EVALUACION H HIDROLOGICA D DE LLA C CUENCA M MAURE Elaborado Por: MSc. Ing. Edwin Martin Pino Vargas PROYECTO ESPECIAL ESPECIAL TACNA - INSTITUTO NACIONAL NACIONAL DE DESARROLLO DESARROLLO Para: IV SEMINARIO NACIONAL DE HIDROLOGIA LIMA, 07 al 10 de Febrero del 2001
INDICE G GENERAL 1.
INTRODUCCION.
2.
INFORMACION INFORMACION EXISTENTE.
3.
GEOMORFOLOGIA GEOMORFOLOGIA SUPERFICIAL DE LA CUENCA.
4.
ANALISIS Y EVALUACION DE LA INFORMACION. INFORMACION.
5.
LA PRECIPITACION.
6.
LAS DESCARGAS.
7.
EVAPORACIÓN EVAPORACIÓN Y EVAPOTRANSPIRACION. EVAPOTRANSPIRACION.
8.
DISPONIBILIDAD DISPONIBILIDAD DE AGUA.
9.
ANALISIS DE EVENTOS EXTREMOS
10.
CONCLUSIONES CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. RECOMENDACIONES.
11.
ALBUM FOTOGRAFICO
1. INTRODUCCION 1.1. Aspectos Generales. El agua es la sustancia más abundante en la Tierra, es el principal constituyente de todos los seres vivos y es una fuerza importante que constantemente está cambiando la superficie terrestre. También es un factor clave en la climatización de nuestro planeta para la existencia humana y a la vez tiene influencia en el progreso de la civilización. La hidrología cubre todas las fases del agua en la tierra, es una materia de gran importancia para el ser humano y su ambiente. El papel de la hidrología aplicada es ayudar a analizar los problemas relacionados con estas labores y proveer una guía para el planeamiento y el manejo de los recursos hidráulicos. La región comprendida por los departamentos de Moquegua y Tacna se caracteriza, entre otros aspectos, por una extremada escasez de recursos hídricos. El estado actual del conocimiento del potencial de los recursos hídricos de escurrimiento superficial de dicha región es parcial concentrándose la mayor parte de la información existente en los puntos de aprovechamiento (captación o regulación) de algunos de los proyectos hidráulicos que se han propuesto, existiendo muchas áreas con poca o ninguna información. El siguiente esquema se puede observar la Interrelación de la Hidrología con otras ciencias como la meteorología, climatología, geología, hidráulica, oceanografía, estadística y el cálculo probabilístico. HIDROLOGIA
Meteorología(origen Meteorología(origen del agua)
Hidráulica (agua en proceso de movimiento)
Climato m atolo lo ía
Ocea Oceano no rafía rafía
Geol Geoloo ía
Estadística
Cálculo de Probabilidades
La hidrología versa sobre el agua en la tierra, su existencia y distribución, sus propiedades físicas y químicas y su influencia sobre el medio ambiente, incluyendo su relación con los seres vivos. El dominio de la hidrología abarca la historia completa del agua sobre la tierra. La complejidad geográfica del territorio peruano exige que el hombre deba aprender a dominar sus relaciones con el hábitat que lo sustenta. Dicho aprendizaje implica la adecuación permanente a las exigencias de preservar lo que existe y de aprovechar racionalmente las ventajas que el medio ofrece, evitando, por lo tanto, la utilización irreversible de la tierra, agua, bosques y praderas. La alteración de las relaciones del hombre con su medio ocurre principalmente por la presencia de fenómenos que perturban el equilibrio del clima y del medio ambiente en general. El fenómeno de “El Niño” constituye uno de tales eventos que con mayor severidad afecta dicho equilibrio, ya que modifica radicalmente variables como las de temperaturas extremas y las precipitaciones pluviales con su secuela de avalanchas y crecidas que ocasionan inundaciones, erosión del suelo, destrucción de taludes y obras de defensa así como la modificación de los cauces, etc. La Escorrentía Superficial es el fenómeno más importante desde el punto de vista de ingeniería, y consiste en la ocurrencia y el transporte de agua en la superficie terrestre. La mayoría de estudios hidrológicos están orientados al aprovechamiento del agua superficial y a la protección contra los fenómenos provocados por su movimiento. De la precipitación que alcanza alcanza el suelo, parte queda retenida ya sea en depresiones o como película en torno a partículas sólidas. Del excedente de agua retenida, parte se infiltra y parte escurre superficialmente. Se define como exceso de precipitación precipitación a la precipitación total caída al suelo menos la retenida e infiltrada. Puede ocurrir que el agua infiltrada venga, posteriormente, a aflorar en la superficie como fuente de una nueva escorrentía superficial. La Escorrentía Superficial comprende el exceso de la precipitación precipitació n que ocurre después de una lluvia intensa se mueve libremente por la superficie del terreno, la escorrentía es una corriente de agua que puede ser alimentada tanto por el exceso de precipitación como por las aguas subterráneas. El agua es un factor determinante en el desarrollo de los pueblos, motivo por el cuál es necesario su adecuado manejo. Al sur del Perú, en el departamento de Tacna, la oferta hídrica actual no abastece los requerimientos actuales por lo que se presenta un estado de déficit que no a sido superado a la fecha. Consientes de esta problemática problemática recurrimos a la ingeniería para evaluar la
calidad de vida frente al aprovechamiento económico, teniendo en cuenta que la explotación de un recurso natural es económicamente rentable en la medida que pueda ser recuperado físicamente. La contaminación de las aguas es un tema que preocupa a la medicina desde un punto de vista patológico desde hace mas de un siglo, cuando se relacionó claramente que las aguas para bebida podían ser un vehículo de gérmenes patógenos y responsables de muchas epidemias, relación ya establecida desde mucho mas antes por métodos puramente empíricos. Muchas legislaciones contienen normas de protección sanitaria desde hace varias décadas aunque suelen carecer de una base científica clara y acorde con los conocimientos actuales. Al aspecto puramente sanitario de la contaminación se ha añadido el aspecto químico de la misma, al crearse grandes núcleos urbanos, grandes zonas industriales, notables complejos agrícolas, etc. Actualmente la contaminación empieza a preocupar seriamente a las autoridades competentes y al público en general, como puede desprenderse fácilmente de la gran proliferación de artículos, notas, textos, congresos, cursos, etc. Los problemas de la contaminación han adquirido gran importancia en los países más desarrollados, que son a su vez los mas afectados, y los mayores avances corresponden a los Estados Unidos y los países del Mercado Común Europeo. Antiguamente sólo se pensaba en la cantidad de agua disponible, sin embargo su calidad es un factor muy importante, ya que puede decidir si es apto o no para cierto uso o si el tratamiento correctivo necesario va a ser económicamente viable. El agua es capaz de incorporar gran cantidad de sustancias al entrar en contacto con terrenos por donde circula. Estas sustancias naturales o de actividades humanas, pueden contaminar el acuífero, siendo las consecuencias posiblemente graves y llegar a situaciones de remedio muy costosas. La calidad del agua esta en función de sus características químicas, físicas, bacteriológicas, biológicas y radioactivas, que pueden afectar su adaptabilidad al uso poblacional (agua potable) y agrícola. 1.2. Antecedentes. El Proyecto Especial Tacna (PET) organismo dependiente del Instituto Nacional de Desarrollo, tiene a su cargo la implementaron de proyectos de desarrollo en el ámbito del departamento de Tacna, orientados a mejorar las condiciones de vida de la población.
Se busca monitorear y evaluar las fuentes de agua superficial que son de vital importancia para el estudio de las demandas y disponibilidades de agua para diferentes usos así como para obras de protección del medio ambiente y de las estructuras hidráulicas construidas. Esto se origina por la necesidad de contar con información hidrológica y climática que permita evaluar las diferentes fuentes de recursos hídricos en cuanto a cantidad y calidad, de manera que se pueda contar con información histórica acumulada para poder actualizar los estudios hidrológicos de los proyectos existentes y poder optimizar su aprovechamiento. 1.3. Objetivo. El objetivo de la evaluación es determinar las características hidrológicas y disponibilidad de los recursos hídricos superficiales en la cuenca del río Maure, teniendo en cuenta su variabilidad anual e interanual. 1.4. Justificación. El departamento de Tacna, se caracteriza, entre otros aspectos por una extremada escasez de recursos hídricos. Ello a motivado el planteamiento de numerosos proyectos hidráulicos de trasvase de agua de la cuenca del río Maure, para satisfacer diversos usos del agua, como poblacional, irrigación y generación de energía. Estos proyectos contemplan el aprovechamiento del agua, por lo que se ha tenido que instalar estaciones hidrometeorológicas, que brindan valiosa información para la evaluación de dichos recursos. 1.5. Descripción General. Para la presente evaluación se ha recopilado, toda la información pluviométrica e hidrométrica existente en el área de estudio, así como, la información de evaporación y otros. Asimismo se ha efectuado una revisión de los estudios anteriores. El sistema de medición de descargas, conformado por estaciones hidrométricas de diversos tipos viene siendo inspeccionada en el campo en forma mensual, con el fin de lograr una buena calidad de datos registrados.
La información hidrológica ha sido analizada estadísticamente utilizando pruebas estándar adecuadas, esto con la finalidad de evaluar su homogeneidad o consistencia. Según el Inventario de Regional de Aguas Superficiales del Sur del Perú”, elaborado por ONERN en 1984, la cuenca del río Maure, incluyendo aquella de los ríos Uchusuma y Kaño hasta la frontera con Bolivia, tiene una extensión total de 2 311 Km2., toda localizada por encima de los 3 900 m.s.n.m. Los registros de descargas en la red Hidrométrica de la cuenca del río Maure son: Vilacota sobre el río Quilvire, Ancoaque, Chuapalca y Frontera sobre el río Maure. En la figura No. 01, se muestra el plano de ubicación de la zona de estudio.
CUENCA INTERNACIONAL DEL RIO MAURE EN EL SISTEMA TITICACA, DESAGUADERO, LAGO POOPO Y SALAR DE COIPASA (TDPS)
LAGO TITICACA
CONFLUENCIA MAURE-DESAGUADERO
PERU BOLIVIA 75% CHILE
LAGO POOPO
SALAR DE COIPASA
2. INFORMACION E EXISTENTE 2.1. Información Cartográfica. Para la elaboración del presente documento se ha utilizado la siguiente información cartográfica:
Cartas Nacionales Aerofotogramétricas a escala 1/100 000, publicadas por el Instituto Geográfico Nacional. Estas cubren la totalidad del área de estudio.
Fotografías Aéreas del área de estudio.
Imágenes de Satélite.
2.2. Información Meteorológica. Para la evaluación de la precipitación, se recurrió a los registros mensuales de 08 estaciones pluviométricas, ubicadas en la cuenca de estudio y cuencas vecinas. Para mayor información en el Cuadro No. 01, se muestra el listado de dichas estaciones, indicando en cada caso su ubicación geográfica, código altitud y periodo de registro y la entidad responsable de su operación. CUADRO No. 01
ESTACIONES DE PRECIPITACION SELECCIONADAS EN EL AREA DE ESTUDIO NUMER O CU ENCA VARIAB LE HIDR OL OGICA CODIGO ESTACION NORTE
ESTE
ALT IT UD PERIODO DE REGISTRO
FU ENTE
1
MAURE
PRECIPITACION TOTAL
19151101 CHUAPALCA8088000 433000
4250
1964 / I -1998/XII
SENAMHI-PET
2
MAURE
PRECIPITACION TOTAL
19151102 HALLAPALC 8095700 418800
4250
1964/I-1998/XII
SENAMHI
3
MAURE
PRECIPITACION TOTAL
19151103 VILACOTA 8106000 392000
4390
1964/I-1998/XII
SENAMHI-PET
4
MAURE
PREC IPITAC ION T OT AL
1 9151104
8098500 403800
4350
1990/X- 1998/VI
PET
5
LOCUMBA
PRECIPITACION TOTAL
19101102 ANDARAVE8092800 368000
3415
1964 / I - 1998 / XII
SENAMHI-T
6
LOCUMBA
PRECIPITACION TOTAL
19101103 SUCHES 8130900 352300
4452
1956 / I - 1998 / X
SPL
7
LOCUMBA
PRECIPITACION TOTAL
1910110C VIZCACHAS 8132670 373000
4500
1993 / I - 1998 / XII
PET
8
ILAVE
PRECIPITACION TOTAL
19141102 OYPA COYP 8125000 409500
4420
1969 / I - 1997 / XII
SENAMHI-PET
KOVIRE
2.3. Información Hidrométrica. Para la evaluación hidrológica del área de estudio, se tiene un total de 10 estaciones hidrométricas, las que se encuentran en la cuenca del río Maure, de la vertiente del Titicaca. Para mayor información en el Cuadro No. 02 se muestra el listado de las estaciones hidrométricas indicando en cada caso su ubicación geográfica, código altitud y periodo de registro y la entidad responsable de su operación.
