estudio hidrologico mancancota

7/23/2019 Estudio Hidrologico Mancancota

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EXPEDIENTE TCNICO

AMPLIACIN, MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE REPRESAMIENTO DEMANCANCOTA - LACSHAN, PROVINCIA DE OYN LIMA

INGENIERIA DEL PROYECTO

HIDROLOGIA

LIMA, 2015

INDICE

1. GENERALIDADES.1.1 Introduccin.

1.2 Objetio!.1.2.1 Objetio Gener"#.1.2.2 Objetio! E!$ec%&ico!.1.' (bic"cin de# )re" de E!tudio.

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE OYON -

REGIN LIMA

LAGUNA


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PROYECTO:AMPLIACIN, MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE REPRESAMIENTO DE

MANCANCOTA - LACSHAN, PROVINCIA DE OYN LIMA ,FOLIOS

NIVEL DE

ESTUDIOEXPEDIENTE

NIVEL DE

GOBIERNOGOBIERNO LOCAL.

2. RE*ISION DE EST(DIOS E IN+OR,ACION -ASE DISPONI-LE.2.1 Rei!in de e!tudio! "nteriore!.2.2 In&or"cin -)!ic".2.2.1 In&or"cin ,eteoro#/ic".2.2.2 In&or"cin C"rto/r)&ic"

2.2.' In&or"cin To$o/r)&ic"

'. CARACTERI0ACIN DE LAS C(ENCAS DE DRENAE APORTANTES.'.1 C"r"cter%!tic"! +i!io/r)&ic"!'.1.1 P"r)etro! Geoor&o#/ico!.'.2 C"r"cteri3"cin de# C#i"'.2.1 Preci$it"cin.'.2.2 Te$er"tur" ,edi" '.2.' 4ued"d Re#"ti"

5. ANALISIS 6 TRATA,IENTO DE LA PL(*IO,ETRA.5.1 An)#i!i! de Con!i!tenci" de #" In&or"cin5.1.1 An)#i!i! i!u"# /r"&ico5.1.2 An)#i!i! e!t"d%!tico.5.2 Co$#et"cion de in&or"cin $#uio7tri"

8. DISPONI-ILIDAD 4IDRICA EN LA C(ENCA8.1 ,ode#"iento 9idro#/ico ##ui" : e!corrent%"8.1.1 ,ode#o Deterini!tico : E!toc)!tico Lut3 Sc9o#38.1.2 C"ud"#e! Gener"do! en #" !ubcuenc" de e!tudio.

;. CA(DAL ECOLOGICO;.1 ,etodo#o/%" Porcentu"# de #" Autorid"d N"cion"# de# A/u" : ANA

. -ALANCE 4IDRICO>.1 -"#"nce 4%drico? Sin Re/u#"cin.>.2 -"#"nce 4%drico? Re/u#"cin de de!c"r/"!

>.2.1 E!@ue"ti3"cin de #" red de di!tribucin e in/re!o de d"to! " ode#o de!iu#"cin.

>.2.2 Re!u#t"do!>.2.' Inter$ret"cin.

1. ANALISIS DE A*ENIDAS ,AXI,AS

1.1 In&or"cin P#uio7tric".1.2 An)#i!i! de con&i"bi#id"d de d"to!1.' Correccin de #o! "#ore! de Preci$it"cin ,)Bi"1.5 An)#i!i! de +recuenci".1.8 Prueb" de Aju!te : Sirno o#o/oro1.; Inten!id"d de L#ui".1.< Cur"! I : D : +

1.= 4ieto/r""! de Torent" de Di!eo.1.> Periodo de retorno rie!/o de eBcedenci".1.1 ,ode#"iento 4idro#/ico $"r" /ener"cin de c"ud"#e! )Bio!

_______________________________________________________________________________________Hidrologa.


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NIVEL DE

ESTUDIOEXPEDIENTE

NIVEL DE


11. CARACTERISTICAS DE LOS E,-ALSES.

12. CALIDAD DE AG(A PARA RIEGO.

1'. RE+ERENCIAS -I-LIOGRA+ICAS

15. ANEXOS.

1. GENERALIDADES

1.1 Introduccin

Ante la escasa disponibilidad del recurso hdrico en las pocas de estiaje, han existido conflictossobre el acceso, derecho, uso y manejo del agua. Por otro lado, la necesidad colectiva del aguacomo bien comn ha generado la construccin social de complejos sistemas de derechos ydistribucin de agua, ue han logrado acuerdos, reglas y normas locales sobre el acceso y usocompartido de fuentes hdricas, sin embargo es notoria la carencia de obras de almacenamiento,conduccin, distribucin y control del agua en sistemas de riego, y el mal funcionamiento de lasestructuras hidr!ulicas existentes para su aprovechamiento, conlleva a un deterioro y hace ue laeficiencia del riego actualmente este alrededor del "# por ciento, originando prdidas de agua y

problemas sociales y econmicos en los usuarios.

$on la finalidad de contribuir a la solucin de la baja produccin agrcola en la provincia de %yn,la municipalidad provincial de %yn ha impulsado la formulacin el expediente tcnico para elProyecto &Ampliacin, 'ejoramiento del (istema de )epresamiento 'ancancota * +acshan,Provincia de %yn-)egin +ima a fin de almacenar las aguas de escorrenta superficial ydistribuirlas en forma ptima, con el propsito de contar con los argumentos tcnicos necesariospara la solucin para el dise/o de las estructuras hidr!ulicas necesarias a proyectar.

+a propuesta de mejoramiento y construccin de la infraestructura de riego del proyecto, est!orientada hacia un eficiente aprovechamiento de los recursos hdricos en las microcuencas de laslagunas 'ancacota y +acshan, de modo ue permita el incremento de la produccin agropecuaria,como consecuencia de una mayor oferta hdrica por los embalses proyectados.

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NIVEL DE

ESTUDIOEXPEDIENTE

NIVEL DE


0n este contexto, el presente trabajo est! orientado a la elaboracin del estudio hidrolgico confines de almacenamiento de las aguas de las lagunas 'ancancota y +acshan, las cuales ser!nreguladas en los meses de estiaje para las actividades agropecuarias en los sectores de riego dela comunidad de %yon.

1.2 Objetio!

1.2.1 Objetio Gener"#0valuacin del potencial de los recursos hdricos de las microcuencas de las lagunas'ancancota y +acshan, donde se encontraran empla1adas la obras de almacenamiento deagua con fines de uso agrcola para los meses de estiaje.

1.2.2 Objetio! E!$ec%&ico! 2eterminacin de las caractersticas fsicas y clim!ticas de las microcuencas anali1adas An!lisis del comportamiento de las variables hidrolgicas 2eterminacin de la disponibilidad hdrica en las microcuencas anali1adas.

2eterminacin de la demanda agrcola %btencin del balance hdrico para los sectores de riego 2eterminacin de volmenes de almacenamiento y las alturas de presas proyectadas An!lisis de agua con fines de riego

1.' (bic"cin de# )re" de E!tudio0l !rea de estudio se encuentra ubicada en la parte noroeste del departamento de +ima,ubic!ndose a unos 34 5m. de la localidad de %yon, uedando delimitada entre los paralelos346"#7 89 y 346":7 #; de latitud sur y los meridianos :96;87 84 y :96;"7 #uaura(ub*$uenca = )o ?uinches

(bic"cin Geo/r)&ic"+atitud (ur = 346"#7 89 * 346":7 #;+ongitud %este = :96;87 84 * :96;"7 #


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ESTUDIOEXPEDIENTE

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+i/ur" NF 1.2? (bic"cin Po#%tic" de# )re" de e!tudio

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NIVEL DE

ESTUDIOEXPEDIENTE

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COLO MB IA

ECUA DOR

A

M

A

Z

A

S

TU MBES

PIURA

C

A

J

M

A

C

A

SAN MARTIN

LAMBAYEQUE

LA L IBERTAD

UCAYALI

ANCASH

HUANUCO

PASCO

MADRE DE DIOS

BOLIVIA

JUNIN

CUSCO

UANCAVELICA

AYACUCHOCA

APURIMAC

AREQUIPA

LAGO

TITICACA

PUNO

MOQUEGUA

TACNA

CHILE

LORETO

LIMA

BRAS IL

YAUY OS

CAETE

HUAURA

LIMA

HUAROCHIRI

HUARAL

OYON

CANTA

CAJATAMBO

BARRANCA

CALLAO

JUNIN

PASCO

ANCASH

HUANUCO

ICA

OYON

NAVAN

COCHAMARCA

ANDAJESCAUJUL

CAJATAMBO

HUAURA

HUAURA

ANCASH

PASCO

HUANUCO

PACHANGARABARRANCA

N

AREA DE

ESTUDIO

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2. RE*ISION DE EST(DIOS E IN+OR,ACION -ASE DISPONI-LE

(e efectu la recopilacin y revisin de informacin de trabajos relacionados con el !rea en estudio, ascomo la obtencin material cartogr!fico, im!genes satelitales, datos meteorolgicos e hidrolgicos,entre otros, ue sirvieron de referencia para caracteri1ar el sector de inters, su variabilidad clim!tica yeventos hidrolgicos. 0l an!lisis bibliogr!fico ha consistido en la consulta y revisin de distintasreferencias bibliogr!ficas, relacionadas con el desarrollo del presente estudio.

