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UNIVERSIDAD SAN IGNACIO DE LOYOLA FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA CIVIL

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ESTUDIO HIDROLÓGICO CUENCA RIO PIURA DOCENTE: CACCIUTTOLO VARGAS, CARLOS ANDRES

CURSO: HIDROLOGIA

INTEGRANTES: 

HUAMANTUMBA DE LA BORDA JORGE

1521098



RODRIGUEZ PUMA JEREMIAS

1521699



CUBAS BULEJE AYRTON

1410922



SALCEDO PECEROS EDWIN

1321392



NAJARRO JUAREZ IVAN VICTORIO

1521388

AÑO:

2019-00 Lima – Perú

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INDICE RESUMEN ....................................................................................................................... 3 ETAPA N° 1 ..................................................................................................................... 4 PROCESAMIENTO DE DATOS PLUVIOMETRICOS: ........................................... 4 CUENCA DEL RIO PIURA: ....................................................................................... 5 DATOS GEOMOFOLOGICOS: .................................................................................. 6 INFORMACION CLIMATICA (PRECIPITACION) EN LA CUENCA DEL RIO PIURA,36 AÑOS DE INFORMACION: ..................................................................... 7 ANÁLISIS CURVA DOBLE MASA DE ESTACION CHUSIS: ............................... 9 INFORMACION HISTORICA PROCESADA: ........................................................ 12 ETAPA N°2 .................................................................................................................... 14 DETERMINACION DEL VALOR DE PRECIPITACION MENSUAL USANDO POLIGONOS DE THYSSEN E ISOYETAS. ............................................................ 14 MAPA POLIGONO DE THYSSEN: ..................................................................... 14 MAPA DE ISOYETAS E ISOTERMAS: .............................................................. 17 ETAPA N° 3 ................................................................................................................... 22 MODELAMIENTO Y DELIMITACIONES DE LA CUENCA EN ARCGIS 10.4.1 .................................................................................................................................... 22 ETAPA N°4 .................................................................................................................... 25 SIMULACION PRECIPITACION-ESCORRENTIA DEL AÑO 2017 .................... 25 PARA 24 HORAS DE TORMENTA ..................................................................... 25 PARA 48 HORAS DE TORMENTA ..................................................................... 26 PARA 72 HORAS DE TORMENTA ..................................................................... 28 CONCLUSIONES:......................................................................................................... 30 BIBLIOGRAFIA: ........................................................................................................... 31

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RESUMEN

En el presente informe se desarrolla a detalle el proceso para poder calcular el caudal de diseño de la cuenca Piura. Como se sabe la cuenca de Piura es una cuenca muy dinámica, con diversos fenómenos de remoción en masa que en las últimas décadas ha causado la avenida de huaicos e inundaciones en la parte baja de la cuenca, causando grandes pérdidas económicas, especialmente a las poblaciones de Morropon y Sullana.

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En la primera parte de trabajo se pasó a delimitar la cuenca de Piura mediante la ayuda del software ArcGIS, es una herramienta de modelamiento hidrológico que permiten identificar sumideros, determinar la dirección de flujo, calcular la acumulación de flujo, delinear cuencas hidrográficas y crear redes de corrientes. A partir de la delimitación se pasó a la extracción de datos para el cálculo de los parámetros geomorfológicos que son Área, Perímetro, longitud del cauce principal, pendiente y otros. En la segunda parte se pasó a búsqueda de información de precipitaciones en la página oficial del ANA (Autoridad Nacional del Agua), que se encarga de administrar, conservar y proteger los recursos hídricos en las cuencas para alcanzar su aprovechamiento sostenible. La página registra datos históricos y actuales de precipitaciones y temperaturas diariamente. Para el trabajo se utilizó estaciones cercanas a nuestra cuenca como la estación de Miraflores, Shusis, Morropon y Bernal.

Finalmente se paso a estima Los polígonos de Thyssen y las Isoyetas de dicho territorio mediante el software antes mencionado.