CUADRO No. 02
ESTACIONES DE DESCARGAS SELECCIONADAS EN EL AREA DE ESTUDIO NUMERO CUENCA VARIABLE HIDROLOGICA
CODIGO
ESTACION
NORTE
ESTE ALTITUD PERIODO DE REGISTRO
FUENTE
1
MAURE
DESCARGAS MEDIAS
19151112 CHALLAPALCA 8095700 418800
4230
1964/I-1973 / XII
SENAMHI
2
MAURE
DESCARGAS MAXIMAS
19151122 CHALLAPALCA 8095700 418800
4230
1963 / IX-1973/XII
SENAMHI
3
MAURE
DESCARGAS MINIMAS
19151132 CHALLAPALCA 8095700 418800
4230
1964/I-1973/XII
SENAMHI
7
MAURE
DESCARGAS MEDIAS
19151111
CHUAPALCA
8088000 433000
4158
1963/I-1998/XII
SENAMHI -PET
8
MAURE
DESCARGAS MAXIMAS
19151121
CHUAPALCA
8088000 433000
4158
1963/I-1998/XII
SENAMHI -PET
9
MAURE
DESCARGAS MINIMAS
19151131
CHUAPALCA
8088000 433000
4170
1963/I-1998/XII
SENAMHI -PET
14
MAURE
DESCARGAS MEDIAS
19151116 LA FRONTERA 8075830 450000
4000
1964/I-1998/XII
SENAMHI -PET
15
MAURE
DESCARGAS MAXIMAS
19151126 LA FRONTERA 8075830 450000
4000
1991/VII-1998/XII
SENAMHI -PET
16
MAURE
DESCARGAS MINIMAS
19151136 LA FRONTERA 8075830 450000
4000
1991/VII-1998/XII
SENAMHI -PET
17
MAURE
DESCARGAS MEDIAS
19151113
VILACOTA
8106000 392000
4400
1964/I-1998/XII
SENAMHI -PET
18
MAURE
DESCARGAS MAXIMAS
19151123
VILACOTA
8106000 392000
4400
1964/I-1998/XII
SENAMHI -PET
19
MAURE
DESCARGAS MINIMAS
19151133
VILACOTA
8106000 392000
4400
1964/I-1998/XII
SENAMHI -PET
2.4. Estudios Existentes Los estudios existentes elaborados para la zona en estudio son los siguientes:
Simulación Hidrológica del Planeamiento Hidráulico del Sistema Vilavilani II. PEAE-INADE 2000.
Evaluación del escurrimiento superficial para localizar estaciones de aforo en el cauce del río Maure entre bocatoma Ancoaque y confluencia con el río Ancomarca. Manuel Vásquez Moreno. 1999.
Estudio de Factibilidad Descontaminación del río Maure. Consultora ATA 1999.
Simulación y regla de operación del sistema Vilavilani para la etapa de remodelación del canal Uchusuma. 1999.
Reporte de datos de estaciones hidrometeorológicas. 1999.
Estudio Definitivo de Suministro de energía eléctrica a la planta de bombeo Chuapalca. SAE. 1999.
Problemática hídrica de Tacna y su solución. 1998.
Plan de emergencia en Tacna ante presencia del Fenómeno del Niño. 1998.
Estudio definitivo represamiento Maure y Ancomarca. ATA 1997
Actualización hidrológica de los proyectos Kovire y Vilavilani. Ing. G. Vera Fung. 1996
Investigación y desarrollo de recursos hídricos. 1996
Estudio de aguas subterráneas Kallapuma y alrededores. 1996.
Estudio Definitivo represamientos Maure y Ancomarca y Estación de Bombeo. G. Vera Fung. 1996.
Planeamiento hidráulico del Sistema Chuapalca. Ing. L. Nazario H. 1995
Estudio de simulación y optimización hidrológica sistema Kovire-Vilavilani. Ing. E. Gonzáles Otoya. 1995.
Capítulo de Hidrología ríos Maure y Kaño estudios básicos Kallapuma y Alrededores. 1995.
Hidrología y Simulación del Sistema Kovire. J. De Piérola. 1991.
Estudio de Hidrología y Simulación del Sistema Vilavilani. J. De Piérola. 1991.
Estudio hidrológico del altiplano sur. IPEN-PEPO y PET. 1995.
Hidrología de las cuencas del proyecto Kovire. G. Vera Fung. 1988.
Estudio hidrológico del río Vizcachas en Pasto Grande. ONERN 1983.
Inventario y evaluación nacional de aguas superficiales. ONERN 1980.
Red hidrométrica del proyecto. Inventario y evaluación. EICTM Ministerio de Agricultura 1979.
Análisis hidrológico de los ríos Sama y Locumba. EICTM Ministerio de Agricultura 1978.
Desarrollo de los recursos hídricos superficiales de Tacna y Moquegua. Resumen. EICTM Ministerio de Agricultura 1978.
Estudio de aprovechamiento de la cuenca del río Uchusuma para la irrigación de tierras de Uchusuma y Magollo en actual desarrollo. EICTM Ministerio de Agricultura 1977.
Actualización hidrológica del proyecto Maure. EICTM Ministerio de Agricultura 1977.
Planeamiento general de proyectos de aprovechamiento hidráulico para Tacna y Moquegua. Informe preliminar. EICTM Ministerio de Agricultura 1977.
Red meteorológica del área de proyecto. Inventario y evaluación. EICTM Ministerio de Agricultura 1977.
Inventario, evaluación y uso racional de los recursos naturales de la costa - cuenca de los ríos Osmore, Locumba, Sama y Caplina. ONERN 1976.
Mapa ecológico del Perú. ONERN 1976.
Investigación y desarrollo de los recursos hídricos subterráneos y sistema planificado de producción para abastecimiento de agua. Southern Perú Copper Corporation. 1974.
Informe sobre los nuevos estudios técnicos de la segunda etapa del Plan Tacna. Corporación de Fomento y Desarrollo del Departamento de Tacna. Electric Power Develpment Company Ltda. 1972.
3. GEOMORFOLOGIA S SUPERFICIAL D DE L LA C CUENCA La geomorfología superficial de la cuenca se desarrolla con la finalidad de exponer la terminología e índices con los cuales el hidrólogo define y analiza a una cuenca hidrográfica, para describir sus principales características físicas, que condicionan su comportamiento desarrollando los diversos métodos de cálculo y presentación de resultados.
hidrológico,
La morfología comprende el estudio de las formas superficiales y en ese sentido la geomorfología estudia y pretende cuantificar determinados rasgos propios de la superficie terrestre. La cuenca es la totalidad del área drenada por una corriente o sistema interconectado de cauces, tales que todo o parte del escurrimiento originado en tal área es descargado a través de una única salida. En el Cuadro No. 03, se muestran los resultados de parámetros geomorfológicos de la cuenca. CUADRO No. 03
RESUMEN DE RESULTADOS DE LA EVALUACION GEOMORFOLOGICA DE LA CUENCA PARAMETRO GEOMORFOLOGICO SUPERFICIE O AREA DE LA CUENCA PERIMETRO DE LA CUENCA FORMA DE LA CUENCA
SIMBOLOGIA
UNIDADES
VALOR NUMERICO
2
A
Km
1974,81
P
Km
251,32
Coeficiente de Compacidad
Cc
-
1,59
Relación de Elongación
Re
-
0,59
Factor de Forma
Ff
-
0,36
L
Km
52,80
RECTANGULO EQUIVALENTE
l
Km
37,40
ELEVACION MEDIA DE LA CUENCA
Em
m.s.n.m.
4483,42
PENDIENTE DE LA CUENCA
Sc
%
15,99
Orden de Corrientes
Oc
-
5
Relación de Bifurcación
Rb
-
de 3,76 a 4,25
Densidad de Drenaje
Dd
CARACTERISTICAS DE LA RED DE DRENAJE
Frecuencia de Corrientes
F
2
Km/Km -2
Km
0,76 0,18
3.1. Área de la Cuenca. Para el caso de la zona de estudio el área de la cuenca ha sido determinada utilizando formato digital (DXF). Mediante el ingreso de información georeferenciada vía tablero electrónico y procesado con un programa denominado AUTO CAD, se logró desarrollar en forma automatizada la geomorfología superficial de la cuenca. El área de cuenca es de 1 974,81 Km 2 y el perímetro de 251,32 Km. 3.2. Forma de la cuenca. La forma de la cuenca definitivamente afecta las características de la descarga de la corriente, principalmente en los eventos de flujo máximo. En general, los escurrimientos de una cuenca de forma casi circular serán diferentes a los de otra, estrecha y alargada, de la misma área. El coeficiente de compacidad calculado para la cuenca Maure es de 1,59, lo que indica una
deformación moderada de la cuenca respecto al valor límite teórico que la unidad. La relación de elongación resultante para la cuenca Maure es de 0,59. La bibliografía indica que valores cercanos a la unidad están relacionados relieves suaves y Re de 0.6 a 0.8 indica relieves fuertes o pendientes pronunciadas, por lo que la cuenca en estudio tiene un relieve suave que no llega a los valores que indican pendientes pronunciadas. El valor calculado para el factor de forma de la cuenca Maure es 0,36, el mismo que es indicador de una cuenca ligada estrechamente a crecientes súbitas. 3.3. Curva Hipsométrica de la cuenca. La curva hipsométrica o curva de área-elevación se construye determinando el área entre curvas de nivel y representando en una gráfica el área acumulada por encima o por debajo de una cierta elevación o cota. La curva hipsométrica elaborada se muestra en el siguiente cuadro. Dicha curva ha servido para determinar la altitud media de la cuenca.
CURVA HIPSOMETRICA CUENCA RIO MAURE COTAS INTERVALO DE CLASE (msnm) 5500 5400 5400 5300 5300 5200 5200 5100 5100 5000 5000 4900 4900 4800 4800 4700 4700 4600 4600 4500 4500 4400 4400 4300 4300 4200 4200 4100 4100 4000 TOTAL
COTA MEDIA INTERVALO DE CLASE (msnm) (2) 5450 5350 5250 5150 5050 4950 4850 4750 4650 4550 4450 4350 4250 4150 4050
* Producto Utilizado para determinar la altitud media de la cuenca.
