal de Diseño es de 0.300 m3/seg (modulo de Riego de 0.75 lt/seg/ha) Gravedad Caudal de diseño es de 0.200 m3/seg (modulo de Riego de 0.50 lt/seg/ha) Presurizado Caudal de diseño para la Irrigación Anchachuasi es de 0.200 m3/seg Obras de Arte Estandarizadas Caudal de diseño es de 0.400 m3/seg Sector de Riego Ccasanccay Caudal de Diseño de la Progresiva (2+900 a 18 +770 Km) es de 0.430 m3/seg Q75% = 0.218 m3/seg (Referencia Bibliográfica. Estudio Hidrológico, Mayo 2015). V = 0.218 m3/seg * 31´549,440.37 V = 6´877778.001 m3 V = 6.877778001 MMC V = 6.89 MMC 9.8. Cálculo De Los Caudales De Diseño En Las Obras Complementarias del Proyecto 9.8.1.- Toma Lateral Qmax. = 0.400 m3/seg 9.8.2.- Desarenador Qmax. = 0.500 m3/seg 9.8.3.- Canal de Conducción Principal Qmax. = M.R (lt/seg/ha) * Ar Qmax. = 0.50 lt/seg/ha * 700 ha Qmax. = 350 lt/seg Qmax. = 0.400 m3/seg (Derivación de Ustuna Progresiva 0 + 000 Km – 2 + 900 Km). Tomado en cuenta las pérdidas en el canal principal. Qmax. = 0.430 m3/seg (30 lt/seg de Afianzamiento Hídrico Progresivas de 2 + 900 – 18 + 770 Km) 9.8.4. - Obras de Arte Qmax. = 0.400 m3/seg - 0.430 m3/seg 9.8.5.- Diseño Hidráulico de la Poza de Energía 9.8.5.1.- Consideraciones importantes


Páá g.


Conforme al capítulo Estudio Hidrológico, la crecida de diseño será para la poza disipadora de Energía. Qmax

= 0.400 m3/seg

El Caudal de Diseño es de 0.400 m3/seg. El caudal de diseño es de 0.430 m3/s (2 + 900 km)..


Páá g.


CAPITULO XI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

XI.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 11.1. Conclusiones  Los parámetros físicos más representativos como el área, Kc, Ff, altitud media, longitud de cauce principal, pendiente media del cauce se determinaron para el punto de interés de la derivación dentro de la unidad hidrográfica Ustuna; es decir que se trata de una cuenca circular o redonda. Los Parámetros más importantes son: área de recepción de la microcuenca (Km2), Perímetro de la microcuenca (Km), Longitud mayor del Cauce (Km), Coeficiente de Compacidad, Factor de forma, Pendiente media %, Altitud media m.s.n.m.


Páá g.


 En el punto de captación del río Ustuna, los resultados son: Área de recepción = 24.66 Km², Perímetro de la microcuenca = 28.193 Km, Longitud mayor del Cauce = 11.466 Km, Coeficiente de Compacidad = 1.589, Factor de forma = 0.188, Pendiente media del río = 6.02%, Altitud media = 4265 m.s.n.m.  Se ha evaluado la climatología en la microcuenca del río Yucaes parte media y baja y el área a beneficiar con el proyecto “SISTEMA DE RIEGO EN LAS LOCALIDADES DE CCASANCCAY Y VINCHOS”, 2012 – Vinchos – Ayacucho, en función a las variables meteorológicas tales como la temperatura, humedad relativa y velocidad de viento, a nivel de la microcuenca y punto de interés materia del estudio.  Se evaluó el comportamiento de la precipitación a nivel de subcuenca, en función a las estaciones fuera del ámbito de estudio y apoyado con estaciones de la cuenca vecina del rio Cachi, como producto de esta evaluación se estableció un periodo común 1965 – 2006.  Se estimaron los caudales mensuales medios generados para un año promedio por el método deterministico – estocástico que son recomendados para los proyectos de irrigación de la Sierra Central, el método de Lutz – Sholtz. Cuadro Nº 6.1. Determinación de los Caudales Medios Mensuales Para Un Año Promedio (Oferta) Método Estocástico Deterministico de LUTZ Microcuenca Ustuna. MESES Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Setiembre Octubre Noviembre Diciembre

ÁREA DE RENDIMIENTO RENDIMIENTO CUENCA ESCURRIMIENTO MEDIO AL 80 % DE EN ESTIMADO MENSUAL (K) PERSISTENCIA ESTUDIO (lt/seg.) (LT/SEG/Km2) (LT/SEG) 2 (Km ) 13 24.66 320.58 256.464 17 24.66 419.22 335.376 11 24.66 271.26 217.008 11 24.66 271.26 217.008 7 24.66 172.62 138.096 5 24.66 123.30 98.64 4 24.66 98.64 78.912 3.3 24.66 81.38 65.102 3.3 24.66 81.38 65.102 4 24.66 98.64 78.912 5 24.66 123.30 98.64 8 24.66 197.28 157.824

Los parámetros morfológicos y del Hidrograma Unitario en el Punto de Interés para los caudales máximos de diseño en la captación futura son: Cuadro 8.10: Parámetros morfológicos y del Hidrograma Unitario en los Puntos de Interés. Altitud [m.s.n.m]

Area No.

Proyecto [

]

Máx

Min

[Km]


Ls

1

Represamiento

6.20

4610

3920

11.47

0.06

2

Afianzamiento

1.93

4510

3950

3.345

0.17


Tiempo Concentración [h] 3.20 1.05

D [h]

[h]

2.39

3.09

0.91

1.08

Páá g.


Cuadro 8.11: Caudales de Diseño Puntos de Interés de la Cuenca Sección de control de Represamiento Y Punto de la Sección de Control de Derivación No .

Proyecto

Área


km2 5

10

25

50

100

200

500

1000

1

Represamient o

6.20

1.70

2.70

3.20

4.00

6.00

6.45

8.14

9.20

2

Afianzamiento

1.93

1.51

2.40

2.85

3.60

5.24

5.74

7.25

8.21



Análisis de Máximas Avenidas, Método SCS, y con los parámetros geomorfológicos respectivos, áreas de la Microcuenca del río Ustuna en el punto de interés de la derivación de 4.00 m3/seg y 6.00 m3/seg, se obtuvo el siguiente rango de caudales máximos instantáneos referenciales para los períodos de retorno (50 – 100 años), en el rango de precipitación máxima en 24 horas establecido.



La determinación teórica fue contrastada con el caudal máximo extraordinario (Qmax), determinado por el Método Sección Pendiente y las marcas de las aguas máximas históricas; en la sección de control o interés de la derivación de caudales y otros métodos deterministicos, habría ocurrido un Qmax = 5.00 m3/seg y 8.20 m3/seg, al que correspondería un período de retorno mínimo referencial de 50 y 100 años (rango superior de precipitación máxima 24 horas).



Se realizó la estimación de la socavación general, con diámetros medios, calculados a partir del análisis granulométrico del material conformante de la sección del control con valores de Dm = 200 mm, la socavación general, a lo largo del perfil de la sección estaría en el orden de máxima de:

Socavación General CAUDAL

DIÁMETRO MEDIO

RANGO SOCAVACIÓN

(m3/seg)

Dm (mm)

S (m)

4.00

200

2.5

Considerar para la Socavación en la toma de decisiones para el diseño de las represas, la ubicación del estrato o basamento rocoso y aguas arriba de 2.5 m las uñas de la cimentación.


Páá g.




Precipitación Total Anual Promedio En el Área de Estudio, las microcuencas confortantes, tienen la siguiente precipitación total anual promedio, para el período 1965 – 2006: Microcuenca Ustuna (24.66 Km2): 905 mm.



Los Recursos Hídricos Disponibles Por la actualización de la generación de escorrentía, y con un módulo de escorrentía de 95.35 m2/año/km2/mm (1965 – 2006), se obtuvo la oferta hídrica total y parcial promedio siguiente: Oferta Hídrica Ustuna: 6.00 MMC al 80% de Persistencia



La Demanda Hídrica Agrícola La demanda hídrica agrícola total anual determinada fue de 3.50 MMC, con una cédula tipo de cultivos transitorios y permanentes, para un área de 700 ha de riego presurizado Campaña Chica y en Campaña Grande 1634.84 has en el Sector de Riego Ccasanccay y el Sector de Riego Anchachuasi la demanda hídrica anual es de 2.00 MMC, para un área de 400 has Campaña Chica y Campaña Grande de 1021.46 ha Haciendo una demanda hídrica total anual de 5.50 MMC. Demanda Hídrica Total: 5.50 MMC riego presurizado.



El Balance Hídrico Se realizó el balance hídrico mediante la simulación de la operación del sistema de Irrigación Ccasanccay, en el período 1965 – 2006; con una satisfacción del 100% del total anual promedio demandado: Oferta: 6.00 MMC; Demanda: 5.50 MMC; Déficit: 0.000 MMC



El Análisis de Máximas Avenidas Por el Método del Hidrograma Unitario Sintético del SOIL CONSERVATION SERVICE (SCS), y a partir de la precipitación máxima en 24 horas, y las características geomorfológicas de la microcuenca Ustuna, se obtuvieron los siguientes caudales máximos instantáneos (Qm en m3/seg), y para diferentes períodos de retorno (PR en años): Derivación en el Punto de Interés sobre el rio Ustuna Qm PR 50 = 4.00 m3/seg;



Qm PR 100 = 6.00 m3/seg;

Eventos Extremos Mínimos A partir de los caudales medios mensuales generados para el rio Ustuna (período 1965 – 2006), se obtuvo la serie de caudales medios mínimos, fluctuando de 0.05 a 0.17 m3/seg, se sometieron a un análisis de frecuencias, asignándole a cada caudal una probabilidad.


Páá g.


Los caudales mínimos fueron ajustados gráficamente a la distribución teórica acumulada de valores extremos Gumbell Tipo III, obteniéndose para diferentes períodos de retorno los caudales mínimos siguientes: Cuadro Nº 8.12. Caudales Extremos Mínimos PERÍODO RETORNO (años) 2 5 10 25 50 100 200 500

DE

CAUDAL MÍNIMO (m3/seg) 0.050 0.086 0.120 0.150 0.250 0.360 0.500 1.200

Estos valores mínimos de caudales mensuales extremos, han de servir de marco de referencia para la elección de los caudales para el diseño de la estructura de toma de fondo del Proyecto Irrigación Ccasanccay y Vinchos de la Margen Izquierda del río Ustuna, con el objeto de garantizar su funcionamiento en las condiciones de sequías extremas. 

Los Rendimientos Unitarios de la Microcuenca Los rendimientos de la microcuenca Ustuna es de 7.63 lt/seg/Km 2 (Estudio Hidrológico reformulado del Proyecto Construcción del Sistema de Riego Laguna Ustunaccocha – Ccasanccay, Distrito de Vinchos, Provincia de Huamanga – Ayacucho” Diciembre del 2014) y 7.88 lt/seg/Km 2 (Estudio Hidrológico del Proyecto “Instalación del Servicio de agua del Sistema de Riego Anchachuasi Vinchos, Distrito de Vinchos – Huamanga . Ayacucho” Mayo del 2015) , este valor se encuentran dentro del rango permisible para unidades hidrográficas de la Sierra Central Sur que varían de 7.00 a 8.00 lt/seg/Km2, demostrado que el MODELO MATEMÁTICO ESTOCÁSTICO de LUTZ – SCHOLZ esta calibrado para la zona de estudio.

Estudio de la Batimetría La laguna Ustunaccocha presenta una forma alargada, con profundidades que varían en un rango de 4 a 30 m; presenta actualmente una cortina del desprendimiento de bolonería de rocas y sellada por los finos, producto del deslizamiento y arrastre de las aguas afluentes del río Ustuna a la laguna. El embalse USTUNACCOCHA al nivel o cota 3971 msnm del aliviadero o rebose, tiene un volumen total de 5.00 MMC de agua. El Embalse Ustunaccocha al nivel o cota más baja de salida de la toma de fondo, tiene un volumen no utilizable o fósil de 0.500 MMC de agua El Volumen útil de agua del embalse Ustunaccocha es de 4.50 MMC, resultado de la diferencia entre el volumen total y volumen fósil.


Páá g.


Las cotas de la Represa y los niveles de agua son las siguientes: Coronación

: 3977.00 msnm.

Aliviadero

: 3973.00 msnm (Fondo del aliviadero o vertedero de demasías)

Toma de Fondo

: 3952.50 msnm (Sector de Riego Ccasanccay).

NAME

: 3975.00 msnm

NAMO

: 3973.50 msnm. NAMI

NFBD MBB

: 3952.50 msnm (Fondo del eje de la boquilla – limpiar o descolmatación de los sedimentos de la boquilla) : 3912.00 msnm. (Nivel de fondo de la boquilla en el Diseño) : 3915.00 msnm (nivel del fondo más bajo en la laguna a unos 200 m del eje de la boquilla).

El volumen actual almacenado corresponde a 942,604.92 m3 (0.943 MMC) mes de Agosto, representando el volumen estable actual. El perfil longitudinal del fondo del cauce muestra acumulaciones del material de arrastre de 0.500 MMC. La superficie o área del espejo de aguas a la cota de máximo embalse (3971 msnm) es 0.1385 m2 y la cota de 3938.00 msnm el área de dicho espejo de agua es de 43,394.34 m2 El área de arenamiento actual (Junio 2012) por colmatación de sedimentos transportados por el río Ustuna principal afluente del embalse Ustunaccocha es de 43 394.34 m2 y representa el 10% de la superficie o Espejo de aguas del embalse. Balance Hídrico El embalse Ustunaccocha no llegara a secarse en los períodos analizados. Existe un reboce proyectado en el embalse Ustunaccocha en promedio de 1.50 MMC al año que se perderá. El aporte al valle proveniente del embalse Ustunaccocha se presenta en los meses de Mayo a Octubre y en promedio es de 3.50 MMC al año y el afianzamiento hídrico del río Chojehuaray 914 288.8608 m2 (1.750 MMC). Para el sector de riego Ccasanccay del embalse Ustunaccocha recibirá 3.50 MMC y del afianzamiento Hídrico de 1.750 MMC igual a un caudal 59 lt/seg; de los cuales se derivará mediante un canal colector un caudal de 30 lt/seg (0.466560 MMC), haciendo un total del recurso hídrico para dicho sector de riego de 4.40 MMC. No se presentará déficit en sector de riego Ccasanccay para sus diferentes unidades de riego proyectadas. La demanda de agua del valle de Ccasanccay es de 3.50 MMC para una superficie de 700 ha. La demanda de agua en Anchachuasi es de 2.00 MMC, para una superficie de 400 ha.


Páá g.


La oferta de agua en Ustunaccocha para el período 1964 – 2011 es de 0.200 m3/seg como caudal anual promedio. El río Ustuna presenta excedentes en los meses de Enero a Junio, sin embargo de Julio a Diciembre presenta déficit que son abastecidos por el embalse Ustunaccocha. De acuerdo a la batimetría del embalse Ustunaccocha existe entre la cota 3938 msnm (cota de superficie hasta donde es factible rebajar) y la cota 3940 msnm (cota del nivel de las válvulas de compuertas o control), un desnivel de 8.00 m y un volumen de 504 539.36 m3 (0.500 MMC), que pueden aprovecharse. Igualmente, existe un rendimiento hídrico de la microcuenca Ustuna, que se perderá como rebose y que puede aprovecharse si se planifica en el área de riego del sector Anchachuasi una batería de reservorios nocturnos para ser almacenado y ser utilizados en época de estiaje campaña grande como riego complementario y campaña chica con un Sistema de Riego Presurizado. De igual manera para el Sector de riego de Ccasanccay con una batería de reservorios o Cámaras de Carga. 11.2. Recomendaciones  Se recomienda, la instalación en el Área de Estudio, de estaciones Hidrometeorológicas en la microcuenca Ustuna, en número adecuado y ubicadas convenientemente, en los cursos más importantes o estratégicos, para los afluentes del río Ustuna, dotar de las estaciones Limnimétricas en aguas arriba de la Derivación o Captación, de tal modo que una adecuada red Hidrometeorológica, que permitan disponer en el futuro de la suficiente información para validar y/o ajustar las estimaciones de escorrentía efectuadas. 

Considerar para el diseño hidráulico de la bocatoma o captaciones directas de los ríos 2011, un rango de caudales máximos instantáneos en el río Ustuna Aguas arriba de donde nace el río, para un período de retorno no menor de 50 años.



Que la Juntas de s y Comisiones de Regantes que se encuentran en el ámbito de la jurisdicción de las istraciones Locales de Aguas de Ayacucho, establezcan dentro de su plan de actividades un seguimiento y monitoreo a los planes de cultivo y riego, que permita conocer las áreas bajo riego reales y en el corto plazo ajustar la demanda de agua.



De acuerdo a la conformación del vaso, esta ofrece impermeabilidad aceptable y adecuada para conformar un embalse que contenga mayores volúmenes, pues las precipitaciones y el agua producto del manante y escurrimiento superficial – Subterráneo aseguran un almacenamiento de agua de mayores volúmenes.



Referente a la estabilidad, se observa una adecuada estabilidad debido a que los basamentos rocosos de toba garantizan estanqueidad y estabilidad de la misma


Páá g.




Con referente a la conformación del vaso; esta no ofrece un volumen para sedimentos de fondo y suspensión; por lo que se recomienda realizar una limpieza de cauce y conformación de barreras previas al ingreso a manera de desarenadores tipo disipadores de energía que permitan controlar el arrastre de sedimentos aguas arriba del embalse como una medida de prevención de limpieza continua y oportuna, otra medida de mitigación es sembrando una forestación con especies nativas del lugar.



Es necesario realizar la estimación de la oferta hídrica de la Microcuenca Ustuna en el punto de interés de la captación en los próximos 25 años considerando el efecto del cambio climático sobre la lluvia y temperatura con el fin de evaluar los escenarios en el futuro y los sedimentos en la derivación.



Es necesario que se efectúe en el corto plazo la determinación del caudal ecológico con énfasis en cada una de las quebradas y Microcuenca de Ustuna, situación que conllevará a ajustar el balance hídrico del proyecto de Ccasanccay.


Páá g.


REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ESTUDIO DE EVALUACIÓN DE RECURSOS HÍDRICOS SUPERFICIALES EN LA CUENCA DEL RÍO PAMPAS AUTORIDAD NACIONAL DEL AGUA y ALA AYACUCHO. Enero 2011. 2. Consulting Engineers SALZGITTER GmbH. y Consulting Group GFA Programa de Riego y Manejo de los Recursos Hídricos en la Subregión Chanka Gobierno Regional de Apurímac República del Perú Estudios de PREINVERSIÓN Tomo IV: Estudio Hidrológico, Mayo 2009. 3. Estudio Hidrológico E Hidráulica Fluvial del Río Pichari, Proyecto CONSTRUCCIÓN SISTEMA DE PROTECCIÓN A EVENTOS DE INUNDACIONES EN LOS SECTORES DE MARAVILLAS, LA VICTORIA Y ASOCIACIÓN SAN JUAN DE LA FRONTERA EN EL DISTRITO DE PICHARI, LA CONVENCIÓN – CUZCO, Setiembre 2010. 4. Estudio Hidrológico Proyecto Construcción de Irrigación para las Comunidades de CHAUCHURA, MARAYSERA, SAN ISIDRO, SAN ANTONIO, SAN MARTIN DE PARAS Y HUAYHUACCO EN EL DISTRITO DE PARAS – CANGALLO AYACUCHO, Diciembre 2010. 5. Estudio Hidrológico Proyecto Construcción Sistema de Riego Vicos, Tambo San Miguel La Mar Región Ayacucho, Junio 2011. 6. Estudio de Evaluación de Recursos Naturales y Plan de Protección Ambiental – Departamento de Ayacucho. Oficina Nacional de Evaluación de Recursos Naturales, ONERN. 1984. 7. Caracterización de la Oferta Hídrica Superficial de las Cuencas Pampas, Apurímac y Urubamba. Ministerio del Ambiente, Dirección General de Hidrología y Recursos Hídricos del SENAMHI, Lima – 2010. 8. Estudio Hidrológico de la Represa de Yanaccocha Socos Huamanga – Ayacucho. Mayo de 2012. 9. Estudio Hidrológico de la Represa de Ticllaccocha del Proyecto de Irrigación Masinga Distrito de Tambo Provincia San Miguel Ayacucho 2010. 10. Proyecto “Desarrollo de Capacidades en Zonificación Ecológica, Económica y Ordenamiento Territorial en la Región Ayacucho, 2011. 11. MINISTERIO DE LA PRESIDENCIA INSTITUTO NACIONAL DE DESARROLLO – INADE PROYECTO ESPECIAL RÍO CACHI – PERC “Actualización y Complementación del Proyecto Integral Río Cachi Primera Fase Revisión y Adecuación del Esquema Hidráulico ANEXO 1 HIDROLOGÍA Y METEOROLOGÍA HC & ASOCIADOS S.R.L. Agosto 1,994. 12. Wendor Chereque Morán HIDROLOGÍA para estudiantes de Ingeniería Civil Obra auspiciada por CONCYTEC PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ. Lima 1,989.


Páá g.


13. Máximo Villón Béjar HIDROLOGÍA Segunda Edición Editorial Villón, Febrero del 2002, Lima – Perú. 14. Francisco J. Aparicio Mijares “FUNDAMENTOS DE HIDROLOGÍA SUPERFICIE Limusa Grupo Noriega Editores. Septiembre, 1987.

DE

15. HANDBOOK HYDROLOGY David R. Maidment University of Texas at Austin McGraw – HILL. INC, 2008. 16. Manual de Obras Hidráulicas de ANA MINISTERIO DE AGRICULTURA PERÚ, 2008. 17. Walter Obando Licera, Proyecto Pucayacu Estudio Hidrológico Proyecto Especial Huallaga Central y Bajo Mayo INADE – PEHCBM – SAN MARTIN PERÚ. MINISTERIO DE LA PRESIDENCIA. Noviembre 1994. 18. Walter Obando Licera, Perfil de Irrigación Faical Zarumilla – Tumbes Estudio Hidrológico Quebradas Faical y Hondonada. República del Perú Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento Instituto Nacional de Desarrollo Proyecto Especial Binacional PUYANGO – TUMBES PEBPT. Mayo, 2003. 19. G. REMENIERAS “Tratado de hidrología aplicada” Jefe de Servicio. Consejero Científico de la Dirección de Estudios e Investigaciones. Segunda Edición Editores técnicos asociados, s.a. Barcelona – España, 1974. 20. Proyecto Especial Sierra Centro Sur - MINISTERIO DE AGRICULTURA Y RIEGO Estudio Hidrológico del Proyecto “INSTALACIÓN DEL SERVICIO DE AGUA DEL SISTEMA DE RIEGO ANCHACHUASI VINCHOS, DISTRITO DE VINCHOS – HUAMANGA – AYACUCHO”, 2015.


