COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICIÓN DE SEDIMENTOS
UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN VICERRECTORADO
Centro de Levantamientos Aeroespaciales y Aplicaciones SIG para el Desarrollo Sostenible de los Recursos Naturales
COLMATACIÓN DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICIÓN DE SEDIMENTOS
Ing. Silvia Choqueticlla Tapia Diciembre, 2010
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ELABORADO POR: Silvia Choqueticlla Tapia
COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICIÓN DE SEDIMENTOS
COLMATACIÓN DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICIÓN DE SEDIMENTOS
Por Silvia Choqueticlla Tapia
Asignación Final Individual (Trabajo de Grado) presentado al Centro de Levantamientos Le vantamientos Aeroespaciales y Aplicaciones SIG para el Desarrollo Sostenible de los Recursos Naturales en cumplimiento parcial de los requisitos para la obtención del grado académico de Máster en Ciencias de la Geo - Información y Observación de la Tierra, en la mención en: Evaluación de Recursos Hídricos
Comité de evaluación del AFI Lic. J. Stephan Dalence M. MSc. (Presidente) Ing. Carlos E. Román C. MSc. (Asesor ( Asesor principal) Ing. María R. Sandoval G. MSc. (Docente CLAS) Ir. Gabriel N. Parodi MSc. (Docente ITC)
Centro de Levantamientos Aeroespaciales y Aplicaciones SIG para el Desarrollo Sostenible de los Recursos Naturales Cochabamba, Bolivia
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Por Silvia Choqueticlla Tapia
Asignación Final Individual (Trabajo de Grado) presentado al Centro de Levantamientos Le vantamientos Aeroespaciales y Aplicaciones SIG para el Desarrollo Sostenible de los Recursos Naturales en cumplimiento parcial de los requisitos para la obtención del grado académico de Máster en Ciencias de la Geo - Información y Observación de la Tierra, en la mención en: Evaluación de Recursos Hídricos
Comité de evaluación del AFI Lic. J. Stephan Dalence M. MSc. (Presidente) Ing. Carlos E. Román C. MSc. (Asesor ( Asesor principal) Ing. María R. Sandoval G. MSc. (Docente CLAS) Ir. Gabriel N. Parodi MSc. (Docente ITC)
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Aclaración Este documento describe el trabajo realizado como parte del programa de estudios de Maestría en el Centro de Levantamientos Aeroespaciales y Aplicaciones SIG para el Desarrollo Sostenible de los Recursos Naturales. Todos los puntos de vista y opiniones expresadas en el mismo son responsabilidad exclusiva del autor y no representan necesariamente las del Centro.
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Resumen El principal problema que casi todas las presas del mundo atraviesan es la deposición de sedimentos, que en muchos casos llega a colmatar la presa en lapsos de tiempo muy corto. La cuenca Soraga, se localiza en Bolivia, en el departamento de Oruro, provincia Eduardo Avaroa, en el municipio Santuario de Quillacas, comunidad Soraga. En este sector se pretende construir una presa con capacidad de embalse de 1.7957 Hm3, que beneficie a la comunidad de Soraga con agua para riego en época de estiaje. En este trabajo se determinó la pérdida de suelo por procesos naturales y antrópicos, aplicando el modelo de la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo y aplicaciones SIG, se obtuvo una pérdida de suelo promedio de 17.797 t/ha/año, un mínimo de 0 y un máximo de 290.2 t/ha/año. Se generó un mapa de riesgos y tasas de pérdida de suelo clasificado. Estos mapas pueden ser útiles para definir los planes de conservación de suelos implementados en la cuenca. Se determinó las tasas de sedimentación en base al modelo de Lawrence (2004), teniendo una tasa de transporte de sedimento medio de 5135.485 t/km 2/año, con un valor mínimo de 0 y un máximo de 7015.162 t/km2/año. La tasa de transporte de sedimento anual retenido por el embalse de 0.0387 Hm3/año, un volumen de sedimento total retenido de 1.4319 Hm 3 para 37 años de vida útil. Se generaron mapas de estimación de deposición de sedimentos en el embalse, estos mapas pueden ser utilizados para planificar la limpieza de sedimentos en el vaso.
Palabras claves: Presa Soraga - Colmatación – Sedimentación – Erosión- USLE – Lawrence et.al.
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Dedico este trabajo a mis seres amados, sin su apoyo y compresión no hubiera sido capaz de seguir adelante. Gracias por brindarme su amor incondicional.
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Agradecimientos
A Dios, por brindarme el amor y cariño de mis seres amados.
A los profesores del Centro de Levantamiento Aeroespaciales y Aplicaciones SIG, por compartir conocimientos y experiencias que son invaluables para mí.
A mis compañeros, con los que pase un año inolvidable de mi vida.
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Tabla de contenidos 1.
2.
3.
INTRODUCCION ............................................................................................................................... 11 1.1.
Justificación.................................................................................................................................. 11
1.2.
Antecedentes ................................................................................................................................ 11
1.3.
Planteamiento del problema de investigación .............................................................................. 12
OBJETIVOS ........................................................................................................................................ 13 2.1.
Objetivo General ..........................................................................................................................13
2.2.
Objetivo Especifico ...................................................................................................................... 13
MARCO TEÓRICO .............................................................................................................................14 3.1.
Erosión ......................................................................................................................................... 14
3.1.1.
4.
Tipos de erosión ................................................................................................................... 14
3.2.
Determinación de la pérdida de suelo ..........................................................................................15
3.3.
Ecuación Universal de Pérdida de Suelo...................................................................................... 16
3.3.1.
Factor de Erosividad de la lluvia y el escurrimiento (R) ......................................................16
3.3.2.
Factor de erodabilidad del suelo (K) .................................................................................... 17
3.3.3.
Factor de longitud e inclinación de la pendiente (L,S) .........................................................17
3.4.
Sedimentación de presas .............................................................................................................. 19
3.5.
Modelos para la determinación de la tasa de transporte de sedimentos .......................................20
3.6.
Volumen de sedimentos retenido por la presa y años de vida útil ............................................... 22
3.6.1.
Coeficiente de retención ....................................................................................................... 22
3.6.2.
Volumen de sedimento retenido en el embalse y años de vida útil ......................................22
MARCO METODOLÓGICO .............................................................................................................. 24 4.1.
Descripción del área de estudio.................................................................................................... 24
4.1.1.
Ubicación .............................................................................................................................24
4.1.2.
Topografía ............................................................................................................................25
4.1.3.
Clima e hidrología ................................................................................................................ 25
4.1.4.
Características hidromorfológicas ........................................................................................25
4.1.5.
Geomorfología ..................................................................................................................... 26
4.1.6.
Uso de suelo ......................................................................................................................... 27
4.2.
Metodología ................................................................................................................................. 28
4.2.1.
Modelo Ecuación Universal de Pérdida de Suelo ................................................................ 28
4.2.2.
Determinación de la tasa de transporte de sedimento .......................................................... 31 7
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5.
4.2.3.
Volumen de sedimentos retenido por la presa y años de vida útil .......................................33
4.2.4.
Deposición de sedimentos en el embalse a lo largo de la vida útil ......................................34
RESULTADOS Y DISCUSIÓN ..........................................................................................................35 5.1.
Estimación de la pérdida de suelo ................................................................................................ 35
5.1.1.
Factor de erosividad de la lluvia...........................................................................................35
5.1.2.
Factor de erodabilidad del suelo...........................................................................................35
5.1.3.
Factor longitud pendiente e inclinación pendiente ............................................................... 36
5.1.4.
Factor de manejo de cobertura ............................................................................................. 38
5.1.5.
Calculo de la pérdida de suelo.............................................................................................. 39
5.2.
Determinación de la tasa de transporte de sedimento .................................................................. 43
5.3.
Volumen de sedimentos retenido por la presa y años de vida útil ............................................... 43
5.4.
Deposición de sedimentos en el embalse a lo largo de la vida útil .............................................. 44
6.
CONCLUSIONES ............................................................................................................................... 47
7.
RECOMENDACIONES ...................................................................................................................... 48
8.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................................. 49
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Lista de figuras FIGURA 1: TIPOS DE MODELO ....................................................................................................................... 15 FIGURA 2: EMBALSE EN PROCESO DE SEDIMENTACIÓN ............................................................................... 20 FIGURA 3: ABACO DE COEFICIENTES DE RETENCIÓN DE SEDIMENTO .......................................................... 22 FIGURA 4: MAPA DE UBICACIÓN DE SORAGA .............................................................................................. 24 FIGURA 5: CUENCA SORAGA ........................................................................................................................ 25 FIGURA 6: R ED DE DRENAJE CUENCA SORAGA ............................................................................................ 26 FIGURA 7: MAPA GEOMORFOLÓGICO CUENCA SORAGA .............................................................................. 26 FIGURA 8: USO DE SUELO CUENCA SORAGA ................................................................................................ 27 FIGURA 9: PUNTOS DE MUESTREO DE SUELOS.............................................................................................. 30 FIGURA 10: MAPA DE ERODABILIDAD DEL SUELO – FACTOR K ................................................................... 36 FIGURA 11: MAPA DE LONGITUD PENDIENTE – FACTOR L........................................................................... 37 FIGURA 12: MAPA DE INCLINACIÓN PENDIENTE – FACTOR S ...................................................................... 38 FIGURA 13: MAPA DE USO - COBERTURA FACTOR C ................................................................................... 39 FIGURA 14: MAPA DE PÉRDIDA DE SUELO .................................................................................................... 40 FIGURA 15: MAPA DE PÉRDIDA DE SUELO CLASIFICADO ............................................................................. 41 FIGURA 16: MAPA DE RIESGO DE EROSIÓN .................................................................................................. 42 FIGURA 17: MAPA DE TASAS DE TRANSPORTE DE SEDIMENTO – CUENCA SORAGA ....................................43 FIGURA 18: VOLUMEN DE SEDIMENTO RETENIDO EL PRIMER AÑO .............................................................. 45 FIGURA 19: VOLUMEN DE SEDIMENTO RETENIDO EL NOVENO AÑO ............................................................ 46 FIGURA 20: VOLUMEN DE SEDIMENTO RETENIDO VIGÉSIMO AÑO ............................................................... 46
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Lista de tablas TABLA 1: VALORES DE “M” .......................................................................................................................... 18 TABLA 2: VALORES DE “C” .......................................................................................................................... 19 TABLA 3: U NIDADES GEOMORFOLÓGICAS ................................................................................................... 27 TABLA 4: USO – COBERTURA, CUENCA SORAGA ......................................................................................... 28 TABLA 5: COEFICIENTES DE DESAGREGACIÓN ORURO ................................................................................ 29 TABLA 6: VALORES DE EROSIÓN ACTIVA .................................................................................................... 32 TABLA 7: VALORES DE FACTOR DE TIPO DE SUELO Y DRENAJE................................................................... 32 TABLA 8: VALOR DE FACTOR DE CONDICIÓN DE VEGETACIÓN DE LA CUENCA ........................................... 32 TABLA 9: VALORES DE FACTOR DE EROSIVIDAD DE LA LLUVIA .................................................................. 35 TABLA 10: TEXTURA – CUENCA SORAGA .................................................................................................... 36 TABLA 11: CLASIFICACIÓN SEGÚN LA TASA DE EROSIÓN ............................................................................ 40 TABLA 12: TASA DE TRANSPORTE DE SEDIMENTO Y AÑOS DE VIDA ÚTIL ....................................................43 TABLA 13: VOLUMEN DE SEDIMENTO POR AÑO ........................................................................................... 44
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1. INTRODUCCION La construcción de presas satisface diversos objetivos, como regular el flujo hídrico, almacenar agua en época lluviosa y compensar la escasez de lluvia en época seca. Al mismo tiempo nos permite controlar los efectos posibles a causa de una lluvia extraordinaria tales como inundaciones o riadas. El principal fin de la construcción de presas ha sido, en muchos sentidos, la explotación de los recursos hídricos, ya sea con fines de riego o generación de energía eléctrica. También se han construido con el fin de resguardar poblaciones aguas abajo. En muchos casos se ha cumplido más de una sola función. Las presas, además de la capacidad de almacenamiento de agua, son capaces de atrapar gran cantidad de sedimentos que se generan en la cuenca. Los sedimentos que son transportados aguas abajo por el río, quedan atrapados en el fondo del lago artificial formado por la presa, reduciendo la capacidad de almacenamiento de agua del embalse, al igual que los años de servicio de la misma. La incorporación de presas involucra grandes sumas de dinero tanto en su construcción como en su etapa de servicio, es por tal motivo que la extensión de su vida útil es muy importante, no sólo tomando en cuenta el factor económico sino también el social.