AREA PARCIAL (Km ) (3) 1,74 3,85 12,08 19,98 44,93 65,23 111,81 169,08 201,43 226,10 228,86 252,77 375,95 241,24 19,79 1974,81
AREA ACUMULADA (Km ) 1,74 5,58 17,66 37,64 82,57 147,79 259,60 428,68 630,11 856,21 1085,07 1337,83 1713,78 1955,02 1974,81
PORCENTAJE AREA ACUM. (%) 0,09 0,28 0,89 1,91 4,18 7,48 13,15 21,71 31,91 43,36 54,95 67,74 86,78 99,00 100,00
PRODUCTO (*) (2)x(3) 9466,65 20570,75 63409,50 102886,70 226886,40 322873,65 542273,65 803111,00 936635,55 1028773,20 1018409,20 1099532,10 1597791,75 1001154,30 80145,45 8853919,85
CURVA HIPSOMETRICA CUENCA RIO MAURE 5600
5400
5200
) m n s m ( S E D U T I T L A
5000
4800
4600
4400
4200
4000 0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
PORCENTAJE DE AREA ACUMULADA(%)
3.4. Rectángulo equivalente. El rectángulo equivalente es lógicamente
una transformación puramente geométrica de la
cuenca en un rectángulo de igual perímetro, convirtiéndose las curvas de nivel en rectas paralelas al lado menor, siendo éstos la primera y la última curva de nivel. El rectángulo equivalente determinado con fines de transformación de la cuenca para modelos de escurrimiento superficial tiene longitudes de 52,8 Km y 37,4 Km (Lxl).
RECTANGULO EQUIVALENTE CUENCA RIO MAURE COTAS INTERVALO DE CLASE (msnm) 5500 5400 5300 5200 5100 5000 4900 4800 4700 4600 4500 4400 4300 4200 4100
5400 5300 5200 5100 5000 4900 4800 4700 4600 4500 4400 4300 4200 4100 4000
TOTAL
COTA MEDIA INTERVALO DE CLASE (msnm)
AREA PARCIAL (Km )
AREA ACUMULADA (Km )
LONG. ACUMULADA DEL RECTANGULO EQUIVALENTE
5450 5350 5250 5150 5050 4950 4850 4750 4650 4550 4450 4350 4250 4150 4050
1,74 3,85 12,08 19,98 44,93 65,23 111,81 169,08 201,43 226,10 228,86 252,77 375,95 241,24 19,79
1,74 5,58 17,66 37,64 82,57 147,79 259,60 428,68 630,11 856,21 1085,07 1337,83 1713,78 1955,02 1974,81
0,03 0,11 0,33 0,71 1,56 2,80 4,92 8,12 11,93 16,22 20,55 25,34 32,46 37,03 37,40
1974,81
3.5. Elevación media de la cuenca. La altura media de la cuenca tiene influencia fundamental en el régimen hidrológico, puesto que la tiene sobre las precipitaciones que alimentan el ciclo hidrológico de la cuenca; generalmente se encuentra buena correlación entre este parámetro y otros índices de las cuencas de una región o área específica. A partir de la curva hipsométrica, se puede determinar fácilmente la denominada elevación mediana de la cuenca, la cual equivale a la cota correspondiente al 50% del área de la cuenca y la elevación media se calcula ponderando la cota media respecto al área parcial. La elevación media de la cuenca ha sido calculada utilizando la curva hipsométrica y se ha determinado que es de 4 483,42 m.s.n.m. 3.6. Pendiente de la Cuenca. La pendiente de la cuenca tiene bastante importancia con relación a la infiltración, escurrimiento superficial, humedad del suelo y la contribución del agua subterránea al flujo en los cauces. Es uno de los factores físicos que controlan el tiempo del flujo sobre el terreno y tiene influencia directa en la magnitud de las avenidas o crecidas. Para determinar la pendiente de la cuenca se utilizó un desnivel de 100 m. entre curvas de nivel, la longitud de cada una de las curvas de nivel desde la 4 100 hasta la 5 400 m.s.n.m. y el área de la cuenca. La pendiente de la cuenca es de 16,00 %. PENDIENTE MEDIA DE LA CUENCA RIO MAURE COTAS DE CLASE (msnm)
LONGITUDES PARCIALES (Km)
LONGITUDES ACUMULADAS (Km)
5400 5300 5200 5100 5000 4900 4800 4700 4600 4500 4400 4300 4200 4100 TOTAL
8,46 20,56 54,71 91,65 196,08 255,53 369,11 437,33 421,51 362,51 309,52 230,06 283,00 117,38 3157,41
8,46 29,02 83,73 175,38 371,46 626,98 996,09 1433,42 1854,94 2217,45 2526,97 2757,03 3040,03 3157,41
CALCULOS EFECTUADOS AREA DE LA CUENCA DESNIVEL ENTRE CURVAS LONGITUD TOTAL DE CURVAS PENDIENTE DE LA CUENCA
2
1974,81 Km . 100,00 m. 3157,41 Km. 15,99 %
3.7. Características de la red de drenaje. Se llama Red de drenaje de una cuenca, al sistema de cauces por el que fluyen los escurrimientos superficiales, subsuperficiales y subterráneos, de manera
temporal o
permanente. Para la cuenca del río Maure, se calculó un orden de corriente de 5, lo que indica que la cuenca es de gran magnitud en cuanto a su ramificación. Esto esta directamente ligado a la magnitud superficial de la cuenca. Las relaciones de bifurcación varían entre 3.0 y 5.0 para cuencas en las cuales las estructuras geológicas no distorsionan el modelo de drenaje. El valor mínimo teóricamente posible de 2.0 difícilmente se alcanza en condiciones naturales y en general el valor promedio es del orden de 3.50. D.R. Coates encontró que la relación de bifurcación de corrientes de primero a segundo orden varía de 4.0 a 5.1 y de las de segundo a tercer orden fluctúa de 2.8 a 4.9. La cuenca Maure tiene una relación de bifurcación que varía de 3,76 a 4,25, lo que indicaría según el postulado de Horton que las estructuras geológicas de la cuenca no distorsionan el modelo de drenaje de la misma. La densidad de drenaje para la cuenca del Maure es de 0,76 Km/Km 2, lo que es un indicador de drenaje regular en cuanto el límite de 0,5 Km/Km 2, es un indicador de drenaje deficiente. La cuenca Maure, presenta una frecuencia de corriente de 0,18 Km -2, este valor representa el número de cauces por unidad de área en Km 2, de la cuenca.
CARACTERISTICAS DE LA RED DE DRENAJE No. 1 2 3 4 5
ORDEN DE RAMIFICACION 1 2 3 4 5
TOTAL
N° DE CAUCES
LONG ITUD (Km)
270 64 17 4 1
979,10 237,75 164,42 59,77 64,23
356
1505,26
RELACION DE BIFURCACION 4,22 3,76 4,25 4,00
DENSIDAD DE FRECUENCIA DE 2 -2 DRENAJE (Km/Km ) CORRIENTES (Km )
0,76
0,18
4. ANALISIS yy E EVALUACION D DE LLA IINFORMACION 4.1. Generalidades. Uno de los aspectos más importantes de un estudio hidrológico, es la determinación de la homogeneidad y la consistencia de los datos a emplearse, fundamentalmente cuando éste se orienta a la evaluación de los recursos hídricos. La inconsistencia, puede producirse por factores naturales o por acción del hombre, y se presenta como saltos y tendencias; mientras que la no homogeneidad, definida como cambios en los datos registrados con el tiempo, se da como consecuencia del movimiento o traslado de la estación o por cambios en el medio ambiente de la misma.
DIAGRAMA DEL ANALISIS ESTADISTICO DE DATOS HIDROLOGICOS
VARIABLE HIDROMETEOROLOGICA REGISTRADA (Precipitación, Evaporación, Descargas, Temperatura, Velocidad de Viento, etc.
REGISTRO HIDROMETEOROLOGICO Completación de Datos Análisis Estadístico de Datos Hidrológicos (Pruebas de Homogeneidad y Análisis de Frecuencias Hidrológicas)
INFORMACION DISPONIBLE Técnicas de Modelamiento
ESTUDIOS HIDROLOGICOS DE APROVECHAMIENTO Y PROTECCION, BALANCES SUPERFICIALES Y SUBTERRANEOS, ETC.
4.2. Análisis de Consistencia. En hidrología de lo que se trata es de evaluar científicamente el continuo ciclo del agua, su ocurrencia, circulación y distribución, sus propiedades físicas y su reacción con el medio ambiente, el problema debe ser visualizado y analizado mediante uso de modelos. Un modelo hidrológico puede ser una conceptualización mental, una relación empírica, un invento físico o una colección de fórmulas matemáticas y/o estadísticas que a su vez pueden clasificarse como determinísticas, paramétricas, estocásticas o una combinación de ambas. La solución de muchos problemas de hidrología requiere del uso de computadoras, las cuales simplifican los cálculos laboriosos. Sin embargo para elaborar un programa de computo se requiere un amplio conocimiento del fenómeno y su correspondiente modelo matemático. El análisis de frecuencias es procedimiento para estimar la frecuencia de ocurrencia o probabilidad de ocurrencia de eventos pasados o futuros. El análisis de frecuencias requiere que los datos sean homogéneos e independientes. La restricción de homogeneidad asegura que todas las observaciones provengan de la misma población. La restricción de independencia asegura que un evento hidrológico tal como una gran tormenta aislada, no entre en el conjunto de datos mas de una vez. La presente publicación ha sido elaborada utilizando básicamente formulaciones en hoja electrónica de cálculo desarrollando en forma automatizada los cálculos repetitivos que se presentan en hidrología. 4.3. Período común de análisis. El período común de análisis para el caso de las estaciones de precipitación a sido definido de 1964 a 1998. En este período de años algunas de las estaciones en análisis cuentan con información completa y otras estaciones han sido completadas utilizando correlaciones y matrices. 4.4. Corrección de registros. Si luego de aplicar las pruebas de homogeneidad o consistencia se concluye que no hay diferencia estadística en la media y la variancia, entonces no se efectúa ningún tipo de corrección. En los casos cuyos resultados muestran diferencias estadísticamente significativas, en la media y la
variancia, se procedió a realizar la corrección mediante una ecuación que permite mantener los parámetros del período más confiable. Esta ecuación se expresa como sigue a continuación:
X
´
X
(t )
´
(t )
X t
X 1
S 1 ( x )
X t
S 2 ( x )
X 2
S 2 ( x )
S 1 ( x )
X 2
X 1
Ecuación (1)
Ecuación (2)
Donde: X´(t)
= Valor corregido de la información.
X(t)
= Valor a ser corregido.
