estudio hidrologico

MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE PICHIGUA

GESTION: 2011 - 2014

ESTUDIO DE APROVECHAMIENTO HIDRICO

RESUMEN EJECUTIVOEl presente proyecto se encuentra ubicado en el Distrito de Pichigua, Provincia de Espinar, Departamento de Cusco, en donde los beneficiarios de la zona de influencia del proyecto y la Municipalidad Distrital de Pichigua, han decidido realizar el presente proyecto planteado técnicamente para dar solución al problema principal del ámbito del sistema de saneamiento básico, beneficiando en forma directa a 350 familias, que corresponde a las comunidades de Ccahuaya Baja, Nueva Esperanza, Mamanoca, Sillota y Chellque, con el objetivo de mejorar el nivel de vida de los pobladores, contribuyendo con la dotación de agua potable, la zona objeto del proyecto carece de los servicios básicos y al no contar con estos servicios se tiene el peligro latente de contraer enfermedades, epidémicas como el cólera y otras, ocasionadas por el agua contaminada. Debido a que una parte de la población consume agua del río sin tratamiento y eso ha traído consecuencias de enfermedad sobre todo más en los niños, es así que el proyecto planteado consiste en la construcción de una captación de riachuelo, una planta de tratamiento (filtro lento), línea de conducción, 03 Reservorios el primero de 30 m3 ubicado cerca al cerro Curani , el segundo de 20 m3 ubicada cerca al cerro Meccani, el tercero de 20 m3 ubicado cerca al cerro Hichusirca , CRP, Red de distribución, Piletas públicas, Letrinas, entre otras estructuras complementarias, el costo del proyecto haciende a S/. 4,983,294.70

INSTALACION DEL SISTEMA DE SANEAMIENTO BASICO EN LAS COMUNIDADES DE CCAHUAYA BAJA, NUEVA ESPERANZA,

MAMANOCA ,SILLOTA DEL DISTRITO DE PICHIGUA

CAPTACION DE RIACHUELO “PUYCA” Q=2.5lts/seg

PLANTA DE TRATAMIENTO “FILTRO LENTO”

RESERVORIOR1 = 30M3CURANI

RESERVORIOR2 = 20M2MECCANI

RESERVORIOR2 = 20M2HICHUSIRCA

LINEA DE CONDUCCION

COMUNIDAD NUEVA ESPERANZA

COMUNIDAD SILLOTA

COMUNIDAD MAMANOCCA

COMUNIDAD CCAHUAYA BAJA

COMUNIDADCHELQUE

RIACHUELO PUYCA


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I. ASPECTOS GENERALES

NOMBRE DEL PROYECTO“INSTALACION DEL SISTEMA DE SANEAMIENTO BASICO EN LAS COMUNIDADES DE CCAHUAYA BAJA, NUEVA ESPERANZA, MAMANOCA Y SILLOTA DEL DISTRITO DE PICHIGUA”.CODIGO SNIP: 211953

UBICACIÓNDistrito : PichiguaProvincia : EspinarDepartamento : CuscoComunidades : Ccahuaya Baja, Nueva Esperanza, Mamanoca, Sillota y Chellque..

I.1. INTRODUCCION:El estudio hidrológico de la cuenca tiene por objeto cuantificar y evaluar los recursos hídricos disponibles, los caudales máximos y mínimos, el ciclo hidrológico de la zona, los parámetros geomorfológicos, meteorológicos y hidrometeorológicos que sirven para desarrollar el estudio hidrológico.

Con el propósito de efectuar un aprovechamiento del agua y garantizar la funcionalidad del proyecto se plantea la cuantificación de los caudales disponibles y la estimación de los caudales máximos mediante métodos indirectos.

Dentro del estudio hidrológico es obvio efectuar una evaluación integral de las características geomorfológicas, las cuales se obtendrán a partir de las características físicas de la cuenca con apoyo de la información cartográfica digitalizada de la zona de estudio.

Además el estudio hidrológico contempla el análisis y desarrollo de las principales variables hidrometeorológicas como caudales, precipitación, temperatura, humedad relativa, horas de sol, vientos entre otros, realizándose el análisis de consistencia, ajuste y homogeneidad de la información meteorológica.

Con la información tratada y procesada de las variables meteorológicas utilizadas, se aplicarán distintas metodologías que nos permita obtener caudales medios mensuales sintéticos mediante el uso de modelos determinísticos (precipitación escurrimiento), caudales máximos y mínimos mediante el uso de funciones de distribución con fines de diseño.

Una vez realizado la evaluación y análisis de los distintos parámetros requeridos en el proyecto, se determinará el balance hídrico, el cual nos permitirá conocer la disponibilidad y distribución hídrica durante los meses del año.

La zona en estudio, debido a la falta de orientación, recursos económicos y buenas vías de comunicación no han sido atendidos por otras instituciones, fundamentalmente a sus exigencias en Saneamiento.

I.2. ANTECEDENTES:La Municipalidad Distrital de Pichigua, mediante sus autoridades, realizan la elaboración de los estudios del proyecto, con ello los beneficiarios solicitaron a La Municipalidad su financiamiento para la posterior ejecución del proyecto Sistema de Agua Potable y Letrinas

INSTALACION DEL SISTEMA DE SANEAMIENTO BASICO EN LAS COMUNIDADES DE CCAHUAYA BAJA, NUEVA ESPERANZA, MAMANOCA ,SILLOTA DEL DISTRITO DE PICHIGUA


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con arrastre hidráulico, ya que el gobierno a través de la Municipalidad viene apoyando a la población para resolver sus necesidades básicas.

En los sectores materia del presente proyecto, desde hace muchos años atrás los pozos han sido ejecutados a tajo abierto de manera rudimentaria y hasta artesanal, los que han sido fuentes de abastecimiento de agua durante hace aproximadamente 30 años hacia atrás con consecuencias de sufrir derrumbes constantes y especialmente en épocas lluviosas, avenidas y en los meses de Diciembre y Marzo con mayor frecuencia, generando que los comuneros de la comunidad hagan nuevas construcciones los mismos que a su vez significa un peligro constante para la población usuaria.

De esta manera se han buscado recursos de agua ubicados en las partes altas de la zona denominada PUYCA, para así mejorar el saneamiento rural y la utilidad en el proceso productivo agrícola.

Es así que el proyecto planteado consiste en la construcción de una captación de riachuelo, una planta de tratamiento (filtro lento), línea de conducción, 03 Reservorios el primero de 30 m3 ubicado cerca al cerro Curani , el segundo de 20 m3 ubicada cerca al cerro Meccani, el tercero de 20 m3 ubicado cerca al cerro Hichusirca , CRP, Red de distribución, Piletas públicas, Letrinas.

I.3. OBJETIVOS DEL PROYECTOGENERAL

El objetivo principal del presente proyecto es mejorar el nivel de vida de los pobladores, contribuyendo con la dotación de agua potable, esto se logrará mediante la Construcción de la Obra denominada: “INSTALACION DEL SISTEMA DE SANEAMIENTO BASICO EN LAS COMUNIDADES DE CCAHUAYA BAJA, NUEVA ESPERANZA, MAMANOCA Y SILLOTA DEL DISTRITO DE PICHIGUA”.

ESPECÍFICOS

- Contribuir al saneamiento básico rural con la finalidad de elevar los niveles de vida de la población rural a través de la dotación de agua potable.

- Dotar agua potable, de servicio permanente a grupos de familia por unidad de pileta pública, considerando que la población es bastante dispersa, ya existente.

- Disminuir las enfermedades transmisibles como consecuencia del consumo de agua contaminada que actualmente existe.

- Generar empleo rural productivo temporal, mejorando las condiciones socio-económicas de los beneficiarios del proyecto.

METAS FÍSICAS

El proyecto para su Ejecución y operación, considera la ejecución para 350 beneficiarios de las siguientes obras.

