UNIVERSIDAD ANDINA “NESTOR CACERES VELASQUEZ”

FACULTAD DE INGENIERIAS Y CIENCIAS PURAS

C.A.P. INGENIERIA CIVIL

HIDRAULICA

FLUVIAL RIO SUCHES

PRESENTADO POR:

Ayamamani Quispe, Diego

Alberto

JULIACA, Octubre del 2015

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INTRODUCCIÓN

El agua es uno de los recursos naturales más preciados para la existencia de todo ser vivo, sin él no se garantiza la existencia de plantas, animales y del hombre; cuando hay escasez de agua los

conflictos sociales aumentan y la producción de alimentos disminuye. El Rio suches que conforma la cuenca endorreica del Titicaca, se caracteriza por su bajo caudal, su

ubicación geográfica es compartida con Bolivia. El rio suches nace en la laguna de Suches Bolivia

una altura de 4605 msnm. Se caracteriza por ser meandrico ya que recibe varios afluentes de las

montañas que circuncidan la cuenca, su desembocadura es en el lago Titicaca.

En este artículo investigaremos las características principales de esta cuenca, y así poder formular

un proyecto de hidráulica en beneficio de la población que vive a riveras de este rio.

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RIO SUCHES 1. Cuenca del Rio Suches

El río Suches o menos conocido como río andino es un río andino perteneciente a la cuenca

endorreica del lago Titicaca, forma en parte la frontera entre Perú y Bolivia.

El río Suches nace en la laguna Suches a una altura de 4605 msnm, desde este punto pasa a

formar frontera con Perú en un tramo de 95 kilómetros donde se adentra en territorio

boliviano discurriendo en un tramo de 79 kilómetros hasta desembocar en el lago Titicaca,

cerca de la Península de Challapata. En total tiene una longitud de 174 kilómetros, siendo

uno de los principales afluentes del lago. En su cuenca alta es un río anastomosado y en la

cuenca media es de tipo meándrico, recibiendo varios afluentes provenientes de las

montañas circundantes. Cuenta con una cuenca hidrográfica de 2.822 km², y un caudal

medio anual de 11 m³/s.

2. Ubicación y Limites de la Cuenca

2.1. Ubicación Geográfica

La cuenca Suches (lado peruano) se encuentra en coordenadas UTM WGS84:

Este: 487155 – 439048

Norte: 8311924 – 8384770

Altitud entre: 4250 – 5829 msnm.

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2.2. Ubicación Hidrográfica

Hidrográficamente las cuencas Huancané y Suches se encuentran ubicadas en:

Región hidrográfica: Titicaca

Sistema hídrico: TDPS

2.3. Demarcación Política

Cuenca transfronteriza Suches

República: Perú

Región: Puno

Provincia: Huancané y San Antonio de Putina.

Distrito: Cojata, Ananea, Quilcapunco e Inchupalla

República: Bolivia

Departamento: La Paz

Provincias: Franz Tamayo, Camacho y Saavedra

2.4. Limites Hidrográficos

Este: Cuenca río Suches (lado Bolivia).

Oeste: Cuenca río Huancané y Azángaro.

Norte: Cuenca río Tambopata.

Sur: Zona circunlacustre del lago Titicaca.

3. Descripción superficial de la cuenca

La superficie total de la cuenca del río Suches es de 1160.75 km2. La delimitación

de la cuenca del río Suches, toma como referencia el cruce del río Suches con el

límite internacional de Perú-Bolivia. Es una cuenca transfronteriza que desemboca

sus aguas al lago Titicaca, tiene una superficie total de 2923.36 km2 y los 1762.61

km2 de área de la cuenca corresponde a Bolivia. El curso principal de la cuenca del

río Suches, nace desde el nevado Ananea Grande – quebrada Humullo I - laguna

Cullumachayo – laguna Huayllatane - laguna Pararani - río Trapiche - laguna

Lacayaqui - río Trapiche – río Suches, hasta la desembocadura en el cruce del río

Suches con el límite internacional Perú-Bolivia. La longitud del cauce principal es

de 118.96 km y tiene una pendiente media de 0.66%. La cuenca del río Suches está

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conformada por tres (3) subcuencas, subcuenca Trapiche (río Trapiche), subcuenca

Caylloma (río Caylloma), Subcuenca Chueña Huata Jahuira (río Chueña Huata

Jahuira) y intercuenca Suches (río Suches).

