Estudio-hidrologico-de-huachis.docx

I.

ASPECTOS GENERALES

1.1 Introducción

La planificación del uso de los recursos hídricos es un tema que está tomando cada vez más importancia y relevancia, y su escasez en cantidad, calidad y oportunidad es cada vez más notoria, incluso esto se refleja en el estrés hídrico que presenta algunos ríos de la costa peruana, científicos sociales hablan de posibles guerras futuras por el acceso al agua.

La quebrada de aporte Huitcu no escapa a ello, frente a la oferta hídrica y las demandas de agua existentes en la zona, surge la necesidad de efectuar una Evaluación de Recursos Hídricos Superficiales de la quebrada de aporte Huitcu, que permita evaluar, cuantificar, su uso y aprovechamiento racional en la cantidad y oportunidad del recurso hídrico y que sirva como base para la planificación hidrológica, es decir, como un medio necesario para formular, ejecutar y controlar la política de desarrollo en todos los sectores que estén directa o indirectamente relacionados con el uso y aprovechamiento del recurso agua y que se enmarque dentro la Ley N°29338 – Ley de Recursos Hídricos y su Reglamento. El presente constituye el documento técnico del “Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la quebrada de aporte Huitcu Para el Proyecto de instalación del sistema de riego tecnificado en la localidad de canchas, centro poblado de chupan, distrito Huachis - Huari - Ancash, y que comprenden el diagnóstico del recurso hídrico, ubicación, demarcación de la quebrada, accesibilidad, vías de comunicación, aspectos socioeconómicos, ecología, oferta, demanda y balance hídrico.

Geográficamente la quebrada de aporte Huitcu se encuentra ubicada en la sierra central norte del Perú, en la vertiente del Amazonas, políticamente pertenece al distrito de Huachis, provincia de Huari de la región Ancash.

En la actualidad el recurso hídrico de la quebrada de aporte Huitcu, es aprovechado por usuarios que cuentan con licencia de uso de agua superficial con fines no agrarios; y, mediante el presente estudio de aprovechamiento hídrico se justifica para que la Autoridad Local del Agua Huari, otorgue 1

autorización de uso de agua superficial, para satisfacer la demanda del recurso hídrico para riego, que en concordancia con la Ley de Recursos Hídricos N°29338, es de prioridad.

1.2 Antecedentes

La mayoría de las áreas agrícolas de la zona tienen un gran déficit de agua, por lo que muchas áreas con potencia agrícola no puede cultivarse por falta de este recurso, y esto se agrava más por falta de infraestructura de riego que permite dotar del recurso hídrico en su oportunidad y cantidad para desarrollar la actividad económica principal de la población que es la agricultura.

En la actualidad la localidad de Canchas centro poblado de chupan, no cuenta con la infraestructura de riego adecuado, razón por la que la población en forma organizada ha venido realizando diversas gestiones tanto a las entidades públicas y privadas para el financiamiento y materialización del proyecto “ Instalación del sistema de riego tecnificado en la localidad de canchas, centro poblado de chupan”, Distrito de Huachis- Huari - Ancash; el cual beneficiara a las familias de la organización comunal, que tienden a mejorar la producción diversificada de los cultivos con la dotación de riego permanente. 1.3 Objetivos del estudio

1.3.1

Objetivo General

Evaluar, cuantificar y simular el comportamiento del recurso hídrico en cantidad y oportunidad de la quebrada Huitcu, estableciendo el balance hídrico en situación actual y futura, y que sirva como base para la planificación hidrológica, y de esta manera, ejecutar y controlar la política de desarrollo en todos los sectores que estén directo o indirectamente relacionados con el uso y aprovechamiento del recurso hídrico, y a su vez mejorar la gestión de la Autoridad Local de Agua ALA Huari.

1.3.2

Objetivos Específicos 2

 Determinar las características geomorfológicas y ecológicas en la  Evaluación de las variables meteorológicas.  Evolución del comportamiento de la precipitación en la quebrada Huitcu.  Determinar la disponibilidad hídrica en la quebrada Huitcu  Determinar el uso y demanda actual de agua en la quebrada Huitcu.  Calcular el caudal ecológico en la quebrada Huitcu  Determinar el uso y demanda futura de agua en la quebrada Huitcu.  Realizar el balance hídrico en situación actual y futura en la quebrada Huitcu.  Analizar máximas avenidas en la Unidad Hidrográfica en estudio.  Realizar el plan de aprovechamiento de los recursos hídricos. 1.4 Justificación del proyecto para el cual se requiere el agua

La mayoría de las áreas agrícolas de la zona tienen un gran déficit de agua, por lo que muchas áreas con potencial agrícola no puede cultivarse por falta de este recurso, y esto se agrava más por falta de infraestructura de riego que permita dotar del recurso hídrico en su oportunidad y cantidad para desarrollar la actividad económica principal de la población que es la agricultura. II.

EVALUACION HIDROLOGICA

2.1 Descripción General de la Quebrada Huitcu y del Curso Principal de la Fuente Natral.

La quebrada tiene sus orígenes en las cumbres más altas, se ubica a altitudes superiores a los 3060 msnm, alimentándose con las precipitaciones que caen en la parte alta de su cuenca colectora.

Políticamente la quebrada se encuentra ubicada en la región Ancash; enmarcando en la provincia de Huari y el distrito de Huachis.

La quebrada abarca, es de forma alargada (Este a Oeste).

3

El 100% del área de la quebrada, corresponde a la cuenca húmeda, zona en la cual la precipitación pluvial representa un aporte efectivo al escurrimiento superficial.

La quebrada de aporte al Proyecto, se muestra en el plano HI - 02 2.1.1

Ubicación y demarcación de la unidad hidrográfica

La microcuenca en Estudio es afluente del rio Puchca, perteneciente al sistema Hídrico del Amazonas.

a) Ubicación Geográfica 



Coordenadas UTM: 

Norte: 8962788.65 m



Este: 272798.18 m

Altitud promedio: 3090 m.s.n.m.

4

b) Ubicación Hidrográfica 

Vertiente

: Río Amazonas



Cuenca

: Alto Marañon V



Subcuenca

: Río Puchca.

c) Ubicación Política 

Centro Poblado: Chupan



Localidad

: Canchas



Distrito

: Huachis



Provincia

: Huari



Departamento : Ancash

d) Demarcación Administrativa

La entidad administrativa que regula el uso de los recursos hídricos en la quebrad, es la Administración Local de Agua Huari, que depende de la Autoridad Nacional del Agua-ANA, adscrita al Ministerio de Agricultura.

5

2.1.2

Accesibilidad – Vías de Comunicación

Las principales rutas de acceso a la localidad de canchas es a través de la carretera departamental 105 a una distancia de 142km, en la cual se divide: (de los cuales 36 km Huaraz – Catac carretera asfaltada), (89 km carretera asfaltada Catac – Pomachaca), (12 km carreta afirmada Pomachaca – Rahuapampa), (5km carretera afirmada Rahuapampa – Canchas). 2.1.3

Aspectos Socio –Económico

a. Población Beneficiaria

La población beneficiaria con la ejecución del presente proyecto, es la localidad de canchas b. Salud

En la localidad de canchas acuden al puesto de salud del distrito de Rahuapampasí como del centro poblado de chupan, asi mismo podemos mencionar que existe un puesto de salud en la ciudad de Huachis, el cual dista a 4 horas de camino y no hay carretera y otro en el centro poblado de chupan que dista una hora de caminata

Entre los principales indicadores de salud según el censo del INEI 2007 del distrito tenemos

VARIABLE INDICADOR

Distrito de Huachis Cifras Absolutas %

SALUD Poblacion con seguro de salud Hombre Mujer Urbana Rural Poblacion con Seguro integral de salud

1427 746 681 483 944 1255

38 39.6 36.4 37.9 38 33.4

Urbana Rural Población con ESSALUD Urbana Rural

349 906 150 120 30

27.4 36.5 4 9.4 1.2

6

c. Fecundidad

En edad fértil en el distrito de Huachis, asciende a 862 mujeres. Si se asocia estas mujeres con sus hijos nacidos vivos tenidos, se consigue el indicador de palidez media o promedio de hijos tenidos por mujer, habitualmente utilizado el análisis del comportamiento reproductivo de una población. Los resultados del censo del 2007 muestran que la tasa de fecundidad global en el distrito de huachis es de 3.62. Este valor es mayor al promedio nacional que asciende a 2.56

d. Características de la Educación

En el distrito de Huachis en lo referente al servicio educativo se brinda el nivel inicial en la forma escolarizada y no escolarizada, nivel primario y nivel secundario de menores, en total se tiene 17 entidades educativas en la forma escolarizada y 03 en la forma no escolarizada, siendo el más numeroso con 09 instituciones educativas públicas en el nivel primario, y 04 entidades educativas públicas en el nivel secundario.

e. Principales Actividades Económicas del Área de Influencia del Proyecto y Nivel de Ingresos de la Población.  La agricultura:

La

economía

en

el

sector

agropecuario

se

caracteriza

principalmente por su actividad en franco declive, por estar orientada a producir más para el autoconsumo y muy poco para la venta o abastecimiento del mercado local – regional, esto representa el 20% de la producción. Fuente INEI 2007 y del portal agrario de Mina – Ancash referente al distrito de Huachis.  En la producción agrícola:

Esta actividad es rudimentaria, y arcaica, sin la tecnificación, está orientado solo a la producción de artículos de pan llevar para el autoconsumo, cultivan productos básicos de la zona, los 7

agricultores utilizan como herramientas de trabajo la chaquitaclla, el arado en forma insignificante, la calza, el pico, etc.

Para el inicio de sus trabajos de sembríos esperan la temporada de las lluvias, ya que todas las tierras son secanos, por la inexistencia de infraestructura o canales de riego.

Es indispensable, que todos los pueblos de distrito tengan este servicio básico, para tecnificar la actividad agrícola y ganadera, como asi para ganar a los suelos improductivos, que se encuentran en condiciones de abandono, a su vez también la gente espera dedicarse a la crianza de ganados, truchas y así poder superar la falta de alimentos suficientes para la nutrición de sus pobladores y de forrajes para los animales.  Ganadería:

En cuanto a la ganadería, casi la mayor parte de los pobladores poseen ganado ovino, caprino, porcino, cuyes y vacuno; aunque en poca proporción y razas degeneradas (criollo), solo para su consumo familiar.

El sistema de crianza predominante es extensivo y es desarrollada en forma mayoritaria por las mujeres. Esta actividad se caracteriza principalmente por sus bajos rendimientos a pesar de estar orientada para la venta o abastecimiento del mercado local regional y el autoconsumo  Aspecto económico:

La tasa de actividad de la población económicamente activa (PEA) en el distrito de huachis es de 593 personas que equivale al 24.7% de la población total, el cual se encuentra dividido por géneros en hombres y mujeres, la población económicamente activa (PEA) ocupada es de 565 personas.  Niveles de Ingreso: 8

El ingreso per cápita en el distrito de Huachis, asciende a 145.50 nuevos soles. (Fuente INEI 2007). 2.1.4

Geomorfología

a) Geología

Geológicamente, para el ámbito de la zona que abarca el proyecto, diferencia las siguientes formaciones geológicas:  Formación Chicama (Jurásico superior):

Corresponde a importantes afloramientos de rocas sedimentarias de naturaleza de pizarras, lutitas, cuarcitas y areniscas, intercaladas en estratos de espesores variables, pero que en conjunto representa un importante emplazamiento en la línea de cumbres de la Cordillera Blanca.

A los sedimentos de esta formación Chicama se le asigna una edad geológica del Jurásico Superior. (ONERN, 1975)  Formación Chimú (Cretáceo inferior):

Consiste en algunos centenares de metros de cuarcitas, areniscas y lutitas con mantos de carbón.