Descripción Unidad Programado

Línea de Conducción ML 25,160.00

Reservorio 30.00 M3 UND 01



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Cámara Rompe Presión UND 09

Cámara de Distribución de Caudales UND 01

Línea de Aducción y Red de Distribución ML 105,870.39

Válvula de Purga y Aire UND 42

Piletas Públicas UND 350

Cruce de río UND 24

Letrinas con arrastre hidráulico UND 350

Varios GLB 01

En el plano Nº 01 se indican los detalles de la distribución del diseño

I.4. JUSTIFICACIÓNLa zona objeto del proyecto carece de los servicios básicos y al no contar con estos servicios se tiene el peligro latente de contraer enfermedades, epidémicas como el cólera y otras, ocasionadas por el agua contaminada. Debido a que una parte de la población consume agua del río sin tratamiento y eso ha traído consecuencias de enfermedad sobre todo más en los niños.

Con la construcción del Sistema de Agua Potable y Letrinas de arrastre hidráulico en la Localidad de Ccahuaya baja, nueva esperanza, mamanoca, sillota y Chelque. se lograra de manera eficiente reducir las posibles enfermedades endémicas que pueda ocasionar los pozos y letrinas en condiciones que no garantizan en 100% su calidad de potabilidad, por otro lado su mantenimiento será en menor proporción en comparación cuando los pozos están en revestimiento de concreto con anillados ni asentado en concreto sus muros colaterales. De la misma forma con la ejecución de este proyecto se proporcionara el empleo temporal y de alguna forma contribuirá un ingreso económico para los beneficiarios, Justificándose plenamente de ejecución de esta obra social, teniendo alta rentabilidad económica y fundamentalmente social.

PRESUPUESTOObra 0501033 " INSTALACION DEL SISTEMA DE SANEAMIENTO BASICO EN LAS

COMUNIDADES DE CCAHUAYA BAJA, NUEVA ESPERANZA, MAMANOCA Y SILLOTA DEL DISTRITO DE PICHIGUA"

Localización 080806 CUSCO - ESPINAR - PICHIGUAPresupuesto base

001 INSTALACION DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE 2,804,755.99

002 LETRINAS CON ARRASTRE HIDRAULICO 1,630,534.10

003 PROGRAMA CAPACITACION EN GESTION Y EDUC. SANITARIA 26,796.00

(CD) S/. 4,462,086.09

Gastos Generales 312,346.03

Gastos de Supervision 133,862.58

Gastos de Liquidacion 15,000.00




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Gastos por elaboracion ET 60,000.00

=====================

TOTAL PRESUPUESTO 4,983,294.70

II. EVALUACION HIDROLOGICA

II.1. DESCRIPCION GENERAL DE LA CUENCA Y DEL CURSO PRINCIPAL DE LA FUENTE NATURAL

II.1.1. UBICACIÓNUbicación GeográficaLatitud : E 261067.00Longitud : N 8380742.20Altitud : 4,282.00 m.s.n.m.

Ubicación PolíticaDepartamento : Cusco .Provincia : Espinar.Distrito : Pichigua.Comunidad Campesina : Ccahuaya Baja, Nueva Esperanza, Mamanoca,

Sillota y Chelque.

II.1.2. VÍAS DE COMUNICACIÓN Y ACCESOLa principal vía de acceso es Cusco, Sicuani, Espinar, Pichigua, llegando a la comunidad

mediante una trocha carrozable.

Vías de acceso a la zona del proyectoRuta Tipo de Vía Tiempo Distancia

Cusco - Yauri Asfaltada-afirmado 5.00 hr. 237 km.

Yauri – Pichigua Trocha 0.30hr. 30 km

Pichigua- CCahuaya baja Trocha 20.0min 5.0 km.

TOTAL 6.50 hr. 272.0 km.Fuente: Trabajo de campo equipo formulador 2012

II.1.3. ASPECTOS SOCIO ECONOMICOSLa actividad económica predominante es la agrícola y ganadería cada una en un 50%. La actividad comercial menor está orientada al comercio.Entre las actividades externas se tiene que el 80% de las familias comercializan con la ciudad de Yauri, Provincias y Distritos vecinos.En cuanto a la agricultura esta depende del régimen de lluvias, la producción gran parte es para autoconsumo y para la adquisición de productos de primera necesidad y en menor escala es comercializada.Sus fiestas principales son la patronal, la de aniversario del distrito, además de festividades regionales y nacionales.



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PoblaciónTomando en cuenta la cantidad de hogares beneficiados con el proyecto, la comunidad de Ccahuaya baja, nueva esperanza, mamanoca, sillota y Chelque. Agrupa un total de 350 familias empadronadas que representa una población de 1400 habitantes con un promedio de 04 miembros por familia considerados como potenciales del proyecto en mención. Esto fundamentalmente en el sector a intervenir. La población está conformada de:

40 % de Varones60 % de Mujeres

Así mismo cabe indicar la migración de los jóvenes hacia las localidades de Sicuani, Cusco, Arequipa y a las minas de La Rinconada, en busca de trabajo temporal.

Actividad Principal de la población y nivel de vidaLa actividad principal es la producción la agropecuaria, priorizando la producción de papa, habas, cañihua y grano, así como la cría de ganado, vacuno, ovino y animales menores. Por otro lado también se destaca la artesanía en productos textiles por parte de los beneficiarios y clubes de madres de la comunidad.

El bajo ingreso familiar solamente permite que tengan una economía de subsistencia, sin mayores márgenes de capitalización.

Por lo tanto ésta comunidad está considerada en el mapa como de extrema pobreza, con un nivel de vida muy bajo.

Población económicamente activaSe estima que la población económicamente activa sea del orden del 35%, el comercio se desenvuelve por el sistema de autoconsumo sin tener una actividad extensiva.

Infraestructura de servicios básicos de la poblacióna) Educación Existe un centro educativo en el que se imparte educación primaria, inicial y Secundaria. La infraestructura educativa sólo satisface las necesidades de la comunidad en edad escolar, con insuficiencia de mobiliario y material didáctico. Las instalaciones son aceptables aún cuando no del todo adecuado.

En los servicios de educación se encuentra un Centro Educativo Primario y Secundario.

b) SaludEn la comunidad existe no una infraestructura para el servicio de salud, debiendo los pobladores tener que acudir hasta la capital del distrito Pichigua . En casos de extrema gravedad recurren al Hospital de Yauri - Espinar. Se tiene la imperiosa necesidad de contar con un botiquín comunal y contar con promotores de salud debidamente capacitados; ya que actualmente, en casos de accidentes y enfermedades, se recurre a la medicina Natural.

c) ViviendaSegún la información recopilada se verificó que la mayoría de las viviendas son propiedades de los mismos beneficiarios. Las viviendas están constituidas con paredes de adobe, tapial y piedra asentada en barro, con techos de ichu y en menor escala de calamina; sus pisos en su



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totalidad, son de tierra apisonada.

CARACTERÍSTICAS AGROECONÓMICASLa actividad agrícola se desarrolla con un nivel tecnológico Medio, a pesar de que desarrollan las labores culturales de forma limitada, no hacen uso de maquinaria, fertilizantes, pesticidas por su elevado costo de los mismos.

Actividad PecuariaLa actividad pecuaria se desarrolla de manera extensiva, con ganado Ovino en 30.00%, ganado vacuno 60.00 % para la producción de leche y carne, y animales menores 10.00 %.

Comercialización de productos agropecuariosPara su comercialización los productos pecuarios son transformados la leche en queso, la carne en charqui y animales en pie, los productos agrícolas como granos, también son transformados como la papa en forma de Chuño (papa deshidratada), cañihua en cañihuaco, así como textilería en un mínimo porcentaje.

No existen centros de acopio, y la comercialización se realiza en ferias semanales en la ciudad de Yauri, Pichigua, entre otros.

FisiografíaEl área del proyecto presenta un relieve accidentado propio de la zona del altiplano (sierra), andenes altas con pendientes promedio 12, 15 % y escasa vegetación arbórea, creándose un micro clima especial.