Páá g.


ANEXOS


Páá g.


ANEXO N°01 CÁLCULOS DE AFOROS


Páá g.


AFORO CON CORRENTÓMETRO ESTACIÓN LAGUNA USTUNACCOCHA RIO

FECHA

USTUNA

DIA

05/04/2012

INICIO

12.00 M

H.TERMINO 12.30 M

PUNTO

No. DISTANCIA PROFUNDIDAD REVOLUCIONES

V=(2.2048 X R + 0.0178) X 0.3048 VELOCIDAD AREA m/s COEF m2

No. SEG)

R=REV/SEG CAUDAL (m3/seg)

OBSERV

MD 0

0

0

40

40

0.677

1

1

0.27

80

40

1.349

1

0.135

0.135

Vm al 40%

2

2

0.4

75

40

1.265

1

0.335

0.438

Vm al 40%

3

3

0.25

53

40

0.896

1

0.325

0.351

Vm al 40%

4

4

0.2

32

40

0.543

1

0.225

0.162

Vm al 40%

5

5

0.33

89

40

1.501

1

0.265

0.271

Vm al 40%

6

6

0.35

53

40

0.896

1

0.34

0.407

Vm al 40%

1.02

1.766

AFOROS DEL RIO MÉTODO AREA VELOCIDAD ESTACIÓN: Laguna Ustunaccocha FECHA: 11-04-2012

Área de Secciones

Tiempos 2

T1 =

5.60

Seg

Área 1 =

1.23

m

Área 2 =

1.29

m2

T2 =

5.80

Seg

Área 3 =

1.61

m

2

T3 =

4.80

Seg

1.38 m2

T4 =

4.80

Seg

T5 =

5.20

Seg

T6 =

5.30

Seg

5.25

Seg

6.00

mts

Área Prom. =

Tiempo Prom. =

Longitud tomada para la prueba =

Velocidad

= 1.14

m/s

Velocidad media

= 0.97

m/s

Caudal (Q) = V *A


Páá g.


Q

= 1.34

m3/s

AFOROS DEL RIO MÉTODO AREA VELOCIDAD ESTACIÓN: Laguna Ustunaccocha FECHA: 19-06-2012 Área de Secciones Área 1 = Área 2 = Área 3 = Área Prom. =


Tiempos

0.21

m2

T1 =

22.00

Seg

0.24

m

2

T2 =

21.00

Seg

m

2

T3 =

22.00

Seg

2

T4 = T5 = T6 = Tiempo Prom. =

21.00 22.00 22.00

Seg Seg Seg

21.80

Seg

0.00

0.23 m

Páá g.


Longitud tomada L= 10 mts. Velocidad V = 0.46 m/s y Velocidad media = 0.39 m/seg Q = 0.089 m3/seg Q = 0.090 m3/seg


Páá g.


ANEXO N°02 FOTOS DE AFORO


Páá g.


Foto N° 01. Aforo Aguas Arriba de la Laguna con correntómetro y Medición de la Sección de Control


Páá g.


FOTO N° 02. Aforo con el Método del flotador y Método del Correntómetro a la entrada de la Laguna Ustunaccocha


Páá g.


ANEXO N°03: PARÁMETROS FISIOGRÁFICOS Y CARACTERIZACIÓN GEOMORFOLÓGICA DE LA CUENCA USTUNA


Páá g.


CONSIDERACIONES TÉCNICAS PARA LA CARACTERIZACIÓN DE CUENCAS 3.1 PARÁMETROS FISIOGRÁFICOS – CARACTERIZACIÓN GEOMORFOLÓGICA DE LA CUENCA USTUNA

ESTUDIO DE LA CUENCA RIO USTUNA 1. Delimitación Área total de la cuenca rio Ustuna Perímetro total de la cuenca delimitada Longitud del cauce principal Rio Ustuna

A = P = L =

24.66 Km2 28.193 Km 11.466 Km

Curva Hipsométrica de la unidad hidrográfica del Río Ustuna


Páá g.


ANEXO N° 4 TRANSPORTE DE SEDIMENTOS Y CALIDAD DEL AGUA

CARACTERIZACIÓN GEOMORFOLOGICO DE LA CUENCA

02/07/2012

PROYECTO UBICACIÓN RUBRO ELABORADO

1.0 FACTOR DE RELIEVE DE LA CUENCA RIO USTUNA: 1.4 ALTITUD MEDIANA DE LA CUENCA (Hm):

intersectando la curva hipsométrica al 50 % del área queda: Altitud mediana de la cuenca:

Hm =

4,291.00 m.s.n.m.

1.5 ALTITUD MEDIA PONDERADA (Hp):

ci 

HP 

c i

 c i 1  2

 (c

i

* ai )

A

Sumatoria áreas parciales y cotas medias (ai*ci) Área de la Microcuenca rio Ustuna Altitud media ponderada de la microcuenca

ai 1.658 17.052 54.550 57.230 84.930 98.910 70.120 83.000 164.630 24.360 7.350 663.790

(ai*ci) = A = Hp =

ci 2582 2700 2900 3100 3300 3500 3700 3900 4100 4300 4410

ai*ci 4,281.73 46,039.59 158,195.00 177,413.00 280,269.00 346,185.00 259,444.00 323,700.00 674,983.00 104,748.00 32,413.50 2,407,671.82

2,407,671.82 Km2*m 24.66 Km2 3,627.16 m

1.6 ALTITUD MEDIA SIMPLE (Hms ):

H ms 

c M

 cm  2

Altitud más baja de la microcuenca Altitud más alta de la microcuenca Altitud media simple de la microcuenca

CM = Cm = Hms =

4,610.00 m.s.n.m. 3920.00 m.s.n.m. 4265.00 m.s.n.m.

1.7 POLÍGONO DE FRECUENCIA DE AREAS PARCIALES Ploteando las áreas parciales en porcentajes a diferentes altitudes se tienen:


Páá g.


4.0.0 TRANSPORTE DE SEDIMENTOS Y CALIDAD DEL AGUA En la zona del posible embalse en Ustunaccocha no existen datos de la cantidad de material sólido arrastrado por las aguas en época de avenidas, por lo que el análisis de sedimentología se basará en la observación de campo y en la utilización de formulas empíricas determinadas para otras zonas del país de similares características. En el reconocimiento de campo se ha podido apreciar que la pendiente del curso de agua, aguas arriba del posible eje de presa, es baja por lo cual la erosión es mínima a excepción de las nacientes de ambos ríos afluentes donde la pendiente es mayor por lo tanto la capacidad erosiva y de transporte de las aguas se incrementa. Referencia Bibliográfica (Francisco Coronado Del Águila). El estudio del ingreso de sedimentos transportados por las aguas superficiales al embalse es de gran importancia para la determinación de altura de las presas como para conocer como disminuye el volumen de agua almacenada que al ser desplazada por sedimentos no puede utilizarse y se pierde por los aliviaderos. El volumen que ocupan los sedimentos en el reservorio en el período, de vida económica, mayormente de 100 años, se conoce como volumen muerto. Al ensancharse el cauce al ingreso al embalse se provoca el depósito en la cola de los sólidos más gruesos mientras que aquellos más finos continúan hasta alcanzar la presa. Con la descarga de agua regulada en el reservorio se producen incrementos estacionales de la capacidad de transporte y la formación de varios deltas en la cola del embalse donde el mayor depósito de sólidos alcanza casi al nivel de aguas mínimas en el embalse. Es pertinente entonces presentar las principales fuentes de producción de sedimentos: Erosión laminar de la superficie de los suelos por escorrentía de las lluvias sin formar huellas. Erosión en huellas o surcos que concentran la escorrentía sobre los suelos. Erosión de fondo y taludes en los cauces de ríos y quebradas y en las áreas de inundación en avenidas. Derrumbes a lo largo del cauce, deslizamientos y movimientos de reptación locales. Ls tres primeras son las de mayor importancia y la última en Perú por los Niños extraordinarias que requieren de investigación por aportes como los provocados en 1983 y 1998. De acuerdo con Crl B. Brown (Engineering Hydraulics Capítulo VII, 1967) la erosión laminar es la fuente principal en cuencas con precipitaciones mayores de 500 mm al año, mientras el transporte en ríos y quebradas para cuencas con precipitaciones anuales menores de 500 mm. El aporte de sedimentos a un embalse resulta de determinar la carga que puede ingresar al embalse. Su determinación depende de su ubicación si es en el mismo cauce o fuera del cauce.


Páá g.


Embalses en el cauce del río Estos embalses reciben toda la carga de sedimentos que puede transportar los ríos, por lo tanto aquella producción laminar por las lluvias y siendo finos llegarían con potencial de movimiento en suspensión más los sedimentos más gruesos que pueden transportarse de arrastre. El potencial de producción de sólidos por efecto de las lluvias, erosión laminar, se calcula con fórmulas empíricas y semi empíricas en tanto que el arrastre de fondo luego del muestreo en bancos se calcula con fórmulas. Producción por erosión laminar. En el ámbito del proyecto no existe información sedimentológica de las fuentes hídricas que permita la cuantificación directa del transporte de material sólido en las cuencas de interés, por lo cual se emplearon métodos indirectos para estimar la magnitud del transporte sólido en la cuenca del río Ustuna, habiéndose comparado los resultados obtenidos por diferentes métodos. El impacto ambiental de los planeamientos de la construcción de embalses de regulación está dada por los riesgos que genera la presencia de sólidos tanto suspendidos como de arrastre, el peligro está representada por el rio y sus condiciones físicas que otorga la hidráulica del rio, es decir una pendiente fuerte origina velocidades de flujo muchas veces de condiciones supercríticas como es el caso de los ríos de la Sierra Peruana, sobre todo en las partes medias de la cuenca, que al vencer sus grandes altitudes el flujo alcanza velocidades que hace que la manifestación del peligro sea evidente y de ponerse un embalse es la vulnerabilidad de esta estructura la que está en juego. Desde el punto de vista hidrológico práctico, para determinar la capacidad muerta de los embalses o para estudiar las medidas de control de sedimentos, se suele estimar la producción total anual de sedimentos en la cuenca. Dicha producción anual de sedimentos depende de muchos factores tales como el clima, el tipo de suelos, el uso de la tierra, la topografía y la existencia de embalses La laguna Ustunaccocha, tiene la particularidad especial, su ubicación en la parte alta de la microcuenca hace que la naturaleza mitigue este efecto en forma espontánea, por el relieve moderado, la cobertura vegetal propia de la zona, erosión no significativa de los suelos, sus características geológicas en algunas partes rocosas y la presencia de la laguna, ya que los tributarios principalmente en época de intensas lluvias ingresan directamente a la laguna, lo que actúa como un gran sedimentador y que a la fecha no se ha colmado de sedimentos, siendo este hecho una muestra del reducido riesgo al transporte y acumulación de sedimentos en el punto de interés del estudio, aunque indudablemente no está exenta de este riesgo pero que es mucho menos complejo su manejo. Las precipitaciones alcanzan valores medios del orden de 38.8 mm, que sus valores máximos llega a 85.14 mm para periodos de retorno de 100 años, por otro lado tenemos cosas favorables que en un 60% es de baja permeabilidad por estar en zona rocosa


Páá g.


exenta de vegetación y el 40% aproximadamente se encuentra un suelo cubierto por una vegetación densa propia de la altitud y que de una u otra manera mitiga el efecto erosivo de las lluvias. 4.1.0 METODOLOGÍAS SEDIMENTOS

PARA

ESTIMAR

LA

PRODUCCIÓN

DE

Actualmente se cuenta con distintas metodologías para estimar la producción de sedimentos en una cuenca, las cuales se agrupan en: los métodos con base en medición directa y los métodos con base de modelación matemática. Estos últimos a su vez se dividen en métodos: empíricos, estocásticos y de simulación de procesos físicos. Los métodos de medición directa son los más recomendables e ideales para estimar el caudal solido generado en la cuenca, se fundamentan en mediciones directas hidrológicas, hidráulicas y de sedimentos en la sección de estudio. Se pueden dividir en tres categorías: muestreo sobre el cauce, sedimentación en embalses y análisis regionales (USACE, 1995). Los métodos con base en modelación matemática se dividen en: métodos empíricos o de agrupación de variables, métodos estocásticos y métodos de simulación de procesos físicos. De los cuales, por su simplicidad los más empleados son los métodos empíricos, pero los que arrojan resultados más acertados son los métodos de procesos físicos. A falta de información y registros de sedimentación en la cuenca Ustuna, se estimó la producción de sedimentos con fórmulas empíricas. El reporte de DGI (Referencia N° 02, 0NERN) y HC & ASOCIADOS S.R.L (Consultor de Proyectos), señala que en la zona de influencia de la Irrigación Cachi, en Ayacucho y en la sierra centro sur, al igual que en el caso estudiado de la microcuenca Ustuna, no cuenta con información disponible referente al volumen de sedimentos en suspensión que transportan las aguas de dichos río. A partir de estas estimaciones en el río Cachi, se ha tratado de asociar lo que podría ser la presencia de sedimentos en suspensión en la quebrada de Ustuna, remarcando que esto tiene un carácter sólo referencial. Los sedimentos constituyen un problema en los embalses de agua, en la infraestructura de riego de los proyectos de irrigación particularmente en su operación, inclusive en la aplicación del agua de riego al usar métodos de riego presurizado; los embalses acortan su vida útil cuando son afectados por la acumulación de sólidos que colma muchas veces su volumen muerto, por ello la mayor parte las cuencas que presentan regulaciones tienen que ser tratadas con inversiones fabulosas que muchas veces quiebra la rentabilidad del proyecto. En el Perú, los ríos dependiendo de la pendiente con que transitan se encargan de transportar mayor o menor cantidad de sólidos que de una u otra manera carga los gastos de operación; en el norte peruano al ser influenciado los ríos por el fenómeno “El Niño” y establecerse magnitudes pluviométricas con altas intensidades, inician un proceso erosivo en los suelos de la cuenca que irrumpe al funcionamiento de la infraestructura hidráulica que en ella se encuentra; en la sierra los movimientos de suelos al ser impactadas por


Páá g.


precipitaciones altas establecen huaycos y fenómenos de esta naturaleza que alcanza a interrumpir no solo la infraestructura vial sino el mismo cauce de los ríos; la selva por otro lado se establece con un proceso permanente de movimiento de sus ríos y un consiguiente proceso erosivo que realmente son motivadores de desastres y que ocasionan grandes pérdidas no solo de vida sino que afecta la economía nacional. Por lo que los sedimentos constituyen un problema de gran magnitud en las obras de los proyectos que cuentan con infraestructura tanto de riego como de energía principalmente, los desarenadores tienen una eficiencia que va por debajo del daño que representa el transporte de sólidos en los conductos de agua que se inician en los ríos. El control para determinar el régimen de los sólidos es muy limitado, los equipos por demás sofisticados al margen de su costo tienen su límite, en los sólidos en suspensión puede superarse pero en los sólidos de arrastre muchas veces hay que renunciar a la pretensión de medirlos, las relaciones que se presentan en la literatura tienen su limitación y las condiciones de encuentro de estas relaciones en sus resultados se apartan de nuestra realidad y por tanto debe de buscarse la manera de plantear el conocimiento de su régimen para tomar las medidas necesarias en la mitigación de la acumulación de sólidos particularmente en los embalses que se plantean para incrementar la vida útil de estructuras indispensables en el funcionamiento de los complejos hidráulicos. A partir de la información de otras zonas – se analizaron los registros de sedimentos en suspensión de 23 estaciones – las cuales presentan características parecidas, DGI, trató de evaluar el volumen medio anual de sedimentos en suspensión que puede transportar un río en la sierra peruana, en un punto de interés como la construcción de las estructuras de regulación o de derivación y con ello estimar el volumen de sedimentos que eventualmente ingresaría en el Punto de interés, como es el caso de embalse Ustunaccocha. 4.2.0 DESARROLLO DEL MÉTODO Y RESULTADOS OBTENIDOS A continuación, se presentan algunos métodos. empíricos que permiten estimar la producción anual de sedimentos en una cuenca. 4.2.1. TRANSPORTE DE SÓLIDOS TOTAL a. Medición de concentración de sólidos Criterios Se ha considerado medir concentraciones de sólidos en un solo punto teniendo presente que el flujo a la altura de la salida de la Laguna Ustunaccocha mantiene con

homogeneidad el transporte de sólidos suspendidos, en consecuencia guarda una concentración homogénea en toda la sección transversal, estimándose la descarga liquida mediante el uso de aforadores en puntos que era permitido por el flujo y complementada por la velocidad con flotadores bajo la corrección respectiva (coeficiente 0.8).


Páá g.


Descarga de Sólidos Con la concentración establecida después las mediciones en cada aforo se determinó la descarga de sólidos suspendidos. Se asume que el transporte de sólidos de fondo representa el 10% de los sólidos suspendidos. Relación Descarga Liquida – Descarga de Sólidos Se investigará sobre la relación de solido de variación potencial en un gráfico doble logarítmico. b. Concentración de Sólidos Suspendidos El estudio realizado señala que las concentraciones son pequeñas teniendo valores máximos del orden de 0.018 gr/litro, debido a que las pendientes del rio son muy pequeñas, manteniendo el flujo en un estado de velocidades que no llegan al flujo crítico, indudablemente en crecidas estos transportan material y la turbidez se incrementa sin embargo la condición de la pendiente de la rasante del rio mantiene un transporte moderado de sólidos. c. Transporte de sólidos total A partir de estas estimaciones en el río, se ha tratado de asociar lo que podría ser la presencia de sedimentos en suspensión en el río Ustuna en el punto de interés, remarcando que esto tiene un carácter sólo referencial.

DGI, empleó las siguientes fórmulas:

Donde:

Qs = Volumen anual de sedimentos en suspensión (Tn/año) Q1 = Volumen anual de flujo (MMC/año) A = Área de la cuenca (Km2)

Para el punto de interés de la microcuenca, zona de regulación y captación para el proyecto, presenta un área A = 22.78 Km 2, se caracteriza por poseer una pendiente moderada en su cuenca de recepción y la del cauce principal, con una fisiografía cuasi uniforme, velocidades medias a moderadas y volumen promedio anual de agua de aproximadamente 6.50 MMC en la descarga de la laguna Ustunaccocha, se tiene: Q1 = 6.50 MMC A = 22.78 Km2


Páá g.


Reemplazando en las fórmulas, se obtendrían los siguientes resultados para Qs: Qs = 171.10 Tn/año: f (Q1) Qs = 265.66 Tn/año: f (A) Tal como se ha manifestado, las cantidades obtenidas, son sólo referenciales para el Transporte de Sedimentos, pero del análisis de estos resultados, se puede deducir que el volumen de sedimentos estimado, en comparación con el volumen de agua a utilizarse, no produciría mayores problemas en el sistema de almacenamiento, captación, conducción y distribución del Proyecto Ustuna - Anchachuasi. Además, realizado el reconocimiento e inspección de la microcuenca del río Ustuna desde el punto más alejado de la divisoria de aguas hasta el punto de interés, se puede observar claramente que el área de recepción tiene una fisiografía casi uniforme, con pendientes moderadas y LOS SUELOS, con cobertura natural de pastos, arbustos y árboles propios de su piso ecológico, NO MUESTRAN SIGNOS DE EROSIÓN, casi sin presencia de cárcavas o suelos erosionados; además el curso de agua con pendiente suave y velocidades moderadas, no generan situaciones significativas de acumulación de sedimentos, muestra de ello es la existencia del normal almacenamiento de agua en la laguna Ustunaccocha y la escorrentía de las épocas de precipitaciones y crecidas transportan muy pocos material en suspensión y de arrastre, favorecidas por la cobertura vegetal de sus suelos, la fisiografía y geología. Situación que se puede observar en las imágenes reportadas de la cuenca y los cauces. También se puede estimar aplicando otros métodos empíricos. El aporte se determina utilizando diversas fórmulas con aquellas de L.C. Gottschalk, Namba, J.B. OWENY y F.A. Branson, Murano, U.S. Bureau of Reclamation, de mediciones en el río Mantaro y, la Fórmula Universal de Pérdida de Suelos, FUPS. Fórmula de L.C. Gottschalk, obtenida en 1946 en base a mediciones en diversos embalses en los Estados Unidos de América, USA. AS = 0, 0522 * C + 822.954 * A + 330.7014 * T – 2,217.09 Donde: AS = aporte de sedimentos en m3/km2-año. C = capacidad total del embalse en, m 3. A = área de la cuenca del embalse en km 2. T = período en que ocurrirá la sedimentación. Fórmula de Namba AS = 0.292 * P + 0.474 * H – 0.118 * F + 2452


Páá g.


Donde: AS = aporte de sedimentos en m3/km2-año P = precipitación media anual en mm. H = desnivel entre la máxima elevación de la cuenca y la elevación en la boquilla. F = relación del área de suelo desnudo a la área de suelo cubierto de vegetación en porcentaje. Fórmula de J.B. Owen y F.A. Branson, para cuencas del oeste del estado de colorado, USA: AS = 19,464.6 * (H/L) + 14.29 * Ps – 604.8 Donde: AS = aporte de sedimentos en m3/km2 – año. H/L= desnivel de cotas en la cuenca y la longitud del cauce principal. Ps = porcentaje de suelo desnudo de la cuenca. Fórmula de Murano. La ecuación, determina en base a información de 103 embalses, relaciona el aporte específico de sólidos de la cuenca, con su precipitación anual, área, altitud y pendiente media. AS = 10-3.2 * A-0.21 * p0.97 * Me1.21 * Sc0.68 Donde: AS = aporte de sedimentos en m3/km2 – año. A = área de la cuenca en km2 P = precipitación media anual en mm. Me = elevación media de la cuenca en msnm Sc = pendiente promedio de la cuenca, adimensional. Para la cuenca del río Ustuna, la altitud media es de 3952 msnm y su pendiente media de 19.1%, luego el aporte de sólidos es de 0.0018 MMC anualmente. Fórmula de Fleming La ecuación de Fleming, expresada por la expresión siguiente, relaciona el aporte de sólidos con la descarga media anual de la cuenca y toma en cuenta fundamentalmente el tipo de cobertura. Qs = a * Qn


Páá g.


