GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
1
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
PROYECTO: PIP: “MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO”
ESTUDIO HIDROLÓGICO TABLA DE CONTENIDO 1. ASPECTOS GENERALES ..................................................................................................................... 4 1.1 GENERALIDADES ............................................................................................................................... 4 1.2 ANTECEDENTES .................................................................................................................................. 6 1.3 OBJETIVOS ........................................................................................................................................... 7 1.3.1 OBJETIVO GENERAL .................................................................................................................... 7 1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................................................ 7 1.4 INFORMACIÓN DISPONIBLE ............................................................................................................ 8 1.4.1 ESTUDIOS ANTERIORES .............................................................................................................. 8 1.4.2 INFORMACIÓN CARTOGRÁFICA ............................................................................................... 8 1.4.3 INFORMACIÓN HIDROMETEOROLÓGICA ............................................................................... 8 1.5 CARACTERIZACIÓN GENERAL DEL ÁREA DE ESTUDIO ......................................................... 10 1.5.1 GENERALIDADES ........................................................................................................................ 10 1.5.1.1 EL ÁREA DE ESTUDIO ............................................................................................. 10 1.5.1.2 UBICACIÓN ................................................................................................................ 10 1.6 SISTEMA HIDROGRÁFICO Y CUENCA ......................................................................................... 14 1.6.1 SISTEMA HIDROGRÁFICO ......................................................................................................... 14 1.6.1.1 SUBCUENCA PRESA UMAYO................................................................................. 14 1.6.1.2 SUBCUENCA DEL RIO ILLPA ................................................................................. 14 1.7 PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE LA CUENCA.............................................................. 16 1.7.1 CURVA HIPSOMÉTRICA DE LA CUENCA ILLPA Y SUBCUENCAS ................................... 17 2. CARACTERIZACIÓN REGIONAL DE LOS PARAMETROS METEOROLÓGICOS .............. 18 2.1 PRECIPITACIÓN ................................................................................................................................. 18 2.2 TEMPERATURA ................................................................................................................................. 20 2.3 EVAPORACIÓN .................................................................................................................................. 22 2.4 HUMEDAD RELATIVA ..................................................................................................................... 24 2.5 VELOCIDAD DEL VIENTO ............................................................................................................... 26 2.6 HORAS DE SOL .................................................................................................................................. 27 3. ANÁLISIS DE NIVELES DE AGUA DEL LAGO TITICACA ........................................................ 28 3.1 NIVELES MEDIOS DEL LAGO TITICACA...................................................................................... 28 3.2 NIVELES MÁXIMOS DEL LAGO TITICACA.................................................................................. 28 4. EVENTOS HIDROLOGICOS EXTREMOS EN LA CUENCA ILLPA.......................................... 32 4.1 HIDROGRAMA UNITARIO ............................................................................................................... 32 4.1.1 CÁLCULO DEL CAUDAL PICO DEL HIDROGRAMA ............................................................. 32 4.2 SIMULACION DE CAUDALES MAXIMAS ..................................................................................... 37 4.2.1 FUNCIÓN DE DISTRIBUCIÓN DE PROBABILIDAD ............................................................... 37 4.2.2 PRUEBA DE SMIRNOV – KOLMOGOROV ............................................................................... 37 4.2.3 DETERMINACIÓN DE PRECIPITACIÓN DE DISEÑO PARA DIFERENTES PERÍODOS DE RETORNO ...................................................................................................................................... 38 4.2.4 MODELAMIENTO HIDROLÓGICO DE LA CUENCA ILLPA - HEC HMS ............................. 38 4.2.4.1 MODELO DE CUENCA ............................................................................................. 38 4.2.4.2 MODELO METEOROLÓGICO .................................................................................. 42 4.2.4.3 MODELO DE CONTROL ........................................................................................... 43 PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