ClimaSe pueden distinguir dos estaciones anuales bien definidas el verano y el invierno.

El verano lluvioso entre los meses de noviembre a abril, llamada estación lluviosa, durante este periodo la temperatura en el día puede sobrepasar los 12°C, en tanto que en las noches con cielo despejado, la temperatura desciende por debajo de los 0°C con mayor concentración de las precipitaciones entre enero y marzo.

El invierno frígido y seco entre mayo y octubre en que la sequía es intensa y ventosa, entre los meses de julio a agosto, con temperaturas mínimas que durante el día suele alcanzar los 5 a 7 °C. La estación coincide con la mínima precipitación pluvial representada únicamente por lluvias esporádicas. En las noches predominan heladas con temperaturas por debajo de los 0°C. Puede haber lluvias, pero son anormales.

El régimen de las lluvias en el sector del proyecto sigue el padrón anual de variaciones que corresponda a su latitud geográfica tropical, también se puede apreciar que las lluvias son abundantes durante el verano, otoño y de media intensidad en la primavera. La precipitación promedio Anual alcanza aproximadamente 900 mm, con valores extremos que osciles entre 620 y 738 mm. Las precipitaciones son de origen orográfico y convectivo.

Fauna y FloraFAUNALos animales típicos de la zona son:Mamíferos: El zorro, zorrino, venado gris, la vizcacha, ratones excavadores, el cuye silvestre, Vicuña.



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Aves: Perdiz, Gorrión, chihuanco, picaflores, cóndor, águilas etc.Reptiles: Lagartijas y la culebra que no es venenosaInsectos: Varias mariposas, arañas, etc.Entre los animales domésticos se encuentran: Los Vacunos, Ovinos, Alpacas, Llamas, burros, caballos, Cuyes, gallinas, patos, etc.

FLORALa Vegetación Natural en esta zona de vida característica de la región quechua, esta constituida predominantemente de pastizales naturales de crecimiento temporal utilizando para ello las asociaciones forrajeras como “Chilliwa”, “Crespillo”, “Ichu”, “Grama”, “Paccu – Paccu”, “Iru Ichu”, “Grama Ichu”, “Tisña”, “Tola”, “colli”, entre otros. Todas estas plantas cubren el suelo en pequeñas partes y dan el carácter de región quechua.

La actividad agrícola se circunscribe a la estación templada en la que se cultiva tubérculos (papa, oca, olluco, izaño, etc), cereales (cebada, avena).

II.1.4. GEOMORFOLOGIAFUENTE DE ABASTECIMIENTO Y POTABILIZACIÓN DEL AGUAFuente de Abastecimiento.Se ha elegido como fuente el manantial concentrado ubicado en el Sector Puyca con caudal de 2.5 lts/s , ubicado en la parte alta de la localidad de Pichigua, que es una fuente superficial. Tratamiento y Potabilización del Agua.El tratamiento del agua tiene como principal objetivo mejorar la calidad física, química y bacteriológica, de los diferentes tipos de fuentes naturales contaminadas o no, con el fin de abastecer para el consumo apto, y aprovechable para el hombre, animales y otros cuyo tratamiento debe entender tres aspectos básicos

- Higiene- Estéticos- Económico.

En el presente proyecto se han realizado los análisis de laboratorio correspondientes, así también se ha evaluado insitu y para su control permanente se describe a continuación.

Características física.- Las características físicas del agua que abastece o usa la población deberá examinarse por lo menos una vez a la semana, tomándose también en este caso, las muestras en lugares representativos a lo largo de todo el sistema entre estos tenemos las siguientes características: Color, Olor y Sabor, Turbidez y Temperatura.

Características Químicas.- Para que sea potable el agua, las condiciones deben ser de “gusto agradable” y con una cantidad de sales disueltas que no sean excesivos ni exiguos. El análisis químico nos permite conocer la calidad y cantidad de minerales, sales disueltas, los cuales no deben sobrepasar ciertos valores límites que han sido establecidos por las normas.

Características Bacteriológicas.- El agua potable estará libre de gérmenes patógenos procedentes de la contaminación fecal humana.

Las aguas subterráneas generalmente no están contaminadas por lo que pocas veces se someten a un proceso de purificación o desinfección cuyo grado dependerá del grado de contaminación.




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En el presente caso se realizara el tratamiento en el reservorio de regulación con la respectiva cloración.

La cuenca como unidad dinámica y natural, refleja las acciones recíprocas entre el suelo, los factores geológicos, el agua y la vegetación, proporcionando un resultado de efecto común: escurrimiento o corriente de agua por medio del cual los efectos netos de estas acciones recíprocas sobre este resultado pueden ser apreciadas y valoradas.

Numerosos estudios tratan de establecer las relaciones entre el comportamiento del régimen hidrológico de una cuenca y las características físico - geográficas de la misma. Casi todos los elementos de un régimen fluvial están relacionados directa o indirectamente con las características físicas de las áreas de drenaje de una cuenca, siendo las más sensibles a las variaciones fisiográficas aquellas relativas a las crecientes.

Estos factores físicos o geomorfológicos son considerados generalmente en forma aislada, sin tener en cuenta la posible interdependencia entre ellos y se representan en forma numérica.

La descripción sistemática de la geometría de una cuenca y de su red hidrográfica, requieren mediciones de aspectos lineales de la red de drenaje, del área de la cuenca y del relieve, teniendo mayor incidencia la distribución de pendientes en el primero de los aspectos mencionados.

Las dos primeras categorías de medición son planimétricas, es decir, tratan de propiedades proyectadas sobre un plano horizontal. La tercera categoría, trata de la desigualdad vertical de la forma de la cuenca.

En lo que respecta a este ítem, se desarrolló el marco teórico y el cálculo de los principales parámetros geomorfológicos en el Área de Proyecto de la cuenca del río Cabanillas asociados a su capacidad de respuesta a la precipitación en forma de escorrentía, tales como: Área. Perímetro, Longitud del Cauce Principal, Ancho Promedio, Coeficiente de Compacidad. Factor de forma, Grado de Ramificación, Densidad de drenaje y Pendiente Media.

En la cartografía disponible, se delimita la Cuenca PUYCA a partir de la captación, a escala indicada del IGN 1/100,000 (Mapa Físico. Político del Perú).

En el Cuadro de características geomorfológicas se presenta el resumen de los referidos parámetros geomorfológicos a partir de nuestro punto de interés, cual es la captación.

Área de CuencaLa superficie de la cuenca delimitada por el divisor topográfico, corresponde a la superficie de la misma proyectada en un plano horizontal, y su tamaño influye en forma directa sobre las características de los escurrimientos fluviales y sobre la amplitud de las fluctuaciones.

Perímetro de la CuencaEl perímetro de la cuenca está definido por la longitud de la línea de división de aguas (Divortium Aquarium).

Longitud mayor del ríachuelo (L)Recibe este nombre, el mayor cauce longitudinal que tiene una cuenca determinada, es decir, el mayor recorrido que realiza el ríachuelo desde la cabecera de la cuenca, siguiendo lodos los




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cambios de dirección o sinuosidades hasta un punto fijo de interés, que puede ser una estación de aforo o desembocadura, en nuestro caso la captación Puyca.

Forma de la CuencaEs 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.

Es expresada por parámetros, tales como el Ancho Promedio, Coeficiente de Compacidad y el Factor de forma

Ancho promedio

Es la relación entre el área de la cuenca y la longitud mayor del curso del río, la expresión es la siguiente:

LAAp

Ecuación 2.1.4-1

Dónde:

Ap = Ancho promedio de la cuenca (Km.)

A = Área de la cuenca

L = Longitud mayor del curso principal

Ancho Promedio (Ap) Cuenca = 24.42 Km.

Coeficiente de compacidad (Kc)

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.