1.1.
Justificación
Un problema que enfrentan las Presas en el Altiplano Boliviano es el acortamiento de su vida útil, debido a la acelerada erosión de las cuencas de aporte. Por esta razón las presas tienden a colmatarse por acumulación de sedimentos a escala de tiempo superior a las previstas. Debido a la economía de nuestras regiones y al impacto que la construcción de una presa representa en la población es necesario evitar el colmataje prematuro de las presas de embalse. Por tal razón, una estimación de la erosión de los suelos en la cuenca de aporte, debe realizarse lo más precisa posible, utilizado los métodos y herramientas más adecuadas al propósito. Soraga es la comunidad beneficiada con la Presa del mismo nombre. Esta comunidad tiene como actividad económica principal la agricultura, por lo que requiere una dotación de agua de riego continua. Con la determinación de la erosión y sedimentación podemos tomar acciones para prolongar el funcionamiento de la presa y que la población tenga la suficiente cantidad agua para riego por más tiempo.
1.2.
Antecedentes
La diversidad de pisos ecológicos que tiene Bolivia ha dado origen a zonas con características fisiográficas, geológicas y climáticas diferentes, y son precisamente estas características las que generan procesos tales como sequía, inundaciones y erosión.
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Según los estudios ambientales realizados en nuestro país por Brockman (1988), citados por Auza (1999), la zona con más problemas de erosión es el Altiplano.
1.3.
Planteamiento del problema de investigación
Se dice que una presa llega al fin de su ciclo de vida útil cuando el 80% de su capacidad es reemplazado por sedimento, Gómez Navarro (1988). La mala conservación de suelos, la poca presencia de vegetación y el sobre pastoreo han generado grandes zonas de suelo erosionado, provocando mayor arrastre de sedimento y reducción de la vida útil de las presas. Esto ocasiona problemas económicos a la comunidad dependiente del recurso agua.
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2. OBJETIVOS 2.1.
Objetivo General Analizar la colmatación en la presa Soraga, debido a procesos de deposición de sedimentos
2.2.
Objetivo Especifico Estimar la cantidad de sedimento que es retenido por la presa Estimar los años de vida útil de la Presa Soraga. Simular los niveles (vista planta) alcanzados por la deposición de sedimentos en el vaso de almacenamiento, a lo largo del ciclo de vida útil.
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3. MARCO TEÓRICO 3.1.
Erosión
Según Rocha (1998), la erosión es un proceso natural que se desarrolla continuamente desde los tiempos geológicos y que determina y modela la forma de la corteza terrestre. La erosión puede originarse a partir de la roca primaria desnuda expuesta a agentes naturales mecánicos, orgánicos y químicos. La diferencia entre temperaturas máximas y mínimas produce rajaduras en la en la roca desnuda. El agua ingresa por las grietas, se congela, se dilata y se produce la fractura de la roca. Allí se desarrolla la vegetación. Según Bergsma (1996), la erosión se define como un proceso de desprendimiento y remoción del suelo por la acción de la lluvia, vientos y otros agentes geológicos tales como los deslizamientos o remoción en masa. Siendo la erosión provocada por el agua, la más importante. La erosión puede ser de origen natural, antrópico o de ambas, Rocha (1998). Las de origen natural, son producidas por la acción del medio ambiente, es decir por la acción del agua, del viento, de la dinámica del medio que constantemente está en proceso de cambio. Este tipo de erosión ocurre de manera normal en el transcurso del tiempo. Las de origen antrópico, surgen por la acción del hombre sobre el medio, haciendo que el proceso de erosión se acelere debido al mal manejo de los suelos y al sobre pastoreo.
3.1.1. Tipos de erosión En términos estadísticos se puede hablar de erosión normal, la que se caracteriza por un proceso lento, que va alcanzando un estado de equilibrio. También existe la erosión acelerada, provocada por la acción del hombre, principal destructor de la naturaleza. Según la Comisión Latinoamericana de Irrigación y Drenaje (1950), citado por Rocha (1998), existen los siguientes tipos de erosión:
Erosión en cárcavas Son surcos que llegan a profundizar debido a la lluvia, son amplias, profundas y generalmente de carácter permanente. Poseen profundidades mayores a 1m, pudiendo llegar a sobrepasar los 10 metros de altura. Las cárcavas tienen forma de U o V, dependiendo de la intensidad de la lluvia y de las características del suelo.
Erosión Laminar Llamada también erosión entre surcos o difusa. Se define como la remoción de una capa más o menos uniforme del suelo superficial, por efecto de la lluvia o del escurrimiento de las aguas. Entre los factores que determinan la intensidad de la erosión laminar están la precipitación, las características del terreno (pendiente, longitudes), las características de los cultivos que puedan existir y las medidas de control que puedan existir en la zona.
Erosión en surcos Se define como la remoción y pérdida del suelo superficial en pequeños canales, ocasionados por el agua.
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Este tipo de erosión se desarrolla comúnmente como resultado de la acción de fuertes lluvias sobre superficies de suelos tales como tierras recientemente disturbadas, ya sea con fines agrícolas o de construcción. La erosión en surcos puede ser fase transicional para la formación de cárcavas o puede mantenerse en un “estado semipermanente”.
Erosión eólica Se define como la separación, transporte y depósito de suelo por la acción del viento. La remoción y el depósito pueden ser de forma más o menos uniforme, o como médanos y dunas localizadas.
3.2.
Determinación de la pérdida de suelo
Existen varios modelos para determinar áreas con riesgo de erosión y cuantificar las pérdidas de suelo, cada uno de ellos se basa en parámetros similares y en algunos casos en parámetros distintos, y los mismos son una aproximación al comportamiento real, Morgan (1997) Según Gregory y Walling (1973) citado por Morgan (1977), existen varios tipos de modelos tales como
Fuente: Morgan (1997)
Figura 1: Tipos de modelo El uso de un modelo puede simplificarse concentrándolo sobre los procesos que tengan mayor influencia en los resultados, ignorando los que tienen muy poco efecto. Los métodos empíricos se basan en datos recogidos en campo, para obtener datos de los suelos, en registros históricos de precipitación, generan resultados que son específicos del lugar. Los métodos empíricos más utilizados según Morgan (1997), son los siguientes: a) b) c) d)
USLE (Ecuación Universal de Pérdida de Suelo), modificada por Wichmeier y Smith 1978. SLEMSA (Soil Loss Estimator for Southern Africa), desarrollada por Elwell 1978. EUROSEM (European Soil Erosion Model), Morgan 1994. RUSLE (Revised USLE), 1987.
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De estos modelos los más utilizados son los modelos USLE y SLEMSA, debido a la sencillez y facilidad para cuantificar riesgos de erosión de suelo.
3.3.
Ecuación Universal de Pérdida de Suelo
La ecuación universal de pérdida de suelo por erosión, que establece Wischmeir y Smith (1965) permite la evaluación de las pérdidas de suelo por erosión laminar y en surcos mediante el modelo matemático: A = R * K * L * S * C * P ………….Ecuación 1 Donde: A, es la media de la pérdida anual de suelo. (Tn/ha/año) R, es una medida de las fuerzas erosivas de las precipitaciones y la escorrentía. (Mj/ha*mm/hr)/año K, es el factor de erosionabilidad del suelo, es decir, una cifra que refleja la susceptibilidad de un tipo de suelo a la erosión o sea la recíproca de la resistencia del suelo a la erosión. (Tn/ha) por Mj*ha/mm/hr L, es el factor de longitud, una relación que compara la pérdida de suelo con la de un campo de una longitud específica de 22,6 metros S, es el factor de manejo, relación que compara la pérdida de suelo con la de un campo de pendiente específica del 9% C, es un factor de manejo de los cultivos, relación que compara la pérdida de suelo con la de un campo sometido a un tratamiento estándar de barbecho P, es el factor de la práctica de conservación, una relación que compara la pérdida de suelo con la de un campo al que no se aplica ninguna práctica de conservación, es decir, arado en el sentido de la pendiente.
3.3.1. Factor de Erosividad de la lluvia y el escurrimiento (R) Según Mannaerts (1999), citado por Auza (1999) el factor “R” es el potencial erosivo de la lluvia que afecta el proceso de erosión del suelo. La erosión por gotas de lluvia incrementa con la intensidad de la lluvia. Una suave y prolongada lluvia puede tener la misma energía total que una lluvia de corta duración y más intensa. Cuando la energía se combina con la intensidad de la lluvia, el resultado es un buen predictor del potencial erosivo (EI: energía/intensidad). “EI” es el valor de la tormenta total por el máximo de intensidad de la
tormenta. El término indica como el desprendimiento de las partículas es combinado con la capacidad de transporte. La suma de los promedios anuales de “EI” para una localidad en particular es el “Indice de Erosividad de la lluvia” R :
………….Ecuación 2
Donde: R = Índice de erosividad de la lluvia (MJ/ha*mm/hr)/año E= Energía cinética de 1 mm de lluvia con intensidad Imax, se expresa en MJ/ha Imax = Intensidad máxima de lluvia en mm/hr.
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La erosividad de la lluvia se expresa en índices que son utilizados en distintos lugares según sean las condiciones y disponibilidad de datos. Bergsma (1981), reporta nueve de ellos, señalando que los mismos son parámetros derivados de las características de la lluvia y que los mismos están suficientemente correlacionados con la erosión superficial. Sin embargo, a pesar de la existencia de variados índices de erosividad, el modelo propuesto por Wischmeir y Smith (1978), es uno de los mejores en la determinación del factor “R”
3.3.2. Factor de erodabilidad del suelo (K) Según Poels (1993), es una compleja propiedad que se la entiende como la facilidad con la cual el suelo es desprendido por el salpicamiento, durante una lluvia o por flujo superficial. Esta propiedad del suelo está relacionada al efecto integrado de la lluvia, escurrimiento e infiltración. Los suelos generalmente llegan a ser menos erosivos con una reducción en la fracción de limo a pesar del correspondiente incremento de la fracción de arcilla o arena. El factor K representa el efecto de las propiedades y de las características del perfil del suelo en la pérdida del mismo, dependiendo marcadamente de la capacidad de infiltración y de la resistencia del suelo a la degradación estructural que puede conducir a la reducción de infiltración, ya que el suelo es menos capa de absorber el agua suministrada en la superficie de la tierra, el escurrimiento superficial es acrecentado y la erosión hídrica se presenta. A la vez, la capacidad de infiltración y la resistencia a la degradación estructural de la superficie están influenciadas por muchas propiedades del suelo como la porosidad, resultado de la formación de la estructura del suelo que se presenta estable y desarrollada por la presencia de moderadas cantidades de arcilla, materia orgánica y por óxidos de hierro. El factor K, es completamente único para cada lugar, determinado por la compactación de sus fracciones, que obtiene parámetros que establecen indicadores solamente para ese sitio, entonces debe señalarse que el factor K, es el menos transferible a otras zonas de donde originalmente fue investigado. Por lo que existe varios métodos para el cálculo del factor K, pero el más confiable según Auza (1999), es la ecuación de Mannaerts (1999), el cual relaciona el tamaño medio de las partículas de suelo a la pérdida del mismo por erodabilidad.