2.1 Rei!in de e!tudio! "nteriore!Para los fines del presente estudio, se ha anali1ado auellos estudios relacionados al Proyecto,elaborados en la ltima dcada y ue contienen informacin relevante.

0studio de >idrologa (uperficial &Ampliacin y mejoramiento del sistema de represas

'ancancota * +acshan, distrito de %yon, provincia de %yon - +ima. $ompa/a 'inerauenaventura, 8438. 0ste estudio tuvo como objetivo reali1ar el A+AB$0 >C2)C$% en el!rea del proyecto, con el fin de sustentar la necesidad de infraestructura hidr!ulica ue

beneficiar! el riego de hasta #44 ha Dm!ximas avenidasE y ":# ha DPerodos de 0stiajeE deterreno agrcola. 0ste documento tcnico se limita a las observaciones reali1adas durante laevaluacin de campo, en la 1ona correspondiente al sector 'ancancota * +acshan, y, a losaforos reali1ados en la uebrada 'ancancota adem!s de la informacin hidrolgicaproporcionada por los pobladores participantes en la evaluacin de campo.

0valuacin de recursos hdricos superficiales en la cuenca del ro >uaura. 'CBAF*ABA*

2$P)>*A(GP*A+A >GAG)A, 8434. 0ste documento tcnico tiene como finalidad 0valuar,cuantificar y simular el comportamiento de los recursos hdricos en cantidad y oportunidad dela cuenca del ro >uaura, establecindose el balance hdrico, y ue sirva como base para la

planificacin hidrolgica, y de esta manera, ejecutar y controlar la poltica de desarrollo entodos los sectores ue estn directa o indirectamente relacionados con el uso yaprovechamiento, y a su ve1 mejorar la gestin de la Administracin +ocal de Agua.

2.2 In&or"cin -)!ic"

2.2.1 In&or"cin ,eteoro#/ic"+a Cnformacin meteorolgica recopilada y empleada para el estudio hidrolgico del !rea deinfluencia del proyecto proviene de registros de la estacin meteorolgica %yon y +aguna(urasaca, la cual se encuentra administrada por el (0BA'>C. $abe resaltar ue en el

!mbito de estudio no existen estaciones hidromtricas.

+a informacin meteorolgica consiste en precipitacin Dtotal mensual y m!xima en 8;horasE, temperatura, humedad relativa, horas de sol y velocidad de viento. 0n el Anexo 43se presenta la informacin meteorolgica histrica de los par!metros mencionados.

0n el $uadro 8.3 se presenta las principales caractersticas de la estacin meteorolgicaconsiderada para la caracteri1acin clim!tica y an!lisis hidrolgico. Para la estacinconsiderada se indican el nombre, ubicacin, variable clim!tica monitoreada y perodo deregistro.

Cu"dro NF 2.1. E!t"cione! ,eteoro#/ic"! con!ider"d"! en e# E!tudio

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Huente= 0laboracin Propia

2.2.2 In&or"cin C"rto/r)&ic"

Para la delimitacin del !rea de influencia hidrogr!fica del proyecto se utili1o la siguienteinformacin=

$arta Bacional a escala 3I344,444 del CFB, >oja 88*j D%yonE digitali1ada como un

(istema de Cnformacin Feogr!fica D(CFE coberturas= $urvas de nivel con euidistanciamnima de #4 m., red hidrogr!fica, centros poblados, divisin poltica y red vial.

'odelos 2igitales de 0levacin Flobal elaborados a partir de im!genes A(J0) DA(J0)

F20'E, con una resolucin espacial de "4 m. descargados del sitio Keb oficial delproyecto A(J0) F20' Dhttp=IIgdem.ersdac.jspacesystems.or.jpIE

2.2.' In&or"cin To$o/r)&ic"0l presente estudio consider la ejecucin de un levantamiento topogr!fico del vaso dealmacenamiento, con el objeto de tener obtener la curva altura * !rea - volumen uepermita conocer el !rea inundada y el volumen almacenado a distintas alturas de la presaproyectada D@er Anexo 48E.

'. CARACTERI0ACIN DE LAS C(ENCAS DE DRENAE APORTANTES

+as caractersticas fsicas y funcionales de una cuenca hidrogr!fica pueden ser definidas como losdiversos factores ue determinan la naturale1a de la descarga del curso de agua. 0l conocimiento de

estas caractersticas, para una cuenca en estudio, es muy importantes por las siguientes ra1ones=

aE Para establecer comparaciones con otras cuencas o sub*cuencas hidrogr!ficas.bE Para interpretar de forma clara los fenmenos pasados.cE Para efectuar previsiones de descarga de las uebradas o ros.Gna cuenca hidrogr!fica acta como un colector natural, encargada de evacuar parte de las aguas delluvia en forma de escurrimiento. 0n esta transformacin de lluvias en escurrimiento se producenprdidas, o mejor despla1amiento de agua fuera de la cuenca debido a la evaporacin y la percolacin.

Para este tipo de estudio no solamente interesa el volumen total a la salida de la cuenca, sino tambinsu distribucin espacial y temporal, para lo cual se necesita tener un buen conocimiento de suscaractersticas. 0l movimiento del agua en la naturale1a es una funcin compleja en la cual intervienen

diversos factores, entre los cuales se pueden resaltar su clima y sus caractersticas fisiogr!ficas.

_______________________________________________________________________________________Hidrologa.
http://gdem.ersdac.jspacesystems.or.jp/http://gdem.ersdac.jspacesystems.or.jp/http://gdem.ersdac.jspacesystems.or.jp/


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2entro del !rea de 0studio se han identificado y delimitado tres D4"E cuencas aportantes para elaprovechamiento del recurso hdrico= cuenca de la laguna 'ancacota, cuenca de la laguna +acshan, ycuenca de la uebrada (IB.

'.1 C"r"cter%!tic"! +i!io/r)&ic"!+as caractersticas fisiogr!ficas de una cuenca pueden ser explicadas a partir de ciertospar!metros o constantes ue se obtienen del procesamiento de la informacin cartogr!fica yconocimiento de la topografa de la 1ona de estudio.

'.1.1 P"r)etro! Geoor&o#/ico!+a morfologa de una cuenca ueda definida por su forma, relieve y drenaje, para lo cual sehan establecido una serie de par!metros, ue a travs de ecuaciones matem!ticas, sirvende referencia para la clasificacin y comparacin de cuencas.

Para un mejor estudio de las cuencas se han establecido los siguientes par!metros=

L Par!metros de forma

L Par!metros de relieveL Par!metros de red hidrogr!fica

". P"r)etro! de +or" de #" Cuenc"0l contorno de la cuenca define la forma y superficie de sta, lo cual posee incidenciaen la respuesta en el tiempo ue poseer! dicha unidad, en lo ue respecta al caudalevacuado. As, una cuenca alargada tendr! un diferente tiempo de concentracin ueuna circular, al igual ue el escurrimiento manifestar! condiciones dismiles. Porejemplo, en una cuenca circular, el agua recorre cauces secundarios antes de llegar auno principal en una cuenca alargada, se presenta en general un solo cauce ue es elprincipal y por ende, el tiempo de concentracin ser! menor ue el anterior caso.

+os principales factores de forma son=a.3. Mrea de la cuenca DAEa.8. Permetro de la cuenca DPEa.". Ancho Promedio de la cuenca DL Ea.;. Hactor de forma DHEa.#. $oeficiente de compacidad o ndice de Fravelius D5cEa.9. )ect!ngulo euivalente D)0E

".1. re" de #" cuenc" HA0l !rea de una cuenca o !rea de drenaje es el !rea plana Dproyeccin hori1ontalEcomprendido dentro del lmite o divisoria de aguas. 0l !rea de la cuenca es elelemento b!sico para el c!lculo de las otras caractersticas fsicas y se ha

expresado en Nm8. 0s importante mencionar ue cuencas hidrogr!ficas con lamisma !rea pueden tener comportamientos hidrolgicos completamente distintosen funcin de los otros factores ue intervienen.