Su formula es la siguiente:

AP

PKc*2

Ecuación 2.1.4-2

APKc /*28.0Ecuación 2.1.4-3

Siendo:

Kc= Coeficiente de Compacidad (Km/Km2)

P = Perímetro de la cuenca (Km.)

A = Área de la cuenca (Km2)

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 relación irregular con relación al círculo.



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Si este coeficiente fuera igual a la unidad, significa que habrá mayores oportunidades de crecientes debido a que los tiempos de Concentración, Tc (duración necesaria para que una gota de agua que cae en el punto más alejado de aquella, llegue a la salida o desembocadura), de los diferentes puntos de la cuenca serían iguales.

De igual modo, cuanto mayor sea el valor de Kc, también será mayor el tiempo de concentración de las aguas y. por tanto, estará menos propensa a una inundación.

Generalmente en cuencas muy alargadas el valor de Kc, es mayor que 2.

Coeficiente de Compacidad o índice de Gravelius (Kc) para la cuenca del río Cabanillas Bocatoma Cantería, es:

Kc = 0.097

Un valor de Kc. menor que 1. Nos indica una cuenca de forma circular, siguiendo el desarrollo de su curso principal, debiendo estar más expuesta a las crecientes que una cuenca de forma redondeada.

Factor de Forma (Ff)

Es otro índice numérico con el que se puede expresar la forma y la mayor o menor tendencia a crecientes de una cuenca.

Es la relación entre el ancho promedio de la cuenca (Am) y la longitud del curso de agua más largo (L).

La expresión es la siguiente

LAp

Ff Ecuación 2.1.4-4

Siendo:

Ff = Factor de Forma

Ap = Ancho promedio de la cuenca (Km.)

L = Longitud del curso mas largo (Km.)

Una cuenca con Factor de Forma bajo, está sujeta a menos crecientes que otra del mismo tamaño pero con un Factor de Forma mayor.

Este valor es adimensional.

Factor de Forma (Ff) de Cuenca Puyca Ff = 0.22, que está sujeta a crecientes continuas regulares.

Densidad de DrenajeEl sistema 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.




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Con la finalidad de determinar las características de dicha red, se definen los siguientes índices:

Grado de Ramificación

Para definir el grado de ramificación de un curso de agua principal, se ha considerado el grado de bifurcaciones dentro de la cuenca presentan. El procedimiento mas común para esta clasificación, es considerar como corrientes de orden uno, aquellos que no tienen ningún tributario, de orden dos a los que solo tienen tributarios de orden uno, de orden tres, aquellas corrientes con dos o mas tributarios de orden dos, etc. Así, el orden de la principal, indicara la extensión de la red de corrientes dentro de la cuenca.

Grado de Ramificación de la cuenca del Río Cabanillas Bocatoma Cantería, tiene 5° grado de ramificación.

Densidad de drenaje

Indica la relación entre la longitud total de los cursos de agua: efímeros, intermitentes y perennes de una cuenca (Li) y el área total de la misma (A).

Valores altos de densidad refleja una cuenca muy bien drenada que debería responder relativamente rápido al influjo de la precipitación, es decir que las precipitaciones influirán inmediatamente sobre las descargas de los ríos (Tiempos de Concentración cortos).

Una cuenca con baja densidad de drenaje refleja un área pobremente drenada con respuesta hidrológica muy lenta. Una baja densidad de drenaje es favorecida en regiones donde el material del subsuelo es altamente resistente bajo una cubierta de vegetación muy densa y de relieve plano.

La densidad de drenaje tiende a uno 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 medía 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.

La expresión es la siguiente:

ALiDd

Ecuación 2.1.4-5

Siendo:

Dd = Densidad de drenaje (Km/Km2)

Li = Longitud total de los cursos de agua (Km/Km2)

A = Área de la cuenca (Km2)

Monsalve, refiere que Dd usualmente toma los siguientes valores:

Entre 0.5 Km/Km2 para hoyas con drenaje pobre.



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Hasta 3.5 Km/Km2 para hoyas excepcionalmente bien drenados.

Por consiguiente la cuenca del río Cabanillas tiene un drenaje pobre, si su Dd es de 0.59 Km/Km2

Pendiente media del ríoEl 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 expresión:

LHmHM

Ic*1000

)(

Ecuación 2.1.4-6

Siendo:

Ic = Pendiente media del río

L = longitud del río

HM y Hm = Altitud Máxima y mínima del lecho del río, referidas al nivel medio de las aguas del mar.

La pendiente media del cauce principal de la cuenca del río Cabanillas es:

Ic = 0.0085 m/m

Ic = 0.85 %

.La información pluviométrica utilizada en el presente estudio proviene del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI) entidad encargada del control y toma de información. Los registros de precipitación corresponden a las Estaciones de K’ayra, Perayoc, Yauri, Pisac, Tintaya, Chitapampa, Angostura, Corpac (Cusco) y Paucartambo que hacen un total de 09 estaciones; las mismas que tienen un periodo de registros de:

01.- Estación CP de K’ayra (1964 -2005)02.- Estación CP de Perayoc (1964-2007)03.- Estación CO de Yauri (1964-1978, 1987-1988, 1991-2006)04.- Estación PLU de Pisac (1964-1992, 1992-1999)05.- Estación CP de Tintaya (1964-1977)06.- Estación CO de Chitapampa (1964-1999)07.- Estación CP de Angostura (1964-1989, 1992-2001)08.- Estación CO Corpac (Cusco) (1964-1995, 1998, 2003-2006)09.- Estación CO de Paucartambo ( 1964-1967, 1972-1976, 1978-1982, 1987-1994 y 1998-2006)

II.2. DISPONIBILIDAD HIDRICAII.2.1. GENERALIDADES:

a) UBICACIÓN Y CARACTERÍSTICA DE LA ZONA DEL PROYECTO



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El, proyecto de “INSTALACION DEL SISTEMA DE SANEAMIENTO BASICO EN LAS COMUNIDADES DE CCAHUAYA BAJA, NUEVA ESPERANZA, MAMANOCA ,SILLOTA DEL DISTRITO DE PICHIGUA”, se localiza en el distrito de Pichigua Provincia de Espinar. Geográficamente se localiza en las coordenadas UTM mencionados.

Ubicación GeográficaLatitud : E 261067.00Longitud : N 8380742.20Altitud : 4,282.00 m.s.n.m.

Ubicación PolíticaDepartamento : Cusco .Provincia : Espinar.Distrito : Pichigua.Comunidad Campesina :Ccahuaya Baja, Nueva Esperanza, Mamanoca,

Sillota y Chelque.

b) INFORMACIÓN BÁSICAPara el presente estudio se ha recolectado las siguientes informaciones básicas.

CartografíaSe ha empleado imágenes satelitales disponibles en la página Web Google Earth y el Global Mapper, en el ambiente del Sistema de Información Geográfica – SIG.

II.2.2. OBJETIVOS DEL ESTUDIOLos objetivos del presente estudio están a orientados a determinar:

Las características fisiográficas del ámbito del proyecto y las características físicas y parámetros de las cuencas en estudio.

Los parámetros hidrometeorológicos y las variables climáticas del ámbito del proyecto (cuencas y áreas de cultivo).

La evapotranspiración en áreas de cultivo. El escurrimiento de la cuenca del proyecto (Cuenca Urinsaya) determinar la oferta

hídrica confiable. La demanda de agua del proyecto en base a la cédula de cultivo planteada. El balance hídrico del proyecto.

II.2.3. CARACTERÍSTICAS GEOMORFOLÓGICAS Y FÍSICOS DE LA CUENCA EN ESTUDIO.

La cuenca es el área de la superficie terrestre drenada por sistema fluvial, sus límites están formados por la divisoria de las aguas que separan de las zonas adyacentes pertenecientes a otras subcuenca fluviales. Para el presente estudio primeramente mencionamos que la fuente de alimentación es el riachuelo de puyca, el mismo que nace en la parte alta de la zona.




