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Oferta Hídrica CarhuascanchaTRANSCRIPT
ESTUDIO HIDROLOGICO
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OFERTA HÍDRICA CARHUASCANCHA
“Estudio hidrológico de Disponibilidad Hídrica del rio de la Quebrada Carhuascancha”.
I. DESCRIPCION GENERAL DE LA MICRO CUENCA DE APORTE
1.1 UBICACIÓN:
La ubicación política y geográfica de los vasos y de las cuencas de aporte, son:
a) Ubicación Política:
Departamento : Ancash
Provincia : Huari
Distrito : Huantar
b) Ubicación Geográfica:
Quebrada Carhuascancha Este : 257072 m
Norte : 8951075 m
Altitud : 4087 m.s.n.m.
1.2 HIDROGRAFIA DE LAS QUEBRADAS Y CUENCAS DE APORTE:
La microcuenca del Rio de Quebrada Carhuascancha, tiene su origen desde las cumbres más
altas, como son los nevados, alrededor de 11 lagunas y quebradas que son recargadas los
acuíferos en épocas de lluvia en los poros de la roca y estos alimentan mediante la infiltración,
percolación y escorrentía superficial, a los cuerpos de agua.
1.3 INFORMACION HIDROLOGICA
La información hidrometeorológica disponible para el estudio se ha recopilado de las estaciones
Chavín, Cahuish, Yanacancha y Querococha, que se ubican en altitudes similares tanto a las
cuencas de aporte, como a la zona donde se va a irrigar, respectivamente. Se ha recopilado
información en lo que respecta a registros de precipitación, temperatura, evaporación y humedad
relativa.
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La ubicación de las estaciones, se indica en el Cuadro Nº 01.
CUADRO Nº 01
UBICACIÓN DE LAS ESTACIONES HIDROMETEOROLOGICAS
CONSIDERADAS EN EL ESTUDIO
FUENTE: SENAMHI
a) Temperatura:
La temperatura mensual para la zona de cultivos, ha sido calculada tomando como referencia
los datos de temperatura mensual de la estación Chavín, que se ubica en la misma vertiente que
la zona en estudio, con un período de registro de 18 años (1987-2004).
En el cuadro Nº 02, se muestra la temperatura mensual para la zona del proyecto.
CUADRO Nº 02
TEMPERATURA MEDIA MENSUAL (°C) PARA LA ZONA DE CULTIVO
Estación de Referencia “Estación Chavín”
FUENTE: ELABORACION PROPIA
La temperatura promedio mensual, fluctúa entre 13.60°C (marzo) a 14.9°C (noviembre), en tanto,
la temperatura promedio mensual de la zona en estudio es de 14.28°C.
CHAVIN Chavin Huari 8939906 262193 3210
CAHUISH Cátac Recuay 1072757 252515 4550
QUEROCOCHA Cátac Recuay 1076380 244093 3955
YANACANCHA San Marcos Huari 8942161 277040 4189
EstacionProvinciaDistrito
Ubicación Politica Ubicación Geografica
Este (E)Norte (E) Altitud m.sn.m
AÑO ENE. FEB. MAR. ABR. MAY. JUN. JUL. AGO. SET. OCT. NOV. DIC. Total
Total 259.08 250.10 244.40 245.70 253.50 250.20 255.50 262.90 265.80 264.40 268.00 265.10 257.06
Prom 14.39 13.89 13.58 13.65 14.08 13.90 14.19 14.61 14.77 14.69 14.89 14.73 14.28
Desv. Sta 1.00 1.00 0.73 0.92 0.88 0.80 0.51 0.54 0.71 0.70 0.74 0.90 0.16
Max 16.80 16.30 15.20 15.50 16.20 15.50 15.10 15.60 15.70 15.90 15.90 16.40 16.80
Min 12.90 12.30 12.60 12.10 12.60 12.40 13.20 13.80 13.40 13.50 13.60 13.60 12.10
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b) Humedad Relativa:
La humedad relativa es una variable meteorológica de comportamiento localizado, porque
depende de otros factores meteorológicos que se combinan para dar origen a la humedad
relativa. Los factores que intervienen para expresar la humedad atmosférica, son tensión de
vapor real y temperatura; a la relación entre las tensiones expresada en porcentaje se le conoce
con el nombre de humedad relativa. La humedad atmosférica depende de la temperatura del
aire, de la evaporación, de la velocidad del viento, etc.
Para el proyecto es recomendable usar los datos de la estación Chavín, por ser la estación que
se ubica en la misma vertiente, con respecto a la zona de cultivos, con un período de registro de
18 años (1986-2003).