0l tama/o relativo de estos espacios hidrolgicos definen o determinan, aunue node manera rgida, los nombres de micro cuenca, sub cuenca o cuenca, segnexplica el cuadro BO ".3.

Cu"dro NF '.1? T""o re#"tio de #o! !i!te"! 9idro#/ico!

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+a denominacin de las cuencas de drenaje se ha reali1ado en funcin de suextensin y nombre de su curso de agua final. +a microcuenca de la laguna'ancancota, la microcuenca de la laguna +acshan y la microcuenca de lauebrada (IB tienen !reas de 9.:, 4.9: y 4.# 5m8respectivamente.

".2. Per%etro de #" cuenc" HP0l lmite de una cuenca est! definido por una lnea formada por los puntos demayor nivel topogr!fico, llamada divisoria Ddivortio auarumE, ue divide lasprecipitaciones ue caen en cuencas vecinas y ue encamina la escorrenta

superficial resultante para el cauce principal. +a divisoria sigue una lnea rgidaalrededor de la cuenca, atravesando el curso de agua solamente en el punto desalida y uniendo los puntos de cota m!xima entre cuencas o sub*cuencas, lo ueno impide ue en el interior de la cuenca existan picos aislados con cotassuperiores a algunos puntos de la divisoria.

+os permetros de la microcuenca laguna 'ancancota, la microcuenca de lalaguna +acshan y la microcuenca de la uebrada (IB son de 38.


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+ Q +ongitud de m!ximo recorrido RNmS

0ste par!metro mide la tendencia de la cuenca hacia las crecidas, r!pidas y muyintensas a lentas y sostenidas, segn ue su factor de forma tienda hacia valoresextremos grandes o peue/os, respectivamente.

$uando su valor es similar a 3, representa una cuenca de forma redondeada. +acuenca con factor de forma ue tienda hacia valores bajos, se caracteri1a por seruna cuenca alargada, ue con un colector de mayor longitud ue la totalidad de lostributarios, estar! sujeta a crecientes de menor magnitud. 0sto se debe al hechode ue en una cuenca estrecha y larga, con factor de forma bajo, hay menosposibilidad de ocurrencia de lluvias intensas cubriendo simult!neamente toda suextensin y tambin la contribucin de los tributarios alcan1a el curso de aguaprincipal en varios puntos a lo largo del mismo, alej!ndose, por lo tanto, de lacondicin ideal de la cuenca circular donde la concentracin de todo el flujo de lacuenca se da en un solo punto. 2e manera particular una cuenca de formatriangular, con dos vrtices en las cabeceras, afluentes de similar longitud y

sincronismo en la llegada, provocar! crecidas m!s significativas.

+os factores de forma de las microcuenca de drenaje varan desde 4."" hasta4.:, lo cual indica una tendencia a las avenidas de baja a mediana magnitud.

".8. Coe&iciente de co$"cid"d o %ndice de Gr"e#iu! HcPar!metro adimensional ue relaciona el permetro de la cuenca y el permetro deun crculo de igual !rea ue el de la cuenca. 0ste par!metro, al igual ue elanterior, describe la geometra de la cuenca y est! estrechamente relacionado conel tiempo de concentracin del sistema hidrolgico.

+as cuencas redondeadas tienen tiempos de concentracin cortos con gastos pico

muy fuerte y recesiones r!pidas, mientras ue las alargadas tienen gastos picom!s atenuado y recesiones m!s prolongadas.

A

P

R

PKc 28.0

2==

2onde=5c Q $oeficiente de compacidad R SP Q Permetro de la cuenca R5mSA Q Mrea de la cuenca R5m8S

2e la expresin se desprende ue 5c siempre es mayor o igual a 3, y seincrementa con la irregularidad de la forma de la cuenca. 0ste factor adimensionalconstituye un ndice indicativo de la tendencia de avenida en una cuenca.

+os coeficientes de compacidad de las microcuencas de drenaje varan de 3.3" a3."


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2onde=++Q +ongitud de sus lados del rect!ngulo Dmayor y menorE R5mSP Q Permetro de la cuenca R5mSA Q Mrea de la cuenca RNm8S

+os valores de la longitud mayor y menor de las microcuencas de drenaje semuestran en el $uadro BO ".8.

b. P"r)etro! de Re#iee de #" Cuenc"0l relieve posee una incidencia m!s fuerte sobre la escorrenta ue la forma, dado uea una mayor pendiente corresponder! un menor tiempo de concentracin de las aguasen la red de drenaje y afluentes al curso principal.0s as como a una mayor pendiente corresponder! una menor duracin deconcentracin de las aguas de escorrenta en la red de drenaje y afluentes al cursoprincipal. +os par!metros de relieve tienen mayor influencia sobre la respuestahidrolgica de la cuenca.

Para describir el relieve de una cuenca existen numerosos par!metros ue han sidodesarrollados por varios autores entre los m!s utili1ados destacan=

b.3. Altitud media de la cuenca D0Eb.8. Pendiente media de la cuenca D(cEb." $oeficiente orogr!fico D$oE

b.1. A#titud edi" de #" cuenc" HE+a variacin de la altitud o elevacin media de una cuenca son importantes por lainfluencia ue ejercen sobre la precipitacin, sobre las prdidas de agua porevaporacin y transpiracin y, consecuentemente, sobre el caudal medio. @ariaciones

grandes de altitud conllevan diferencias significativas en la precipitacin y latemperatura media, la cual, a su ve1, causan variaciones en la evapotranspiracin.

Para obtener la elevacin media se aplica un mtodo basado en la siguiente frmula=

A

ac

E

n

i

ii== "

#$

2onde=0 Q 0levacin media de la cuenca Rm.s.n.m.Sci Q 0levacin media del !rea i entre dos curvas de nivel consecutivo Rm.s.n.m.SaiQ Mrea i entre curvas de nivel R5m8SA Q !rea total de la cuenca R5m8S

+as altitudes medias de la microcuenca de la laguna 'ancancota, la microcuenca de lalaguna +acshan y la microcuenca de la uebrada (IB son de ;:"#, ;9:# y ;9:8m.s.n.m. respectivamente.

b.2. Pendiente edi" de #" cuenc" HSc0s el promedio de las pendientes de la cuenca, es un par!metro muy importante uedetermina el tiempo de concentracin y su influencia en las m!ximas crecidas y en elpotencial de degradacin de la cuenca, sobre todo en terrenos desprotegidos decobertura vegetal. 0xisten variadas metodologas, tanto gr!ficas como analticas, uepermiten estimar la pendiente de la cuenca. 2entro de las metodologas gr!ficas, la m!srecomendada por su grado de aproximacin es el 'todo de >%)J%B y dentro de lasanalticas la ue se expresa mediante la siguiente ecuacin=

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=

=n

iic l

A

CS

"

2onde=(c Q Pendiente de la cuenca

$ Q 0uidistancia entre curvas de nivel R5mSA Q Mrea de la cuenca R5m8Sli Q +ongitud de cada curva de nivel R5mS

+a microcuenca de la laguna 'ancancota, la microcuenca de la laguna +acshan y lamicrocuenca de la uebrada (IB tienen pendientes medias de ;:.:8T, ##.";T y9".#9T respectivamente.

b.' Coe&iciente oro/r)&ico HCo0s la relacin entre el cuadrado de la altitud media del relieve y la superficie proyectadasobre un plano hori1ontal. 0ste par!metro expresa el potencial de degradacin de lacuenca, crece mientras ue la altura media del relieve aumenta y la proyeccin del !rea

de la cuenca disminuye. Por esta ra1n toma valores bastante grades para microcuencas peue/as y monta/osas, disminuyendo en cuencas extensas y de bajapendiente.

A

ECo

2

=

2onde=$o Q $oeficiente %rogr!fico R S0 Q Altitud media del )elieve R5mSA Q Mrea de la cuenca R5m8S

+os coeficientes orogr!ficos para las microcuencas de drenaje se puede observar en el

$uadro BO ".8.c. P"r)etro! de #" Red 4idro/r)&ic" de #" Cuenc"

+a red hidrogr!fica corresponde al drenaje natural, permanente o temporal, por el uefluyen las aguas de los escurrimientos superficiales, hipodrmicos y subterr!neos de lacuenca. +a red de drenaje es, probablemente, uno de los factores m!s importantes a lahora de definir un territorio. 2e ella se puede obtener informacin en lo ue concierne ala roca madre y a los materiales del suelo, a la morfologa y a la cantidad de agua uecircula, entre otros.2iversos autores coinciden en afirmar ue mientras mayor sea el grado de bifurcacindel sistema de drenaje de una cuenca, es decir, entre m!s corrientes tributariaspresente, m!s r!pida ser! la respuesta de la cuenca frente a una tormenta, evacuando

el agua en menos tiempo. 0n efecto, al presentar una densa red de drenaje, una gotade lluvia deber! recorrer una longitud de ladera peue/a, reali1ando la mayor parte delrecorrido a lo largo de los cauces, donde la velocidad del escurrimiento es mayor.