La ecuación (1), es utilizada cuando el período corregido es el primero, y la ecuación (2), cuando el período corregido es el segundo. También se puede efectuar una corrección utilizando las pendientes de las rectas definidas en los períodos identificados, esto nos dará una relación de pendiente que nos permitirá corregir la información más reciente y generar información corregida sobre la curva doble masa. 4.5. Reconstitución y extensión de registros. La falta de algunos datos o de un período considerable en los registros históricos es un problema común que se encuentra al realizar un estudio hidrológico. Uno o dos datos faltantes dentro de un registro es considerado un problema despreciable y puede completarse con la media aritmética o en algunas circunstancias, es ventajoso utilizar una estación cercana. En cambio, cuando los registros son de longitud insuficiente, se utilizan otros registros y se formulan relaciones que permiten alargar y/o completar el período de registro necesario. En el caso que habían datos faltantes se procedió a su completación. El procedimiento utilizado en la completación de datos faltantes en algunos casos ha sido ha sido el de la regresión y en otros simplemente la media aritmética de la serie mensual. 4.6. Resultados del análisis y evaluación de la información hidrológica. Los resultados de los análisis estadísticos practicados a la información de precipitación y descargas de las estaciones inmersas en el ámbito de estudio, se muestra en los cuadros No. 04 y 05 respectivamente. Se puede observar que gran parte de la información es consistente y en
caso que no lo ha sido se procedió a efectuar la corrección respectiva. Este procedimiento de análisis es fundamental para validar la información que será utilizada en la determinación de la precipitación media de la cuenca y las disponibilidades de agua en puntos de interés. CUADRO No. 04
RESUMEN DE RESULTADOS ANALISIS DE HOMOGENEIDAD ESTACIONES DE PRECIPITACION
CUENCA
CODIGO
ENE
ESTACION
FEB
MAR
ABR MAY
P1
P2
P3
P4
P1
P2
P3
P4
P1
P2
P3
P4
JUN
JUL
AGO
SEP
OCT
NOV
DIC
P1
P2
P3
P4
P1
P2
P3
P4
P1
P2
P3
P4
H
NH
H
H
NH
NH
H
H
H
H
H
H
MAURE
19151101
CHUAPALCA
NH
H
H
H
NH
H
H
H
H
H
H
H
S/A 1
S/A 1
S/A 1
S/A 1
S/A 1
S/A 1
MAURE
19151102
CHALLAPALCA
NH
NH
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
S/A 1
S/A 1
S/A 1
S/A 1
S/A 1
S/A 1
H
H
H
H
NH
NH
H
H
H
H
NH
H
MAURE
19151103
VILACOTA
NH
NH
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
S/A 1
S/A 1
S/A 1
S/A 1
S/A 1
S/A 1
NH
NH
H
H
NH
NH
H
H
H
H
H
H
MAURE
19151104
KOVIRE
S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2
S/A 2
S/A 2
S/A 2
S/A 2
S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2
LOCUMBA
19101102
CANDARAVE
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
S/A 1
S/A 1
S/A 1
S/A 1
S/A 1
S/A 1
NH
NH
H
H
NH
NH
H
H
H
H
H
H
LOCUMBA
19101103
SUCHES
NH
NH
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
S/A 1
S/A 1
S/A 1
S/A 1
S/A 1
S/A 1
H
H
H
H
NH
NH
H
H
NH
NH
H
H
LO CUM BA
1 91 011 0C
V IZ CAC HA S
S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2
S/A 2
S/A 2
S/A 2
S/A 2
S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2 S/A 2
ILAVE
19141102
COYPA COYPA
S/A 1
S/A 1
S/A 1
S/A 1
S/A 1
S/A 1
NH
NH
NH
NH
H
H
H
H
H
H
H
NH
H
H
H
NH
H
H
H
NH
H
NH
NH
P1
S/A 1
No Homogenea o Inconsistente. Homogenea o Consistente. Sin Análisis debido a la gran cantidad de valores cero que contiene la serie.
P3
Prueba Estadística No paramétrica de Helmert Prueba Estadística No paramétrica de las Secuencias Curva Doble Masa
S/A 2
Sin Análisis debido al corto tamaño de la serie.
P4
Prueba Estadística Paramétricas (T de Student para medias y F de Fisher para Variancia.
H
P2
NH
H
CUADRO No. 05
RESUMEN DE RESULTADOS ANALISIS DE HOMOGENEIDAD Y AJUSTE A DISTRIBUCIONES TEORICAS ESTACIONES DE DESCARGAS CUENCA
CODIGO
ESTACION
A NA LI SI S D E H OM OG EN EI DA D O CO NS IS TE NC IA
VARIABLE HIDROLOGICA
P RU EB AS DE AJ US TE A D IS TR IB UC IO NE S T EO RI CA S
HELMERT
SECUENCIAS
T STUDENT
F FISHER
DOBLE MASA
NORMAL
LOGNORMAL
MAURE
19151112
CHALLAPALCA
DESCARGA MEDIA
NH
NH
NH
H
H
SI
SI
MAURE
19151122
CHALLAPALCA
DESCARGA MAXIMA
NH
H
NH
H
H
SI
SI
MAURE
19151132
CHALLAPALCA
DESCARGA MINIMA
H
H
NH
H
H
SI
SI
MAURE
19151111
CHUAPALCA
DESCARGA MEDIA
NH
NH
NH
H
H
SI
SI
MAURE
19151121
CHUAPALCA
DESCARGA MAXIMA
NH
H
NH
H
H
SI
SI
MAURE
19151131
CHUAPALCA
DESCARGA MINIMA
H
H
NH
H
H
SI
SI
MAURE
19151116
LA FRONTERA
DESCARGA MEDIA
H
H
NH
H
H
SI
SI
MAURE
19151126
LA FRONTERA
DESCARGA MAXIMA
H
NH
NH
H
H
SI
SI
MAURE
19151136
LA FRONTERA
DESCARGA MINIMA
NH
H
NH
H
H
SI
SI
MAURE
19151113
VILACOTA
DESCARGA MEDIA
NH
NH
NH
H
H
SI
SI
MAURE
19151123
VILACOTA
DESCARGA MAXIMA
H
H
NH
H
H
SI
SI
MAURE
19151133
VILACOTA
DESCARGA MINIMA
H
NH
NH
H
H
SI
SI
NH
No Homogenea o Inconsistente.
H
Homogenea o Consistente.
SI
Existe suficiente evidencia estadística de buen ajuste a la distribución teórica seleccionada.
GUMBEL
5. LA P PRECIPITACION El régimen hidrológico de una región es función de características físicas, geológicas, topográficas y climatológicas. Los factores climáticos más importantes son la precipitación, la evaporación, la temperatura, la humedad del aire y los vientos, estos últimos tres en la medida en que ejercen influencia sobre la precipitación y la evaporación. Luego de haber realizado los cálculos respectivos que incluyeron planimetrados en AUTOCAD, se obtuvo que la precipitación media anual de la cuenca según el método utilizado es: Método de los Promedios 377,82 mm/año, por el método de la Isoyetas es 351,68 mm/año, por el método de los polígonos de Thiessen es de 359,83 mm/año y por el método de Thiessen Mejorado de 342,01
LOGPEARSON
mm/año. Se puede notar que no hay diferencia significativa entre los métodos aplicados pero si existe diferente grado de dificultad en su aplicación por lo tedioso que resulta su aplicación. En este sentido el método de los Thiessen Mejorado es el más tedioso en su aplicación. El promedio de precipitación media anual de la cuenca Maure para los diferentes métodos aplicados es de: 357,83 mm/año, con una desviación estándar de 15,18 mm/año. Apoyados en estos cálculos realizados podemos decir que la precipitación media anual en la cuenca Maure es del orden de los 360 mm/año, con un coeficiente de variabilidad de 4,24 %. Los resultados se muestran en el Cuadro No. 06. CUADRO No. 06
DETERMINACION DE LA PRECIPITACION MEDIA ANUAL COORDENADAS UTM CODIGO No.
ESTACION E
N
PRECIPITACION TOTAL ANUAL (mm)
AREA DE INFLUENCIA
1154,44
134,71
2
(Km )
PRECIPITACION MEDIA ANUAL - METODOS DE CALCULO EMPLEADOS THIESSEN MEJORADO PROMEDIOS
ISOYETAS
THIESSEN PESOS
PRECIPITACION
212,43
0,578
210,02
10,77
0,128
20,20
19151101
1
431268
8087366
CHUAPALCA
363,39
1 91 511 02
2
4 18 80 0
8 09 570 0
C HA LL AP AL CA
3 63 ,7 0
19101102
3
368000
8092800
CANDARAVE
157,91
19101103
4
352300
8130900
SUCHES
360,27
1910110C
5
418200
8063600
PAUCARANI
375,38
229,20
43,57
0,087
32,75
19141102
6
409500
8125000
COYPA COYPA
426,34
376,37
81,25
0,154
65,57
S/C
7
449000
8055000
VISVIRE
291,00
11,80
0,046
13,46
359,83
0,993
342,01
80,09
TOTALES
METODO EMPLEADO
1974,81
ESTACIONES UTILIZADAS
Promedios
1, 2, 4, 5, 6, 7
Isoyetas
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
Thiessen
1, 3, 5, 6, 7
Thiessen Mejorado
1, 3, 5, 6, 7
377,82
351,68
PROMEDIO GLOBAL DESVIACION ESTANDAR COEF. VARIABILIDAD
357,83 mm 15,18 mm 4,24 %
6. LAS D DESCARGAS 6.1. Generalidades. El análisis de la variabilidad de las descargas del río Maure nos permitió evaluar el comportamiento hidrológico de un determinado período, y consecuentemente, distinguir, entre otros aspectos, los años húmedos y secos y dentro de ellos, sus valores críticos. Una forma de visualizar esta variabilidad, es utilizar valores adimensionales resultantes de la comparación del valor mensual con el promedio anual del período en cuestión. En tal sentido para la presente evaluación se ha elaborado las matrices unidimensionales (1 x 12) de las estaciones consideradas en el ámbito de estudio para el período 1964 a 1998 (34 años). Esta importante aplicación nos permitió contar con una secuencia (registros completos) de
descargas medias mensuales en los puntos de interés para la evaluación de la cuenca del río Maure. 6.2. Matrices de variabilidad y Generación de Secuencias de Descargas. Los registros de descargas medias mensuales de las estaciones hidrométricas representativas consideradas en el área de estudio pueden ser transformadas a registros similares de valores adimensionales, a este registro se le denomina “matriz de variabilidad”, la cuál se utilizó para poder completar la información faltante de los registros mencionados. En el cuadro adjunto, se muestran los resultados respectivos de las matrices de variabilidad y generación de secuencias de descargas en las estaciones seleccionadas como puntos de interés. Para el caso de la estación Chuapalca, se procedió a efectuar la generación de series de tiempo para un total de 100 años a nivel mensual o sea 1200 valores. Dicha serie generada no presenta diferencia significativa en cuanto a media y desviación estándar respecto a la serie nativa, por lo que podemos validar sus resultados. PARAMETROS
SERIE NATIVA
SERIE GENERADA
MEDIA
3,103
3,186
AL 75% PERSISTENCIA
2,102
2,440
DESVIACION ESTANDAR
1,549
0,931
CORRELACION DESCARGAS - PRECIPITACION ESTACION CHUAPALCA 7
6
5
) s / 3 m ( 4 S A G R A C3 S E D
Q = 0.102 Pp - 1.7699 2
r 0.9926
=
2
1
0 0
1000
2000
3000
4000
PRECIPITACION (mm)
5000
6000
7000
REGISTRO COMPLETO DE DESCARGAS MEDIAS ESTACION CHUAPALCA ENE
FEB
MAR
ABR
MAY
JUN
JUL
AGO
SEP
OCT
NOV
DIC
PROMEDIO
1964
2,856
5,470
4,215
2,700
2,303
2,276
2,322
2,286
2,065
1,836
2,087
2,370
2,732
1965
2,852
5,420
3,097
2,546
2,259
2,568
2,517
2,509
2,641
1,678
1,490
1,732
2,609
1966
1,677
2,414
2,689
2,183
2,466
2,459
2,540
2,391
1,946
2,071
1,629
1,815
2,190
1967
1,866
3,727
5,178
2,782
2,533
2,711
2,740
2,837
2,646
2,548
2,465
3,091
2,927
1968
3,912
6,027
5,096
3,160
2,664
2,059
1,824
1,795
1,690
1,808
2,521
2,571
2,927
1969
3,270
4,031
3,012
2,011
1,880
2,139
2,200
2,210
2,255
1,717
1,765
2,646
2,428
1970
4,102
5,380
4,304
3,397
2,760
2,453
2,321
2,093
1,816
1,788
1,770
2,583
2,897
1971
4,140
12,495
4,268
2,366
2,238
2,307
2,135
2,105
1,842
1,767
2,164
2,541
3,364
1972
8,977
7,207
13,286
5,085
2,640
2,547
2,934
3,085
3,111
3,072
2,666
3,121
4,811
1973
6,781
10,025
11,344
4,632
3,058
2,857
2,942
2,735
2,298
2,093
2,038
2,356
4,430
1974
6,782
10,382
12,470
4,640
3,060
2,868
2,936
2,730
2,280
2,228
2,206
2,355
4,578
1975
2,396
3,683
3,499
2,068
1,810
1,800
1,817
2,090
1,840
1,630
1,642
1,696
1,821
1976
4,872
14,720
14,088
3,703
2,850
2,700
2,395
2,119
1,767
1,880
1,816
3,641
4,713
1977
8,520
8,255
5,850
3,264
2,505
2,617
2,628
2,598
2,687
1,982
1,796
2,316
3,752
3,197
8,180
13,270
3,500
2,501
2,752
2,399
2,076
1,992
1,992
2,635
2,398
3,908
11,533
6,310
3,420
2,810
2,026
2,256
2,401
2,247
1,974
1,729
2,580
2,550
3,486 2,473
1978 1979
1980
7,470
3,277
4,752
2,006
1,804
1,854
1,851
1,598
1,600
1,770
2,363
1,615
1981
3,105
12,307
4,880
2,386
1,872
1,831
1,842
1,799
1,652
1,519
1,532
1,826
2,412
1982
1,811
2,784
2,645
1,362
1,069
1,045
1,052
1,027
0,943
0,867
0,875
1,043
1,377
1983
0,577
0,887
0,843
0,434
0,340
0,333
0,335
0,327
0,300
0,276
0,279
0,332
0,439
1984
7,845
12,059
11,457
5,899
4,629
4,526
4,554
4,449
4,086
3,756
3,788
4,516
5,964
1985
8,464
13,011
12,362
6,364
4,995
4,884
4,914
4,800
4,408
4,052
4,087
4,873
6,435
1986
4,689
7,208
6,849
3,526
2,767
2,706
2,722
2,659
2,442
2,245
2,265
2,700
3,565
1987
12,844
4,461
2,333
1,928
1,932
1,943
2,046
1,869
1,892
1,840
1,986
1,979
3,088
1988
7,170
11,022
10,473
5,392
4,231
4,137
4,163
4,066
3,734
3,433
3,463
4,128
5,451
1989
2,800
4,304
4,089
2,105
1,652
1,615
1,625
1,588
1,458
1,340
1,352
1,612
2,128
1990
2,657
4,084
3,880
2,356
1,883
1,932
1,908
1,853
1,853
1,835
1,946
2,612
2,020
1991
4,572
3,124
3,557
2,685
2,062
1,880
1,847
1,829
1,805
1,775
1,789
1,841
2,397
1992
2,556
2,679
2,731
2,192
2,107
1,805
1,795
1,769
1,762
1,706
2,238
1,905
2,104
1993
4,462
2,931
3,745
2,286
2,271
1,959
1,903
1,826
1,694
1,794
1,560
1,747
2,348
1994
2,993
3,916
2,763
2,763
2,831
2,804
2,790
2,759
2,704
2,690
2,798
2,955
2,897
1995
2,409
2,210
3,442
2,325
2,123
2,019
1,944
1,863
1,883
1,665
1,750
1,823
2,121
1996
2,639
3,273
2,223
2,083
1,835
1,597
1,372
1,377
1,389
1,400
1,518
1,783
1,874
1997
5,175
8,861
3,665
1,875
1,629
1,617
1,489
1,534
1,497
1,190
1,306
1,420
2,605
1998
3,596
3,073
1,397
1,424
1,793
1,584
1,570
1,528
1,368
1,375
1,445
1,477
1,803
PROMEDIO
4,730
6,263
5,634
2,921
2,382
2,327
2,308
2,241
2,095
1,953
2,046
2,342
3,103
x 75%
2,728
3,275
3,055
2,094
1,876
1,842
1,833
1,797
1,692
1,672
1,595
1,765
2,102
DESVEST
2,877
3,709
3,917
1,316
0,888
0,872
0,895
0,878
0,811
0,740
0,751
0,928
1,549
K VAR.