La humedad relativa media mensual calculada para la zona de cultivos, se muestra en el cuadro
Nº 03.
CUADRO Nº 03
HUMEDAD RELATIVA MEDIA MENSUAL ZONA DE CULTIVOS
Estación de Referencia “Estación Chavín”
FUENTE: ELABORACION PROPIA
La humedad relativa mínima corresponde al mes de Agosto y es igual a 60.6%; la humedad
relativa máxima corresponde al mes de Marzo e igual a 77.4%.
c) Evaporación:
La evaporación, es el agua evaporada a partir de una superficie, que puede ser la del agua del
suelo o las hojas; y como en la zona de estudio no se cuenta con estaciones que registren dicho
elemento meteorológico, se ha tomado como referencia los datos proporcionados por la Estación
Querococha, que se ubica a una altitud de 3955 m.s.n.m. Cuadro Nº 04.
AÑO ENE. FEB. MAR. ABR. MAY. JUN. JUL. AGO. SET. OCT. NOV. DIC. Total
Total 1318.18 1336.54 1393.8 1356 1272.5 1200.1 1162.27 1090.2 1175.6 1250.9 1274.6 1286.4 1259.76
Prom 73.23 74.25 77.43 75.33 70.69 66.67 64.57 60.57 65.31 69.49 70.81 71.47 69.99
Desv. Sta 9.71 9.22 7.00 8.83 10.96 13.01 14.38 15.12 12.87 10.57 10.08 10.03 2.40
Max 86.00 86.00 88.00 89.00 87.00 84.00 83.00 83.00 84.00 85.00 84.00 86.00 89.00
Min 54.00 56.00 64.20 62.00 56.00 48.10 46.70 46.00 49.00 54.00 55.40 49.40 46.00
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CUADRO Nº 04
EVAPORACIÓN MENSUAL (mm)
ESTACIÓN QUEROCOCHA
AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC TOTAL
Prom. 110.64 95.24 101.78 101.57 112.31 121.07 137.29 137.27 126.17 119.24 108.34 108.22 1370.56
FUENTE: SENAMHI
La evaporación media anual corresponde a 1370.56 mm, la evaporación mínima corresponde al
mes de Febrero y es igual a 95.24 mm; la evaporación máxima corresponde al mes de Julio e
igual a 137.29 mm.
d) Precipitación:
La precipitación es una de las variables hidrometeorológicas muy importante para evaluar y
calcular la disponibilidad del recurso hídrico; como en la zona en estudio no se cuenta con
estaciones pluviométricas, ha sido necesario encontrar un modelo regional donde relacione la
precipitación media anual con la altitud.
Para encontrar el modelo representativo, que explique el comportamiento de la precipitación
media anual para la zona de influencia de la Cuenca del Rio de Quebrada Carhuascancha, así
como a la zona de cultivos, se ha planteado la precipitación media anual en función de la altitud,
tomando en cuenta las zonas pluviométricas del Estudio.
Las estaciones consideradas en la regionalización de la precipitación anual, son estaciones
cercanas la zona en estudio.
Cuadro N°5 : Ubicación de las Estaciones Pluviometricas Consideradas en el Estudio
CHAVIN Chavin Huari 8939906 262193 3210 1101.10
CAHUISH Cátac Recuay 1072757 252515 4550 3891.41
QUEROCOCHA Cátac Recuay 1076380 244093 4087 2983.89
YANACANCHA San Marcos Huari 8942161 277040 4189 1290.93
EstacionProvinciaDistrito
Ubicación Politica Ubicación Geografica
Este (E)Norte (E) Altitud m.sn.m
PP media
Mensual mm
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Los modelos planteados para explicar el comportamiento de la precipitación anual fueron: Lineal,
potencial, exponencial y logarítmico. De los modelos planteados, se obtuvo que el modelo de
regresión lineal simple es el que mejor se ajusta, por tener un coeficiente de regresión
significativo.
La ecuación representativa para la zona en estudio es:
Pp = 1.7437*H – 4673.5
r = 0.5404
Los coeficientes a y b han sido obtenidos por método de mínimos cuadrados, aplicados a los
datos correspondientes al Cuadro Nº 06.
- Precipitación Media Anual para la Microcuenca del Rio de Quebrada
Carhuascancha
La precipitación media anual para la Microcuenca del Rio de Quebrada Carhuascancha, ha sido
calculada mediante el modelo regional representativo para el cual es necesario conocer la altitud
media de la microcuenca en estudio.