Las tres (3) primeras unidades tienen un aporte efectivo de caudal, y última está

definida como intercuenca al recibir el aporte de agua de las unidades

hidrográficas anteriores.

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4. Esquema fluvial de la cuenca

En la figura siguiente se muestra el esquema general de la cuenca del río Suches, los

esquema a nivel subcuenca se muestran en el anexo.

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5. Fuentes de agua de la cuenca del Rio Suches

En el ámbito de la cuenca del río Suches se ha inventariado un total de 482 fuentes de

agua superficial, de los cuales 65 son lagunas, 8 ríos, 157 quebradas, 207 manantiales, 38

humedales y 7 nevados. Podemos apreciar, que existen una considerable cantidad de

manantiales en la cuenca que representa el 43%, esto se debe aún por la existencia de los

nevados, en la cordillera occidental.

5.1. Tipos de fuentes de Agua

Lagunas y presas

En la cuenca Suches, se ha inventariados un total de 65 lagunas, se muestran, que

las lagunas sin uso ocupan en mayor porcentaje, seguido por el uso pecuario, esto

se debe a que la zona es eminentemente ganadera (camélidos sudamericanos),

donde el agua es usada para abrevamiento ganados y riego de pastos naturales.

También se ha podido constatar, que existen el uso para fines mineros y

pecuarios/mineros, la primera hacen el uso con fines mineros por parte de una

empresa formal, que mediante un canal es trasvasada hacia el inicio de la cuenca

Rámis lugar denominado Pampa Blanca y la segunda fuente de agua proveniente

de la laguna Suches es derivada para el abrevamiento de ganado al lugar

denominado Aurora y en su inicio del trayecto del canal, existen derivaciones para

el uso de la minería informal ubicados en el cauce limítrofe entre los países de

Perú y Bolivia.

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Ríos y quebradas

Se ha inventariado un total de 165 entre ríos y quebradas, de los cuales el 74% no tienen

su uso, 14% de uso pecuario, 10% de uso agrícola y de 1% de usos agrícola/pecuario y sin

uso.

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En cuanto a la frecuencia anual de disponibilidad de agua de las fuentes inventariadas, se

tiene 48 entre ríos y quebradas con disponibilidades de agua continuas durante todo el

año y que representa el 31%, mientras 114 son esporádicos que en el transcurso del

periodo de estiaje va secándose y que representa el 69%.

Manantiales

Se ha registrado un total de 207 manantiales, de los cuales el 42% son de uso agrícola, 27%

de uso pecuario, 22% de uso agrícola/pecuario, 9% sin uso y menores de 1% de usos

poblacionales y piscícolas.

En cuanto a la frecuencia anual de disponibilidad de agua en las fuentes inventariadas,

se tiene que 97 manantiales son permanentes y 3% son intermitentes, que durante el

transcurso del año van disminuyendo su capacidad hasta secarse. Humedales En la cuenca del río Suches solo se tiene el tipo de humedales alto andinos más conocido como “Bofedales”, se ha registrado un total de 38 humedales, la mayoría de estos bofedales son para el pastoreo de camélidos sudamericano (llamas, alpaca y vicuñas), por lo que se ha considerado como uso pecuario.

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La mayor extensión de los bofedales están concentrados en la cuenca trapiche con 59%, seguido por Suches con 31 %, esto se debe que en la zona hay mayor disponibilidad hídrica provenientes de los escurrimientos superficiales y subterráneos de la cadena de nevados.

6. Proyecto, Sistema de Captación para regadío. A lo largo del rio Suches se puede construir sistemas de captación de agua de la cuenca del rio con el fin de abastecer de agua a las comunidades que viven a riveras del rio. Y asi favorecer a la producción de la agricultura y ganadería. 6.1. Especificaciones Técnicas para el Diseño de Captaciones de Agua

6.1.1. Requisitos previos Calidad del agua

Deberá determinarse la calidad física, química y bacteriológica de la fuente y los parámetros básicos de análisis de agua que se recomienda determinar.

La duración y extensión de estos estudios está en función de los siguientes factores locales: formación geológica de la fuente; usos del suelo y cuerpo de agua; existencias de industrias, agroindustrias, minería; costumbres locales, etc.

