Download - Estudio Hidrologico Acari
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
1/84
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
2/84
CONTENIDO
I.- INTRODUCCIN
1.1.- Introduccin1.2.- Antecedentes1.3.- Objetivos.
1.3.1. Objetivos Generales1.3.2. Objetivos Especficos
II.- MODELAMIENTO DE LA CUENCA
2.1.- Introduccin2.2.- Clasificacin de Modelos de Cuenca2.3.- Componentes y Construccin del Modelo
III.- INFORMACIN BASICA
3.1.- Descripcin General de la Cuenca3.1.1 Ubicacin
a) Ubicacin Geogrficab) Ubicacin Poltica
3.1.2 Divisin Hidrogrfica3.2.- Recopilacin de Informacin Bsica3.2.1.- Informacin Geolgica y de Suelos
a) Llanura aluvial inundableb) Llanura aluvial no inundablec) Abanicos aluvialesd) Valle encajonado
3.3.- Sistema Hidrogrfico y Cuenca3.3.1 Sistema Hidrogrfico3.3.2 Subcuencas Tributarias3.3.3 Caractersticas Fisiogrficas de la Cuenca y Subcuencas
(1) rea de cuenca
(2)
Forma de la cuencaFactor de formaCoeficiente de compacidad
(3) Relieve de la CuencaCurva HipsomtricaPendienteRectngulo Equivalente
(4) Mediciones LinealesLongitud de CuencaOrden de Ros
(5) Densidad de Drenaje
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
3/84
IV.- ANLISIS DE LOS PARMETROS METEOROLGICOS
4.1 Precipitacin Pluvial4.2 Temperatura4.3 Presin Atmosfrica4.4 Humedad Relativa4.5 Evaporacin4.6 Vientos
V.- ANLISIS Y TRATAMIENTO DE LA INFORMACIN PLUVIOMTRICA
5.1 Precipitacin5.2 Registro Histrico5.3 Anlisis de Consistencia
5.3.1 Anlisis Grfico5.3.2 Anlisis Doble Masa5.3.3 Anlisis Estadstico de Saltos y Tendencias
5.4 Completacin y Extensin de la Informacin Pluviomtrica5.5 Anlisis Pluviomtrico de la Cuenca
5.5.1 Precipitacin Areal media de la CuencaMtodo de ThiessenMtodo de la Isoyetas
VI.- ANLISIS Y TRATAMIENTO DE LA INFORMACIN HIDROMTRICA
6.1 Registro Histrico6.2 Anlisis de Consistencia6.3 Completacin de la Informacin Hidromtrica
VII.- DETERMINACIN DE LA DISPONIBILIDAD DE AGUA
7.1 Modelo Deterministico-Estocastico de Lutz Scholz7.1.1 Ecuacion del Balance Hidrico7.1.2 Coeficiente de Escurrimiento7.1.3 Precipitacion Efectiva7.1.4 Retencion de la Cuenca7.1.5 Relacion entre Descargas y Retencion7.1.6 Coeficiente de Agotamiento7.1.7 Almacenamiento Hidrico
Acuferos L agunas y Pantanos Nevados
7.1.8 Abastecimiento de la Retencion7.1.9 Determinacin del Caudal Mensual para el Ao Promedio
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
4/84
7.2 Generacin de Caudales Mensuales para Periodos Extendidos7.3 Test Estadisticos7.4 Restricciones del Modelo
VIII. CALCULO DE LA DEMANDA DE AGUA
8.1 Calculo de la Evapotranspiracin de los Cultivos8.2 Calculo de la Evapotranspiracin Potencial Mtodo de Hargreaves8.3 Coeficientes de uso Consuntivo8.4 Eficiencia de Riego8.5 Demanda de Agua Agrcola8.6 Demanda de Agua Poblacional8.7 Demanda de Agua Total
IX. BALANCE HDRICO DE LA CUENCA
9.1 Balance Hdrico del Sector de Riego Puquio9.2 Balance Hdrico del Sector de Riego Acar
X. ANLISIS DE MXIMAS AVENIDAS
10.1 Mtodos Estadsticos en la determinacin de la Precipitacion MaximaA.- Distribucin Gumbel IB.- Distribucin Log-Normal 2pC.- Distribucin Log-Pearson 3p
10.2 Seleccin del periodo de RetornoA.- Aproximacin EmpricaB. Anlisis de Riesgo.C. Anlisis Hidroeconmico
XI. ANLISIS DE CAPACIDAD DEL EMBALSE IRUROXII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
ANEXOS
ANEXO I Informacin Meteorolgica SENAMHIANEXO II Caractersticas Fisiogrficas de la CuencaANEXO III Tratamiento de la Informacin PluviomtricaANEXO IV Tratamiento de la Informacin HidromtricaANEXO V Balance Hdrico de la Cuenca AcarANEXO VI Anlisis de Mximas AvenidasANEXO VII Capacidad de Almacenamiento IruroANEXO VIII Planos Temticos
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
5/84
REPUBLICA DEL PERUMINISTERIO DE AGRICULTURA
INSTITUTO NACIONAL DE RECURSOS NATURALESDIRECCIN GENERAL DE AGUAS Y SUELOS
PERSONAL DIRECTIVO
Ing. Luis enrique Salazar Salazar Intendente de Recursos Hdricos
Ing. Mario Aguirre Nez Director de Recursos Hdricos e Irrigaciones
Ing. Vctor Leandro Silva Jefe de Proyectos Hidrolgicos
Ing. Abelardo Velsquez Alpaca Supervisor del Estudio
Ing. Carlos Enrique Gastelo Villanueva Administrador Tcnico del Distrito de Riego Acar
Yauca Puquio.
PERSONAL PARTICIPANTE
Ing. Mario Ochoa Janampa Coordinador del Proyecto y Responsable del Estudio
Hidrolgico.
Ing. Marcel Arturo Prez Becerra Responsable del Estudio de Inventario de Fuentes de
Aguas Superficiales
Bach. Miguel ngel Quispe Tintaya Responsable de Elaboracin de Mapas Temticos
Sistema de Informacin Geogrfica (SIG)
Jorge Segovia Guerrero Tcnico de campo
Acar, Enero 2004
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
6/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 1 -
ESTUDIO DE BALA NCE HDRICO SUPERFICIAL
DE LA CUENCA DEL RIO ACARI
I.- INTRODUCCION
1.1.- INTRODUCCIN
La Intendencia de Recursos Hdricos (IRH) del Instituto Nacional de
Recursos Naturales (INRENA) en coordinacin con laAdministracin Tcnica del Distrito de Riego Acar Yauca Puquio
(ATDR AYP), programaron realizar el Estudio Integral de los
Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca.
El estudio Integral en mencin tiene tres componentes: Hidrologa
Superficial, Aguas Subterrneas y Calidad de Agua. El componente
Hidrologa Superficial tiene, adems, un estudio complementario de
Inventario de Fuentes de Aguas Superficiales.
El presente estudio corresponde nicamente al componente
Hidrologa Superficial (Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro
Acar), el cual considera como complemento el Inventario de
Fuentes de Aguas Superficiales y el Sistema de Informacin
Geogrfica.
El presente estudio permitir conocer la disponibilidad hdrica, a
nivel de la cuenca y subcuencas, la demanda hdrica por sectores
de riego y comisin de regantes, el balance hdrico por sector de
riego, los caudales de mximas avenidas en puntos importantes de
la cuenca y, finalmente, la capacidad de almacenamiento de la
cuenca colectora Iruro. Dicha informacin obtenida permitir realizar
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
7/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 2 -
una adecuada y eficiente gestin del recurso hdrico de la cuenca
por parte de la Autoridad de agua.
El estudio hidrolgico, adems, contendr una sistematizacin de la
informacin procesada y obtenida en un Sistema de Informacin
Geogrfica (SIG), mediante los planos temticos indicados en los
trminos de referencia del estudio.
La hidrologa es una de las ciencias de la tierra. Estudia el agua de
la tierra, su ocurrencia, circulacin y distribucin, sus propiedades
fsicas y qumicas, y su relacin con las clases de vida. Hidrologaabarca la hidrologa de agua superficial e hidrologa de agua
subterrnea, este ltimo, sin embargo, es considerada estar sujeto
en s misma. Otras ciencias de la tierra relacionadas incluyen la
climatologa, meteorologa, geologa, geomorfologa,
sedimentologa, geografa, y oceanografa.
Ingeniera hidrolgica es una ciencia aplicada, ste utiliza losprincipios hidrolgicos en la solucin de los problemas ingenieriles
originadas por la explotacin humana de los recursos hdricos de la
tierra. En un sentido ms amplio, la ingeniera hidrolgica busca
establecer relaciones que definen la variabilidad espacial, temporal,
estacional, anual, regional, o geogrfica del agua, con el objetivo de
determinar el riesgo social implicado en el dimensionamiento de
sistemas y obras hidrulicas.
La ingeniera hidrolgica toma una vista cuantitativa del ciclo
hidrolgico. Generalmente, las ecuaciones son usadas para
describir la interaccin entre las diferentes fases del ciclo
hidrolgico. La siguiente ecuacin bsica relaciona la precipitacin y
la escorrenta superficial:
(1.1)
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
8/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 3 -
en el que Q = escorrenta superficial, P = precipitacin; y L =
prdidas, o abstracciones hidrolgicas. Este ltimo trmino incluye la
interceptacin, infiltracin, almacenamiento superficial, evaporacin,
y evapotranspiracin.
Generalmente, la cuenca tiene una capacidad abstractiva que acta
para reducir la lluvia total en lluvia efectiva. La capacidad abstractiva
es una caracterstica de la cuenca, que varia con el nivel de
humedad almacenada. La diferencia entre lluvia total y lluvia efectiva
son las prdidas o abstracciones hidrolgicas. La diferencia entre
lluvia total y abstracciones hidrolgicas es llamada escorrenta.Adems, los conceptos de lluvia efectiva y escorrenta son
equivalentes.