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a)PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE LA CUENCA URINSAYA

CUENCA: URINSAYACENTRO DE GRAVEDADLATITUD S : E 261067.00LONGITUD W : N 8380742.20AREA : 46.59 KM2PERIMETRO : 29.00KMALTITUD MEDIA : 4,282 m.s.n.m.LONG. CAUCE PRINCIPAL : 8.52 kmPENDIENTE DEL CAUCE : 0.01%

b) CARACTERÍSTIC

AS FISIOGRÁFICAS DE LA CUENCA PUYCA

CURVA HIPSOMÉTRICA.La curva hipsométrica permite conocer la distribución de masa en la cuenca desde arriba hacia abajo. Se obtiene colocando en las ordenadas los valores correspondientes a las diferentes alturas de la cuenca referidos a la máxima de la misma y, en las abscisas, los valores de área que se encuentran por encima de las alturas correspondientes, referidas al área total de la cuenca.



AREA DE RIEGO

SUB CUENCA EN ESTUDIO

4,622.31 4,474.00 4,548.16 1,075,250.29 1,075,250.29 2.304,474.00 4,406.00 4,440.00 886,331.41 1,961,581.70 4.194,406.00 4,350.00 4,378.00 1,002,181.12 2,963,762.82 6.334,350.00 4,306.00 4,328.00 1,152,589.19 4,116,352.01 8.804,306.00 4,268.00 4,287.00 1,257,944.32 5,374,296.33 11.484,268.00 4,236.00 4,252.00 1,202,144.46 6,576,440.79 14.054,236.00 4,208.00 4,222.00 1,212,078.50 7,788,519.29 16.644,208.00 4,180.00 4,194.00 1,267,552.79 9,056,072.08 19.354,180.00 4,154.00 4,167.00 1,540,180.05 10,596,252.13 22.644,154.00 4,130.00 4,142.00 1,811,922.67 12,408,174.80 26.524,130.00 4,104.00 4,117.00 2,049,958.04 14,458,132.84 30.904,104.00 4,076.00 4,090.00 2,035,211.83 16,493,344.67 35.254,076.00 4,052.00 4,064.00 2,852,174.61 19,345,519.28 41.344,052.00 4,037.97 4,044.99 2,923,523.93 22,269,043.21 47.594,037.97 4,024.00 4,030.99 3,947,504.99 26,216,548.20 56.024,024.00 4,014.00 4,019.00 3,721,489.07 29,938,037.27 63.984,014.00 4,004.00 4,009.00 3,574,723.34 33,512,760.61 71.624,004.00 3,990.00 3,997.00 3,899,749.24 37,412,509.85 79.953,990.00 3,970.00 3,980.00 4,803,486.83 42,215,996.68 90.223,970.00 3,946.60 3,958.30 4,578,539.93 46,794,536.61 100.00

COTA (msnm) COTA MEDIAAREA PARCIAL

m2

AREA ACUMULADA

m 2

% DE AREA TOTAL


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Grafico N˚ 01




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PENDIENTE MEDIA DE LA CUENCA PUYCACon frecuencia nos basta con medir la pendiente media del cauce principal, pero en ocasiones necesitamos calcular la pendiente media de toda la superficie de la cuenca, su cálculo tiene importancia en el índice de peligro de avenidas súbitas, a través de la velocidad del flujo, para el caso de nuestra sub cuenca en estudio se realizó con la ayuda del software CIVIL 3D, cuyos resultados se muestra en la tabla siguiente.

CUADRO N° 02 PENDIENTE MEDIA




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2.1.1 CLIMATOLOGÍA`

a) Generalidades.

Las características climáticas están dominadas principalmente por la altitud (3,975.98 – 3955.90 m.s.n.m) y la radiación solar que dan origen a valores bajos de las temperaturas radiales del aire con restringida variación anual, pero con un amplio rango de oscilaciones diarias. La humedad Relativa presenta registros entre media y baja, y las velocidades del viento son generalmente fuertes. El régimen pluvial es de origen orográfico convectivo. Se dice que las lluvias son orográficas, cuando el vapor de agua formado en la superficie se condensa al elevarse para transmontar las cordilleras ocurriendo generalmente a sotavento de las montañas ubicadas al paso de las nubes. Las lluvias son convectivas, cuando masas de aire con diferentes temperaturas son empujadas hacia la cuenca, condensándose y ocasionando un clima lluvioso, con un periodo de lluvias coincidente con el verano del hemisferio sur.

b) Precipitación.

La época de lluvias empieza en el mes de noviembre y termina en el mes de abril: durante este periodo se registran alrededor del 82% del total anual de las precipitaciones, mientras que en la época de sequía las lluvias caen en forma esporádica.En la zona del proyecto la precipitación en la zona de la cuenca (4,282.00m.s.n.m, cota media de la cuenca), tiene un promedio de 908.48mm/año, en la zona de cultivo 883.46 mm/año las precipitaciones fluctúan entre 673.72 mm/año y 1130.58 mm/año.

c) Temperatura.

Previamente con el registro histórico de temperaturas media, máxima y mínima mensual obtenidas del SENAMHI de las estaciones Caylloma, Angostura, Yauri, Pomacanchi, Sicuani, Perayoc, Cusco, Acomayo, K'ayra, Combapata, la Raya, Paruro; se determina las temperaturas medias para cada mes y para cada una de las estaciones base o índice. Para posteriormente efectuar el análisis de regresión lineal y determinar las temperaturas media mensual, máxima mensual y mínima mensual para cada una de las estaciones en estudio y mediante el análisis de regresión regional determinar las temperaturas medias anuales corregidas de las estaciones base y estaciones en estudio; de tal manera que se correlaciona la altura de la estación en estudio y la temperatura registrada en las estaciones base o índice.

d) Humedad Relativa.

En el área de estudio de acuerdo a los datos obtenidos de la estación Yauri, la humedad relativa mínima mensual se tiene que es 0.45% en el mes de diciembre, y la humedad máxima mensual se da en el mes febrero de 86%




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Concluyéndose que en el ámbito del proyecto la humedad relativa varía de 0.45 a 86.0%.

Cuadro N˚ 03

Descripción ENE. FEB. MAR. ABR. MAY. JUN. JUL. AGO. SET. OCT. NOV. DIC. TOTAL

Maxima 75.00 86.00 81.00 75.00 69.00 70.00 63.00 63.00 70.00 70.00 65.00 46.68 833.68

Minima 47.00 48.00 54.00 46.00 35.00 20.00 27.00 35.00 36.00 29.00 33.00 0.45 410.45

Media 62.95 66.03 65.88 60.49 55.57 56.48 51.98 52.05 52.71 49.94 53.57 12.08 639.72

REGISTROS DE HUMEDAD RELATIVA (%)

e) Heladas y Sequías.

La helada es un fenómeno físico-meteorológico consistente en el superenfriamiento atmosférico y la congelación del agua y de la humedad ambiental. Las heladas por su origen y naturaleza se clasifican en: estáticas y dinámicas.Las heladas estáticas constituyen aproximadamente el 80 % del total de las ocurridas durante el año, las heladas dinámicas representan aproximadamente el 20 % del total de las ocurridas durante el año.La zona donde se encuentra el proyecto es una región particularmente propensa a las sequías, y cuando estas se presentan constituyen un problema social y económico muy grave.

Muchas veces los periodos de sequía pueden estar asociados con las heladas por la presencia de intensas radiaciones y por consiguiente con elevados valores de evapotranspiración en relación con los mínimos valores de precipitación, que generalmente ocurren a partir del mes de mayo y se prolonga hasta el mes de octubre.

2.1.2 PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN

2.1.2.1 PRECIPITACIÓN

c) Análisis Regional de la Precipitación.

Se han utilizado los registros completados de precipitación media mensual de las estaciones de Tintaya, Sicuani, Livitaca y Yauri con los cuales se ha obtenido un coeficiente de correlación r = 0.246. La ecuación regional de la precipitación media para el proyecto es la siguiente:

P2 = -683045.77+373.81 * H

Siendo:P = Precipitación total anual (mm)H = Altitud (msnm.)r = Coeficiente de correlación




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Ecuación con la cual se obtiene la precipitación media anual para las estaciones en estudio de acuerdo al siguiente detalle:

ESTACION ALTITUD (m.s.n.m.)