1,315
2,022
1,921
0,989
0,776
0,759
0,764
0,746
0,685
0,630
0,635
0,757
1,000
7. EVAPORACIÓN Y Y E EVAPOTRANSPIRACION 7.1. Generalidades. Se tiene por objeto la estimación de la evaporación y evapotranspiración que se produce en las zonas hidromórficas (bofedales), situados en las zonas más húmedas de la cuenca que suelen ser de carácter permanente o temporal. La evaporación y evapotranspiración en el área de estudio, han sido estimadas teniendo en cuenta diferentes factores como ser: el tipo de suelo, vegetación, condiciones hidrogeológicas de las zonas hidromórficas, así mismo la metodología empleada ha sido elegida teniendo en cuenta que parte de la zona estudiada esta cubierta por pastos naturales, los que están supeditados en su desarrollo al régimen de lluvias de la zona.
7.2. Evapotranspiración Potencial Para la determinación de la evapotranspiración potencial se toma como base los métodos propuestos por la Organización para la Agricultura y la Alimentación (FAO) de las Naciones Unidas, en su publicación ampliamente conocida “Necesidades de Agua de los Cultivos”. EL método elegido se refiere a la determinación de la evaporación mediante el uso del Tanque de Evaporación Clase “A”, dicho método permite evaluar los efectos integrados de la radiación, el viento, la temperatura y la humedad, evaporación de una superficie libre de agua. Para la cuenca Maure se utilizó la información de evaporación de las estaciones de Pasto Grande, Suches, Tacalaya, El Ayro y Chuapalca. Se determinó que la evapotranspiración potencial es de 1 168,8 mm/año, siendo la máxima de 126,4 mm en el mes de octubre y la mínima de 82,8 mm para el mes de junio. En cuadro No. 07, se muestra los resultados obtenidos. CUADRO No. 07-A
DETERMINACION DE LA EVAPORACION MESES
PASTO GRANDE
SUCHES
TACALAYA
CHUAPALCA
EL AYRO
PROMEDIO
DESVEST
C.V.
ENERO
131,0
145,2
128,0
97,2
102,1
120,7
20,4
16,9
FEBRERO
95,4
120,0
107,6
102,1
94,5
103,9
10,4
10,1
98,0
128,0
114,5
101,5
133,6
115,1
15,7
13,6
MARZO ABRIL
127,3
134,7
100,7
118,6
129,7
122,2
13,4
10,9
MAYO
125,7
140,8
109,1
116,6
135,7
125,6
13,1
10,4
JUNIO
117,7
112,7
90,9
111,1
119,4
110,4
11,4
10,3
JULIO
116,1
110,5
93,5
116,9
129,5
113,3
13,1
11,5
AGOSTO
123,6
127,3
108,3
129,5
149,0
127,5
14,6
11,4
SEPTIEMBRE
136,1
145,3
120,5
174,3
171,2
149,5
23,1
15,4
OCTUBRE
153,5
173,7
123,0
203,1
189,4
168,5
31,4
18,7
NOVIEMBRE
152,7
182,7
126,2
167,7
179,3
161,7
23,1
14,3
21,3
15,2
DICIEMBRE
108,4
163,2
130,2
146,5
151,5
140,0
TOTAL
1485,5
1684,1
1352,5
1585,1
1684,8
1558,4
7.3. Evapotranspiración Real o Actual. El área de estudio presenta grandes áreas hidromórficas las que comúnmente han sido llamadas bofedales, en las que existe una cobertura vegetal de pastos naturales, con especies dominantes de acuerdo a las condiciones climáticas y de humedad. ONERN, en 1984, clasifica estas áreas hidromórficas de la siguiente manera: 1. Zonas hidromórficas permanentes: en las que predomina especies como la Distichia muscoide. 2. Zonas hidromórficas estival: en las que predomina la especie Calamagrastis sp. y en menor proporción la Distichia muscoide. 3. Zonas hidromórficas salina estival: en las que predomina la Distichlis humilis.
4. Zona intermedia entre hidromórfica estival y laderas: en las que predomina la especie Calamagrastis vicunarum y las Margiricarpus strictus. 5. Adicionalmente se consideró zonas hidromórficas de lagunas. Para la determinación de la evapotranspiración real, se consideró un coeficiente de uso mensual que esta básicamente en función a las condiciones de clima, características de su medio circundante, humedad del suelo, etc. De esta manera se pudo determinar que la evapotranspiración real para la zona 1 que corresponde a zonas hidromórfica permanentes es de 1 168,8 mm/año, en la zona 2 que corresponde a zonas hidromórficas estivales es de 1 093,2 mm/año, en la zona 3 que corresponde a zonas hidromórficas salina estival es de 1 027,5 mm/año, en la zona 4 zona intermedia entre hidromórfica estival y laderas es de 1 150,7 mm/año y en la zona 5 que corresponde a zonas circundantes la las lagunas se tiene una evapotranspiración de 1 344,1 mm/año. En el Cuadro No. 07-B, se puede observar los resultados respectivos. En promedio se tiene que la evapotranspiración en la cuenca Maure es de 1 157 mm/año. CUADRO No. 07-B
DETERMINACION DE LA EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL Y REAL O ACTUAL DESCRIPCION
ENE
FEB
MAR
ABR
MAY
JUN
JUL
EVAPORACION DE TANQUE (mm)
120,7
103,9
115,1
122,2
125,6
110,4
113,3
COEFICIENTE DE TANQUE (K)
0,75
0,75
0,75
0,75
0,75
0,75
0,75
EVAPORACION POTENCIAL (mm)
COEFICIENTE DE CULTIVO
COEFICIENTE DE USO MENSUAL
EVAPORACION REAL O ACTUAL (mm)
SEP
OCT
NOV
DIC
127,5
149,5
168,5
161,7
140,0
0,75
0,75
0,75
0,75
0,75
TOTAL ANUAL (mm) 1558,4
90,5
77,9
86,3
91,7
94,2
82,8
85,0
95,7
112,1
126,4
121,3
105,0
1
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
2
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
3
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
4
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1
1,0
1,0
1,0
1,0
0,9
0,6
0,4
0,5
0,6
0,7
0,9
1,0
2
0,8
0,9
0,8
0,7
0,5
0,3
0,2
0,2
0,3
0,4
0,6
0,7
3
0,7
0,8
0,7
0,6
0,3
0,1
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
4
0,8
0,9
0,8
0,7
0,3
0,0
0,0
0,0
0,1
0,3
0,6
0,7
5
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
1
90,5
77,9
86,3
91,7
94,2
82,8
85,0
95,7
112,1
126,4
121,3
105,0
1168,8
2
68,8
74,0
82,0
87,1
89,5
78,6
80,7
90,9
106,5
120,1
115,2
99,7
1093,2
3
57,0
70,1
77,7
82,5
84,8
74,5
76,5
86,1
100,9
113,8
109,2
94,5
1027,5
4
72,4
77,9
86,3
91,7
94,2
82,8
85,0
95,7
112,1
126,4
121,3
105,0
1150,7
104,1
89,6
99,3
105,4
108,3
95,2
97,7
110,0
128,9
145,4
139,5
120,7
1344,1
5 DESCRIP CIO N
AGO
1 2 3 4 5
Zonas hidromórficas permanentes. Zonas hidromórficas estival. Zonas hidromórficas salina estival. Zona intermedia entre hidromórfica estival yladeras. Lagunas.
Nota: Los coeficientesde cultivo han sido obtenidos del Inventario Regional de Aguas Superficiales del Sur del Perú. ONERN-CORDETACNA. 1984.
7.4. Clasificación Climática. Para efectuar la clasificación climática de la zona de estudio se utilizó el “DIAGRAMA BIOCLIMÁTICO PARA LA CLASIFICACIÓN DE ZONAS DE VIDA EN EL MUNDO” propuesto por L. R. Holdridge. Dicho diagrama de clasificación climática utiliza para clasificar el clima valores de precipitación, temperatura y evapotranspiración potencial. De los registros existentes se obtuvo los siguientes valores medios:
1168,8
Precipitación Media Anual
:
357,83 mm/año
Evapotranspiración Potencial Promedio
:
1 157,0 mm/año
Temperatura Media Anual
:
3,50
°C
De acuerdo a estos valores y utilizando el diagrama de Holdridge mostrado en la figura No. 02, el clima de la cuenca Maure puede clasificarse de la siguiente manera: Provincia de Humedad
:
Húmeda.
Región Altitudinal
:
Boreal.