Para la altitud media de la Cuenca del Rio de Quebrada Carhuascancha es igual a 4087 m.s.n.m.,
reemplazando en la ecuación representativa, se estima que la precipitación media Mensual para
la microcuenca Carhuascancha es igual a 2452.83 mm.
Tomando como base los valores de precipitaciones mensuales de la estación Chavín, se generó
la precipitación total mensual a la cuenca del Rio de Quebrada Carhuascancha (ver Cuadro Nº
05), para lo cual se tomó como factor de generación a la relación entre precipitación media
mensual correspondiente a la Cuenca del Rio de Quebrada Carhuascancha con la estación
Chavín (2452.83/1101.10), resultando el factor F = 2.23
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CUADRO Nº 07
FUENTE: ELABORACION PROPIA
Del cuadro Nº 07, se tiene que la precipitación mensual máxima es igual a 270.23 mm que
corresponde al mes de marzo; mientras que la precipitación media mensual mínima es igual a
13.91 mm que corresponde al mes de julio.
- Precipitación Media Anual para la Zona de Cultivos
La precipitación media anual para la zona de cultivos, ha sido calculada tomando como base los
valores de precipitaciones mensuales de la estación Chavín, por ubicarse cercano a la zona de
cultivos y a una misma altitud.
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CUADRO Nº 08
FUENTE: ELABORACION PROPIA
Del cuadro Nº 08, se tiene que la precipitación media mensual máxima es igual a 121.18 mm que
corresponde al mes de Marzo; mientras que la precipitación media mensual mínima es igual a
6.24 mm que corresponde al mes de julio.
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1.4 PARAMETROS GEOMORFOLOGICOS
La cuenca de recepción es el ambiente hidrológico, en donde las aguas superficiales
provenientes de las precipitaciones y/o deshielos, son drenados por un sistema convergente de
red hidrográfica, que se inicia en el divisor topográfico y finaliza en la desembocadura o en el
punto de desagüe de la cuenca, como es del presente caso.
Los procesos hidrológicos son complejos y están en función de las características climáticas y
fisiográficas que inciden directamente en la conducta de la cuenca. Por lo tanto, es importante
cuantificar los parámetros geomorfológicos de la cuenca, para establecer su efecto en el
comportamiento hidrológico de la misma.
a) Características Geomorfológicas de la Cuenca del Rio de Quebrada
Carhuascancha
Las características geomorfológicas que se consideran en este estudio son referidas a la cuenca
de aporte al vaso Rio de Quebrada Carhuascancha, cuya disponibilidad hídrica se determinará.
La cuenca de aporte hacia el Rio de Quebrada Carhuascancha, donde se va emplazar la
construcción de la estructura hidráulica aguas arriba, ha sido delimitada, tal como se muestra en
el plano N° HI- 01.
- Área: El área total de drenaje de la Cuenca del Rio de Quebrada Carhuascancha es
63.7 km2.
- Perímetro: El perímetro de la Cuenca del Rio de Quebrada Carhuascancha, es 37 km.
- Pendiente de la Cuenca: La cuenca en estudio tiene una pendiente 35 %.
- Elevación Media
La hipsometría permite calcular la elevación media de la cuenca, a un 50% del área acumulada
estará la elevación media la Cuenca de aporte.
La elevación media de la cuenca de aporte está dada por:
Por tanto, la elevación media la Cuenca del Rio de Quebrada Carhuascancha, es igual a 4087
m.s.n.m.
- Longitud de Cuenca: Es la longitud de la cuenca longitudinalmente L= 14.5km
II. DISPONIBILIDAD DEL RECURSO HIDRICO
*.
Ai hiAltitud Media
Ai
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METODO DE LUTZ SCHOLZ
La disponibilidad del recurso hídrico a nivel del eje de la presa en estudio hacia aguas arriba de
la cuenca de Aporte, ha sido calculada utilizando el modelo de generación de caudales
(precipitación – escorrentía) Lutz Scholz, según metodología indicada por Tarazona Santos en
la Tesis “Generación de Descargas Mensuales en Sub cuencas del Río Santa Utilizando el
Método de Lutz Scholz” – UNA La Molina (2005).
2.1 Coeficiente de escurrimiento
El coeficiente promedio para la cuenca de aporte Rio de QuebradaCarhuascancha hacia al vaso
donde se represerá el recurso hídrico, según los métodos de L. Turc y ONERN, es igual a 0.69
2.2 Precipitación Efectiva (Pe)
El cálculo de la proporción de lluvia que produce escorrentía, es decir, precipitación efectiva en
el sentido hidrológico se resume en el siguiente cuadro.