1.2.- ANTECEDENTES
En la cuenca hidrogrfica del ro Acar, el sector de riego Acar, y
especficamente el valle de Acar, valle que tiene una extensinagrcola neta de 5,900 Has., no cubre sus requerimientos hdricos
con las aguas superficiales disponibles. Las descargas del ro Acar,
en la estacin de aforos de Bella Unin, durante el prolongado
periodo de estiaje son muy pequeas y corresponden a las
filtraciones de las partes altas de la cuenca, debiendo repartirse esta
mnima cantidad de agua en base a mitas previamente
establecidas. Esta situacin afecta enormemente a la agricultura dela regin, por lo cual los usuarios se han visto precisados a recurrir
al uso del agua subterrnea, no existiendo en la actualidad obras de
regulacin ni derivacin de otras cuencas que permitan mejorar el
riego del valle de Acar; sin embargo, cabe mencionar que en
pocas de avenidas se desperdicia suficiente cantidad de agua, las
cuales podran ser reguladas.
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
9/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 4 -
1.3.- OBJETIVOS.
1.3.1 Objetivos Generales
Realizar el Estudio Hidrolgico Superficial de la cuenca del ro
Acar.
1.3.2 Objetivos Especficos
Determinar la disponibilidad hdrica de la cuenca y de las
subcuencas o tributarios importantes.
Determinar la demanda hdrica de las diferentes comisiones
de regantes que se encuentran dentro de la cuenca.
Realizar el balance hdrico para cada sector de riego dentro
de la cuenca del ro Acar.
Determinar la capacidad de almacenamiento de la cuenca
colectora Iruro.
Estimar los caudales mximos en los puntos de inters del ro
Acar.
II .- MODELAM IENT O DE LA CUENCA
2.1.- INTRODUCCIN
Ciertas aplicaciones de la Ingeniera Hidrolgica pueden requerir
anlisis complejos que involucra la variacin temporal y/o espacial
de la precipitacin, abstracciones hidrolgicas, y escorrenta.
Tpicamente, tales anlisis implican un gran numero de clculos y
son por lo tanto satisfechos con la ayuda de una computadora
digital. El uso de las computadoras en todos los aspectos de la
ingeniera hidrolgica a incrementado el nfasis en el modelamiento
de cuencas.
Un modelo de cuenca es un conjunto de abstracciones matemticas
que describen las fases relevantes del ciclo hidrolgico, con el
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
10/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 5 -
objetivo de simular la conversin de la precipitacin en escorrenta.
En principio, la tcnica de modelamiento de cuenca es aplicable a
cuencas de cualquier tamao, pequeas (unas hectreas),
medianas (decenas de kilmetros cuadrados) o grandes (miles de
kilmetros cuadrados). En la practica, sin embargo, aplicaciones de
modelamiento de cuenca son generalmente confinados al anlisis
de cuencas para el que la descripcin de la variacin temporal y/o
espacial de la precipitacin sea garantizada. Usualmente este es el
caso de cuencas medianas y grandes.
Una aplicacin tpica de modelamiento de cuenca consiste de losiguiente: (1) seleccin del tipo de modelo, (2) formulacin y
construccin del modelo, (3) comprobacin del modelo, y (4)
aplicacin del modelo. Un modelo de cuenca incluye todas las fases
relevantes del ciclo hidrolgico y, como tal, estn compuestos de
uno o ms tcnicas para cada fase.
2.2.- CLASIFICACION DE MODELOS DE CUENCA
Hay muchas aproximaciones a la Ingeniera Hidrolgica, ellos
pueden ser considerados como modelos que buscan representar el
comportamiento de un prototipo (es decir el mundo real).
Generalmente, los modelos pueden ser clasificados como (a)
material, o (b) formal. Un modelo material es una representacin
fsica de un prototipo, ms simple en estructura y con propiedades
similares a aquella del prototipo. Un modelo formal es una
abstraccin matemtica de una situacin idealizada que preserva las
propiedades estructurales importantes del prototipo.
Los modelos materiales pueden ser icnicos o anlogos. Los
modelos icnicos son representaciones simplificadas del sistema
hidrolgico del mundo real, tal como lismetros, simuladores de
lluvia, y cuencas experimentales. Los modelos anlogos son
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
11/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 6 -
aquellos que basan sus mediciones en sustancias diferentes de
aquellas del prototipo, tal como el flujo de corriente elctrica para
representar el flujo de agua.
En Ingeniera Hidrolgica, todos los modelos formales son
matemticos en naturaleza, por lo tanto el uso del termino modelo
matemtico se refiere a todos los modelos formales, este ltimo
trmino es el ms ampliamente utilizado en Ingeniera Hidrolgica.
Los modelos matemticos pueden ser (1) tericos, (2) conceptuales,
o (3) empricos. Un modelo terico esta basado en un conjunto de
leyes generales; contrariamente, un modelo emprico es basado en
inferencias derivadas del anlisis de datos. Un modelo conceptual
esta de algn modo entre modelos tericos y empricos.
En Ingeniera Hidrolgica, cuatro modelos matemticos son de uso
comn: (1) determinstico, (2) probabilstico, (3) conceptual, y (4)
paramtrico. Un modelo determinstico es formulado usando las
leyes de los procesos fsicos o qumicos, como el descrito porecuaciones diferenciales. Un modelo probabilstico, sea estadstico o
estocstico es gobernado por las leyes del cambio o probabilidad.
Los modelos estadsticos tratan con muestras observadas, mientras
que los modelos estocsticos se centran en las propiedades
aleatorias de ciertas series hidrolgicas de tiempo, por ejemplo,
caudales diarios. Un modelo conceptual es una representacin
simplificada de los procesos fsicos, obtenidas agregando susvariaciones espaciales y/o temporales, y descrito en trminos de sus
ecuaciones diferenciales ordinarias o ecuaciones algebraicas. Un
modelo paramtrico (es decir, emprico, o de caja negra) representa
los procesos hidrolgicos por medio de ecuaciones algebraicas que
contienen parmetros a ser determinados por medios empricos.
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
12/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 7 -
2.3.- COMPONENTES Y CONSTRUCCIN DEL MODELO:
Las componentes bsicas del modelo de cuenca son: (1)
precipitacin, (2) abstracciones hidrolgicas, y (3) escorrenta.Usualmente, la precipitacin es la entrada del modelo, las
abstracciones hidrolgicas son determinadas de las propiedades de
la cuenca, y la escorrenta es la salida del modelo.
II I.- INFORMACIN BASICA
3.1.- DESCRIPCIN GENERAL DE LA CUENCA
3.1.1 Ubicacin
La cuenca Acar, se encuentra ubicado geogrficamente
entre los meridianos 741703 y 743831 de longitud oeste y
los paralelos 141604 y 153935 de latitud sur;
polticamente comprende la Provincia de Lucanas del
Departamento de Ayacucho y la Provincia de Caravel del
Departamento de Arequipa. (Ver Fig. 3.1 y Plano 01 del
anexo VIII).
a). Ubicacin Geogrfica
SISTEMAS DATUM COMPONENTES VALOR MINIMO VALOR MAXIMOHORIZONTAL LONGITUD OESTE 7438'31" 7417'03"
WGS 1984 LATITUD SUR 1539'35" 1416'04"
COORDENADAS UTM HORIZONTAL METROS ESTE 538,367 577,234
Zona 18 WGS 1984 METROS NORTE 8'268,686 8'422,636
VERTICAL 4,836
NIVEL MEDIO DEL MAR C Yana Allpa
UBICACIN GEOGRAFICA
COORDENADAS GEOGRAFICAS
ALTITUD m.s.n.m. 0
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
13/84
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
14/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 9 -
3.1.2 Divisin Hidrogrfica
La divisin topogrfica de la cuenca es delimitada por la unin
de puntos altos que separan las cuencas de drenaje ensalidas diferentes. Puesto que, no se identific trasvase y/o
flujo subsuperficial (interflujo y flujo subterrneo) hacia la
cuenca Acar, se considera que la divisin de cuenca
hidrolgica coincide con la divisin topogrfica de la cuenca,
ver Plano 01 del anexo VIII.
La cuenca Acar pertenece a la vertiente del Pacifico y tiene
una direccin Sur-Oeste, limitando por el Oeste con la cuenca
del ro Grande, por el Norte con la cuenca del ro Pampas,
por el Sur-Este con la cuenca del ro Yauca, y, por el Sur-
Oeste con la intercuenca del ro Lomas y el Ocano Pacifico.
3.2.- RECOPILACION DE INFORMACIN BASICA
La informacin recopilada existente es la siguiente:
Expedientes tcnicos, publicaciones y estudios anteriores,
realizadas por las diferentes Instituciones relacionadas con el
uso de los Recursos Hdricos.
1. Inventario, Evaluacin y Uso Racional de los Recursos
Naturales de la Costa, Cuencas de los Ros Acar, Yauca,
Chala y Chparra, publicado por la ONERN.2. Inventario de Infraestructura de Riego en el mbito del
Distrito de Riego Acar Yauca Puquio.
Planos catastrales a escala 1/10,000.
Cartas Nacionales, de las zonas: Santa Ana, Coracora, Acar y
Chavia.
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
15/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 10 -
3.2.1.- Informacin Geolgica y de Suelos
El presente estudio geolgico, realizado a nivel de
reconocimiento, tiene como objetivo principal proporcionar unconocimiento bsico de la cuenca del ro Acar, como apoyo
para la interpretacin y fundamentacin de las diversas
disciplinas conexas como suelos, Ecologa e Hidrologa.