0n virtud de lo anterior, se han propuesto una serie de indicadores de dicho grado debifurcacin, como la densidad de corrientes y la densidad de drenaje. Para anali1ar lared hidrogr!fica superficial de una cuenca, se han utili1ado los siguientes par!metros=

c.3. Jipo de corrientec.8. +ongitud de m!ximo recorrido del cauce principal D+Ec.". 2ensidad de drenaje D2dEc.;. Pendiente del cauce principal D(mE

c.#. Jiempo de concentracin DJcE

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c.1. Ti$o de corrienteGna manera comnmente usada para clasificar el tipo de corriente es tomar como basela permanencia del flujo en el cauce del ro. +os tipos de corriente en una cuenca es lasiguiente=

Ros perennes.-son ros ue contienen agua permanentemente todo el a/o.Ros intermitentes.-son ros ue en general contienen agua slo durante pocas delluvia y se secan en pocas de estiaje.Ros efmeros.-son ros ue contienen agua, slo cuando llueve, despus se secanDuebradasE.

+as uebradas de las microcuencas de drenaje son de tipo intermitente, ya uecontienen agua slo durante pocas de lluvia.

c.2. Lon/itud de )Bio recorrido HL0s la longitud mayor de recorrido ue reali1a el cauce principal, desde la cabecera de lacuenca, siguiendo todos los cambios de direccin o sinuosidades, hasta el punto m!s

bajo del colector comn, conocido como punto emisor. 0ste par!metro tiene relacindirecta con el tiempo de concentracin de la cuenca, el mismo ue depende de lageometra de la cuenca, de la pendiente del recorrido y de la cobertura vegetal.

+as longitudes de m!ximo recorrido de los cauces principales de la microcuenca de lalaguna 'ancancota, la microcuenca de la laguna +acshan y la microcuenca de lauebrada (IB son de ".;#, 4.8 y 3."; 5m respectivamente.

c.'. Den!id"d de dren"je HDdGna buena indicacin del grado de desarrollo del sistema de drenaje, de una cuenca,est! dada por el ndice llamado densidad de drenaje D2 dE. Gna densidad de drenaje altarefleja una respuesta de escorrenta r!pida y empinada, mientras ue una densidad de

drenaje baja es caracterstica de una escorrenta tarda.

0ste ndice est! expresado por la relacin entre la longitud total de los cursos de aguaDsean estas efmeras, intermitentes o perennesE de la cuenca y el !rea total=

A

LDd=

2onde=2d Q 2ensidad de drenaje R5mI5m8S+ Q +ongitud total de la red de drenaje R5mSA Q Mrea de la cuenca R5m8S

(egn 'onsalve (, F. R3S, la densidad de drenaje usualmente toma los valores(iguientes=

* 0ntre 4.# NmINm8, para hoyas con drenaje pobre.* >asta ".# NmINm8, para hoyas excepcionalmente bien drenadas.

+as densidades de drenaje de la microcuencas van desde 4.: a 8.8: NmINm 8, lo ueindica ue las microcuencas tendran un buen drenaje y moderadamente propenso a lascrecientes.

c.5. Pendiente de# c"uce $rinci$"# HS

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+a velocidad de la escorrenta superficial de los cursos de agua depende de lapendiente de sus cauces fluviales as a mayor pendiente habr! mayor velocidad deescurrimiento.

+a pendiente del cauce principal es un par!metro empleado para determinar ladeclividad de una corriente de agua entre dos puntos extremos.

+a pendiente media del cauce principal, segn Jaylor y (chKar1 es la relacin entre ladiferencia de alturas y la longitud del curso principal.

L

HHS

mM

m%"000

#$ =

2onde=(m Q Pendiente media del cauce principal RmImS+ Q +ongitud del cauce principal R5mS>'Q Altura m!xima del lecho del ro principal Rm.s.n.m.S>mQ Altura mnima del lecho del ro principal Rm.s.n.m.S

+as pendientes medias de los cauces de las microcuencas de la laguna 'ancancota, lamicrocuenca de la laguna +acshan y la microcuenca de la uebrada (IB son de 4.3;#,4.;98 y 4.;8 mIm respectivamente.

c.8. Tie$o de concentr"cin HTc0ste par!metro se refiere al tiempo ue tarda el agua en su recorrido entre dos puntosdeterminados, los cuales son= el extremo superior de la cuenca y el punto donde semide el flujo.

Para el c!lculo del tiempo de concentracin existen numerosas frmulas empricas, enel presente estudio se ha empleado el dos frmulas ampliamente utili1adas= Jemes yransby Uilliams.=

+ru#" de Tee!?

"&.0

'(.0

)0.0S

LTc=

2onde=Jc Q Jiempo de concentracin RhrS+ Q +ongitud del curso principal R5mS( Q Pendiente a lo largo del cauce RmImS

+ru#" de -r"n!b Ji##i"!?

2.0".02)).0

SA

LTc

2onde=Jc Q Jiempo de concentracin RhrS+ Q +ongitud del curso principal R5mSA Q Mrea de cuenca R5m8S( Q Pendiente a lo largo del cauce RmImS

0l tiempo de concentracin promedio de las microcuencas de drenaje varan de 4."4 a3.49 horas.

0n el $uadro BO ".8 se muestran el resumen de los par!metros geomorfolgicos de las

microcuencas de drenaje.

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Cu"dro NK '.2. P"r)etro! /eoor&o#/ico! de #"! icrocuenc"! de dren"je

Huente= 0laboracin Propia

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'.2 C"r"cteri3"cin de# C#i"0l clima es el conjunto de fenmenos meteorolgicos ue caracteri1an las condiciones habitualeso m!s probables de un punto determinado de la superficie terrestre. 0s, por tanto, una serie devalores estadsticos.

+as caractersticas clim!ticas expresadas a travs de sus diversos elementos, tienen marcadasdiferencias en el tiempo y el espacio. Por esta ra1n es importante conocer la variacin temporalde los par!metros, llegando de esta forma a determinar los meses de m!ximas, mnimas y mesesde transicin, si el perodo de an!lisis es un a/o. (i el perodo de an!lisis es mayor, se puededeterminar los a/os hmedos, secos o promedios. Gna representacin numrica yIo gr!fica facilitala comprensin de dicha variacin.

0l clima ue presentan las microcuencas de estudio un clima fro y seco, caracterstico de la reginPuna. +a temperatura vara entre los 33 O$ y -< O$ entre el da y la noche. 0l clima est! dividido endos estaciones marcadamente diferentes durante el a/o. Gna seca y fra entre 'ayo y (etiembre,donde se producen las m!s bajas temperaturas, la otra estacin hmeda y lluviosa se presentaentre los meses de %ctubre y Abril originando el incremento de las aguas debido a las

precipitaciones slidas y luidas.

+a informacin b!sica para la caracteri1acin del clima y la meteorologa del !rea de estudioproviene de registros de la estacin meteorolgica %yon, cercana al !rea de estudio. +adescripcin del clima comprende un an!lisis general del comportamiento temporal de lospar!metros meteorolgicos= precipitacin, temperatura y humedad relativa.

'.2.1Preci$it"cin+a precipitacin se considera como la primera variable hidrolgica y es la entrada naturaldel agua, dentro del balance hdrico de los agro*ecosistemas y de las cuencashidrogr!ficas.

0n el $uadro BO "." se presenta los datos de los registros de precipitacin a nivel mensualy anual completada y consistente, donde se puede observar ue existen dos periodosclaramente diferenciados unos seco durante el cual solo se presentan aproximadamente el9.9T de la precipitacin total anual y otro moderadamente lluvioso durante el cual precipitaalrededor del ".;T del total anual. %btenindose una precipitacin promedio anual de##4.4 mm.

2e la Higura BO ".3 se observa ue las lluvias tienen una curva de distribucin unimodal condos perodos marcados, un perodo de mediana precipitacin de : meses Doctubre a abrilE yotro con muy poca precipitacin de # meses Dmayo a septiembreE.

'.2.2 Te$er"tur" ,edi"+a temperatura es de gran importancia dentro del ciclo hidrolgico debido a ue estavariable clim!tica se encuentra ligada a la evapotranspiracin y al periodo vegetativo de loscultivos.