Donde:
K = Factor de erodavilidad del suelo
………….Ecuación 3
………….Ecuación 4
.
Dg = Media geométrica del diámetro de las partículas (mm). Fi = Fracción de las partículas primarias (%). Mi = Promedio aritmético de los limites de tamaño de partículas ( mm).
3.3.3. Factor de longitud e inclinación de la pendiente (L,S) 3.3.3.1. Factor de longitud (L)
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La longitud de pendiente es definida como la distancia horizontal desde el origen de un flujo hasta el punto (USDA,1987), donde:
El gradiente de la pendiente reduce lo suficiente para que la deposición comience. El escurrimiento llega a ser concentrado en un canal definido.
Para su cálculo se utiliza la fórmula: (Montenegro y Malagon, 1990)
………….Ecuación 5
Donde: L = Factor de longitud de pendiente = Longitud de la pendiente (m), correspondiente a la proyección horizontal de la pendiente, no debiéndose confundir con la distancia paralela a la superficie del suelo. m = Exponente que depende del grado de pendiente 22.1 = Longitud de parcela estándar de la EUPSR La longitud de pendiente λ , es la proyección horizontal, no la distancia paralela a la superficie del suelo. El exponente de longitud de pendiente “m”, determina la relación entre erosión en surcos (causada por flujo) y erosión entresurcos (causado por impacto de gotas de lluvia), puede ser obtenido de acuerdo al porcentaje de pendiente: Tabla 1: Valores de “m”
Fuente: Auza (1999)
3.3.3.2. Factor de inclinación de la pendiente (S) El factor de inclinación de la pendiente refleja la influencia de la gradiente de la pendiente en la erosión, a través del componente horizontal de la fuerza de gravedad tanto en el movimiento del agua que escurre como en el del suelo removido. Según Wischmeier y Smith, 1978, el potencial de erosión se incrementa con la inclinación de la pendiente. Para la obtención de este factor se utiliza la ecuación propuesta por USDA (1987):
………….Ecuación 6
Donde: S = Factor de inclinación de pendiente S = Inclinación de pendiente (%) = Angulo de pendiente (º)
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3.3.3.3. Factor de manejo de cobertura (C) El factor C es usado para reflejar el efecto de las prácticas de cultivo y manejo en las tasas de erosión. Según Garzo (1993), citado por Cruz (2006), representa el índice de pérdida del suelo en un área con un cierto cultivo comparada con otra área no cultivada bajo las mismas condiciones de manejo, precipitación, pendiente y longitud. Según Bergsma (1999), la influencia del factor C en el proceso erosivo es importante, ya que determina la intercepción de la lluvia, disminución de la velocidad del flujo superficial e incremento del contenido de materia orgánica, que refuerza la estructura del suelo, haciéndola más resistente al desprendimiento del mismo. Para la determinación del factor C, se utilizara la Tabla 2:
Tabla 2: Valores de “C”
Fuente: Auza (1999)
3.3.3.4. Factor de prácticas de control (P) El factor P, es el índice de pérdida de suelo de un área con prácticas de control para la erosión, como siembra en contorno, terrazas, barreras vivas, acequias de ladera, terracotas de bancos, etc. y la pérdida que ocurre para un mismo suelo sin ninguna medida de control de la erosión.
3.4.
Sedimentación de presas
Según Rocha (1998), los valores más altos de erosión se registran en pequeñas cuencas, de régimen irregular de lluvias. El producto de la erosión de la roca, es transportada por el agua o el viento hacia los ríos. En los ríos este material recibe el nombre de material solido o sedimentos. Cuando la presa se construye en el lecho del río, esta provoca que una parte de los sólidos transportados por la corriente quede retenida en el embalse, disminuyendo la capacidad del volumen almacenado.
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La sedimentación que ocurre aguas arriba de una presa es un fenómeno que resulta inevitable. Su origen es muy sencillo ya que al elevarse artificialmente los tirantes del rio y aumentar su considerablemente su sección transversal, la velocidad de la corriente disminuye, y aun en avenidas puede tener valores muy pequeños, lo que favorece a la sedimentación. El fenómeno de sedimentación en el vaso de almacenamiento es denominado: colmatación o azolvamiento, Rocha (1998). Según Flores, 2004, cuando la reducción del volumen útil del vaso ha alcanzado un 80%, se dice que la presa ha llegado al final de ciclo de vida útil.
Fuente: Rocha (1998)
Figura 2: Embalse en proceso de sedimentación
3.5.
Modelos para la determinación de la tasa de transporte de sedimentos
Según Benitez (2007) tenemos los siguientes:
Modelo de M. Djorovic (1959) Este modelo se determinó en base a la degradación específica de cuencas no muy extensas y con características de precipitación torrenciales, mediante el análisis de los parámetros representativos e influyentes en los procesos de erosión. Considera además, un parámetro para estimar la influencia del grado de intensidad que ha alcanzado los procesos de erosión en la cuenca (Fundación Chile, 1988). El modelo viene definido por: ………….Ecuación 7
Donde:
W = Tasa de trasporte de sedimento (m3/año)
= Factor de temperatura, to es la temperatura media de la cuenca en °C
h = Precipitación media anual. (mm) F = Superficie de la cuenca en proyección horizontal en km2
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Z = Coeficiente de erosión que refleja la intensidad y extensión del fenómeno erosivo de una cuenca.
Donde: X = Coeficiente de uso de suelo Y = Coeficiente de erodabilidad del suelo Coeficiente que cuantifica el estado erosivo de la cuenca P = Pendiente media de la cuenca, %
Método de Fournier(1960) El método se sustenta en el análisis de las relaciones entre la acumulación de sedimentos registrados en varios embalses y los parámetros topográficos y climáticos de sus cuencas vertientes (Fournier, 1960). Del estudio de 96 embalses, en cuencas de todo el mundo, se han desarrollado unas relaciones lineales entre los valores de las aportaciones solidas anuales y un coeficiente asociado al potencial erosivo de la precipitación. El valor de la erosión especifica, en toneladas/Km2/año, que proporcionan este procedimiento debe entenderse como la acumulación de sedimentos en los embalses, puesto que como se dijo, las correlaciones establecidas se basan en la comparación entre los valores de la sedimentación observada en determinados embalses y los parámetros climatológicos y topográficos correspondientes sus cuencas vertientes. Las relaciones propuestas por Fournier son
(cuencas de relieve poco acentuado, H* (cuencas de relieve poco acentuado y X > 20)
tanα < 6 y X < 20)
(cuencas de relieve acentuado, Htanα > 6 y en cualquier clima excepto climas áridos)
(cuencas con relieve acentuado situados en climas semiáridos) Donde: Y = Erosión especificada en toneladas/km2/año X = Factor pluviométrico = p2/P (mm.) p = Precipitación del mes de mayor pluviometría (mm) P = Precipitación media anual sobre la cuenca (mm) H = Altura media de la cuenca (m), cota media sobre la del cauce en el punto más bajo de la cuenca. Tanα = Coeficiente de pasividad, según Martonne; igual a la altura media de la cuenca dividida por la
proyección horizontal de su superficie.
Método de Lawrence. et. al. (2004) Modelo basado en mediciones realizadas en embalses de pequeñas cuencas y algunas de sus características, en zonas semiáridas, han propuesto el siguiente modelo:
Donde:
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………….Ecuación 8
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Y = Sedimentación expresada en toneladas/km2/año. A = Área de la cuenca en Km2. P = Precipitación media anual, mm. S = Pendiente en porcentaje EA = Coeficiente de erosión activa del suelo. TS = Coeficiente de tipo de suelo y drenaje. CV = Condición de vegetación de la cuenca. Los coeficientes de EA, TS y CV son determinados en función a las características de la cuenca.
3.6.
Volumen de sedimentos retenido por la presa y años de vida útil
3.6.1. Coeficiente de retención Al disminuir la velocidad de las aguas, primeramente se depositan los materiales gruesos, a la entrada del embalse; mientras los materiales finos en suspensión forman un flujo turbio y denso, que no sedimenta con rapidez, debido a que el agua sale constante mente, esto origina que parte de las partículas más finas que no hayan tenido tiempo de sedimentar sean arrastradas por el agua al salir del embalse. Generalmente los embalses retienen del 70 al 100 por ciento de la aportación sólida total de la cuenca. Los coeficientes de retención pueden hallarse con el ábaco de C.B. Brown, citado por Gómez Navarro (1958).
………….Ecuación 9
Donde:
k = Coeficiente comprendido entre 0.096 – 2.1 Sr = Capacidad relativa del embalse en miles de metros cúbicos por kilometro cuadrado de área de cuenca
Fuente: Gómez Navarro (1958)
Figura 3: Abaco de coeficientes de retención de sedimento 3.6.2. Volumen de sedimento retenido en el embalse y años de vida útil Gómez Navarro (1958), presenta los siguientes relaciones para estimar los años de vida útil y volumen de sedimento retenido por la el embalse, en base a la determinación del coeficiente de retención.
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G' s
Donde:
Cr * Gs ………….Ecuación 10 100
G’s = Tasa de transporte de sedimento en ton/año, rete nido en el embalse
Cr = Porcentaje de retención de sedimentos Gs = Tasa de transporte de sedimento en ton/año Los años de vida útil se calcularán mediante la siguiente relación, (Gomez Navarro, 1958): Nº años de Vida útil
80%del Volumen del embalse ………….Ecuación 11 Volumen de Carga de Transportede sedimento anual retenido en el embalse
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4. MARCO METODOLÓGICO 4.1.
Descripción del área de estudio
4.1.1. Ubicación La cuenca Soraga se encuentra ubicada en Bolivia en el departamento de Oruro, provincia Eduardo Avaroa, en el municipio Santuario de Quillacas, comunidad Soraga.
Figura 4: Mapa de Ubicación de Soraga La cuenca se ubica entre las siguientes coordenadas UTM, zona 19: ESTE 732200 742907
NORTE 7853686 7857867
ESTE 732467
NORTE 7855812
Coordenadas UTM, para la presa:
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Figura 5: Cuenca Soraga 4.1.2. Topografía Según el Instituto Nacional de Estadística (2001), la región de Soraga es semiárida, presenta planicies rodeadas por montañas. Tienen una topografía medianamente escarpada con alturas que oscilan entre 3760 a 4525 msnm., la elevación media del lugar es 3798 msnm.