La formación yace encima de las lutitas de formación chicama y debajo de las calizas de la formación santa; ambos contactos son ligeras discordancias erosiónales. Su grosor comprende dos miembros; el inferior consiste de arenisca y cuarcitas marrones con intercalaciones lutaceas, mientras que el superior está compuesto por bancos macizos de cuarcita blanco grisácea con escasas capas de lutita. Mantos de carbón ocurren en el miembro inferior y cerca del miembro superior (ONERN, 1975)  Formaciones Santa - Carhuaz ( cretáceo inferior): 9

Consiste de calizas y lutitas calcareas que sobreyacen a la formación chimu e infrayacen a las areniscas y lutitas de la formación carhuaz; ambos contactos son discordancias paralelas. La formación santa puede presentar dos fases gradacionales pero distintas; una de ellas está representada por lutitas grises oscuras con nódulos calcáreos y algunas capas de caliza arenosa o lítica. Tanto la lutita como la caliza son generalmente ferruginosas y dan tonos marrones de intemperismo. La formación Carhuaz consiste en arenisca y cuarcitas finas, marrones en capas delgadas y con abundantes intercalaciones de lutitas. En general, las lutitas son negras o grises en la parte inferior de la formación mientras que en la parte superior tienen un color rojo amarillento. Se extiende de Noroeste a Sureste, sobre las localidades de Sihuas, Pasacancha, al oeste de Pomabamba, Lucma y llumpa. (ONERM, 1975)  Formacion Farrat (Cretáceo Inferior):

Esta formación perteneciente al Grupo Goyllarizga, consiste en cuarcitas finas y blanquecinas en capas delgadas a medianas, con intercalaciones de lutita roja. Yace discordantemente encima de la formación Carhuaz y subyace discordantemente encima de la formación Carhuaz y subyace discordantemente a la formación Pariahuanca. Se le localiza entre Pasacancha y Sihuas (ONERN, 1975).  FormacionPariahuanca, Chulec, Pariatambo (Cretaceo Inferior) :

Son formaciones calcareas del albiano; la litología consiste en bancos o capas de calizas finas, grisáceas, con intercalaciones de lutitas oscuras calcareas. Las calizas son mayormente bioclásticas o arenosas, localmente ferruginosas y pueden presentarse también como margas y lutitas con colores cremas o amarillentos debido

a

la

acción

de

intemperismo.

Se

le

encuentra

preferentemente sobre la localidad de Sihuas. Ademas de las unidades ya adscritas, existen depósitos cuaternarios, siendo los 10

más importantes los depósitos fluviales y en algunos casos los fluvio-glaciares. Estos depósitos están evidenciados por las terrazas fluviales, cortas y estrechas, distribuidas a lo largo de los ríos principales y tributarios menores (ONERN, 1975). b) Hidrología de la Cuenca

Es un espacio geográfico que está limitado por las líneas de cumbre de los cerros o por los divortium acuarum de las colinas y ondulaciones geográficas, cuyas inclinadas laderas o suaves pendientes permiten el flujo del agua de la lluvia hacia un solo curso de agua, formando una quebrada, un riachuelo, un rio, una laguna, un lago.

Las divisorias son los límites entre cuencas. Generalmente, puesto que las aguas discurren por gravedad, las cumbres son las divisorias superficiales o externas y son fácilmente identificables en forma directa o en los planos.

La hidrodinámica de las aguas subterráneas, que discurren por loe estratos, obedece también a la gravedad y en consecuencia existen divisorias internas que pueden ser, o no, concordantes con las externas. c) Descripción Geomorfológica de la quebrada de aporte

La quebrada de aporte Huitcu tiene superficie de 3.65 km2, el perímetro de la quebrada de aporte es de 8.95 km, El índice de compacidades de 1.31, la altura media de la quebrada de aporte es de 3621.02 msnm.

d) Caracterización Geomorfológica de la quebrada de aporte

11

i.

Parámetros de Forma de la Quebrada de Huitcu

El contorno de la sub cuenca define la forma y superficie de esta, lo cual posee incidencia en la respuesta, en el tiempo que poseerá dicha unidad, en lo que respeta al caudal evacuado.

Así una cuenca alargada tendrá un diferente tiempo de concentración que una circular, al igual que el escurrimiento manifestar condiciones disimiles. Por ejemplo, en un cuenca circular, el agua recorre cauces secundarios antes de llegar a uno principal, en una cuenca oval redonda a oval oblonga alargada se presenta en general un solo cauce que es el principal y por ende, el tiempo de concentración será menor que el anterior caso. Los principales factores de forma son:

A. Área de la Micro cuenca (A) B. Perímetro de la Micro cuenca (P) C. Longitud del cauce principal (L) D. Coeficiente de compacidad o índice de Gravelius (kc) E. Área de glaciares (Ag) A.- Área de la Quebrada de Aporte deHuitcu Es la superficie de la cuenca comprendida dentro de la curva cerrada de divortium acuarium. La magnitud del área se ha obtenido con el uso del programa ARC GIS 10.1. Dependiendo de la ubicación de la cuenca, su tamaño influye en mayor o menor grado en el aporte de escorrentía, tanto directa como de flujo de base o flujo sostenido. El área de la quebrada de aporte es de 3.65 km2 ver cuadro Nº 2.1 B.- Perímetro de la quebrada de aporte. El perímetro de la quebrada de aporte es de 8.95 km ver cuadro Nº 2.1

C.- Longitud del cauce principal

12

Es la longitud mayor de recorrido que realiza el rio, desde la cabecera de la cuenca, siguiendo todos los cambios de dirección o sinuosidades, hasta un punto fijo de interés, que en el presente caso corresponde a la captación, expresado en unidades de longitud. La longitud del cauce principal de la quebrada de aporte es3.64 km D.- Coeficiente de compacidad o índice de Gravelius (Kc) Parámetro adimensional que relaciona el perímetro de la cuenca y el perímetro de un circulo de igual área que el de la cuenca. Este parámetro, al igual que el anterior, describe la geométrica de la cuenca y está estrechamente relacionado con el tiempo de concentración

del

sistema

hidrológico.

Las

cuencas

redondeadas tienen tiempos de concentración cortoscon gastos pico muy fuerte y recesiones rápidas, mientras que las alargadas tienen gastos pico más atenuado y recesiones más prolongadas. De la expresión se desprende que Kc siempre es mayor o igual a uno, y se incrementa con la irregularidad de la forma de la cuenca. Este factor adimensional constituye un índice indicado de la tendencia de avenida en una cuenca. Una cuenca de forma de circular posee el coeficiente mínimo igual a uno y tiene mayo tendencia a las crecientes en la medida que el valor de Kc se aproxima a la unidad, cuando se aleja de la unidad, presenta una forma más irregular con relación al círculo. Cuando el Kc es igual a uno: tiempo de concentración menor, cuenca redonda a oblonga, mayor tendencia a crecientes y Kc = 2: tiempo de concentración mayor, cuenca de forma alargada, menor tendencia a crecientes. El coeficiente de compacidad de la quebrada de aporte es de 1.31, indica que la cuenca es de forma alargada debiendo estar menos expuesta a las crecientes que una cuenca de forma redonda. Ver cuadro Nº 2.1 13

E.- Rectángulo equivalente (RE) Es la representación geométrica de una cuenca definida como un rectángulo que tenga la misma área de la cuenca. La longitud de sus lados está dado por: Dónde: L=Longitud mayor del rectángulo en km I = Longitud menor del rectángulo en km A= área de la cuenca en km2 La longitud mayor y menor de la quebrada de aporte Huitcu son 2.84km y 1.63km respectivamente ver el cuadro Nº 2.1:

ii.

Parámetros de Relieve de la quebrada

El relieve posee una incidencia más fuerte sobre la escorrentía que la forma, dado que a una mayor pendiente corresponderá un menor tiempo de concentración de las aguas en la red de drenaje y afluentes al curso principal.

Es así como a una mayor pendiente corresponderá una menor duración de concentración de las aguas de escorrentía en la red de drenaje y afluentes al curso principal. Los parámetros de relieve tienen mayor influencia sobre la respuesta hidrológica de la quebrada. Las relaciones área – elevación han sido determinadas por las curvas y alturas características de la quebrada de aporte.

Para describir el relieve de una cuenca existen numerosos parámetros que han sido desarrollados por varios autores, entre los más utilizados destacan: A.- Curva Hipsométrica B.- Polígonos de frecuencias C.- Altitud media de la cuenca (Hm) D.- Altitud más frecuente 14

E.-Pendiente de la F.- Pendiente del cauce principal H.- Densidad de drenaje

A.- Curva hipsométrica.

Es utilizada para representar gráficamente cotas de terreno en función de las superficies que encierran. Para su trazado se debe tener en cuenta que sobre la sección de control (altitud mínima de la cuenca), se tiene el cien por ciento de su superficie.

Si se ubica en el punto más alto de la cuenca y se calcula a partir de cada curva de nivel, las áreas acumuladas por encima de ellas, se puede construir la curva hipsométrica (Martínez et al, 1996). En general, tanto las alturas como las superficies son definidas en términos porcentuales. Llamada también curva de Área – Elevación representa gráficamente las elevaciones del terreno en función de las superficies correspondientes.

Se define como curva hipsométrica a la representación gráfica del relieve medio de la cuenca, construida llevando en el eje de las abscisas, longitudes proporcionales a las superficies proyectadas en la cuenca en km2 o en porcentaje, comprendidas entre curvas de nivel consecutivas hasta alcanzar la superficie total, llevando al eje de las ordenadas la cota de las curvas de nivel consideradas.

Las curvas hipsométricas también son asociadas con las edades de los ríos de las respectivas cuencas ver fig 2.1 Figura Nº 2.1: Curva Hipsométrica de la quebrada de aporte Huitcu

15

Curva Hipsométrica 4600

Elevación (msnm)

4400 4200

4000 3800 3600 3400 3200 3000

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

% Areas

B.- Polígono de frecuencias.

Se denomina así a la representación gráfica de la relación existente entre la altitud y la relación porcentual del área a esa altitud con respecto al área total.

En el polígono de frecuencias existen valores representativos como la altitud más frecuente, que es el polígono de mayor porcentaje o frecuencia. La distribución grafica del porcentaje o frecuencia.

La distribución grafica del porcentaje de superficies ocupadas por diferentes rangos de altitud para la quebrada de aporte Huitcu,se distingue en las figuras Nº 2.2

Figura Nº 2.2: Polígono de Frecuencias – Quebrada Huitcu

16

Polígonos de Frecuencia 4275 4125 3975 3825 3675 3525 3375 3225 3081 0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

C.- Altitud media de la quebrada de aporte Huitcu.

Corresponde a la ordenada media de la curva hipsométrica y su cálculo obedece a un promedio ponderado: Elevación –área de la cuenca. La altura o elevación media tiene importancia principalmente en zonas montañosas donde influye en el escurrimiento y en otros elementos que también afectan el régimen

hidrológico,

como

el

tipo

de

precipitación,

la

temperatura, etc. La altitud media de la quebrada de aporte Huitcu es de 3621.02 msnm ver cuadro Nº 2.1 D.- Altitud más frecuente

Es la altitud predominante con mayor porcentaje de área de la cuenca. En la figura Nº 2.1 (curva Hipsométrica) y en la figura Nº 2.2 ( polígono de frecuencia), para la quebrada de aporte Huitcu, la altitud predominante se encuentra entre el intervalo de las cotas de 3225 hasta 4125 msnm, es donde se tiene mayor porcentaje de área de la quebrada de aporte Huitcu. Ver cuadro Nº 2.1.

E.- Pendiente de la quebrada de aporte Huitcu

17

Este parámetro de relieve es importante debido a su relación con el comportamiento hidráulico de drenaje de la cuenca, y tiene una importancia directa en relación a la Magnitud de las crecidas para su estimación se emplea el sistema del “Rectángulo equivalente” 𝑆𝑚 =

𝐻 𝐿𝑚

Donde:

Sm = Pendiente media de la cuenca. H

= Desnivel total (cota en la parte más alta – cota en la parte

más baja) en km.

Lm = Lado mayor del rectángulo equivalente (km)

La quebrada de aporte Huitcu, tiene una pendiente de 0.46 m/m ver el cuadro Nº 2.1.

F.- Pendiente del cauce principal

Es un parámetro importante, en el estudio del comportamiento del recurso hídrico.