Para definir los criterios de calidad para la selección de la fuente, se recomienda seguir la clasificación de aguas crudas realizada por el Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS, 1992).

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Debe identificarse los puntos de contaminación de la fuente aguas arriba, del posible emplazamiento de la captación y evaluarse el impacto que originan en la calidad del agua que se abastecerá a la población.

Se deben desechar las fuentes superficiales cuyas características pongan en riesgo la calidad del agua abastecida a la población e incrementen los costos de tratamiento.

De acuerdo a la calidad de agua de la fuente, se debe seleccionar la tecnología de tratamiento del agua para consumo humano.

Cantidad de agua

• Deberá obtenerse registros de escorrentía de la cuenca en estudio; y a falta de ellos, datos referentes a cuencas próximas y semejantes para estudios de correlación entre ellas. Del examen de estos registros se deberán determinar los valores de caudal máximo, mínimo y medio de la fuente.

• Se deberá complementar esta información con mediciones de caudal o aforos de la fuente, al menos dos veces en diferentes épocas del año. Un aforo Imprescindiblemente en época de estiaje y otros complementarios, dependiendo del tipo de fuente y el tipo de obra de toma seleccionada. Al evaluar la fuente, se debe tener la seguridad que el caudal mínimo a través de ella sea mayor al caudal máximo diario del sistema de abastecimiento, caso contrario se debe pensar en construir un sistema de regulación.

6.1.2. Reconocimiento geológico superficial

Deberá realizarse un reconocimiento geológico del lugar donde será emplazada la captación para determinar las posibles fallas geológicas, zonas de deslizamiento y de hundimiento.

6.1.3. Estudios geotécnicos Los estudios geotécnicos deberán determinar las condiciones de estabilidad y resistencia admisible de los suelos, para considerar las precauciones necesarias en el diseño de obras civiles. Además, los datos referentes a los tipos de suelo serán necesarios para estimar los costos de excavación, los cuales serán diferentes para los suelos arenosos, gravosos, rocosos y otros.

6.1.4. Levantamiento topográfico El levantamiento topográfico constituye la determinación de la morfología del terreno y del cauce del agua, en el lugar del proyecto. Para el efecto se determinará, empleando cualquiera de los métodos conocidos.

6.1.5. Estudios complementarios Es también importante el conocimiento de otras características del río, que incidirán en el diseño de la obra de captación, tales como contenido normal de arena, arrastre de sedimentos durante las crecidas, magnitud del material de arrastre, etc. Esta información será útil para la selección del dispositivo de captación más aconsejable, en función del grado y tipo de material arrastrado, la magnitud de las

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fuerzas de empuje e impacto sobre las estructuras y las previsiones en cuanto al material a utilizar en su construcción, para evitar daños mayores a las mismas.

6.2. Captación 6.2.1. Canal de derivación

Consiste en simples bocatomas acopladas a un canal de derivación. Se utilizaran en ríos de gran caudal en los cuales los mínimos de estiaje aportan el tirante de agua necesario para derivar el caudal requerido. Deberán preverse rejas, tamices y compuertas para evitar el ingreso de sólidos flotantes. Son recomendables en zonas de muy baja pendiente. El canal de derivación se construirá sobre tramo rectilíneo o en tramo de transición entre curvas del curso superficial para el nivel mínimo de aguas.

6.3. Parámetros de diseño

6.3.1 Caudal de diseño Para un sistema por gravedad se debe considerar el caudal máximo diario para la población de diseño. Determinación del nivel del río Deberá obtenerse los niveles máximos y mínimos anuales en estaciones hidrológicas cercanas; en el caso de falta de datos hidrológicos se debe investigar niveles en periodos de avenidas y estiaje, apoyándose en información de personas conocedoras de la región.