4.1.3. Clima e hidrología Según el Instituto Nacional de Estadística (2001), el clima de Soraga es frígido y seco. El riesgo de sequía preponderante en la región es de 1 de cada 2 años, el riesgo de heladas preponderante sucede en los meses de marzo a noviembre y abarca un promedio de 180 – 270 días. La temperatura máxima extrema que se ha registrado es de 23ºC , la máxima media es de 22ºC ambas en el mes de noviembre. La temperatura mínima extrema que se ha registrado es de – 11ºC en los meses de julio y agosto, la mínima media es de – 9ºC en el mes de julio. La temperatura media anual es de 9ºC. La precipitación media anual es de 303.1 mm.
4.1.4. Características hidromorfológicas La cuenca Soraga tiene un área de 19.84 km2, un perímetro de 28.806 km, lo cual la clasifica como cuenca muy pequeña de acuerdo a la clasificación de Campo (1987). La forma de la cuenca es alargada, según Monsalve(1995), dicha cuenca esta menos sujeta a crecientes. La longitud del cauce principal es de 11.570 km. La pendiente media de la cuenca es de 20.81%.
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Figura 6: Red de drenaje cuenca Soraga 4.1.5. Geomorfología Las unidades geomorfológicas de la cuenca (Figura 7) han sido definidas en función a la imagen Landsat año 2000, y a la imagen QuickBird 2004 mostrada en el Google Earth.
Figura 7: Mapa geomorfológico cuenca Soraga
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Los porcentajes de área que cada unidad geomorfológica abarca del total de la cuenca se muestra en la Tabla 3 Tabla 3: Unidades geomorfológicas
4.1.6. Uso de suelo El mapa de uso de suelo se obtuvo mediante la recolección de datos de campo y apoyo de imágenes satélitales.
Figura 8: Uso de suelo cuenca Soraga En la Tabla 4, se puede apreciar los porcentaje de cada uso de suelo. El uso de suelo que predomina en la cuenca son los pastizales (zonas de pastoreo) con el 77% del área total.
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Tabla 4: Uso – Cobertura, cuenca Soraga
4.2.
Metodología
El trabajo se fundamenta en el empleo de la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo (USDA 1987), para la determinación de la pérdida de suelo en la cuenca por procesos naturales y antrópicos. Se determinó las tasas de pérdida de suelo y mapas de riesgo de erosión, que servirán para identificar zonas que deben ser intervenidas con planes de conservación de suelos. Se utilizó el modelo de Lawrence (2004), para la determinación de la tasa de sedimentación media, con la cual se determinó los años de vida útil de la presa Soraga. En base a este resultado y las características del vaso de almacenamiento se determinó las zonas de deposición a través de los años de vida útil, hasta llegar a colmatarla. Para utilizar los modelos mencionados se generaron mapas base de uso de suelo (Figura 8) y geomorfología (Figura 7)
4.2.1. Modelo Ecuación Universal de Pérdida de Suelo Para calcular la pérdida de suelo en la cuenca se obtuvo los factores que intervienen en su determinación.
4.2.1.1. Obtención del mapa de Factor de erosividad de la lluvia El cálculo de la energía cinética se basó en la relación propuesta por Brown y Foster citados por Mannaerts (1999): ………….Ecuación 12 Donde: E = Energía cinética de 1 mm de lluvia (MJ/ha*mm) I = Intensidad de lluvia en (mm/hr)
Se determinó las estaciones cercanas al área de estudio, siendo estas Quillacas, Challapata, Río Mulatos y Cruce Ventilla. Se verificó la influencia de estas estaciones sobre la cuenca de estudio, mediante el polígono de Thiessen, determinándose de esta manera, que la totalidad de la cuenca corresponde a la estación Quillacas. Se analizaron dieciseís años de datos históricos de esta estación.
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Para la determinación de la intensidad máxima se utilizó datos de precipitación máxima diaria, a estos datos se aplicó la distribución tipo Gumbel para hallar la intensidad máxima (Chow,1984) para un periodo de retorno de 2 años (Morgan, 1997). Para aplicar la distribución de valores extremos tipo Gumbel se calcularon los siguientes parámetros estadísticos: Xm = Media aritmética de la serie de registro de precipitación máxima diaria de la estación de Quillacas S = Desviación estándar de la serie de registro de precipitación máxima diaria de la estación de Quillacas
Moda de la distribución T = Periodo de retorno en años Xt precipitación máxima diaria característica de la serie de datos estudiados.
Una vez que se obtuvo los valores de Yt y Xt para un período de retorno de 2 años, se desagregó estos empleando coeficiente de desagregación. Los coeficientes de desagregación utilizadas fueron los siguientes: Tabla 5: Coeficientes de desagregación Oruro
Fuente: Prefectura del Departamento de Oruro (2009)
Una vez que se determinó la relación Precipitación – Duración – Frecuencia, se calculó la tormenta de diseño utilizando el método de bloques alternos (Ver anexo N°1). La tormenta de diseño fue establecida para una duración de 1.5 horas con un intervalo de 15 minutos. En base a esta, se calcularon los valores de la energía cinética (ecuación N°12) , obteniéndose el “R” típico y posteriormente el factor de erosividad de la lluvia mensual y anual. El “R” a nual es homogéneo en el área de estudio (Ver anexo N°1).
4.2.1.2. Factor de erodabilidad del suelo Para obtener el mapa de texturas de la cuenca Soraga, se realizó una visita de campo y la identificación de las unidades geomorfológicas (Figura 7). En esta visita se obtuvo veinte muestras de pequeños pozos de exploración, repartidos por toda la cuenca (Figura 9). Estos puntos fueron trasladados al mapa de geomorfología para la identificación de la textura de las unidades. Se observó en la visita de campo que la textura del suelo en las unidades geomorfológicas no varía, por lo que se tomó un pozo por unidad geomorfológica. Se realizó la determinación de los contenidos de arena,
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limo y arcilla mediante el método granulométrico por tamices e hidrómetro (Ver anexo N°2), se determinó la clase textural de acuerdo a la clasificación USDA (1987). Una vez determinados los porcentajes de arena, limo y arcilla se procedió a realizar el cálculo de los factores de erodabilidad del suelo (Figura 10) en base a la relación de Mannaerts (1999). (Ecuación N°3 y 4).
Figura 9: Puntos de muestreo de suelos 4.2.1.3. Factor de longitud pendiente e inclinación pendiente Para obtener el mapa de Factor de longitud se utilizó la relación propuesta por Montenegro y Malagon (1990). Según Flores (2009) y Quintanilla (2007) , la longitud de pendiente λ corresponde a índice del transporte de sedimentos TS, obtenido mediante del Compound index calculation del DEM hydroprocessing. El mapa TS obtenido fue corregido en sus valores extremos, especificando que estos no deben sobre pasar el valor de 700. Este valor fue definido como promedio de varias distancias medidas entre puntos correspondientes a la divisoria de agua y puntos en la red de drenaje, obtenidos en el mapa de acumulación de flujo. El valor de “m” f ue obtenido mediante la Tabla 1 y el mapa de pendientes clasificado.
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Una vez obtenidos los resultados se utilizó la ecuación N° 5, obteniéndose el mapa de factor de longitud de pendiente (Figura 11).
4.2.1.4. Obtención del mapa de Factor de inclinación de pendiente El mapa de Factor de inclinación de pendiente se calculó en base a la relación propuesta por Montenegro y Malagon (1990) (ecuación N°6), y los mapas de pendiente en porcentaje y en grados. Obteniendo de esta forma el mapa del factor inclinación pendiente (Figura 12).
4.2.1.5. Obtención del mapa de Factor de manejo de cobertura Con las bandas Landsat 3 y 4 de la zona de estudio, se obtuvo el Índice de vegetación normalizado (NDVI). Las relaciones propuestas por Bastianssen (1998) y Van Dijk (2002), citado por Auza (1999), fueron usadas para determinar el NDVI, índice de área foliar (IAF) y la fracción de la superficie del terreno cubierto por vegetación(c):
………….Ecuación 13
Se verificó que el mapa NDVI no tuviera valores que sobrepasen 0.69, calculándose de esa forma el IAF
………….Ecuación 14
Antes de calcular el mapa de “c”, se verifico que el mapa IAF no presente valores negativos, los valores negativos se redondearon a 0.1. ………….Ecuación 15
El mapa “c” fue clasificado de acuerdo a la Tabla 2: Valores de “C”Tabla 2. Se realizo un cruce de mapas entre el mapa de vegetación “c” clasificado y el mapa de uso. Se realizo un mapa atributo con el
mismo dominio que el mapa cruzado, designándole los valores correspondientes de la Tabla 2 (Figura 13).
4.2.1.6. Obtención del mapa de prácticas de control En la visita de campo se pudo apreciar que no existen medidas de conservación de suelos, por lo que este factor no es considerado en el cálculo de pérdida de suelos.
4.2.2. Determinación de la tasa de transporte de sedimento Puesto que los demás modelos ensayados ofrecieron resultados inadecuados, se seleccionó el modelo de Lawrence (2004) para determinar la tasa de transporte de sedimento de la cuenca Soraga. El modelo viene definido por la ecuación N°8, en base a ésta se determinó los siguientes factores:
Área de la cuenca, pendiente en porcentaje y precipitación media anual Se determinó el área de la cuenca y la pendiente en porcentaje, en base al DEM de la zona. Se utilizo el hydroprocessing del Ilwis 3.3 y el punto de salida de la cuenca (emplazamiento de la presa) para delimitar la cuenca. La precipitación media anual es homogénea y se calculó en base a los registros históricos de la estación de Quillacas (Ver anexo N°3). El área de la cuenca es de 19.840 km 2 con una precipitación media de 303.1 mm. 31
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Coeficiente de erosión activa del suelo El coeficiente de erosión activa, depende de las características de la zona respecto a la actividad erosiva en la zona. Estos valores se presentan en la Tabla 6:
Tabla 6: Valores de Erosión Activa
Fuente: Flores ( 2009)
Si bien en la cuenca no existen barrancos, esta presenta laderas de pendiente fuerte que drenan directamente en los cursos de ríos y cauce principal. Por tal razón se asume 20 como un valor bajo de erosión activa.
Coeficiente de tipo de suelo y drenaje La determinación del valor de suelo y drenaje depende de la cobertura general de la cuenca. Estos valores se presentan en la Tabla 7:
Tabla 7: Valores de Factor de tipo de suelo y drenaje
Fuente: Flores (2009)
Se asumió un valor de 40, ya que la cuenca no presenta vegetación tupida y presenta afloramiento rocoso.
Condiciones de vegetación de la cuenca La estimación de este factor, se basa en la cobertura vegetal que presenta la cuenca de estudio, Tabla 8: Tabla 8: Valor de Factor de condición de vegetación de la cuenca
Fuente: Flores (2009)
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Se asumió 20 para el factor de vegetación, ya que la cuenca presenta cobertura vegetal poco eficaz, no protege adecuadamente al suelo de los efectos erosivos del medio. Una vez que se obtuvo los factores que intervienen en el modelo de Lawrence (2004), se calculó la tasa de transporte de sedimento.