Puesto que no existe informacin geolgica, se ha realizado
observaciones de carcter estratigrfico, litolgico y
estructural en trabajos previos, en los que se ha tratado enforma parcial los aspectos geolgicos de algunas reas de la
zona de estudio, dichos trabajos previos son los siguientes:
Geologa y Mtodos de Explotacin en el Distrito Minero de
Marcona, realizado por Raymond Z. Legault y Rolando
Patio Patroni P. (1971) y Geologa del Valle Inferior del ro
Acar, tesis de grado presentado por Wilfredo Garcia
Marquez (1959).
Desde el punto de vista geolgico, el rea de estudio en sus
orgenes constituy una gran cuenca de sedimentacin, en
donde se depositaron unidades litolgicas de facies marina y
continental, las que posteriormente fueron perturbadas por la
intrusin batoltica y por movimientos geolgicos tanto de tipo
orogentico como epirogentico, lo que queda testificado por
el levantamiento de las cordilleras de la Costa y Andina y el
desarrollo de diversas estructuras geolgicas. Las rocas que
afloran en la regin son sedimentarias, metamrficas e
gneas (intrusivas y efusivas). Las primeras estn
representadas por calizas, areniscas, diatomitas, alternancia
de sedimentos finos con material volcnico, etc. Las
segundas estn conformadas por cuarcitas, mrmol y gneis.
Las rocas gneas intrusivas comprenden, principalmente,
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
16/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 11 -
unidades de composicin granitoide que forma parte del
Batolito Andino que aflora en esta parte del pas y las rocas
gneas efusivas consisten de derrames, tufos, etc. Que
cubren parcial o totalmente estructuras y rocas ms antiguas.
La edad de estas rocas comprende desde el pre-Paleozoico
hasta el cuaternario reciente.
Adems se puede mencionar que a lo largo del valle Acar se
asientan terrenos agrcolas cuyos suelos son de muy buena
calidad, se caracterizan por ser franco arcillosas a francos,
PH neutro, de buena capacidad de intercambio cationico
(CIC) y presencia de piedras y guijarros en algunos lugares a
largo del lecho del ro. En los Planos N08 al N11 del anexo
VIII, se puede observar la variabilidad de los suelos de la
cuenca del ro Acar.
Con la intencin de proporcionar una rpida y breve idea del
paisaje edfico dominante en el valle Acar, se hadiferenciado cuatro paisajes fisiogrficos.
a) Llanura a luv ia l inundable
Dentro de este paisaje se encuentran los suelos ubicados
en la llanura aluvial inundable (piso del valle), en el cauce
actual de ro, en el lecho de inundacin peridica y enaquellas reas de antiguos cauces que han sido ganadas
progresivamente para la agricultura.
La presencia de cantos rodados y arena es comn en las
zonas de inundacin, cauce de ro y riberas. Los problemas
de drenaje en estos suelos son serios, no as en cuanto a la
salinidad, igualmente estn sujetos a erosin lateral durante
la poca de avenidas.
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
17/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 12 -
b) Llanura a luv ia l no inundable
Son suelos por lo general profundos y de buenas
caractersticas texturales que varan desde el franco hastael franco grueso, en estos suelos se detectan problemas de
salinidad.
c ) Abanic os aluv ia les
Este paisaje comprende los suelos que se encuentran
dentro del abanico aluvial reciente de las quebradas
laterales del cauce principal y que en conjunto han formado
una llanura, contribuyendo de este modo a ampliar el rea
agrcola. Son principalmente de caractersticas fsicas
cambiantes. Se tiene as, desde suelos profundos y de
textura moderadamente gruesas hasta superficiales y de
textura gruesa o moderadamente gruesas.
d) Val le enca jonado
Se trata de suelos que se encuentran en terrazas de
diferentes niveles, estando algunas interrumpidas por los
conos de deyeccin de las quebradas que confluyen al
valle. Algunos de los suelos presentan problemas de
salinidad, siendo sus caractersticas principales, la textura
gruesa, presencia de grava redondeada y pedregosidadangular y sub angular.
3.3.- SISTEMA HIDROGRAFICO Y CUENCA
3.3.1 Sistema Hidrogrfico
La cuenca del ro Acar presenta la forma general de un
cuerpo alargado, ensanchado en su parte superior, cuyo
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
18/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 13 -
patrn de drenaje es de tipo dendrtica; su ancho vara entre
52 Km. a la altura de la ciudad de Puquio y 3 Km., cerca de
su desembocadura, a la altura de la localidad de Chavia. El
rea total de drenaje hasta su desembocadura es de 4,299.08
Km2, contando con una longitud mxima de recorrido, desde
sus nacientes, de 214.93 Km. se ha determinado que la
superficie de la cuenca colectora hmeda o cuenca
imbrifera es de 2,633.45 Km2., estando fijado su limite por la
cota 2,800 m.s.n.m., lo cual permite afirmar que el 61.26% del
rea total de la cuenca contribuye sensiblemente al
escurrimiento superficial.
El ro Acar nace en las alturas de la laguna Huancaccocha,
adoptando su primera denominacin como, ro Intoncca;
posteriormente, adopta en forma sucesiva otros nombres,
tales como: ro Iruro y ro San J os luego de la confluencia
con el ro Pallpo, conocindosele con el de ro Acar a partir
de su confluencia con el ro Chilques, el cual conserva hasta
su desembocadura en el ocano pacfico.
3.3.2 Subcuencas Tributarias
Las afluentes principales de la cuenca del ro Acar son: por la
margen derecha, los ros Pallpo, Collopampa, Tinco
Huaranguillo, Pasae y Huajuna y, por la margen izquierda,
los ros Callcacc, Chilques, (en el cual confluyen los ros
Geronta, Yaurihuiri y San Pedro), Matara, y Lucasi. Para
mayor informacin, referirse al Plano N02 del anexo VIII.
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
19/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 14 -
3.3.3 Caractersticas Fisiogrficas de la Cuenca ySubcuencas
Una cuenca puede variar desde tan pequeo como unahectrea a cientos de miles de kilmetros cuadrados.
Cuencas pequeas son aquellas donde la escorrenta es
controlada por procesos de flujo sobre el terreno (overland
flow). Cuencas grandes son aquellas donde la escorrenta es
controlada por procesos de almacenamiento en los cauces de
ros. Entre cuencas pequeas y grandes, hay un amplio rango
de tamaos de cuencas con caractersticas de escorrenta
que est entre aquella de cuencas pequeas y grandes.
Dependiendo de su tamao relativo, cuencas medianas son
referidos como pequeas o grandes.
Con fines de realizar el estudio hidrolgico, la cuenca Acar
se subdividi en 12 subcuencas, de acuerdo a la importancia
de sus tributarios y a la variacin espacial de la precipitacin,
en la Fig. 3.3 se muestra las subcuencas, y en el Plano N03
del anexo VIII, se muestra sta en mayor detalle.
Las caractersticas hidrolgicas de una cuenca son descritas
en trminos de las siguientes propiedades: (1) rea, (2)
forma, (3) relieve, (4) medidas lineales, y (5) patrones de
drenaje. En el Cuadro N01 del anexo II, se presenta las
caractersticas fisiogrficas de la cuenca y subcuencas.
(1) rea de Cuenca
La cuenca Acar tiene un rea de drenaje de 4,299.08 Km2.
rea de cuenca, o rea de drenaje, es quizs la propiedad de
la cuenca ms importante. sta determina el potencial del
volumen de escorrenta, proporcionado la tormenta que cubre
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
20/84
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
21/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 16 -
2L
AK f
(2) Forma de la Cuenca
La forma de la cuenca es el contorno descrito por la
proyeccin horizontal de una cuenca. Horton describi elcontorno de una cuenca normal como un ovoide en forma de
pera, por lo que, podra mencionarse que la cuenca Acar es
una cuenca normal. Cuencas grandes, sin embargo, varan
ampliamente en forma.
Factor de Forma
Una descripcin cuantitativa de la forma de una
cuenca es proporcionada por la siguiente formula:
(3.1)
donde fK = factor de forma,A= rea de la cuenca, y L
= longitud de la cuenca, medido a lo largo del curso deagua ms largo. El rea y la longitud son dadas en
unidades consistentes tal como kilmetros cuadrados y
kilmetros, respectivamente.
Coeficiente de Compacidad
Una descripcin alternativa de la forma de una cuencaesta basado sobre la razn del permetro de la cuenca
al rea. Para este propsito, un circulo equivalente es
definido como un circulo de igual rea a aquella de la
cuenca. El coeficiente de compacidad es la razn del
permetro de cuenca a aquella del circulo equivalente.
Esto conduce a
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
22/84
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
23/84
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
24/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 19 -
(3) Relieve de la Cuenca
Relieve es la diferencia de elevacin entre dos puntos
referenciales. El relieve mximo de la cuenca es la diferenciade elevacin entre el punto ms alto en la divisoria de cuenca
y la salida de la cuenca. La razn de relieve es la razn del
relieve mximo de la cuenca a la distancia recta horizontal
ms larga de la cuenca medida en una direccin paralela a
aquella del curso de agua principal. La razn de relieve es
una medida de la intensidad del proceso erosional activo en
la cuenca.
Curva Hipsomtrica
El relieve total de una cuenca es descrito por anlisis
hipsomtrico.Esto se refiere a una curva adimensional
que muestra la variacin con la elevacin del subarea
de cuenca sobre aquella elevacin. La curva
hipsomtrica de la cuenca Acar, presentada en la Fig.
3.4, muestra el porcentaje de rea en la abscisa y
porcentaje de elevacin en la ordenada.
La elevacin media de la cuenca es obtenida del
porcentaje de altura correspondiente al 50 por ciento
del rea. Para la cuenca Acar es 3481.92 m.s.n.m.