0n el cuadro BO ".; se presentan los valores medios mensuales registrados en la estacin%yon, presentando una media anual de 34.#; 6$. $omo se observa en el Higura BO ".8 elcomportamiento de la temperatura media presenta una variacin trmica en forma mensual.+as temperaturas medias m!s bajas se producen en los meses de junio a setiembre,mientras ue las m!s elevadas se registran en los meses de noviembre a enero.

Cu"dro NF '.'? Preci$it"cin Tot"# ,en!u"# Anu"# H

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Huente= 0laboracin propia Ddatos completados en color a1ulE

+i/ur" NF '.1. *"ri"cin de #" Preci$it"cin edi" en!u"# Proedio ,u#tien!u"#

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Cu"dro NF '.5. Te$er"tur" ,edi" ,en!u"# Anu"# HFC


+i/ur" NF '.2. *"ri"cin en!u"# de #" Te$er"tur" edi" Proedio ,u#tien!u"#

'.2.'4ued"d Re#"ti"+a humedad relativa de una masa de aire es la relacin entre la cantidad de vapor de aguaue contiene y la ue tendra si estuviera completamente saturada as cuanto m!s seaproxima el valor de la humedad relativa al 344T m!s hmedo est!.Para el estudio de esta variable se conto con una longitud de registros de >umedad relativa

mensual de 9 a/os, las cuales oscilan anualmente entre #:.:3T y 9


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0n la Higura BO "." se puede observar la variacin mensual de la humedad relativa duranteel a/o, verific!ndose ue los menores valores se registran en los meses de junio asetiembre.

Cu"dro NF '.8. 4ued"d Re#"ti" ,edi" ,en!u"# HM


+i/ur" NF '.' *"ri"cin en!u"# de #" 4ued"d Re#"ti" Proedio ,u#tien!u"#

5. ANALISIS 6 TRATA,IENTO DE LA PL(*IO,ETRA

(in duda uno de los componentes m!s importantes del ciclo hidrolgico en una cuenca hidrogr!fica esla precipitacin, y en este sentido es ue se reali1a el estudio de este par!metro meteorolgico enforma independiente y detallada.

Para poder explicar de mejor forma el suceso de la escorrenta superficial en la microcuenca esnecesario relacionarla con la precipitacin y de esta forma, no slo validar la informacin histrica uese tuviera disponible, sino tambin reali1ar una modelacin matem!tica ue reprodu1ca el procesoprecipitacin - escorrenta, para lo cual se reuiere previamente cuantificar la incidencia simult!nea dela precipitacin sobre la cuenca, a lo ue denominamos c!lculo de la precipitacin areal utili1andomtodos convencionales de c!lculo.

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Para el presente an!lisis se ha utili1ado la informacin registrada en las estaciones pluviomtricas %yony +aguna (urasaca, ubicadas a ",


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+i/ur" NF 5.2. 4idro/r"" de $reci$it"cin tot"# en!u"# 9i!tric" E!t"cin L"/un" Sur"!"c"

5.1.2 An)#i!i! e!t"d%!tico

2espus de haber reali1ado el an!lisis visual, donde no se obtuvieron datos ni perodos deposible correccin, se procede al an!lisis estadstico de saltos y tendencias, mediante lostest estadsticos (tudent7s*t DparamtricoE y +inear )egresin DparamtricoErespectivamente.

2ebido a ue las estaciones anali1adas no cuenta con un registro completo de datos, lo

cual es necesario para el an!lisis, se reali1 la completacin de los valores ausentes

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puntuales utili1ando datos de la misma serie ue se uiere completar Dmtodo univariadoE yde la estacin vecina Dcorrelacin linealE.

Para el presente an!lisis se ha utili1ado el softKare estadstico J)0B2, el cual est!dise/ado para facilitar tests estadsticos de tendencias, cambios y aleatoriedad en serieshidrolgicas y otras series de tiempo. A continuacin se muestran el cuadro del an!lisisrespectivo.

Cu"dro NF 5.1. An)#i!i! e!t"d%!tico de !"#to! tendenci"!

+uego de haber efectuado el an!lisis estadstico de saltos y tendencias, se puede concluirue la estacin %yon est! libre de &(altos y &Jendencias Dserie homognea, consistente yconfiable al #TE. 0n cuanto a la estacin +aguna (urasaca, en la serie mensual deprecipitaciones se produce un salto estadsticamente significativo entre los periodos 39


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Cu"dro NK 5.2? Preci$it"cione! tot"#e! en!u"#e! con!i!tente! co$#et"d"! E!t"cin Oon


Cu"dro NK 5.'? Preci$it"cione! tot"#e! en!u"#e! con!i!tente! co$#et"d"! E!t"cin L"/un" Sur"!"c"

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8. DISPONI-ILIDAD 4IDRICA EN LA C(ENCA

8.1 ,ode#"iento 9idro#/ico ##ui" : e!corrent%"+as relaciones lluvia*escurrimiento se utili1an principalmente para el dise/o, los pronsticos y laevaluacin. (i los datos de escurrimientos no est!n disponibles o son insuficientes para unainterpretacin o extrapolacin fiables, las relaciones lluvia* escurrimiento pueden ser muy tiles

porue permiten extraer la informacin de escurrimiento a partir de los registros de precipitacin.

$omo los datos de lluvia son relativamente f!ciles y poco costosos de recoger, son generalmentem!s abundantes ue los datos de escurrimiento. (i se puede establecer una relacin estrechaentre lluvia y escurrimiento para una cuenca determinada la relacin lluvia * escurrimiento,aplicada a los datos de lluvia, puede dar estimaciones m!s fiables de la frecuencia de grandescaudales ue los ue puede dar una relacin regional entre las crecidas o una extrapolacinbasada en los datos de escurrimiento de la cuenca.

8.1.1 ,ode#o Deterini!tico : E!toc)!tico Lut3 Sc9o#32ebido a ue en la microcuenca de estudio no se cuenta con informacin histrica deregistro de caudales, ha sido necesario generar un registro sinttico de caudales en puntosde inters a nivel de la microcuenca. Para tal fin se ha empleado el modelo hidrolgico +ut1(holt1, desarrollado para cuencas de la sierra peruana, entre los a/os 3:*3


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0ste modelo combina una estructura determnistica para el c!lculo de los caudalesmensuales para el a/o promedio Dalance >drico * 'odelo determinsticoE y una estructuraestoc!stica para la generacin de series extendidas de caudal DProceso marNoviano *'odelo 0stoc!sticoE mediante el cual en base al conocimiento del proceso del ciclohidrolgico, entradas meteorolgicas y las caractersticas de la cuenca, se obtiene laescorrenta de la cuenca en estudio.

0l modelo se desarroll tomando en consideracin par!metros fsicos y meteorolgicos dela cuenca, ue pueden ser obtenidos a travs de las mediciones cartogr!ficas y de campo.+os par!metros m!s importantes del modelo son la determinacin de la precipitacinefectiva hidrolgica, el dficit de escurrimiento, la retencin y agotamiento de la cuenca.+os procedimientos ue se han seguido en la implementacin del modelo son=

aE Para el c!lculo de la precipitacin efectiva hidrolgica se adopt el mtodo del Gnited(tates ureau of )eclamatin DG()E, el cual reali1a la determinacin de la porcin delluvias ue es aprovechado para cultivos. 0sta cantidad la precipitacin efectiva de los

cultivos es en realidad la anttesis de la precipitacin de escorrenta superficialDprecipitacin efectiva hidrolgicaE.

0l mtodo G() expresa lluvia efectiva como porcentaje de la precipitacin mensualtotal. Para cada incremento de 3 pulgada en la precipitacin, hay una correspondientedisminucin en el porcentaje de precipitacin efectiva. Para la hidrologa se toma comoprecipitacin efectiva esta parte de la precipitacin total mensual que sale como el

dficit segn el mtodo original del USR!.

0l c!lculo de la proporcin de lluvia ue produce escorrenta, es decir, precipitacinefectiva en el sentido hidrolgico se resume en el siguiente cuadro.

Cu"dro NF 8.1 ,7todo de #" (nited St"te! -ure"u o& rec#""tion H(S-R

Huente= Feneracin de descargas mensuales en subcuencas de la cuenca del ro santa utili1ando elmtodo de +ut1 (chol1, Jara1ona Bicianceno - 844#.A fin de facilitar el c!lculo de la precipitacin efectiva se ha determinado el polinomio deuinto grado=

!

!

)

)

2

2"0 PaPaPaPaPaaPE +++++=

2onde=P0 = Precipitacin efectiva RmmImesS

P = Precipitacin total mensual RmmImesSai = $oeficiente del polinomio

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0n el siguiente cuadro se presentan cuatro juegos de coeficientes &a i ue permiten laaplicacin del polinomio para un rango de coeficientes de escorrenta comprendidosentre 4."4 y 4.9.