Donde: Qs = caudal sólido en Tn Q = Caudal medio anual (pies3/seg) a, n = Parámetros en función de la cobertura. Para las condiciones de cobertura de la cuenca del río Ustuna, se tiene: a = 17.474 y n = 0.65. Luego: Qs = 80.86 Tn/año Considerando un peso específico de material sólido igual a 1.3 Tn/m 3, se tiene un volumen anual de aporte sólido igual a 0.00006 MMC. Formula Del US Bureau of Reclamation La relación siguiente es recomendada por el USBR para determinar el aporte de sólidos por unidad de área de cuenca y ha sido derivada del estudio de numerosas cuencas en Estados Unidos: AS = 1,421.8 * A-0.229 Donde: AS = aporte de sedimentos en m3/km2 – año. A = área de la cuenca en km2. De la aplicación de la relación anterior en la cuenca del río Ustuna, se obtuvo un aporte anual de sólidos igual a 0.0168 MMC. Fórmula de Mediciones en la cuenca del Río Mantaro De manera análoga, la ecuación siguiente, obtenida en base a información de diferentes subcuencas del río Mantaro, relaciona también el área de la cuenca aportante y el caudal sólido por unidad de área: As = 780.7 * A-0.26 El aporte anual de sedimentos en el reservorio de Ustunaccocha, según la ecuación anterior es de 0.010 MMC. Fórmula Universal de Pérdida de Suelo, FUPS Desarrollada por Walter H. Wischmeier y Dwigth D. Smith, 1960 en unidades inglesas por lo que se agrega un coeficiente para el uso de unidades métricas, α. E = α * R * K * (LS) * C * P Donde:


Páá g.


E = es la pérdida de suelo en Tm/km2-año α =factor de conversión de unidades inglesas a métricas igual a 224.4 R = índice de erosividad por las lluvias o erosión potencial por la lluvia promedio anual. K = erosionabilidad del suelo que representa la pérdida promedio de suelo por unidad del factor de lluvia, R. LS = gradiente y longitud de la pendiente o factor topográfico. C = factor de cultivos y cobertura vegetal. P = factor de prácticas de conservación. En una cuenca con subcuencas en cada una de ellas se determinan con los valores característicos aplicables en cada caso la pérdida de suelos. Como sólo parte del suelo erosionado llega al cauce se aplica una corrección con un coeficiente de entrega de sedimentos, que se puede calcular con la expresión siguiente: Log CES = 1.93542 – 0.14191 * A Relación Precipitación Media Anual – Volumen de Sólidos El Gráfico N° 8.1 muestra la relación obtenida por Laughein y Schumn, entre la precipitación media anual y el volumen de sólidos anualmente aportados por unidad de área. En la cuenca del río Ustuna, la precipitación media anual es de 826 mm, luego el aporte anual de sedimentos será de 122.4 Tn/km2. Considerando un peso específico de sólidos sumergido igual a 1.3 Tn/m 3, y siendo el área de la cuenca de 24.66 km2, el aporte anual será de 0.003 MMC. Relación Altitud Media – Caudal Sólido/Caudal medio El Gráfico N° 8.2 representa la relación entre la altitud media de la cuenca y el cociente ente el caudal de sedimentos y el caudal medio anual de la cuenca aportante, la cual ha sido obtenida a partir de información sedimentológica de diferentes ríos del país. Siendo la altitud media de la cuenca del río Ustuna igual a 3952, el cociente entre el caudal medio anual es 0.63. El caudal medio anual de la cuenca es igual a 0.220 m 3/seg, por lo tanto el caudal sólido es igual a 0.188 l/s, lo que representa un aporte anual en volumen de 0.006 MMC. Los resultados obtenidos de la aplicación de los diferentes métodos se presentan a continuación:


Páá g.


Método

Aporte Anual de Sedimentos (MMC/año) 0.0417

AS = 0,0522 * C + 822.954 * A + 330.7014 * T – 2,217.09 AS = 0.292 * P + 0.474 * H – 0.118 * F + 2452

0.0016

AS = 10-3.2 * A-0.21 * p0.97 * Me1.21 * Sc0.68

0.0018

Qs = a * Qn

0.0006

AS = 1,421.8 * A-0.229

0.0168

As = 780.7 * A-0.26

0.010

E = α * R * K * (LS) * C * P Qs = f(P)

0.003

Qs/Q = f(H)

0.006

Del cuadro anterior se observa que el aporte de sedimentos en la cuenca a regular no es significativo. Sin embargo, con un criterio conservador, se ha considerado un aporte anual de sedimentos de 0.017 MMC, lo que representa para 50 años de vida útil del embalse, un volumen muerto de 0.85 MMC. Aplicaciones a algunos embalses en Perú y regiones de sierra (Puno, Cajamarca, Ancash, Huancavelica, Apurímac, Ayacucho, etc.) comenzando con el cálculo de pérdidas de suelos con subcuencas en la parte alta del río Tambo donde se identificaran tres vasos con fines de riego y producción de energía del proyecto Pampas de la Clemesí que se ofrece a continuación. CUADRO 55. Pérdida de Suelos, aplicación de la Fórmula FUPS, con subcuencas. Cuenca Subcuenca E (Tm/km2-año) CES (%) AS (Tm/km2-año)

Tolapalca

Ichuña Titire

Tincopalca

573

35

200

Charamayo

712

36

256

Fundición

796

45

358

San Antonio

679

35

238

Crucero

759

36

273

Titire

1414

35

495

Comparando los aportes de los tres embalses anteriormente citados con otro embalse sobre el río Ananea en Puno, todos ubicados en la sierra sur de Perú, sobre los 3,800 msnm y precipitaciones promedio anual superior a 800 mm, se encuentran volúmenes bastante aproximados.


Páá g.


CUADRO 56: Aporte de Sedimentos, Fórmulas empíricas, (m 3/km2 – año). Fórmula Tolapalca Ichuña Titire Ananea Gottschalk

180

164

193

-

Namba

600

447

475

390

Owen y Brandson

464

286

313

297

Murano

170

102

104

-

USBR

284

285

335

304

Mediciones Mantaro

126

126

151

135

Promedio

304

235

262

282

Como información se incluye un Cuadro con las principales características de las cuencas receptoras de los embalses anteriores. Subcuenc a

S%

A (km2)

Tolapalca

2.33

1,109

P, año (mm ) -

Ichuña Titire Ananea

12.62

844

626

Lc (k m)

H (m)

L (m)

66 3 18 4

-

2,155

567.7

-

Peso espec.

FUPS

2.63

(Tm/km2año) 814

(m3/km2 – año) 309

Otras fórmulas (m3/km2 – año) 304

2.50 2.58 -

511 495 -

204 192 -

235 262 -

Para tener una idea del volumen anual promedio del transporte de sedimentos en Ustunaccocha, se ha utilizado una relación empírica que ha sido ajusta a 5 subcuencas del río Cachi y que tiene la siguiente fórmula: Qs = 780.7 A-0.26 Donde: Qs = Transporte total anual de sedimentos en m 3/km2/año A = Superficie de la cuenca en Km2 = 24.66 Km2 Qs = 780.7 * (24.66 Km2)-0.26 Qs = 339.286032 m3/km2/año Qs = 0.008 MMC El valor estimado con dicha relación es de 339.29 m 3/km2/año, que hacen un total de 8,367 m 3 de sedimentos que serían depositados anualmente en el embalse de Ustunaccocha de sedimentos, de


Páá g.


los cuales se considera el 80% en suspensión y el 20% de fondo, en el embalse se depositará 1,673.4 m3/año, los que deberán ser eliminados a través de la descarga de fondo. Si se considera que la vida útil de la presa es de 50 años, entonces en dicho período se almacenaría 83,670 m3, en el caso que la presa se construya sin descarga de fondo. En general, la sedimentación en un reservorio es un proceso paulatino que ocurre bajo la superficie cuando las aguas fluviales se estancan al llegar al embalse y se produce una ralentización del caudal. Los sedimentos gruesos se depositan en la parte superior del vaso formando una delta que puede afectar a los niveles de avenida aguas arriba, mientras que los sedimentos más finos son llevados al interior del vaso. Se puede afirmar que la tasa de sedimentos en suspensión que saldría por la tubería de descarga se aproxima a la cantidad de limos finos que entran al embalse. Aplicando la Ecuación Universal de la Pérdida de Suelo, también se puede estimar el transporte de sedimentos para la microcuenca Ustuna, para cuyas características se ha calculado una potencial de producción de sedimentos de 282 Ton/año., valor ligeramente superior al determinado anteriormente: Qs = 171.10 Tn/año f(Q1) y Qs = 265.66 Tn/año f(A). Bajo esta circunstancia tenemos un total 1.86 Tn/año. Valor modesto para el transporte de sólidos totales como ya comentamos para la particularidad de la ubicación de la presa. CUADRO 57. Pérdida de Suelos, aplicación de la Fórmula FUPS, con subcuencas. Subcuenca Tincopalca

E (Tm/km2-año) 573

Charamayo

712

36

256

Fundición

796

45

358

San Antonio

679

35

238

Crucero

759

36

273

Titire

Titire

1414

35

495

Vinchos

Ustuna

460

35

350

Cuenca Tolapalca

Ichuña

CES (%) 35

AS (Tm/km2-año) 200

CUADRO 58: A porte de Sedimentos, Fórmulas empíricas, (m 3/km2 – año). Fórmula Ustunaccocha Pisccococha Ananea Gottschalk

659

-

Namba

238

-

390

Owen y Brandson

357

-

297

Murano

169

-

-

USBR

683

-

304

Mediciones Mantaro

339

-

135

f (Q1)

171 Ton/año

14.23 Ton/año

-

f (A)

266 Ton/año

6.45 Ton/año

-

73 kg/seg

-

-

Meyer - Peter


Páá g.


Einstein

94 kg/seg

-

-

Nielsen

81 kg/seg

-

-

-

1.86 Ton/año

-

276

-

282

SCHOKLITSCH – GILBERT –Promedio GEHRIG

Cuadro 59: Análisis de Gasto Solido Fluvial (Arena) N°

MES

CAUDAL Q (1) m3/s

1

Oct

0.04

ANCHO PROM B m 2.00

CAUDAL UNITARIO l/s/m 17.50

PENDIENT E I 0/00 0.0001

DIAMETR O D40 mm 0.01

2

Nov

0.04

2.00

20.00

0.0001

0.01

0.0000407

3

Dic

0.08

2.00

40.00

0.0001

0.01

0.0000970

4

Ene

0.15

2.00

74.50

0.0001

0.01

0.0001832

5

Feb

0.15

2.00

75.50

0.0001

0.01

0.0001857

6

Mar

0.10

2.00

52.00

0.0001

0.01

0.0001270

7

Abr

0.03

2.00

15.50

0.0001

0.01

0.0000357

Suma

0.59

24.00

295.00

0.00

0.12

0.0007162

n

12

12

12

12

12

Promedio

0.05

2.00

24.58

0.00

0.01

12.000000 0 0.0001023

Desviación

0.06

0.00

29.00

0.00

0.00

GASTO SOLIDO ANUAL – 1.86 FORMULA SCHOKLITSCH – GILBERT – GEHRIG

CHUMBAO

GASTO Qs (2) Kg/s 0.0000407

(TM/año

(3)

Qs = 2,500 x I3/2 X (q – 0.60 x B x dm3/2 x I-7/6) Fuente: Equipo de Consultoría 2013 Subcuenca

Tolapalca

S%

P, año (mm )

Lc (km)

H (m)

-

663

-

-

-

L (m)

Peso espe c.

FUPS (Tm/km 2 -año)

Otras fórmula 3 (m /k s m2 – (m3/km 2 año) – año) 309 304

Ichuña

-

1,10 9-

Titire

-

-

-

-

-

-

2.58

495

192

262

12.6 2 19.1

844

626

184

-

-

-

-

-

24.6 6

800

12.5 1

567. 7 600

12.5 1

2.50

286

276

240

Ananea Ustunaccocha ha

2.33

A (km2 )

0


2.63

814

-

2,15 5-

2.50

511

204

235

Páá g.


4.2.2 CURVA DE SEDIMENTACIÓN Se usa cuando se dispone de suficientes datos de concentración medidos en muestras tomadas en las estaciones simultáneamente a los aforos del caudal. La relación entre el sedimento total suspendido qs y el escurrimiento fluvial Q, se representa con frecuencia en papel logarítmico y se ajusta matemáticamente a una ecuación de la forma: qS = a Qn

(11.33).

Donde: n varía comúnmente entre 0,6 y 2,5 y a es el punto donde Q vale 1. La curva de sedimentación puede utilizarse para calcular el acarreo total de sedimentos en base al registro de escurrimiento fluvial Q. La curva se construye graficando las descargas de sedimentos en ton/día contra los gastos correspondientes medidos cuando se tomó la muestra de agua para medir el sedimento. La curva de sedimentación se debe utilizar con cuidado, y cuando sea posible debe aplicarse sólo a cuencas relativamente pequeñas, y con registros continuos, suficientemente largos. Sobre la base de las mediciones en más de 250 cuencas distribuidas alrededor de todo el mundo, Fleming estableció para los parámetros a y n los valores dados en la Tabla 11.4. Los resultados que se obtienen al aplicar los valores de la Tabla 11.4 sólo deben tomarse como un orden de magnitud del transporte esperado de sedimentos. Conociendo el caudal medio Q y los valores de a y n (ya sea de la Tabla 11.4 o de la relación resultante), el transporte anual [ton] se obtiene aplicando la Ecuación (11.33). Tomando en cuenta el peso específico del sedimento, se calcula el volumen anual de sedimentos. A este valor se incrementa en un 10 a 30% para dar cuenta por los sedimentos de fondo y se multiplica por la vida útil de la obra para obtener la capacidad muerta. Tabla 11.4. Valores de a y n de la ecuación (11.33) para varios tipos de cobertura Cobertura vegetal Variada de hoja ancha y coníferas Floresta conífera y pastos altos Pastos bajos y arbustos Desierto y arbusto

a 116 3196 17472 34228

n 1.02 0.82 0.65 072

Con los datos de acarreo en suspensión de 100 cuencas de Venezuela en un trabajo realizado en el Departamento de Ingeniería Hidráulica de la Universidad de Carabobo, Avendaño y Morales (1990), obtuvieron las siguientes relaciones: Región Andes Central Centro-Occidental Oriental

a 5701 16249 19504 53043

n 1.40 1.26 2.07 0.68

Nº de cuencas 37 34 17 12

QS[t/a] y Q[m3/s]


Páá g.


4.2.3 MÉTODO DE LANGBEIN-SCHUMM

Este método es muy útil para estimar la producción total de sedimentos en suspensión en cuencas que sólo poseen información sobre la precipitación efectiva. Estima la producción de sedimentos por unidad de área de acuerdo con la siguiente expresión:

qs 

10P 2,3 1  0.0007P3,333

(11.34)

Donde:

qs = ton/milla2 P= precipitación efectiva anual en pulgadas, puede calcularse de acuerdo con el método de S.C.S. El parámetro 10 P2’3 representa la acción erosiva de la precipitación, mientras que el término ( 1/(1+ 0,0007 P3.33)) indica la acción protectora de la vegetación. Es decir, que al inicio la producción de sedimentos se incrementa con el incremento de la precipitación, pero luego desciende hasta un valor más o menos constante. El incremento inicial de P trae consigo un aumento de la vegetación. 4.2.4 ECUACIÓN UNIVERSAL DE PÉRDIDA DE SUELO (USLE) Este método fue desarrollado por Wischmeier en los Estados Unidos de Norte América y posee la expresión siguiente:

E = R x K x LS x

(11.35)

E = pérdida anual de suelo en la cuenca en Ton/ha-año R = medida del potencial erosivo de la lluvia en Ton /ha-año K = factor de erodabilidad del suelo, adimensional. LS = factor topográfico adimensional que representa el efecto combinado de la longitud y la inclinación de la pendiente = factor que indica el grado de protección por el cultivo y por las prácticas de manejo del suelo por parte del hombre. El factor E no equivale realmente al transporte de sedimentos, ya que parte de la pérdida es depositada nuevamente en la cuenca. Para estimar el aporte real, se utiliza la denominada relación de entrega f, es decir, la proporción entre el sedimento aportado a un sitio específico y la pérdida bruta de suelo estimado como E. De ese modo, la producción de sedimentos qS, será igual al producto de dicho factor f por E. f 


qs E

Páá g.


(11.36) El valor de cada uno de los parámetros involucrados en la estimación de E se encuentra tabulado de acuerdo con las condiciones de suelo, vegetación, pluviometría y prácticas de manejo de los cultivos. Determinación de los coeficientes

a. Medida del potencial erosivo de la lluvia (R). Es un factor que representa en

b.

promedio, el efecto del impacto de las gotas de lluvia sobre el suelo para cada tormenta. Los valores del coeficiente R se proponen en la Tabla 11.5, y sólo son indicativos pues están fundamentados sobre datos de lluvia que no son del país. Factor K, de erosionabilidad del suelo. Puede estimarse con la ayuda de la Tabla 11.6 o la Figura 11.13.

c. Factor topográfico adimensional (LS). Se determina a partir de la Figura 11.14. d. El coeficiente de protección del cultivo , o por cobertura vegetal puede seleccionarse de la Tabla 11.7, sin mayores restricciones. e. El factor de entrega f, permite estimar el aporte real de sedimento q s, a partir de la pérdida de suelo calculada. En la Tabla 11.8 aparecen algunos valores del factor de entrega para diferentes tamaños de la cuenca. Tabla 11.5. Coeficiente del poder erosivo de la lluvia, R

Zona R

R(t/ha-año)

Áreas con lluvia de gran intensidad y duración y escurrimiento superficial

750-800

Áreas con lluvia de gran intensidad y duración y de mediano o poco escurrimiento superficial Áreas con lluvia de mediana intensidad y de abundante escurrimiento superficial Áreas con lluvia de mediana intensidad y de poco escurrimiento superficial

500-650 450-550 200-350

Tabla 11.6. Factor K de erosionabilidad del suelo


Páá g.


Tabla 11.7. Coeficiente de protección del cultivo

Cultivo Barbecho

Cobertura vegetal Desnudos sin vegetación Vegetación escasa Maíz, algodón, Vegetación moderada pastos, leguminosas Hierba Hojarasca y otros elementos protectores

1.0 0.70 0.2 a 0.4 0.01 0.05

Tabla 11.8. Valores del factor de entrega f

Área de la cuenca en Km2 0.10 1.00 2.50 10 25 250 500


Factor de entrega f 0.50 0.35 0.30 0.25 0.18 0.10 0.08

Páá g.


Figura 11.13. Factor de erosionabilidad del suelo, k.

Figura 11.14. Factor topográfico adimensional

Aplicado la ecuación de la pérdida del suelo, también se puede estimar el transporte de sedimentos para la microcuenca Ustuna, para cuyas características se ha calculado una potencial de producción de sedimentos de 282 Ton/año., valor ligeramente superior al determinado anteriormente. 4.2.4 VOLUMEN MUERTO DEL EMBALSE USTUNACCOCHA El volumen muerto de la presa Ustunaccocha es la sumatoria del Volumen de sedimentos de suspensión y de fondo, afectados por el porcentaje de retención del vaso, y teniendo en cuenta que durante el tiempo de vida del embalse (100 año), existirá una variación en el peso especifico de los sedimentos, por lo cual se recomienda un volumen muerto de 0.660 HM 3 (Adjunta en el Estudio Hidrológico) y para la vida útil del embalse (50 años) el volumen muerto de 0.500 MMC.


Páá g.


Este volumen será mitigado en el fondo de la Laguna Ustunaccocha por lo que es conveniente que la cota de captación actual se prolongue unos 5 m al fondo de la laguna con la finalidad de conseguir una altura mayor a los 1.2 m con lo que se garantiza que no se tendrá inconvenientes con la sedimentación. Comparando los aportes de volumen muerto (V.M.) anteriormente citados con otro embalse sobre el río Ustuna, ubicado en la Sierra Central Sur del Perú – Ayacucho, sobre los 3859 msnm y precipitación promedio anual superior a 800 mm, se encuentra volumen aproximados tal como se resumen en el cuadro siguiente.