En general, la pendiente de un tramo de un cauce de un rio, se puede considerar como el cociente, que resulta de dividir, el desnivel de los extremos del tramo, entre la longitud horizontal de dicho tramo, Se obtiene usando el método de la ecuación de Taylor y Schwarz 2

𝑠=[

𝑛 1 √𝑆1

+

Donde:

18

1 √𝑆2

+⋯

1 √𝑆𝑛

]

n: número de tramos iguales, en los cuales se subdivide el perfil S1, S2…Sn: pendiente de cada tramo S = H/L

S: pendiente media del cauce

La pendiente del cauce principal es de 0.32 m/m

La figura Nº 2.3, se presenta el perfil longitudinal del cauce principal de la quebrada de aporte Huitcu

Figura Nº 2.3: Perfil longitudinal del cauce principal Quebrada de aporte Huitcu

Perfil del Cauce Principal 4600 4400

4200 4000 3800 3600

3400 3200 3000 0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

Cuadro Nº 2.1: Parámetros Geomorfológicas de la quebrada de aporte Huitcu 19

4.000

PARAMETROS

UNIDAD DE MEDIDA

QUEBRADA HUITCU

Área total de la quebrada

Km2

3.65

Perímetro de la quebrada

Km

8.95

Longitud del cauce principal

Km

3.64

Coeficiente de compacidad

-------

1.31

Rectángulo equivalente

Km

2.84

Lado menor

km

1.63

Curva hipsométrica

-----------

------------

Polígonos de frecuencia de altitudes

-----------

--------------

m.s.n.m.

3621.02

Altitud media de la quebrada Altitud más frecuente

m.s.n.m.

Pendiente de la quebrada Pendiente del cauce principal Densidad de drenaje

2.1.5

Lado mayor

%

46.2

%

31.72

-----------

0.530

Aspectos Ecológicos de la Quebrada  Ecología

De acuerdo con la oficina Nacional de Evaluación de Recursos Naturales (ONERN, 1975), la zona de estudio presenta las siguientes formaciones ecológicas: a.- Bosque seco pre-montano transicional al bosque espinoso:

20

Esta formación se ubica de preferencia en los fondos de valle y está caracterizada relativamente por altas temperaturas medias anuales; es el prototipo más cálido y seco del área estudiada. La cubierta vegetal natural es bastante dispersa, de tipo herbáceo o arbustivo y pluvifolio, entre cuyas especies se distinguen hierbas naturales, algunas leguminosas y ciertas cactáceas. Su límite altitudinal superior puede llegar hasta los 2800 msnm (ONERM, 1975) b.- Bosque seco montano bajo:

Esta formación se localiza en las partes bajas de las laderas montañosas y en ella se encuentran establecidas la mayoría de las poblaciones o centros urbanos del área estudiada. En esta formación, se halla gran parte de las áreas dedicadas a la agricultura y ganadería tradicionales. Climáticamente, es subhúmeda hasta ligeramente húmeda debido a sus más bajas temperaturas y relación de evapotranspiración; las temperaturas son típicamente templadas en promedio, siendo temperadas hasta ligeramente cálidas durante las horas del día pero frescas hasta algo frías de noche. Sus límites altitudinales oscilan entre los 2800 y 3300 msnm (ONERM 1975). c.- Bosque Húmedo Montano:

Esta Formación ocupa las partes medias o altas de las laderas montañosas andinas; aquí radica un porcentaje considerable de los pobladores del área estudiada los cuales se dedican en su mayor parte a la agricultura de tubérculos y granos. Sus límites inferiores siguen más o menos la isoterma de 12ºC y sus límites superiores la de 6ºC registrando una precipitación pluvial de 500-1000mm anuales. Gran parte del área se encuentra bajo cultivos y dedicada al pastoreo, destacándose los cultivos de plantas mayormente autóctonas, tales como papa, oca, olluco y otras especies introducidas como trigo, cebada, avena y centeno; najo el aspecto forestal, presentan condiciones propicias para campañas de forestación y reforestación: sus límites altitudinales oscilan entre 3300 y 3700 msnm (ONERN , 1975)

21

d.- Paramo subandino:

Esta formación presenta clima frígido y húmedo, apto para el pastoreo. Es el hábitat de las especies gramíneas y hierbas perennes. Entre los 3800 msnm hasta los 4800 msnm (ONERN, 1975) 2.2 Análisis y tratamiento de la información hidrometeoro lógica e hidrométrica

Los principales parámetros climáticos que definen o caracterizan el clima de la quebrada de aporte Huitcu, son: precipitación, temperatura, humedad relativa, evaporación, horas de sol y viento; son los de mayor importancia en cuanto a la tipificación o caracterización de la climatología de la quebrada de aporte Huitcu.

Estos parámetros provienen de los registros de las distintas estaciones meteorológicas instaladas en la Sub cuencas vecinas. A continuación se muestra la descripción de los parámetros climatológicos. 2.2.1

Precipitación

La precipitación se considera como la primera variable hidrológica y es la entrada natural del agua, dentro del balance hídrico de ellos agro ecosistemas y de las cuencas hidrográficas.

Se puede llamar precipitación a la caída del agua de las nubes ya sea en estado sólido o en estado líquido. Las pequeñas gotas de agua que forman las nubes son de dimensiones tan diminutas que se necesita reunir unos cuantos cientos de miles de esas pequeñas gotitas para formar una gota de llovizna, y varios millones de gotas para formar una gota grande de lluvia. La información pluviométrica en la quebrada de aporte, proviene de los registros de 04 estaciones pluviométricas, que se ubican cercanos a la zona de estudio.

La ubicación de las estaciones pluviométricas se muestra en el plano HI 04.

22

2.2.1.1

Régimen de la precipitación estacional

Las características estacionales del clima en la quebrada de aporte Huitcu, se manifiesta principalmente en la variación del régimen de las precipitaciones.

En el cuadro Nº 2.2 Se presenta el promedio multimensual de la precipitación total mensual de cada una de las estaciones pluviométricas, asimismo en la figura Nº 2.4, se aprecia la uniformidad de variación de la precipitación en todas las estaciones, lo que demuestra el carácter estacional de la precipitación en toda la región.

El periodo de lluvias de mayor magnitud comienza a partir del mes de octubre y se prolonga hasta marzo, corresponde el… en promedio de las estaciones de las precipitaciones totales anuales. El periodo seco (invierno), comprende los meses de mayo a setiembre, las precipitaciones con sus mínimos valores llegan a ser del 0.27 mm En promedio de las estaciones, de las precipitaciones totales anuales. Los meses transitorios corresponde a abril, octubre a noviembre, presenta el 507.47 mm en promedio de las estaciones, de las precipitaciones totales anuales. En el cuadro Nº 2.2 se muestra la variación mensual de las precipitaciones totales mensuales en cada estación meteorológica.

Cuadro Nº 2.2 Precipitación total mensual – Promedio multimensual Estaciones de sub cuencas vecinas a la zona del proyecto Nº

Estación

1

Collota

MES

Altitud msnm

Ene

Feb

3800

702.67

Mar

Abr

May

Total

Oct

Nov

Dic

Anual

Jun

Jul

Ago

Set

850.23

1072.80 431.77 173.30 12.47

0.27

14.67

77.47

352.27 310.17 567.30 4565.37

Pomabamb

2

a

3000

136.95

133.51

146.94

105.80

32.01

15.46

8.43

13.47

36.82

98.99

82.53

122.49

925.36

3

Chavín

3210

96.74

104.75

117.57

71.96

23.09

11.06

6.50

9.73

37.20

71.79

78.18

87.08

715.65

23

4

Ticapampa

3480

1093.52 1100.03 1216.86 668.72 189.86 22.76 26.00 78.52 318.10 698.86 653.21 745.00 6811.45

Fuente: Elaboración propia

2.2.1.2 Régimen de la precipitación anual

La precipitación es una de las variables climáticas más importantes que influyen en la producción agrícola, puesto que la precipitación pluvial es, normalmente, la única fuente de humedad proporcional.

La información pluviométrica utilizada en el presente estudio proviene de los registros de 04 estaciones pluviométricas, que están ubicadas cercanas al ámbito de la Microcuenca de la Quebrada Huitcu En la figura Nº 2.5 se presenta

en forma gráfica la distribución de

precipitación total anual en la región de la quebrada de aporte Huitcu.

Se observa que la precipitación total anual en la cuenca varia de 562 mm a 1072 mm los valores más altos se registran en la parte alta de la sub cuenca.

Esta particularidad es a consecuencia de la alta radiación, vientos generalmente más fuertes a niveles más bajos.

Figura Nº 2.5 Precipitación total anual – Promedio multianual Estaciones de las sub cuencas vecinas a la zona de estudio

24

Precipitación Media Anual (mm) 8000 7000

Pp (mm)

6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Collota

Chavín

Pomabamba

Ticapampa

Estaciones

2.2.1.3 Variación espacial de la precipitación en la cuenca

En el plano HI 05, mediante el trazado de las isolíneas de la precipitación (isoyetas) se presenta la distribución espacial de la precipitación anual a nivel de la quebrada de aporte Huitcu; se observa que los valores de la precipitación total anual en la quebrada de porte Huitcu, varían de 562 mm a 1076 mm. 2.2.2

Temperatura

La temperatura media mensual para la zona en estudio ha sido tomada de la estación Chavín, que se ubica cercana a la zona del proyecto. En el cuadro Nº 2.3, se muestra la temperatura media mensual para la zona del proyecto. Cuadro Nº 2.3: Temperatura Media mensual (ºC) Estación de referencia “Estación Chavin”

ENE 14.4

FEB 14.0

MAR

ABR

MAY

JUN

13.6

14.0

14.1

14.1

JUL 14.2

AGO 14.6

SET 14.7

OCT

NOV

14.5

14.9

DIC 14.9

Las temperaturas medias más bajas se producen en el mes de marzo mientras que las más elevadas se registran en los meses de noviembre y diciembre. 25

Prom 14.4

La representación gráfica de la variación mensual de la temperatura media se ve en la figura Nº 2.6 Figura Nº 2.6 Variación mensual de la temperatura media (ºC) – Promedio multimensual Estación Chavín

Temperatura Media mensual (ºC)

15.5 15.0 14.5 14.0 13.5 13.0 12.5 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC

2.2.3

Humedad relativa

Las estaciones cercanas al litoral ofrecen con el más alto porcentaje de humedad y al mismo tiempo muy pequeña oscilación tanto en su valor promedio anual como es sus valores máximos y mínimos extremos; pero a medida que se avanza tierra adentro, si bien el promedio se hace más bajo, todos los valores sufren mayor oscilación.

Los valores diarios de la humedad por lo general siguen los ciclos de la temperatura. Durante el día el valor de la humedad es bajo, mientras que en la noche tiende a aumentar como consecuencia de las temperaturas más bajas.

Para el proyecto es recomendable usar los datos de la estación Huaraz, por ser la estación que se ubica cercana a la zona en estudio.

La humedad relativa media mensual para la zona en estudio, se muestra en el cuadro Nº 2.4

26

Cuadro Nº 2.4 Humedad Relativa Media Mensual (ºC) - Estación de referencian “Estacion Huaraz” ENE

FEB

73.9

80.2

MAR ABR 82.3

MAY

78.7

JUN

71.5

68.9

JUL 67

AGO 66.3

SET

OCT

66

69.5

NOV DIC 70.7

Fuente: SENAMHI

La humedad relativa mínima corresponde al mes de setiembre y es igual a 66.00%, la humedad relativa máxima corresponde al mes de Marzo e igual a 82.3%

La representación gráfica de la variación mensual de la humedad relativa media mensual se ve en la Figura Nº 2.7 Figura Nº 2.7 Variación mensual de la humedad relativa media (%) – Promedio multimensual Estación Huaraz

Humedad Relativa Media Mensual (°C)

84 82 80 78 76 74 72 70 68 66 64 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC

2.2.4

Evaporación

27

75

Prom 72.5

La evaporación va en estrecha relación con la radiación solar, pues de la intensidad de esta última depende la mayor o menor temperatura del suelo, la cual se manifiesta a través de la evaporación de la humedad retenida.