ETAPA N° 1

PROCESAMIENTO DE DATOS PLUVIOMETRICOS: Previo al procesamiento de datos debemos analizar el área a estudiar y sus características geomorfológicas que presentan para un futuro consejo de las problemáticas presentadas en esta área con posibles soluciones o prevenciones para futuras precipitaciones anormales.

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CUENCA DEL RIO PIURA: La Cuenca del río Piura es una de las principales cuencas del Perú teniendo muchas variaciones climáticas por su ubicación. (FIGURA 1).

Figure 1:Principal cuenca del Perú “cuenca del rio Piura“. El río Piura nace a 3.600 m, como río Huarmaca, en la divisoria de la cuenca del río Huancabamba, en la provincia del mismo nombre, donde inicia su recorrido cruzando las provincias de Morropón y Piura. Su cauce de 280 km tiene una dirección general de sur a norte, con curvatura desde la quebrada San Francisco hasta la caída de Curumuy, (donde se produce el aporte de un caudal regularizado por la represa de Poechos) luego en dirección sur-oeste hasta llegar a su desembocadura al océano Pacífico, en la bahía de Sechura, a través del estuario de Virrilá. La cuenca hidrográfica tiene una superficie aproximada de 12.216 km², desde su naciente hasta su desembocadura en el océano Pacífico, por el estuario de Virrilá La pendiente media del río Piura entre la laguna Ramón y la ciudad de Piura es de 0,03%, y entre Piura y Tambogrande de 0,08%. Aquí termina lo que comúnmente se denomina 5

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parte baja de la cuenca. La cuenca media se extiende entre Tambogrande y la confluencia del río San Martín. Las pendientes entre Tambogrande y Malacasí son del 0,13%, y entre Malacasí y el punto de confluencia del río Piura y San Martín 0,35%. Sus afluentes a partir de la cota 300 m, tienen una pendiente media del 10%, llegando en las partes altas hasta el 15%, en lo que se configura la parte alta de la cuenca.

Geográficamente se encuentra entre las siguientes coordenadas:

Latitud Sur 5° 12′ 2.72″

Longitud Oeste

80° 37´ 32.11’’

Altitud (msnm)

3600

Table 1:Coordenadas de la Sub cuenca Piura

DATOS GEOMOFOLOGICOS: 

Principales parámetros geomorfológicos de la hoya:

Área 10930.1072 km2 6

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Perímetro 652.31 km Zmax 3668 ( msnm) Zmin 1 (msnm) Longitud del cauce principal 266.34 km Longitud total de la red de drenaje 813.72 km Table 1:Parámetros geomorfológicos de la Cuenca “Rio Piura” en ArcGis 10.4.1

INFORMACION CLIMATICA (PRECIPITACION) EN LA CUENCA DEL RIO PIURA,36 AÑOS DE INFORMACION: Los datos de las estaciones mostradas fueron previamente analizados por sus datos recopilados y así poder tener una uniformidad considerable para así obtener datos estadísticos de la mayor veracidad posible que en otro momento van a ser utilizados para análisis que servirán como descripciones de problemáticas de esta área.

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Table 2:Datos climáticos de las estación NO COMPLETADAS

Luego de apreciar los datos en la tabla podemos observar que existen datos faltantes para ciertas precipitaciones en ciertos años por lo que aplicamos los métodos aprendidos en clase para completar dichos datos. En la siguiente imagen se muestra el método utilizado para completar los datos de la estación MIRAFLORES. Asimismo, se procederá a hacer con las demás estaciones

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ANÁLISIS CURVA DOBLE MASA DE ESTACION CHUSIS: Presentación de todos los datos completados de las 4 estaciones, MIRAFLORES, BERNAL, CHUSIS y MORROPON.

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Table 2:Datos climáticos completados de cada estación Luego se procede a hacer el análisis de la curva de doble masa de la estación CHUSIS para observar la consistencia de los datos previamente completados. De esta manera podríamos hacer los modelamientos en los softwares posteriormente mencionados para un análisis más profundo del área y sus precipitaciones en estos 36 años.