2
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
4.2.4.4 HIDROGRAMAS RESULTANTES........................................................................... 43 4.2.5 RESUMEN DE CAUDALES MÁXIMOS DE DISEÑO ............................................................... 52 5. TRANSITO DE FLUJO EN CAUCE .................................................................................................. 52 5.1 MODELO DE MUSKINGUM ............................................................................................................. 52 5.1.1 TRANSITO DE HIDROGRAMAS EN LA CUENCA DEL RÍO ILLPA ...................................... 53 5.1.2 HIDROGRAMAS DE TRANSITO RESULTANTES .................................................................... 54 5.1.3 RESUMEN DE HIDROGRAMAS TRANSITADOS EN LA ZONA DEL EMPLAZAMIENTO DEL PROYECTO .......................................................................................................................... 62 6. Embalse Umayo ...................................................................................................................................... 62 6.1 RELACION ALTURA – ALMACENAMIENTO – DESCARGA ...................................................... 62 6.2 TRÁNSITO DEL IDROGRAMA EN EL EMBALSE UMAYO ......................................................... 64 7. DETERMINACIÓN DE LOS NIVELES DE INUNDACIÓN........................................................... 65 7.1 MODELACIÓN HIDRÁULICA CON HEC-RAS ............................................................................... 65 7.2 ECUACIONES UTILIZADAS EN LOS CÁLCULOS DE PERFILES ............................................... 66 7.3 SUBDIVISIÓN DE SECCIONES TRANSVERSALES ...................................................................... 67 7.4 PERFILES DE LA SUPERFICIE DE AGUA EN FLUJO PERMANENTE ....................................... 67 7.5 CRITERIOS PARA LA MODELACIÓN HIDRÁULICA CON HEC-RAS ....................................... 67 7.6 PERFIL HIDRÁULICO DEL RIO ILLPA ........................................................................................... 68 7.6.1 DATOS DE INGRESO PARA LA SIMULACIÓN EN HEC-RAS ............................................... 68 7.6.2 SECCIONES TRANSVERSALES - RIO ILLPA ........................................................................... 69 8. ZONAS DE INUNDACIÓN .................................................................................................................. 72 8.1 MATRIZ DE INVOLUCRADOS DE COMUNIDADES Y PARCIALIDADES ................................ 72 8.2 MATRIZ DE DAÑOS EVALUADOS EN ZONAS AGRICOLAS. .................................................... 72 9. DIAGNOSTICO SITUACIONAL ........................................................................................................ 74 9.1 SITUACION ACTUAL DEFENSA RIBEREÑA ................................................................................ 74 9.1.1 DESCAGA DEL RIO ILLPA ......................................................................................................... 74 9.1.2 LAS INUNDACIONES .................................................................................................................. 74 9.1.3 DEFENSAS RIBEREÑA DEL RIO ILLPA ................................................................................... 75 9.2 USO DEL AGUA DEL RIO ILLPA EN EL ÁREA DEL PROYECTO .............................................. 78 10. CALIDAD DE AGUA............................................................................................................................ 81 10.1 EFECTOS DE LA CALIDAD DE AGUA SOBRE LA AGRICULTURA. ......................................... 81 10.1.1 SALINIDAD. .................................................................................................................................. 82 10.1.2 PERMEABILIDAD. ....................................................................................................................... 82 10.1.3 TOXICIDAD. .................................................................................................................................. 83 10.1.4 VARIOS. ......................................................................................................................................... 83 10.2 EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DE AGUA PARA RIEGO SEGÚN LA F.A.O .......................... 83 10.2.1 DIRECTRICES PARA LA INTERPRETACIÓN DE LA CALIDAD DE AGUA PARA EL RIEGO. ............................................................................................................................................ 