La evaporación media mensual para la zona en estudio, se muestra en el cuadro Nº 2.5 Cuadro Nº 2.5 Evaporación Media mensual (ºC) - Estación de referencia “Estación Huaraz”. ENE FEB MAR ABR MAY JUN

JUL

AGO SET

OCT

NOV

DIC

Prom

93.6 75.6 73.8 86.6 109.2 130.5 160.4 159.3 134.4 102.9 122.1 113.9 113.525 Fuente: TARAZONA SANTOS, TESIS “GENERACION DE DESCARGAS MENSUALES EN SUB CUENCAS DEL RIO SANTA UTILIZANDO EL METODO DE LUTZ SCHOLZ” – UNA LA MOLINA 2005)

La evaporación media anual corresponde a 1362.3 mm, la evaporación media mensual mínima corresponde al mes de marzo y es igual a 73.8 mm; la evaporación media mensual máxima corresponde al mes de Julio e igual a 160.40 mm

Figura Nº 2.8: Variación Mensual de la evaporación media (mm) – Promedio multimensual estación Huaraz.

Evaporacion Mensual (mm)

180 160 140

120 100 80

60 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC

2.2.5

Pluviometría

2.2.5.1 Generalidades 28

Desde el punto de vista de la ingeniería hidrológica, la precipitación es la fuente primaria del agua de lasuperficie terrestre, y sus mediciones y análisis, forman el punto de partida de los estudios concernientes al uso y control del agua.

Para poder explicar de mejor forma el suceso de la escorrentía superficial en la quebrada de aporte Huitcu, es necesario relacionarla con la precipitación y de esta forma, no solo validar la información histórica disponible,

sino también practicar una modelación

matemática que reproduzca el proceso precipitación – escorrentía, para

lo cual se requiere previamente cuantificar la incidencia

simultanea de

la precipitación sobre la cuenca, a lo que

denominamos cálculo de la precipitación areal utilizando métodos convencionales de cálculo. 2.2.5.2 Red de Estaciones Meteorológicas

La información pluviométrica disponible corresponde a una red de cuatro (04) estaciones meteorológicas para el estudio de la precipitación, que están ubicada cercanas a la quebrada de aporte Huitcu. 2.2.5.3 Análisis de Consistencia de la Información Pluviométrica

El análisis de consistencia de la información hidrometeorológica es una técnica que permite detectar, identifica, cuantificar, corregir y eliminar los errores sistemáticos de la no homogeneidad e inconsistencia de una serie hidrometeorologica. Antes de proceder a efectuar

el

modelamiento

Matemático

de

cualquier

serie

hidrometeorologica es necesario efectuar el análisis de consistencia respectivo a fin de obtener una Serie homogénea, consistente y confiable; porque la inconsistencia de datos puede producir un sobre y sub diseño de estructuras hidráulicas. El análisis de consistencia se realiza con tres métodos, tales como son:  Análisis visual de hidrogramas 29

 Análisis de doble masa  Análisis estadístico Análisis visual de hidrogramas Este análisis se realiza para detectar e identificar la inconsistencia de la información pluviométrica en forma visual, e indicar el periodo a los periodos en los cuales los datos son dudosos, lo cual se puede reflejar como “picos” muy altos o valores muy bajos, “salto” y/o “tendencias”, los cuales se deben comprobarse si son fenómenos naturales que efectivamente han ocurrido

o son

producidos por errores sistemáticos, mediante un gráfico

o

hidrograma de las series de análisis, en coordenadas cartesianas ploteando la información histórica de la variable pluviométrica a nivel anual y mensual; en las ordenadas se ubica los valores anuales o mensuales de la serie pluviométrica en unidad respectivas y en las abscisas el tiempo en años y meses. Análisis de Doble masa Después de haber analizado los hidrogramas de las series respectivas se realiza el análisis de doble masa.El diagrama de doble masa se obtiene ploteando en el eje de las abscisas el volumen anual promedio acumulado de la variable pluviométrica de las estaciones en unidades respectivas y en el eje de las ordenadas los volúmenes anuales acumulados de la variable pluviométrica en unidades correspondientes de cada una de las estaciones consideradas en el estudio. De los gráficos de doble masa se selecciona una estación más confiable, la que presenta el menor número de quiebres, la cual se usara como estación base para el análisis de otras estaciones En este análisis, los errores producidos por los fenómenos naturales y sistemáticos son detectados mediante los quiebres, que se presentan en los diagramas y permite determinar el rango de los periodos dudosos y confiables para cada estación en estudio, la cual se debe corregir utilizando ciertos criterios estadísticos

30

Cuadro Nº 2.6 : Análisis de doble masa

COLLOTA AÑOS

POMABAMBA

CHAVIN

TICAPAMPA

TOTAL PROMD.

PTA

PTA

PTA

PTA

PTA

PTA

PTA

PTA

ACUMULADO

(mm)

Acumul.

(mm)

Acumul.

(mm)

Acumul.

(mm)

Acumul.

(mm)

1986

5182.00

5182.00

725.00

725.00

8082.00

8082.00

4663.00

1987

3909.00

9091.00

652.20

1377.20

3844.00 11926.00

7464.73

1988

5230.00

14321.00

733.80

2111.00

4835.00 16761.00

11064.33

1989

5441.00

19762.00 784.30

784.30

657.80

2768.80

8317.00 25078.00

12098.28

1990

3683.00

23445.00 540.20

1324.50

805.50

3574.30

3477.00 28555.00

14224.70

1991

2606.00

26051.00 325.60

1650.10

693.40

4267.70

2324.00 30879.00

15711.95

1992

1510.00

27561.00 382.60

2032.70

484.20

4751.90

3556.00 34435.00

17195.15

1993

7206.00

34767.00 1850.00

3882.70 1125.00

5876.90

7183.00 41618.00

21536.15

1994

3994.00

38761.00 1402.80

5285.50

865.20

6742.10

25394.30

1995

891.00

6176.50

855.40

7597.50

6887.00

1996

953.00

7129.50

751.30

8348.80

7739.15

1997

836.90

7966.40

633.20

8982.00

8474.20

1998

1157.80

9124.20

674.60

9656.60

9390.40

1999

1156.10 10280.30 934.50 10591.10

10435.70

2000

1051.20 11331.50 663.10 11254.20

11292.85

2001

1256.20 12587.70 715.70 11969.90

12278.80

2002

1015.90 13603.60 678.00 12647.90

13125.75

2003

922.90 14526.50 561.40 13209.30

13867.90

2004

817.40 15343.90 548.70 13758.00

14550.95

2005

568.40 15912.30 508.20 14266.20

15089.25

2006

905.90 16818.20 806.60 15072.80

15945.50

2007

866.40 17684.60 655.20 15728.00

16706.30

2008

822.50 18507.10 732.00 16460.00

17483.55

MEDIA

4,306.78

925.36

715.65

5,202.25

Figura Nº 2.9: Grafica del análisis de doble Masa

31

ANALISIS DE DOBLE MASA PTA ACUMUALADA EN mm

45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 1984

1986

COLLOTA

1988

1990

POMABAMBA

1992 CHAVIN

1994

1996

Años

TICAPAMPA

Análisis Estadísticos  Análisis de saltos

Después de haber analizado los hidrogramas originales y los diagramas de doble masa obtiene los periodos de posible corrección y los periodos de datos que se mantendrán con sus valores

originales, se procede al análisis estadísticos de

Saltos, en los parámetros como la media y la desviación estándar.

La consistencia en la medida se realiza mediante la prueba estadística T de students y para la desviación estándar el análisis estadísticoconsiste en probar, mediante la prueba estadística de F de Fisher. Si los parámetros la media y la desviación estándar de los periodos considerados en el análisis son iguales estadísticamente, entonces no se corrige la información de lo contrario se debe corregirse. Después de todo el análisis respectivo la información es una serie homogénea, confiable y consistente al 95% de probabilidad.  Análisis de Homogeneidad 32

Este análisis efectuó con la finalidad de verificar la homogeneidad de los valores aparentemente confiables de precipitación de las estaciones que presentan quiebres significativos, analizados en los diagramas de doble masa.

Se ha utilizado la prueba T para la verificación de la hipótesis de igualdad de medidas la prueba de F para verificar la hipótesis de igualdad de la desviación estándar; ambos con un nivel de confiabilidad del 95%.

2.2.5.4 Completaición y Extensión de la Información Pluviométrica

La completación y extensión de la información pluviométrica se realiza con el fin de obtener una serie completa y de un periodo uniforme.

La completación y extensión de registros de la información pluviométrica,

se

ha

desarrollado

utilizando

la

información

consistente y confiable obtenida en el análisis anterior.

2.2.5.5 Precipitación en el Area de la Quebrada de Aporte Huitcu

Es aquella precipitación hidrológica que cae sobre una cuenca determinada. Esta precipitación se puede calcular mediante los métodos de polígono de Thiessen, las Isoyetas y el aritmético, los más usados en hidrología.

La precipitación total mensual sobre la quebrada de aporte Hitcu, se ha calculado según el método de Thiessen modificado, a partir de las estaciones meteorológicas dentro y alrededor de la cuenca, teniendo en cuenta la gradiente de lluviosidad calculada de datos a partir de las mismas estaciones. Método de Thiessen modificado

33

Cuando el cálculo de la precipitación en una cuenca debe hacerse repetidas veces (por ejemplo, año a año en una seria larga), puede resultar tediosa la confección de un número tan grande de planos de isoyetas, este método se inspira en el proceso Thiessen, pero intenta subsanar algunas de sus deficiencias.

La primera objeción al mismo se debe al criterio seguido en la delimitación de área influencia, atendiéndose exclusivamente a la distribución en planta de las estaciones pluviométricas y situando fronteras en mediatrices.

Convendrá establecer esos límites con un sentido menos geométrico y más hidrológico, por ejemplo, haciéndolos coincidir con la divisoria de las cadenas de montañas que puede existir en el interior de una cuenca.

Pero la primera impresión del método thiessen consiste en admitir, con carácter general, como lluvia media de un área de influencia, la precipitación de la estación a ella asociada, cuando frecuentemente se encuentra casos en que la diferencia entre ambos valores es apreciable. Una aproximación al problema es considerar que la fluctuación de ambas precipitaciones sigue una misma distribución espacial, es decir, oscilando homogéneamente manteniendo sus proporciones relativas; (esta aproximación es más exacta cuando mayor sea el periodo de tiempo considerado), dicho de otra forma; la relación entre la precipitación media en ese entorno y la de la estación, es la misma de un año a otro e igual a la deducida del plano de isoyetas medias anuales del periodo considerado.

Denominando: 𝑃𝑎𝑚 : Precipitación media del área sobre la cuenca (Deducible del plano de isoyetas) S: Superficie total de la cuenca 𝑆𝑖 : Superficie del área de influencia de la estación i 𝑚 𝑃𝑎𝑖 : Precipitación media del área sobre el área de

Influencia de la estación i (deducible del plano de 34

isoyetas) n : Numero de polígonos o áreas de influencia dentro de la cuenca de las estaciones consideras Haciendo: 𝑃𝑚

𝐾𝑖 =𝑃𝑎𝑖 𝑚 𝑖

Igualando los volúmenes de precipitación sobre la cuenca. 𝑃𝑎𝑚 .S = ∑𝑛𝑖=1 𝑃𝑎𝑚 . 𝑆𝑖 = ∑𝑛𝑖=1 𝐾𝑖 𝑃𝑖𝑚 . 𝑆𝑖 Se deduce: 𝐾𝑖 .𝑆𝑖 ) . 𝑃𝑖𝑚 𝑆

𝑃𝑎𝑚 =∑𝑛𝑖=1 (

= ∑𝑛𝑖=1 𝐶𝑖 𝑃𝑖𝑚

Siendo Ci los coeficientes de Thiessen modificado que son igual a Ki(Si/S), donde (Si/S) coincide con los coeficientes de un Thiessen puramente geométrica.

Admitiendo la hipótesis de Ci permanece constante cualquiera que sea el periodo considerado, se obtiene: 𝑃𝑎,𝑗,𝑘 =∑𝑛𝑖=1 𝐶𝑖 𝑃𝑖,𝑗,𝑘 Donde:

Ci: Coeficiente de ponderación de Thiessen modificado correspondiente a la estación i 𝑃𝑖,𝑗,𝑘 : Precipitación en la estación i en el mes j y año k 𝑃𝑎,𝑗,𝑘 : Precipitacion del area sobre la cuenca en el mes j y año k 𝑛 : Número de estaciones cuyos polígonos de influencia afectan a la cuenca.