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ANÁLISIS DE CONSISTENCIA DE DATOS - CHUSIS 4000.0 3500.0 3000.0 2500.0 2000.0 1500.0 1000.0 500.0 0.0 0

500

1000

1500

2000

2500

3000

El análisis de consistencia mostrado es de la estación CHUSIS con el promedio de las estaciones anteriores mostrando coherencia en los datos recopilados, lo cual permite el procesamiento en el software ArcGis 10.4.1 11

3500

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INFORMACION HISTORICA PROCESADA: Una vez procesados los datos procederemos a obtener indicadores estadísticos de la cuenca rio Piura de la estación MORROPON para darnos una idea de las precipitaciones en esta área y sus comportamientos al pasar los años.

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Precipitación mensual(mm)

Variacion de precipitacion total mensual - Morropon 1200.0 1000.0 800.0 600.0 400.0

Año -húmedo

200.0

año-seco

0.0

Meses

Podemos observar que los años más húmedos se presentan entre los meses de marzo, febrero y abril con precipitaciones mensuales por encima de los 1000 (mm). Se puede decir que fueron épocas un poco complicada para este rio con crecidas considerables y posibles riesgos naturales para las viviendas cercas a esta cuenca

3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017

Precipitacion anual (mm)

Variacion de precipitacion total anual-Morropon

Año

Este grafico coincide con el anterior dado en 1983 con precipitaciones muy elevadas y un año húmedo a la vez elevado, caso similar en una aproximación al del 2017 no tan similar magnitud, pero con cierta característica de precipitación por encima de los 2000 (mm) anuales.

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ETAPA N°2 DETERMINACION DEL VALOR DE PRECIPITACION MENSUAL USANDO POLIGONOS DE THYSSEN E ISOYETAS. MAPA POLIGONO DE THYSSEN: El estudio Realizado por el método de polígono de Thyssen es para los meses de febrero, marzo y Abril del año 2017;

Figure 9: Mapa de la Cuenca del Rio Piura con las estaciones seleccionadas. Las estaciones usadas para el cálculo de la precipitación son: Estación Morropon, Estación Chusis, Estación Bernal y Estación Miraflores.

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Figure 10:Polígonos creados a partir de los datos de las estaciones ya mencionadas

Figure 11: Polígono de Thyssen determinados en el Programa ArcGis 10.4.1

𝑷𝒓𝒆𝒄𝒊𝒑𝒊𝒕𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏 𝒎𝒆𝒅𝒊𝒂 𝒎𝒆𝒏𝒔𝒖𝒂𝒍 =

𝑃1 ∗ 𝐴1 + 𝑃2 ∗ 𝐴2 + 𝑃3 ∗ 𝐴3 + 𝑃4 ∗ 𝐴4 𝐴1 + 𝐴2 + 𝐴3 + 𝐴4

PRECIPITACION MEDIA DEL MES DE FEBRERO:

𝑷. 𝑴 =

607.7 ∗ 5991.89636 + 175.3 ∗ 3358.8004 + 125.9 ∗ 717.991177 + 31.9 ∗ 861.419241 5991.89636 + 3358.8004 + 717.991177 + 861.419241

𝑷𝒓𝒆𝒄𝒊𝒑𝒊𝒕𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏 𝑴𝒆𝒏𝒔𝒖𝒂𝒍 𝒅𝒆 𝑭𝒆𝒃𝒓𝒆𝒓𝒐(𝒎𝒎) ≈ 397.8 𝑚𝑚

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PRECIPITACION MEDIA DEL MES DE MARZO:

𝑷. 𝑴 =

992.5 ∗ 5991.89636 + 513.6 ∗ 3358.8004 + 426.8 ∗ 717.991177 + 610.3 ∗ 861.419241 5991.89636 + 3358.8004 + 717.991177 + 861.419241

𝑷𝒓𝒆𝒄𝒊𝒑𝒊𝒕𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏 𝑴𝒆𝒏𝒔𝒖𝒂𝒍 𝒅𝒆 𝑴𝒂𝒓𝒛𝒐(𝒎𝒎) ≈ 778.05 𝑚𝑚