Cuadro 60: Volumen muerto en el embalse Ustunaccocha y Vida útil de 50 años Fórmula Volumen Muerto (MMC) USBR 0.85 Murano 0.10 Fleming 0.03 U.S. Bureau 0f Reclamation 0.84 J.B. Owen y F.A. Branson 0.44 Mediciones en la cuenca 0.42 Bureau of Reclamation 0.495 Promedio 0.45

Del cuadro anterior se observa que el aporte de sedimentos en la cuenca a regular no es significativo. Sin embargo, con un criterio conservador, se ha considerado un aporte anual de sedimentos de 0.016 MMC, lo que representa para 50 años de vida útil del embalse, un volumen muerto de 0.50 MMC. Por criterio conservador del Equipo profesional de la Consultoría: V.M. = 0.50 MMC 4.2.5

MEDIDAS PREVENTI VAS Y CORRECTORAS PARA LA SEDIMENTACIÓN Cuando se inicia la construcción de la presa, específicamente al empezarse la ataguía, comienza el proceso de sedimentación, esta es inevitable y avanza inexorablemente con el tiempo. ¿Cómo alargar la vida del embalse?, se intenta hacer una lista de los medios que se emplean, según las características y peculiaridades de cada embalse: a. Control de la erosión en la cuenca, mediante acciones de preservación. b. Disponer de un volumen muy grande reservado para el depósito de los sólidos. c. Incorporar a la presa sistemas de purga. d. Construir aguas arriba presas para la retención de los sedimentos. e. Remoción mecánica de los sedimentos. Naturalmente que el método más efectivo y seguro es el de atacar el problema desde su origen. Las cuencas que producen grandes cantidades de sedimentos presentan por lo general otros tipos de problemas que deben de tratarse en conjunto. Pero que básicamente responden al gran problema de la deforestación. No hay soluciones definitivas ni para nuevos embalses ni para embalses en funcionamiento, pero existen


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medidas tanto preventivas como correctoras que pueden contribuir a minimizar los procesos de colmatación de embalses. 4.2.6 MEDIDAS PREVENTIVAS La prevención en materia de colmatación de embalses se puede aplicar a dos niveles, uno sobre el medio productor de sedimentos (la cuenca), promoviendo la minimizando la producción y movilización de sedimentos, y el otro a nivel de la propia obra hidráulica, maximizando el control sobre el paso de los sedimentos por el vaso de embalse. No cabe duda que la prevención aplicada a un proceso como la colmatación, que es de manifestación probabilística, de efectos no inmediatos y referidos a unas obras que se proyectan para una vida media de unos 50 a 150 años, requiere una buena dosis de concienciación, dado que en caso contrario corre el riesgo de considerarse banal, irrelevante o simplemente innecesaria. a. La producción, el tipo y la movilización de los sedimentos El punto de partida de cualquier propuesta de medida preventiva es el disponer de información sobre el aspecto objeto de estudio. En el caso de la colmatación de embalses, esta necesidad de información debe iniciarse en el conocimiento de las tasas de erosión real de las cuencas donde se encuentran o donde se proyecta su construcción. La localización de las zonas productoras de sedimentos, su adecuación mediante obras de contención y/o preferentemente, mediante una correcta recuperación y mantenimiento de la cubierta forestal, son aspectos clave en la reducción de la producción de sedimentos y en la conservación de la vida útil de los embalses. En este sentido cabe que la eficacia de la restauración forestal pasa por recuperar todos los estratos de vegetación (arbóreo, arbustivo y herbáceo) hasta unas densidades adecuadas. Junto con la localización de las zonas productoras de sedimento, resulta también importante conocer la naturaleza mineral de ese sedimento, dado que sus efectos (sedimentación, abrasión) son sustancialmente distintos según el tipo de sedimento. Estas mediciones tienen una precisión limitada por la diversidad de mecanismos de transporte a la que se ven sometidos los sedimentos (en suspensión, de fondo, en saltos, etc.) a lo que hay que añadir la notable variabilidad temporal y heterogeneidad espacial con la que se produce ese transporte. Cabe indicar que la utilización de equipos y protocolos de muestreo adecuados, por parte de personal bien preparado, es fundamental para acotar las imprecisiones hasta un nivel aceptable, en este tipo de estudios. En cualquier caso, bajo estos condicionantes lo habitual es que las estimaciones de transporte de sedimentos sean a menudo infravaloraciones de la realidad y por ello es frecuente que las tasas de colmatación medidas en los embalses sean superiores a las previstas por este tipo de modelos. No obstante, y a pesar de estas imprecisiones, resulta importante conocer con la máxima precisión posible el transporte y la


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distribución de los sedimentos en los embalses, al objeto de poder considerar, proyectar y valorar posibles medidas preventivas y/o correctoras frente a la colmatación. b. La prevención aplicada al diseño de presas y azudes A pesar de que, como se ha indicado, existen medios para conocer la problemática que puede presentarse en una cuenca determinada en cuanto a producción y movilización de sedimentos, en muchas obras hidráulicas nunca se ha cuantificado este problema y lo que sin duda resulta menos comprensible, en muchos nuevos proyectos sigue sin tenerse en cuenta y se continúan adoptando diseños inadecuados para los efectos de la sedimentación en embalses, en cuencas con una alta probabilidad de generar problemas de colmatación. Así debería valorarse la importancia que puede tener el conocer la dinámica de los sedimentos en la zona y las previsiones de colmatación del embalse proyectado en ella, en la definición de la altura de la presa y, sobre todo, la cota de las tomas de agua y su diseño y gestión más adecuadas. Se puede aumentar la altura de presa para compensar la colmatación previsible, pero se trata de una solución temporal. En el caso de pequeñas presas, se puede también dimensionar los órganos de evacuación preferente de sedimentos (compuertas o desagües de fondo), de manera que sean capaces de absorber la máxima crecida de diseño, sin modificar el perfil hidráulico del río aguas arriba de la presa, permitiendo la movilización del sedimento y el mantenimiento del cauce limpio de acumulaciones tanto aguas arriba como aguas abajo de la presa. También cabe plantearse la posibilidad de construir azudes de cola como medida para controlar la dispersión de sedimentos en el vaso de embalse y facilitar su extracción. Estos sedimentos pueden depositarse en algún lugar predefinido por debajo de la presa y ser distribuidos río abajo mediante crecidas controladas. La abrasión sobre elementos mecánicos y estructurales de la obra hidráulica, como consecuencia del material mineral en suspensión también ite medidas preventivas a nivel de la fase de proyecto y construcción de la obra hidráulica, como por ejemplo el diseño de compuertas sin guías susceptibles de sufrir abrasión o la construcción de sistemas decantadores en las tomas. Esta última solución es práctica habitual en los sistemas de derivación de aguas desde azudes o pequeñas presas. Su eficacia depende en gran medida de su diseño. Como medidas preventivas complementarias, puede ser interesante pensar en dejar mínimamente operativos los túneles de desvío de la construcción, (si no es que se van a utilizar para algún fin previsto), con el objeto de poderlos acondicionar como elementos adicionales de desagüe. También pueden preverse aliviaderos o compuertas adicionales (o espacio para construirlos con facilidad si llegado el momento se consideran necesarios). 4.2.7 MEDIDAS CORRECTORAS La corrección de la colmatación de embalses raramente se lleva a cabo en forma de actuaciones de mantenimiento constantes y de baja intensidad. Habitualmente se


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fundamenta en actuaciones puntuales de alta intensidad que llevan asociadas un buen número de posibles afectaciones ambientales sobre el ecosistema fluvial. Estas actuaciones se pueden agrupar en cuatro apartados: a.

Remoción total o parcial de presas y azudes. Es una actuación finalista, que sólo tiene sentido cuando la obra hidráulica que padece la colmatación ya no es funcional ni es rentable acondicionarla para que pueda serlo. b. Vaciados de embalses. Es una práctica de la que en el Estado español se dispone de una experiencia creciente. Normalmente no se realiza como medida de corrección de la colmatación sino para la reparación o supervisión de órganos de regulación de la presa (desagües de fondo, compuertas, paramento de la presa, etc.). La evacuación de sedimentos es por tanto un valor añadido a la actuación de vaciado de embalses, pero en casos críticos puede ser la mejor opción de reducción de la colmatación. c. Extracción (retirada) de sedimentos del vaso de embalse. Es una actuación que ite varias opciones, desde el sifonado o aspiración de sedimentos, hasta el dragado y la excavación. La aspiración de sedimentos tiene como inconveniente que los rendimientos en términos de extracción neta, son muy bajos, del orden del 5-20% y que como producto, la suspensión de sedimentos no ite demasiadas soluciones de acopio, transporte o depósito. El dragado adolece de problemas similares al caso anterior, si bien los rendimientos son algo mejores. Tanto el sifonado como el dragado aplicables a embalses, derivan de técnicas portuarias marinas. Finalmente la excavación se refiere a la retirada de sedimentos en seco, es decir en momentos con un bajo nivel de embalse. En este caso, se pueden llegar a recuperar volúmenes significativos de embalse y los sedimentos retirados pueden reutilizarse en actuaciones de restauración de suelos, como enmiendas agrícolas o para compostaje, aunque las experiencias en esta línea son muy escasas. Los materiales retirados de las colas de embalses en épocas de bajo nivel de agua, pueden representar aptos para la construcción (gravas, gravillas, arenas). Su aprovechamiento no deja de ser una puesta en valor de un componente residual y problemático de los embalses, que puede ser de bajo coste (si los s son fáciles y las cantidades acumuladas importantes), permite recuperar volumen de embalse y evita la apertura de nuevas graveras en otros tramos de río susceptibles de mayor valor de conservación. d.

Gestión del nivel de embalse y de crecidas. Es sin duda la mejor opción desde un punto de vista ambiental, pero para ser eficaz requiere aplicarla de forma continuada e iniciarla preferentemente desde el momento de puesta en carga del embalse. Existen pocas opciones de aplicación. Así, se pueden generar crecidas controladas a través de los desagües de fondo (en combinación con otras tomas intermedias), con un determinado nivel de embalse y en un período de avenida o bien puede realizarse la misma operación en períodos sin crecidas naturales.


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En la gestión de avenidas, cuanto más bajo esté el nivel de embalse y mayor sea crecida natural recibida, más amplia e intensa es la remoción de sedimentos en el vaso de embalse en dirección a la presa. En la gestión de sueltas controladas, los mayores efectos de movilización de sedimentos se obtienen con embalses llenos y vaciados rápidos a través de los desagües de fondo. Sin duda la gestión de avenidas, combinada con una gestión de los niveles de embalse y de sueltas controladas es una buena opción de cara a la descolmatación de embalses. Es lo que se denomina «transparencias», como traducción del término francés «transparentes» que hace alusión a una gestión de embalses en crecidas basada en el criterio de «lo salido por lo entrado». La mayor eficacia se consigue en los aprovechamientos fluyentes o semifluyentes. Sin embargo, estas y otras soluciones, no son aplicables de forma universal y el tamaño del embalse suele ser un aspecto determinante en la definición de la actuación correctora finalmente seleccionada. 4.2.8 CALIDAD DEL AGUA DEL RÍO USTUNA EN EL PUNTO DE INTERÉS Al haberse previsto con el Proyecto “Instalación del Servicio de Agua del Sistema de Riego Anchachuasi Vinchos, distrito de Vinchos - Huamanga - Ayacucho”, destinar los recursos hídricos disponibles del río Ustuna, para uso agrícola, es importante definir su calidad. Para tal efecto, se efectuó el análisis de calidad de las aguas del río Ustuna con fines agrícolas, en base a los muestreos realizados en la fase de campo (marzo de 2015), en el punto de interés de la unidad hidrográfica, clasificado como Clase C1-S1, es decir, sin limitaciones para su uso agrícola. 4.2.8.1 CALIDAD AGRÍCOLA DEL AGUA: MARCO TEÓRICO La calidad de agua de riego se evalúa por lo común de acuerdo al contenido de sales solubles, el porcentaje de sodio y el contenido de boro y bicarbonatos. Cuanto mayor sea el contenido de sales solubles, tantos mayores serán los riesgos de producir un suelo salino o de hacer que el agua del terreno está menos disponible para las plantas. Según (Manual N° 60, Laboratorio de Salinidad, Departamento de Agricultura de E.E.U.U. de N.A.), las aguas se dividen en cuatro clases dependiendo de su contenido de sales solubles, evaluado mediante su valor de conductividad eléctrica (C.E). 4.2.8.2 CALIDAD AGRÍCOLA DEL AGUA DEL RÍO USTUNA Se sabe que no toda agua es adecuada para el riego. La no apta puede contener sustancias químicas tóxicas y/o bacterias dañinas a las plantas o a personas y animales que se alimentan con él, o que al reaccionar con el suelo, pueden producir características de humedad no aparentes. La evaluación de la calidad del agua del río Ustuna se ha realizado tomando muestras en la laguna y del río Ustuna después de la descarga de la laguna, cuyos análisis ha sido realizado en el Laboratorio de Suelos y Aguas del Programa de Investigación en Pastos y ganadería de la Universidad Nacional de San Cristóbal de Huamanga - Ayacucho, indicando el punto y época de muestreo. Los resultados del análisis físico, químico y


Páá g.


biológico, de la muestra tomada durante la fase de campo (30 de marzo 2015) se muestran en el Cuadro N° 8.1. INTERPRETACIÓN DE ANÁLISIS DE CALIDAD DEL AGUA DEL RÍO USTUNA Las dos muestras de agua analizadas, tomados en los puntos indicados, tienen resultados similares con la siguiente interpretación. 1.

2.

3.

4. 5. 6.

La Clasificación del agua basada en su Conductividad Eléctrica (CE<0.25) y Sales Solubles Totales (TDS<160), le tipifica como de Baja Salinidad; es decir con bajo peligro de salinidad, del que no se espera efectos dañinos sobre las plantas y suelos. En cuanto al peligro de Sodio basado en el valor de Relación de Absorción de Sodio (SAR<10), le clasifica con Bajo Peligro de Sodio, puede usarse para el riego de casi todos los suelos, sin peligro de destrucción de la estructura. En cuanto al peligro de Sodio basado en el valor de Carbonato de Sodio Residual (CSR<0), tiene valores negativos; es decir Ningún Peligro de Sodio, el Ca y Mg del agua no participan como carbonatos, ellos se mantienen activos para prevenir la acumulación de Na en los sitios de cambio de la CIC. Con pH próximo al neutro, con sólidos en suspensión muy bajos de 0.014 a 0.018 g/litro y dureza total baja. Los resultados del análisis bacteriológico reportan sin coliformes fecales y sin coliformes totales en la muestra. El análisis parasitológico reporta Negativo, ausencia de parásitos en la muestra.

Según los resultados de los análisis de laboratorio y su interpretación, el agua del río Ustuna en el punto de la laguna, así como en el escurrimiento del río Ustuna (captación o derivación para el proyecto), es clasificado como C1-S1, con baja salinidad, con bajo peligro de Sodio, con ausencia de coliformes fecales y parásitos; características que le atribuyen como AGUA DE BUENA CALIDAD, APTA PARA FINES DE RIEGO; es decir, SIN RESTRICCIONES PARA USO AGRÍCOLA. Los resultados de los análisis de la calidad físico, químico y biológico del agua se muestra en el Cuadro N° 6.8 y en el Anexo respectivo. Cuadro N° 8.1. Resultados de análisis de calidad de agua del microcuenca Ustuna PARÁMETROS CATIONES (meq/litro) CALCIO (Ca++) MAGNESIO (Mg++) POTASIO (K+) SODIO (Na+) AMONIO (NH4+) ANIONES (meq/litro) BICARBONATOS (HCO3-) CARBONATOS (CO3=) CLORUROS (Cl-) FOSFATOS (PO4-3)


LAGUNA USTUNACCOCHA

RIO USTUNA (DESCARGA LAGUNA)

0.38 0.18 0.05 0.71 0.00

0.48 0.32 0.06 0.79 0.00

0.44 0.00 0.78 0.00

0.40 0.00 0.89 0.00

Páá g.


NITRATOS (NO3) 0.00 = SULFATOS (SO4 ) 0.09 OTRAS DETERMINACIONES pH 6.60 CE (dS/m) 0.127 SÓLIDOS EN SUSPENSIÓN (g/litro) 0.014 SALES SOLUBLES TOTALES (ppm) 24.0 RELACIÓN DE ADSORCIÓN DE SODIO 1.34 DUREZA TOTAL (ppm CaCO3) 28.0 CLASIFICACIÓN C1-S1 Fuente: Análisis de Aguas y Suelos PIPG – UNSCH

0.00 0.35 7.38 0.159 0.018 26.0 1.25 40.0 C1-S1

CALCULO DEL HIDROGRAMA UNITARIO HIDROGRAMA UNITARIO TRIANGULAR 1. Calculo de la Precipitación Máxima Para Un Tr y = DISTANCIA LINEAL (FORMULA DALRIMPLE) TR = PERIODO DE RETORNO (Años) x = PRECIPITACIÓN MÁXIMA EN 24 hr. (mm) α = PARÁMETRO DISTRIB. GUMBEL (MET. MOMENTOS) β = PARÁMETRO DISTRIB. GUMBEL (MET. MOMENTOS)

α = β=

0.150670 24.473393

  PpMax TR D.L. y   ln  ln( ) T yR  1   x Tr 2

x 5

0.367

y  

2.674

34.429 39.409 42.219

2.970 3.199

44.187 45.702

  30 X  0 . 45 S x3.384

10 15

 

1 . 2825 20 25 S x

1.500

26.906

 2.250

40

3.676

46.935 48.873

50 75 100

3.9019 4.3108 4.6001

50.371 53.084 55.005

Parámetros de descarga Parámetros de Ubicación

2. Calculo de la Altura de Pp en Exceso (Hpe)


Páá g.


A. Método de Numero Curva



2

NC ( Pmax  50 . 8 )  5080 DONDE: hpe  Q  hpe = ALTURA NC DE NRECIPITACIÓN ( Pmax  203 . 2 EN )  EXCESO 20320 O ESCORRENTÍA DIRECTA (mm) NC = NUMERO DE CURVA (SEGÚN TABLA PROPUESTO) Pmax = PRECIPITACIÓN MÁXIMA DE LA TORMENTA PARA UN PERIODO DE RETORNO



DATOS:



NC

=

Pmax (mm) PRECIPITACIÓN MÁXIMA PARA TR=2 años PRECIPITACIÓN MÁXIMA PARA TR=5años PRECIPITACIÓN MÁXIMA PARA TR=10 años PRECIPITACIÓN MÁXIMA TR=15años PRECIPITACIÓN MÁXIMA PARA TR=2 0años PRECIPITACIÓN MÁXIMA PARA TR=25 años PRECIPITACIÓN MÁXIMA PARA TR=30 años PRECIPITACIÓN MÁXIMA PARA TR=40 años PRECIPITACIÓN MÁXIMA PARA TR=50 años PRECIPITACIÓN MÁXIMA PARA TR=75 años PRECIPITACIÓN MÁXIMA PARA TR=100 años


80.0

Adim

hpe (mm)

26.91 34.43

2.60 5.54

39.41 42.22

7.91 9.37

44.19

10.44

45.70

11.29

46.94

11.99

48.87

13.13

50.37

14.03

53.08

15.70

55.00

16.92

Páá g.


CALCULO DEL HIDROGRAMA UNITARIO HIDROGRAMA TRIANGULAR 3. Calculo del Tiempo de Concentración: (Tc) A. Datos Generales de la Cuenca Huatatas AREA DE LA CUENCA (Km2) LONGITUD DEL CAUCE PRINCIPAL (Km) COTA MAS ALTA DE CUENCA (msnm) COTA MAS BAJA DE CUENCA (msnm)

ÍTEM A = L = CMA = CMB =

B. Resultados Parciales: DESNIVEL DE CUENCA (m) PENDIENTE DE LA CUENCA (m/m) PENDIENTE DEL CAUCE SEGÚN TAYLOR

H S S

= = =

48 m 0.004 m/m 0.0020 m/m

S

=

0.204 %

  S    1   S 1 

n 1  ...... S2

   1  S n 

VALOR 24.67 11.47 3960.0 3912.0

UNID Km2 Km m m

2

C. FORMULAS DE KIRPICH Y Soil Conservation Service of California

Tc promedio=   L 3  0 .77  Tc  0 . 0195 *     H  

   

2.47 hr

0 .5

Donde:


Páá g.


Tc = Tiempo de concentración (hr) S = Pendiente del cauce (m/m) H = Desnivel de la cuenca (m) L = Longitud del cauce principal (Km) 1. Calculo de la Duración De Pp En Exceso (De):

de  2 TC

de =

3.143 hr

D =

1.926 hr

Tp =

2.445 hr

Tb =

6.528 hr

Tr =

4.083 hr

2. Calculo De Periodo De Lluvia Neta (D):

D  T C * 1  T C

  0 .2

3. Calculo Del Tiempo Pico (Tp):

T

P



D 2

 0 .6 * T C

4. Calculo Del Tiempo Base (Tb)

T

 2 . 67

b

* T

P

5. Calculo Del Tiempo Después Del Pico (Tr)

T

r

 1 . 67 * T

P

CALCULO DEL HIDROGRAMA UNITARIO HIDROGRAMA TRIANGULAR

4. Calculo Del Caudal Pico (Qp): Datos: ALTURA DE PRECIPITACIÓN EN EXCESO:

hpe =

AREA DE LA CUENCA:

A

=

TIEMPO PICO:

Tp

=


2.60 mm 24.665 Km2 2.445 hr

Páá g.


Qp 

0 .208 * hpe * A Tp

Qp =

5.45 m3/s

5. Hidrograma Triangular SERIE TIEMPOS

Qp

T

0.000

0.00

Tp

2.445

5.45

Tb

6.528

0.00

6. Otros Cálculos de Comprobación:


Páá g.


VOLUMEN TOTAL POR EL AREA BAJO EN HIDROGRAMA

V T  Area del triángulo 

b .h 2

h =

5.45 m3/s

b

=

6.53 hr

Vt

=

64034.6068 m3

VOLUMEN TOTAL POR MODULO DE RIEGO:

V T  A * hpe

A =

24.665 km2

hpe = Vt 1mm = 10 m3/s/ha

=

2.60 mm 64057.2 m3

1 hr = 3600 seg 1MMC =10^6 m3

1km2 = 100 ha

HIDROGRAMA ADIMENSIONAL

7. Coordenadas del Hidrograma Adimensional

TABLA ADIMENSIONAL

DATOS

T/Tp

Q/Qp

Qp =

0.00

0.000

Tp =

0.10

T

Q

0.00

0.00

0.015

0.24

0.08

0.20

0.075

0.49

0.41

0.30

0.160

0.73

0.87

0.40

0.280

0.98

1.53

0.50

0.430

1.22

2.34

0.60

0.600

1.47

3.27

0.70

0.770

1.71

4.20


5.45

HIDROGRAMA

2.44

Páá g.


0.80

0.890

T/Tp = valor de tabla

1.96

4.85

0.90

0.970

Q/Qp = valor de tabla

2.20

5.29

1.00

1.000

2.44

5.45

2.69

5.34

2.93

5.01

1.10

0.980

1.20

0.920

Qp = valor calculado Tp = valor calculado

1.30

0.840

T

= x del hidrograma

3.18

4.58

1.40

0.750

Q = y del hidrograma

3.42

4.09

1.50

0.650

3.67

3.54

1.60

0.570

3.91

3.11

1.80

0.430

4.40

2.34

2.00

0.320

4.89

1.74

2.20

0.240

5.38

1.31

2.40

0.180

5.87

0.98

2.60

0.130

6.36

0.71

2.80

0.098

6.85

0.53

3.00

0.075

7.33

0.41

3.50

0.036

8.56

0.20

4.00

0.018

9.78

0.10

4.50

0.009

11.00

0.05

5.00

0.004

12.22

0.02


Páá g.




hpe =

AREA DE LA CUENCA:

A

=

TIEMPO PICO:

Tp

=

Qp 

0 .208 * hpe * A Tp

Qp =

5.54 mm 24.665 Km2 2.445 hr

11.62 m3/s

Hidrograma Triangular SERIE TIEMPOS

Qp

T

0.000

0.00

Tp

2.445

11.62

Tb

6.528

0.00


Páá g.


10. Otros cálculos de comprobación:

VOLUMEN TOTAL POR EL AREA BAJO EN HIDROGRAMA


b .h 2

h = b

=

Vt

=

11.62 m3/s 6.53 hr 136585.556 m3


V T  A * hpe

A = hpe = Vt


=

24.665 km2 5.54 mm 136633.7 m3

Páá g.


