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4.2.6
Erosión y Transporte de Sedimentos Cuenca Aguas Arriba de la Bocatoma
4.2.6.1 Generalidades Para la obtención de datos de erosión y transporte de sedimentos se ha empleado el Sistema de Información Geográfica (SIG) y la Hidrología que permitieron representar espacialmente lo que sucede en la cuenca aguas arriba de la bocatoma, también lo que podría suceder, es decir, escenarios a futuro. Se partido de datos disponibles dentro de la cuenca como capas de Cobertura Vegetal, Precipitaciones, Capacidad de Uso Mayor de Suelos, Uso Actual de Suelos, Geología, Geomorfología, Pendiente, generando Submodelos, que integrados representen zonas de Modelos de Erosión y Transporte de Sedimentos. La idea de la aplicación del presente método es la de tener datos de erosión de suelos, volúmenes de sedimentos y cuánto de éste volumen puede ser transportado una vez que éstos lleguen al cauce del Rio Ponaza. La información previa de las capas mencionadas fue tomada del Estudio de la Zonificación Ecológica Económica de la Región San Martin (2,005) y de la Provincia de Picota (2009). 4.2.6.2 Vulnerabilidad a la Erosión Hídrica Generación de Zonas Vulnerables a la Erosión Hídrica El resultado de estos estudios es la generación de un mapa de zonas vulnerables a la erosion hídrica dentro de la cuenca. Este Modelo consiste en representar la realidad de un sistema mediante la adopción de valores dentro de un rango para cada atributo de las capas obtenidas y aplicadas en entorno SIG. Para obtener el Mapa de Vulnerabilidad Hídrica de la Cuenca Ponaza, se ha empleado capas de Geología, Geomorfología, Pendientes, Isoyetas, Suelos y Vegetación. Se adoptaron valores de 0 a 10 para la determinación de las zonas vulnerables a la erosión hídrica, que se pueden ver en el Mapa N° 01-Anexo Hidráulico. Muy Baja Baja Media Alta Muy Alta
0-2 2-4 5-6 6-8 8-10
Los resultados obtenidos en el Mapa de Vulnerabilidad a la Erosión Hídrica en la Cuenca del Ponaza (Anexo N° 08-Anexo Hidráulico), nos muestra que más del 70%(571. 21 Km2) del área de la Cuenca Ponaza tiene vulnerabilidad entre Alta y Muy Alta, por lo que la cuenca es propensa a sufrir derrumbes y deslizamientos. La ubicación de la bocatoma, asi como el sistema de riego se encuentra en zonas de baja a media vulnerabilidad a la erosión hídrica, no existe peligro de producirse en estas zonas algún derrumbe o deslizamiento de montañas o colinas, salvo fenómenos puntuales que pudieran ocurrir en las orillas, derrumbes o embalses producidos por colmatación del cauce, sea por sedimentos o palizadas. 4.2.6.3 Erosión de Suelos Ecuación Universal de Pérdida de Suelos La ecuación es la siguiente: A
= R.K.L.S.C.P 1
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Dónde: A R K L S C P
= Perdida anual de suelos, en kg/ha. = Factor de erosividad de la lluvia, en MJ/ha*mm/hr = Factor de erodabilidad del suelo, en Tn/ha por MJ/ha*mm/hr = Longitud de la pendiente. = Grado de pendiente. = Cobertura y manejo de cultivo. = Práctica de control de la erosión.