PRECIPITACION TOTAL ANUAL ACUMULADA (mm)

Zona de Estudio 3,940.00 999.24Cuenca Puyca 4,282.00 1017.32

Seguidamente para generar los registros de precipitación mensual acumulada se procede a determinar las ecuaciones de influencia entre las estaciones base y estaciones en estudio como se puede ver en los Anexos, y seguidamente se procede a generar los registros de precipitación mensual acumulada para las cuencas en estudio como se puede ver en los Anexos .

d) Precipitación Efectiva (PE75%)En caso del cálculo de la demanda la precipitación efectiva al 75% de persistencia (PE75), ha sido determinada mediante la aplicación del método de la Soil Conservation Service Method (USDA) tomando para este cálculo la precipitación media mensual de la estación generada en la zona de cultivo.

e)Temperatura (Tmed – Tmáx – Tmin)

Previamente con el registro histórico de temperaturas media, máxima y mínima mensual obtenidas del SENAMHI de las estaciones. Caylloma, Angostura, Yauri, Pomacanchi, Sicuani, Perayoc, Cusco, Acomayo, K'ayra, Combapata, Paruro; se determina las temperaturas medias para cada mes y para cada una de las estaciones base o índice. Para posteriormente efectuar el análisis de regresión lineal y determinar las temperaturas media mensual, máxima mensual y mínima mensual para cada una de las estaciones en estudio y mediante el análisis de regresión regional determinar las temperaturas medias anuales corregidas de las estaciones base y estaciones en estudio; de tal manera que se correlaciona la altura de la estación en estudio y la temperatura registrada en las estaciones base o índice, teniendo como resultando las siguientes ecuaciones:

Temperatura Media Anual:T = 35.4061– 0.0075 x H r = -0.9852

Temperatura Máxima Media Anual:T = 47.1151– 0.0082 * Y r = -0.9471

Temperatura Mínima Media Anual:T = 23.736 – 0.0058 x H r = -0.9952

Donde:



Altitud(msnsm)

3,3993,4744,3204,1553,2503,2194,1203,0843,3643,7003,5503,915

Tmed = 37.406 - 0.0075* H r = 0.9852

CUSCO 12.36 11.78

Corregida

ANALISIS REGIONAL DE TEMPERATURA (ºC)Estación Temperatura Temperatura

Registrada

COMBAPATA 11.57 11.22CAYLLOMA 4.82 4.84

YAURI 7.65 7.90

ANGOSTURAACOMAYOKAYRALA RAYAPARUROPERAYOCPOMACANCHISICUANI

5.7613.4212.496.4313.9311.039.6311.53

9.5210.65

12.05

6.0912.9113.146.3514.16

Altitud(msnsm)

3,3993,4743,2503,2193,0843,3643,7003,661

Tmax. = 47.1151 - 0.0082* H r = 0.9471

Estación Temperatura TemperaturaRegistrada Corregida

ANALISIS REGIONAL DE TEMPERATURA (ºC)

CUSCO 19.65 19.35

ACOMAYO 20.94 20.57COMBAPATA 19.82 18.74

KAYRA 20.26 20.82PARURO 21.63 21.92

SANTO TOMAS 16.41 17.21

PERAYOC 19.58 19.63POMACANCHI 16.85 16.89


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T = Temperatura (°C)H = Altitud (msnm.)r = Coeficiente de correlación.

Ecuaciones con las cuales se obtiene las temperaturas media, máxima y mínima medias anuales para las estaciones base (temperaturas corregidas) y en estudio (temperaturas generadas o calculadas) de acuerdo al siguiente detalle:

Cuadro T Mínima N˚ 04

Altitud(msnsm)

3,2503,0843,7003,661

Tmin = 23.736 - 0.0058* H r = 0.9952

POMACANCHI 2.19 2.11SANTO TOMAS 2.19 2.34

ACOMAYO 4.95 4.74PARURO 5.57 5.71

ANALISIS REGIONAL DE TEMPERATURA (ºC)Estación Temperatura Temperatura

Registrada Corregida

Cuadro T Media N˚ 05

Cuadro T Máxima N˚ 06



EVAPOTRANSPIRACION POR HARGREAVES III:

La evapotranspiración se calcula como:

donde:RSM = Radiación solar incidende mensual en su equivalente a evaporación (mm/mes)RMM = Radiación solar mensual al tope de la atmósferao extraterrestre en su equivalente a evaporación (mm/mes)S = Porcentaje horas de sol mensual ovservado, referido al total probable mensual. (n/N)F = Temperatura en grados farenheit (°F)FA = Factor de altura , en esta última expresión se tiene que Alt es la altitud en km.

FAFRSMETP **º*0075.0

2/1**075.0 SRMMRSM

AltFA *06.01

Descripción ENE. FEB. MAR. ABR. MAY. JUN. JUL. AGO. SET. OCT. NOV. DIC. TOTAL

Maxima 75.00 86.00 81.00 75.00 69.00 70.00 63.00 63.00 70.00 70.00 65.00 46.68 833.68

Minima 47.00 48.00 54.00 46.00 35.00 20.00 27.00 35.00 36.00 29.00 33.00 0.45 410.45

Media 62.95 66.03 65.88 60.49 55.57 56.48 51.98 52.05 52.71 49.94 53.57 12.08 639.72

REGISTROS DE HUMEDAD RELATIVA (%)


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f) Humedad Relativa (HR)

En el área de estudio de acuerdo a los datos obtenidos de la estación Yauri, la humedad relativa mínima mensual se tiene que es 0.45% en el mes de diciembre, y la humedad máxima mensual se da en el mes febrero de 86%

g)Evapotranspiración potencial (ETP)

Para el cálculo de la ETP en las áreas de cultivo, se ha hecho uso de las variables climáticas previamente calculadas o determinadas; en ese sentido para el cálculo de la ETP se ha empleado el método de HARGREAVES MOD. TIPO III, obteniéndose una ETP media anual para cada una de ellas en ese sentido a continuación se muestra los cálculos realizados:

Evaporación media mensual : 99.42 mmEvaporación máxima mensual : 118.59 mm, en OctubreEvaporación mínima mensual : 81.16 mm, en Junio

Concluyéndose que en el ámbito del proyecto la evaporación varía de 2,71 a 3.83 mm/día. Para la mejor apreciación se muestra en Anexo.

2.1.2.2 ESCURRIMIENTO (OFERTA HÍDRICA EN FUENTE)

Descripción general del modelo




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El elemento constitutivo del modelo es el cálculo en base a la precipitación mensual teniendo en cuenta las características de la cuenca. En base a los datos disponibles se ha establecido y calibrado modelos parciales para las influencias de mayor importancia al escurrimiento y la retención de la cuenca. El modelo comprende dos etapas:

Primero se establece el balance hídrico, para determinar la influencia de los parámetros meteorológicos de la cuenca durante el año promedio.

Posteriormente se determina los caudales para el periodo extendido, mediante un proceso Markoviano (de regresión triple) teniendo en cuenta la precipitación efectiva como variable de impulso para determinar los parámetros estadísticos de la distribución empírica tales como el promedio, la desviación estándar y sesgo.

A) Generación de Caudales Mensuales durante el Año Hidrológico

Se lleva a cabo mediante el cálculo del balance hídrico de la cuenca:

CM = P – D +G –A (mm/mes)

Donde:

Cm = Caudal medio mensual

P = Precipitación total mensual

D = Déficit de escurrimiento

G = Gaste de la retención

A = Alimentación de la retención

El término (P-D) se reemplaza por la precipitación efectiva PE, que indica la parte de la precipitación que causa escurrimiento, entonces:

CM = PE + G –A

Esta operación permite tener en cuenta una relación variable entre el escurrimiento y la precipitación que representa a la naturaleza de manera más adecuada que un coeficiente de escurrimiento fijo durante todo el año.

i) Precipitación Efectiva

Asumiendo que los caudales promedio observados pertenecen a un estado de equilibrio entre el gasto y abastecimiento de la retención de la cuenca, se calcula la precipitación efectiva para el coeficiente de escurrimiento promedio de manera que la relación entre precipitación efectiva y total sea igual a dicho coeficiente.