Cu"dro 8.2. Coe&iciente $"r" e# c)#cu#o de Preci$it"cin E&ecti"

Huente= 0laboracin propia

(uponiendo ue los caudales promedios observados pertene1can a un estado deeuilibrio entre gasto y abastecimiento de la retencin, de la cuenca respectiva, secalcula la precipitacin efectiva para el coeficiente de escurrimiento promedio demanera ue la relacin entre la precipitacin efectiva total sea igual al coeficiente deescurrimiento.

2e esta forma es posible llegar a la relacin entre la precipitacin efectiva y total, demanera ue el volumen anual de la precipitacin efectiva sea igual al caudal anual de lacuenca respectiva.

P

PE

P

QC i

i===

"2

"

2onde=$ Q $oeficiente de escurrimiento? Q $audal anualP Q Precipitacin Jotal anual

="2

"i

iPE

Q (uma de la precipitacin efectiva mensual

bE (uponiendo ue en el a/o promedio existe un euilibrio entre el gasto y elabastecimiento de la reserva de la cuenca y admitiendo, adem!s, ue el caudal totalsea igual a la precipitacin efectiva anual, se puede calcular la contribucin de lareserva hdrica al caudal segn las siguientes frmulas.

III PECMR =

IIII AGPECM +=2onde=$'i = $audal mensual RmmImesSP0i = Precipitacin 0fectiva RmmImesS

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)i = )etencin de la $uenca RmmImesSFi = Fasto de la retencin RmmImesSAi = Abastecimiento de la retencin RmmImesS)iQ Fi= Para valores mayores de cero RmmImesS)iQ Ai = Para valores menores de cero RmmImesS

(umando todos los valores F o A individualmente, se halla la retencin total ) de lacuenca durante el a/o promedio en las dimensiones de mmIa/o, ue para el caso delas cuencas de la sierra vara de ;" a 3


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"uencas con agotamiento mu# r$pido. %e&ido a temperaturas elevadas '()*+", #

retencin que va de reducida '* mma/o, a mediana '0* mma/o,1

0).0#*+$002!2.0 += Aa"uencas con agotamiento r$pido. Retencin entre * # 0* mma/o # vegetacin

poco desarrollada 'puna,1

0).0#*+$002!2.0 += Aa"uencas con agotamiento mediano. Retencin mediana '0* mma/o, # vegetacin

me2clada 'pastos3 &osques # terrenos cultivados,1

02(.0#*+$002!2.0 += Aa"uencas con agotamiento reducido. %e&ido a la alta retencin '( )** mma/o, #

vegetacin me2clada1

02).0#*+$002!2.0 += Aa Fasto de la retencin= +a contribucin mensual de la retencin durante la estacin

seca se puede determinar experimentalmente en base a datos histricos de la

cuenca en estudio por siguiente expresin=

=

='

"

0

0

i

i

i

i

b

bRG

2onde=b4 Q )elacin entre el caudal del mes actual y anterior

=

'

"

0

i

ib

Q (umatoria de la relacin entre el caudal del mes i y el caudal inicial.Fi Q Fasto de la retencin para el mes i DmmImesE.) Q )etencin de la cuenca DmmImesE.

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$alculo del abastecimiento o la alimentacin de la retencin con la siguiente

expresin=

RaA ii = t

ii

PE

PEa =

2onde=Ai Q Abastecimiento del mes iai Q $oeficientes de abastecimiento) Q )etencin de la cuencaP0i Q Precipitacin efectiva del mes iP0t Q Precipitacin efectiva total de la cuenca

dE Feneracin de caudales mensuales D$'iE para el a/o promedio con la ecuacinsiguiente=

iiii AGPECM +=

2onde=$'i Q $audal del mes i DmmImesEP0iQ Precipitacin efectiva del mes i DmmImesEFiQ Fasto de la retencin del mes i DmmImesEAiQ abastecimiento del mes i DmmImesE

eE A fin de generar una serie sinttica de caudales para perodos extendidos, se haimplementado un modelo estoc!stico ue consiste en una combinacin de un procesomarNoviano de primer orden con una variable de impulso, ue en este caso es laprecipitacin efectiva.

#$ "= tt QfQ ..... 0cuacin general del modelo marcoviano#$ "PEgQ= ...... @ariable de impulso considerada la Precipitacin efectiva

$on la finalidad de aumentar el rango de valores generados y obtener una ptimaaproximacin a la realidad, se utili1a adem!s una variable aleatoria.

( ) zRSZ 2,"2"=

Hinalmente, la ecuacin integral para la generacin de caudales mensuales combinandolos componentes citados, se escribe.

( ) tttt ZRSPEbQbbQ2,"2

)"2" "+++=

2onde=?t = $audal generado del a/o t?t*3 = $audal del a/o Dt*3EP0t = Precipitacin efectiva del a/o t( = 0rror est!ndar de la regresin mltiple)8 = $oeficiente de determinacinWt = Bmero aleatorio normalmente distribuido D4,3E, del a/o t

b3, b8y b" = $oeficientes de regresin lineal mltiple.

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0l c!lculo de los par!metros b3, b8, b", )8y ( sobre la base de los resultados del modelopara el a/o promedio mediante un c!lculo de regresin mltiple con ? t como valordependiente y ?t*3 y P0t , como valores independientes. 0n lo ue se refiere a losvalores aleatorios, se pueden generan los nmeros aleatorios con distribucin normalcon media cero y variancia igual a 3 por medio la herramienta de datos del 0xcel.

8.1.2 C"ud"#e! Gener"do! en #" !ubcuenc" de e!tudioPara la generacin de caudales en las microcuencas de estudio se utili1o las series deprecipitacin mensual consistentes y completaas de la estacin +aguna (urasaca ue semuestran en el $uadro BO ;." y los par!metros fsicos de dichas microcuencas,reproduciendo descargas sintticas haciendo uso del modelo +ut1 (chol1.

0n los Anexos del presente 0studio se presentan los c!lculos de generacin de caudalesmensuales para las microcuencas de inters. +os resultados de la generacin de descargasse presentan en los siguientes cuadros, as como sus respectivos gr!ficos de serie histricagenerada.

Cu"dro NK 8.'. De!c"r/"! edi"! en!u"#e! /ener"d"! H'! uebr"d" L"/un" ,"nc"ncot"

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33/69

+i/ur" NK 8.1. Serie de C"ud"#e! /ener"do! H '! uebr"d" L"/un" ,"nc"ncot"

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34/69

Cu"dro NK 8.5. De!c"r/"! edi"! en!u"#e! /ener"d"! H'! uebr"d" L"/un" L"c!9"n

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35/69

_______________________________________________________________________________________Hidrologa.


36/69

+i/ur" NK 8.2. Serie de C"ud"#e! /ener"do! H '! uebr"d" L"/un" L"c!9"n

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37/69

Cu"dro NK 8.8. De!c"r/"! edi"! en!u"#e! /ener"d"! H'! uebr"d" SN

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38/69

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+i/ur" NK 8.'. Serie de C"ud"#e! /ener"do! H '! uebr"d" SN

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;.

CA(DAL ECOLOGICO

0n los ros donde se construyen estructuras hidr!ulicas de captacin DbocatomasE, o regulacin

DembalsesE, se considera como caudal ecolgico, el flujo aguas abajo de dichas estructuras, cuyacantidad debe permitir la vida acu!tica en el ro, en condiciones adecuadas, as como tambinsatisfacer las necesidades de las poblaciones, animales y vegetales si fuera el caso. 0ste caudaltambin debe permitir la dilucin de efluentes, la conduccin de slidos y el mantenimiento de lascaractersticas estticas y paisajistas del medio.

;.1 ,etodo#o/%" Porcentu"# de #" Autorid"d N"cion"# de# A/u" : ANA0l !rea de evaluacin de recursos hdricos de la 2$P)> de la Autoridad Bacional del Agua DABAE,mediante un Acta de )eunin de Jrabajo, defini los siguientes criterios Dde tipo hidrolgicoE parael c!lculo de caudal ecolgico=

$riterio 3.* Para cursos con caudales medios anuales menores o iguales a 84m "Is, el caudalecolgico ser! como mnimo el 34T del caudal medio mensual para la poca deavenida, y para la poca de estiaje ser! de un 3#T del caudal medio mensual.

$riterio 8.* Para cursos con caudales medios anuales mayores a 84m "Is y menores a #4 m"Is, elcaudal ecolgico se determinara como un porcentaje del caudal medio mensual,siendo este el 34T para la poca de avenida, y para la poca de estiajecorresponder! un 38T del caudal medio mensual.