PRECIPITACION MEDIA DEL MES DE ABRIL:

𝑷. 𝑴 =

351.4 ∗ 5991.89636 + 9.1 ∗ 3358.8004 + 3.81 ∗ 717.991177 + 5.3 ∗ 861.419241 5991.89636 + 3358.8004 + 717.991177 + 861.419241

𝑷𝒓𝒆𝒄𝒊𝒑𝒊𝒕𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏 𝑴𝒆𝒏𝒔𝒖𝒂𝒍 𝒅𝒆 𝑴𝒂𝒓𝒛𝒐(𝒎𝒎) ≈ 196.1 𝑚𝑚

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MAPA DE ISOYETAS E ISOTERMAS: El estudio Realizado por el método de Isoyetas es para los meses de febrero, Marzo y Abril del año 2017;

Figure 12:Mapa de Isoyetas antes de su delimitación en el Programa ArcGis 10.4.1

Figure 2:Mapa de Isoyetas antes de su delimitación en el Programa ArcGis 10.4.1

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Figure 13: Mapa de Isoyetas Delimitada en el Programa ArcGis 10.4.1

PRECIPITACION MEDIA DEL MES DE FEBRERO:

Figure 15: Mapa de Isoyetas Delimitada del mes de febrero en el Programa ArcGis 10.4.1

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𝑷. 𝑴 =

600 ∗ 129.96 + 150 ∗ 1818.19 + 575 ∗ 1049.39 + 525 ∗ 1333.34 + 475 ∗ 1334.13 + ⋯ + 325 ∗ 51 129.96 + 1819.49 + 1049.39 + ⋯ + 512.9055 𝑷𝒓𝒆𝒄𝒊𝒑𝒊𝒕𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏 𝑴𝒆𝒏𝒔𝒖𝒂𝒍 𝒅𝒆 𝑭𝒆𝒃𝒓𝒆𝒓𝒐(𝒎𝒎) ≈ 348.362 𝑚𝑚

PRECIPITACION MEDIA DEL MES DE MARZO:

Figure 15:Mapa de Isoyetas Delimitada del mes de marzo en el Programa ArcGis 10.4.1

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𝑷. 𝑴 =

500 ∗ 320.59 + 950 ∗ 823.30 + 525 ∗ 2723.50 + 925 ∗ 1314.83 + 875 ∗ 1383.57 + ⋯ + 725 ∗ 484 320.59 + 823.30 + 2723.5 + ⋯ + 484.93

𝑷𝒓𝒆𝒄𝒊𝒑𝒊𝒕𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏 𝑴𝒆𝒏𝒔𝒖𝒂𝒍 𝒅𝒆 𝑴𝒂𝒓𝒛𝒐(𝒎𝒎) ≈ 723.30 𝑚𝑚 PRECIPITACION MEDIA DEL MES DE ABRIL:

Figure 16: Mapa de Isoyetas Delimitada del mes de marzo en el Programa ArcGis 10.4.1

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𝑷. 𝑴 =

340 ∗ 276.24 + 10 ∗ 2234.59 + 330 ∗ 570.38 + 310 ∗ 712.58 + 290 ∗ 747.05 + ⋯ + 110 ∗ 256.87 276.24 + 2234.59 + 570.38 + ⋯ + 256.866 𝑷𝒓𝒆𝒄𝒊𝒑𝒊𝒕𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏 𝑴𝒆𝒏𝒔𝒖𝒂𝒍 𝒅𝒆 𝑴𝒂𝒓𝒛𝒐(𝒎𝒎) ≈ 159.69 𝑚𝑚

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ETAPA N° 3 MODELAMIENTO Y DELIMITACIONES DE LA CUENCA EN ARCGIS 10.4.1 Las herramientas de modelado hidrológico en la caja de herramientas de ArcGIS Spatial Analyst extensión proporcionan métodos para describir los componentes físicos de una superficie. Las herramientas hidrológicas permiten identificar sumideros, determinar la dirección de flujo, calcular la acumulación de flujo, delinear cuencas hidrográficas y crear redes de corrientes. La siguiente imagen proviene de una red de corrientes derivada de un modelo de elevación. Si utiliza un ráster de elevación o un modelo digital de elevación (DEM) como entrada, es posible delinear un sistema de drenaje automáticamente y cuantificar las características del sistema. Los siguientes gráficos ilustran los pasos involucrados en el cálculo de cuencas hidrográficas y redes de corrientes desde un DEM.