4.2.3. Volumen de sedimentos retenido por la presa y años de vida útil Del histograma del mapa de sedimentación obtenido con el modelo de Lawrence (2004), se determino la tasa media de transporte de sedimento: Valor medio obtenido del sedimento en la cuenca: sedimentación) Área de la cuenca: 19.840 km2 Tasa del transporte de sedimento:
5135.485 Ton/km 2/año (histograma del mapa de
ñ
Peso específico del material transportado por el cauce del río: 2500 kg/m 3 (Proporcionado por la prefectura del departamento de Oruro) Tasa del transporte de sedimento en volumen:
Según Gómez Navarro (1958) la sedimentación de las partículas de suelo no ocurre muy deprisa, debido al constante uso del agua, por lo que algunas partículas que no sedimentaron son arrastradas por ella al salir del embalse. Para calcular la cantidad de sedimento que retiene la presa, se uso la relación de C.B. Brown citado por Gomez Navarro (1958) (ecuación N°9 ,Figura 3). Capacidad del embalse: 1.7957 Hm 3 (Proporcionado por la prefectura del departamento de Oruro) La capacidad relativa del embalse en miles de metros cúbicos por kilometro cuadrado de área de cuenca es: Capacidad del embalse en miles de m 3 Área de la cuenca en km2
1795.7 miles de m 3 19.840 km 2
90.51
Obteniendo que el coeficiente de retención de la presa es de 0.95 o 95% del sedimento anual. Tasa de sedimento anual retenido por el embalse:
El cálculo para determinar los años de vida útil, se basara en la afirmación que la presa finaliza su ciclo de servicio cuando más del 80% de su capacidad ha sido colmatada (Gomez Navarro, 1958), teniendo: Nº años de Vida útil
80%del Volumen del embalse Volumen de Carga de Transporte de sedimento anual retenido en el embalse
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Volumen de sedimento retenido por el embalse a lo largo de los años de vida útil: Volumen de sedimento en el embalse = 1.4319 Hm3 (en 37 años de vida útil)
4.2.4. Deposición de sedimentos en el embalse a lo largo de la vida útil El relieve topográfico del embalse presenta depresiones en las que los sedimentos se almacenan al pasar por sectores de niveles bajos, para determinar estas zonas de menor elevación sé trabajo en base al DEM de la zona y el nivel alcanzado por el volumen de embalse. 1. Se cálculo el volumen de cada altura de embalse, con este resultado y el volumen de sedimento retenido por año, se estimó las zonas de deposición (Figura 18, Figura 19 y Figura 20). Para alcanzar este resultado se siguió los siguiente pasos:Se resto el nivel del volumen almacenado (variable) – DEM de la zona Nivel almacenado – DEM = Mapa de alturas de embalse 2. En el histograma del mapa de alturas se calculo el volumen. 3. En base al mapa de alturas, histograma y el volumen de sedimento, se estimó las zonas de deposición. 4. El cálculo se realizo desde el nivel del fondo del embalse hasta llegar al nivel total almacenado.
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COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICIÓN DE SEDIMENTOS
5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 5.1.
Estimación de la pérdida de suelo
5.1.1. Factor de erosividad de la lluvia El factor de erosividad de la lluvia es homogéneo en la cuenca, teniendo un valor de 234.44 MJ/ha*mm/hr/año. Los valores más elevados de erosividad mensuales, se desarrollan en los meses de mayor lluvia (enero, febrero, marzo y diciembre), ver Tabla 9:
Tabla 9: Valores de Factor de erosividad de la lluvia
Según la clasificación del PROMIC (1999), citado por Cruz (2006), se consideraría este resultado como bajo.
5.1.2. Factor de erodabilidad del suelo Los resultados de la Figura 10, muestran que la textura predominante en la cuenca es Areno Franco (Tabla 10), con variaciones en el porcentaje de arena y limo, el valor de 0.35 abarca casi el 53% del área total de la cuenca. Según la teoría, los suelos son mas erosionables cuando no tienen partículas cohesivas en su composición, si revisamos los resultados del anexo N°2, las muestras no tienen presencia de arcilla, lo que hace que estos suelos sean susceptibles a la erosión, según la clasificación USDA (1987) los suelos Areno Franco son suelos arenosos de textura gruesa.
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Tabla 10: Textura – Cuenca Soraga
Figura 10: Mapa de erodabilidad del suelo – Factor K 5.1.3. Factor longitud pendiente e inclinación pendiente En el mapa de longitud pendiente (Figura 11), se puede observar que los valores más elevados se encuentran en el curso de los ríos secundarios y el rio principal. En el caso de inclinación pendiente (Figura 12), los valores más altos se encuentran en los lugares de pendiente fuerte (laderas y colinas de
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pendiente fuerte y afloramiento rocoso). Tanto el mapa de longitud como el de inclinación pendiente nos muestran la variación de la topografía, y la influencia que tienen en el proceso de erosión.
Figura 11: Mapa de longitud pendiente – Factor L
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Figura 12: Mapa de inclinación pendiente – Factor S
5.1.4. Factor de manejo de cobertura Los valores que presenta la Figura 13, varían desde 0.1 a 0.7, encontrándose los valores más altos en las zonas de cultivo y bofedales. En las zonas de pastoreo y pastizales se tiene valores entre 0.20 a 0.10, estos últimos son valores que predominan en la cuenca.
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Figura 13: Mapa de uso - cobertura Factor C
5.1.5. Calculo de la pérdida de suelo La pérdida de suelo se presenta en la Figura 14, variando desde 0 a 290.2 t/ha/año. Los valores altos se encuentran en las zonas de pendiente fuerte, estas áreas son poco representativas con relación al tamaño de la cuenca. El mapa de pérdidas de suelo clasificado (Figura 15), nos muestra los tipos de erosión de la Tabla 11: Clasificación según la tasa de erosión, mostrándonos que más del 55 % del área total presenta tasas de erosión menores a 10 t/ha/año.
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Tabla 11: Clasificación según la tasa de erosión
Fuente: Quintanilla (2007)
En base a este resultado podemos decir que la cuenca tiene un riesgo bajo a moderado (Figura 16) a la erosión hídrica en base a la textura del suelo, vegetación, uso y pendiente.
Figura 14: Mapa de pérdida de suelo
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Figura 15: Mapa de pérdida de suelo clasificado
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Figura 16: Mapa de riesgo de erosión En Bolivia se han realizado algunos estudios de determinación de pérdida de suelo en base a la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo. En el siguiente cuadro se muestran algunos trabajos realizados:
Como se puede ver, los resultados no son parecidos, si bien el clima es similar, las condiciones de precipitación no lo son. Con estos resultados se demuestra que la variable importante en la determinación de la pérdida de suelo es la precipitación. Si comparamos los resultados entre el Valle Alto de Cochabamba y la cuenca Soraga, puede decirse que estos resultados son bastante cercanos, esto puede deberse a que el Valle alto tiene lugares con condiciones similares a la zona de estudio, por lo que se puede decir que nuestro resultado no está my alejado de la realidad.
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5.2.
Determinación de la tasa de transporte de sedimento
La tasa de transporte de sedimento varía desde 0 a 7015.162 t/km2/año (Figura 17), La pendiente es uno de los factores que más influye en la generación de sedimentos y erosión, al igual que el tipo de textura. El valor medio de transporte de sedimentos es de 5135.485 t/km 2/año, este valor fue utilizado en el cálculo de los años de vida útil y el volumen total de sedimento retenido en la presa.
5.3.
Volumen de sedimentos retenido por la presa y años de vida útil
Se estimó que en 37 años la capacidad del embalse reducirá a 0.3638 Hm 3, lo que provocará la colmatación de la presa y deficiencia extrema en la dotación de agua para riego a la comunidad de Soraga. Tabla 12: Tasa de transporte de sedimento y años de vida útil
Figura 17: Mapa de tasas de transporte de sedimento – Cuenca Soraga 43
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Según estudios realizados en la cuenca Soraga, utilizando el método propuesto en el Manual de pequeñas Obras Hidráulicas para Riego y Aliviadero de Chapingo – Mexico, se obtuvo una tasa de transporte de sedimento de 0.07758 Hm3/año (Prefectura del departamento de Oruro) Comparando estos resultados podemos decir que el método de Lawrence (2004), nos proporciona un resultado mucho menor al calculado por el método de Chapingo. La variación entre estos resultados puede deberse a que el método de Chapingo considera en sus cálculos solo la influencia de la precipitación en la zona, mientras que el método de Lawrence (2004) considera además de la precipitación, la vegetación y tipo de suelo. Para asegurar si el método de Lawrence (2004) nos brinda resultados aceptables, no nos sirve este único dato de comparación, se debe contar con más datos de tal manera que se pueda sacar una conclusión específica sobre los resultados. De todas formas considero que el resultado obtenido con el modelo de Lawrence (2004), es más confiable debido a que toma más parámetros en su cálculo.
5.4.
Deposición de sedimentos en el embalse a lo largo de la vida útil
Los volúmenes y zonas de deposición son las siguientes:
Tabla 13: Volumen de sedimento por año
Consideraremos tres etapas del ciclo de vida útil, en los cuales se analizará la sedimentación y su influencia en el almacenamiento de agua. La deposición de los sedimentos el primer año tiene un volumen estimado de 0.039 Hm 3 y una expansión de 0.029 km2, como se puede ver en la Figura 18, los sedimentos se depositarán en las zonas que presenten desniveles en su relieve (zonas bajas), formando dos zonas de deposición. Este volumen reducirá el volumen de agua almacenado a 1.7567 Hm 3. La deposición de los sedimentos el noveno año tiene un volumen acumulado estimado de 0.348 Hm 3 y una expansión de 0.099 km 2, como se puede ver en la Figura 19, los sedimentos se depositarán en las zonas que presenten desniveles en su relieve (zonas bajas). El volumen que se presenta en el mapa se da en el caso que no exista limpieza del embalse anualmente. El volumen de agua almacenado reducirá a 1.6967 Hm3.
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COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICIÓN DE SEDIMENTOS
La deposición de los sedimentos el vigésimo año tiene un volumen acumulado estimado de 0.774 Hm 3 y una expansión de 0.167 km 2, como se puede ver en la Figura 20, los sedimentos se depositarán en las zonas que presenten desniveles en su relieve (zonas bajas) y en los formados por la deposición anterior. El volumen que se presenta en el mapa se da en el caso que no exista limpieza del embalse anualmente. El volumen de agua almacenado reducirá a 1.0217 Hm 3. El vigésimo año está próximo al volumen de colmatación total. La colmatación total de la presa se produce en 37 años, con un volumen de 1.433 Hm 3. Para reducir el transporte de sedimentos e incrementar los años de vida útil se debe implementar planes de conservación de suelos, los lugares en los que se implementará estos planes debe ser identificado en base a al mapa de riesgos (Figura 16) y mapa de tasas de erosión (Figura 15).
Figura 18: Volumen de sedimento retenido el primer año
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COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICIÓN DE SEDIMENTOS
Figura 19: Volumen de sedimento retenido el noveno año
Figura 20: Volumen de sedimento retenido vigésimo año 46
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6. CONCLUSIONES
El 95% del área total presenta una tasa de erosión menor a 50 t/ha/año, teniendo un riesgo de erosión entre bajo a moderado.
La pérdida de suelo varía desde 0 a 290.2 t/ha/año, concentrándose los valores más altos en las laderas y colinas de pendiente fuerte.
La tasa de transporte de sedimento es de 0.0387 Hm 3/año, acumulando un volumen de 1.4319 Hm3, colmatando a la presa en 37 años.
La textura del suelo predominante en la cuenca es areno franco, no contiene arcilla lo que hace que el suelo tenga mayor susceptibilidad a la erosión, debido a que no tiene material cohesivo.
La influencia de la cobertura y uso de suelo en la estimación de la pérdida de suelo, es pequeña debido a que no existe muchas zonas de cultivo ni bofedales.
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COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICIÓN DE SEDIMENTOS
7. RECOMENDACIONES
De acuerdo al grado de riesgo de erosión, no es necesario implementar planes de conservac ión de suelo, pero debemos considerar que la pérdida de suelo influye directamente a las tasas de transporte de sedimento, por lo que es necesario implementar planes de conservación de suelos que reduzcan la pérdida de suelo y prolongue la vida útil de la presa.