Su cálculo está en base al método del USBR en su forma polinomial.

ii) Gasto y Abastecimiento de la Retención




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Durante la estación seca el gasto de la retención alimenta los ríos y mantiene la descarga básica, la cual se puede representar mediante un proceso de agotamiento según la fórmula:

CMt = e-at . CMo

Donde:

CMt = Caudal del mes t

CMo = Caudal inicial

a = Coeficiente de agotamiento

t = Tiempo

Los caudales del periodo seco se calculan sumando la lámina de escurrimiento del proceso de agotamiento y la precipitación efectiva del mes respectivo.

CMt = PEt +Gt

La retención de la cuenca que se agota al final de la estación seca es alimentada por las lluvias y descargas de la estación lluviosa que sigue.

Los caudales del periodo lluvioso son calculados restando de la precipitación efectiva una parte que entra en la retención de la cuenca:

CMt = PEt - At

La retención depende de la extensión de los almacenes hídricos de la cuenca. Se puede distinguir como los de mayor importancia. Acuíferos, lagunas, pantanos y nevados. Cada uno tiene una lámina específica de retención, variando para esta región entre 200 y 500 mm/año.

B) Generación de Caudales Mensuales para Periodos Extendidos

El modelo consiste en una combinación de un proceso Markoviano de primer orden con una variable de impulso. El elemento constitutivo del modelo Markoviano es la autorregresión del evento en el tiempo con el mismo evento en el tiempo t-1.

La variable de impulso para descargas es la precipitación efectiva. Para aumentar el rango de los valores y obtener una aproximación adecuada a la realidad, se considera además una variable aleatoria. La ecuación integral es:

CMt = B1 + B2.CMt-1 + B3.PEt + z.S.(1-r2)1/2

Donde: CMt = Caudal del mes t

CMt-1 = Caudal del mes anterior



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PEt = Precipitación efectiva

B1 = Factor constante

B2 = Factor de influencia del valor CMt-1

B3 = Factor de influencia del valor PEt

r = Coeficiente de regresión

S = Desviación de residuos

z = Variable aleatoria con distribución normal, con media cero y desviación tipo unitaria.

Los valores B1, B2, y B3 se obtiene por un proceso de regresión triple mediante los caudales y precipitaciones efectivas durante el año promedio.

2.1.5.3. CALCULO DE CAUDAL MÁXIMO

Las descargas máximas para la cuenca Urinsaya se determinó mediante la fórmula de Mac Math, para diferentes periodos de retorno, cuya expresión es la siguiente:

La descarga máxima calculadas por el Método de Mac Math, usado para el diseño de la bocatoma corresponde a un periodo de retorno de 20 años, tomando en cuenta las precipitaciones máximas de 24 horas de la estación meteorológica Yauri, donde se contaban con datos máximos de precipitaciones mensuales.

Cuadro N˚ 07



CAUDALES MAXIMOS CUENCA URINSAYA

Area de Cuenca: 4,659.00 ha

Pendiente del Curso Principal: 10 m/Km

Coeficiente de Escurrimiento: 0.48

Año Q Q LOG(Q)

ordenado

1992 24.9 25.9 4.4 8.8 0.94608 0.00771310

1993 23.7 24.7 4.2 8.2 0.91276 0.00443198

1994 28.2 29.4 5.0 7.6 0.88173 0.00236465

1995 27.3 28.4 4.8 6.5 0.81091 0.00024307

1996 30.8 32.1 5.4 6.2 0.79525 0.00010215

1997 23.0 23.9 4.1 6.0 0.77900 0.00002836

1998 36.7 38.2 6.5 5.7 0.75545 0.00000033

1999 24.0 25.0 4.2 5.4 0.73480 -0.00000258

2000 34.1 35.5 6.0 5.4 0.73480 -0.00000258

2001 46.4 48.3 8.2 5.0 0.69649 -0.00014068

2002 30.8 32.1 5.4 4.8 0.68241 -0.00028874

2003 32.3 33.6 5.7 4.4 0.64244 -0.00119298

2004 50.1 52.1 8.8 4.2 0.62646 -0.00181792

2005 35.4 36.8 6.2 4.2 0.62099 -0.00207313

2006 43.2 45.0 7.6 4.1 0.60797 -0.00277527

Datos 15 15 15

TOTAL 86.5 11.22754 0.00658977

MEDIA 5.8 0.7 0.00043932

Std 1.486 0.107 0.00265562

0.4428

Prec. Max Yauri

Prec. Cuenca Urinsaya

CALCULO DE CAUDALES MAXIMOS SEGÚN MAC MATH:

3log

3

)(*)2(*)1(

)log(log*

xnn

xxnAg


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T P w z K Q

años

1 1 0.000 -2.515 -2.126 3.32

2 0.5 1.177 -0.001 -0.074 5.50

5 0.2 1.794 0.840 0.810 6.84

10 0.1 2.146 1.279 1.316 7.75

20 0.05 2.448 1.642 1.757 8.64

50 0.02 2.797 2.051 2.280 9.83

100 0.01 3.035 2.323 2.643 10.75

200 0.005 3.255 2.572 2.987 11.70

300 0.003333333 3.378 2.709 3.181 12.28

DISTRIBUCION DE LOG PEARSON III:


GESTION: 2011 - 2014

Cuadro N˚ 08

Grafico N˚ 02

La metodología antes descrita, consiste en:

Competición de registro de precipitaciones de las estaciones índice Livitaca, Sicuani, Yauri y Tintaya (ver anexo)




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Calculo de los factores de influencia altitudinal y geográfico de las estaciones índice con respecto a las estaciones en estudio – micro-cuenca, del vaso de la presa y la zona de cultivo de los sistemas propuestos para el Proyecto (ver anexo).

Generación de precipitaciones en la cuenca en estudio, a través de las ecuaciones de influencia (ver anexo).

Calculo de los parámetros Fisiográficos e hidrológicos de la cuenca en estudio, estimación del Coeficientes de escorrentía y agotamiento, Tc, etc. para la cuenca en estudio, generación de caudales mensuales para el año promedio mediante las ecuaciones de balance hídrico, cálculo de los coeficientes de la ecuación de extensión Marcoviana deI orden, mediante ecuaciones de regresión triple, para la cuenca en estudio (ver anexo).

Estimación de la Precipitación Efectiva II (hidrológica) mensualizada para la cuenca en estudio (ver anexo).

Estimación de los valores aleatorios a ser utilizados. (ver anexo). Generación de caudales para periodos extendidos en mm y m3/seg para la zona en

estudio (ver anexo). Generación de caudal máximo Método de Mac Math.




GESTION: 2011 - 2014

III. INGENIERIA DEL PROYECTO HIDRAULICO:

3.1 RECURSOS HIDRICOS3.1.1 Disponibilidad HídricaLa disponibilidad de Recurso Hídrico Subterráneo, será captado de una fuente Sub superficial (riachuelo), ubicados en el lugar denominado Puyca, el cual es de buena calidad, con un caudal para el diseño de 2.00 - 2.50 l/seg. Según aforo hecho en Junio del 2012, con las correcciones para la época de estiaje.

3.1.2 Demanda de AguaLa demanda del Agua del proyecto es resultado de la sumatoria de los usos de agua de la población y animales, tanto en alimentos, aseo, lavado de vajilla, entre otros. Este caudal fue tomado de 0.06 litros por habitante siendo este el caudal unitario “Q” y por día. Se realizó con los datos proporcionados por la Superintendencia Nacional de Servicios de Saneamiento, Ministerio de Salud.