La curva hipsomtrica es usada cuando una variable
hidrolgica tal como la precipitacin, cobertura
vegetativa, o nevados muestra una tendencia marcada
a variar con la altitud. En tales casos, la curva
hipsomtrica proporciona los medios cuantitativos para
evaluar los efectos de la altitud. En el Cuadro N02 y
en la Fig.N01 del anexo II, se presenta los datos y las
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
25/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 20 -
curvas hipsomtricas, respectivamente, de las
Subcuencas del ro Acar.
Ai = Subarea sobre la elevacin Ei
Ac = Area de la cuenca (4299.08 Km2)
Emin = Elevacin mnima de la cuenca ( 0 m.s.n.m.)
Emax = Elevacin mxima de la cuenca (4836 m.s.n.m.)
Otras medidas de relieve de cuencas estn basadas
sobre las caractersticas de corriente y cauce. En
ausencia de controles geolgicos (afloramientos
rocosos), el perfil longitudinal de un ri es usualmente
cncava hacia arriba, es decir, muestra un decremento
persistente en la gradiente del cauce en la direccin
aguas abajo, en la Fig. N3.5 se muestra el perfillongitudinal del ro Acar.
Fig. 3.4 Curva Hipsomtrica: Cuenca Acar
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
90.0
100.0
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0
(Ai/Ac)x100
(Ei-Emin)/(Ema
x-Emin)x100
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
26/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 21 -
La razn para este decremento, aguas abajo, en la
gradiente del cauce no es fcilmente aparente; sin
embargo, se conoce que la gradiente del cauce est
directamente relacionado a la friccin del fondo e
inversamente relacionado al tirante del flujo.
Tpicamente, pequeas corrientes de montaa tienen
valores altos de friccin de fondo (debido a la
presencia de guijarros y cantos rodados en el cauce
del lecho) y tirantes pequeos. Contrariamente, ros
grandes tienen comparativamente valores bajos de
friccin de fondo y tirantes altos.
Pendiente
La gradiente del cauce de un curso de agua principal
es una medida conveniente del relieve de cuenca. La
gradiente del cauce obtenida de las elevaciones
mxima y mnima es referido como la pendiente S1. En
elCuadro N01 del anexo II, se presenta los valores
calculados para la pendiente de la cuenca Acar y
subcuencas.
Una medida algo ms representativa de la gradiente
del cauce es la pendiente S2, definido como lapendiente constante que corta el perfil longitudinal en
dos reas iguales.
Una medida de la gradiente del cauce que toma en
cuenta el tiempo de respuesta de la cuenca es la
pendiente equivalente, o S3. Para calcular esta
pendiente el cauce es dividida en n subtramos, y una
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
27/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 22 -
pendiente es calculado para cada subtramo. Basado
en la ecuacin de Manning, el tiempo de recorrido del
flujo a travs de cada subtramo es asumido que es
inversamente proporcional a la raz cuadrada de esta
pendiente. Igualmente el tiempo de recorrido a travs
del cauce total es asumido que es inversamente
proporcional a la raz cuadrada de la pendiente
equivalente. Esto conduce a la siguiente ecuacin:
2
1
2/1
13
/
n
i
ii
n
ii
SL
LS (3.3)
en el que S3 = pendiente equivalente, Li = cada
longitud i de n subtramos, y S i= cada pendiente i de n
subtramos.
Fig. 3.5 Perfil longitudinal: Cuenca Acar
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.0
Distancia (Km)
Elevacin(m)
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
28/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 23 -
Rectngulo Equivalente
Es el rectngulo que tiene la misma rea y el mismo
permetro que la cuenca. En estas condiciones tendr
el mismo coeficiente de compacidad Kc de Gravelius,
as como tambin iguales parmetros de distribucin
de alturas, igual curva hipsomtrica, etc.
Se deber tener, considerando L y l las dimensiones
del rectngulo equivalente:
A = L.l
AKLPc 212
0.2 AAKLLc
De donde se obtiene:
2./411.2/.. cc KAKL (3.4)
2./411.2/.. cc KAKl (3.5)
(4) Mediciones Lineales
Las mediciones lineales son utilizadas para describir la
caracterstica unidimensional de una cuenca. En elCuadro
N01 del anexo II, se presenta estas caractersticas lineales
de la cuenca Acar y subcuencas.
L
l
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
29/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 24 -
Longitud de Cuenca
La longitud de cuenca (o longitud hidrulica) es la
longitud medida a lo largo del curso de agua principal.El curso de agua principal (o corriente principal) es el
curso de agua central y ms largo de la cuenca y la
nica que conduce escorrenta hacia la salida.
La longitud al centroide de la cuenca es la longitud
medida a lo largo del curso de agua principal, desde la
salida de la cuenca hasta un punto localizado cercano
al centroide.
Orden de Ros
El concepto de orden de corriente es esencial para la
descripcin jerrquica de corrientes dentro de una
cuenca. El flujo sobre terreno podra ser considerado
como una corriente hipottica de orden cero. Una
corriente de primer orden es aquella que recibe flujo de
corrientes de orden cero, es decir, flujo sobre terreno.
Dos corrientes de primer orden se combinan para
formar una corriente de segundo orden. En general
dos corrientes de orden m se combinan para formar
una corriente de orden m+1(ver la Fig. 3.6). El orden
de ro de la cuenca es el orden de la corrienteprincipal.
El orden de corriente de una cuenca esta directamente
relacionado a su tamao. Cuencas grandes tienen
ordenes de corriente de 10 o ms. La evaluacin de
orden de corriente es ampliamente sensible a la escala
del plano. Adems, considerable cuidado es requerido
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
30/84
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
31/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 26 -
(5) Densidad de Drenaje
Las longitudes de todas las corrientes pueden ser sumadas
para determinar la longitud total de la corriente. La densidadde drenaje de la cuenca es la razn de la longitud total de
corriente al rea de cuenca. Una densidad de drenaje alta
refleja una respuesta de escorrenta rpida y empinada,
mientras que una densidad de drenaje baja es caracterstica
de una respuesta de escorrenta tarda.
En elCuadro N01 del anexo II, se presenta los valores delndice de drenaje de la cuenca Acar y subcuencas, en el que
se observa que tanto la cuenca Acar as como las
subcuencas tienen un ndice de drenaje bajo, por lo que la
respuesta de la escorrenta es tarda.
IV .- AN LI SIS DE LOS PARMETROS METEOROLGICOS
4.1 PRECIPITACIN PLUVIAL
De acuerdo a la informacin disponible, la precipitacin pluvial en la
regin vara desde escasos milmetros en la Costa rida y desrtica
hasta un promedio de 680 milmetros en el sector de puna con una
altitud aproximada de 4,800 m.s.n.m. En elanexo I, se presenta el
resumen de datos pluviomtricos al nivel de promedios mensuales yanuales adquiridas del SENAMHI.
De acuerdo a la distribucin pluvial descrita, el rea estudiada puede
dividirse, desde el punto de vista meteorolgico, en dos sectores:
uno, que seria el sector denominado cuenca seca, comprendido
entre el litoral marino y la costa que varia entre 2,800 m.s.n.m. por el
noroeste y 3,000 m.s.n.m. por el sureste, siendo sus precipitaciones
del orden de 0 mm. en la faja litoral y de 250 mm. en el nivel
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
32/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 27 -
altitudinal superior, por lo que esta rea no cuenta con escorrenta
superficial y su aporte efectivo hacia el caudal de los ros es
prcticamente nulo. El otro sector, denominado cuenca Hmeda,
comprendido entre el lmite superior de la cuenca seca y la
divisoria de aguas, variando sus parmetros pluviales entre 250 mm.
en el nivel altitudinal inferior y alrededor de 700 mm. en el nivel
altitudinal superior, constituyndose de esta manera en el rea de
verdadero aporte de escorrenta superficial y subterrnea.
Las estaciones ubicadas en los sectores andinos presentan un
rgimen pluvial netamente de verano, ya que las lluvias tienen sus
inicios en los meses primaverales y van cobrando mayor intensidad
(mes de Febrero), para luego decrecer casi bruscamente durante el
mes de Abril, en que se inicia un periodo de estiaje que se
caracteriza por la ocurrencia de precipitaciones muy escasas o por la
ausencia definitiva de estas en algunos meses, especialmente
durante los meses ms fros de J unio y Agosto.
En lo que respecta a los valores mximos y mnimos extremos
mensuales, es interesante resaltar la existencia de notables
oscilaciones, que en algunas estaciones alcanzan a los 300 mm.
promedio (caso de Puquio y Cceccaa). Se podra considerar que
estas oscilaciones excesivas son producto de la alternancia de aos
muy abundantes en lluvias con aos de escasez extrema y, en cierta
forma, esto es indicativo de que en el rea es de esperarse una
variacin anual muy marcada que no esta sujeta a periodicidades,
resultando ello muy perjudicial para las actividades agropecuarias de
estas cuencas.
4.2 TEMPERATURA
La temperatura es el elemento mas ligado en sus variaciones al
factor altitudinal. En la cuenca, se ha podido apreciar que varia
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
33/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 28 -
desde el tipo semi-calido (19 C aproximadamente) en el rea de
Costa hasta el tipo frgido (5 C aproximadamente) en el sector de
puna, quedando comprendida entre estos extremos una serie de
variaciones trmicas que se caracterizan a cada uno de los pisos
altitudinales apreciados en las cuencas.
De la red meteorolgica existente, solo 5 estaciones cuentan con
datos de temperatura estadstica confiables; de ellas, 3 que se
encuentran en Puquio, Palcachacra y Cecchapampa, se ubican en la
Sierra; y 2 que se encuentran en Acar y Punta Lomas, se ubican en
la Costa. En el Anexo Ise presentan los datos y grficos de estas
estaciones., en el que se aprecia el rgimen de las temperaturas
medias mensuales, as como tambin el rgimen de sus valores
mensuales mximas y mnimos extremos.