CUADRO Nº 13
PRECIPITACION EFECTIVA EN EL SENTIDO HIDROLOGICO
Fuente: Tesis “Generación de Descargas Mensuales en Sub cuencas del Río Santa Utilizando
el Método de Lutz Scholz”
Las cifras romanas se refieren a las curvas que cubren un rango para el coeficiente de escorrentía
entre 0.15 y 1.00, las curvas I y II pertenecen al método del USBR las curvas III, IV, V, VI y VII
han sido desarrollados mediante ampliación simétrica del rango original según el criterio del
experto Lutz.
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Para facilitar el cálculo de la precipitación efectiva se ha determinado la siguiente ecuación
polinómica para cada curva.
4
4
3
3
2
210 **** PaPaPaPaaPE
Donde:
PE : Precipitación efectiva (mm/mes)
P : Precipitación total mensual (mm/mes)
ai : Coeficiente del polinomio (mm/mes)
En el cuadro Nº 11, se presentan los coeficientes “ai” que permiten la aplicación del polinomio
CUADRO Nº 11
COEFICIENTES DEL POLINOMIO PARA EL CALCULO DE PE
Fuente: Tesis “Generación de Descargas Mensuales en Sub cuencas del Río Santa Utilizando
el Método de Lutz Scholz”
De este modo, es posible llegar a la relación entre la precipitación efectiva total, de manera que
el volumen anual de la precipitación efectiva sea igual al caudal anual de la cuenca respectiva.
Tomando en cuenta el criterio indicado se ha calculado la precipitación efectiva característica
media mensual para la Cuenca del Rio de Quebrada Carhuascancha:
- Para C= 0.69, se ha calculado CIV = 2.067 y CV = 1.0
2.3 Períodos del Ciclo Hidrológico
Del análisis de los registros hidrométricos y pluviométricos de las estaciones consideradas en el
estudio realizado por Tarazona Santos, se ha podido determinar la duración de los periodos de
avenidas y estiaje del ciclo hidrológico, los cuales se resumen en el cuadro Nº 15.
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CUADRO Nº 15
PERIODOS DE AVENIDAS Y ESTIAJE
Período MESES DEL AÑO
Hidrológico EN
E
FE
B
MA
R
AB
R
MA
Y
JU
N
JU
L
AG
O
SE
T
OC
T
NO
V
DI
C
AVENIDAS * * * * * * *
ESTIAJE * * * * *
FUENTE: ELABORACION PROPIA
Abril, octubre y noviembre corresponden a un periodo de transición que según el tipo de año
(húmedo o seco) puede cambiar su ubicación, es decir que pueden pertenecer al periodo de
avenidas como al de estiaje.
2.4 Retención en la Cuenca
El experto Lutz Scholz propone tres fuentes principales para el almacenamiento hídrico de la
cuenca: acuíferos (de 200 a 300 mm/año), cuencas-pantanos (500 mm/año) y nevados (500
mm/año); para los cuales propone diferentes aportes específicos en función del área de la
cuenca.
En la cuenca de aporte hacia la microcuenca Rio de Quebrada Carhuascancha, las fuentes
principales para el almacenamiento hídrico son los acuíferos y depresiones donde se almacenan
agua. Se ha tomado una retención R= 500 mm/año.
2.5 Relación entre el Gasto de la Retención “G” y Abastecimiento de la Retención “A”
El Gasto de la retención “G” es el volumen de agua que entrega la cuenca en los meses secos
bajo un determinado régimen de entrega. El abastecimiento de la retención “A” es el volumen de
agua que almacena la cuenca en los meses lluviosos bajo un determinado régimen de
almacenamiento.
Al régimen de entrega del gasto de la retención se le denomina coeficientes de agotamiento “ai”,
y al régimen de almacenamiento “bi”.
Analizando los coeficientes de agotamiento “ai” del Gasto de la retención, se ha podido
determinar que al iniciar el periodo seco la contribución de la reserva, para el primer mes (abril),
es mínima y en algunos casos el aporte es cero, por este motivo, a este mes (abril) se le conoce
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como un periodo de transición, luego, para el siguiente mes (mayo) el aporte se incrementa
considerablemente disminuyendo paulatinamente hasta el último mes del periodo seco
(septiembre).