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6.3.2. Estudio de las condiciones del lecho del río y dimensionamiento de las obras de estabilización Deben ser verificadas las condiciones de la sección del curso de agua en cuanto a la necesidad de su estabilización, en especial en los casos en que se presentan con bajas pendientes o se encuentren sujetas a un régimen muy variable de flujos. Las obras de protección de la sección del curso de agua deben ser proyectadas teniendo en cuenta los flujos máximos, y dimensionadas, teniendo en cuenta las condiciones hidráulicas aguas arriba y aguas abajo del trecho a ser estabilizado. 6.3.3. Diseño de los elementos constitutivos de la captación Dispositivos de mantenimiento de nivel Son obras ejecutadas en un río o en curso superficial estrecho, ocupando toda su anchura, con la finalidad de elevar el nivel de agua en la zona de captación y asegurar el sumergimiento permanente de la toma de agua. Se pueden emplear presas, vertederos o colocar piedras en el lecho del río, constituyendo lo que se denomina enrocamiento. No se deben construir en ríos profundos con gran superficie de agua.

6.4. Bocatoma Cuando se capta el agua derivando un curso superficial, la bocatoma consiste en una estructura acoplada al canal de derivación, donde se encuentran empotradas las rejas que permiten el paso del agua y retienen los sólidos flotantes. Para la toma de agua en obras de captación lateral, puede emplearse una tubería o ventana sumergida que deberá ubicarse a la máxima altura posible para evitar ser alcanzada por los sedimentos, a la vez, deberá situarse a una suficiente profundidad para recoger el agua más fría y evitar que el dispositivo se inutilice por el hielo en los climas rigurosos. Además, deberá protegerse con una rejilla que sirva para evitar el paso de sólidos flotantes. En diques-toma, la entrada de agua debe ubicarse en la cresta del vertedero protegido por un barraje. El agua captada ingresa a una cámara de captación que conduce el agua al pretratamiento. La velocidad en los conductos libres o forzados de la toma de agua no debe ser inferior a 0,60 m/s.

6.5. Rejas El área efectiva de paso a través de las rejas será dos veces el área necesaria para el ingreso del caudal de diseño. El área total de la reja se calculará considerando el área de las barras metálicas y el área efectiva del flujo de agua. Para cursos de agua sujetos a régimen torrencial y cuando los cuerpos flotantes de gran tamaño puedan dañar a las rejas finas, debe ser prevista la instalación de rejas gruesas. Las rejas gruesas deben ser colocadas en el punto de ingreso de agua en la captación, seguidas por rejas finas y mallas. El espaciamiento entre barras paralelas debe ser de 7,5 cm a 15 cm para las rejas gruesas, y de 2 cm a 4 cm para las rejas finas. Las mallas deben tener de 8 a 16 filos por decímetro.

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Las gradas o mallas sujetas a limpieza manual exigen la inclinación de 70º a 80º en relación a la horizontal, y pasadizo para fácil ejecución. En la sección de paso, correspondiente al nivel mínimo de agua, el área de abertura de rejas debe ser igual o superior a 1,7 cm2 por litro por minuto, de modo que la velocidad resultante sea igual o inferior a 10 cm/s, siendo las pérdidas de carga estimadas, admitida a la obstrucción del 50% de la sección de paso.

6.6. Caja de captación Elemento estructural de las obras de toma lateral, mediante el cual se reparte el caudal deseado a los demás componentes de la captación y el caudal remanente es retornado al río a través de un aliviadero. El diseño del aliviadero es para el flujo máximo.

6.7. Canal de derivación El canal de derivación se construirá para conducir al agua desde la bocatoma hasta una cámara colectora, desarenador o planta de tratamiento. Los canales deberán ser construidos cuidando que la velocidad no ocasión erosión ni sedimentación de material. En los canales revestidos la velocidad deberá ser menor a 0,6 m/s para evitar la sedimentación de sólidos suspendidos. Para el cálculo hidráulico de canales se empleará la ecuación de continuidad:

Q = vA Donde: Q = Caudal a través del canal (m3/s) A = Superficie de la sección del agua (m2) V = Velocidad de escurrimiento del agua (m/s)

La superficie se calculará mediante fórmulas geométricas de acuerdo a la forma del canal, y la velocidad por medio de cualquiera de las siguientes fórmulas:

Fórmula de Manning

Fórmula de Bazin.

6.8. Caudal- Caudales de captación El caudal de captación de una bocatoma o estación de bombeo, dependerá de los factores siguientes:

Módulo máximo de riego (l/seg/ha.).

Área neta de riego (has.).

Coeficiente de seguridad (1.1 ó 1.2) por posibles cambios en la cédula de cultivo o menor eficiencia de riego que la supuesta en los cálculos, ETM poco realista, etc.