35

Los coeficientes pluviométricos de Thiessen modificado de las estaciones pluviométricas en la quebrada de aporte Huitcu, se muestran en el cuadro 2.10

La precipitación mensual generada para la quebrada de aporte Huitcu, por el método de Thiessen modificado, se muestra en el cuadro Nº 2.11

Cuadro Nº 2.7: Área de influencia de las estaciones pluviométricas – Quebrada de Huitcu

36

Pp

Isoyeta ESTACIÓN

Precipitación (mm)

Inf.

Ticapampa

Entre Isoye tas

Media

Entre

Areal

Isoyetas

de la Est. i

Sup.

Pi

Ai

Pi * Ai

562

-

600

581

0.013

7.61

600

-

655

627.5

0.006

3.72

0.02

11.33

588

-

600

594

0.001

0.77

600

-

650

625

0.106

66.25

650

-

700

675

0.175

118.13

700

-

750

725

0.214

155.15

750

-

800

775

0.259

200.73

800

-

850

825

0.196

161.70

850

-

900

875

0.101

88.38

900

-

950

925

0.083

76.78

950

-

974

962

0.003

2.89

1.14

870.76

S

Pomabamba

Area

-

S

Chavín

Pp

655

-

700

677.5

0.003

2.03

700

-

750

725

0.040

29.07

750

-

800

775

0.102

79.05

800

-

850

825

0.277

228.53

850

-

900

875

0.431

377.13

900

-

950

925

0.595

550.38

950

-

1000

975

0.616

600.60

1000

-

1050

1025

0.329

337.23

1050

-

1100

1075

0.088

94.60

1100

-

1126

1113

0.010

11.13

2.49

2309.74

S

Pp Media de la

Pai/Pi SAi/SAt

37

Pluviom.

Est. i

Pai

Pi

Ki

ci

Ci

595.50

5202.25

0.11

0.01

0.001

764.96

715.65

1.07

0.31

0.333

927.19

925.36

1.00

0.68

0.684

Cuadro Nº 2.8: Generación precipitación Mensual – Metodo Thiessen Modificado – Quebrada de Huitcu

Coef.

AÑO

ENE

FEB

MAR

1986

105.87

96.20

1987

103.84

1988

ABR

MAY

JUN

61.59

104.85 29.52

3.77

115.03

64.13

57.31

SET

OCT

NOV

DIC

TOTAL

16.90 13.23 71.97

67.19

79.40

87.55

738.05

10.99 17.31 16.49 45.81

39.40

96.20

87.45

663.94

167.26

95.08

100.07

136.72 24.84

0.00

0.00

0.00

45.71

67.70

44.69

64.95

747.01

1989

80.83

105.36

120.73

67.29

19.14 20.67

3.77

18.63 56.80

97.93

49.27

29.22

669.64

1990

87.04

97.12

104.14

43.57

29.11 34.82

8.86

0.00

52.83 148.12

117.88

96.51

820.00

1991

109.44

89.89

191.59

45.61

23.72

4.17

2.85

0.00

32.47

76.86

84.49

44.79

705.88

1992

53.45

67.70

100.58

28.20

0.00

5.60

3.46

26.88 23.92

64.34

77.47

41.33

492.92

1993

123.08

143.23

187.82

127.15 21.48

8.04

11.20 14.15 70.75

88.16

163.80

186.40 1145.25

1994

170.11

178.96

160.74

91.11

23.11 13.64

0.00

0.00

49.07

58.64

53.85

81.54

880.77

1995

114.22

100.27

154.74

76.86

54.06 22.40

1.02

0.00

36.34

89.28

76.86

144.76

870.80

1996

109.84

144.35

149.75

142.11 34.61

2.65

0.00

19.85 23.31

42.45

34.51

61.39

764.82

1997

87.45

128.17

62.40

21.28

12.22

6.01

1.43

13.64 42.04

53.45

103.12

113.41

644.60

1998

163.80

130.10

154.53

41.94

9.57

4.68

0.00

4.28

11.10

59.25

67.90

39.60

686.74

1999

120.43

243.51

115.85

100.07 35.43 13.95

5.80

3.66

71.36

51.92

94.17

95.18

951.32

2000

76.76

126.33

114.73

102.11 35.43 11.50

6.41

35.02 24.53

13.64

41.53

87.04

675.04

2001

126.84

64.74

135.80

37.77

38.99

5.60

5.19

7.02

35.73

77.98

100.88

92.03

728.58

2002

57.72

83.99

134.78

70.85

17.41

1.83

28.20

2.65

18.83

88.87

98.54

86.53

690.20

2003

45.30

64.13

106.48

50.09

26.26

7.23

1.93

15.58 15.47

30.44

58.94

149.65

571.51

2004

33.90

82.15

54.77

22.91

12.42 12.42 21.58

5.09

38.89

91.01

88.57

94.88

558.58

2005

58.84

70.55

85.51

38.07

21.99

1.93

0.81

4.17

15.68

82.05

40.52

97.22

517.35

2006

79.30

97.22

149.95

85.00

9.47

48.97

6.92

7.23

41.33

68.61

105.87

121.24

821.12

2007

87.24

30.54

134.48

105.67 22.60

0.92

6.11

7.02

18.83 113.10

66.48

74.01

666.99

2008

102.51

98.03

107.60

88.36

29.32 17.20

2.34

13.34 28.20 110.45

85.61

62.20

745.18

Min.

33.90

30.54

54.77

21.28

0.00

0.00

0.00

13.64

34.51

29.22

492.92

Max.

170.11

243.51

191.59

142.11 54.06 48.97 28.20 35.02 71.97 148.12

163.80

186.40 1145.25

Prom.

98.48

106.64

119.69

73.26

79.59

88.65

2.2.5.6 Análisis

de

9.98

JUL

0.00

23.51 11.26

Persistencia

Mensuales

38

6.61

de

AGO

9.91

las

11.10

37.87

73.08

Precipitaciones

Medias

728.53

Según

recomendaciones

nacionales

e

internacionales,

la

disponibilidad de agua para atender las demandas se deben determinar con un nivel de persistencia de 75% de probabilidad.

El análisis estadístico de probabilidad de ocurrencia de las precipitaciones medias mensuales, la fórmula de Weibull es universalmente utilizada, cuya ecuación es la siguiente:

Dónde:

n: Número total de datos de la muestra

m: Posición de un valor en una lista ordenada por magnitud descendente del respectivo valor de caudal al que se refiere la probabilidad P de excedencia

Para el análisis de persistencia de las precipitaciones medias mensuales en la quebrada Huitcu, se ha empleado la información de precipitación generada, que se indica en el cuadro N° 2.8.

Utilizando la información de las precipitaciones mensuales generadas para la quebrada de aporte Huticu y aplicando la ecuación 2.1 se ha realizado el análisis de persistencia al 50,75 ,90 y 95% de probabilidad.

En el cuadro 2.9 se muestra el resultado del análisis de persistencia de las precipitaciones medias de la quebrada de aporte Huitcu.

39

Cuadro Nº 2.9: Persistencia de las precipitaciones medias mensuales (mm) – Quebrada de aporte Huitcu

PERS.

MES SET

OCT NOV

DIC

ENE

FEB

PROM. MAR

ABR MAY

JUN JUL AGO

ANUAL

Promedio 37.87 73.08 79.59 88.65 98.48 106.64 119.69 73.26 23.51 11.26 6.61 9.91

60.71

P(50%)

36.34 68.61 79.40 87.45 102.51 97.22 115.85 70.85 23.11 7.23 3.77 7.02

58.28

P(75%)

23.31 53.45 53.85 62.20 76.76

82.15 100.07 41.94 12.42 3.77 1.02 2.65

42.80

P(90%)

15.56 34.02 40.92 40.29 48.56

64.38

61.91 25.02 9.51

1.28 0.00 0.00

28.45

P(95%)

11.97 17.00 35.71 31.29 36.18

37.26

56.13 21.60 1.89

0.18 0.00 0.00

20.77

Figura Nº 2.10: Variación mensual de las precipitaciones medias (mm) – Quebrada de aporte Huitcu

PERSISTENCIA DE PP (mm) 140.00

Pp (mm)

120.00 100.00

P Prom

80.00

P (50%)

60.00

P (75%) P (90%)

40.00

P (95%)

20.00 0.00 SET

OCT NOV

DIC

ENE

FEB MAR ABR MAY JUN

40

JUL

AGO

2.3 Disponibilidad Hídrica

2.3.1

disponibilidad de Agua en el Punto de Captación – Sub Cuenca de Aporte de la Quebrada Huitcu

La disponibilidad del recurso hídrico a nivel del punto de captación hacia aguas arribade la quebrada Huitcu, ha sido calculada utilizando el modelo de generación de caudales (precipitación – escorrentía). Modelo de Generación de Descargas LutzScholz

Para la generación de descargas mensuales mediante el modelo de LutzScholz.

En la cuenca de aporte, previamente se ha realizado la calibración del modelo con datos registrados en la estación de aforo de Quillcay y posteriormente la validación correspondiente a nivel mensual.

Se ha calibrado con la sub cuenca del rio Quillcay, debido a la Cuenca de aporte al proyecto se encuentra cercana a dicha sub cuenca y tiene las mismas características.

A. Generación de Caudal Mensual para la quebrada de aporte Huitcu

a) Coeficiente de escurrimiento -

Según la ORNERG

En el cuadro N° 2.10, se muestra el cálculo del coeficiente de escurrimiento según la ONERG.

41

Cuadro Nº 2.10: Coeficiente de escurrimiento según ONERG PROVINCIA DE

ZONA DE

HUMEDAD

VIDA

MINIMO

MAXIMO

0.33

0.62

MEDIA GENERAL

bh-T bh-Pt bh-MBT

HUMEDO

bh-MT ph-Sat th-ST

-

Por el método de L. Turc. En el cuadro N° 2.11, se muestra el cálculo del coeficiente de escurrimiento por el método de L. Turc.

Cuadro Nº 2.11: Coeficiente de escurrimiento Método L. Turc Método L. Turc Prámetro

Déficit de

Coeficiente de

"L"

Escurrimiento "D"

Escurrimiento "C"

460.8

422.22

0.42

Por tanto el coeficiente de escorrentía promedio para la quebrada de aporte Huitcu, determinados por los dos métodos es:

C = 0.45 b) Precipitación efectiva (Pe)

Los resultados se muestran en el cuadro N°2 12.

42

0.45

c) Retención en la cuenca

Aplicando la ecuación empírica regionalizada para el cálculo de la retención en la cuenca, considerando el aporte de glaciares y el aporte de las lagunas, se calculó la retención en la cuenca. Para la cuenca de aporte del proyecto, se ha calculado una retención De 80 mm/año. d) Relación

entre

el

Gasto

de

la

Retención

“G”

y

Abastecimiento de la Retención “A”

El gasto de retención y abastecimiento de la retención para la cuenca de aporte del Proyecto, se muestra en el cuadro N° 2.12.

e) Calculo del Caudal Mensual para el Año Promedio

Los resultados del caudal medio generado para la Cuenca de Aporte del Proyecto, se muestra en el cuadro N°2.12. f) Generación

de

Caudales

Mensuales

para

Periodos

Extendidos

La generación de caudales mensuales para periodos extendidos de la cuenca de aporte al proyecto, se muestra en el cuadro N° 2.15. Las descargas mensuales generadas para la quebrada de aporte Huitcu, se muestran en el cuadro N°2. 14.