En lo que respecta a los valores mensuales mximos y mnimos
extremos, puede decirse, que la oscilacin entre estos dos valores
extremos es relativamente baja al nivel de la faja litoral tornndosemayor para los datos registrados en las estaciones ubicadas hacia el
interior o tierra adentro del litoral; esto seria indicativo de que las
temperaturas a nivel del litoral son ms estables en su rgimen que
las temperaturas registradas en el interior de las cuencas, lo cual
probablemente se debe a la influencia del mar que actuara como un
termo-regulador.
Para las estaciones de sierra (Puquio, Palcachacra y
Cecchapampa), el rgimen de temperaturas mensuales se presenta
en general menos oscilante que las estaciones de la faja de Costa.
Se puede decir que siempre existe la tendencia a presentar las
temperaturas mas altas durante los meses de primavera y verano,
descendiendo estos valores durante los meses mas fros de la
estacin invernal, pero la oscilacin entre los meses clidos y los
meses mas fros es relativamente muy reducida con respecto a lo
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
34/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 29 -
que ocurre para dichos meses en la estacione ubicada en el sector
de Costa. Esto se debera principalmente a factores de orden
atmosfrico, dentro de los cuales durante los meses invernales es
prcticamente ausente permitiendo la incidencia directa de la
insolacin solar, que durante las horas del da llega a calentar
notablemente la superficie terrestre registrando temperaturas muy
elevadas; por otra parte, durante la noche, las temperaturas no
llegan a descender a niveles inferiores extremos dando como
resultado promedios diarios que se pueden considerar altos; estos, a
su vez, generalmente los promedios mensuales que son muy poco
diferenciables de los promedios registrados durante los meses ms
clidos en los cuales si hay presencia de estratos nubosos
profundos que interfieren la incidencia de la insolacin solar,
evitando el sobre-calentamiento de la superficie terrestre. Es, por las
razones expuestas, que los valores mximo y mnimo extremos para
estas estaciones de Sierra se presentan ligeramente ms oscilantes
durante el invierno que durante la primavera y verano, obtenindose
como consecuencia de estas variaciones un rgimen mensual
promedio muy poco oscilante, tal como puede apreciar en los
Grficos del anexo I. Respecto a las temperaturas mnimas
extremas, es interesante resaltar, que no obstante encontrarse las
estaciones indicadas a altitudes comprendidas entre 3,200 y 3,900
m.s.n.m., estas no alcanzan niveles extremos de congelacin, sino
que se sitan, en el peor de los casos, a 1.4 C sobre 0
(Cecchapampa) durante el mes de J ulio, que se registra como unode los mas fros; esto indicara que, en este sector del rea andina
de las cuencas, la ocurrencia de las heladas perjudiciales a la
agricultura es probablemente eventual aunque sin descartar que su
intensidad debe ser fuerte.
Para el sector andino de puna, en realidad no se cuenta con ninguna
estacin en esta rea, se estima que la temperatura en estas reasdebe variar, en promedio, entre 10 C a nivel de los 3,500 m.s.n.m. y
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
35/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 30 -
3C por encima de los 4,500 m.s.n.m. indudablemente, la latitud
interviene como un factor decisivo en la ocurrencia de temperaturas
bajas o heladas, las que, gradualmente, conforme se asciende hacia
el rea de paredes naturales, van limitando la actividad agrcola de
la zona.
4.3 PRESIN ATMOSFRICA
La presin atmosfrica en la cuenca Acar tiene un promedio anual
de 1012.7 mb. y el rgimen mensual varia en forma regular
presentando la mnima en Febrero con 1010.3 mb., el cual se
incrementa progresivamente hasta Agosto alcanzando 1014.5 mb.;
de este mes hacia delante, decrece por un periodo de 5 meses
(Septiembre Enero). La oscilacin media anual es de 4.2 mb. y
dada la regularidad de esta variacin gradual, se puede establecer
que hay estabilidad climtica dentro de esta rea.
4.4 HUMEDAD RELATIVA
Para el estudio de este elemento meteorolgico, se ha contado con
informacin proveniente de 5 estaciones de las cuales 2 se
encuentra ubicada en la Costa (Acar y Punta Lomas) y las 3
restantes (Puquio, Palcachacra y Cecchapampa) en el sector andino
de la cuenca. Los promedios anuales de humedad relativa
calculados para cada una de las estaciones con datosestadsticamente confiables oscila entre 72% H.R. para Acar en la
costa, mientras que en sector de sierra dicho promedio oscila entre
55% H.R.
En losGrficos 1 al 10 del Anexo I, se ofrece el rgimen mensual de
los datos de humedad relativa registrados en las estaciones
referidas, en donde puede apreciarse que este elemento
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
36/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 31 -
meteorolgico tiene muy poca variabilidad en el sector de Costa,
alcanzando porcentajes que varan entre 8% y 4% para los meses
ms hmedos y ms secos. Asimismo, cabe resaltar que el rgimen
acusa variaciones inversas en su marcha para las estaciones
prximas al litoral de Costa (Punta Lomas).
Este tipo de rgimen de humedad relativa se puede explicar como
consecuencia de las persistentes nieblas advectivas que ingresan a
la faja de Costa durante los meses mas fros, incidiendo con mayor
intensidad en la zona del litoral.
En el rea de Sierra, el rgimen de la humedad relativa se presenta
invertido con respecto a la marcha de la humedad entre Noviembre y
Abril, mientras que los ms bajos ocurren entre Mayo y Octubre. La
oscilacin alcanza una mayor variacin, la cual parece
incrementarse en relacin directa con la altitud; en el presente caso,
varia entre 50% en la estacin de Puquio. Con respecto a los valores
mximos y mnimos extremos, se observa que esta rea conforma
una oscilacin mucho mas fuerte que la calculada para los valores
registrados en el sector de Costa. Esta oscilacin alcanza un valor
de 65% en la estacin de Puquio, ubicndose entre 86% de H.R.
mxima y 21% de H.R. mnima, la misma que se mantiene casi igual
para las de mas estaciones que registran H.R. en la Sierra
(Palcachacra y Cecchapampa).
4.5 EVAPORACIN
Se tienen datos de 3 estaciones meteorolgicas, de las cuales
solamente 2 ofrecen confianza estadstica y 1 se han tomado como
referencia.
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
37/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 32 -
De las 2 que ofrecen confianza, 1 se halla en la Costa (Acar) y una
en la sierra (Puquio). La estacin como referencia es la de
Palcachacra, ubicadas en la Sierra.
Se observa que la evaporacin es menor en la Costa que en la
Sierra y al mismo tiempo presenta un rgimen de distribucin anual
inverso, es decir, que mientras en la Costa hay menor evaporacin
durante el invierno que en el verano, en la sierra la mayor
evaporacin se registra durante el invierno. As, se ve que en la
Costa se promedia una evaporacin anual de alrededor de 1,200
mm., siendo mayor desde Noviembre a Mayo, en que el promedio
mensual se ubica alrededor de 130 mm. y menor desde J unio a
Octubre cuando el promedio mensual solo llega a 84 mm.
En el sector de Sierra, se registra un promedio anual de
aproximadamente 1,700 mm. de evaporacin (para este clculo se
ha tomado en cuenta la estacin referencial adems de la estacin
de Puquio), siendo mayor desde Mayo a Octubre, en que elpromedio mensual esta alrededor de 177 mm., y menor desde
Noviembre a Abril, cuando el promedio mensual solo alcanza 115
mm.
4.6 VIENTOS
La estacin de J uan Bautista (Marcona), ubicada a 31 metros sobreel nivel del mar, es la nica que registra informacin sobre la
ocurrencia de vientos superficiales. Los datos registrados
corresponden a un periodo de 13 aos (1958 1970) y muestran
una persistencia notable de vientos dominantes S y SE con
velocidades promedios mensuales mximas de 13.3 Km/h.
De acuerdo a estas cifras y segn la escala de clasificacin de
Beaufort, estos vientos caen dentro de la denominacin de Brisa
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
38/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 33 -
muy Dbil a Brisa Dbil. En consecuencia, generalizando estas
caractersticas para el rea de Costa del presente estudio, se puede
asegurar que el viento no constituye problema alguno para la
conduccin de proyectos agrcolas a pecuarios.
V.- ANLISIS Y TRATAMIENTO DE LA INFORMACIN
PLUVIOMTRICA
5.1 PRECIPITACIN
La atmsfera de la tierra contiene vapor de agua. La cantidad de
vapor de agua puede ser convenientemente expresada en trminos
de una altura de agua precipitable. Esta es la altura de agua que
seria comprendido si todo el vapor de agua en la columna de aire
sobre un rea dada fuera a condensar y precipitar sobre aquella
rea.
La formacin de precipitacin requiere la elevacin de una masa de
agua en la atmsfera de tal manera que se enfre y parte de su
humedad se condense. Los tres tipos principales para la elevacin
de masas de aire son la elevacin frontal, donde el aire caliente es
elevado sobre aire fro por un pasaje frontal; laelevacin convectiva,
donde el aire se arrastra hacia arriba por una accin convectiva,
como ocurre en el centro de una tormenta elctrica; y la elevacin
orogrfica, mediante la cual una masa de aire se eleva para pasar
por encima de una cadena montaosa. En el rea de estudio la
precipitacin es principalmente de tipo orogrfico, por la presencia
de la cordillera de los andes, sin embargo, en la naturaleza, los
efectos de estos varios tipos de enfriamiento a menudo estn
interrelacionados, y la precipitacin resultante no puede identificarse
como de un solo tipo.