1mm = 10 m3/s/ha

1 hr = 3600 seg 1MMC =10^6 m3

1km2 = 100 ha


11. Coordenadas Del Hidrograma Adimensional

TABLA ADIMENSIONAL

DATOS

T/Tp

Q/Qp

Qp =

0.00

0.000

Tp =

0.10

11.62

HIDROGRAMA T

Q

0.00

0.00

0.015

0.24

0.17

0.20

0.075

0.49

0.87

0.30

0.160

0.73

1.86

0.40

0.280

0.98

3.25

0.50

0.430

1.22

5.00

0.60

0.600

1.47

6.97

0.70

0.770

1.71

8.95

0.80

0.890


1.96

10.35

0.90

0.970


2.20

11.28

1.00

1.000

2.44

11.62

2.69

11.39

2.93

10.69

2.44

1.10

0.980

1.20

0.920


1.30

0.840

T

= x del hidrograma

3.18

9.76

1.40

0.750


3.42

8.72

1.50

0.650

3.67

7.56

1.60

0.570

3.91

6.63

1.80

0.430

4.40

5.00

2.00

0.320

4.89

3.72


Páá g.


2.20

0.240

5.38

2.79

2.40

0.180

5.87

2.09

2.60

0.130

6.36

1.51

2.80

0.098

6.85

1.14

3.00

0.075

7.33

0.87

3.50

0.036

8.56

0.42

4.00

0.018

9.78

0.21

4.50

0.009

11.00

0.10

5.00

0.004

12.22

0.05

FUENTE : HIDROLOGÍA: VILLÓN BEJAR


Páá g.




hpe =

AREA DE LA CUENCA:

A

=

TIEMPO PICO:

Tp

=

Qp 

0 .208 * hpe * A Tp

Qp =

7.91 mm 24.665 Km2 2.445 hr

16.59 m3/s


Qp

T

0.000

0.00

Tp

2.445

16.59

Tb

6.528

0.00


Páá g.


14. Otros Cálculos De Comprobación: VOLUMEN TOTAL POR EL AREA BAJO EN HIDROGRAMA


b .h 2

h = b

=

Vt

=

16.59 m3/s 6.53 hr 194983.714 m3


V T  A * hpe


A =

24.665 km2

Páá g.


hpe = Vt 1mm = 10 m3/s/ha

=

7.91 mm 195052.4 m3

1 hr = 3600 seg 1MMC =10^6 m3

1km2 = 100 ha



TABLA ADIMENSIONAL

DATOS

T/Tp

Q/Qp

Qp =

0.00

0.000

Tp =

0.10

16.59

HIDROGRAMA T

Q

0.00

0.00

0.015

0.24

0.25

0.20

0.075

0.49

1.24

0.30

0.160

0.73

2.66

0.40

0.280

0.98

4.65

0.50

0.430

1.22

7.14

0.60

0.600

1.47

9.96

0.70

0.770

1.71

12.78

0.80

0.890


1.96

14.77

0.90

0.970


2.20

16.10

1.00

1.000

2.44

16.59

2.69

16.26

2.93

15.27

2.44

1.10

0.980

1.20

0.920


1.30

0.840

T

= x del hidrograma

3.18

13.94

1.40

0.750


3.42

12.45

1.50

0.650

3.67

10.79


Páá g.


1.60

0.570

3.91

9.46

1.80

0.430

4.40

7.14

2.00

0.320

4.89

5.31

2.20

0.240

5.38

3.98

2.40

0.180

5.87

2.99

2.60

0.130

6.36

2.16

2.80

0.098

6.85

1.63

3.00

0.075

7.33

1.24

3.50

0.036

8.56

0.60

4.00

0.018

9.78

0.30

4.50

0.009

11.00

0.15

5.00

0.004

12.22

0.07



Páá g.




hpe =

AREA DE LA CUENCA:

A

=

TIEMPO PICO:

Tp

=

Qp 

0 .208 * hpe * A Tp

Qp =

11.29 mm 24.665 Km2 2.445 hr

23.68 m3/s


Qp

T

0.000

0.00

Tp

2.445

23.68

Tb

6.528

0.00


Páá g.


9. OTROS CALCULOS DE COMPROBACION: VOLUMEN TOTAL POR EL AREA BAJO EN HIDROGRAMA


b .h 2

h = b

=

Vt

=

23.68 m3/s 6.53 hr 278276.557 m3


V T  A * hpe

A =

24.665 km2

hpe =

11.29 mm

Vt 1mm = 10 m3/s/ha 1km2 = 100 ha


=

278374.5 m3

1 hr = 3600 seg 1MMC =10^6 m3

Páá g.




TABLA ADIMENSIONAL

DATOS

HIDROGRAMA

T/Tp

Q/Qp

Qp =

23.68

T

Q

0.00

0.000

Tp =

2.44

0.00

0.00

0.10

0.015

0.24

0.36

0.20

0.075

0.49

1.78

0.30

0.160

0.73

3.79

0.40

0.280

0.98

6.63

0.50

0.430

1.22

10.18

0.60

0.600

1.47

14.21

0.70

0.770

1.71

18.24

0.80

0.890


1.96

21.08

0.90

0.970


2.20

22.97

1.00

1.000

2.44

23.68

2.69

23.21

2.93

21.79

1.10

0.980

1.20

0.920


1.30

0.840

T

= x del hidrograma

3.18

19.89

1.40

0.750


3.42

17.76

1.50

0.650

3.67

15.39

1.60

0.570

3.91

13.50

1.80

0.430

4.40

10.18

2.00

0.320

4.89

7.58

2.20

0.240

5.38

5.68


Páá g.


2.40

0.180

5.87

4.26

2.60

0.130

6.36

3.08

2.80

0.098

6.85

2.32

3.00

0.075

7.33

1.78

3.50

0.036

8.56

0.85

4.00

0.018

9.78

0.43

4.50

0.009

11.00

0.21

5.00

0.004

12.22

0.09


CALCULO DEL HIDROGRAMA UNITARIO HIDROGRAMA TRIANGULAR 19. Calculo Del Caudal Pico (Qp): Datos: ALTURA DE PRECIPITACIÓN EN EXCESO: AREA DE LA CUENCA:


hpe = A =

14.03 mm 24.665 Km2

Páá g.


TIEMPO PICO:

Qp 

Tp

0 .208 * hpe * A Tp

=

2.445 hr

Qp =

29.43 m3/s

h = b = Vt =

29.43 m3/s 6.53 hr 345844.705 m3

20. Hidrograma Triangular

T Tp Tb

TIEMPOS 0.000 2.445 6.528

SERIE Qp 0.00 29.43 0.00



b .h 2

VOLUMEN TOTAL POR MODULO DE


Páá g.


RIEGO:

V T  A * hpe

A = hpe = Vt =

1mm = 10 m3/s/ha

24.665 km2 14.03 mm 345966.5 m3

1 hr = 3600 seg 1MMC =10^6 m3

1km2 = 100 ha

HIDROGRAMA ADIMENSIONAL 22. Coordenadas Del Hidrograma Adimensional

TABLA ADIMENSIONAL T/Tp Q/Qp 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00

0.000 0.015 0.075 0.160 0.280 0.430 0.600 0.770 0.890 0.970 1.000

1.10

0.980

1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.80 2.00 2.20 2.40 2.60

0.920 0.840 0.750 0.650 0.570 0.430 0.320 0.240 0.180 0.130


DATOS Qp = 29.43 Tp = 2.44

T/Tp = valor de tabla Q/Qp = valor de tabla Qp = valor calculado Tp = valor calculado T = x del hidrograma Q = y del hidrograma

HIDROGRAMA T Q 0.00 0.00 0.24 0.44 0.49 2.21 0.73 4.71 0.98 8.24 1.22 12.66 1.47 17.66 1.71 22.66 1.96 26.20 2.20 28.55 2.44 29.43 2.69

28.84

2.93 3.18 3.42 3.67 3.91 4.40 4.89 5.38 5.87 6.36

27.08 24.72 22.07 19.13 16.78 12.66 9.42 7.06 5.30 3.83

Páá g.


2.80 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00

0.098 0.075 0.036 0.018 0.009 0.004

6.85 7.33 8.56 9.78 11.00 12.22

2.88 2.21 1.06 0.53 0.26 0.12


CALCULO DEL HIDROGRAMA UNITARIO HIDROGRAMA TRIANGULAR 23. Calculo Del Caudal Pico (Qp): Datos: ALTURA DE PRECIPITACIÓN EN EXCESO:


hpe =

16.92 mm

Páá g.


AREA DE LA CUENCA: TIEMPO PICO:

Qp 

A Tp

0 .208 * hpe * A Tp

= =

24.665 Km2 2.445 hr

Qp =

35.49 m3/s

h = b = Vt =

35.49 m3/s 6.53 hr 417062.93 m3

24. Hidrograma Triangular

T Tp Tb

TIEMPOS 0.000 2.445 6.528

SERIE Qp 0.00 35.49 0.00



b .h 2


V T  A * hpe ESTUDIO HIDROLOÓ GICO

A =

24.665 km2

Páá g.


hpe = Vt = 1mm = 10 m3/s/ha

16.92 mm 417209.8 m3

1 hr = 3600 seg 1MMC =10^6 m3

1km2 = 100 ha

HIDROGRAMA ADIMENSIONAL 26. Coordenadas Del Hidrograma Adimensional

TABLA ADIMENSIONAL T/Tp Q/Qp 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00

0.000 0.015 0.075 0.160 0.280 0.430 0.600 0.770 0.890 0.970 1.000

1.10

0.980

1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.80 2.00 2.20 2.40 2.60 2.80 3.00 3.50

0.920 0.840 0.750 0.650 0.570 0.430 0.320 0.240 0.180 0.130 0.098 0.075 0.036


DATOS Qp = Tp =

35.49 2.44

T/Tp = valor de tabla Q/Qp = valor de tabla Qp = valor calculado Tp = valor calculado T = x del hidrograma Q = y del hidrograma

HIDROGRAMA T 0.00 0.24 0.49 0.73 0.98 1.22 1.47 1.71 1.96 2.20 2.44

Q 0.00 0.53 2.66 5.68 9.94 15.26 21.30 27.33 31.59 34.43 35.49

2.69

34.78

2.93 3.18 3.42 3.67 3.91 4.40 4.89 5.38 5.87 6.36 6.85 7.33 8.56

32.65 29.81 26.62 23.07 20.23 15.26 11.36 8.52 6.39 4.61 3.48 2.66 1.28

Páá g.


4.00 4.50 5.00

0.018 0.009 0.004

9.78 11.00 12.22

0.64 0.32 0.14


Cuadro N° 10.1: Puntos con sus Coordenadas, Cotas y Detalles – Anexo del Estudio de Batimetría de la Laguna Ustunaccocha. Nº 1

X 557141

2

557133

3

557121

4

557005

5

556982

6

556957

7

556938

8

556789

9

556767


Y 852780 2 852779 6 852778 7 852779 7 852780 8 852781 7 852783 2 852786 3 852786

Z 3948

D b

Nº 61

X 556893

3948

b

62

556874

3948

b

63

556843

3948

b

64

556827

3948

b

65

556799

3948

b

66

556814

3948

b

67

556823

3948

b

68

556787

3948

b

69

556759

Y 852784 0 852788 6 852785 2 852781 2 852784 0 852787 6 852790 4 852793 0 852789

Z 3913

D

3934 3923 3931 3923 3930 3938 3936 3925

Páá g.


10

556727

11

556709

12

556705

13

556731

14

556754

15

556767

16

556782

17

556795

18

556816

19

556834

20

556855

21

556877

22

556899

23

556916

24

556926

25

556936

26

556952

27

556960

28

556975

29

556987

30

556996

31

556985

32

556981

33

556971

34

556964

35

557157

36

557156

37

557137

38

557083

39

557100


9 852787 1 852787 3 852785 7 852783 7 852782 9 852781 6 852781 3 852780 0 852779 9 852778 8 852777 1 852777 2 852776 4 852775 2 852775 7 852775 4 852775 9 852776 9 852777 3 852777 3 852778 3 852779 4 852781 4 852782 7 852783 7 852775 2 852777 2 852781 6 852780 8 852777 4

3948

b

70

556751

3948

b

71

556791

3948

b

72

556722

3948

b

73

556741

3948

b

74

556705

3948

b

75

556669

3948

b

76

556642

3948

b

77

556632

3948

b

78

557146

3948

b

79

557094

3948

b

80

556883

3948

b

81

556577

3948

b

82

556576

3948

b

83

557030

3948

b

84

557053

3948

b

85

557225

3948

b

86

556879

3948

b

87

556843

3948

b

88

556930

3948

b

89

557006

3948

b

90

557054

3948

b

91

557094

3948

b

92

557103

3948

b

93

557157

3948

b

94

557146

3933

95

557094

3937

96

556883

3917

97

556577

3923

98

556576

3910

99

557030

8 852786 8 852787 0 852788 4 852789 4 852792 0 852790 0 852789 4 852792 8 852787 8 852780 6 852787 0 852797 6 852797 4 852770 4 852770 6 852776 6 852787 9 852784 3 852793 0 852700 6 852705 4 852709 4 852710 3 852715 7 852714 6 852709 4 852788 3 852757 7 852757 6 852703 0

3931 3936 3928 3926 3925 3922 3939 3939 3940

p

3942

p

3942

p

3942

p

3942

p

3942

p

3942

p

3942

p

3942

pi

3942

pi

3942

pi

3942

pi

3942

pi

3942

pi

3942

pi

3942

pi

3942

pi

3942

pi

3942

pi

3942

pi

3942

pi

3942

pi

Páá g.


40

557119

41

557100

42

557103

43

557074

44

557064

45

557056

46

557077

47

557077

48

557045

49

557006

50

556964

51

556987

52

556979

53

556991

54

556974

55

556972

56

556930

57

556918

58

556899

59

556901

60

556891


852777 6 852775 4 852773 6 852775 2 852772 8 852775 2 852776 4 852777 8 852780 6 852779 8 852777 0 852775 0 852773 6 852774 6 852776 6 852780 6 852783 0 852781 2 852778 6 852779 4 852780 8

3917

100

557053

3926

101

557225

3928

102

557202

3920

103

557137

3930

104

557150

3920

105

557166

3931

106

557179

3915

107

557189

3932

108

557167

3929

109

557150

3914

110

557151

3924

111

557142

3934

112

557129

3935

113

557120

3921

114

557114

3918

115

557101

3920

116

557106

3923

117

557119

3930

118

557125

3934

119

557136

3917

120

557147

121

557122

122

557111

123

557096

124

557094

852705 3 852722 5 852779 4 852784 0 852782 6 852780 2 852778 5 852776 4 852775 6 852777 6 852778 8 852780 6 852782 4 852783 3 852784 8 852784 4 852782 6 852780 8 852779 8 852777 2 852775 2 852774 8 852777 6 852780 2 852781 4

3942

pi

3942

pi

3946

x

3938

x

3937

x

3938

x

3942

x

3943

x

3941

x

3942

y

3937

y

3926

y

3934

y

3937

y

3944

y

3944

z

3940

z

3924

z

3928

z

3922

z

3943

z

3930

k

3921

k

3923

k

3938

k

Páá g.


ANEXO N°05 ESTUDIO HIDROLOÓ GICO

Páá g.


INVENTARIO DE FUENTES DE AGUA EXISTENTES

5.1 FUENTES DE AGUA SUPERFICIALES La identificación de las distintas fuentes hídricas superficiales en la cuenca del río Ustuna, se ha realizado en función a las visitas de campo hechas en diferentes oportunidades, las cuales han sido inventariados y se ha encontrado que solamente cuenta como aporte a la laguna el único rio del mismo nombre (Rio Ustuna). a)

Ríos

El inventario de ríos en la cuenca del río Ustuna se ha realizado considerando el concepto de que un río es un cauce natural con agua durante el año hidrológico, los otros cauces endorreicos tienen la denominación de quebradas, que son una parte importante del sistema de drenaje de la cuenca durante la época de precipitaciones pluviales.


Páá g.


Figura Nº 4.1: Rio Ustuna a la entrada de la laguna Ustunaccocha b)

Quebradas

Los cauces de la mayoría de quebradas existentes son pequeños cauces de drenaje de carácter endorreico. c)

Lagunas

La cuenca alta del río Ustuna presenta, en el punto de interés la laguna denominada Ustunaccocha, es aquí donde se realizara la captación del curso de agua para abastecer al proyecto, previa regulación mediante embalse en la misma laguna natural Ustunaccocha, que obedece a otro proyecto hidráulico. Actualmente las aguas son descargadas luego del embalse natural, con regímenes variables durante el año.


Páá g.


Figura Nº 4.2: Laguna Ustunaccocha vista desde aguas arriba

Figura Nº 4.3: Equipo de trabajo de estudio Hidrológico d)

Bofedales y manantiales

Los bofedales o humedales y manantiales son fuentes hídricas de gran importancia. Se ubican mayormente en la parte alta de la cuenca. Estos orígenes de agua mayormente sirven para mantener la humedad de los terrenos aledaños a su ubicación y cumplen un vital recurso para actividad pecuaria. Además estas fuentes son bolsones de agua que sirven para la alimentación de la descarga de caudal de la cuenca en épocas de estiaje principalmente.


Páá g.


Foto Nº 05: BOFEDAL

Figura Nº 4.4: Bofedales y manantiales de la cuenca del río Ustuna

5.2 INFRAESTRUCTURA EXISTENTE Mediante visitas de inspección de campo, se ha constatado que no existe infraestructura hidráulica alguna en el ámbito de la cuenca de recepción del río Ustuna, es decir antes de la laguna Ustunaccocha ni después de ella para aprovechar las aguas de dicha laguna; solamente aguas abajo se tiene un pequeño canal de tierra de corta longitud que aprovecha las filtraciones y parte de la descarga de la laguna, para irrigar praderas naturales muy pequeños.


Páá g.


GENERACIÓN INFORMACIÓN METEOROLÓGICA MICROCUENCA USTUNA


Páá g.



Páá g.



Páá g.


ANEXO N°06 MODELO DETERMINISTICO ESTOCÁSTICO LUTZ SCHOLZ


Páá g.


6.1MODELO DETERMINISTICO - ESTOCÁSTICO LUTZ SCHOLZ Este modelo hidrológico es combinado por que cuenta con una estructura deterministico para el cálculo de los caudales mensuales para el año promedio (Balance Hídrico - Modelo deterministico) y una estructura estocástica para la generación de series extendidas de caudal (Proceso Markoviano - Modelo Estocástico). Fue desarrollado por el experto en hidrología, Lutz Scholz para cuencas de la sierra peruana, entre los años 1979-1980, en el marco de Cooperación Técnica de la República de Alemania a través del Plan Meris II. Determinado la situación de ausencia de registros de caudal en la sierra peruana, el modelo se desarrolló tomando en consideración parámetros físicos y meteorológicos de las cuencas, que puedan ser obtenidos a través de mediciones cartográficas y de campo. Los parámetros más importantes del modelo son los coeficientes para la determinación de la precipitación efectiva, déficit de escurrimiento, retención y agotamiento de las cuencas. Los procedimientos que se han seguido en la implementación del modelo son: 1.

Cálculo de los parámetros necesarios para la descripción de los fenómenos de escorrentía promedio.

2.

Establecimiento de un conjunto de modelos parciales de los parámetros para el cálculo de caudales en cuencas sin información hidrométrica. Con base en lo anterior se realiza el cálculo de los caudales necesarios.

3.

Calibración del modelo y generación de caudales extendidos por un proceso Markoviano combinado de precipitación efectiva del mes con el caudal del mes anterior. Este modelo fue implementado con fines de pronosticar caudales a escala mensual, teniendo una utilización inicial en estudios de proyectos de riego y posteriormente extendiéndose el uso del mismo a estudios hidrológicos con prácticamente cualquier finalidad (abastecimiento de agua, hidroelectricidad, otros). Los resultados de la aplicación del modelo a las cuencas de la sierra peruana, han producido una correspondencia satisfactoria respecto a los valores medidos. Este método se aplicó para la cuenca del río Ustuna. a) Ecuación del balance hídrico La ecuación fundamental que describe el balance hídrico mensual en mm/mes es la siguiente: [Fischer] Qmi = Pi – Di + Ci – Ai Donde: Qi

: Caudal mensual en mm/mes

Pi

: Precipitación total mensual sobre la cuenca en mm/mes


Páá g.


Di

: Déficit de escurrimiento en mm/mes

Ci

: Gasto de la retención en la cuenca (Aporte)

Ai

: Abastecimiento de la retención (Retención)

Asumiendo que para períodos largos (en este caso 1 año) el Gasto y Abastecimiento de la retención tienen el mismo valor, es decir G = A y que para el año promedio, una parte de la precipitación retorna a la atmósfera por evaporación; luego reemplazando (P-D) por (C*P), y tomando en cuenta la transformación de unidades (mm/mes a m3/s) la ecuación se convierte en: Q = c'*C * P * AR Que es la expresión básica del método racional, donde: Q = Caudal (m3/s) c´

= Coeficiente de conversión del tiempo (mes/s)

C = Coeficiente de escurrimiento P = Precipitación total mensual (mm/mes) AR = Área de la cuenca (m2). b) Coeficiente de escurrimiento Se ha considerado el uso de la fórmula propuesta por L. Turc: C

PD P

Donde: C = Coeficiente de escurrimiento (mm/año) P = Precipitación Total anual (mm/año) D = Déficit de escurrimiento (mm/año) Para la determinación de D se utiliza la expresión: D

P 1/ 2

 P2   0.9  2  L  

Donde: L = Coeficiente de Temperatura T = Temperatura media anual (°C)


Páá g.


L = 300 + 25(T) + 0.05 (T)3

Dado que no se ha podido obtener una ecuación general del coeficiente de escorrentía para toda la sierra, se ha desarrollado la fórmula siguiente, que es válida para la región sur: C  3.16 E12( P 0.571 )( EP 3.686 ); r  0.96 D  1380  0.872( P )  1.032( EP); r  0.96

Donde; C =

Coeficiente de escurrimiento

D =

Déficit de escurrimiento (mm/año)

P =

Precipitación total anual (mm/año)

EP=

Evapotranspiración anual según Hargreaves (mm/año)

r =

Coeficiente de correlación

La evapotranspiración potencial, se ha determinado por MÉTODO DE THORNTHWAITE ETP  16 * (10 *

T a ) I

ETP  f * ETP '

ETP´ :

Evapotranspiración potencial mensual (mm), por mes de 30 días y 12 horas de duración

ETP

:

Evapotranspiración potencial mensual corregida (mm)

T

:

Temperatura media mensual (ºC)

I

:

Índice térmico anual

i

:

Índice térmico mensual

a

:

Exponente que varía con el índice anual de calor de la localidad

f

:

Factor de corrección

MÉTODO DE SERRUTO ETP  0.003 * ( RS ) 2.5  0.16 * (T ) 0.88

ETP

: Evapotranspiración potencial


Páá g.