Se debe recordar ante todo que la naturaleza es impredecible, si bien se ha determinado tasas de transporte de sedimento, estas dependen de la precipitación, y puede ocurrir que las tasas anuales aumenten en algunos años o que disminuyan en otros. Es por tal motivo que se debe poner mayor atención en los datos de precipitación.
Para utilizar los resultados que se presentan en este trabajo, se debe realizar una comparación de las tasas de transporte de sedimentos, con cuencas vecinas, esto para tener mayor seguridad sobre a los resultados que se esperaran
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8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Auza, 2007. Estimación de tasas de erosión. Práctica realizada en Maestría en evaluación de recursos hídricos. CLAS-UMSS-ITC. Cochabamba, Bolivia. Auza, 1999. Estimación de Tasas de erosión en la cuenca del Valle Alto mediante la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo y SIG. CLAS-UMSS-ITC. Cochabamba, Bolivia. Benítez, 2007[En línea]. Evaluación del método de predicción y de las medidas de control de sedimentación en el embalse “San jacinto” Fundación para el Desarrollo Sostenible de los Recursos Hídricos y el Medio Ambiente(HIDROBOL) http://hispagua.cedex.es/documentacion/revistas/Ingcivil/2007_151_157.pdf Lawrence P, Cascio A, Goldsmith P Abbott C. 2004. [En línea] Sedimentation in small dams. Development of a catchment characterization and sediment yield prediction procedure. Report OD TN 120 Rev. 0.0 January 2004. 92 pp. Denpartment For Internacional Development. DFID. Gómez Navarro, 1958. (Edición)Saltos de Agua y Presas de Embalse. UTO-FNI-CIVIL. Oruro, Bolivia. E. Flores, 2004. Introducción a la hidrología aplicada. UTO-FNI-CIVIL. Oruro, Bolivia.Monsalve, 1995 (Edición) Hidrología Aplicada. UTO-FNI-CIVIL. Oruro, Bolivia. Chow, 1984. Introducción a la hidrología aplicada. UTO-FNI-CIVIL. Oruro, Bolivia. Morgan, 1997. Erosión y Conservación de suelo. UTO-FNI-CIVIL. Oruro, Bolivia. Montenegro y Malagon, 1990. Propiedades físicas de los suelos. Instituto Geográfico "Agustín Codazzi". Ministerio de Hacienda y Crédito Público. Bogotá, Colombia. Cruz, 2006. Estimación de erosión hídrica mediante la Ecuacion Universal de pérdida de suelo (USLE), y tasa de deposición en el embalse de Quinuamayu con aplicación SIG. CLAS-UMSS-ITC. Cochabamba, Bolivia. Bergsma,1996. Terminology for soil erosion and conservation. International Society of Soil Science/International Institute for Aerospace Survey and Earth Sciences/International Soil Reference and Information Centre. Wageningen. Rocha, 1998. Introducción a la hidráulica Fluvial, UTO-FNI-CIVIL. Oruro, Bolivia. Quintanilla, 2007. Producción Hídrica y de Sedimentos en la Cuenca del Río Caime del Departamento de Cochabamba. CLAS-UMSS-ITC. Cochabamba, Bolivia. Flores, 2009. Estimación de la sedimentación en la Represa Zapocó, causada por la erosión de las micro cuencas afluentes. CLAS-UMSS-ITC. Cochabamba, Bolivia. INE, 2001. Atlas Estadístico de Municipios. Biblioteca INE – ORURO Prefectura del Departamento de Oruro,2009. Estudio técnico económico social y ambiental (TESA), “Construcción Represa Soraga”.
Poels,1993. Lecture notes on degradation and conservation of soil and land. Wageningen Agricultural University. Department of Soil Science and Geology. 49
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ANEXOS
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ANEXO N°1 OBTENCION DEL MAPA DE FACTOR DE EROSIVIDAD DE LA LLUVIA Datos de Precipitación máxima diarias y días de lluvia: Estación: Provincia:
Quilllacas
Avaroa
Departamento: Oruro
Año
Ene
Feb
Mar
Abr
1990 10.4 1991 43.9 1993 14.6 15.6 1994 1996 15.0 1997 31.4 1999 7.8 24.6 2000 2002 19.1 2003 17.5 2004 21.0 2005 17.0 2006 16.7 2007 23.2 2008 29.6 2009 13.0
4.8 13.8 4.2 5.6 7.5 35.0 18.2 7.1 25.0 28.2 24.8 37.2 11.0 8.5 7.5 14.6
9.4 30.2 12.7 16.0 13.2 16.0 16.0 14.2 30.0 24.0 15.5 6.0 17.8 20.2 5.5 12.4
13.7 21.5 0.0 7.0 3.4 25.1 12.5 6.2 5.8 0.0 0.0 3.2 0.5 4.3 0.0 4.5
Estación: Provincia:
Quilllacas
Avaroa
MÁXIMAS DIARIAS (mm) May Jun Jul 1.6 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.5 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
9.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 3.5 0.0 0.0 0.0 3.3 0.0 0.0 0.0
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 23.5 0.0 8.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
Lat. S. Long. W.
19º14'01''
Altura:
3730 m.s.n.m.
66º57'42''
Ago
Sep
Oct
Nov
Dic
Precipitacion maxima mm.
0.0 0.0 0.0 0.0 16.4 9.2 0.0 0.0 0.0 0.0 6.0 0.0 0.0 0.0 1.4 0.0
0.0 0.0 5.0 0.0 0.0 14.6 10.9 0.0 0.0 0.0 0.9 14.4 1.5 0.0 0.0 0.0
15.0 4.7 4.5 9.4 0.0 2.0 20.0 8.6 8.4 0.0 0.0 6.1 34.6 0.0 0.0 0.0
12.2 7.9 29.8 4.2 11.5 17.0 2.9 0.0 23.3 0.0 0.4 32.3 9.3 7.4 0.0 6.5
25.8 2.5 25.7 12.0 23.0 3.7 26.6 6.8 10.2 15.1 3.4 16.0 6.3 8.1 18.2 25.5
Departamento: Oruro DIAS DE LLUVIA May Jun Jul
25.8 43.9 29.8 16.0 23.0 35.0 26.6 24.6 30.0 28.2 24.8 37.2 34.6 23.2 29.6 25.5
Lat. S. Long. W.
66º57'42''
Altura:
3730 m.s.n.m.
19º14'01''
Año
Ene
Feb
Mar
Abr
Ago
Sep
Oct
Nov
Dic
1990 1991 1993 1994 1996 1997 1999 2000 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
12 18 14 13 10 16 8 12 7 10 20 13 21 12 13 7
6 9 7 6 7 15 12 5 18 9 11 16 8 7 4 7
3 2 17 11 7 9 21 8 10 9 5 7 13 8 6 7
4 2 0 3 5 4 7 3 8 0 0 4 1 4 0 5
1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
5 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1.0 0.0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 6 0 0.0 0.0 0 0
0 0 0 0 2 2 0 0 0 0 7 0 0 0 1 0
0 0 1 0 0 6 3 0 0 0 1 3 2 0 0 0
1 5 1 1 0 1 5 1 8 0 0 2 2 0 0 0
3 4 3 4 5 3 1 0 2 0 1 7 7 5 0 5
6 1 13 13 14 1 8 5 6 7 2 9 4 5 8 5
13
9
9
3
0
0
1
1
1
2
3
7
MEDIA
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COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICIÓN DE SEDIMENTOS
Cálculo de las relaciones Precipitación – Duración – Frecuencia: Precipitacion max diaria mm.
Año 1990 1991 1993 1994 1996 1997 1999 2000 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Promedio Desviación estándar Alfa miu
25.8 43.9 29.8 16.0 23.0 35.0 26.6 24.6 30.0 28.2 24.8 37.2 34.6 23.2 29.6 25.5 28.61 6.64 5.17 25.63
Periodo de Retorno
Yt
Xt
2
0.37
27.52
PRECIPITACION mm. Coef. Tiempo Desagregacion ORURO 24h/dia 12h/24hr 6h/24hr 2h/24hr 1h/24hr 45 min/ 1 hora 30 min/ 1 hora 15 min/30 min 5 min/30 min
INTENSIDAD mm/hora 2 AÑOS
Tiempo min
Tiempo Horas
2 AÑOS
31.38 25.10 20.39 14.43 11.61 10.56 9.29 6.50 5.29
1440.0 720.0 360.0 120.0 60.0 45.0 30.0 15.0 5.0
24.0 12.0 6.0 2.0 1.0 0.8 0.5 0.3 0.1
1.31 2.09 3.40 7.22 11.61 14.09 18.57 26.00 63.52
1.14 0.8 0.65 0.46 0.37 0.91 0.8 0.7 0.57
Calculo de la Tormenta de Diseño: Periodo de retorno de 2 años.
TIEMPO hrs.
PDF
INCREMENTO
INCREMENTO REORDENADO (mm.)
0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5
7.25 9.07 10.34 11.35 12.20 12.94
7.25 1.82 1.27 1.01 0.85 0.74
1.27 7.25 1.82 1.01 0.85 0.74
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Calculo del “R”típico:
tiempo hrs.
TORMENTA DE DISEÑO (mm.)