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
39/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 34 -
La precipitacin, incluye todas las formas que el agua cae a la
superficie terrestre, ya sea en forma liquida o slida. La precipitacin
ocurre principalmente en la forma de llovizna, lluvia, nieve, o
granizo. En la cuenca de estudio (cuenca Acar) se pudo identificar
que la precipitacin es principalmente en forma de lluvia,
ocasionalmente, en la parte alta de la cuenca, es en forma de
granizo, por lo que, en el presente estudio la lluvia es referida como
la precipitacin.
5.2 REGISTRO HISTORICO
Para el estudio hidrolgico de la cuenca Acar, se utiliz 11
estaciones pluviomtricas, de las cuales 08 se encuentran dentro de
la cuenca Acar y 03 en cuencas vecinas (01 en la cuenca del ro
Grande, 01 en la cuenca del ro Pampas y 01 en la cuenca del ro
Ocoa). El Cuadro N1 del anexo III, muestra la relacin deestaciones meteorolgicas utilizadas en el estudio de cuenca, y en
el Plano 05 del anexo VIII, se presenta la ubicacin de las
estaciones pluviomtricas.
De las 11 estaciones pluviomtricas utilizadas en la cuenca de
estudio, lamentablemente, 09 se encuentran actualmente
paralizadas, contndose con informacin, en el mejor de los casos,hasta el ao 1987; por lo que se dispone nicamente con 02
estaciones que en la actualidad se encuentran en funcionamiento,
ubicadas en la cuenca de Acar (Lucanas y Puquio), estas 02
estaciones fueron utilizadas para la completacin y extensin de
datos faltantes de las otras 09 estaciones.
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
40/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 35 -
5.3 ANALISIS DE CONSISTENCIA
La no-homogeneidad e inconsistencia en secuencias hidrolgicas
representa uno de los aspectos ms importantes del estudio en lahidrologa, puesto que si stos no son identificados y eliminados, un
error significativo puede introducirse en todos los anlisis futuros
obteniendo resultados altamente sesgados.
Inconsistencia es sinnimo de error sistemtico y se presenta como
saltos y tendencias, y no-homogeneidad es definido como los
cambios de los datos vrgenes con el tiempo.
En general, los datos medidos incluyen dos tipos de errores: (a)
Errores aleatorios o accidentales y (b) Errores sistemticos; los
errores aleatorios se presentan a causa de la inexactitud en las
mediciones y observaciones. Las causas que dan lugar a este tipo
de errores pueden ser diversas, teniendo entre las ms comunes:
lecturas poco conscientes, aparato ligeramente estropeado y malcolocado, errores de trascripcin de clculo, copia, impresin e
interpretacin. Los errores sistemticos son los de mayor
importancia, ya que los datos pueden ser incrementados reducidos
sistemticamente; los errores sistemticos pueden ser a la vez
naturales, artificiales u ocasionados por la intervencin de la mano
del hombre, los mismos que ocurren como saltos y como
tendencias.
Desde un punto de vista prctico son de mayor inters los errores
sistemticos ocasionados por la intervencin de la mano del hombre
y en ellos se concentra el anlisis de consistencia
Antes de evaluar la consistencia de la informacin pluviomtrica, se
realiz la completacin de los datos mensuales faltantes, utilizandopara ello, la informacin de los aos con registros completos (es
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
41/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 36 -
decir, aquellas que tengan durante los doce meses) an stas no
sean consecutivas, obtenindose de esta manera la precipitacin
promedio multi-anual a nivel mensual y anual, luego se procedi a
hallar el factor adimensional (k) para cada mes del ao, con la
siguiente ecuacin:
X
xK
i
i (5.1)
donde:
ix = Precipitacin promedio multi-anual del mes i
X= Precipitacin promedio multi-anual a nivel anual.
Con este factor kse procedi a hallar la precipitacin de los meses
faltantes. En los Cuadros del anexo III, se presenta la informacin
debidamente completada de las 11 estaciones.
Puesto que se dispone de series mltiples de la informacin
pluviomtrica en la cuenca de estudio, se procedi a realizar elanlisis de doble masa para la identificacin de saltos.
5.3.1 Anlisis Grfico
Las estaciones pluviomtricas de mayor importancia en la
cuenca de estudio son, Cecchapampa, Pampa Galeras,
Puquio, Paucacorral, Cceccaa, Lucanas, Pampahuasi y
Pampamarca, puesto que se encuentran ubicadas en la parte
alta de la cuenca (ver el Plano 05 del anexo VIII), zona de
mayor precipitacin, por lo que se analizar en estas
estaciones la variacin temporal de la precipitacin.
En las Figs. N 01 y 02 del Anexo III, puede notarse que las
08 estaciones tienen similar variacin temporal de la
precipitacin mensual, adems, aos hmedos y aos secos
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
42/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 37 -
tambin coincidentes, salvo algunos puntos que
presumiblemente podra tratarse de un salto.
5.3.2 Anlisis Doble Masa
El anlisis de doble masa, es una herramienta muy conocida
y utilizada en la deteccin de inconsistencias en los datos
hidrolgicos mltiples (cuando se disponen de dos o ms
series de datos) en lo que respecta a errores que pueden
haberse producido durante la obtencin de los mismos, pero
no para realizar una correccin a partir de la curva de doble
masa.
Los posibles errores se pueden detectar por el quiebre o
quiebres que presenta la recta de doble masa;
considerndose un registro de datos con menos errores
sistemticos, en la medida que presenta un menor numero de
puntos de quiebre.
Un quiebre de la recta de doble masa o un cambio de
pendiente, puede o no ser significativo, ya que si dicho
cambio esta dentro de los limites de confianza de la variacin
de la recta para un nivel de probabilidades dado, entonces el
salto no es significativo, el mismo que se comprobar
mediante un anlisis estadstico.
Para el anlisis de doble masa de las 07 estaciones,
indicadas anteriormente; no se tom en cuenta en el anlisis
preliminar de seleccin de la estacin base la estacin
Cecchapampa ya que su informacin disponible no coincide
con los aos comunes de los otros; se tiene 15 aos
comunes, del 1966 al 1980 (ver el Cuadro N02 y 03 del
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
43/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 38 -
anexo III), ploteandose en el eje de las abscisas el promedio
anual acumulado de la informacin de las 07 estaciones y, en
el eje de las ordenadas la informacin anual acumulada de
cada una de las estaciones de anlisis (ver Fig. N 03 del
anexo III). Observando este grfico, se seleccion la estacin
Pampamarca como estacin base, puesto que presenta
mayor regularidad, vale decir tiene menor numero de puntos
de quiebre, por tanto se considera como la ms confiable.
Luego, la estacin seleccionada como la ms confiable se
plote en el eje de las abscisas y, en las ordenadas cada una
de las dems estaciones, obtenindose as tantas rectas
como nmeros de series se tengan menos uno (ver la Fig. N
04 del anexo III). En estos grficos se definen el o los
quiebres que pueden ser significativos para su posterior
anlisis estadstico.
Una vez identificado el o los periodos con informacindudosa, se procede a evaluar y cuantificar el salto,
tratndolos a cada uno de los registros como series simples
independientes y de tiempo de cambio conocido.
5.3.3 Anlisis Estadstico de Saltos y Tendencias
En el Cuadro N04 del anexo III, se presenta el anlisis ytratamiento estadstico completo de las 11 estaciones
utilizadas en el estudio de la cuenca Acar, incluido el anlisis
de saltos y tendencias, as como las respectivas correcciones.
Las estaciones pluviomtricas de Acar y Huarato, puesto que
se encuentran en la costa (200 y 350 m.s.n.m.,
respectivamente) registran precipitaciones mensuales muy
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
44/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 39 -
bajos, por lo que fueron excluidos del anlisis de completacin
y extensin, considerndose que la serie histrica es de
similar comportamiento durante los siguientes aos.
La estacin Pampamarca, observando el grfico de
precipitacin anual (ver la Fig. N02, del anexo III), no se
aprecia salto alguno en la serie histrica, sin embargo
revisando la serie estacional en el anlisis de salto, se puede
observar algunos datos puntuales con posible salto o error
sistemtico, por lo que se procedi a analizar
estadsticamente los periodos de 1966 a 1974 como primer
periodo y segundo periodo de 1981 a 1996, asumindose
estos como aos hmedos, encontrndose que presenta
inconsistencia en la media y desviacin estndar, por lo que el
primer periodo fue corregido asumiendo la informacin ms
reciente como la ms confiable. La serie corregida por salto
no presenta tendencia.
Al realizar el anlisis de salto de la serie histrica en la
estacin Pampahuasi, se observa el histograma anual de la
precipitacin (Fig. N02 del anexo III), en el que no se observa
salto alguno, sin embargo revisando la serie estacional en el
anlisis de salto se aprecia un salto el ao 1967, ya que todas
las estaciones cercanas registran valores altos este ao, no
se procedi a corregir este salto. La serie histrica, adems,presenta una tendencia decreciente, esta tendencia es de
esperarse ya que se cuenta con una serie muy corta y esta
pasa de aos hmedos a aos secos, por lo tanto no se
procedi a corregir por tendencia.
Observando el histograma de precipitacin anual (Fig. N02
del anexo III), se puede notar que la estacin Pampa Galeras
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
45/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 40 -
no presenta ningn salto, sin embargo, en la serie estacional
se observa un dato muy alto el ao 1970, y puesto que las
estaciones vecinas tambin registraron valores altos en dicho
ao, se asume que el valor es el correcto y no se procedi a
corregir por salto. La serie histrica no presenta tendencia.
La serie histrica de la estacin Lucanas, de acuerdo al
anlisis del histograma estacional, presenta un posible salto el
ao 1985, el cual es corroborado con el anlisis estadstico,
dicho salto es corregido considerando como segundo periodo
los aos entre 1986 al 2002. la serie libre de salto no presenta
tendencia.