Piso Altitudinal
:
Subalpino ó Subandino.
Clasificación Holdridge
:
Páramo Húmedo
Es característica de este tipo de clima la presencia de laderas inclinadas, conformantes en este caso de la cuenca hidrográfica del río Maure. Suelos medianamente profundos, van desde litosoles, gleysoles y orgánicos. La vegetación esta constituida de Ichu, pajonales, quinual, gynoxys y cactus yareta. Figura No. 02: Diagrama de Holdridge
8. DISPONIBILIDAD D DE A AGUA 8.1. Generalidades. El aspecto más importante de la presente evaluación hidrológica es la determinación de las disponibilidades en los puntos de interés predefinidos. Este documento proporciona información válida para ser empleada en cualquier estudio de planeamiento hidráulico u otra aplicación relacionada al aprovechamiento y conservación de los recursos hídricos de la cuenca del río Maure, ya que se efectuó un tratamiento homogéneo de la información hidrológica de toda el área de estudio. La metodología seguida esta definida por la generación de secuencias de descargas medias mensuales a partir de las matrices de variabilidad y correlaciones efectuadas de descargas y precipitación en los puntos de interés que sirvieron para determinar los valores de descargas medias anuales faltantes. 8.2. Disponibilidad de agua en puntos de interés. El procedimiento para determinar las disponibilidades de agua en los puntos de interés consistió en la elaboración de las llamadas curvas de duración que son de carácter probabilístico y que son de mucha utilidad para determinar la persistencia de las descargas a diferentes niveles de probabilidad de ocurrencia. El resumen de resultados se muestra en Cuadro No. 08-A a 08-D. En cuanto a la disponibilidad de agua determinada por medio de la curva de duración o persistencia, tenemos lo siguiente: Estación Vilacota De las descargas medias mensuales, se tiene que la descarga media es de 0,170 m 3/s, con un valor máximo de 0,669 m 3/s para el mes de febrero y un mínimo de 0,013 m 3/s, para el mes de enero. Las descargas a un 50% de persistencia en promedio son de 0,153 m 3/s, un máximo de 0,222 m3/s en marzo y un mínimo 0,098 m 3/s en octubre. Al 75% de persistencia se tiene un promedio mensual de 0,107 m 3/s, un máximo de 0,137 m 3/s en abril y un mínimo de 0,079 m 3/s en noviembre. Al 95% de persistencia se tiene un promedio mensual de 0,058 m 3/s, un máximo de 0,077 m3/s en marzo y un mínimo de 0,045 m 3/s en octubre.
CUADRO No. 08-A
DISPONIBILIDAD DE AGUA EN PUNTOS DE INTERES CAUDALES DISPONIBLES EN FORMA NATURAL A DIFERENTES NIVELES DE PERSISTENCIA
PUNTO DE INTERES
ESTACION VILACOTA
MES
PROMEDIO
MAXIMO
MINIMO
DESVEST
AL 50%
AL 75%
AL 95%
L.S.C.
L.I.C.
ENE
0,166
0,515
0,013
0,108
0,141
0,093
0,048
0,275
0,058
FEB
0,217
0,669
0,017
0,141
0,169
0,122
0,064
0,358
0,076
MAR
0,239
0,550
0,076
0,127
0,222
0,135
0,077
0,366
0,112
ABR
0,211
0,499
0,069
0,099
0,204
0,137
0,070
0,310
0,112
MAY
0,202
0,476
0,066
0,099
0,185
0,126
0,067
0,301
0,103
JUN
0,194
0,459
0,063
0,096
0,182
0,116
0,065
0,291
0,098
JUL
0,175
0,412
0,057
0,092
0,157
0,106
0,058
0,267
0,083
AGO
0,160
0,373
0,052
0,071
0,150
0,116
0,053
0,231
0,089
SEP
0,128
0,292
0,041
0,057
0,121
0,082
0,053
0,185
0,071
OCT
0,110
0,245
0,035
0,050
0,098
0,080
0,045
0,160
0,060
NOV
0,111
0,249
0,035
0,052
0,100
0,079
0,045
0,163
0,060
0,122 0,170 0,239 0,110 0,044
0,271 0,418 0,669 0,245 0,135
0,038 0,047 0,076 0,013 0,020
0,057 0,087 0,141 0,050 0,030
0,103 0,153 0,222 0,098 0,042
0,087 0,107 0,137 0,079 0,022
0,049 0,058 0,077 0,045 0,011
0,179 0,257 0,366 0,160 0,073
0,065 0,082 0,112 0,058 0,020
DIC PROMEDIO MAXIMO MINIMO DESVEST
Estación Challapalca De las descargas medias mensuales, se tiene que la descarga media es de 1,110 m 3/s, con un valor máximo de 4,980 m 3/s para el mes de marzo y un mínimo de 0,236 m 3/s, para el mes de octubre. Las descargas a un 50% de persistencia en promedio son de 0,975 m 3/s, un máximo de 1,385 m3/s en marzo y un mínimo 0,811 m 3/s en septiembre. Al 75% de persistencia se tiene un promedio mensual de 0,812 m 3/s, un máximo de 1,198 m 3/s en marzo y un mínimo de 0,659 m 3/s en octubre. Al 95% de persistencia se tiene un promedio mensual de 0,525 m 3/s, un máximo de 0,793 m3/s en marzo y un mínimo de 0,423 m 3/s en octubre. CUADRO No. 08-B
DISPONIBILIDAD DE AGUA EN PUNTOS DE INTERES CAUDALES DISPONIBLES EN FORMA NATURAL A DIFERENTES NIVELES DE PERSISTENCIA
PUNTO DE INTERES
ESTACION CHALLAPALCA
MES
PROMEDIO
MAXIMO
MINIMO
DESVEST
AL 50%
AL 75%
AL 95%
L.S.C.
L.I.C.
ENE
1,356
3,667
0,358
0,632
1,133
0,992
0,644
1,988
0,724
FEB
1,436
2,796
0,379
0,547
1,237
1,058
0,682
1,983
0,888
MAR
1,692
4,980
0,447
0,847
1,385
1,198
0,793
2,540
0,845
ABR
1,225
2,360
0,320
0,477
1,057
0,892
0,575
1,702
0,749
MAY
1,046
2,037
0,276
0,374
0,948
0,773
0,497
1,420
0,672
JUN
0,973
1,895
0,257
0,350
0,891
0,719
0,462
1,323
0,623
JUL
0,920
1,792
0,243
0,341
0,847
0,679
0,437
1,261
0,579
AGO
0,929
1,764
0,239
0,363
0,822
0,669
0,430
1,292
0,565
SEP
0,929
1,809
0,245
0,342
0,811
0,686
0,441
1,271
0,587
OCT
0,892
1,737
0,236
0,324
0,820
0,659
0,423
1,216
0,567
NOV
0,910
1,773
0,240
0,332
0,829
0,672
0,432
1,243
0,578
1,013 1,110 1,692 0,892 0,260
1,973 2,382 4,980 1,737 0,997
0,268 0,292 0,447 0,236 0,069
0,365 0,441 0,847 0,324 0,161
0,918 0,975 1,385 0,811 0,189
0,748 0,812 1,198 0,659 0,181
0,481 0,525 0,793 0,423 0,121
1,378 1,551 2,540 1,216 0,417
0,648 0,669 0,888 0,565 0,111
DIC PROMEDIO MAXIMO MINIMO DESVEST
Estación Chuapalca De las descargas medias mensuales, se tiene que la descarga media es de 3,128 m 3/s, con un valor máximo de 14,720 m 3/s para el mes de febrero y un mínimo de 0,281 m 3/s, para el mes de
octubre. Las descargas a un 50% de persistencia en promedio son de 2,715 m 3/s, un máximo de 5,380 m3/s en febrero y un mínimo 1,794 m 3/s en octubre. Al 75% de persistencia se tiene un promedio mensual de 2,103 m 3/s, un máximo de 3,273 m 3/s en febrero y un mínimo de 1,629 m 3/s en noviembre. Al 95% de persistencia se tiene un promedio mensual de 1,061 m 3/s, un máximo de 1,952 m3/s en febrero y un mínimo de 0,763 m 3/s en octubre. CUADRO No. 08-C
DISPONIBILIDAD DE AGUA EN PUNTOS DE INTERES CAUDALES DISPONIBLES EN FORMA NATURAL A DIFERENTES NIVELES DE PERSISTENCIA
PUNTO DE INTERES
ESTACION CHUAPALCA
MES
PROMEDIO
MAXIMO
MINIMO
DESVEST
AL 50%
AL 75%
AL 95%
L.S.C.
L.I.C.
ENE
5,022
12,844
0,730
3,072
3,912
2,856
1,488
8,095
1,950
FEB
6,326
14,720
0,920
3,763
5,380
3,273
1,952
10,088
2,563
MAR
5,575
14,088
0,814
3,876
3,952
3,012
1,280
9,451
1,700
ABR
2,884
6,067
0,414
1,266
2,546
2,068
1,121
4,151
1,618
MAY
2,385
5,016
0,342
0,892
2,259
1,880
0,927
3,277
1,493
JUN
2,329
4,898
0,334
0,875
2,256
1,836
0,905
3,204
1,454
JUL
2,298
4,833
0,329
0,880
2,200
1,817
0,893
3,178
1,417
AGO
2,226
4,683
0,319
0,856
2,093
1,769
0,866
3,082
1,370
SEP
2,095
4,406
0,300
0,811
1,883
1,690
0,814
2,906
1,284
OCT
1,962
4,127
0,281
0,753
1,794
1,665
0,763
2,715
1,209
NOV
2,082
4,379
0,299
0,801
1,946
1,629
0,809
2,883
1,281
2,351 3,128 6,326 1,962 1,557
4,945 7,084 14,720 4,127 4,148
0,337 0,452 0,920 0,281 0,229
0,940 1,566 3,876 0,753 1,230
2,355 2,715 5,380 1,794 1,105
1,747 2,103 3,273 1,629 0,587
0,914 1,061 1,952 0,763 0,353
3,291 4,693 10,088 2,715 2,781
1,410 1,562 2,563 1,209 0,376
DIC PROMEDIO MAXIMO MINIMO DESVEST
Estación Frontera De las descargas medias mensuales, se tiene que la descarga media es de 3,348 m 3/s, con un valor máximo de 13,377 m 3/s para el mes de febrero y un mínimo de 0,351 m 3/s, para el mes de octubre. Las descargas a un 50% de persistencia en promedio son de 2,673 m 3/s, un máximo de 5,014 m3/s en febrero y un mínimo 1,929 m 3/s en octubre. Al 75% de persistencia se tiene un promedio mensual de 2,239 m 3/s, un máximo de 4,199 m 3/s en febrero y un mínimo de 1,615 m 3/s en octubre. Al 95% de persistencia se tiene un promedio mensual de 3,008 m 3/s, un máximo de 9,195 m3/s en febrero y un mínimo de 1,677 m 3/s en octubre. CUADRO No. 08-D
DISPONIBILIDAD DE AGUA EN PUNTOS DE INTERES CAUDALES DISPONIBLES EN FORMA NATURAL A DIFERENTES NIVELES DE PERSISTENCIA
PUNTO DE INTERES
ESTACION FRONTERA
MES
PROMEDIO
MAXIMO
MINIMO
DESVEST
AL 50%
AL 75%
AL 95%
L.S.C.
L.I.C.