$riterio ".* Para cursos con caudales medios anuales mayores a #4 m "Is, el caudal ecolgicocorresponder! al 34T del caudal medio mensual para todos los meses del a/o.

Para el presente estudio el periodo de avenida se da entre los meses de noviembre a abril y elperiodo de estiaje desde mayo a octubre.

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2e acuerdo al planteamiento hidr!ulico, el c!lculo del caudal ecolgico se reali1ara aguas abajodel sistema hidr!ulico de regulacin y captacin, siguiendo el criterio 3 de la ABA DAvenidas, Bov. -Abr.= 34T, 0stiaje, 'ay. - %ct.= 3#TE, en donde se presenta un caudal medio multianual de 4.34"m"Is D$uadro BO 9.3E correspondiente a la suma de caudales generados para las microcuencas deestudio.

0n el $uadro B6 9.3 se presenta la serie de caudales ecolgicos para el presente Proyecto,correspondindole una media anual de 33.4 lIs.

Cu"dro NK ;.1. C"ud"# Eco#/ico en!u"# H'!


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22&.0"2"

= AQ 2nde=

?s = $audal del slido especfico en m"INm8*a/oA = Mrea de la cuenca aportante en 5m8

Cu"dro NF


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=. DE,ANDA 4IDRICA

=.1 De"nd" A/r%co#"Para el c!lculo de la demanda de agua para uso agrcola se han tomado en consideracin losiguiente=

$edula de $ultivos y $alendario de (iembra

+a $dula de $ultivos se define como la distribucin de los cultivos en el transcurso del a/o, deacuerdo a los factores= climatolgicos, tcnicos, rentabilidad, capacidad econmica del agricultor,tama/o de la unidad agrcola, demanda de productos en el mercado, disponibilidad de agua,incidencia de plagas y enfermedades, etc. +a combinacin de los cultivos para la estructuracin delas cdulas de cultivos tiene en cuenta las fechas de siembra y cosecha, el perodo vegetativo y eltipo de cultivo. +as condiciones del mercado influyen en la eleccin de las fechas de siembra dedeterminados cultivos por parte del agricultor, con el propsito de obtener mejores precios en el

mercado y por ende mayores utilidades.

+a cdula de cultivos para las !reas de riego proyectadas Dmejoramiento y ampliacin agrcolaE seha definido segn la informacin obtenida en base a la aptitud agrcola de los suelos y cultivosrentables, y comprende los cultivos indicados en los $uadros BO


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5c del $ultivo

+os coeficientes de cultivo 5c fueron obtenidos del 'anual BO 8; de la HA% y otros estudiosreali1ados en el !mbito del proyecto. 2ependen de las caractersticas fisiolgicas y periodosvegetativos de los cultivos. +os valores de 5c mensuales para cada cultivo y 5c ponderados,segn la distribucin de !reas, se presentan en el $uadro BO


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2ficit de >umedad.0s la l!mina de agua ue reuieren los cultivos para cubrir sus necesidades, descontando laprecipitacin efectiva.

0ficiencia de )iego+a eficiencia de riego es la relacin entre la cantidad de agua utili1ada por las plantas y la cantidadde agua suministrada y se calcula teniendo en cuenta todos los factores ue lo puedan afectarDedafolgicos, culturales, meteorolgicos, etc.E y las prdidas ue se producen durante la

conduccin, su distribucin y aplicacin en la parcela. Para el presente proyecto se ha estimadouna eficiencia de 58.M.

)euerimiento de Agua D2emanda rutaE0s la cantidad de agua final reuerida en la toma, para satisfacer la demanda de los cultivos, lacual incluye todos los par!metros anteriores.

+a demanda de agua para uso agrcola para los sectores involucrados en el proyecto, de acuerdoa las cedulas de cultivos proyectadas, asciende a un total de 8.8:" >m "Ia/o para un !rea total demejoramiento y ampliacin de ;8# ha. 0l detalle de los valores de demanda mensual para las!reas de cultivo proyectadas se muestra a continuacin en el $uadros BO


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Cu"dro NK =.8. C"#cu#o de #" De"nd" A/r%co#"

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>. -ALANCE 4IDRICO

0n el presente an!lisis se desarrolla el balance hdrico para dos escenarios, los cuales se diferencianprincipalmente en la regulacin de los recursos hdricos excedentes.

>.1 -"#"nce 4%drico? Sin Re/u#"cin

0l objetivo de este balance, es determinar el dficit de agua para uso agrcola DdemandainsatisfechaE. 2e acuerdo a los resultados obtenidos del c!lculo de la demanda hdrica DagrcolaE yoferta hdrica, determinados anteriormente, se obtiene el grafico de oferta y demanda hdrica,donde se puede apreciar el comportamiento mensual de la oferta y demanda hdrica para elpresente estudio.

Cu"dro NK >.1. Di!$onibi#id"d 9%dric"

Huente= 0laboracin propia

Cu"dro NK >.2. De"nd" A/r%co#"

(i la demanda mensual prevista para el proyecto es inferior o igual a la descarga mnima del ro,no son necesarios obras de regulacin. Por el contrario, siempre ue la curva de demandapresente, por lo menos en algunos tramos, caudales superiores a la descarga mnima del ro,surge la necesidad de algn dispositivo ue regule las descargas, bajo el riesgo de no poderatender parte de la demanda, en los perodos de estiaje. +os dispositivos referidos acumulan aguaen las pocas de abundancia para ser usadas en las pocas de carencia, esto es, efectan unatransposicin temporal o una redistribucin de los volmenes disponibles.

2e los c!lculos efectuados y presentados en el cuadro BO ." se observa un rango de demandasinsatisfechas de 4.43 >m"a 4.8; >m"en los meses de 'ayo a Boviembre, e# i!o @ue !e"nu#"r" $or #" $re!enci" de# eb"#!e !u e&ecto re/u#"dorQ !iendo $or t"nto #" bond"d de#

$roecto #" o$tii3"cin de# u!o de "/u" HO&ert" 9%dric" $or e&ecto de un" "ordi!$onibi#id"d de "/u" "# "#"cen"r e# "/u" en #o! e!e! de !u$er)it HDiciebre Abri#.

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0n el cuadro B6 ." se aprecia ue la oferta hdrica de los meses de 2iciembre a Abril supera lademanda hdrica de los cultivos instalados, el mismo ue muestra ue estos volmenesexcedentes adecuadamente almacenados deben permitir complementar las necesidades hdricasde los meses con demanda insatisfecha D'ayo a BoviembreE.

Hinalmente, del balance se obtiene ue el dficit total de agua es de 4.: >m"durante los mesesde 'ayo a Boviembre, y el super!vit se da durante los meses de 2iciembre a Abril en un total de3.:9 >m", observ!ndose en total una mayor disponibilidad recurso hdrico en 4.: >m".

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Cu"dro NK >.'. -"#"nce 4%drico !in Re/u#"cin

+i/ur" NK >.1. -"#"nce 4%drico !in Re/u#"cin

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>.2 -"#"nce 4%drico? Re/u#"cin de de!c"r/"!E# "$roec9"iento de #o! cur!o! de "/u" $"r" bene&icio de# 9obre eBi/e e# conociientono !o#o de #"! c"ntid"de! de "/u" @ue !on co#oc"d"! " di!$o!icinQ !ino #" o$ortunid"dcon @ue e!t"! c"ntid"de! !e encuentr"n di!$onib#e!Q e!te #tio "!$ecto !e torn" e# )!i$ort"nte en #" "or $"rte de #o! c"!o!Q " @ue #"! nece!id"de! de "/u" "uent"nju!t"ente en #"! 7$oc"! de !e@u%" o dur"nte #" c"renci" de ##ui"!Q 9ec9o eidente en e#)re" "/r%co#" e!to !i/ni&ic" @ue en cierto! c"!o!Q )! @ue #" c"ntid"dQ #o @ue i$ort" e! #"!ecuenci" te$or"# de ocurrenci" de #o! c"ud"#e!.

Gn proyecto de irrigacin por ejemplo debe poner a disposicin del usuario las cantidades de aguaen la poca determinada, en una cronologa ue nada tiene ue ver con la secuencia temporal conue el ro entrega los caudales surge la necesidad de compatibili1ar la oferta natural de agua conla demanda, para establecer el uso m!s armonioso del recurso, extrayendo el mayor provecho.

0ste es el concepto de regulacin de las descargas de un cauce natural.

$on la regulacin de descargas se busca armoni1ar las disponibilidades del caudal en una

determinada seccin de un ro o uebrada, con las necesidades de la demanda para cualuier tipode aprovechamiento.