Horas de riego (conducción) por día, puesto que el módulo indicado esta referido al abastecimiento de 24 horas/día y 30 días al mes.

Demandas adicionales de riego.

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6.9. Capacidad de conducción de los canales Deberá considerarse previamente los siguientes aspectos:

Eficiencia del sistema de riego Considerando la importancia de la eficiencia de la conducción del canal principal y sistema de distribución, deberá indicarse bajo que condiciones de revestimiento el canal cumplirá las eficiencias indicadas. En sistemas con embalse se incluirá la eficiencia de conducción de la presa a la toma. Finalmente la eficiencia de aplicación de riego.

Periodo de riego/día y reservorios de regulación Es indudable que el riego diurno es más fácil y eficiente que el riego de 24 horas/día, pues el riego nocturno siempre es deficiente. El riego diurno puede hacerse conduciendo el doble de lo requerido por el canal principal, cuando la disponibilidad del agua en la fuente de agua lo permite o cuando un embalse puede utilizarse a su vez como reservorio nocturno, por su proximidad a la toma, siempre y cuando conducir el doble por el canal se justifique económicamente. También puede solucionarse, construyendo reservorios nocturnos en la zona de riego. Esta situación tiene la ventaja de que no es necesario duplicar la capacidad del canal principal y además de requerir del doble del caudal requerido en la fuente hídrica. 14

Canal principal El caudal queda definido por el caudal de captación, para toda su longitud, cuando no tiene salida de laterales en su recorrido, caso contrario se puede considerarse un canal cónico o telescópico, en que su capacidad va disminuyendo progresivamente. En estos casos la disminución de caudal por tramos, no debe realizarse exactamente de acuerdo a la salida de los laterales. Será mejor ser conservador y disminuir como máximo caudales en solo tres tramos, aunque hubiera mucho más laterales.

Canales laterales Llamase canales laterales a los canales que salen del principal, sin que se utilicen todavía como canales regaderas, no importando el número de subdivisiones que tengan hasta alimentar las acequias regaderas o terciarias. El diseño ideal de los laterales, ocurre cuando su capacidad de conducción es de flujo permanente, para así disminuir sección y costos. Si fuera este el caso, el caudal de diseño será definido con la relación siguiente, para cada uno de los laterales del sistema de distribución.

Q2 = C x Q1 x P Donde: Q2 = Caudal del lateral (L1, L2, etc). C = Coeficiente de seguridad ( C = 1.2). Q1 = Caudal de captación. P = Porcentaje del área de riego, que cubre el lateral, del total del área de riego

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Reservorio en área de riego En este caso el caudal del lateral hasta el reservorio será el mismo del diseño inicial y luego del reservorio puede variar de acuerdo a las horas de almacenamiento de este. Cuando el reservorio se ubica en el 50% del área de riego y almacena 12 horas, el caudal será el mismo antes y después del reservorio, es decir el caudal inicial.

Canales terciarios o regaderas Son las acequias que se utilizan para la aplicación del riego a la parcela, y nacen de los laterales. Su capacidad estará en función del módulo y tipo de riego no debiendo ser menor a 30 l/seg.

Drenaje La necesidad de diseñar o no un sistema de drenaje como complemento del sistema de riego dependerán de los factores siguientes:

- Drenaje natural superficial del área de riego. - Profundidad de la superficie del nivel freático (isobatas). - Salinidad de las aguas e riego y/o del suelo.

En suelos de buen drenaje, con nivel freático profundo, suelo y aguas sin salinidad, no será necesario construir drenes.

7. Bibliografía.

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para abastecimiento Público – Brasil, 1990. Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria – Serie, Filtración rápida - Manual I,

Criterios de Selección – Lima, 1992 De Azevedo J.M & Acosta G., Manual de Hidráulica, Harper & Row

Latinoamericana, México, 1981. Inventario de fuentes de agua superficiales de las cuencas -Huancané y Suches,

ministerio de Agricultura, Huancane 2010 Especificaciones técnicas para el diseño de captaciones por gravedad de Aguas

superficiales, Organización Panamericana de la Salud, Lima 2004. Manual Practico de Pequeñas irrigaciones, Ing.Eduardo Garcia Trisolini, Lima junio

del 2009.