ENE
4,337
9,282
0,633
2,004
4,213
2,914
1,532
6,341
2,333
FEB
6,250
13,377
0,912
3,131
5,142
3,787
1,562
9,380
3,119
MAR
4,651
9,955
0,679
2,225
4,572
2,908
1,507
6,876
2,426
ABR
3,134
6,708
0,457
1,381
2,788
2,219
1,226
4,515
1,753
MAY
2,913
6,220
0,424
1,249
2,698
2,135
1,137
4,161
1,664
JUN
2,814
6,009
0,410
1,210
2,635
1,988
1,098
4,024
1,603
JUL
2,782
5,901
0,402
1,177
2,615
1,952
1,079
3,959
1,605
AGO
2,746
5,825
0,397
1,164
2,605
1,938
1,065
3,910
1,581
SEP
2,550
5,410
0,369
1,090
2,269
1,843
0,989
3,640
1,461
OCT
2,441
5,146
0,351
1,050
2,062
1,711
0,941
3,491
1,392
NOV
2,549
5,393
0,368
1,101
2,383
1,784
0,986
3,650
1,447
3,005 3,348 6,250 2,441 1,149 1,70
6,358 7,132 13,377 5,146 2,479 3,61
0,433 0,486 0,912 0,351 0,169 0,25
1,283 1,505 3,131 1,050 0,632 0,76
2,914 3,075 5,142 2,062 0,993 1,56
2,082 2,272 3,787 1,711 0,618 1,15
1,162 1,190 1,562 0,941 0,222 0,60
4,288 4,853 9,380 3,491 1,780 2,46
1,722 1,842 3,119 1,392 0,518 0,93
DIC PROMEDIO MAXIMO MINIMO DESVEST 2 RENDIMIENTO ESPECIFICO (l/s-Km )
9. ANALISIS D DE E EVENTOS E EXTREMOS 9.1. Análisis de Máximas Avenidas. Para determinación de máximas descargas en el presente documento se ha utilizado métodos probabilísticos, por contar con registro de información disponible consistentes. Se ha podido apreciar que según la experiencia desarrollada en el Perú se dice que la distribución LOGPEARSON TIPO III, es la que mejores resultados a reportado, en el presente documento se esta verificando que dicha distribución reporta las descargas más altas comparadas con otras distribuciones de eventos extremos. Para la información disponible se efectuó en análisis de máximas para períodos de retorno preestablecidos como 2, 5, 20, 50, 100, 200, 500 y 1000 años. Se emplearon distribuciones LOGNORMAL, LOGPEARSON TIPO III, y DISTRIBUCIÓN DE EXTREMOS TIPO I O GUMBEL. Estas fueron las que mejores resultaron dieron en las pruebas de bondad de ajuste practicadas a la información respectiva. Así tenemos los siguientes resultados: Estación Vilacota En promedio para los períodos de retorno preestablecidos de 2, 5, 20, 50, 100, 200, 500 y 1000 años, se tiene caudales máximos de 2,52, 4,01, 9,18, 16,57, 18,97, 26,50, 28,85 y 32,54 m3/s respectivamente. Cabe destacar que para los datos de esta estación se tiene que la distribución LOGPEARSON III, arroja los caudales más altos. PERIODO DE RETORNO
ESTACION VILACOTA LOGNORMAL
LOGPEARSON III
GUMBEL
MAXIMO
2
1,91
1,59
2,52
2,52
5
3,32
3,38
4,01
4,01
20
5,67
9,17
6,45
9,17
50
8,01
16,57
7,99
16,57
100
8,99
18,97
9,15
18,97
200
10,86
26,50
10,30
26,50
500
12,09
28,85
11,85
28,85
1000
15,18
32,54
12,99
32,54
Estación Chuapalca En promedio para los períodos de retorno preestablecidos de 2, 5, 20, 50, 100, 200, 500 y 1000 años, se tiene caudales máximos de 15,24, 26,04, 43,73, 64,26, 73,80, 96,10, 106,82 y 119,63
m3/s respectivamente. Cabe destacar que para los datos de esta estación se tiene que la distribución LOGPEARSON III, también arroja los caudales más altos como en la estación Vilacota.
PERIODO DE RETORNO
ESTACION CHUAPALCA LOGNORMAL
LOGPEARSON III
GUMBEL
MAXIMO
2
10,83
10,38
15,24
15,24
5
21,06
18,88
26,04
26,04
20
38,07
41,55
43,73
43,73
50
51,85
64,26
54,94
64,26
100
62,12
73,80
63,35
73,80
200
71,78
96,10
71,67
96,10
500
84,63
106,82
82,89
106,82
1000
107,01
119,63
91,10
119,63
Estación Frontera En promedio para los períodos de retorno preestablecidos de 2, 5, 20, 50, 100, 200, 500 y 1000 años, se tiene caudales máximos de 40,83, 73,49, 126,99, 179,36, 208,08, 262,37, 297,26 y 332,75 m3/s respectivamente. Cabe destacar que para los datos de esta estación se tiene que la distribución LOGPEARSON III, también arroja los caudales más altos como en la estación Vilacota y Chuapalca. PERIODO DE RETORNO
ESTACION FRONTERA LOGNORMAL
LOGPEARSON III
GUMBEL
MAXIMO
2
27,89
26,12
40,83
40,83
5
59,22
54,34
73,49
73,49
20
110,28
122,72
126,99
126,99
50
162,16
179,36
160,91
179,36
100
181,07
208,08
186,33
208,08
200
223,61
262,37
211,49
262,37
500
265,93
297,26
245,44
297,26
1000
309,49
332,75
270,27
332,75
9.2. Análisis de sequías. En esta parte del continente se acentúan los problemas de sequías, esto en razón de que nos encontramos muy cerca al desierto de Atacama. En diciembre de 1996, en la revista Nueva Tacna,
se publicó un artículo sobre “La Aridización en el Sur del Perú” por el Ing. Arnold Berríos Ch., que en sus partes de mayor importancia a la letra dice: ¿NOS TRAGA EL DESIERTO DE ATACAMA? LA ARIDIZACION EN EL SUR DEL PERU
“Periódicamente, como resultado de los movimientos de la tierra y de su satélite natural, se desplazan masa hídricas y gaseosas del hemisferio Norte al hemisferio Sur, ocasionando lluvias que se precipitan en el norte del país (efecto del fenómeno de “El Niño”). En América del sur es la zona mas afectada la comprendida entre los meridianos 65° y 71,5° de longitud oeste y entre los paralelos 16° y 28° de latitud sur. Este casquete geodésico, así determinado, comprende territorios del Sur del Perú, del Norte de Chile y parte del Altiplano de Bolivia, ubicado al sur-este de la cordillera occidental. Esta gran extensión del territorio sudamericano esta sufriendo los efectos de una gran aridización, que se inicia con la regresión de los hielos del último período glaciar (pleistoceno inferior), período en que aparecen los primeros hombres en la tierra”.
Actualmente el problema de las sequías constituye uno de los aspectos más críticos del planeamiento para el uso óptimo de los recursos hídricos. El abastecimiento limitado de agua y una demanda creciente tanto en el espacio como en el tiempo, hacen que el problema de la sequía requiera una urgente investigación intensiva y sistemática. Cuando la sequía es bien definida de acuerdo a su uso, existen tres métodos para descripción y determinación de sus características: empírico cuya restricción es el tamaño reducido de la muestra histórica; analítico, existiendo expresiones solo para ciertos procesos particulares; y el método experimental ó derivación en forma aproximada de las características de sequías, el cuál obvia las limitaciones impuestas por los métodos anteriores. Para facilidad del análisis es necesario adoptar una definición objetiva de sequía basado en los Runs negativos, lo cual permite una identificación clara de los índices de definición como duración, intensidad y magnitud, cuya evaluación numérica se obtiene por el método experimental, generando varias muestras hidrológicas igualmente probables de un modelo autorregresivo de un orden adecuado, para obtener en forma aproximada la distribución de probabilidades de la duración de las sequías, entre otros. Es importante revisar algunos conceptos de sequías como son:
Millan J. (1972), define una sequía como un déficit de agua en el espacio, tiempo ó ambos, para una región y un período de tiempo dados. El déficit puede ser observado en varios fenómenos como precipitación, precipitación efectiva, contenido de humedad del suelo, niveles de agua subterránea, descarga y agua almacenada natural o artificialmente.
Guerrero y Yevjevich (1975), definen la sequía como la deficiencia en el abastecimiento de agua en un tiempo significativo asociado con la demanda para varias actividades humanas.
Warrick (1975), define la sequía en términos generales como una condición de suficiente déficit de humedad que tiene un efecto adverso sobre la vegetación, animales y el hombre, sobre un área determinada.
Salas (1978), define las sequías asociadas a déficits y escasez de agua. Los déficits pueden ser relacionados a la falta de agua en el espacio e intervalo de tiempo dados, con consecuencias moderadas. Escasez son diferencias entre la demanda y abastecimiento, la cuál puede ser afectada por los usuarios con consecuencias económicas pequeñas.
En EEUU, una definición comúnmente usada de sequías es un período de 21 días en que la precipitación es 30% menor que la precipitación normal; en Gran Bretaña, una sequía fue considerada como un período de 15 días consecutivos de precipitación menor que 0,001 pulgadas. Otras definiciones son, un período de precipitación menor a 0,10 pulgadas en 48 horas.