43

Cuadro Nº 2.12: Caudales Generados para el Año Promedio – Quebrada de Aporte Huitcu C.P. Chupán - Huachis PP Media Anual Esc. Media Anual Area de la Microcuenca Nombre de la Microcuenca PP Media (mm) PE II PE III PE (mm) bi Gi ai Ai Q Gen. (mm)

C Promedio = 728.53 mm Curvas C − 3 3.65 Km2 4 Cauda Promedio Anual (mm) Enero Febrero Marzo Abril 98.48 106.64 119.69 73.26 23.44 28.37 37.48 11.95 38.69 46.26 59.63 20.47 47.09 56.13 71.84 25.17 0.00 0.00 0.00 0.00 0 0 0 0 0.15 0.17 0.22 0.08 6 6.8 8.8 3.2 41.09 49.33 63.04 21.97

0.44 Coef. de Ponderación CURVA II 0.54 CURVA III 0.38

Retención de la microcuenca de Aporte

Mayo 23.51 2.44 4.93 6.30 0.54 19.484 0.03 1.2 24.59

Julio 6.61 0.79 1.63 2.10 0.15 5.593 0 0 7.69

Junio 11.26 1.28 2.64 3.38 0.29 10.439 0 0 13.82

Retención Promedio

Caudales Generados Escorrentía Mensual (mm)

70 60 50 40 30 20 10 0

Meses

MES Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre AÑO

44

Agosto 9.91 1.14 2.36 3.02 0.08 2.997 0 0 6.02

Q (t) mm/mes 41.09 49.33 63.04 21.97 24.59 13.82 7.69 6.02 9.31 20.25 26.54 33.37 317.02

Setiembre 37.87 4.00 7.67 9.70 0.04 1.606 0.05 2 9.31

Q (t-1) mm/mes 33.37 41.09 49.33 63.04 21.97 24.59 13.82 7.69 6.02 9.31 20.25 26.54 317.02

R=

80

mm/año

Octubre 73.08 11.89 20.38 25.05 0.00 0 0.12 4.8 20.25

Noviembre 79.59 14.32 24.26 29.74 0.00 0 0.08 3.2 26.54

Diciembre 88.65 18.29 30.59 37.37 0.00 0 0.1 4 33.37

Precipitación Media Anual 728.53 155.39 259.51 316.88 1.10 40.12 1.00 40.00 317.02

PARAM. B1 B2 B3 S C. C. M.

VALOR 5.2966 0.0608 0.7842 6.3479 0.9768

PE mm/mes 47.088 56.126 71.836 25.168 6.302 3.384 2.095 3.024 9.699 25.049 29.735 37.372 316.88

Cuadro Nº 2.13: Generación de Descargas Mensuales (mm) – Quebrada de Aporte Huitcu

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

ENE. 60.00 50.46 153.95 30.17 35.94 54.18 17.82 66.05 169.14 58.96 57.10 35.10 149.91 63.70 29.97 68.53 19.18 16.89 15.57 21.56 32.64 37.24

FEB. 44.78 62.01 47.49 51.94 42.46 39.19 25.54 49.88 183.37 47.41 49.02 41.44 48.04 275.78 70.63 24.17 32.95 22.42 30.02 25.68 41.54 12.35

MAR 22.18 25.29 46.55 68.25 50.35 192.00 43.99 188.65 154.36 136.12 52.94 24.70 136.91 74.98 60.09 46.90 44.55 51.04 17.65 36.08 49.21 43.48

ABR 47.24 20.68 46.55 26.99 15.74 28.11 15.62 52.01 44.08 35.83 47.63 11.55 20.14 46.60 51.42 15.19 28.44 18.15 9.98 13.71 36.14 51.71

MAY 13.27 11.06 13.26 11.02 11.88 11.54 5.49 13.57 13.43 16.70 12.23 10.21 10.47 16.96 17.62 16.03 8.97 11.41 8.55 11.35 7.12 12.75

JUN 8.36 7.33 6.12 8.45 13.42 5.81 6.44 8.25 10.58 9.07 5.84 8.70 5.49 9.49 7.06 5.95 8.05 7.68 6.82 7.43 16.18 8.30

45

JUL 8.28 9.04 4.21 6.72 9.22 5.91 5.62 9.49 8.03 6.71 5.50 5.52 4.56 8.63 7.11 5.04 11.14 5.48 7.88 9.48 7.78 6.57

AGO 7.21 9.08 4.04 11.35 5.23 3.97 12.14 10.74 5.28 5.64 9.72 8.81 6.87 7.02 12.64 9.19 6.49 11.12 5.86 5.98 7.21 8.55

SEP 25.38 16.07 15.99 18.08 18.41 12.47 10.87 25.56 13.68 11.24 11.01 12.07 9.07 24.63 10.86 12.79 11.85 10.21 12.13 9.01 14.89 10.74

OCT 22.88 16.88 23.12 43.07 50.25 28.08 21.49 37.55 22.18 37.43 17.11 17.16 20.69 18.16 7.91 29.07 35.28 14.95 37.36 28.62 26.22 54.27

NOV 28.30 40.73 15.77 18.43 63.96 33.63 27.08 147.39 18.48 29.58 14.77 49.28 24.11 39.77 15.72 46.69 44.90 20.45 37.70 17.04 49.51 27.47

DIC 35.40 35.29 22.47 15.55 45.62 17.90 16.15 191.72 29.95 48.70 19.08 61.05 14.56 40.73 33.43 39.96 34.86 50.09 41.38 42.18 64.36 28.67

2008

47.99

45.56

50.12

38.71

10.81

8.00

7.63

11.14

14.18

54.48

33.42

21.86

Cuadro Nº 2.14: Generación de Descargas Mensuales (m3/seg) – Quebrada de Aporte Huitcu

AÑO

ENE.

FEB.

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

1986

0.08

0.06

0.03

0.06

0.02

0.01

0.01

0.01

0.04

0.03

0.04

0.05

1987

0.07

0.09

0.03

0.03

0.02

0.01

0.01

0.01

0.02

0.02

0.06

0.05

1988

0.21

0.07

0.06

0.06

0.02

0.01

0.01

0.01

0.02

0.03

0.02

0.03

1989

0.04

0.07

0.09

0.04

0.02

0.01

0.01

0.02

0.03

0.06

0.03

0.02

1990

0.05

0.06

0.07

0.02

0.02

0.02

0.01

0.01

0.03

0.07

0.09

0.06

1991

0.07

0.05

0.26

0.04

0.02

0.01

0.01

0.01

0.02

0.04

0.05

0.02

1992

0.02

0.04

0.06

0.02

0.01

0.01

0.01

0.02

0.02

0.03

0.04

0.02

1993

0.09

0.07

0.26

0.07

0.02

0.01

0.01

0.02

0.04

0.05

0.20

0.26

1994

0.23

0.25

0.21

0.06

0.02

0.01

0.01

0.01

0.02

0.03

0.03

0.04

1995

0.08

0.07

0.19

0.05

0.02

0.01

0.01

0.01

0.02

0.05

0.04

0.07

1996

0.08

0.07

0.07

0.07

0.02

0.01

0.01

0.01

0.02

0.02

0.02

0.03

1997

0.05

0.06

0.03

0.02

0.01

0.01

0.01

0.01

0.02

0.02

0.07

0.08

1998

0.20

0.07

0.19

0.03

0.01

0.01

0.01

0.01

0.01

0.03

0.03

0.02

1999

0.09

0.38

0.10

0.06

0.02

0.01

0.01

0.01

0.03

0.03

0.05

0.06

2000

0.04

0.10

0.08

0.07

0.02

0.01

0.01

0.02

0.02

0.01

0.02

0.05

2001

0.09

0.03

0.06

0.02

0.02

0.01

0.01

0.01

0.02

0.04

0.06

0.05

2002

0.03

0.05

0.06

0.04

0.01

0.01

0.02

0.01

0.02

0.05

0.06

0.05

2003

0.02

0.03

0.07

0.03

0.02

0.01

0.01

0.02

0.01

0.02

0.03

0.07

2004

0.02

0.04

0.02

0.01

0.01

0.01

0.01

0.01

0.02

0.05

0.05

0.06

2005

0.03

0.04

0.05

0.02

0.02

0.01

0.01

0.01

0.01

0.04

0.02

0.06

46

2006

0.04

0.06

0.07

0.05

0.01

0.02

0.01

0.01

0.02

0.04

0.07

0.09

2007

0.05

0.02

0.06

0.07

0.02

0.01

0.01

0.01

0.02

0.07

0.04

0.04

2008

0.07

0.06

0.07

0.05

0.02

0.01

0.01

0.02

0.02

0.07

0.05

0.03

47

2.3.2

Análisis

de Persistencia de los Caudales Medios Mensuales

Generados en la Quebrada de aporteHuitcu

Para el análisis de persistencia de caudales de la quebrada de aporte Huitcu, se ha empleado el método de Weibull que es universalmente utilizado para este tipo de análisis.

Utilizando la información de caudales generados se ha realizado el análisis de frecuencia de los caudales medios mensuales , los cuales se muestran en el cuadro N° 2.15., y la variación mensuales de los caudales medios al 75%.

Cuadro Nº 2.15: Generación de Descargas Mensuales (m3/seg) – Quebrada de Aporte Huitcu PROB. ENE. FEB.

MAR

ABR

MAY JUN

JUL

AGO

SEP

OCT NOV DIC

50%

0.048 0.038

0.035

0.028

0.016

0.01

0.008 0.011 0.017 0.032 0.032 0.032

75%

0.05

0.038

0.035

0.028

0.016

0.010

0.008 0.011 0.017

0.032

0.032

0.032

90%

0.03

0.03

0.03

0.02

0.01

0.01

0.01

0.03

0.02

0.02

0.006

0.01

Cuadro Nº 2.16: Volumenes de los caudales medios mensuales niveles de persistencia (mm3) - Quebrada de Aporte Huitcu

PROB . AGO 27.3 50% 2 27.3 75% 2 17.1 90% 4

SEP 44.0 6 44.0 6 33.7 0

OCT 85.7 1 85.7 1 69.6 4

NOV 82.9 4 82.9 4 64.2 8

DIC 85.7 1 85.7 1 62.6 7

ENE. 128.5 6 128.5 6 75.00

48

FEB. MAR 91.9 93.7 3 4 91.9 93.7 3 4 83.2 82.4 2 9

ABR 72.5 8 72.5 8 46.1 4

MAY 42.8 5 42.8 5 32.6 8

JUN 25.9 2 25.9 2 20.7 4

JUL 21.4 3 21.4 3 16.0 7

Figura Nº 2.11. Variación Mensual de los Volúmenes de los caudales medios diferentes niveles de persistencia - Quebrada de aporte Huitcu

Disponibilidad de Agua en la Cuenca de Aporte para 23 Años 350.00

Disponibilidad miles de metros cúbicos

300.00

250.00

200.00

P (90%) P (75%)

150.00

P (50%)

100.00

50.00

0.00 AGO

2.3.3

SET

OCT

NOV

DIC

ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

Análisis Máximas Avenidas El análisis de máximas avenidas, se ha realizado usando la ecuación de Mac Math.

a. Ecuación de Mac Math

Para el cálculo de la descarga máxima se utilizó la ecuación de MacMath, mediante la expresión:

𝑸 = 𝑪 ∗ 𝑷 ∗ 𝑨𝟎.𝟓𝟖 ∗ 𝑺𝟎.𝟒𝟐 ∗ 𝟏𝟎−𝟑 Dónde:

Qmax: caudal máximo, m3/s.

49

C: factor de escorrentía de Mac Math, que representa las características de la cuenca. P: precipitación máxima 24 horas para diferentes periodos de retorno, en mm A: Área de la cuenca, en hectáreas S: Pendiente del cauce principal, m/km

i)

Precipitación máxima 24 horas (P)

Para calcular la precipitación máxima de diferentes periodos de retorno, se aplicó el modelamiento de las precipitaciones máximas, a partir de precipitación máxima de 24 horas que registra la estación Huaraz, que se ubica cercana a la zona en estudio. Para seleccionar el modelo probabilístico adecuado se realizó la prueba de bondad de ajuste SmirnovKolomogorov, aplicando el programa HIDROESTA.

Los datos de precipitación máxima de 24 horas de la estación Huaraz tienen un registro de 33 años (1965 - 1977)

Para 13 años de registros y un nivel d significancia de 0.05, el valor critico de D es igual a 0.2367 (D critico = 0.2367).

Cuadro Nº 2.17: Prueba smirnov – kolmogorov Precipitación máxima 24 horas – Estación Huaraz. Distribución

D máx.

D. Critico

Ajuste

Normal

0.1147

0.2367

Bueno

Log Normal 2

0.0627

0.2367

Bueno

Probabilística

Parámetros

Distribución aceptada

Gumbel

0.0674

0.2367

Bueno

Log Pearson

-

0.2367

No se ajusta

III

50

De la prueba Smimov Kolgo orov, se observa que los datos de precipitación máxima de 24 horas de la estación Huaraz, se ajustan a la distribución probabilística Log Normal de 2 parámetros, por tanto se ha calculado la precipitación máxima de 24 horas con dicha distribución y para diferentes periodos de retorno, tal como se muestra en el cuadro 2.19

Cuadro Nº 2.18 Precipitación Máxima 24 horas para Tr Estación Huaraz. Tr (años)

P(Pp>Po) P(Pp
2

0.5

0.5

30.72

5

0.2

0.8

38.85

20

0.05

0.95

48.62

25

0.04

0.96

50.08

50

0.02

0.98

54.5

Los valores de precipitación máxima en 24 horas calculadas en el cuadro Nº 2.20, y para periodos de retorno de 2, 5, 25 y 50 años, se han afectado, de acuerdo a la recomendación que realiza la Organización Meteorológica Mundial, por un factor de 1.13 que toma en cuenta el número de lecturas en el pluviómetro por día, que se asume por seguridad en 1 vez por día.