INTENSIDAD (mm/hora)
0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5
1.27 7.25 1.82 1.01 0.85 0.74
5.08 14.51 2.43 1.01 0.68 0.49
E
MJ/ha*mm
E
MJ/ha
0.13 0.19 0.11 0.09 0.09 0.09
0.16 1.37 0.19 0.09 0.07 0.06
SUMA:
1.96
R tipico MJ/ha*mm/hr 28.36
Calculo del “R”anual: Ene
Feb
Mar
Dias de lluvia 13 9 9 R típico 28.36 28.36 28.36 MJ/ha*mm/hr Rmensual sin 368. 73 255. 28 255. 28 correc Factor de 0.27 0.18 0.18 corrección Rmensual 97.83 46.89 46.89 corregido
Abr
May
Jun
Jul
Ago
Sep
Oct
Nov
Dic
3
0
0
1
1
1
2
3
7
28.36
28.36
28. 36
28. 36
28. 36
28.36
28.36
28.36
28.36
85. 09
0. 00
0. 00
28. 36
28. 36
28. 36
56. 73
85. 09
198. 55
0.06
0.00
0.00
0.02
0.02
0.02
0.04
0.06
0.14
5.21
0.00
0.00
0.58
0.58
0.58
2.32
5.21
28.36
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SUMA 49
R anual
234.44
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ANEXO N°2 OBTENCION DEL MAPA DE FACTOR DE ERODABILIDAD DEL SUELO Los cálculos están basados en el libro Manual da Laboratorio de Suelos de Joseph E. Bowles
Ensayo del Hidrómetro: Materiales usados:
Probetas de 1000 cc, Hidrómetro 151H, termómetro y mezclador Montaje del ensayo:
50 gramos de muestra ensayada en una probeta de 1000 cc, mezclado de la muestra, lectura del hidrómetro en tiempos específicos
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COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICIÓN DE SEDIMENTOS
Calculo de los porcentajes de Arena, limo y arcilla: MUESTRA 1: ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO -α*MÉTODO Gs α Gs α γ γw (Poa γγ (Poa + (Pos + Pos) Po) -(Poas Po) * (Poas + α Po) + Po) MECÁNICO w tw t w en t20 t s e ºPos) 20º ay ns C(Pos o ay C-o COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICION DE SEDIMENTOS Tema: DETERMINACION DEL FACTOR "K" (erodabilidad del suelo) Ubicación : Cantón Soraga, Municipio de Quillacas, ORURO Identificaci ón de la Muestra: Muestra M1, (732821.39, 7855792.31) Realizado por: Ing. Silvia Choqueticlla Tapia Fecha del ensayo: 15 / 11 / 2010 PESO DE LA MUESTRA: TAMIZ 3/8 Nº4 Nº8 Nº16 Nº200 BASE SUMA:
200.00
Peso Retenido Peso retenido Acumulado en c/tamiz grs. grs. 0.00 0.61 1.02 0.79 85.16 112.42 200.00
0.00 0.61 1.63 2.42 87.58 200.00
Peso que pasa grs. 200.0 199.4 198.4 197.6 112.4 0.0
55
grs
%Retenido %Que Pasa Acumulado 0.0 0.3 0.8 1.2 43.8 100.0
100.0 99.7 99.2 98.8 56.2 0.0
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COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICIÓN DE SEDIMENTOS ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO - MÉTODO HIDRÓMETRO COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICION DE SEDIMENTOS Tema: DETERMINACION DEL FACTOR "K" (erodabilidad del suelo) Ubicación : Cantón Soraga, Municipio de Quillacas, ORURO Identificación de la Muestra: Muestra M1, (732821, 7855792) Realizado por: Ing. Silvia Choqueticlla Tapia Fecha del ensayo: 15 / 11 / 2010 Gravedad específica : 2.50 Peso de la muestra seca : 50 grs. Volumen agua + suelo fino : 1000 cm3 Tipo de Hidrómetro: 151H Diámetro Tiempo Lectura Real Temp. ( Velocidad Ni ( % ) Hr (cm.) sed.(cm/seg) ( Rr ) ºC ) ( mm.) (min.) 1 2 3 4 8 15 30 60
FRACCION
Arena Limo Arcilla
TOTAL
1017 1010 1007 1005 1004 1002 1001 1000
20 20 20 20 20 20 20 20
13.472 14.760 15.312 15.680 15.864 16.232 16.416 16.600
0.0527 0.0390 0.0324 0.0284 0.0202 0.0149 0.0103 0.0072
0.225 0.123 0.085 0.065 0.033 0.018 0.0086 0.0042
56.6 33.3 23.3 16.6 13.3 6.7 3.3 0.0
%Que Pasa Ajustado 31.8 18.7 13.1 9.4 7.5 3.7 1.9 0.0
Rango de CANTIDAD CANTIDAD CORREGIDA tamaños % % s/USDA (mm) 68 2 - 0.05 67.4 32 0.05 - 0.002 31.8 0 < 0.002 0 100.0 99.2
TEXTURA:
FRANCO ARENOSO
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COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICIÓN DE SEDIMENTOS
MUESTRA 2: ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO - *MÉTODO Gs α Gs α γ γw (Poa γγ (Poa + (Pos + (Pos Pos) Po) -(Poas Po) * (Poas α + α Po) + Po) MECÁNICO w tw t w en t20 t sa e ºPos) 20º ns C yo ay C-o COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICION DE SEDIMENTOS Tema: DETERMINACION DEL FACTOR "K" (erodabilidad del suelo) Ubicación : Cantón Soraga, Municipio de Quillacas, ORURO Identificación de la Muestra: Muestra M2 (732687, 7856155) Realizado por: Ing. Silvia Choqueticlla Tapia Fecha del ensayo: 15 / 11 / 2010 PESO DE LA MUESTRA: TAMIZ 3/8 Nº4 Nº8 Nº16 Nº200 BASE SUMA:
170.00
Peso Retenido Peso retenido Acumulado en c/tamiz grs. grs. 0.00 1.02 1.15 1.65 53.06 113.12 170.00
0.00 1.02 2.17 3.82 56.88 170.00
Peso que pasa grs. 170.0 169.0 167.8 166.2 113.1 0.0
57
grs
%Retenido %Que Pasa Acumulado 0.0 0.6 1.3 2.2 33.5 100.0
100.0 99.4 98.7 97.8 66.5 0.0
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COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICIÓN DE SEDIMENTOS ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO - MÉTODO HIDRÓMETRO COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICION DE SEDIMENTOS (eroda bilidad del suelo) Tema: DETERMINACION DEL FACTOR "K" (erodabilidad Municipio de Quillacas, Quillacas, ORURO Ubicación : Cantón Soraga, Municipio Muestra M2 (732687, 7856155) Identificac ión de la Muestra: Muestra Realizado por: Ing. Silvia Choqueticlla Tapia Fecha del ensayo: 15 / 11 / 2010 Gravedad específica : 2.50 Peso de la muestra seca : 50 grs. Volumen agua + suelo fino : 1000 cm3 Tipo de Hidrómetro: 151H Diámetro Tiempo Lectura Real Temp. ( Velocidad Ni ( % ) Hr (cm.) sed.(cm/seg) ( Rr ) ºC ) ( mm.) (min.) 1 2 3 4 8 15 30 60
FRACCION
Arena Arena Limo Limo Arcilla
TOTAL
1008 1006 1004 1003 1003 1002 1002 1000
20 20 20 20 20 20 20 20
15.128 15.496 15.864 16.048 16.048 16.232 16.232 16.600
0.0558 0.0399 0. 0 .0330 0. 0 .0287 0. 0 .0203 0.0149 0.0103 0.0072
0.252 0.129 0.088 0.067 0.033 0.018 0.0086 0.0042
26.6 20.0 13.3 10.0 10.0 6.7 6.7 0.0
%Que Pasa Ajustado 17.7 13.3 8.9 6.6 6.6 4.4 4.4 0.0
Rango de CANTIDAD CANTIDAD CORREGIDA tamaños % % s/USDA (mm) 82 2 - 0.05 81.0 18 0.05 0.05 - 0.002 0.002 17.7 17.7 0 < 0.002 0.002 0 100.0 98.7
TEXTURA:
ARENO FRANCO
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COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICIÓN DE SEDIMENTOS
MUESTRA 3: ANÁLISIS ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO -α*MÉTODO Gs α Gs α γ γ(Poa γγ + (Pos Pos) + (Pos Pos) Po) -(Poas Po) * (Poas + α Po) + Po) MECÁNICO w w t(Poa w t w e t20º 20 n t sa s e ºa 20º 20 ns n C ys º o ay a C y-o COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICION DE SEDIMENTOS Tema: DETERMINACION DETERMINACION DEL FACTOR "K" (erodabilidad del suelo) Ubicación : Cantón Soraga, Municipio de Quillacas, ORURO Identificación de la Muestra: Muestra M3, (735298, 7855896) Realizado por: Ing. Silvia Choqueticlla Tapia Fecha del ensayo: 15 / 11 / 2010 PESO DE LA MUESTRA: TAMIZ 3/8 Nº4 Nº8 Nº16 Nº200 BASE SUMA:
150.00
Peso Retenido Peso retenido Acumulado en c/tamiz grs. grs. 0.00 1.42 2.56 3.32 64.62 78.08 150.00
0.00 1.42 3.98 7.30 71.92 150. 00
Peso que pasa grs. 150.0 148.6 146.0 142.7 78. 1 0.0
59
grs
%Retenido %Que Pasa Acumulado 0.0 0.9 2.7 4.9 47.9 100. 0
100. 0 99.1 97.3 95.1 52.1 0.0
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COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICIÓN DE SEDIMENTOS
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO - MÉTODO HIDRÓMETRO COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICION DE SEDIMENTOS Tema: DETERMINACION DETERMINACION DEL FACTOR "K" (erodabilidad del suelo) Ubicación : Cantón Soraga, Municipio de Quillacas, ORURO Muestra M3, (735298, 7855896) Identificación de la Muestra: Muestra Realizado por: Ing. Silvia Choqueticlla Tapia Fecha del ensayo: 15 / 11 / 2010 Gravedad específica : 2.50 Peso de la muestra seca : 50 grs. 1000 cm3 Volumen agua + suelo fino : Tipo de Hidrómetro: 151H
Tiempo Lectura Real Temp. ( Hr (cm.) ( Rr ) ºC ) (min.) 1 2 3 4 8 15 30 60
FRACCION
Arena Limo Limo Arcilla Arcilla
TOTAL
1008 1005 1004 1003 1003 1002 1002 1000
20 20 20 20 20 20 20 20
15.128 15.680 15.864 16.048 16.048 16.232 16.232 16.600
Diámetro ( mm.) 0.0558 0.0402 0.0330 0.0287 0.0203 0.0149 0.0103 0.0072
Velocidad sed.(cm/seg)
Ni ( % )
0.252 0.131 0.088 0.067 0.033 0.018 0.0086 0.0042
26.6 16.6 13.3 10.0 10.0 6.7 6.7 0.0
%Que Pasa Ajustado 13.9 8.7 6.9 5.2 5.2 3.5 3.5 0.0
Rango de CANTIDAD CANTIDAD CORREGIDA tamaños % % s/USDA (mm) 86 2 - 0.05 83.5 14 0.05 - 0.002 0.002 13.9 < 0.002 0 0 100.0 97.3
TEXTURA:
ARENO FRANCO
60
ELABORADO POR: Silvia Choqueticlla Tapia
COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICIÓN DE SEDIMENTOS