84 10.2.2 UTILIZACIÓN DE LAS DIRECTRICES. ..................................................................................... 86 10.2.3 HIPÓTESIS IMPLÍCITAS EN LAS DIRECTRICES: ................................................................... 86 10.3 CALCULO DE LA RELACIÓN DE ABSORCIÓN DE SODIO AJUSTADA. .................................. 88 10.4 EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DE AGUA PARA RIEGO SEGÚN U.S.D.A. ............................ 89 10.5 CLASIFICACIÓN DE LAS AGUAS PARA RIEGO. ......................................................................... 93 10.5.1 PELIGRO DE SALINIDAD ........................................................................................................... 93 10.5.2 PELIGRO DEL SODIO .................................................................................................................. 93 10.5.3 DIAGRAMA PARA LA CLASIFICACIÓN DE AGUAS PARA RIEGO. ................................... 94 10.6 CALIDAD DE AGUA DE LA CUENCA DEL RÍO ILLPA ............................................................... 97 10.6.1 PUNTOS DE MUESTREO ............................................................................................................. 97 10.6.2 PARÁMETROS FÍSICOS .............................................................................................................. 97 10.6.3 NUTRIENTES .............................................................................................................................. 100 10.6.4 METALES..................................................................................................................................... 101 10.6.5 PARÁMETROS BIOLÓGICOS ................................................................................................... 103 10.7 INTERPRETACIÓN........................................................................................................................... 103 11. TRANSPORTE DE SEDIMENTOS .................................................................................................. 104 11.1 RELACIONES GENERALES ............................................................................................................ 104 11.2 DATOS EXPERIMENTALES DISPONIBLES ................................................................................. 105 5 EVALUACIÓN DEL TRANSPORTE DE SÓLIDOS ....................................................................... 105 12. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................................. 107 PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
3
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
CAUCE PRINCIPAL
CUENCA
ESTUDIO DE HIDROLOGÍA 4
1. ASPECTOS GENERALES El Gobierno Regional de Puno a través de la Gerencia General Regional, dentro de su política de Desarrollo de la región Puno, está comprometido con la elaboración del estudio de pre inversión a nivel de perfil del proyecto “MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA EN LAS MÁRGENES DERECHA E IZQUIERDA DEL RIO ILLPA, DISTRITO DE ATUNCOLLA Y PAUCARCOLLA, PROVINCIA DE PUNO – REGIÓN PUNO” y uno de los ítems de este tipo de proyecto es efectuar el Estudio Hidrológico. El presente documento corresponde al Estudio Hidrológico que comprende la determinación y evaluación del caudal máximo de diseño en base a la información meteorológica obtenida del Senamhi, el cual es basado en la simulación del proceso precipitación-escorrentía a partir de los datos de lluvia sobre la cuenca y de las características físicas de la misma, que determinará el caudal máximo de diseño, para finalmente proyectar la Construcción de la Defensa Ribereña del río Illpa en los márgenes derecho e izquierdo que abarca los distritos de Atuncolla, Paucarcolla y Cabana. Asimismo la importancia del proyecto radica en evitar riesgos de inundaciones en el área del margen Izquierda y derecha con un total de 22 comunidades involucradas en zonas inundables. Con la finalidad de elaborar el estudio hidrológico se presentó un cronograma de trabajo, que se inició con la recopilación de los estudios básicos relativos a la Topografía, Geología y Socioeconomia, se continuó con la inspección de campo y finalmente con el trabajo de gabinete.