Figure 2: Cuenca del Rio Piura en ArcGis 10.4.1

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Figure 3: Subcuencas del Rio Piura en ArcGis 10.4.1

Figure 4: DEM de la cuenca Piura en ArcGis 10.4.1

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Figure 5: Longitud Del Rio principal de Piura

Figure 7: modelo digital final del Rio Piura

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ETAPA N°4 SIMULACION PRECIPITACION-ESCORRENTIA DEL AÑO 2017 De acuerdo a la simulación hecha en el programa HC-Geo HMS pudimos obtener los siguientes hidrogramas de precipitaciones en 24, 48 Y 72 horas con las precipitaciones máximas para dichos intervalos. PARA 24 HORAS DE TORMENTA:

Primera simulación para las 24 horas mencionadas con la tormenta ocurrida el 9 de marzo del 2017

Asimismo obtenemos la el hidrograma unitario y el escorrentía directa de esta tormenta

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PARA 48 HORAS DE TORMENTA: Podemos apreciar pequeñas tormentas adicionales a la presentada en las primeras 24 horas la cual fue la más consistente generando

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PARA 72 HORAS DE TORMENTA: Tormentas adicionales en el ultimo periodo del dia se pueden apreciar pero no de manera significativa ala anterior presentadas alas 12 de la noche del 9 de marzo del 2017

Asimismo generando sus hidrogramas unitarios individuales para cada tormenta generando a su vez repercusión en la cuenca tal como aumento del caudal de manera significativa.

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CONCLUSIONES: 

De acuerdo al registro de precipitaciones mensual, en las 4 estaciones en los años 1983 y 1998, para los meses de enero, febrero, marzo y abril, se registraron valores altos de precipitación, esto debido al fenómeno del niño que ocurrió en dichos años.



Para la cuenca del río Piura, las mayores descargas se dan entre enero y mayo, siendo el mes de marzo el de las mayores descargas.



Una de las principales limitaciones fue encontrar estaciones con registros pluviométricos representativos mayores de 30 años, ya que se encontró algunas que no cumplían, y hubo otras que sí, pero en algunos casos faltaban registros de más de 2 años.



La precipitación no es uniforme en la cuenca, en la estación Morropón, que se encuentra en la parte alta de la cuenca, registró valores de precipitación mucho mayores a las otras cuencas.



Usando el software ArcGIS, se delimito la cuenca del río Piura, así como las subcuencas que la conforman.



Con ayuda del software ArcGIS, usando el método de las isoyetas y polígonos de Thiessen, se pudo determinar la precipitación media para los meses de febrero, marzo y abril del 2017. Obteniéndose resultados parecidos por ambos métodos.



Se obtuvo los parámetros geomorfológicos de la cuenca del río Piura, siendo estos el área, perímetro, elevación máxima, elevación mínima, longitud del cauce principal y longitud total de la red de drenaje.

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BIBLIOGRAFIA: 

Autoridad Nacional del Agua | ANA web - Autoridad Nacional del Agua. (n.d.). Retrieved from http://www.ana.gob.pe/

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Morán, C., & Wendor. (1989, January 01). Hidrología : Para estudiantes de ingeniería civil. Retrieved from

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Quiroga, J. O., & González, E. R. (1972). Hidrología general: Salar de Punta Negra. Santiago, Chile: Departamento de Recursos Hidraúlicos.



Sanz, G. M. (2004). Hidrologia en la ingenieria. Colombia: Editorial Escuela Colombiana de Ingenieria



Gallego, R. C. (1965). Fundamentos de hidrología. Medellin: S.n.

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