De igual modo, al analizar el coeficiente de almacenamiento “bi” del Abastecimiento de la
retención en los meses lluviosos, se puede notar que en los meses de octubre, noviembre y
diciembre, la cuenca se encuentra en equilibrio, es decir que puede o no producirse
almacenamiento, que dependerá de la cantidad de precipitación o de la lámina de aporte de las
cuencas. A este período, donde las lluvias no son permanentes también se les conoce como
meses de transición. Para los siguientes tres meses los coeficientes de almacenamiento
aumentan considerablemente.
En el cuadro Nº 13, se presenta los coeficientes típicos de aporte y retención de la cuenca de
aporte hacia la microcuenca Rio de Quebrada Carhuascancha.
CUADRO Nº 16
COEFICIENTES DE APORTE Y RETENCION CUENCA DE APORTE HACIA LA
MICROCUENCA DEL RIO DE QUEBRADA CARHUASCANCHA
Coeficiente Meses del año
de aporte Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
Gi ai - - - 0.25 0.20 0.22 0.21 0.12 - - - -
Ai bi 0.20 0.20 0.25 0.04 - - - - - 0.08 0.08 0.15
FUENTE: ELABORACION PROPIA
El cálculo del gasto de la retención y el abastecimiento de la retención se estima mediante la
siguiente ecuación:
RaG ii *
RbA ii *
Donde:
Ri : Retención de la Cuenca (mm/mes)
Gi : Gasto de la retención (mm/mes)
Ai : Abastecimiento de la retención (mm/mes)
ai : Coeficientes de agotamiento
bi : Coeficientes de almacenamiento
Los resultados del gasto de la retención y el abastecimiento de la retención correspondiente a la
Cuenca del Rio de Quebrada Carhuascancha, se muestran el cuadro Nº 14.
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CUADRO Nº 17
GASTO DE RETENCION Y ABASTECIMIENTO DE LA RETENCIÓN
CUENCA DEL RIO DE QUEBRADA CARHUASCANCHA
FUENFUENTE: ELABORACION PROPIA
2.6 Cálculo del Caudal Mensual para el Año Promedio
La lámina de agua que corresponde al caudal mensual para el año promedio se calcula según la
ecuación básica siguiente del balance hídrico a partir de los componentes descritos
anteriormente.
iiii AGPECM
Donde:
CMi : Caudal del mes i (mm/mes)
PEi : Precipitación efectiva del mes i (mm/mes)
Gi : Gasto de la retención en el mes i (mm/mes)
Ai : Abastecimiento en el mes i (mm/mes)
Los resultados del caudal medio generado para la Cuenca del Rio de Quebrada Carhuascancha,
se muestra en el Cuadro Nº 18.
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2.7 Generación de Caudales Mensuales para Períodos Extendidos
La generación de caudales mensuales para períodos extendidos de la Cuenca del Rio de
Quebrada Carhuascancha, se muestra en el cuadro Nº 23.
FUENTE: ELABORACION PROPIA
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Las descargas mensuales generadas para la Cuenca del Rio de Quebrada Carhuascancha, se
muestra en el cuadro Nº 24.
FUENTE: ELELABORACION PROPIA
Del cuadro Nº 24, se tiene que el máximo caudal medio mensual generado para la Cuenca del
Rio de Quebrada Carhuascancha es igual a 6.12 m3/s correspondiente al mes de marzo;
mientras que el mínimo caudal medio mensual generado es igual a 0.72 m3/s correspondiente
al mes de agosto.
En el cuadro Nº 25; y en el gráfico Nº 02, se muestra el caudal al 75% de persistencia para la
Microcuenca del Rio de Quebrada Carhuascancha.
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CUADRO N° 25: CAUDAL DE OFERTA HÍDRICA CALIBRADO DE LA CUENCA DEL RIO CARHUASCANCHA (M3/S)
Caudal Oferta Ene. Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
Persist. 75% 4.39 4.89 1.88 0.76 0.35 0.22 0.23 0.23 1.35 2.59 2.85 3.25
Persist. 75% 0.004 0.004 0.004 0.002 0.001 0.0025 0.0024 0.02 0.001 0.002 2 0.003
m3/seg 3.6 4 4.2 1.5 0.6 0.3 0.2 0.2 1.1 2.1 2.3 2.7
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA
FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA
Del cuadro Nº 25 y Gráfico Nº 02, se tiene que el mayor caudal para la Cuenca del Rio
Carhuascancha hacia la microcuenca que se proyecta, es igual a 4,2 m3/s que corresponde al
mes de marzo; mientras que el menor caudal es igual a 0.2 m3/s correspondientes al mes de
julio.
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
0 2 4 6 8 10 12 14
Cau
dal
m3
/s
mes del año
Caudal Mensual con 75% de Persistencia