RS :Radiación solar extraterrestre, expresada en equivalentes de evaporación T

:Temperatura media mensual c) Precipitación efectiva (PE)

Para el cálculo de la Precipitación Efectiva, se supone que los caudales promedios observados en la cuenca pertenecen a un estado de equilibrio entre gasto y abastecimiento de la retención. La precipitación efectiva se calculó para el coeficiente de escurrimiento promedio, de tal forma que la relación entre precipitación efectiva y precipitación total resulta igual al coeficiente de escorrentía. A fin de facilitar el cálculo de la precipitación efectiva se ha determinado el polinomio de quinto grado:

PE  a 0  a1 P  a 2 P 2  a 3 P 3  a 4 P 4  a 5 P 5 Donde: PE = Precipitación efectiva (mm/mes) P = Precipitación total mensual (mm/mes) ai = Coeficiente del polinomio Se muestra los valores límite de la precipitación efectiva los tres juegos de coeficientes para, ai que permiten alcanzar por interpolación. Límite superior para la Precipitación Efectiva. Curva I: PE = P- 120.6 para P > 177.8 mm/mes Curva II: PE = P - 86.4 para P> 152.4 mm/mes Curva III: PE = P - 59.7 para P> 127.0 mm /mes Cuadro siguiente: Coeficientes para el Cálculo de la Precipitación Efectiva


Páá g.


De esta forma es precipitación total:

C

posible

llegar a

la

relación

entre la precipitación efectiva y

Q 12 PE i  P i 1 P

Donde: C = Coeficiente de escurrimiento Q = Caudal anual P = Precipitación Total anual 12

 i 1

PE i = Suma de la precipitación efectiva mensual P

d) Retención de la cuenca Bajo la suposición de que para un año promedio exista un equilibrio entre el gasto y el abastecimiento de la reserva de la cuenca y además que el caudal total sea igual a la precipitación efectiva anual, la contribución de la reserva hídrica al caudal se puede calcular según las fórmulas: Ri  CM i  Pi CM i  PE i  Gi  Ai

Donde: CMi = Caudal mensual

(mm/mes)

PEi = Precipitación Efectiva Mensual (mm/mes) Ri = Retención de la cuenca

(mm/mes)

Gi = Gasto de la retención

(mm/mes)

A¡ = Abastecimiento de la retención

(mm/mes)

R¡ = Gi para valores mayores que cero

(mm/mes)

Ri = Ai para valores menores que cero

(mm/mes)

Sumando los valores de G o A respectivamente, se halla la retención total de la cuenca para el año promedio, que para el caso de las cuencas de la sierra varía de 43 a 188 (mm/año).


Páá g.


e) Relación entre descargas y retención Durante la estación seca, el gasto de la retención alimenta los ríos, constituyendo el caudal o descarga básica. La reserva o retención de la cuenca se agota al final de la estación seca; durante esta estación la descarga se puede calcular en base a la ecuación:

Qt  Q0 e  a t Donde: Qt

: Descarga en el tiempo t.

Q0

: Descarga inicial.

a

: Coeficiente de agotamiento.

t

: Tiempo.

Al principio de la estación lluviosa, el proceso de agotamiento de la reserva termina, comenzando a su vez el abastecimiento de los almacenes hídricos. Este proceso está descrito por un déficit entre la precipitación efectiva y el caudal real. En base a los hidrogramas se ha determinado que el abastecimiento es más fuerte al principio de la estación lluviosa continuando de forma progresiva pero menos pronunciada, hasta el final de dicha estación. f) Coeficiente de agotamiento Mediante la fórmula anterior se puede calcular el coeficiente de agotamiento "a", en base a datos hidrométricos. Este coeficiente no es constante durante toda la estación seca, ya que va disminuyendo gradualmente. Con fines prácticos se puede despreciar la variación del coeficiente "a" durante la estación seca empleando un valor promedio. El coeficiente de agotamiento de la cuenca tiene una dependencia logarítmica del área de la cuenca. a  f ( Ln A)

El análisis de las observaciones disponibles muestran, además, cierta influencia del clima, de la geología y de la cobertura vegetal. Se ha desarrollado una ecuación empírica para la sierra peruana:

a  3.1249 x10 67 A 0.144 EP 19.336 T 3.369 R 1.429

;

r  0.86

Donde:

a

: Coeficiente de agotamiento por día.


Páá g.


A

: Área de la cuenca en Km2.

EP

: Evapotranspiración potencial anual en mm/año.

T

: duración de la temporada seca en días.

R

: Retención total de la cuenca en mm/año.

En principio, es posible determinar el coeficiente de agotamiento real mediante aforos sucesivos en el río durante la estación seca; sin embargo cuando no sea posible ello, se puede recurrir a las ecuaciones desarrolladas para la determinación del coeficiente "a" para cuatro clases de cuencas: 

Cuencas con agotamiento muy rápido, debido a temperaturas elevadas (>10°C) y retención que va de reducida (50mm/año) a mediana (80 mm/año). a  0.00252 Ln A  0.034



Cuencas con agotamiento rápido, cuya retención varía entre 50 y 80 mm/año y vegetación poco desarrollada (puna). a  0.00252 Ln A  0.030



Cuencas con agotamiento mediano, cuya retención es alrededor de 80 mm/año y vegetación mezclada (pastos, bosques y terrenos cultivados). a  0.00252 Ln A  0.026



Cuencas con agotamiento vegetación mezclada.

reducido

por alta

retención (>100mm/año) y

a  0.00252 Ln A  0.023

Donde: a

= coeficiente dé agotamiento por día

AR

= área de la cuenca (km2)

EP

= evapotranspiración potencia! anual (mm/año)

T

= duración de la temporada seca (días)

R

= retención total de la cuenca (mm/año)

g) Almacenamiento hídrico Tres tipos de almacenes hídricos naturales que inciden en la retención de la cuenca son considerados: • Acuíferos • Lagunas y pantanos • Nevados La determinación de la lámina "L" que almacena cada tipo de estos almacenes está dado por:


Páá g.


• Acuíferos Siendo:

L A  750 I  3.15

(mm / año)

LA = lámina específica de acuíferos I •

= pendiente de desagüe: / <= 15 % Lagunas y Pantanos LL=500 (mm/año).

Siendo: LL = Lámina específica de lagunas y pantanos •

Nevados LN = 500 (mm/año)

Siendo: LN = lámina específica de nevados Las respectivas extensiones o áreas son determinadas de los mapas o aerofotografías. Los almacenamientos de corto plazo no son considerados para este caso, estando los mismos incluidos en las ecuaciones de la precipitación efectiva. h) Abastecimiento de la retención El abastecimiento durante la estación lluviosa es uniforme para cuencas ubicadas en la misma región climática. En la región del Cuzco el abastecimiento comienza en el mes de noviembre con 5%, alcanzando hasta enero el valor del 80 % del volumen final. Las precipitaciones altas del mes de febrero completan el 20% restante, y las precipitaciones efectivas del mes de marzo escurren directamente sin contribuir a la retención. Los coeficientes mensuales expresados en porcentaje del almacenamiento total anual se muestran en el cuadro siguiente: Almacenamiento hídrico durante la época de lluvias - (valores –ai %)


Páá g.


La lámina de agua Ai que entra en la reserva de la cuenca se muestra en forma de déficit mensual de la Precipitación Efectiva PEi. Se calcula mediante la ecuación:  R  Ai  a i    100  Siendo: Ai= abastecimiento mensual déficit de la precipitación efectiva (mm/mes) ai= coeficiente de abastecimiento (%) R = retención de la cuenca (mm/año) 6.2 DETERMINACIÓN DEL CAUDAL MENSUAL PARA EL AÑO PROMEDIO a) Caudales medios mensuales para el año promedio río Ustuna Previamente se ha procesado y analizado la información hidrométrica de la cuenca vecina del río Apacheta, con el cálculo de la proporción de lluvia que genera escorrentía, los coeficientes para el cálculo de la precipitación efectiva, los coeficientes anuales y mensuales para el cálculo de la contribución de la retención, la evapotranspiración potencial mensual y la determinación de caudales mensuales por el Método Lutz Scholz del río Apacheta, la curva de persistencia al 75% y determinar el Rendimiento de la cuenca Apacheta, previo a los cálculos para la microcuenca Ustuna. Con los siguientes resultados.


Páá g.



Páá g.



Páá g.


Cuadro N°35: Comparativo entre caudales generados y aforados en el río Apacheta


Páá g.



Páá g.


Igualmente, la determinación del caudal mensual para el año promedio en la microcuenca del río Ustuna en el punto de interés, está también basado en la ecuación fundamental que describe el balance hídrico mensual a partir de los componentes descritos anteriormente: CM i  PE i  G i  Ai

Donde: CM¡

- Caudal del mes i

(mm/mes)

PE¡

=

Precipitación efectiva del mes i (mm/mes)

Gi

-

Gasto de la retención del mes i (mm/mes)

Ai

=

abastecimiento del mes i

(mm/mes)

b) Ingreso de datos Los datos de ingreso son la Precipitación Areal (para el presente estudio obtenido por la metodología de regionalización), los porcentajes mensuales de almacenamiento del acuífero (retención), los aportes del acuífero (aporte) y los Caudales de comparación. Los caudales aforados de la estación Chicllarazo, las retenciones y aportes serán obtenidos por calibración en la cuenca del río Ustuna (ubicado próximo a la cuenca en estudio). c)

Calibración del modelo

Consiste en el ajuste de los parámetros del modelo durante un período fijado, por comparación entre valores simulados y los caudales reales medidos en estaciones de aforo. Es la comprobación de la bondad del modelo. Considerando la estación de aforo más cercana (Estación Chicllarazo), se ha visto por conveniente realizar la calibración en este punto. d) Simulación Una vez realizada la calibración, podemos realizar la simulación de caudales en el punto de interés, utilizando los valores de los parámetros ajustados previamente. La simulación, para nuestro caso fue en el punto de almacenamiento de las aguas del Río Ustuna, el cual se ubica a una cota de 3,950 msnm y encierra un área de 22.78 Km2. Como resultados de La Simulación, se obtienen los caudales medios mensuales, para el período 1991 –2012, las que se muestran en el anexo IV. Se ha analizado, evaluado y generado previamente la descarga media del rió Apacheta, para generar el modelo, porque esta cuenca tiene información hidrométrica registrada (medición de caudales) que permite generar con mayor aproximación y confiabilidad el modelo para la determinación de caudales medios para la microcuenca en estudio (rio Ustuna). Obteniendo resultados presentados a continuación.


Páá g.



Páá g.



Páá g.



Páá g.



Páá g.


El rendimiento hídrico de la unidad hidrográfica de Ustuna es de 7.88 lt/seg/Km2 este valor se encuentra dentro del rango permisible para cuencas de la Sierra Central Sur, siendo comparativamente el rendimiento de la cuenca vecina de Apacheta de 8.70 lt/seg/Km 2, demostrando que el Modelo Deterministico Estocástico de Lutz Scholz está calibrado para la zona de estudio. Caudal medio mensual río Ustuna l/seg

:

0.218 m3/seg

Volumen de escurrimiento Superficial MMC.

:

6´877,778 m3 = 6.877

Volumen de escurrimiento superficial redondeado :

6.50 MMC (Valor conservador)

=

218

Según Estudio Hidrológico para el Embalse Ustunaccocha (2012), se tiene la siguiente información: Demanda de Agua del Subsector Ccasanccay

:

3.50 MMC

Demanda de Agua del Subsector Anchachuasi

:

2.00 MMC

Volumen de reserva en el embalse Ustunaccocha :

0.50 MMC (Agua intangible)


5.50 MMC

:

e) Caudales de aforos – oferta microcuenca Ustuna El cuadro N°5.6 reporta los caudales que corresponden a aforos realizados en la microcuenca Ustuna en los puntos señalados y puntos de interés para el proyecto. Al igual que el cuadro N°5.7 muestra los aforos realizados en el estudio anterior para el embalse Ustunaccocha y sistema de riego Ccasanccay - Vinchos (año 2012). Cuadro Nº 5.6: Aforo de la descarga del rio Ustuna


Páá g.


Cuadro Nº 5.7: Aforo de la descarga del rio Ustuna

ANEXO N° 07 ESTUDIO HIDROLOÓ GICO

Páá g.


DEMANDA DE AGUA DE LOS SECTORES DE RIEGO CCASANCCAY y ANCHACHUASI

DEMANDA DE AGUA DEL PROYECTO 7.1 CONSIDERACIONES GENERALES Para la determinación de la demanda de agua del proyecto, se ha tomado como información base los resultados del estudio agrológico, el catastro parcelario y tenencia de tierras de los diferentes sectores y unidades de riego, el padrón de s y beneficiarios del proyecto, evaluación de la cedula de cultivos actual o antes del proyecto con su respectivo calendario agrícola, entre otros, por un lado. Para los cálculos de la demanda de agua o uso consuntivo y de las necesidades de riego y con ello la demanda de agua de la cédula de cultivos con proyecto se ha empleado información de los elementos del clima generados para la zona de riego, la agrotécnia de los cultivos, las


Páá g.


características de los suelos, las características y magnitud de las parcelas o campos de cultivo, los métodos de riego a emplear y la calidad del agua y su disponibilidad como factores que influyen en el régimen de riego de los cultivos. Según reportes del estudio Agrológico, el catastro parcelario y planeamiento hidráulico, la demanda hídrica en el proyecto es agrícola. El área potencialmente aprovechable en la zona de riego es de 1141 ha; de ellas el proyecto permitirá la producción en campaña grande 1021.46 ha y en la temporada de campaña chica o "michka" (época de estiaje) 650 ha bajo riego, para beneficiar directamente a 208 familias de la comunidad de Anchachuasi. Significa que se tendrá como área de expansión interna de 365 ha actualmente cultivadas a 1021.46 ha en campaña grande, con producción principalmente bajo lluvia, donde el riego es suplementario; y como expansión externa o ampliación de la frontera agrícola en época de estiaje (campaña chica) a 400 ha de producción intensiva bajo riego en las nueve unidades de riego (anexos) del proyecto. La determinación de la demanda de agua en las áreas bajo riego beneficiadas con el proyecto, tiene como principal objetivo el cálculo de los volúmenes de agua y caudales para fines agrícolas, los mismos que intervienen en la determinación del balance hídrico. Para el sistema de la microcuenca Ustuna, los sectores de riego a beneficiar se encuentran en Ccasanccay y Anchachuasi - Vinchos, y se ha realizado el cálculo de la demanda de agua con fines agrarios para la situación futura con proyecto. Con la información meteorológica generada para la zona de demanda (cuya consolidación se muestra en el cuadro N° 7.1), se ha calculado la evapotranspiración potencial o del cultivo de referencia (ETo) por varios métodos incluido el programa CROPWAT de la FAO para cada tipo de vegetación de la cedula de cultivos. Luego la demanda de agua o uso consuntivo (ETc) considerando la variación de los coeficientes de evapotranspiración de los cultivos (Kc) en el calendario agrícola; las necesidades de riego netos teniendo en cuenta los aportes de la precipitación (precipitación efectiva PE); las necesidades de riego bruto o totales en función a las eficiencias de riego (40% y 75% para riego superficial por gravedad y presurizado respectivamente); para finalmente determinar el módulo de riego mensual y con las áreas cultivadas, la Demanda de Agua del proyecto a nivel mensual en términos de caudal y volumen demandado para la cédula de cultivos planeado con el proyecto. Cuadro N° 7.1: Información meteorológica generada zona de cultivos


Páá g.


En cuanto al método de riego a emplear, se propone dos escenarios. Primero cuando la aplicación es mediante riego superficial por gravedad, con una eficiencia de riego total de 40%, y segundo cuando la distribución y aplicación es mediante riego presurizado por aspersión, con una eficiencia de riego total de 75%. Recomendando la implementación de este último método por tener altas eficiencias de distribución y aplicación, que permite el ahorro de agua y con ello incrementar la superficie de riego, facilidad de operación entre otras ventajas, como escenario optimizado del proyecto. 7.2 CEDULA DE CULTIVOS ACTUAL (SIN PROYECTO) Realizado el diagnóstico participativo, observaciones y mediciones en campo, se encontró que la cédula de cultivos actual está constituida por más de diez especies, resaltando en orden de importancia los cultivos de papa, cebada, haba, trigo, maíz, entre otros. Detalles en el cuadro N° 7.2.

Cuadro N° 7.2: Cédula de cultivos en la situación actual (sin proyecto)


Páá g.


La distribución de dicha cédula de cultivos en las áreas de las nueve unidades de riego se detallan en el cuadro N°6.3, donde la mayor superficie cultivada corresponde a Anchachuasi, seguido por Huaraca, Ccayhuacancha, Ccochanan, San Lucas, Tambo A, Marcapata, Mitapasaman y Tambo B; con un total de 365 ha sembrados casi todos en campaña grande, es decir solamente en las épocas de precipitaciones; lo que indica que no hay agricultura en época de estiaje o campaña chica o michka, salvo algunas pocas especies como pastos asociados y alfalfa que perduran durante el año en muy pocas áreas. El calendario agrícola actual se observa en el cuadro N° 7.4. Cuadro N° 7.3: Distribución de cédula de cultivos actual en Unidades de Riego

Cuadro N° 7.4: Cédula de cultivos actual y calendario agrícola


Páá g.


7.3 DEMANDA DE AGUA CON FINES AGRARIOS La demanda hídrica se define como la cantidad de agua necesaria para que los cultivos desarrollen su máximo potencial productivo, en función de la cantidad de agua necesaria para el desarrollo de sus procesos fisiológicos (respiración y fotosíntesis), es decir el uso consuntivo, manteniendo los otros factores de producción de manera adecuada y constantes. La relevancia de esta demanda en el marco del presente estudio radica en que define la cantidad de agua consumida por los cultivos y las necesidades de riego en el sistema de riego Anchachuasi, asegurando la total utilización del recurso por los cultivos que forman parte de la cédula de cultivos del Proyecto. Para determinar la demanda hídrica de la cédula de cultivos planeado, se requiere conocer la evapotranspiración potencial o del cultivo de referencia (ETo), los coeficientes de evapotranspiración de los cultivos (Kc), el uso consuntivo o demanda de agua de los cultivos (ETc) para el calendario agrícola (periodo de siembras y cosechas); luego las necesidades de riego, considerando la precipitación efectiva (PE) en los meses de mayor precipitación, y la eficiencia de riego que a su vez comprende a las eficiencias de conducción, distribución y aplicación del agua de riego, expresado las necesidades de riego en términos de lámina de agua (mm), módulo de riego (l/seg/ha) y caudal mensual demandado (l/seg). Para determinar la demanda agrícola se ha empleado el método de las demandas unitarias o módulo de riego, expresado en l/seg/ha requerido para el proyecto, teniendo en cuenta la cédula de cultivos, la Evapotranspiración potencial para las condiciones propias de la zona, con información meteorológica generada para la zona de riego, los coeficientes de cultivo y la eficiencia de riego para la situación con proyecto. Relacionando estos módulos de riego con las áreas a irrigar, en función a la campaña principal o cultivos base y los cultivos de rotación (campaña chica o "michka"), se ha determinado el caudal demandado mensual (litros/seg); considerando la situación actual sin proyecto, la ampliación de la frontera agrícola y para la situación futura o con proyecto; para este último se ha simulado para dos escenarios: Primero cuando la aplicación es mediante riego superficial por gravedad, con una eficiencia de riego total de 40%, y segundo cuando la distribución y aplicación es mediante riego presurizado por aspersión, con una eficiencia de riego total de 75%. Recomendando la implementación de este último método por tener altas eficiencias de distribución y aplicación, que permite el ahorro de agua y con ello incrementar la superficie de riego, facilidad de operación entre otras ventajas, como escenario optimizado del proyecto. De acuerdo a las consideraciones del proyecto y a las características climáticas de la zona, se ha calculado la demanda de agua con fines agrarios con el siguiente procedimiento.


Páá g.


7.4 PLANEAMIENTO DE CEDULA DE CULTIVOS Y CALENDARIO AGRÍCOLA Área cultivada y tipo de cultivo por unidad de riego Considerando las condiciones climáticas, los pisos ecológicos, la organización para la producción, la pericia de los agricultores para los cultivos y crianzas, así como la importancia de los cultivos para la seguridad alimentaria y su importancia económica, previo diagnóstico participativo se ha planificado la cédula de cultivos y su respectivo calendario agrícola propuesto con el proyecto. El cuadro N° 7.5 detalla las especies a cultivar y las áreas respectivas en las nueve unidades de riego involucrados en la CAMPAÑA GRANDE. El área total de producción en dicha campaña es de 1021.46 ha. Siendo uno de los propósitos del proyecto incorporar nuevas áreas de cultivo al sistema de producción intensiva bajo riego, se ha planeado la CEDULA DE CULTIVOS PARA LA CAMPAÑA CHICA (época de estiaje), cuya distribución de las especies a cultivar en las distintas unidades de riego se muestran en el cuadro N° 7.6, donde resaltan como especies de importancia alimenticia y económica los cultivos de papa, quinua, arveja verde, ajo, cebolla, pasto asociado, alfalfa, haba verde, avena forrajera y maíz choclo; distribuidos en las nueve unidades de riego, en el siguiente orden: Anchachuasi, Huaraca, Mitapasamanan, Ccochanan, Ccayhuacancha, Tambo A, San Lucas, Marcapata y tambo B. El área total de producción en esta campaña chica es de 650 ha. Cuadro 7.5: Tipo de cultivo y área por unidad de riego Campaña Grande


Páá g.


Cuadro 7.6: Tipo de cultivo y área por unidad de riego Campaña Chica

Gráfico N° 7.1: Tipo de cultivo y área por unidad de riego Campaña Grande


Páá g.


Gráfico N° 7.2: Tipo de cultivo y área por unidad de riego Campaña Chica

Gráfico N° 7.3: Área de riego por tipo de cultivo Campaña Grande


Páá g.


Gráfico N° 7.4: Área de riego por tipo de cultivo Campaña Chica

Gráfico N°7.5: Área de cultivo por unidad de riego Campaña Grande y Chica


Páá g.


Cuadro 7.7: Planeamiento de cédula de cultivo y calendario agrícola con proyecto

Cuadro 7. 8: Cédula de cultivo y calendario agrícola con proyecto


Páá g.