Para este escenario se ha efectuado la regulacin haciendo uso del modelo de simulacin(C'F0( incluido en el programa Aua Jool, para lo cual se tendr! las siguientes consideracionesy criterios=

CONSIDERACIONES PARA EL -ALANCE Periodo de an!lisis= 3:< al 8433= longitud de "" a/os o "9 meses de caudales medios

mensuales generados, dispuestos en su secuencia natural de ocurrencia. Gnidad de tiempo de la simulacin= mes. %ferta hdrica= (erie de caudales medios mensuales generados para las microcuencas de

aporte, periodo 3:< - 8433 2emanda hdrica= Agrcola D8.89 >m"Ia/oE. $audal ecolgico= $riterio 3 ABA DAvenidas= 34T y 0stiaje= 3#TE. 0n la )egulacin, se asume dos reservorios D'ancancota y +acshanE, con @olmenes mnimos

de 4.9# >m" y 4.43" >m"respectivamente los mismos ue al inicio de la simulacin seencontraran al #4T de su capacidad.

0vaporacin neta en el embalse, obtenida de restar a la evaporacin total mensual de larespectiva precipitacin total Destacin %yonE.

CRITERIOS DE GARANTA DE ATENCIN DE LA DE,ANDA

(e establecieron, ndices de garanta para evaluar la satisfaccin de la demanda en tiempoDfrecuencia de fallosE y volumen Dseveridad de fallosE.

Faranta basado en frecuencia de fallos= A nivel mensual, se contabili1a para cada a/o losmeses deficitarios, considerando ue hay fallo en un mes si el dficit es mayor ue 3T de lademanda mensual.

Faranta basado en severidad de fallos= Jambinse da el nmero de fallos segn el criterio de tipoanual, as como la garanta correspondiente.0sta garanta cuenta como fallos auellos a/os en ue se da una de las dos circunstanciassiguientes=

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DiE 0n algn mes el dficit supera el 3#T del volumen de la demanda mensualDiiE 0l dficit en un a/o supera el "4T del volumen total anual demandado.

Faranta volumtrica, fraccin de la demanda total ue se satisface durante el periodo de an!lisiscalculado como=

>.2.1 E!@ue"ti3"cin de #" red de di!tribucin e in/re!o de d"to! " ode#o de !iu#"cin0l esuema de la red de distribucin ue modelara el sistema de irrigacin 'ancancota*+acshan DHigura .3E est! compuesto por " aportaciones intermedias Dcaudales

aportantesE, 3 nodo de demandas ue representan los sectores de riego D2emandaAgrcolaE y 3 toma Dderivara las aguas a los sectores de riegoE, a los cuales se le haingresado los datos segn las consideraciones para el balance hdrico descritasanteriormente. As mismo se utili1aron conexiones tipo 3 Dtramos de rioE los cuales no sedefinieron ya ue solo son conexiones de transferencia.

0mbalses= 8Budos= ;Aportaciones= "2emandas= 3Jramos de ro= #Jomas= 3

Acuferos= 4)etornos= 4

>.2.2Re!u#t"do!

0n el $uadro B6 .; se presenta el resumen consolidado del alance >drico del sistemade irrigacin 'ancancota * +acshan, efectuado mediante (imulacin >idrolgica, para lasituacin con regulacin, efectuada para el periodo de an!lisis 3:< - 8433 D"" a/osE.

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+i/ur" NK >.2. E!@ue" de #" red de di!tribucin : A@u"too#

Cu"dro NK >.5. Re!u#t"do! de !iu#"cin $"r" #" !itu"cin con re/u#"cin de de!c"r/"!

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Cu"dro NK >.5. Continu"cin

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+i/ur" NK >.'. Serie de o#ene! "#"cen"do! en e# eb"#!e ,"nc"ncot"

+i/ur" NK =.'. Serie de o#ene! "#"cen"do! en e# eb"#!e L"c!9"n

+i/ur" NK =.5. Serie de o#ene! de&icit"rio! de #" De"nd" "/r%co#"

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>.2.' Inter$ret"cin

En tie$o?+a demanda agrcola en los sectores de riego, son atendidas con garantas de #.:4TDFmE, es decir, se tendran 3: meses deficitarios del total de meses anali1ados.0n tiempo, el balance es (AJC(HA$J%)C%.

En o#uen?0n los sectores de riego se obtuvo un total de # a/os deficitarios, obtenindose unagaranta de suministro a la demanda de


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0stas fueron anali1adas, en el laboratorio de An!lisis de (uelos, planta agua y fertili1antes de la Hacultad deAgronoma de la Gniversidad Bacional Agraria +a 'olina ue incluyen par!metros fsico*umicos como= $0,p>, $alcio, 'agnesio, (odio, Potasio, $loruro, (ulfato, icarbonato, Bitratos, $arbonatos, (A) y boro D@aseAnexo= An!lisis de AguasE.

Para la seleccin de par!metros, los criterios de interpretacin para calidad de agua han sido tomados de lalegislacin ambiental vigente para calidad de agua para diferentes usos, $lase CCC para riego de vegetales deconsumo crudo y bebida de animales de la +ey Feneral de Aguas 2+ 3::#8 y sus modificatorias D3, se muestran en el $uadro BO 38.8.

Cu"dro NK12.2? Re!u#t"do de An)#i!i! de A/u".

E"#u"cin de #" C"#id"d de A/u" con +ine! A/r%co#"!

+os resultados obtenidos de las aguas son de las siguientes clases=

,ue!tr" NF 1 2.$lase $3 - (3, son aguas de buena calidad para el riego, y no existen perdida de infiltracin por la cantidad desodio ue contiene.$3 son aguas con bajo peligro de salinidad, no se espera efectos da/inos sobre las plantas y suelos. Puedenexistir problemas solo en suelos de baja permeabilidad.(3 representa el contenido de sodio ue segn los est!ndares empleados en el laboratorio no representanpeligro para la permeabilidad del suelo, esta interpretacin se basa en los est!ndares elaborados por laGniversidad de $alifornia, $omit of $onsultants 3:;.

Cu"dro NK12.'? *"#ore! de P"r)etro! Recoend"b#e! de# A/u" $"r" Rie/o

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+a aptitud del agua para riego se aprecia generalmente por el an!lisis umico ue comprende los cationes delcalcio, magnesio, sodio y potasio y los aniones cloro, sulfato, carbonato y nitrato. Para la clasificacin del aguapara riego se ha seguido los est!ndares presentados en el $uadro BO 38.".

De# "n)#i!i! de# Cu"dro NF12.2Q !e de!$rende @ue todo! #o! $"r)etro!Q !e encuentr"n dentro de #o!#%ite! $eri!ib#e! otio $or e# cu"# !e $uede conc#uir @ue #"! "/u"! de #"! icrocuenc"! e!tudi"d"!

!on de buen" c"#id"d $"r" rie/o.

11.RE+ERENCIAS -I-LIOGRA+ICAS

'CBAF - ABA - 2$P)> - A(GP - A+A >GAG)A. 0valuacin de recursos hdricos superficiales

en la cuenca del ro >uaura. 8434.

%)JCW @era, %sKaldo D844;E. 0valuacin >idrolgica. )ed +atinoamericana de 'icro >idroenerga

* >C2)%)02. 0dicin 3I844;. P. 8*:.

@C++%B jar, '!ximo D844#E. >idrologa 0stadstica. 0ditorial @illon. +ima, Per.

$>%U @0B J0, 'AC2'0BJ X 'AY(, >idrologa Aplicada. 'c FraK >ill, 3; 0dicin en

0spa/ol, ogot!*$olombia.

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12.ANEXOS

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ANEXO 01

INFORMACION DE REGISTROS METEOROLOGICOS

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ANEXO 02

CURVAS ALTURA - AREA - VOLUMEN DE LOS VASOS DE

ALMACENAMIENTO

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ANEXO 03

CALIDAD DEL AGUA

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ANEXO 04

PANEL FOTOGRAFICO

+OTO NF1? *i!t" P"nor)ic" de L" Re$re!" ,"nc"ncot".

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+OTO NF2? To" de ,ue!tr" de A/u" de #" Re$re!" NF1 ,"nc"ncot"

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+OTO NF'? *i!t" P"nor)ic" de L" L"/un" de L"c!9"n.

+OTO NF5? To" de ,ue!tr" de A/u" en #" L"/un" NF2? L"c!9"n.

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+OTO NF8? i!t" de# reboce de #" re$re!" de ,"nc"ncot".

+OTO NF;? i!t" de# reboce de #" L"/un" de L"c!9"n.

+OTO NF


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+OTONF=? Per!on"# T7cnico de #" -ri/"d" de 4idro#o/%".

estudio hidrologico mancancota

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