3.1.3 Calidad del aguaLa calidad de agua para consumo humano se aprecia generalmente por análisis químico, complementado con análisis físico y bacteriológico, determinado a través de las pruebas de laboratorio y la respectiva comprobación en campo.En el presente estudio, se ha desarrollado las respectivas pruebas de laboratorio de las aguas de los manantes de la zona, tomadas en el sector de captación, cuyos resultados de análisis se adjuntan.

3.2 TOPOGRAFIAPara los trabajos topográficos se realizó en siete días y se requirió el siguiente equipo: un Teodolito con aproximación al segundo, una brújula, 02 miras topográficas, una Wincha de 50.00 m. También se contó con la presencia de un regidor del municipio, el apoyo técnico de un topógrafo, portamiras y las autoridades de la Comunidad.Los planos topográficos fueron graficados en escalas técnicas indicadas.

3.3 PLANTEAMIENTO HIDRÁULICO Y CRITERIOS DE DISEÑO

3.3.1 Planificación Física.El planteamiento hidráulico de la red supone que el funcionamiento del sistema será por gravedad con tratamiento mediante un filtro especificado en los planos y un desarenador . El sistema inicia en la captación, continuando la conducción por tubería PVC SAP hasta el reservorio, para de allí comenzar la distribución del agua a los domicilios por una red de tuberías PVC SAP C-10 de diámetros 2 ½”, 2”, 1½”, 1”, ¾”, ½” y finalizando en las piletas públicas, Además 24 cruce de ríos.

3.3.2 Criterios y Cálculos de diseño Los criterios de diseño del Sistema de agua potable de Uso Múltiple, en el presente estudio, están basados en los criterios planteados en las Normas Peruanas para el Diseño de Abastecimiento de Agua Potable para Poblaciones Rurales o Urbano Marginales, Fundamentalmente dados por el Ministerio de Salud, así como en la experiencia propia del proyectista.




GESTION: 2011 - 2014

Para el cálculo de las pérdidas por fricción se ha utilizado la ecuación de Hazen y Williams. Se han considerado las presiones mínimas de operación y los caudales óptimos para las condiciones de consumo de la zona. También diámetros mínimos de tubería para redes.

Los cálculos se muestran en la memoria de cálculo.

3.3.3 Caudal del DiseñoDe acuerdo a la demanda percápita, esto es convertido a un caudal de litros por segundo, primeramente Promedio, luego se han analizado las variaciones de consumo, tales como el Caudal Máximo Diario con el que se diseñó la línea de conducción, y el Caudal Máximo Horario con el que se diseñó toda la red de distribución.Para el dimensionamiento de reservorio se tomo el 25% del consumo promedio por día.En lo referente al diseño de la red, fue diseñada con el caudal máximo horario que representa el 150% del caudal promedio; Además se han adoptado las dimensiones mínimas de diámetros recomendadas en redes de distribución.

3.3.4 Descripción de las características de las obrasEl proyecto consiste en:

Línea de conducción:Para la línea de conducción (ml) se entubará de la siguiente manera:

1,600.00 TUBERIA HDPE PE 80, SDR 26, PN 5 NTPISO 4427 DE 90 MM 2,110.00 TUBERIA HDPE PE 80, SDR 13.6, PN 10 NTPISO 4427 DE 90 MM 4,790.00 TUBERIA HDPE PE 80, SDR 9, PN 16 NTPISO 4427 DE 90 MM 7,300.00 TUBERIA HDPE PE 80, SDR 7.4, PN 20 NTPISO 4427 DE 90 MM 8,310.00

TUBO PVC SAP 90MM x 6 M U/F, CLASE 10 1,050.00 TUBO PVC SAP 90MM x 6 M U/F, CLASE 15

Cámara Rompe presión:Esta infraestructura es necesaria para eliminar las presiones dinámicas debido a las diferencias de cotas y la utilización del tipo de tuberías, en la línea de conducción y distribución según diseño, esta cámara rompe presiones, se construirá en línea de conducción y distribución según diseño y altura de presión máxima, pudiendo esta variar de acuerdo a las condiciones del terreno, la cantidad de rompe presiones es de 09 und. Respectivamente, El concreto a utilizar, es de F’c=210 kg/cm².

cámara distribucion de caudales:Esta infraestructura es necesaria para distribuir caudales, ya que se proyecta la construcción de 03 reservorios lo que es necesario el planteamiento de 01cámara de distribución de caudales, El concreto a utilizar, es de F’c=210 kg/cm².

Reservorios.Se construirá 03 reservorios de capacidad de 30 m³ y 20 m³, el cual será de sección cuadrada sus estructuras se puede observar en los planos, el mismo que consta con estructuras complementarias el cual es la Caseta de Válvulas, indispensable para el control de la entrada, salida, rebose y limpieza. Para lo cual serán necesarios los accesorios como canastillas, conos de rebose, válvulas, tubería de ventilación, etc. (ver plano), El concreto a utilizar, en ambos casos, es de F’c=210 kg/cm².Esta estructura se ubicara:



GESTION: 2011 - 2014

Línea de Aducción y Red de Distribución:Para la red de aducción y distribución se entubará de la siguiente manera: 50.00 TUBO PVC SAP CLASE - 15, DE 3" 11,116.50 TUBO PVC SAP CLASE-10 DE 2" 27,815.53 TUBO PVC SAP CLASE-10 DE 1 1/2" 25,262.14 TUBO PVC SAP CLASE-10 DE 1" 11,529.13 TUBO PVC SAP CLASE-10 DE 3/4" 30,097.09 TUBO PVC SAP CLASE-10 DE 1/2"

Las tuberías fueron diseñadas de acuerdo a las especificaciones de tuberia PVC y máxima presión de trabajo. Así mismo se tiene proyectado tuberías de PVC hacia las viviendas con un diámetro de 1/2” a través de las piletas públicas, los cuales hacen una longitud de 30,097.09 mlLa red de distribución tendrá sus respectivos accesorios de PVC-SAP para su buen funcionamiento, (Codos, Tees, Reducciones, Válvulas, etc.).

Piletas Públicas:Se ha previsto instalar 350 piletas, así mismo se hace notar que en caso de que la población decida realizar las instalaciones domiciliarias. No es necesario realizar la construcción de todas las piletas.Por la densidad de habitantes en la zona se ha previsto ubicar piletas públicas para cada grupo de familias, por lo que se instalarán 350 piletas. Estas serán con válvulas de derrame de ½” de diámetro, con sus respectivos accesorios de Fierro Galvanizado y PVC SAP. El cuerpo (pedestal) de las piletas será de muro de ladrillo mecanizado.

Cruce de Río/Quebrada:Consiste en una estructura de concreto (bloque) F’c= 140 kg/cm2 y columnas zapatas de 175 Kg/cm2 y un tubo anclado de fierro galvanizado, con el fin de cruzar la quebrada apoyado en estructuras colgantes de acero tipo boa.

Letrina arrastre hidráulico – con tanque biodigestor :Este tipo de letrinas sanitarias se emplea en zonas rurales o urbano marginales, cuyas condiciones socioeconómicas, disponibilidad de agua y geomorfológica permitan su aplicación. La letrina se compone de ocho elementos: a) aparato sanitario; b) caseta; c) conducto; d) caja repartidora; e) hoyo; f) brocal; g) terraplén y h) losa-tapa, luego pasara por el tanque biodigestor de 600 lts, para desembocar a unas tuberías cribadas de tubería PVC.Los materiales a utilizar; muro de ladrillo mecanizado, concreto 110, 140 kg/cm2 en cimientos y sobrecimiento respectivamente, cobertura de calamina galvanizada de e=0.3mm, puertas y ventanas metálicas, inodoro tanque bajo, piso de cemento coloreado, paredes tarrajeados y pintados, se construirán una cantidad de 350und.

IV. ANEXOS.



estudio hidrologico

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