La serie histrica de la estacin Puquio, de acuerdo al anlisis
del histograma estacional y al anlisis estadstico, se
encuentra libre de saltos y tendencias.
De acuerdo al anlisis del histograma de precipitacin anual
(Fig. N02 del anexo III), y al anlisis estadstico, la serie
histrica de la estacin Ceccaa, presenta posibles saltos los
aos 1967 y 1974 a 1977, sin embargo, puesto que las dems
estaciones vecinas tambin registran valores altos el ao
1967 no se realiz la correccin de este ao, pero los aos
1974 a 1977 son corregidos con el periodo 1967 a 1973,
puesto que se observa en la Fig. N02 del anexo III, que sonparte de los aos hmedos. La serie libre de salto no presenta
tendencia.
La serie histrica de la estacin pluviomtrica Paucacorral,
presenta un posible salto el ao 1967, sin embargo ste no se
procedi a corregir, ya que las dems estaciones vecinas
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
46/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 41 -
tambin registran valores altos el mismo ao. La serie esta
libre de tendencia.
La estacin Cecchapampa, en el anlisis de salto,
considerando como primer periodo de 1968 a 1977 y segundo
periodo de 1978 a 1982, presenta inconsistencia en la
desviacin standart, sin embargo analizando el histograma
comparativo de la Fig. 02 del anexo III, se observa que el
segundo periodo coincide con los aos secos, por lo que es
lgico que presente dicha inconsistencia, por tanto esta serie
no fue corregida por salto. La serie histrica no presenta
tendencia.
En el anlisis de salto de la estacin Urayhuma, considerando
como primer periodo de 1965 a 1972 y segundo periodo de
1973 a 1975, se verifica que tiene inconsistencia tanto en la
media como en la desviacin standart, por lo que el segundo
periodo fue corregido asumiendo que el primer periodocoincide con los aos hmedos as como el segundo periodo.
La serie corregida por salto no presenta tendencia.
En el anlisis de salto de la serie histrica en la estacin
Huarato, considerando como primer periodo de 1965 a 1973 y
segundo periodo de 1980 a 1984, se verifica que tiene
inconsistencia en la desviacin standart, sin embargo no escorregido, puesto que el posible salto del segundo periodo
podra ser explicado por la influencia del fenmeno de El
Nio, ya que la estacin se encuentra a una cota de 350
m.s.n.m. La serie histrica no presenta tendencia.
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
47/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 42 -
5.4 COMPLETACION Y EXTENSIN DE LA INFORMACIN
PLUVIOMETRICA
Como se indic anteriormente, 09 de las 11 estaciones utilizadas enel estudio hidrolgico de la cuenca Acar, se encuentran paralizadas
en el mejor de los casos desde el ao 1987, por lo que se utiliz la
informacin histrica de las 02 estaciones, que actualmente se
encuentran en funcionamiento, (Lucanas y Puquio, ubicadas dentro
de la cuenca Acar), para la completacin y extensin de la serie
histrica.
Para realizar la completacin y extensin de datos, se utiliz los
modelos de regresin lineal simple y mltiple mediante una
correlacin espacial y, para ello se hizo uso del programa:
completacin y extensin de datos para series hidrolgicas
estacionales basado en la regresin lineal, MISSEL7, elaborado por
el Dr. J os Salas- hydrology and water resources program, Colorado
state university.
Inicialmente, se procedi a la completacin de los datos faltantes de
las 02 estaciones consideradas como completas, Lucanas y Puquio;
Lucanas, utilizando el factor mensual adimensional (k) y; Puquio, por
regresin lineal simple con Lucanas.
Luego, la completacin y extensin de las diferentes estaciones
pluviomtricas fue realizada por regresin lineal mltiple con lasestaciones de Lucanas y Puquio, salvo la estacin de Acar y
Huarato, que por encontrarse en la costa no correlaciona con estas
estaciones y, por lo tanto se desarroll los clculos considerando
nicamente los datos registrados. En el Cuadro N04 del anexo III,
se presenta los datos completados y extendidos de las 11
estaciones de anlisis.
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
48/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 43 -
5.5 ANALISIS PLUVIOMETRICO DE LA CUENCA
5.5.1 Precipitacin areal media de la cuenca
Determinar la precipitacin areal promedio de una cuenca, a
partir de los registros histricos, es de suma importancia para
cuantificar la disponibilidad hdrica de la cuenca. En el
presente estudio se determin la precipitacin areal promedio
de la cuenca y subcuencas, tanto anual como mensual,
mediante dos mtodos: El mtodo de Thiessen y el mtodo
de las isoyetas.
Mtodo de Thiessen:
El mtodo de Thiessen establece que en cualquier punto de
la cuenca la lluvia es igual a la que se registra en el
pluvimetro ms cercano; por lo que la precipitacin
registrada en un pluvimetro dado se aplica hasta la mitad de
la distancia a la siguiente estacin pluviomtrica en cualquier
direccin. Los pesos relativos de cada pluvimetro se
determinan de las correspondientes reas de aplicacin en
una red de polgonos de Thiessen, cuyas fronteras estn
formadas por los bisectores perpendiculares a las lneas que
unen pluvimetros adyacentes; luego la precipitacin
promedio para la cuenca sobre el rea es
Pprom.= (1/A)AjPj (j = 1,2,....,J ) (5.2)
donde J es el nmero de pluvimetros que se utilizan en el
anlisis, Ajes el rea de la cuenca que se asigna a cada uno
de ellos y Pjes la lluvia registrada en el pluvimetro j-simo.
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
49/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 44 -
El mtodo de Thiessen generalmente es ms exacto que el
mtodo de la media aritmtica, pero no tiene en cuenta en
forma directa las influencias de la orografa en la lluvia. En la
Fig. N0 5 del anexo III, se muestra los polgonos de Thiessen
para el clculo de la precipitacin promedio y en los Cuadros
N05 y 06 del anexo III, se muestran los clculos de la
precipitacin areal promedio de la cuenca y subcuencas.
Mtodo de la Isoyetas:
La influencia orogrfica es superado de algn modo mediante
la construccin de isoyetas, utilizando profundidades que se
observan en los pluvimetros e interpolando entre
pluvimetros adyacentes. Una vez construido el mapa de
isoyetas, se mide el rea Aj entre cada par de isoyetas en la
cuenca y se multiplica por el promedio Pj de las
profundidades de lluvia de las dos isoyetas adyacentes para
calcular la precipitacin promedio sobre el rea mediante la
Ec. (5.2). En lasFigs. N06 al 18 del anexo III, se muestra las
isoyetas a nivel anual y mensual utilizadas en el clculo de la
precipitacin areal promedio de la cuenca y subcuencas, y en
el Cuadro N07 del anexo III, se muestra los clculos de la
precipitacin areal promedio.
Thiessen Isoy etas
(mm) (mm)
Acar 454.15 390.94
SC-1 Iruro-Chacarangra 513.37 522.7
SC-1,2 Iruro 569.43 565.9
SC-3 Pallpo 588.03 558.46
SC-1,2,3,4 San Jos 568.87 554.61
SC-5 Yaurihuiri 775.42 790.36
SC-6 Pucaccocha 756.58 782
SC-7 San Pedro 662.56 710.92
SC-8 Geronta 629.84 654.72SC-5,6,7,8,9 Chilques 677.04 706.64
Cuenca ySubcuenca
Tributariosprincipales
PP Areal Prom .
Cuadro 5.1: Precipitacion areal promedio
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
50/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 45 -
VI.- AN LISIS Y TRATAMI ENTO DE LA INFORMACIN
HIDROMTRICA
6.1 REGISTRO HISTORICO
La cuenca del ro Acar, en su parte alta, dispone de pequeos
represamientos tendientes a mejorar el riego de las tierras agrcolas
de la parte alta, ellos son: Sistema de lagunas Orconccocha-
Yaurihuiri y Pucaccocha-Islaccocha, situados en la parte alta del ro
Chilques, de las cuales la segunda y tercera se hallan represadas;
este conjunto cuenta con un volumen almacenado de,
aproximadamente, 35.0 MMC; destinado al mejoramiento de riego
en los distritos de Puquio, San Andrs y Chilques. Con esta misma
finalidad, se ha efectuado obras de represamiento en el pequeo
vaso de Pachaya, ubicado en la quebrada de Geronta, afluente del
ro Chilques, el cual almacena un volumen aproximado de 3.8 MMC.
Estas pequeas obras de regulacin han producido slo una
pequea variacin en el rgimen de escurrimiento natural del ro
Acar; y considerando su escasa envergadura, se asume que no
afectan el caudal natural que trae el ro y que es controlado en la
cabecera del valle de Acar.
La cuenca del ro Acar, no cuenta con una seccin de control
convenientemente acondicionada para medir el caudal que discurre
por su cauce; la estimacin del mismo se efecta en la hipottica
estacin de aforos Bella Unin, aclarndose que en dicha estacin
no se cuenta con el equipo ms elemental de medicin,
realizndose sta en forma rustica y/o simplemente por observacin
visual.
La estacin de aforos Bella Unin, se encuentra ubicado en el lugar
que podra ser considerado como cabecera de valle, en las
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
51/84
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
52/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 47 -
embargo, aquel ao tambin las precipitaciones fueron altas en las
estaciones ubicadas en la parte alta de la cuenca, por lo que no se
procedi a corregir este dato, sin considerar el dato de 1967, la serie
histrica est libre de saltos y tendencias.
6.3 COMPLETACION DE LA INFORMACIN HIDROMETRICA
Como se indic anteriormente, en la estacin de aforos Bella Unin,
se cuenta con un registro histrico de caudales medios mensuales
durante el periodo 1960 a 2002, en el que se observa la falta de
datos en algunos pocos meses de diferentes aos., por lo que, se
realiz la completacin de estos datos faltantes considerando
nicamente el promedio mensual a nivel multianual. En elCuadro
N02 del anexo IV, se muestra la informacin hidromtrica
debidamente completada.