Para el estudio de los runs positivos y negativos, se tomo como valor arbitrario de demanda la media histórica del registro, la cuál permite una identificación clara de los índices de definición, una vez que las series de abastecimiento y demanda de agua son dadas. Seleccionando un valor arbitrario indicado en párrafo anterior, la serie discreta de abastecimiento es truncada y dos nuevas series de desviaciones positivas y negativas son formadas. La secuencia de desviaciones negativa s consecutivas es llamada “run negativo” y éste es asociado con una sequía; la secuencia de desviaciones positivas consecutivas es llamado “run positivo” y puede ser asociado con demasías. Generalmente, un exceso o demasía de agua significa un período húmedo en la literatura hidrológica y un run positivo en la literatura estadística. En la misma forma, los déficits de agua son referidos a períodos secos, o sequías en hidrología y a runs negativos estadísticamente. Para efectuar el estudio de sequías en la zona de estudio se tomo como estación representativa la estación Chuapalca, la misma que cuenta con registro consistente para poder obtener la generación de la serie de descargas. A continuación se muestran los resultados del análisis de sequías efectuado utilizando la serie generada en Chuapalca, y aplicando la técnica de runs positivos y negativos. Para poder aplicar dicha metodología se procedió a reducir de los valores
observados la media de la serie generada para poder realizar un gráfico de runs positivos y negativos en barras de fácil conteo. Las series de descargas utilizando el método de los “runs” positivos y negativos en especial los negativos, sirvió para determinar paquetes de años húmedos y secos a nivel mensual y anual. Del análisis de series mensuales, se tiene que el 36,21% del tiempo se presentan paquetes de 9 meses por debajo de la media que podríamos definir como períodos de sequía, el 22,41% del tiempo paquetes de 8 meses consecutivos y el 16,38% del tiempo paquetes de 10 meses. En cuanto a las series de descargas medias anuales, entre las principales tenemos que 59,26% del tiempo se presentan años unitarios, el 14,81% paquetes de 2 años, el 11,11% paquetes de 3 y 4 años consecutivos. Estos elementos son muy importantes por que nos permiten caracterizar las sequías regionales que pueden presentarse en paquetes de 3 a 4 años consecutivos. ANALISIS DE SEQUIAS POR EL METODO DE LOS RUNS DESCARGAS MEDIAS MENSUALES LONGITUDES POSITIVO DE RUNS
NEGATIVO
ANALISIS DE FRECUENCIA DE RUNS POSITIVOS LONGITUDES FRECUENCIA FRECUENCIA ORDENADAS OBSERVADA (No.) OBSERVADA(%)
ANALISIS DE FRECUENCIA DE RUNS NEGATIVOS LONGITUDES FRECUENCIA FRECUENCIA ORDENADAS OBSERVADA (No.) OBSERVADA(%)
1
11
3
3
44
37,93
9
42
36,21
2
30
7
2
31
26,72
8
26
22,41
3
44
6
4
30
25,86
10
19
16,38
4
31
6
1
11
9,48
2
7
6,03
5
0
4
5
0
0,00
3
6
5,17
6
0
3
6
0
0,00
4
6
5,17
7
0
0
7
0
0,00
5
4
3,45
8
0
26
8
0
0,00
1
3
2,59
9
0
42
9
0
0,00
6
3
2,59
10
0
19
10
0
0,00
7
0
0,00
TOTAL
116
116
116
116
RUNS POSITIVOS Y NEGATIVOS DE LA SERIE GENERADA DATOS MEDIOS ANUALES (PERIODO DE GENERACION 100 AÑOS) 1,5
1,0
0,5
0,0
-0,5
-1,0 1
4
7
0 1
3 1
6 1
9 1
2 2
5 2
8 2
1 3
4 3
7 3
0 4
3 4
6 4
9 4
2 5
5 5
TIEMPO EN AÑOS
8 5
1 6
4 6
7 6
0 7
3 7
6 7
9 7
2 8
5 8
8 8
1 9
4 9
7 9
0 1
RUNS POSITIVOS Y NEGATIVOS DE LA SERIE GENERADA DATOS MENSUALES (PERIODO DE GENERACION 100 AÑOS) 16
14
12
s / 3 m ( S 10 A D A R E N 8 E G S A G R A 6 C S E D 4
2
0 0 4 8 2 6 0 4 8 2 6 0 4 8 2 6 0 4 8 2 6 0 4 8 2 6 0 4 8 2 6 0 4 8 2 6 0 4 8 2 6 0 4 8 2 6 0 4 8 2 6 0 2 4 7 9 2 4 6 9 1 4 6 8 1 3 6 8 0 3 5 8 0 2 5 7 0 2 4 7 9 2 4 6 9 1 4 6 8 1 3 6 8 0 3 5 8 0 2 5 7 0 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 5 5 5 5 6 6 6 6 6 7 7 7 7 8 8 8 8 9 9 9 9 0 0 0 0 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1
TIEMPO EN MESES
10. CONCLUSIONES Y Y R RECOMENDACIONES 10.1. Conclusiones
La geomorfología superficial de la cuenca, fue desarrollada utilizando un programa comercial denominado AUTOCAD, que nos facilitó gran parte de cálculos tediosos que se tienen que efectuar para poder hacer determinaciones en cuanto al área de la cuenca, su perímetro, área entre curvas de nivel para la curva hipsométrica, etc. El área de cuenca es de 1 974,81 Km 2 y el perímetro de 251,32 Km. El coeficiente de compacidad es de 1,59, lo que indica una deformación moderada de la cuenca respecto al valor límite teórico que la unidad. La relación de elongación resultante es de 0,59, por lo que representa un relieve suave. El factor de forma es 0,36, indicador de una cuenca ligada estrechamente a crecientes súbitas. El rectángulo equivalente determinado con fines de transformación de la cuenca para modelos de escurrimiento superficial tiene longitudes de 52,8 Km y 37,4 Km. La elevación media de la cuenca es de 4 483,42 m.s.n.m. La pendiente de la cuenca es de 16,00 %. El orden de corriente es de 5, lo que indica que la cuenca es de gran magnitud en cuanto a su ramificación. La relación de bifurcación varía de 3,76 a 4,25, lo que indica que las estructuras geológicas de la cuenca no distorsionan el modelo de drenaje de la misma. La densidad de drenaje es de 0,76 Km/Km 2. La cuenca, presenta una frecuencia de corriente de 0,18 Km -2, este valor representa el número de cauces por unidad de área en Km2, de la cuenca.
Se efectuó el análisis estadístico de la información disponible de descargas y precipitación de los cuales se obtuvo buenos resultados en cuanto a la consistencia en la media y variancia de los registros. Se aplicaron pruebas paramétricas (T de Student, Cramer y F de Fisher) y no paramétricas (Helmert y las Secuencias), así como la llamada curva doble masa. En el caso de que el registro resultara inconsistente se procedió a efectuar la corrección respectiva utilizando técnicas estándar presentadas y desarrolladas en el presente documento.
Luego de efectuado el análisis de consistencia y las correcciones respectivas, se procedió a efectuar pruebas de distribución de frecuencias utilizando pruebas de bondad de ajuste como la Chi-cuadrado a distribuciones teóricas preestablecidas. Se lograron ajustes de distribuciones LOGNORMAL y LOGPEARSON TIPO III, para los datos de descargas de las estaciones hidrométricas.
La precipitación media de la cuenca fue determinada utilizando la información de estaciones cercanas dentro y fuera de la cuenca y con información consistente. Nos apoyamos en los programas SURFER y AUTOCAD, para facilitar los cálculos y obtener mayor precisión en el trazo y en la determinación de áreas de polígonos que fueron necesarios para determinar la precipitación media de la cuenca según se detalla en el anexo respectivo. La precipitación media de la cuenca se calculó utilizando varios métodos como son: el método de los promedios, isoyetas, polígonos de thiessen y polígonos de thiessen mejorado. La precipitación media de la cuenca promediando los valores de los métodos mencionados es 357,83 mm/año, con una desviación estándar entre los resultados de los métodos considerados de 15,18 mm/año y un coeficiente de variabilidad de 4,24%.
La evaporación y evapotranspiración fueron determinadas utilizando la metodología planteada por la FAO en el manual No. 24 “Necesidades de Agua de los Cultivo” y coeficientes de cultivo para los pastos naturales de la zona tomados del Inventario Regional de Aguas Superficiales del Sur del Perú, publicado por ONERN-CORDETACNA en 1984. Para la determinación de la evapotranspiración real, se consideró un coeficiente de uso mensual que esta básicamente en función a las condiciones de clima, características de su medio circundante, humedad del suelo, etc. De esta manera se pudo determinar que la evapotranspiración real para la zona 1 que corresponde a zonas hidromórfica permanentes es de 1 168,8 mm/año, en la zona 2 que corresponde a zonas hidromórficas estivales es de 1 093,2 mm/año, en la zona 3 que corresponde a zonas hidromórficas salina estival es de 1 027,5 mm/año, en la zona 4 zona intermedia entre hidromórfica estival y laderas es de 1 150,7 mm/año y en la zona 5 que corresponde a zonas circundantes la las lagunas se tiene una evapotranspiración de 1 344,1 mm/año. En promedio se tiene que la evapotranspiración en la cuenca Maure es de 1 157 mm/año.
Según el diagrama de Holdridge, el clima de la cuenca Maure clasifica de la siguiente manera:
Provincia de Humedad
:
Húmeda.
Región Altitudinal
:
Boreal.
Piso Altitudinal
:
Subalpino ó Subandino.
Clasificación Holdridge
:
Páramo Húmedo
Es característica de este tipo de clima la presencia de laderas inclinadas, conformantes en este caso de la cuenca hidrográfica del río Maure. Suelos medianamente profundos, van desde litosoles, gleysoles y orgánicos. La vegetación esta constituida de Ichu, pajonales, quinual, gynoxys y cactus yareta.
Las descargas de la cuenca en los puntos de interés fueron determinadas utilizando la curva de duración de descargas medias mensuales en la estación Vilacota, Challapalca, Chuapalca y Frontera. Dichas descargas fueron determinadas para diferentes porcentajes de persistencia como ser 50, 75 y 95%. Los resultados más importantes son los siguientes: En la Estación Chuapalca, se tiene que la descarga media es de 3,128 m 3/s, con un valor máximo de 14,720 m 3/s para el mes de febrero y un mínimo de 0,281 m 3/s, para el mes de octubre. Las descargas a un 50% de persistencia en promedio son de 2,715 m 3/s, un máximo de 5,380 m3/s en febrero y un mínimo 1,794 m 3/s en octubre. Al 75% de persistencia se tiene un promedio mensual de 2,103 m 3/s, un máximo de 3,273 m 3/s en febrero y un mínimo de 1,629 m 3/s en noviembre. Al 95% de persistencia se tiene un promedio mensual de 1,061 m 3/s, un máximo de 1,952 m 3/s en febrero y un mínimo de 0,763 m3/s en octubre. En la Estación Frontera, las descargas medias mensuales, se tiene que la descarga media es de 3,348 m3/s, con un valor máximo de 13,377 m 3/s para el mes de febrero y un mínimo de 0,351 m3/s, para el mes de octubre. Al 95% de persistencia se de 2,239 m 3/s, al 75% de persistencia es de 2,673 m 3/s y al 50% de persistencia se tiene una descarga de 3,008 m3/s.
Los rendimientos específicos para la cuenca Maure, varían de 0,25 a 3,61 l/s-Km 2 con valor promedio de 1,70 l/s-Km 2. Al 75% de persistencia se tiene un rendimiento específico para la cuenca de 1,15 l/s-Km 2.
Se efectuó en análisis de máximas para períodos de retorno preestablecidos como 2, 5, 20, 50, 100, 200, 500 y 1000 años. Se emplearon distribuciones LOGNORMAL, LOGPEARSON TIPO III, y DISTRIBUCIÓN DE EXTREMOS TIPO I O GUMBEL. Estas fueron las que mejores resultaron dieron en las pruebas de bondad de ajuste practicadas a la información respectiva. Así tenemos los siguientes resultados: Estación Vilacota, En promedio para los períodos de retorno preestablecidos de 2, 5, 20, 50, 100, 200, 500 y 1000 años, se tiene caudales máximos de 2,52, 4,01, 9,18, 16,57, 18,97, 26,50, 28,85 y
32,54 m3/s respectivamente. Cabe destacar que para los datos de esta estación se tiene que la distribución LOGPEARSON III, arroja los caudales más altos. Estación Chuapalca, En promedio para los períodos de retorno preestablecidos, se tiene caudales máximos de 15,24, 26,04, 43,73, 64,26, 73,80, 96,10, 106,82 y 119,63 m3/s respectivamente. Cabe destacar que para los datos de esta estación se tiene que la distribución LOGPEARSON III, también arroja los caudales más altos como en la estación Vilacota. Estación Frontera, para los períodos de retorno preestablecidos, se tiene caudales máximos de 40,83, 73,49, 126,99, 179,36, 208,08, 262,37, 297,26 y 332,75 m3/s respectivamente. Cabe destacar que para los datos de esta estación se tiene que la distribución LOGPEARSON III, también arroja los caudales más altos como en la estación Vilacota y Chuapalca.
En cuanto al análisis de sequías se utilizó series de descargas empleando el método de los “runs” positivos y negativos en especial los ne gativos, sirvió para determinar paquetes de años húmedos y secos a nivel mensual y anual. Del análisis de series mensuales, se tiene que el 36,21% del tiempo se presentan paquetes de 9 meses por debajo de la media que podríamos definir como períodos de sequía, el 22,41% del tiempo paquetes de 8 meses consecutivos y el 16,38% del tiempo paquetes de 10 meses. En cuanto a las series de descargas medias anuales, entre las principales tenemos que 59,26% del tiempo se presentan años unitarios, el 14,81% paquetes de 2 años, el 11,11% paquetes de 3 y 4 años consecutivos. Estos elementos son muy importantes por que nos permiten caracterizar las sequías regionales que pueden presentarse en paquetes de 3 a 4 años consecutivos.
10.2. Recomendaciones
Se recomienda continuar con la toma de datos de campo que son de vital importancia para cualquier estudio que se desee realizar en cuanto al aprovechamiento de los recursos hídricos y recursos naturales en general.
Se recomienda continuar con muestreos de aguas de manantiales calientes, fríos, pozos someros, ríos y lagunas, para tener información de isótopos y otros elementos químicos como ser la sílice, litio y otros que permitirán estudiar los procesos de mezcla que se dan en este sistema tan complejo.
11. ALBUM FFOTOGRAFICO
Estación Limnigráfica Azancallani
Estación Limnigráfica La Frontera
Estación Limnigráfica Portal de Ingreso Tunel Kovire
Bocatoma Ancoaque Ingreso al Tunel Kovire