1.1 GENERALIDADES Las inundaciones provocados por desbordamiento de los ríos, es el evento que se presenta con mayor frecuencia en la naturaleza y afecta tanto al campo como a las ciudades. Provocando importantes pérdidas económicas y genera situaciones de grave riesgo para la vida y la salud. Las avenidas de los ríos, son sin duda una seria amenaza periódica, que especialmente en el sector agrario, devasta tierras de cultivos e infraestructura productiva. PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Los ríos, no son solamente un curso de agua, son parte de un sistema mucho más complejo que está muy influenciado por la presencia estacional de precipitaciones, que cuando estas son abundantes, ocasionan desbordes de los ríos y la inundación de los campos de cultivo. Los distritos de Atuncolla, Paucarcolla y Cabana, en sus 22 comunidades, han sido grandemente afectados debido al deterioro del dique de protección existente (dique de material local, champa), causado por la desbordamientos debidos a la erosion en las márgenes o en los diques, en algunos casos falla del dique por tubificacion, generando desbordes hacia los costados del rio, lo que ha originado serias pérdidas de hectáreas de cultivo, perjudicando enormemente la economía de las poblaciones de las comunidades y parcialidades ubicadas aguas abajo. En el tramo del río Illap a hay una colmatación del cauce, que ocasiona el cambio de dirección de flujo del agua hacia el margen derecho e izquierdo del río Illpa deteriorando las defensas existentes erosionando las márgenes. El desborde del río Illpa podría presentarse en cualquier momento afectando a las comunidades asentadas en sus riberas, provocando pérdidas económicas a la actividad agropecuaria, viviendas y vías de comunicación generándose situaciones de graves riesgos. La zona identificada es vulnerable ante la presencia de avenidas extremas como consecuencia del cambio morfológico del cauce del río en todo su tramo. El potencial de pastos cultivados y tierras aptas para realizar cultivos agrícolas y ganaderos hace posible el desarrollo de cultivos andinos como: papa, pastos cultivados, pastos naturales, para alimentación del ganado principalmente. El nivel de tecnología empleada en la actividad agropecuaria esta en relación a aspectos culturales de la población parcelaria, con aprovechamiento rotativo de pastos naturales. En la crianza de ganado, producción de quesos y leche, la escasa asistencia técnica y crediticia e índices de productividad están por debajo del promedio nacional. En la actualidad, a lo largo del recorrido del río Illpa se ha podido encontrar varias zonas críticas con inminente peligro de desborde, lo cual preocupa debido a la carencia de estructuras de protección, encontrándose en riesgo permanente en épocas de crecida del río los que genera cierto temor en los habitantes de la zona. En este sentido, el Gobierno regional de Puno atraves de la gerencia general y dirección de estudios de pre inversión, viene implementando la elaboración del estudios de evaluación de máximas avenidas con el objeto de evaluar el comportamiento de estos procesos, a fin de plantear el mejoramiento de la defensa ribereña a lo largo del río Illpa, de tal manera prevenir y mitigación estos fenómenos.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
5
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
1.2 ANTECEDENTES En general: Las avenidas del río Illpa constituyen amenazas que se dan periódicamente y afectan especialmente el sector agrario, una inundación del río trae como consecuencia la pérdida de terrenos de cultivo e infraestructura de viviendas familiares existentes en la zona, esto ha sucedido en numerosos años tales como 1986, 2001, 2006, y otros. Actualmente en el ámbito del proyecto, las comunidades y parcialidades se encuentra en peligro debido a que el río Illpa viene ocasionando anegamientos y perdidas de terrenos por los desbordes hacia la margen derecha e izquierda, el dique de champa existente construido en ciertos tramos del río ha sufrido asentamiento o perdida de altura lo que ha conllevado el desborde del agua en varios tramos. En años anteriores el área del proyecto ha recibido atenciones en forma muy puntual, es decir, solo en los tramos que han sufrido desbordamientos lo cual hace que el proyecto deba ser de atención integral en todo el curso del rio, incluido ambas márgenes derecha e izquierda. En el área del proyecto, la utilización del recurso suelo presenta dos modalidades: comunidades campesinas y pequeños propietarios, siendo la forma de tenencia de la tierra expresada en el manejo de la propiedad particular y de la posesión de los mismos. Las comunidades campesinas y propietarios individuales acusan una serie de problemas como el mal manejo de los suelos destinados al pastoreo, descapitalización de la ganadería, reduciéndose a una ganadería de subsistencia, sin una mayor productividad, mercado y valor agregado, dando lugar en muchos casos al abandono de las tierras por parte de los varones, en busca de otras fuente de progreso y trabajo en las ciudades próximas. Se han identificado situaciones que predisponen a la ocurrencia de inundaciones, entre las cuales se tienen: •
La cuenca del río Illpa representa el 3% en la distribución de superficie de la región hidrográfica del lago Titicaca, pero es importante su transporte líquido y sólido, de morfología meándrico, con velocidades bajas a medias, entre los meses de diciembre hasta el mes de marzo cuando aumenta su caudal, fluye aproximadamente el 70% del escurrimiento total anual (descargas). FIGURA N° 1: SECCION TRANSVERSAL DEL RIO ILLPA (Problema)
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
6
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
•
• •
• •