El método de cálculo se explica en el Anexo 07-Anexo Hidráulico. a)
Calculo de R Se aplica la siguiente fórmula:
Los resultados se presentan en el siguiente cuadro: Cuadro N° 08
b) Calculo de K Se aplica la siguiente formula:
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Para el calculo del K se va asumir algunos valores, ya que los datos disponibles son escasos, sobretodo refiriendose a la textura del suelo de la cuenca aguas arriba de la bocatoma Ponaza. Mi = 1.04 mm, obtenido del analisis granulometrico por tamizado del Estudio Geologico C-01 A Fi = 1.0, cada fraccion tomada en 0.1 Luego: Dg = 1.00 mm K = 0.006 c) Calculo de L
λ = 500 m, considerando una longitud desde un punto a orillas del Rio Ponaza hacia montañas adentro, donde se puede observar que aguas arriba cerca al caserio Locho, hubo un derrumbe de una parte de ladera margen derecha que llego hasta el cauce del Rio Ponaza.. s = 15-30%, según mapa de pendientes. Asumo 15% m= 0.5 Luego: L=4.8 d) Determinación del Gradiente de la Pendiente S
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s = 15 % ө = 54° S = 13.1 e) Determinación del Factor C Del Anexo N° 07-Anexo Hidráulico y de la tabla se obtiene C=0.08 f) Determinación del Factor P Al no existir prácticas de conservación de suelos P=1 Luego podemos calcular la erosión anual: Erosión Anual Cuenca Ponaza. Cuadro N° 09
Año
E tn/ha/año
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
201.07 316.03 398.45 293.57 325.85 164.47 329.89 185.28 261.99 252.66 250.52 249.33 431.13 186.29
En promedio la erosión de suelos es aproximadamente 275 tn/ha/año, lo que significa que la cuenca es una zona productora de una gran cantidad de sedimentos. 4.2.6.3Transporte de Sedimentos
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En la Cuenca del Ponaza no se cuenta con registros de concentraciones de sedimentos suspendidos ni de fondo. Por lo que se hizo uso de fórmulas empíricas aplicadas al cálculo del transporte de sedimentos tanto de fondo y en suspensión. Transporte de Fondo Como no existen mediciones de caudal solido de fondo, no es posible indicar que método es el mejor para medirlo en el Rio Ponaza, sin embargo, por experiencias en otros trabajos y por haberse obtenido resultados razonables con diferencia del orden del 15% entre la calculado y lo medido caso del Rio Muymanu, Madre de Dios, según Márquez Benítez, Redina en su trabajo de grado titulado; Mecánica del Transporte de Sedimentos en el Rio Muymanu (1997), Fac. Ingeniería Agrícola, Universidad Nacional Agraria La Molina, Perú, es posible emplear la fórmula de Meyer-Peter y Müller. Método de Meyer-Peter y Müller Gbt=8xδxg^(1/2)xΔ^(1/2)xdm^(3/2)x[n(n/n’)^(3/2)xt*-0.047]^(3/2) Δ= (δs-δ)/ɣ t*=δxRhxS/((δs-δ)xdm) n’=d90^1/6/26 Dónde: Gbt n’ n δ δs Rh S g dm d90
= Transporte de fondo, en kg-f/s*m = Coeficiente de Rugosidad del fondo = Coeficiente de Rugosidad de Manning= 0.075 = Peso Específico del agua = 1,000 kg-f/m3 = Peso Específico del material de fondo =2,650 kg-f/m3 = Radio Hidráulico asociado a la rugosidad del fondo en m = Pendiente media en el fondo del cauce zona de la bocatoma = 0.005 = Aceleración de la gravedad = 9.81 m/s2 = Diámetro medio o diámetro efectivo = 0.20 mm = 0.17 mm. dm y d90, tomados de la granulometría de la margen derecha del Rio Ponaza en la ubicación de la bocatoma, Estudio Geológico Rio Ponaza 2011.
n’ = d90^1/6/26 = 0.009 Δ = 1,650/1,000= 1.65 Rh = 5.11 m = Ah/Ph de la sección del eje del canal, obtenido del modelamiento hidráulico del tramo de ubicación de la bocatoma. t* = (1,000x5.11x0.005)/((2,650-1,000)x0.0002=77.42 Gbt
= 1.36 kg-f/s*m
Según el método de Meyer-Peter y Müller, este valor es el máximo que podría transportar el Rio Ponaza, material de fondo. Transporte en Suspensión Método de Garde y Pande 5 Proyecto Especial Huallaga Central y Bajo Mayo
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Este método relaciona el caudal solido en suspensión y el caudal líquido específico: qs/qδ=0.000051(u*/ω)^4 qδ= caudal líquido específico=10.36 m3/s*m del modelamiento hidráulico. u*= velocidad de corte en m/s ω = velocidad de caída de la partícula en m/s u*=√gxRhxS g = 9.81 m/s2 Rh=5.11 m/s S = 0.005 u*=0.50 m/s ω = 1/18x ((δs-δ)/µ) xdm^2 µ= Viscosidad Dinámica del agua = 9.07x10^-7 kg-s/m2 ω= 0.029 m/s qs = 46.70 kg-f/s*m Según el método de Garde y Pande, este valor es el máximo que podría transportar el Rio Ponaza, material en suspensión.
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