VII .- DETERMI NACIN DE LA DISPONIBI LIDAD DE AGUA
La estimacin de la disponibilidad de agua en una cuenca, puede ser
realizado por medio de modelos matemticos. El uso de los modelos
matemticos en hidrologa es muy amplio, tanto as que, prcticamente en
cada especialidad hidrolgica, se han desarrollado modelos matemticos
para la solucin de problemas generales y especficos. En los ltimos aos
las tcnicas de simulacin hidrolgica han tenido una amplia difusin,
algunos modelos son de aplicacin especfica, mientras que otros son de
aplicacin ms general. Existiendo asimismo una amplia variedad de
formulaciones matemticas adoptadas por diferentes modelos para
describir los diversos componentes de los procesos de precipitacin-
escorrenta, pudiendo diferir stas, no slo en trminos conceptuales sino
tambin en nivel de complejidad. Planificadores o diseadores, quienes
requieren informacin hidrolgica, y que raramente podrn tener tiempo y
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
53/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 48 -
dinero para desarrollar un propio modelo, tendrn que elegir entre una
amplia variedad de modelos disponibles.
Dado que no existe un modelo universal, apropiado para la solucin de
todos los problemas hidrolgicos, la opcin de realizar uno que satisfaga
los problemas de la hidrologa aplicada en cualquier caso, se hace muy
difcil.
La eleccin de un modelo, el que se considere el ms apropiado, depende
ampliamente del objetivo del estudio. Por otro lado, el mejor modelo
depende del criterio usado para elegirlo, dependiendo de la escala entiempo: descargas pico, volmenes o hidrogramas completos horarios,
diarios, mensuales o anuales. An no han sido desarrollados mtodos
totalmente objetivos para la seleccin del "mejor" modelo, siendo as que la
eleccin de un modelo permanece como una parte del arte de la
modelacin hidrolgica.
En el Cuadro N01 del anexo V, se presenta el anlisis regional de laprecipitacin en la cuenca Acar, con fines de hacer correcciones a las
respectivas estaciones involucradas en cada subcuenca de anlisis, y en
los Cuadros N02 al N11 del anexo V, se presenta los clculos de la
disponibilidad de agua de la cuenca Acar, y subcuencas Iruro-
Chacarangra, Iruro, Pallpo, San J os, Yaurihuiri, Pucaccocha, San Pedro,
Geronta y Chilques, respectivamente, en el cuadro N7.1 se muestra un
resumen de los caudales generados para la cuenca y subcuencas del roAcar, desarrollado con el modelo determinstico-estocstico de Lutz
Scholz, explicado en el siguiente acpite.
La bondad del modelo se puede apreciar al comparar los caudales
generados con el modelo con los caudales registrados en la estacin de
control Bella Unin, el cual se muestra en forma grfica en la Fig. N01.
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
54/84
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
55/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 50 -
Determinado el hecho de la ausencia de registros de caudal en la
sierra peruana, el modelo se desarroll tomando en consideracin
parmetros fsicos y meteorolgicos de las cuencas, que puedan ser
obtenidos a travs de mediciones cartogrficas y de campo. Los
parmetros ms importantes del modelo son los coeficientes para la
determinacin de la Precipitacin Efectiva, dficit de escurrimiento,
retencin y agotamiento de las cuencas. Los procedimientos que se
han seguido en la implementacin del modelo son:
1. Clculo de los parmetros necesarios para la descripcin de los
fenmenos de escorrenta promedio.
2. Establecimiento de un conjunto de modelos parciales de los
parmetros para el clculo de caudales en cuencas sin informacin
hidromtrica. En base a lo anterior se realiza el clculo de los
caudales necesarios.
3. Calibracin del modelo y generacin de caudales extendidos por
un proceso markoviano combinado de precipitacin efectiva del mes
con el caudal del mes anterior.
Este modelo fue implementado con fines de pronosticar caudales a
escala mensual, teniendo una utilizacin inicial en estudios de
proyectos de riego y posteriormente extendindose el uso del
mismo, a estudios hidrolgicos con prcticamente cualquier finalidad
(abastecimiento de agua, hidroelectricidad etc). Los resultados de la
aplicacin del modelo a las cuencas de la sierra peruana, hanproducido una correspondencia satisfactoria respecto a los valores
medidos.
7.1.1 ECUACION DEL BALANCE HIDRICO
La ecuacin fundamental que describe el balance hdrico
mensual en mm/mes es la siguiente: [Fischer]
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
56/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 51 -
iiiiiAGDPCM (7.1)
donde:
iCM = Caudal mensual (mm/mes)i
P = Precipitacin mensual sobre la cuenca
(mm/mes)
iD = Dficit de escurrimiento (mm/mes)
iG = Gasto de la retencin de la cuenca
(mm/mes)
iA = Abastecimiento de la retencin (mm/mes)
Asumiendo que para perodos largos (en este caso 1 ao) el
Gasto y Abastecimiento de la retencin tienen el mismo valor,
es deciri
G =i
A , y que para el ao promedio, una parte de la
precipitacin retorna a la atmsfera por evaporacin; luego
reemplazando DP por )*( PC , y tomando en cuenta la
transformacin de unidades (mm/mes a m3/seg) la ecuacin
(7.1) se convierte en:
ARPCcQ **'* (7.2)
Que es la expresin bsica del mtodo racional.
donde:
Q = Caudal sm /3 c' = Coeficiente de conversin del tiempo (mes/seg)
C = Coeficiente de escurrimiento
P = Precipitacin total mensual (mm/mes)
AR = rea de la cuenca (m2).
7.1.2 COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO
Se ha considerado el uso de la frmula propuesta por L. Turc:
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
57/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 52 -
P
DPC
(7.3)
donde:
C = Coeficiente de escurrimiento (mm/ao)P = Precipitacin Total anual (mm/ao)
D = Dficit de escurrimiento (mm/ao)
Para la determinacin de D se utiliza la expresin:
2
1
2
2
9.0
1
LP
PD (7.4)
donde:
L = Coeficiente de Temperatura
T = Temperatura media anual (C)
305.025300 TTL (7.5)
Dado que no se ha podido obtener una ecuacin general del
coeficiente de escorrenta para toda la sierra, se ha
desarrollado la frmula siguiente, que es vlida para la regin
sur:
96.01216.3 686.3571.0 rEPPEC (7.6)
96.0;032.1872.01380 rEPPD (7.7)
donde:C = Coeficiente de escurrimiento
D = Dficit de escurrimiento (mm/ao)
P = Precipitacin total anual (mm/ao)
EP= Evapotranspiracin anual segn Hargreaves
(mm/ao)
r = Coeficiente de correlacin
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
58/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 53 -
La evapotranspiracin potencial, se ha determinado por la
frmula de Hargreaves:
FATFRSMEP 0075.0 (7.8)
N
nRARSM 075.0
ALFA 06.01
donde:
RSM= Radiacin solar media
TF = Componente de temperatura
FA = Coeficiente de correccin por elevacinTF = Temperatura media anual (F)
RA = Radiacin extraterrestre (mm H2O / ao)
N
n = Relacin entre insolacin actual y posible (%),
50 % (estimacin en base a los registros)
AL = Elevacin media de la cuenca (Km)
Para determinar la temperatura anual se toma en cuenta el
valor de los registros de las estaciones y el gradiente de
temperatura de -5.3 C 1/ 1000 m, determinado para la sierra.
7.1.3 PRECIPITACION EFECTIVA
Para el clculo de la Precipitacin Efectiva, se supone que los
caudales promedios observados en la cuenca pertenecen aun estado de equilibrio entre gasto y abastecimiento de la
retencin. La precipitacin efectiva se calcul para el
coeficiente de escurrimiento promedio, de tal forma que la
relacin entre precipitacin efectiva y precipitacin total
resulta igual al coeficiente de escorrenta.
A fin de facilitar el clculo de la precipitacin efectiva se hadeterminado el polinomio de quinto grado:
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
59/84
Estudio Integral de los Recursos Hdricos en las Cuencas de los Ros Acar y Yauca
Componente: - Estudio Hidrolgico de la Cuenca del Ro Acar -
Informe Final Dic-03 - 54 -
5
5
4
4
3
3
2
210 PaPaPaPaPaaPE (7.9)
donde:PE = Precipitacin efectiva (mm/mes)
P = Precipitacin total mensual (mm/mes)
ai = Coeficiente del polinomio
El cuadro 7.2 muestra los valores lmite de la precipitacin
efectiva y el cuadro 7.3 muestra los tres juegos de
coeficientes para, ai, que permiten alcanzar por interpolacinvalores de C, comprendidos entre 0.15 y 0.45.
Cuadro 7.2: Lmite superior para la Precipitacin Efectiva
Curva I : 6.120 PPE para mesmmP /8.177
Curva II : 4.86 PPE para mesmmP /4.152
Curva III : 7.59 PPE para mesmmP /0.127
Cuadro 7.3: Coeficientes para el Clculo de la Precipitacin
Efectiva
COEFICIENTES PARA EL CALCULO SEGNC U R V A I C U RV A I I C U RV A I I I
0a
1a
2a
(-0.018)
-0.01850
+0.001105
(-0.021)
+0.1358
-0.002296
(-0.028)
+0.2756
-0.004103
3a
4a
5a
-1204 E 8
+144 E 9
-285 E - 12
+4349 E 8
- 89.0 E 9
-879 E - 13
+5534 E 8
+ 124 E 9
- 142 E 11
-
8/13/2019 Estudio Hidrologico Acari
60/84
E