Los resultados se muestran en el cuadro Nº 2.18. Cuadro Nº 2.19: Precipitación Máxima 24 Horas ajustada para Tr – estación Huaraz. Tr (años)

P(Pp>Po) P(Pp
2

0.5

0.5

34.71

5

0.2

0.8

43.90

20

0.05

0.95

54.94

25

0.04

0.96

56.59

50

0.02

0.98

61.58

51

ii)

Área de la Cuenca en Hectáreas (A)

El área total de contribución de la quebrada de aporte, es igual a 3.65 Km2, que equivale a 365 hectáreas. iii)

Pendiente del Cauce Principal (S)

La pendiente del cauce principal, es igual a 31,72%, equivalente 317.2 m/km

iv)

Factor de Escorrentía (C)

El factor C, se componentes:

Dónde: 𝐶1 = eata en función de la cobertura vegetal. 𝐶2= esta en función de la textura del suelo. 𝐶1= esta en función de la topografía del terreno. Tomando en cuenta los tres componentes y ponderado, ha tomado el valor de C= 0.40 v)

Calculo del Caudal Máximo (Qmáx.)

El caudal máximo para diferentes periodos de retorno, ha sido calculado

tomando

en

cuenta

los

valores

indicados

anteriormente y aplicando la ecuación 7, cuyos resultados se muestran en el cuadro Nº 2.20

52

Cuadro Nº 2.20 Caudal máximo Sub cuenca de la Quebrada de aporte Huitcu Mac Math

Periodo de retorno

20

25

50

54.94

56.59

61.59

365

365

365

317.2

317.2

317.2

Factor de Escorrentía ( C )

0.4

0.4

0.4

Caudal Máximo calculado m/s

7.56

7.79

8.48

Precipitación Máxima 24 horas P (mm) Área de la cuenca ( hectáreas) Pendiente cauce principal S (m/km)

El caudal máximo calculado recomendable, para un periodo de retorno de 25 años es igual a 7.79 m3/s. 2.4 Usos y demanda de Agua en la Quebrada de aporte

2.4.1

Aspectos generales

La determinación del uso y demanda del agua en la quebrada de aporte Huitcu, tiene como principal objetivo la determinación del balance hídrico con énfasis en el consumo de agua con fines de riego.

El recurso hídrico de la quebrada de aporte Huitcu, son aprovechados para el uso agrícola. 2.4.2

Caudal Ecológico de la Quebrada de Aporte Huitcu

El caudal ecológico, es la cantidad y calidad de los recursos hídricos necesarios para mantener el hábitat del rio y su entorno en buenas condiciones, considerando las necesidades de las poblaciones humanas, animales y vegetales, así como los requerimientos físicos para mantener su estabilidad y cumplir sus funciones tales como la de flujo de dilución, capacidad

de

conducción

de

sólidos,

recarga

de

acuíferos,

mantenimiento de las características estéticas y paisajísticas del medio. 2.4.3

Demanda Futura de Agua en la Quebrada de aporte Huitcu 53

La demanda futura de agua en la quebrada de aporte Huitcu, será la demanda actual de agua futura que se requiere con fines de abastecimiento de riego. 2.4.3.1 Demanda Futura con fines agrarios

La demanda de agua para el uso agrícola, no solo está en función de la oferta de agua, de tal manera que satisfaga la evapotranspiración, sino que depende de la eficiencia de conducción, distribución y aplicación; así mismo también de la intensidad y distribución temporal de la lluvia.

La zona de riego está ubicada, donde el recurso hídrico es escaso, en época de estiaje y no cuenta con información sobre consumo de agua de los cultivos, ni estación climatológico propia, razón por la cual, para efectuar el cálculo de la evapotranspiración potencial, se han utilizados los parámetros meteorológicos calculados en el ítem 2.4.3.

a) Evapotranspiración Potencial (ETp)

Para estimar la evapotranspiración potencial existen varias fórmula sempíricas,

en

el

presente

estudio

el

cálculo

de

la

evapotranspiración potencial se ha utilizado un programa de computación elaborado por la FAO, denominado Cropwat versión 8.0 en ambiente Windows, el cual utiliza el método de Penman Monteith.

Los resultados se muestran en el cuadro N° 2.21.

Cuadro N° 2.21: Evapotranspiración potencial de la estación Chavín (mm/mes) 54

Mes

Prom. Temp. Humedad Viento Insolación Rad ETo °C % m/s horas MJ/m2/dia mm/mes

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Set Oct Nov Dic Media

14.10 13.70 13.20 13.50 13.90 13.70 13.90 14.50 14.70 14.50 14.60 14.20 14.04

69.00 72.00 76.00 73.00 67.00 61.00 56.00 54.00 58.00 64.00 66.00 69.00 65.42

2.10 2.00 2.00 2.00 2.10 2.10 2.20 2.20 2.20 2.10 2.10 2.00 2.09

10.70 10.30 10.10 10.10 10.50 10.50 10.70 10.70 10.40 10.90 11.10 10.40 10.53

26.80 26.20 25.20 23.40 21.90 20.70 21.50 23.30 24.90 26.80 27.30 26.10 24.51

138.70 120.41 123.01 111.12 109.71 102.52 113.39 127.53 132.33 141.83 139.34 136.49 1496.38

Figura N°2.

Figura N° 12: Variación de la evapotranspiración de la estación Chavín.

160.00 140.00

138.70 127.53

120.41 123.01

ETo (mm/mes)

120.00

111.12 109.71

132.33

141.83 139.34

136.49

OCT NOV

DIC

113.39 102.52

100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 ENE

FEB MAR ABR MAY JUN

JUL

AGO

SET

Mes

b) Cedula de cultivos

La cedula de cultivo con proyecto para la zona en estudio, se ha definido considerando los siguientes criterios: -

Capacidad de uso de la tierra 55

-

Aptitud de las tierras para riego

-

Cultivos tradicionales

-

Fechas posibles de siembra y cosecha de los cultivos. La cedula de cultivos propuestos para el proyecto se muestra

en el cuadro Nº 2.22, elaborado por el proyectista, tomando en cuenta los datos de la oficina de estadística Regional de Agricultura – Ancash

Dirección

de la y en

coordinación con los beneficiarios. Cuadro Nº 2.22 Cedula de cultivo con Proyecto

Cedula de Cultivo Cultivo Maiz

Area(Ha) Ene

Feb

Mar

Abr

May Jun

Jul

Ago

15.00

xxxx xxxx xxxx

xxxx

xxxx xxxx

Papa

2.00

xxxx xxxx xxxx

Hortalizas

2.00

Habas Arvejas Trigo Cebada Alfalfa

Nov

Dic

xxxx xxxx

xxxx

xxxx

xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx

xxxx xxxx

xxxx

xxxx

xxxx xxxx xxxx

xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx

xxxx xxxx

xxxx

xxxx

3.00

xxxx xxxx xxxx

xxxx

xxxx

xxxx xxxx

xxxx

xxxx

2.00

xxxx xxxx xxxx

xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx

xxxx xxxx

xxxx

xxxx

4.00

xxxx xxxx xxxx

xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx

xxxx xxxx

xxxx

xxxx

3.00

xxxx xxxx xxxx

xxxx xxxx

xxxx xxxx

xxxx

xxxx

9.00

xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx 40.0 40.0 40.0 22.0 19.0 34.0 0 0 40.00 0 0 0 0 37.00

xxxx xxxx 40.0 0 40.00

xxxx

xxxx 40.0 0

Total

40.00

xxxx

Sep

Oct

40.00

c) Precipitación efectiva

La precipitación efectiva es la cantidad neta de agua utilizada por las plantas.

En el presente estudio se ha estimado tomando en cuenta la metodología

propuesta

por

el

United

States

Bureau

of

Reclamation, tomando como base la precipitación al 75% de persistencia en la zona a irrigar.

56

Cuadro Nº 2.23: cálculo de la precipitación efectiva en la zona de riego

Mes Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Set Oct Nov Dic

Prec. Al 75% de Fraccionando la precipitación de acuerdo a los incrementos Prob. 5 30 55 80 105 130 155 76.50 5.0 25.0 25.0 21.7 0.0 0.0 0.0 81.60 5.0 25.0 25.0 25.0 1.6 0.0 0.0 105.20 5.0 25.0 25.0 25.0 25.0 0.2 0.0 39.30 5.0 25.0 9.3 0.0 0.0 0.0 0.0 14.70 5.0 9.7 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 2.70 2.7 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.90 0.9 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 3.10 3.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 18.50 5.0 13.5 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 51.60 5.0 25.0 21.6 0.0 0.0 0.0 0.0 55.40 5.0 25.0 25.0 0.4 0.0 0.0 0.0 82.50 5.0 25.0 25.0 25.0 25.0 0.0 0.0 Total Anual

155 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

Figura N°2.13. Variación mensual de la precipitación efectiva Estación Chavín 90.00 80.00 70.00 60.00 50.00

40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SET

OCT

NOV

DIC

d) Uso consuntivo

El uso consuntivo, es uno de los factores más importantes tanto para establecer la Demanda de agua de los sistemas de Riego, como para determinar los intervalos entre riegos. Siendo de esta

57

Pe (mm) 64.00 67.79 83.07 32.12 9.17 0.00 0.00 0.00 12.83 43.19 46.58 68.48 427.23

manera un dato que se requiere para la planificación del riego tanto en el nivel parcelario como en su totalidad del Proyecto.

Doorembos J. Pruitt en su libro crop wáter requeriments, expresa que el coeficiente Kc está en función de cuatro etapas de desarrollo del cultivo.

El Kc para el periodo inicial se establece en base al riego o frecuencia de lluvias, los mismos que están en función del cultivo, el suelo, el clima, calidad de cosecha y el nivel de explotación. Los valores de Kc de la segunda etapa y final de los cultivos, se estimaron a partir dela tabla elaborada por Doorembos y Pruitt.

Los valores de Kc para cada cultivo se muestran en el cuadro Nº 2.24.

Cuadro Nº 2.24: Coeficiente de Uso consuntivo Kc Cultivos con proyecto

Cultivo MAIZ

Area (Ha)

ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO SEP

OCT

NOV

DIC

15.00

1

0.94

0.76

0.32

PAPA

2.00

0.32

0.81

0.98

0.87

0.38

HORTALIZAS

2.00

0.19

0.48

0.59

0.53

0.23

HABAS

3.00

0.99

0.94

0.74

0.29

ARVEJAS

2.00

0.19

0.48

0.59

0.53

0.23

1

0.19

TRIGO

4.00

0.65

0.84

0.45

1

0.14

0.4

0.65

CEBADA

3.00

1

0.17

0.49

0.78

0.45

ALFALFA

9.00

0.9

0.9

0.9

0.9

0.9

0.9

0.9

Total :

40.00

40.00

40.00

40.00

40.00

22.00

19.00

34.00

37.00 40.00 40.00 40.00 40.00

0.81

0.62

0.55

0.42

0.12

0.24

0.50

0.35

Kc Ponderado :

1

0.2

0.54

0.79

0.94 0.99

1

0.32

0.81

0.98

0.87

0.38 1

1

0.19

0.48

0.59

0.53

0.23 1

1

0.24

0.65 0.9

0.48

0.59

0.53

0.23 1

0.84

0.45

1

0.14 0.4

1

0.17

0.49

0.78 0.45

0.9

0.9

0.9

0.9

0.45

0.58

e) Demanda de Agua La de terminación de la demanda de agua tiene igual importancia que la disponibilidad, observándose que hay mayor posibilidad de equivocarse en la obtención de la demande, porque hay mayor incertidumbre en las variables, especialmente en la oficina 58

0.9

0.53 0.69

i.