7.5 EVAPOTRANSPIRACIÓN POTENCIAL O DEL CULTIVO DE REFERENCIA (ETo) La ETo, [mm/día], de un cultivo estándar o de referencia fue definida por Doorenbos & Pruitt (1975) como: “La tasa de evaporación [mm/día] de una extensa superficie de pasto (grama) verde, de 8 a 15 cm de altura, en crecimiento activo, que sombrea completamente la superficie del suelo y que no sufre de escasez de agua”. Adicionalmente es un elemento importante dentro del balance hídrico, debido a que es el principal parámetro responsable del déficit hidrológico. Debido a que es difícil medir directamente la evapotranspiración (por medio de lisímetros), la solución empleada por la mayor parte de estudios hidrológicos es la estimación de la evapotranspiración potencial (ETo) con la ayuda de diferentes fórmulas que relacionen la ETo con elementos del clima. Algunas fórmulas resultan de un ajuste estadístico (Thornthwaite, Blaney-Criddle, Turc, Espinar, Riou, etc.), y otros resultan de un razonamiento físico basado en un balance energético (Penman, Bouchet, Brochet-Gerbier, Penman-Monteith). Penman define la evapotranspiración potencial - ETo como la cantidad de agua evapotranspirada en unidad de tiempo por un cultivo bajo que cubre totalmente el suelo, de altura uniforme y al que nunca le falta agua.

Para calcular la evapotranspiración potencial (ETo) existen una diversidad de métodos; de ellos, se ha calculado ETo por los métodos de Thornthwaite, Papadakis, Hargreaves (Modificado), Hargreaves (Radiación), Hargreaves (Temperatura), Blaney y Criddle,


Páá g.


Christiansen , método de Penman – Monteith y Penman – Monteith modificado por la FAO (CROPWAT), determinados con un software elaborado para dicho propósito (Gutierrez,2013); cuyos detalles, gráficos y análisis comparativos se muestran en el anexo respectivo. El resumen de resultados y valores de ETo elegidos se muestran en el Cuadro N° 7.9. La ecuación de Penman-Monteith - FAO

Donde : ETo

: Evapotranspiración potencial (mm/jour),

Rn

: Radiación neta (MJ/m² jour)

G

: Radiación global (MJ/ m² jour)

T

: Temperatura (°C)

u2

: Velocidad de viento (m/s)

es

: Presión de vapor saturado (kPa)

ea

: Presión de vapor de aire (kPa)

Δ

: Pendiente de la curva de presión de vapor saturado (kPa/°C)

γ

: Constante psicométrica (kPa/ °C)

La ecuación de Penman-Monteith - FAO necesita para estimar la ETo datos meteorológicos de temperatura, humedad, velocidad de viento y radiación. Cuando no contamos con estos datos es altamente recomendado seguir el procedimiento de FAO para la estimación de estos parámetros. Esta metodología está basada en el uso de tablas y ecuaciones empíricas. La metodología completa se encuentra en la publicación Manual 56 - FAO (Riego y Drenaje). Para el ámbito de la zona de estudio, con la información de las características funcionales de la cuenca y de la zona de riego, es decir con la información de temperatura, humedad relativa, insolación, velocidad de viento, precipitación y otros generados para la zona de las áreas agrícolas a ser beneficiados con el proyecto, se ha realizado el cálculo de la evapotranspiración potencial mediante los métodos anteriormente descritos, cuyos resultados se resumen es el Cuadro N° 7.9 y gráfico N° 7.6. Cuadro N° 7.9: Evapotranspiración Potencial (ETo) comparativo varios métodos para la zona de riego de Ccasanccay - Anchachuasi


Páá g.


Luego del análisis de ETo calculado por diferentes métodos y el promedio, se ha elegido los valores de ETo para la zona de riego, donde se observa que esta varía entre 2.86 mm/día (junio) hasta 3.80 mm/día (noviembre). Los valores más altos ocurren de julio a diciembre, por las características climáticas propias de la temporada en la zona de estudio. El cuadro N° 7.3 muestra el comparativo entre los valores promedios mensuales de la ETo y los valores de la ETo mensual elegidos con fines de demanda de agua del proyecto. Gráfico N° 7.6: Variación mensual de Evapotranspiración Potencial (ETo) para la zona de riego varios métodos


Páá g.


Cuadro N° 7.10: Evapotranspiración Potencial (ETo) elegido en zona de riego Anchachuasi

Gráfico N° 7.7: Variación mensual Evapotranspiración Potencial (ETo) elegido en zona de riego Anchachuasi


Páá g.


COEFICIENTES DE EVAPOTRANSPIRACIÓN DEL CULTIVO (Kc) El Coeficiente de Evapotranspiración del Cultivo (Kc), expresa la relación entre el uso consuntivo de los cultivos en consideración (ETc) y la evapotranspiración del cultivo de referencia (ETo). Kc 

ETc ETo

Kc ETc ETo

: : :

[ mm / dia ] [ mm / dia ]

Coeficiente del cultivo Evapotranspiración del Cultivo, [mm/día] Evapotranspiración del cultivo de referencia [mm/día]

Dichos coeficientes pueden determinarse empíricamente comparando al uso consuntivo del cultivo (ETc) con el del cultivo de referencia (ETo), bajo idénticas condiciones, de acuerdo a las características del cultivo y de las fases de su desarrollo. Los valores típicos de un cultivo anual se muestra como un valor no constante durante las fases de su desarrollo: inicialmente el Kc es bajo, con el desarrollo vegetativo de las plantas el Kc aumenta hasta alcanzar un máximo; posteriormente y con la senectud del cultivo, su valor disminuye. También se puede determinar los valores de Kc, siguiendo la metodología propuesta por la FAO, para cultivos anuales, cultivos forrajeros y para los frutales, reportados en algunos casos en tablas generalizadas y el uso de gráficos recomendados por el método. Para el primer caso, la FAO divide el ciclo de vida de los cultivos en cuatro etapas:   

Primera Etapa Segunda Etapa Tercera Etapa


: : :

Etapa inicial o de establecimiento del cultivo, Etapa de rápido desarrollo del cultivo, Etapa de mediados de la temporada o de máximo uso Consuntivo

Páá g.




Cuarta Etapa

:

Etapa de maduración y cosecha.

Teniendo en cuenta las consideraciones anteriores, para el presente estudio se ha realizado los cálculos del coeficiente de evapotranspiración (Kc) de los cultivos para cada una de las especies que forman parte de la cédula de cultivos del proyecto, con la metodología propuesta por la FAO, empleando los gráficos y tablas que proporciona la metodología, para cada cultivo en particular teniendo en cuenta su calendario agrícola y la duración de las fases en caso de cultivos anuales o estacionales y las características climáticas que influyen. Los resultados se muestran en el Cuadro N° 7.5, 7.6, 7.7, donde se reporta el procedimiento y los valores de Kc tabulados para los diferentes meses del periodo vegetativo; se incluye para los cultivos de papa, quinua y arveja, el resto se muestra en el anexo respectivo.


Páá g.


Cuadro 7.11: Coeficientes de Cultivo (Kc)


Páá g.



Páá g.



Páá g.



Páá g.


7.6 EVAPOTRANSPIRACIÓN DEL CULTIVO O USO CONSUNTIVO (ETc) El uso consuntivo del cultivo se expresa mediante la tasa de evaporación y transpiración (ETc) [mm/día] o [mm/mes] de un cultivo exento de enfermedades que crece en un campo extenso, en condiciones óptimas de suelo, fertilidad y suministro de agua. La cual depende además de los factores del clima que afectan a la evaporación (temperatura, humedad del aire, el régimen del viento y la intensidad de la radiación solar), de las características fisiológicas de la cobertura vegetal y de la disponibilidad de agua en el suelo para satisfacer la demanda hídrica de la planta. Obtenido previamente los valores de ETo y Kc, la determinación de la demanda de agua de los cultivos o Uso consuntivo, se calcula con la siguiente relación: ETc

: Evapotranspiración del cultivo o Uso Consuntivo [mm ó cm] ETc  ETo * Kc

ETo Kc

: Evapotranspiración potencial o del cultivo de referencia [mm o cm] : Factor o coeficiente de evapotranspiración del cultivo

Se entiende por uso consuntivo cuando una parte de la masa de agua se pierde como consecuencia de su uso. 7.7 PRECIPITACIÓN EFECTIVA (PE) La Precipitación Efectiva, con fines de cálculo de la demanda de agua de los cultivos y las necesidades de riego del proyecto, se ha determinado a partir de la información pluviométrica generada para la zona de riego, previamente haber procesado la información y calculado la precipitación al 75% de probabilidad de ocurrencia o persistencia que es lo que se recomienda con fines de riego. 7.8 EFICIENCIA DE RIEGO DEL PROYECTO (Er) Teniendo en cuenta las condiciones de la infraestructura a construir y el funcionamiento del sistema hidráulico del sistema de riego Anchachuasi y Sistema de riego Ccasanccay, para el cual es necesario contar con buen manejo y uso del agua de riego reflejado en su eficiencia, se ha considerado como porcentajes de eficiencia de conducción, distribución y aplicación, para el cálculo de las necesidades de riego detallados en el cuadro N° 7.12 y 7.13.


Páá g.


Cuadro 7.12: Eficiencias de riego superficial por gravedad Anchachuasi Tipo de Eficiencia

Símbolo %

Conducción

Ec

95

Distribución

Ed

95

Aplicación

Ea

45


40

Descripción Considerando las pérdidas desde la toma hasta la zona de riego, conducción por tubería Considerando las pérdidas en tomas y distribución por tubería Considerando la aplicación mediante riego superficial por gravedad (surcos y melgas) Todas las pérdidas

Cuadro 7.13: Eficiencias de riego presurizado por aspersión Anchachuasi Tipo de Eficiencia

Símbolo %

Conducción

Ec

95

Distribución

Ed

95

Aplicación

Ea

80


75

Descripción Considerando las pérdidas desde la toma hasta la zona de riego, conducción por tubería Considerando las pérdidas en tomas y distribución por tubería Considerando la aplicación mediante riego presurizado por aspersión Todas las pérdidas

7.9 DEMANDA DE AGUA PARA LA SITUACIÓN CON PROYECTO Con la información determinada anteriormente se ha calculado la demanda de agua o uso consuntivo y las necesidades de riego, empleando el método de las demandas unitarias o módulo de riego, expresado en l/seg/ha requerido para el proyecto, para el cual se ha planificado la cédula de cultivos previo diagnostico participativo con los beneficiarios, definiendo las especies a cultivar, los objetivos de la cosecha, el periodo vegetativo y el calendario agrícola, con la información previamente procesada de la Evapotranspiración potencial (ETo), los coeficientes de cultivo (Kc), el cálculo del uso consuntivo (ETc), la precipitación efectiva en la zona al 75% de probabilidad de ocurrencia y la eficiencia de riego considerando el método de riego superficial por gravedad mejorado y riego presurizado por aspersión para la situación con proyecto.

Relacionando estos módulos de riego con las áreas a irrigar considerando la campaña principal o cultivos base y los cultivos de rotación (campaña chica), se ha determinado el caudal demandado mensual (litros/seg). a. Demanda de agua para riego por gravedad Planteado la aplicación del agua mediante riego superficial por gravedad en la integridad de las áreas, la demanda de agua del proyecto en términos de módulo de riego varía de 0.001 l/seg/ha en febrero hasta 0.94 l/seg/ha en el mes de setiembre, hecho que demuestra que las necesidades de riego son mayores en los meses de estiaje, de junio a noviembre, donde se practicará la producción agrícola bajo riego en campaña chica o


Páá g.


"michka". La demanda de agua en el mes más crítico (setiembre) para el riego por gravedad es de 650 l/seg, para el riego de las 650 ha en dicho periodo; lo que significa que el caudal disponible (regulado por el embalse Ustuna) de 325 l/seg, solamente alcanzaría para el riego de 325 ha.


Páá g.


Cuadro 7.14: Demanda de agua del proyecto riego por gravedad


Páá g.


b.

Demanda de agua para riego por aspersión

El segundo escenario planteado y recomendado es la distribución y aplicación del agua mediante riego presurizado por aspersión, por las ventajas de su alta eficiencia de distribución y aplicación, ahorro de agua, mejor manejo y control. La demanda de agua del proyecto en términos de módulo de riego de 0.001 l/seg/ha (marzo) a 0.50 l/seg/ha (setiembre), donde igualmente se observa que la demanda de agua y las necesidades de riego son mayores en los meses de estiaje, que coincide con la campaña chica, de mayo a octubre, con una producción intensiva bajo riego a la cédula de cultivos optimizada. Para tales condiciones, la demanda de agua en el mes más crítico (setiembre) para riego por aspersión es de 325 l/seg, lo que significa que el caudal disponible (regulado por el embalse Ustuna) de 325 l/seg cubre la demanda del mes más crítico y permitirá el riego y la producción de 650 ha bajo riego durante la campaña chica o "michka", y la producción normal en campaña grande de 1021.46 ha, en la temporada de lluvia, donde el riego de ser necesario será complementario.


Páá g.


Otro aspecto resaltante es que durante el periodo de producción agrícola de un año, el proyecto permitirá la producción de un total de 1671.46 ha, en una superficie física de 1021.46 ha, con 650 ha en rotación luego de la cosecha del cultivo principal; es decir, permitirá intensificar el uso del suelo luego de la cosecha de la campaña grande y producir dos o más campañas al año.

Cuadro 7.14: Demanda de agua del proyecto riego por aspersión


Páá g.


7.10 BALANCE HÍDRICO RESUMEN DE LA OFERTA Y DEMANDA DE AGUA Oferta hídrica El cuadro N° 7.15 resume los caudales medios mensuales del río Ustuna en el punto de interés (captación o derivación) y la oferta del embalse Ustuna que destina un caudal de 325 l/seg para el sector de riego Anchachuasi. Cuadro 7.15: Resumen de caudales medios mensuales río Ustuna y oferta del embalse Ustuna

Los caudales mensuales del río Ustuna en el punto de interés (derivación a la zona del proyecto) tiene un régimen variable, con caudales que varían desde 07 l/seg (junio) en época de estiaje hasta 723 l/seg (febrero) en época de precipitaciones; oferta que no cubriría la demanda del mes más crítico; por lo que ha sido necesario la regulación del río Ustuna, con la construcción de un embalse en la laguna Ustunaccocha, cuyo estudio ya fue aprobado y está en proceso de financiamiento. Por lo que se dispondrá de una oferta regulada de 325 l/seg para el riego del sector Anchachuasi (Primer escenario) y en el segundo escenario la oferta regulada de 200 l/s.


Páá g.


El cuadro N° 7.16, 7.17 y su respectivo gráfico, muestran el resumen de los caudales medios mensuales del río Ustuna en el punto de interés; así como el caudal ofertado por el embalse Ustunaccocha, que regula el régimen hidrológico del río Ustuna. Demanda hídrica El cuadro N° 7.18 muestra el resumen de la demanda de agua con fines agrarios del proyecto, determinados teniendo en cuenta la cédula de cultivos optimizados para la zona de riego, que involucra a la producción agrícola tanto de campaña grande como de campaña chica, cuya demanda en términos de caudal mensual varía de 0.0007 m 3/seg en el mes de febrero, hasta 0.325 m 3/seg en el mes de setiembre; caudal demandado por una superficie cultivada de 1021.46 ha en campaña grande y de 650 ha de suelos cultivados en campaña chica. Todo ello considerando la distribución y aplicación de agua mediante sistema de riego presurizado por aspersión con énfasis a la campaña chica (época de estiaje). El análisis de la demanda de agua a nivel mensual demuestra que las mayores necesidades de riego se presentan durante los meses de junio a noviembre, donde hay ausencia de las precipitaciones y los caudales del río Ustuna son bajos; en el resto de los meses del año el aporte de la precipitación es significativa que permite la producción de la campaña grande, donde se aprovecha para producir las 1021.46 ha en las distintas unidades de riego que involucra la Irrigación Anchachuasi. Cuadro 7.18: Resumen de la demanda de agua del proyecto


Páá g.


7.11 BALANCE HÍDRICO DEL PROYECTO El balance entre la disponibilidad de agua ofertada por la microcuenca Ustuna, regulado por el embalse Ustunaccocha, cuyo caudal disponible regulado para el sector de riego Anchachuasi es de 325 l/seg, y la demanda de agua con fines de riego de 1021.46 ha en campaña grande y de 650 ha especialmente en campaña chica, muestra un superávit durante gran parte del año, vale decir que los caudales de demanda varían desde 0.0007 m3/seg (febrero) hasta 0.325 m3/seg en el mes de octubre. Por lo que la demanda en los meses más críticos (setiembre, octubre) serán satisfechos con la disponibilidad de agua regulada por la presa Ustunaccocha, y 7.21 y su respectivo gráfico. Cuadro 7.19: Resumen de oferta y demanda de agua y balance hídrico del proyecto

7.12 DISTRIBUCIÓN DE CAUDALES POR UNIDAD DE RIEGO El caudal de 200 l/seg será derivado desde el embalse Ustunaccocha para el sector de riego de la margen derecha Anchachuasi, conducido por un canal principal con una longitud de 17.6 km. Considerando las áreas en producción tanto de campaña grande como de campaña chica de las nueve unidades de riego, para satisfacer la demanda de agua de riego en dichas unidades, se distribuirá el agua a lo largo del recorrido del canal


Páá g.


principal a 12 laterales de riego con caudales que varían de 12.14 l/seg hasta 125.84 l/seg a las unidades de riego. La distribución de caudales para cada unidad de riego se indica.


Páá g.


ANEXO N° 08 SIMULACIÓN DE OPERACIÓN DEL EMBALSE USTUNACCOCHA


Páá g.


EVAPORACIÓN DEL EMBALSE

CUADRO N° 1.4 DISPONIBILIDAD HÍDRICA DE LA MCCA USTUNACCOCHA (VOLUMEN MEDIO MENSUAL m3)

Cuadro N°1.5 DISPONIBILIDAD HIDRICA POR ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL (Volumen Medio Mensual (m3))


Páá g.


CUADRO N° 1.5 DISPONIBILIDAD HÍDRICA POR ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL (VOLUMEN MEDIO MENSUAL m3)


Páá g.



Páá g.


SIMULACIÓN DEL EMBALSE PARA LA ALTERNATIVA 1

1993 - 1994

AÑO MES

1994 - 1995 1995 - 1996

D

5,500,000 m3 Ev + Inf

V

Def

Exe

Sep

1,213,315.20

907,535.87

160,218.07

0.11

0.00

0.00

0.00

Oct

463,363.20

776,367.04

160,218.07

0.13

0.00

313,003.97

0.00

Nov

940,896.00

752,987.83

160,218.07

0.13

166,636.66

0.00

0.00

Dic

757,987.20

444,375.40

-23,060.67

0.13

483,300.18

0.00

0.00

Ene

2,525,731.20

425,265.26

-2,461.11

0.12

2,584,065.43

0.00

0.00

Feb

2,063,577.60

39,654.11

134,197.62

0.11

4,592,911.00

0.00

0.00

Mar

490,147.20

60,624.28

264,876.81

0.11

4,992,441.12

0.00

0.00

Abr

189,216.00

828,412.40

290,867.00

0.11

4,322,333.72

0.00

0.00

May

302,659.20

988,944.04

247,275.25

0.10

3,611,350.44

0.00

0.00

Jun

266,976.00

634,523.93

201,024.45

0.10

3,224,562.40

0.00

0.00

Jul

436,579.20

806,314.83

175,863.16

0.10

2,836,494.22

0.00

0.00

Ago

428,544.00

1,023,612.30

150,618.59

0.11

2,225,176.30

0.00

0.00

Sep

784,771.20

907,535.87

110,851.21

0.11

2,089,683.51

0.00

0.00

Oct

1,266,883.20

776,367.04

102,037.15

0.13

2,566,952.83

0.00

0.00

Nov

1,692,576.00

752,987.83

133,084.42

0.13

3,488,871.92

0.00

0.00

249,091.20

444,375.40

193,056.99

0.13

3,268,039.58

0.00

0.00

Ene

2,927,491.20

425,265.26

178,691.43

0.12

5,500,000.00

0.00

270,265.40

Feb

2,644,185.60

39,654.11

311,942.41

0.11

5,500,000.00

0.00

2,604,531.38

Mar

1,106,179.20

60,624.28

311,942.41

0.11

5,500,000.00

0.00

1,045,554.81

Abr

344,736.00

828,412.40

311,942.41

0.11

4,983,172.88

0.00

0.00

May

195,523.20

988,944.04

290,264.08

0.10

4,160,759.76

0.00

0.00

Jun

266,976.00

634,523.93

236,764.56

0.10

3,770,551.02

0.00

0.00

Jul

249,091.20

806,314.83

211,380.75

0.10

3,191,292.37

0.00

0.00

Ago

417,830.40

1,023,612.30

173,698.88

0.11

2,566,770.82

0.00

0.00

Sep

222,307.20

907,535.87

133,072.58

0.11

1,866,262.54

0.00

0.00

Oct

302,659.20

776,367.04

87,503.19

0.13

1,381,194.71

0.00

0.00

Nov

266,976.00

752,987.83

55,948.62

0.13

887,754.81

0.00

0.00

Dic

2,498,947.20

444,375.40

23,849.42

0.13

2,939,170.50

0.00

0.00

Ene

2,231,107.20

425,265.26

157,297.88

0.12

4,725,882.97

0.00

0.00

Feb

1,216,857.60

39,654.11

273,526.89

0.11

5,500,000.00

0.00

403,086.35

Mar

516,931.20

60,624.28

311,942.41

0.11

5,500,000.00

0.00

456,306.81

Abr

241,056.00

828,412.40

311,942.41

0.11

4,879,492.88

0.00

0.00

May

195,523.20

988,944.04

283,519.50

0.10

4,057,753.42

0.00

0.00

Jun

163,296.00

634,523.93

230,063.80

0.10

3,564,506.02

0.00

0.00

Jul

168,739.20

806,314.83

197,977.13

0.10

2,906,292.61

0.00

0.00

Ago

399,081.60

1,023,612.30

155,159.11

0.11

2,265,022.43

0.00

0.00

Sep

222,307.20

907,535.87

113,443.28

0.11

1,566,768.02

0.00

0.00

Oct

516,931.20

776,367.04

68,020.51

0.13

1,298,501.50

0.00

0.00

Nov Dic

655,776.00 1,481,155.20

752,987.83 444,375.40

50,569.27 43,808.70

0.13 0.13

1,194,575.80 2,225,558.18

0.00 0.00

0.00 0.00

Dic

1996 - 1997

OFERTA

V Emb = AREA


Páá g.