MUESTRA 4: ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO -α*MÉTODO Gs α Gs α γ γw (Poa γγ (Poa + (Pos + (Pos Pos) Po) -(Poas Po) * (Poas + α Po) + Po) MECÁNICO w tw t w en t20 t sa e ºPos) 20º ns C yo ay C-o COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICION DE SEDIMENTOS Tema: DETERMINACION DEL FACTOR "K" (erodabilidad del suelo) Ubicación : Cantón Soraga, Municipio de Quillacas, ORURO Identificación de la Muestra: Muestra M4 (736544, 7855668) Realizado por: Ing. Silvia Choqueticlla Tapia Fecha del ensayo: 15 / 11 / 2010 PESO DE LA MUESTRA: TAMIZ 3/8 Nº4 Nº8 Nº16 Nº200 BASE SUMA:
166.46
Peso Retenido Peso retenido Acumulado en c/tamiz grs. grs. 0.00 1.10 1.08 1.35 59.41 103.52 166.46
0.00 1.10 2.18 3.53 62.94 166.46
Peso que pasa grs. 166.5 165.4 164.3 162.9 103.5 0.0
61
grs
%Retenido %Que Pasa Acumulado 0.0 0.7 1.3 2.1 37.8 100.0
100.0 99.3 98.7 97.9 62.2 0.0
ELABORADO POR: Silvia Choqueticlla Tapia
COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICIÓN DE SEDIMENTOS ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO - MÉTODO HIDRÓMETRO COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICION DE SEDIMENTOS Tema: DETERMINACION DEL FACTOR "K" (erodabilidad del suelo) Ubicación : Cantón Soraga, Municipio de Quillacas, ORURO Identificaci ón de la Muestra: Muestra M4 (736544, 7855668) Realizado por: Ing. Silvia Choqueticlla Tapia Fecha del ensayo: 15 / 11 / 2010 Gravedad específica : 2.50 Peso de la muestra seca : 50 grs. Volumen agua + suelo fino : 1000 cm3 Tipo de Hidrómetro: 151H Diámetro Tiempo Lectura Real Temp. ( Velocidad Ni ( % ) Hr (cm.) sed.(cm/seg) ( Rr ) ºC ) ( mm.) (min.) 1 2 3 4 8 15 30 60
FRACCION
Arena Limo Arcilla
TOTAL
1009 1007 1005 1003 1003 1002 1002 1000
20 20 20 20 20 20 20 20
14.944 15.312 15.680 16.048 16.048 16.232 16.232 16.600
0.0555 0.0397 0.0328 0.0287 0.0203 0.0149 0.0103 0.0072
0.249 0.128 0.087 0.067 0.033 0.018 0.0086 0.0042
29.9 23.3 16.6 10.0 10.0 6.7 6.7 0.0
%Que Pasa Ajustado 18.6 14.5 10.3 6.2 6.2 4.1 4.1 0.0
Rango de CANTIDAD CANTIDAD CORREGIDA tamaños % % s/USDA (mm) 81 2 - 0.05 80.1 19 0.05 - 0.002 18.6 0 < 0.002 0 100.0 98.7
TEXTURA:
ARENO FRANCO
62
ELABORADO POR: Silvia Choqueticlla Tapia
COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICIÓN DE SEDIMENTOS
MUESTRA 5: ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO -α*MÉTODO Gs α Gs α γ γw (Poa γγ (Poa + (Pos + (Pos Pos) Po) -(Poas Po) * (Poas + α Po) + Po) MECÁNICO w tw t w en t20 t sa e ºPos) 20º ns C yo ay C-o COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICION DE SEDIMENTOS Tema: DETERMINACION DEL FACTOR "K" (erodabilidad del suelo) Ubicación : Cantón Soraga, Municipio de Quillacas, ORURO Identificaci ón de la Muestra: Muestra M5 (737792, 7855219) Realizado por: Ing. Silvia Choqueticlla Tapia Fecha del ensayo: 15 / 11 / 2010 PESO DE LA MUESTRA: TAMIZ 3/8 Nº4 Nº8 Nº16 Nº200 BASE SUMA:
170.00
Peso Retenido Peso retenido Acumulado en c/tamiz grs. grs. 0.00 0.95 1.35 1.02 63.06 103.62 170.00
0.00 0.95 2.30 3.32 66.38 170.00
Peso que pasa grs. 170.0 169.1 167.7 166.7 103.6 0.0
63
grs
%Retenido %Que Pasa Acumulado 0.0 0.6 1.4 2.0 39.0 100.0
100.0 99.4 98.6 98.0 61.0 0.0
ELABORADO POR: Silvia Choqueticlla Tapia
COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICIÓN DE SEDIMENTOS
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO - MÉTODO HIDRÓMETRO COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICION DE SEDIMENTOS Tema: DETERMINACION DEL FACTOR "K" (erodabilidad del suelo) Ubicación : Cantón Soraga, Municipio de Quillacas, ORURO Identificación de la Muestra: Muestra M5 (737792, 7855219) Realizado por: Ing. Silvia Choqueticlla Tapia Fecha del ensayo: 15 / 11 / 2010 Gravedad específica : 2.50 Peso de la muestra seca : 50 grs. 1000 cm3 Volumen agua + suelo fino : Tipo de Hidrómetro: 151H
Tiempo Lectura Real Temp. ( Hr (cm.) ( Rr ) ºC ) (min.) 1 2 3 4 8 15 30 60
FRACCION
Arena Limo Arcilla
TOTAL
1008 1005 1004 1003 1003 1002 1002 1000
20 20 20 20 20 20 20 20
15.128 15.680 15.864 16.048 16.048 16.232 16.232 16.600
Diámetro ( mm.) 0.0558 0.0402 0.0330 0.0287 0.0203 0.0149 0.0103 0.0072
Velocidad sed.(cm/seg)
Ni ( % )
0.252 0.131 0.088 0.067 0.033 0.018 0.0086 0.0042
26.6 16.6 13.3 10.0 10.0 6.7 6.7 0.0
%Que Pasa Ajustado 16.2 10.1 8.1 6.1 6.1 4.1 4.1 0.0
Rango de CANTIDAD CANTIDAD CORREGIDA tamaños % % s/USDA (mm) 84 2 - 0.05 82.4 16 0.05 - 0.002 16.2 < 0.002 0 0 100.0 98.6
TEXTURA:
ARENO FRANCO
64
ELABORADO POR: Silvia Choqueticlla Tapia
COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICIÓN DE SEDIMENTOS
MUESTRA 6: ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO -α*MÉTODO Gs α Gs α γ γw (Poa γγ (Poa + (Pos + Pos) Po) -(Poas Po) * (Poas + α Po) + Po) MECÁNICO w tw t w en t20 t s e ºPos) ay 20 ns C(Pos º o ay C-o COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICION DE SEDIMENTOS Tema: DETERMINACION DEL FACTOR "K" (erodabilidad del suelo) Ubicación : Cantón Soraga, Municipio de Quillacas, ORURO Identificaci ón de la Muestra: Muestra M6 (739281, 7855088) Realizado por: Ing. Silvia Choqueticlla Tapia Fecha del ensayo: 15 / 11 / 2010 PESO DE LA MUESTRA: TAMIZ 3/8 Nº4 Nº8 Nº16 Nº200 BASE SUMA:
153.72
Peso Retenido Peso retenido Acumulado en c/tamiz grs. grs. 0.00 0.75 1.55 2.22 53.60 95.60 153.72
0.00 0.75 2.30 4.52 58.12 153.72
Peso que pasa grs. 153.7 153.0 151.4 149.2 95.6 0.0
65
grs
%Retenido %Que Pasa Acumulado 0.0 0.5 1.5 2.9 37.8 100.0
100.0 99.5 98.5 97.1 62.2 0.0
ELABORADO POR: Silvia Choqueticlla Tapia
COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICIÓN DE SEDIMENTOS
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO - MÉTODO HIDRÓMETRO COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICION DE SEDIMENTOS Tema: DETERMINACION DEL FACTOR "K" (erodabilidad del suelo) Ubicación : Cantón Soraga, Municipio de Quillacas, ORURO Identificación de la Muestra: Muestra M6 (739281, 7855088) Realizado por: Ing. Silvia Choqueticlla Tapia Fecha del ensayo: 15 / 11 / 2010 Gravedad específica : 2.50 Peso de la muestra seca : 50 grs. 1000 cm3 Volumen agua + suelo fino : Tipo de Hidrómetro: 151H
Tiempo Lectura Real Temp. ( Hr (cm.) ( Rr ) ºC ) (min.) 1 2 3 4 8 15 30 60
FRACCION
Arena Limo Arcilla
TOTAL
1007 1005 1004 1003 1003 1002 1002 1000
20 20 20 20 20 20 20 20
Diámetro ( mm.) 0.0561 0.0402 0.0330 0.0287 0.0203 0.0149 0.0103 0.0072
15.312 15.680 15.864 16.048 16.048 16.232 16.232 16.600
Velocidad sed.(cm/seg)
Ni ( % )
0.255 0.131 0.088 0.067 0.033 0.018 0.0086 0.0042
23.3 16.6 13.3 10.0 10.0 6.7 6.7 0.0
%Que Pasa Ajustado 14.5 10.1 8.1 6.1 6.1 4.1 4.1 0.0
Rango de CANTIDAD CANTIDAD CORREGIDA tamaños % % s/USDA (mm) 85 2 - 0.05 84.0 15 0.05 - 0.002 14.5 < 0.002 0 0 100.0 98.5
TEXTURA:
ARENO FRANCO
|
Calculo del factor K:
MUESTRA:
(TERRAZA ALUVIAL) M1 TEXTURA: FRANCO ARENOSO FRACCION
Arena Limo Arcilla
Rango de CANTIDAD Mi (mm) ln(Mi) tamaños Fi (%) s/USDA (mm) 2 - 0.05 68 0.5 -0.69 0.05 - 0.002 32 0.026 -3.65 < 0.002 0 0.001 -6.91
Fi*ln(Mi)
Dg (mm)
ln(Dg)
-47.10 -116.99 0.00
SUMA: -164.09 0.19 -1.64 66
K (t/ha*hr/ha*1/(MJ*mm))
0.044
ELABORADO POR: Silvia Choqueticlla Tapia
COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICIÓN DE SEDIMENTOS
MUESTRA:
M2 TEXTURA: ARENO FRANCO_a FRACCION
Arena Limo Arcilla
Rango de CANTIDAD Mi (mm) ln(Mi) tamaños Fi (%) s/USDA (mm) 2 - 0.05 82 0.5 -0.69 0.05 - 0.002 18 0.026 -3.65 < 0.002 0 0.001 -6.91
Fi*ln(Mi)
Dg (mm)
ln(Dg)
K (t/ha*hr/ha*1/(MJ*mm))
-56.88 -65.48 0.00
SUMA: -122.36 0.29 -1.22
0.037
MUESTRA:
M3 TEXTURA: ARENO FRANCO_b FRACCION
Arena Limo Arcilla
Rango de CANTIDAD Mi (mm) ln(Mi) tamaños Fi (%) s/USDA (mm) 2 - 0.05 86 0.5 -0.69 0.05 - 0.002 14 0.026 -3.65 < 0.002 0 0.001 -6.91
Fi*ln(Mi)
Dg (mm)
ln(Dg)
K (t/ha*hr/ha*1/(MJ*mm))
-59.61 -51.10 0.00
SUMA: -110.71 0.33 -1.11
0.033
MUESTRA:
M4 TEXTURA: ARENO FRANCO_c FRACCION
Arena Limo Arcilla
Rango de CANTIDAD Mi (mm) ln(Mi) tamaños Fi (%) s/USDA (mm) 2 - 0.05 81 0.5 -0.69 0.05 - 0.002 19 0.026 -3.65 < 0.002 0 0.001 -6.91
Fi*ln(Mi)
Dg (mm)
ln(Dg)
K (t/ha*hr/ha*1/(MJ*mm))
-56.14 -69.34 0.00
SUMA: -125.49 0.29 -1.25
0.038
MUESTRA:
M5 TEXTURA: ARENO FRANCO_d FRACCION
Arena Limo Arcilla
Rango de CANTIDAD Mi (mm) ln(Mi) tamaños Fi (%) s/USDA (mm) 2 - 0.05 84 0.5 -0.69 0.05 - 0.002 16 0.026 -3.65 < 0.002 0 0.001 -6.91
Fi*ln(Mi)
Dg (mm)
ln(Dg)
K (t/ha*hr/ha*1/(MJ*mm))
-58.22 -58.39 0.00
SUMA: -116.62 0.31 -1.17
0.035
MUESTRA:
M6 TEXTURA: ARENO FRANCO_e FRACCION
Arena Limo Arcilla
Rango de CANTIDAD Mi (mm) ln(Mi) tamaños Fi (%) s/USDA (mm) 2 - 0.05 85 0.5 -0.69 0.05 - 0.002 15 0.026 -3.65 < 0.002 0 0.001 -6.91
Fi*ln(Mi)
Dg (mm)
ln(Dg)
-58.92 -54.74 0.00
SUMA: -113.66 0.32 -1.14
67
K (t/ha*hr/ha*1/(MJ*mm))
0.034
ELABORADO POR: Silvia Choqueticlla Tapia
COLMATACION DE LA PRESA SORAGA POR DEPOSICIÓN DE SEDIMENTOS
ANEXO N°3 PRECIPITACION MEDIA ANUAL
68
ELABORADO POR: Silvia Choqueticlla Tapia