Evapotranspiración Real

La evapotranspiración real está dada por: ETR = ETP*Kc

Dónde: ETR: Evapotranspiración Real (mm) ETP: Evapotranspiración Real (mm) Kc : Coeficiente de uso consuntivo ponderado

Los resultados evapotranspiración real, se muestran en el Cuadro Nº 2 .25 correspondiente al sector de Riego. ii.

Consumo Teórico o Demanda Unitaria

La cantidad de agua que teóricamente debe suministrarse a los cultivos por riego, es igual a la diferencia entre la evapotranspiración real y la precipitación efectiva. La ecuación para el cálculo de la demanda es: DN = ETR – PE

Dónde:

DN: Demanda Neta PE: Precipitación Efectiva ETR: Evapotranspiración Real

Los resultados de consumo teórico, se muestran en el cuadro Nº 2.25

iii.

Lamina de Riego

59

Debido a pérdidas inevitables, la cantidad real de agua a ser captada de una quebrada o ríos para suministrar a los cultivos, es mayor que la demanda neta.

La lamina de riego, viene a ser el consumo teórico dividido por la eficiencia de riego.

Lamina de riego = Consumo Teórico (mm) / eficiencia

iv.

Número de Horas de Riego

Es el tiempo de riego efectivo ene le que se podría utilizar el sistema.

Esta expresado en horas.

Para el presente estudio, por las costumbres, turnos de riego, se está considerando, 15 horas.

v.

Volumen de A gua 𝐦𝟑

El volumen de agua que se requiere por mes está dado por el producto del área cultivada para cada mes y la lámina de riego.

vi.

Demanda de Agua del Proyecto

Es el caudal requerido por el sistema, de manera tal que se atiendan a todos los usuarios. Se expresa en lt/s

Los resultados del cálculo de la demanda de agua, se muestra en el Cuadro Nº2.25.

vii.

Eficiencia de Riego del Proyecto (Ef)

60

La eficiencia de los sistemas de riego reviste una gran importancia, porque determina la relación del agua reamente usada en la evapotranspiración y el agua captada a nivel de Bocatoma y en muchos casos referido al agua utilizada de embalses, que son conducidos por causas naturales hasta las obras de captación.

Es posible que en muchas zonas andinas, se pudiera ganar mucho más hectáreas de riego, mejorando la eficiencia de los sistemas de riego existentes, que construyen nuevos sistemas. Además se tiene la ventaja que los costos, en estos casos resultan menores que en las nuevas irrigaciones y ese está abasteciendo de más agua a agricultura ya entrenados en el manejo del riego. Según el Fondo Perú - Alemania, en su publicación “ Manual de Irrigación” cuello autor es Ing. Eduardo García Trisolini – Editado en Junio 2008, menciona, cuando se conciba y planifica un nuevo Proyecto, este debe hacerse con eficiencia razonables aceptables, en general lo adecuado es que se ubique próximo al 60%, debiendo como mínimo ser del 35%.

Agrega que sistemas por aspersión se podría esperar eficiencias próximas al 80%, siempre y cuando el entubamiento, sea desde la captación, en el sistema por goteo, le eficiencia es de aproximadamente 90%

Se ha empleado una eficiencia global del 38.0% que contempla una eficiencia por conducción de 0.90 (canal revestido), eficiencia por distribución de 0.75 y eficiencia por aplicación de 0.60; estos valores son recomendables por el Bureau of Reclamation y experimentado por Le Roy Salazar.

El valor de ER = 0.38, sugiere mejorar la eficiencia de distribución y la eficiencia de uso, para lo cual es necesario 61

revestir al canal principal, ejecutar obras de distribución optimas 8 compuertas, partidores, etc.), Capacitación al usuario e el manejo optimo del recurso hídrico. viii.

Demanda Bruta

Debido a perdidas inevitables, la cantidad real de agua a ser captada de una quebrad o ríos para suministrar a los cultivos, es mayor que la demanda neta.

El requerimiento de agua depende de la eficiencia de conducción (Ec), eficiencia de distribución (Ed) y la eficiencia de aplicación (Ea). La eficiencia de riego (Er9 es el producto de las tres efeciencias. El requerimiento de agua o demanda bruta, viene a ser la demanda neta dividida por la eficiencia. DB = DN (mm)/Ef.

ix.

Módulo de Riego (MR)

El módulo de riego es la demanda de agua, en unidades de lt/sg/ha, se toma en cuenta el número de horas de riego. 𝐃𝐁

𝐌𝐑 = (𝟖.𝟔𝟒×𝐍°𝐝𝐢𝐚𝐬𝐦𝐞𝐬) x.

Caudal Requerido (Q)

Es el caudal requerido por el sistema, de manera tal que se atienda a todos los usuarios. Se expresa en lt/s.

Los resultados del cálculo de la demande de agua se muestran en el Cuadro Nº 2.25.

62

La máxima demanda de agua corresponde al mes de Julio con 12.39 Lt/s; las mininas demandas de agua corresponde a los meses de Febrero y Abril con 0.00 Lt/s; por lo tanto, el caudal de diseño del canal de riego será igual a 11.61 Lt/s. La demanda de agua calculada, considerada 40 hectáreas a irrigar.

63

Cuadro Nº 2.25: Demanda de agua del proyecto

DESCRIPCION

Enero Febrero

Marzo

Abril

Mayo

Junio

Julio

Area cultivada por mes Has (A)

40.00

40.00

40.00

40.00

22.00

19.00

34.00

37.00

40.00

40.00

40.00

40.00

Coeficiente uso consuntivo ponderado Kc (B)

0.81

0.62

0.55

0.42

0.12

0.24

0.50

0.35

0.45

0.58

0.53

0.69

120.41 74.29

123.01 67.26

127.53 45.24

132.33 59.98

141.83 81.55

139.34 73.22

136.49 93.53

Evapotranspiración de referencia (ETo) mm/mes (C) 138.7 Evapotranspiración de cultivo (ETk) mm/mes (D) 111.90

111.12 109.71 102.52 113.39 47.00 12.70 24.12 56.70

Agosto Septiembre

Octubre

Noviembre Diciembre

Evapotranspiración de cultivo (ETk) mm/día (E)

3.61

2.65

2.17

1.57

0.41

0.80

1.83

1.46

2.00

2.63

2.44

3.02

Precipitación efectiva al 75% (PE) mm/mes (F) Demanda neta ( DN = ETk - Pe ) mm/mes (G)

64.00 47.90

67.79 0.00

83.07 0.00

32.12 0.00

9.17 3.53

0.00 24.12

0.00 56.70

0.00 45.24

12.83 47.15

43.19 38.36

46.58 26.64

68.48 25.05

Demanda neta ( DN ) mm/día (H)

1.55

0.00

0.00

0.00

0.11

0.80

1.83

1.46

1.57

1.24

0.89

0.81

Eficiencia de riego del proyecto en % Ef (I)

0.80

0.80

0.80

0.80

0.80

0.80

0.80

0.80

0.80

0.80

0.80

0.80

Demanda bruta ( DB = DN / Ef ) mm/mes (J)

59.87

0.00

0.00

0.00

4.41

30.15

70.87

56.55

58.94

47.95

33.30

31.31

Demanda bruta ( DB ) mm/día (K)

1.93

0.00

0.00

0.00

0.14

1.00

2.29

1.82

1.96

1.55

1.11

1.01

Módulo de riego ( MR = Q / Ha ) lt/seg/Ha (L)

0.30

0.00

0.00

0.00

0.02

0.15

0.36

0.28

0.30

0.24

0.17

0.16

Caudal requerido ( Q = MR * Ha ) lt/seg (M)

11.92

0.00

0.00

0.00

0.50

2.85

12.39

10.42

12.13

9.55

6.85

6.24

Volumen requerido ( mmc / mes ) (N)

23.95

0.00

0.00

0.00

0.97

5.73

24.10

20.92

23.57

19.18

13.32

12.52

Eficiencia de riego (%):

80

Número de horas de riego:

18

Caudal de diseño (lt/seg):

12.39

Módulo de riego (lt/seg/Ha):

0.36

64

2.4.3.2. Caudal Ecológico

El dispositivo derivado de la Autoridad Nacional del Agua, como es el caso del Memorando Múltiple N° 018-2012-ANA-DCPRH-ERH-SUP de la Dirección de Conservación y Planeamiento de Recursos Hídricos, determinando el método del cálculo de los caudales ecológicos, por lo tanto es necesario adecuarse a lo dispuesto en dicho documento, el mismo que establece el criterio que; para caudales medios anuales menores o iguales a 20m3/s, el caudal ecológico será: para época de avenida como mínimo el 10% del caudal medio mensual, y para época de estiaje el 15% del caudal medio mensual. En este contexto los caudales ecológicos considerados en el presente estudio que discurrirán por la Quebrada Huitcu, se determinó como valor mínimo el 10% del caudal medio mensual para la época de avenida (diciembre a abril), y en la époa de estiaje (mayo a noviembre) el 15% del caudal medio mensual, cuyos resltados se muestran en el Cuadro N°… Cuadro N° 26: Caudal ecológico en el punto de interés micro cuenca de la Quebrada Huitcu en m3/s. Cuadro Nº 2.26: Caudal Ecológico del proyecto

DESCRIPCION

Ene

Feb

Q mensual (75%) 0.01 0.0 (m3/s) Caudal Ecológico 0.001 0.00 (m3/s) Caudal Ecológico 1.192 0.00 (lt/s) Volumen 957.9 0.00 ecológico (mm3) 25

Mar Abr

Ma y

Jun

Jul

Agost o

Set

Oct

Nov

Dic

0.00

0.0

0.00

0.00

0.01

0.01

0.01

0.01

0.01

0.01

0.00

0.0

0.00 0.000 0.002

0.002

0.002

0.001

0.001

0.001

0.00

0.0

0.08 0.428 1.859

1.562

1.819

0.955

0.685

0.624

0.00

0.0

33.1 157.9 1270

1161

1414.5

767.2 532.863 500.9 45

10% del caudal medio mensual - mes de avenida 15% del caudal medio mensual - mes de estiaje

BALANCE HÍDRICO MENSUALIZADO

El balance hídrico es la comparación entre la oferta y demanda hídrica de una cuenca, en el presente estudio se ha realizado para el balance hídrico para la microcuenca de la Quebrada Huitcu en el punto de captación, como punto de control.

65

Cuadro Nº 2.27: Balance Hídrico del Proyecto

DESCRIPCION Oferta hídrica 75% (mm3) Uso agrario

Volumen de agua mensualizada en mm3 Marzo Abril Mayo Junio Julio

Total

Agosto

Septiembre

Octubre

Noviembre

Diciembre

Enero

Febrero

27.32

44.06

85.71

82.94

85.71

128.56

91.93

93.74

72.58 42.85

25.92 21.43

802.76

23.95

0.00

0.00

0.00

0.97

5.73

24.10

20.92

23.57 19.18

13.32 12.52

144.27

-

Demanda Uso poblacional hídrica Uso piscicola (mm3) Ecológico

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

0.00

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

0.00

3.14

3.54

1.92

1.33

1.25

2.39

0.00

0.00

0.00

0.15

0.86

3.61

18.19

Total

27.09

3.54

1.92

1.33

2.22

8.12

24.10

20.92

23.57 19.33

14.18 16.14

162.46

27.09

3.54

1.92

1.33

2.22

8.12

24.10

20.92

23.57 19.33

14.18 16.14

162.46

100%

100%

100%

100%

100%

100%

100%

100%

100% 100% 100% 100%

0.23

40.53

83.79

81.61

83.49

120.44

67.83

72.82

49.00 23.53

11.74

5.29

640.30

1%

92%

98%

98%

97%

94%

74%

78%

68%

55%

45%

0%

-

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0%

0%

0%

0%

0%

0%

0%

0%

0%

0%

0%

0%

Demanda atendida Superavit (+) Déficit (-)

66

-

Figura N°2.14. Balance Hídrico con Proyecto en (mm3)

Balance Hídrico 160.00

Disponibilida (mm3)

140.00 120.00

100.00 80.00

Oferta (mm3)

60.00

Demanda (mm3)

40.00 20.00 0.00

ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

Mes

67

AGO

SET

OCT

NOV

DIC

68