1999 - 2000

1998 - 1999

1997 - 1998


Ene

2,365,027.20

425,265.26

110,876.05

0.12

4,151,836.15

0.00

0.00

Feb

2,547,417.60

39,654.11

236,184.06

0.11

5,500,000.00

0.00

1,159,599.53

Mar

597,283.20

60,624.28

311,942.41

0.11

5,500,000.00

0.00

536,658.81

Abr

215,136.00

828,412.40

311,942.41

0.11

4,853,572.88

0.00

0.00

May

195,523.20

988,944.04

281,833.36

0.10

4,032,001.84

0.00

0.00

Jun

189,216.00

634,523.93

228,388.62

0.10

3,564,834.77

0.00

0.00

Jul

195,523.20

806,314.83

197,998.52

0.10

2,933,403.13

0.00

0.00

Ago

511,574.40

1,023,612.30

156,922.70

0.11

2,404,435.49

0.00

0.00

Sep

302,659.20

907,535.87

122,512.36

0.11

1,785,491.75

0.00

0.00

Oct

409,795.20

776,367.04

82,248.90

0.13

1,408,242.05

0.00

0.00

Nov

889,056.00

752,987.83

57,708.10

0.13

1,536,648.55

0.00

0.00

Dic

2,900,707.20

444,375.40

66,061.18

0.13

3,984,238.16

0.00

0.00

Ene

3,409,603.20

425,265.26

225,281.50

0.12

5,500,000.00

0.00

1,468,575.98

Feb

2,499,033.60

39,654.11

311,942.41

0.11

5,500,000.00

0.00

2,459,379.38

Mar

945,475.20

60,624.28

311,942.41

0.11

5,500,000.00

0.00

884,850.81

Abr

266,976.00

828,412.40

311,942.41

0.11

4,905,412.88

0.00

0.00

May

195,523.20

988,944.04

285,205.65

0.10

4,083,505.01

0.00

0.00

Jun

189,216.00

634,523.93

231,738.99

0.10

3,616,017.27

0.00

0.00

Jul

249,091.20

806,314.83

201,328.04

0.10

3,037,806.55

0.00

0.00

Ago

444,614.40

1,023,612.30

163,714.34

0.11

2,441,146.19

0.00

0.00

Sep

249,091.20

907,535.87

124,900.46

0.11

1,768,360.24

0.00

0.00

Oct

490,147.20

776,367.04

81,134.46

0.13

1,471,607.22

0.00

0.00

Nov

1,562,976.00

752,987.83

61,830.12

0.13

2,273,386.46

0.00

0.00

Dic

2,766,787.20

444,375.40

113,987.37

0.13

4,580,713.77

0.00

0.00

Ene

2,900,707.20

425,265.26

264,083.36

0.12

5,500,000.00

0.00

1,556,155.59

Feb

733,017.60

39,654.11

311,942.41

0.11

5,500,000.00

0.00

693,363.38

Mar

490,147.20

60,624.28

311,942.41

0.11

5,500,000.00

0.00

429,522.81

Abr

215,136.00

828,412.40

311,942.41

0.11

4,853,572.88

0.00

0.00

May

168,739.20

988,944.04

281,833.36

0.10

4,005,217.84

0.00

0.00

Jun

163,296.00

634,523.93

226,646.27

0.10

3,512,297.53

0.00

0.00

Jul

383,011.20

806,314.83

194,580.87

0.10

3,068,710.15

0.00

0.00

Ago

417,830.40

1,023,612.30

165,724.68

0.11

2,445,048.90

0.00

0.00

Sep

275,875.20

907,535.87

125,154.34

0.11

1,799,017.81

0.00

0.00

Oct

356,227.20

776,367.04

83,128.80

0.13

1,368,085.88

0.00

0.00

Nov

1,174,176.00

752,987.83

55,095.86

0.13

1,781,959.19

0.00

0.00

Dic

2,498,947.20

444,375.40

82,019.10

0.13

3,825,677.02

0.00

0.00

Ene

2,311,459.20

425,265.26

214,966.80

0.12

5,500,000.00

0.00

211,870.84

Feb

1,216,857.60

39,654.11

311,942.41

0.11

5,500,000.00

0.00

1,177,203.38

Mar

409,795.20

60,624.28

311,942.41

0.11

5,500,000.00

0.00

349,170.81

Abr

189,216.00

828,412.40

311,942.41

0.11

4,827,652.88

0.00

0.00

May

195,523.20

988,944.04

280,147.21

0.10

4,006,250.26

0.00

0.00

Jun

163,296.00

634,523.93

226,713.43

0.10

3,513,323.52

0.00

0.00

Jul

195,523.20

806,314.83

194,647.61

0.10

2,882,241.19

0.00

0.00

Ago

455,328.00

1,023,612.30

153,594.52

0.11

2,297,386.21

0.00

0.00


Páá g.

2003 - 2004

2002 - 2003

2001 - 2002

2000 - 2001


Sep

1,106,179.20

907,535.87

115,548.60

0.11

2,482,762.06

0.00

0.00

Oct

356,227.20

776,367.04

127,607.65

0.13

2,046,055.72

0.00

0.00

Nov

837,216.00

752,987.83

99,199.08

0.13

2,117,113.62

0.00

0.00

Dic

1,936,483.20

444,375.40

103,821.53

0.13

3,595,482.23

0.00

0.00

Ene

1,320,451.20

425,265.26

199,992.19

0.12

4,466,346.52

0.00

0.00

Feb

1,991,001.60

39,654.11

256,643.55

0.11

5,500,000.00

0.00

917,693.90

Mar

1,079,395.20

60,624.28

311,942.41

0.11

5,500,000.00

0.00

1,018,770.81

Abr

266,976.00

828,412.40

311,942.41

0.11

4,905,412.88

0.00

0.00

May

195,523.20

988,944.04

285,205.65

0.10

4,083,505.01

0.00

0.00

Jun

189,216.00

634,523.93

231,738.99

0.10

3,616,017.27

0.00

0.00

Jul

195,523.20

806,314.83

201,328.04

0.10

2,984,238.55

0.00

0.00

Ago

524,966.40

1,023,612.30

160,229.64

0.11

2,468,306.14

0.00

0.00

Sep

543,715.20

907,535.87

126,667.26

0.11

2,089,941.32

0.00

0.00

Oct

302,659.20

776,367.04

102,053.92

0.13

1,602,984.46

0.00

0.00

Nov

2,573,856.00

752,987.83

70,376.46

0.13

3,414,509.03

0.00

0.00

Dic

1,695,427.20

444,375.40

188,219.54

0.13

4,640,652.86

0.00

0.00

Ene

490,147.20

425,265.26

267,982.51

0.12

4,672,944.64

0.00

0.00

Feb

1,845,849.60

39,654.11

270,083.15

0.11

5,500,000.00

0.00

979,140.01

Mar

704,419.20

60,624.28

311,942.41

0.11

5,500,000.00

0.00

643,794.81

Abr

318,816.00

828,412.40

311,942.41

0.11

4,957,252.88

0.00

0.00

May

275,875.20

988,944.04

288,577.94

0.10

4,215,360.18

0.00

0.00

Jun

215,136.00

634,523.93

240,316.42

0.10

3,772,971.49

0.00

0.00

Jul

222,307.20

806,314.83

211,538.20

0.10

3,166,912.43

0.00

0.00

Ago

412,473.60

1,023,612.30

172,112.92

0.11

2,537,205.18

0.00

0.00

Sep

222,307.20

907,535.87

131,149.28

0.11

1,836,917.73

0.00

0.00

Oct

731,203.20

776,367.04

85,594.26

0.13

1,780,641.73

0.00

0.00

Nov

1,692,576.00

752,987.83

81,933.40

0.13

2,709,351.93

0.00

0.00

Dic

2,231,107.20

444,375.40

142,347.75

0.13

4,477,246.18

0.00

0.00

Ene

2,338,243.20

425,265.26

257,352.60

0.12

5,500,000.00

0.00

890,224.00

Feb

2,450,649.60

39,654.11

311,942.41

0.11

5,500,000.00

0.00

2,410,995.38

Mar

490,147.20

60,624.28

311,942.41

0.11

5,500,000.00

0.00

429,522.81

Abr

552,096.00

828,412.40

311,942.41

0.11

5,190,532.88

0.00

0.00

May

222,307.20

988,944.04

301,876.70

0.10

4,393,743.86

0.00

0.00

Jun

215,136.00

634,523.93

251,920.62

0.10

3,950,244.54

0.00

0.00

Jul

222,307.20

806,314.83

223,070.15

0.10

3,342,983.35

0.00

0.00

Ago

447,292.80

1,023,612.30

183,566.66

0.11

2,746,859.60

0.00

0.00

Sep

918,691.20

907,535.87

144,787.69

0.11

2,741,390.17

0.00

0.00

Oct

490,147.20

776,367.04

144,431.89

0.13

2,436,419.64

0.00

0.00

Nov

2,729,376.00

752,987.83

124,592.99

0.13

4,396,266.10

0.00

0.00

Dic

1,454,371.20

444,375.40

252,084.69

0.13

5,372,902.35

0.00

0.00

Ene

3,248,899.20

425,265.26

307,808.44

0.12

5,500,000.00

0.00

2,696,536.17

Feb

2,740,953.60

39,654.11

311,942.41

0.11

5,500,000.00

0.00

2,701,299.38

Mar Abr

570,499.20 241,056.00

60,624.28 828,412.40

311,942.41 311,942.41

0.11 0.11

5,500,000.00 4,879,492.88

0.00 0.00

509,874.81 0.00


Páá g.

2004 - 2005


May

195,523.20

988,944.04

283,519.50

0.10

4,057,753.42

0.00

0.00

Jun

889,056.00

634,523.93

230,063.80

0.10

4,290,266.02

0.00

0.00

Jul

891,907.20

806,314.83

245,189.19

0.10

4,350,299.07

0.00

0.00

Ago

409,795.20

1,023,612.30

249,094.45

0.11

3,709,608.20

0.00

0.00

Sep

302,659.20

907,535.87

207,416.30

0.11

3,080,915.64

0.00

0.00

Oct

383,011.20

776,367.04

166,518.67

0.13

2,665,941.73

0.00

0.00

Nov

1,407,456.00

752,987.83

139,523.83

0.13

3,301,885.88

0.00

0.00

Dic

2,686,435.20

444,375.40

180,893.20

0.13

5,500,000.00

0.00

43,945.54

Ene

2,177,539.20

425,265.26

311,942.41

0.12

5,500,000.00

0.00

1,752,273.82

Feb

1,773,273.60

39,654.11

311,942.41

0.11

5,500,000.00

0.00

1,733,619.38

Mar

516,931.20

60,624.28

311,942.41

0.11

5,500,000.00

0.00

456,306.81

Abr

241,056.00

828,412.40

311,942.41

0.11

4,879,492.88

0.00

0.00

May

195,523.20

988,944.04

283,519.50

0.10

4,057,753.42

0.00

0.00

Jun

163,296.00

634,523.93

230,063.80

0.10

3,564,506.02

0.00

0.00

Jul

249,091.20

806,314.83

197,977.13

0.10

2,986,644.61

0.00

0.00

Ago

407,116.80

1,023,612.30

160,386.16

0.11

2,352,845.71

0.00

0.00

Sep

249,091.20

907,535.87

119,156.34

0.11

1,680,719.31

0.00

0.00

Oct

329,443.20

776,367.04

75,433.26

0.13

1,224,002.44

0.00

0.00

Nov

1,874,016.00

752,987.83

45,722.96

0.13

2,338,960.16

0.00

0.00

436,579.20

444,375.40

118,253.06

0.13

2,315,514.98

0.00

0.00

Ene

2,097,187.20

425,265.26

116,727.91

0.12

3,973,241.29

0.00

0.00

Feb

1,579,737.60

39,654.11

224,566.13

0.11

5,488,093.39

0.00

13,324.66

Mar

409,795.20

60,624.28

311,555.14

0.11

5,500,000.00

0.00

337,264.20

Abr

189,216.00

828,412.40

311,942.41

0.11

4,827,652.88

0.00

0.00

May

222,307.20

988,944.04

280,147.21

0.10

4,033,034.26

0.00

0.00

Jun

215,136.00

634,523.93

228,455.78

0.10

3,591,780.76

0.00

0.00

Jul

222,307.20

806,314.83

199,751.40

0.10

2,986,950.39

0.00

0.00

Ago

447,292.80

1,023,612.30

160,406.05

0.11

2,393,325.34

0.00

0.00

Sep

436,579.20

907,535.87

121,789.62

0.11

1,908,384.59

0.00

0.00

Oct

249,091.20

776,367.04

90,243.31

0.13

1,369,393.03

0.00

0.00

Nov

1,433,376.00

752,987.83

55,180.89

0.13

2,042,455.05

0.00

0.00

Dic

1,615,075.20

444,375.40

98,964.85

0.13

3,200,058.37

0.00

0.00

Ene

731,203.20

425,265.26

174,269.12

0.12

3,484,802.91

0.00

0.00

Feb

1,603,929.60

39,654.11

192,792.29

0.11

5,027,417.01

0.00

0.00

Mar

436,579.20

60,624.28

293,142.25

0.11

5,370,178.55

0.00

0.00

Abr

189,216.00

828,412.40

307,719.84

0.11

4,698,280.17

0.00

0.00

May

168,739.20

988,944.04

271,731.28

0.10

3,850,934.16

0.00

0.00

Jun

189,216.00

634,523.93

216,609.82

0.10

3,384,894.44

0.00

0.00

Jul

222,307.20

806,314.83

186,293.06

0.10

2,781,467.01

0.00

0.00

Ago

396,403.20

1,023,612.30

147,038.97

0.11

2,138,394.48

0.00

0.00

Sep

650,851.20

907,535.87

105,205.89

0.11

1,869,629.90

0.00

0.00

Oct

1,454,371.20

776,367.04

87,722.25

0.13

2,536,245.63

0.00

0.00

Nov Dic

1,485,216.00 2,981,059.20

752,987.83 444,375.40

131,086.86 177,587.52

0.13 0.13

3,251,069.93 5,500,000.00

0.00 0.00

0.00 287,753.59

2007 - 2008

2006 - 2007

2005 - 2006

Dic


Páá g.

2008 - 2009


Ene

2,686,435.20

425,265.26

311,942.41

0.12

5,500,000.00

0.00

2,261,169.82

Feb

2,716,761.60

39,654.11

311,942.41

0.11

5,500,000.00

0.00

2,677,107.38

Mar

677,635.20

60,624.28

311,942.41

0.11

5,500,000.00

0.00

617,010.81

Abr

215,136.00

828,412.40

311,942.41

0.11

4,853,572.88

0.00

0.00

May

195,523.20

988,944.04

281,833.36

0.10

4,032,001.84

0.00

0.00

Jun

189,216.00

634,523.93

228,388.62

0.10

3,564,834.77

0.00

0.00

Jul

329,443.20

806,314.83

197,998.52

0.10

3,067,323.13

0.00

0.00

Ago

436,579.20

1,023,612.30

165,634.45

0.11

2,462,420.41

0.00

0.00

Sep

383,011.20

907,535.87

126,284.39

0.11

1,923,395.56

0.00

0.00

Oct

302,659.20

776,367.04

91,219.80

0.13

1,437,845.23

0.00

0.00

Nov

992,736.00

752,987.83

59,633.84

0.13

1,669,676.05

0.00

0.00

Dic

1,748,995.20

444,375.40

74,714.87

0.13

2,964,408.48

0.00

0.00

Ene

1,213,315.20

425,265.26

158,939.66

0.12

3,733,129.29

0.00

0.00

Feb

2,499,033.60

39,654.11

208,946.39

0.11

5,500,000.00

0.00

692,508.67

Mar

757,987.20

60,624.28

311,942.41

0.11

5,500,000.00

0.00

697,362.81

Abr

241,056.00

828,412.40

311,942.41

0.11

4,879,492.88

0.00

0.00

May

195,523.20

988,944.04

283,519.50

0.10

4,057,753.42

0.00

0.00

Jun

189,216.00

634,523.93

230,063.80

0.10

3,590,426.02

0.00

0.00

Jul

195,523.20

806,314.83

199,663.28

0.10

2,958,820.84

0.00

0.00

Ago

412,473.60

1,023,612.30

158,576.17

0.11

2,330,574.01

0.00

0.00

Sep

275,875.20

907,535.87

117,707.53

0.11

1,685,397.97

0.00

0.00

Oct

249,091.20

776,367.04

75,737.61

0.13

1,148,289.59

0.00

0.00

Nov

552,096.00

752,987.83

40,797.70

0.13

941,981.22

0.00

0.00

2,713,219.20

444,375.40

27,376.95

0.13

3,207,202.09

0.00

0.00

Ene

3,114,979.20

425,265.26

174,733.84

0.12

5,500,000.00

0.00

396,915.91

Feb

2,039,385.60

39,654.11

311,942.41

0.11

5,500,000.00

0.00

1,999,731.38

Mar

409,795.20

60,624.28

311,942.41

0.11

5,500,000.00

0.00

349,170.81

Abr

215,136.00

828,412.40

311,942.41

0.11

4,853,572.88

0.00

0.00

May

222,307.20

988,944.04

281,833.36

0.10

4,058,785.84

0.00

0.00

Jun

189,216.00

634,523.93

230,130.96

0.10

3,591,452.01

0.00

0.00

Jul

168,739.20

806,314.83

199,730.02

0.10

2,933,055.87

0.00

0.00

Ago

417,830.40

1,023,612.30

156,900.11

0.11

2,310,346.66

0.00

0.00

Sep

275,875.20

907,535.87

116,391.70

0.11

1,665,321.71

0.00

0.00

Oct

784,771.20

776,367.04

74,431.61

0.13

1,664,062.88

0.00

0.00

Nov

733,536.00

752,987.83

74,349.72

0.13

1,634,739.94

0.00

0.00

Dic

1,695,427.20

444,375.40

72,442.21

0.13

2,876,205.12

0.00

0.00

Ene

2,123,971.20

425,265.26

153,201.86

0.12

4,556,279.72

0.00

0.00

Feb

563,673.60

39,654.11

262,493.88

0.11

5,050,806.41

0.00

0.00

Mar

436,579.20

60,624.28

294,663.77

0.11

5,393,395.67

0.00

0.00

Abr

241,056.00

828,412.40

308,475.00

0.11

4,773,257.04

0.00

0.00

May

195,523.20

988,944.04

276,608.66

0.10

3,952,207.86

0.00

0.00

Jun

241,056.00

634,523.93

223,197.87

0.10

3,537,377.59

0.00

0.00

Jul

222,307.20

806,314.83

196,212.38

0.10

2,932,916.14

0.00

0.00

Ago

404,438.40

1,023,612.30

156,891.02

0.11

2,296,815.92

0.00

0.00

2010 - 2011

2009 - 2010

Dic


Páá g.

2013 - 2014

2012 - 2013

2011 - 2012


Sep

249,091.20

907,535.87

115,511.50

0.11

1,625,108.03

0.00

0.00

Oct

222,307.20

776,367.04

71,815.64

0.13

1,061,724.82

0.00

0.00

Nov

603,936.00

752,987.83

35,166.50

0.13

908,004.07

0.00

0.00

Dic

2,900,707.20

444,375.40

25,166.67

0.13

3,361,005.45

0.00

0.00

Ene

2,177,539.20

425,265.26

184,739.04

0.12

5,090,812.72

0.00

0.00

Feb

1,216,857.60

39,654.11

297,266.26

0.11

5,500,000.00

0.00

768,016.09

Mar

463,363.20

60,624.28

311,942.41

0.11

5,500,000.00

0.00

402,738.81

Abr

215,136.00

828,412.40

311,942.41

0.11

4,853,572.88

0.00

0.00

May

168,739.20

988,944.04

281,833.36

0.10

4,005,217.84

0.00

0.00

Jun

189,216.00

634,523.93

226,646.27

0.10

3,538,217.53

0.00

0.00

Jul

195,523.20

806,314.83

196,267.02

0.10

2,906,966.39

0.00

0.00

Ago

412,473.60

1,023,612.30

155,202.94

0.11

2,279,083.48

0.00

0.00

Sep

356,227.20

907,535.87

114,357.97

0.11

1,714,644.04

0.00

0.00

Oct

516,931.20

776,367.04

77,640.12

0.13

1,445,128.67

0.00

0.00

Nov

1,226,016.00

752,987.83

60,107.64

0.13

1,910,176.59

0.00

0.00

Dic

2,766,787.20

444,375.40

90,359.88

0.13

4,220,630.64

0.00

0.00

Ene

436,579.20

425,265.26

240,659.27

0.12

4,202,677.28

0.00

0.00

Feb

1,241,049.60

39,654.11

239,491.37

0.11

5,377,164.45

0.00

0.00

Mar

838,339.20

60,624.28

307,947.07

0.11

5,500,000.00

0.00

654,879.26

Abr

241,056.00

828,412.40

311,942.41

0.11

4,879,492.88

0.00

0.00

May

195,523.20

988,944.04

283,519.50

0.10

4,057,753.42

0.00

0.00

Jun

189,216.00

634,523.93

230,063.80

0.10

3,590,426.02

0.00

0.00

Jul

195,523.20

806,314.83

199,663.28

0.10

2,958,820.84

0.00

0.00

Ago

492,825.60

1,023,612.30

158,576.17

0.11

2,410,926.01

0.00

0.00

Sep

249,091.20

907,535.87

122,934.58

0.11

1,738,365.79

0.00

0.00

Oct

356,227.20

776,367.04

79,183.27

0.13

1,307,946.08

0.00

0.00

Nov

189,216.00

752,987.83

51,183.66

0.13

737,378.81

0.00

0.00

Dic

1,400,803.20

444,375.40

14,067.18

0.13

1,691,945.03

0.00

0.00

Ene

3,275,683.20

425,265.26

76,163.51

0.12

4,533,100.50

0.00

0.00

Feb

1,434,585.60

39,654.11

260,986.03

0.11

5,500,000.00

0.00

428,031.87

Mar

1,132,963.20

60,624.28

311,942.41

0.11

5,500,000.00

0.00

1,072,338.81

Abr

266,976.00

828,412.40

311,942.41

0.11

4,905,412.88

0.00

0.00

May

195,523.20

988,944.04

285,205.65

0.10

4,083,505.01

0.00

0.00

Jun

163,296.00

634,523.93

231,738.99

0.10

3,590,097.27

0.00

0.00

Jul

168,739.20

806,314.83

199,641.89

0.10

2,931,710.32

0.00

0.00

Ago

404,438.40

1,023,612.30

156,812.58

0.11

2,295,618.56

0.00

0.00

TOTAL =

161,460,962.72

313,003.97

46,545,418.56


Páá g.


CUADRO N° 1.6: RESUMEN DE LOS RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN


Páá g.



Páá g.

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Overview 5o1f4z

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