Insuficiente altura de los diques que provocan desbordes del rio en el tramo de estudio e inundaciones a las áreas adyacentes tanto en infraestructura pública, viviendas como áreas agrícolas. En las partes externas de las curvas se tiene proceso de erosión de márgenes que está avanzando rápidamente, pudiendo alcanzar desvordes. Las mínimas acciones de protección de la cuenca del río Illpa en parte alta y baja mediante actividades de conservación de márgenes como forestación, reforestación en las riberas de los ríos, asimismo descontaminación por acciones mineras y otros. Las escasas o nulas medidas para el control de arrastre de materiales de las zonas altas del rio. La poca atención al mantenimiento de los cauces (descolmatación de material sedimentado), carencia de encauzamiento y falta de protección de las riberas de los ríos. FIGURA N° 2 SECCION TRANSVERSAL DEL RIO ILLPA (Solución)
1.3 OBJETIVOS 1.3.1 OBJETIVO GENERAL Describir, evaluar y cuantificar los procesos hidrológicos en períodos de avenidas en la cuenca del río Illpa, para proyectar el mejoramiento de la defensa ribereña en la márgen derecha e izquierda del rio Illpa, distrito de Atuncolla, Paucarcolla y Caban, provincia de Puno y San Roman – región Puno. 1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Descripción de las características morfológicas de la cuenca. Descripción de los procesos climatológicos que originan la ocurrencia de los caudales máximos. Descripción y evaluación del comportamiento de las precipitaciones y transformación lluvia-caudal en la cuenca y sub-cuencas. Determinación de caudales máximos para diferentes períodos de retorno. Determinación del tránsito de hidrogramas en el tramo de emplazamiento del proyecto Calidad de agua Transporte de sedimentos en el cauce.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
7
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
1.4 INFORMACIÓN DISPONIBLE 1.4.1 ESTUDIOS ANTERIORES Con respecto a estudios anteriores existe Tesis titulado “Aplicación de modelos hidrológicos en el análisis de máximas avenidas en la cuenca hidrográfica de Illpa” de la Universidad Nacional del Altiplano el cual se la considerado para la elaboración del Informe Final del Estudio Hidrológico del Río Illpa. 1.4.2 INFORMACIÓN CARTOGRÁFICA Para la identificación y delimitación de la cuenca, como caracterización de los parámetros geomorfológicos y otros usos cartográficos, se utilizó la siguiente información cartográfica: •
•
• •
Cartas nacionales en formato convencional y digital, de restituciones aerofotográficas de fotos que han sido tomadas entre los años de 1955 a 1963 y restituidas en los años de 1968 a 1971, por el Instituto Geográfico Nacional (IGN) a la escala 1:100 000. Mapas Temáticos del departamento de Puno, elaborados por la ONERN (1965) de: Cobertura vegetal, Grandes grupos de suelos y capacidad de uso mayor, ecología, geología y geomorfológico e información cartográfica y temática complementaria encontrada en los diferentes estudios realizados. Imágenes satelitales AsterGdem, con una resolución espacial de 30 m, tomada del satélite aster. Imágenes Satelitales Landsat 7, en tres Bandas espectrales, con una resolución espacial de 30m,
En todos los mapas, el formato digital del plano base utilizado, está en el sistema de coordenadas UTM WGS84, proyectadas para la zona 19S. La cuenca del río Illpa y sus cuencas internas se delimito automáticamente con el programa ArcHydro Tools, asistido con imagen satelital. 1.4.3 INFORMACIÓN HIDROMETEOROLÓGICA La información meteorológica empleada para los distintos análisis en este estudio corresponde a los registros la red de estaciones meteorológicas de propiedad del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú (SENAMHI) que se encuentran dentro y próximas a la cuenca del río Illpa, tal como se muestra en el Cuadro 01.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
8
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Cuadro 01: Información meteorológica utilizada Estación
Cabañillas
Juliaca
Laraqueri
Puno
Umayo
Mañazo
Cuenca
Coata
Coata
Ilave
Circunlacustre
Illpa
Illpa
Tipo
CO
CO
CO
CP
Latitud
15°39'00.00" 70°22'00.00" 3892
16°09'16.9" 70°03'59.7"
15°49'34.5" 70°00'43.5"
15°44''
70°09''
Variable
Periodo
Precipitacion Max 24 horas
1964-2010
Precipitación Total Mensual
1964-2009
Temperatura Media Mensual
1967-2009
Temperatura Mínima Media Mensual
1964-2006
Temperatura Máxima Media Mensual
1964-2006
Humedad Relativa Media Mensual
1965-2006
Evaporación Total Mensual
1964-1995
Velocidad Media del Viento Mensual
1992-2006
Precipitacion Max 24 horas
1964-2012
Precipitación Total Mensual
1962-2007
Temperatura Media Mensual
1966-2007
Temperatura Mínima Media Mensual
1966-2007
Temperatura Máxima Media Mensual
1966-2007
Humedad Relativa Media Mensual
2001-2007
Evaporación Total Mensual
2001-2007
Horas de Sol Medias Mensuales
2002-2007
Precipitacion Max 24 horas
1964-2007
Precipitación Total Mensual
1964-2007
Temperatura Media Mensual
1996-2007
Temperatura Mínima Media Mensual
1996-2007
Temperatura Máxima Media Mensual
1996-2007
Evaporación Total Mensual
2002-2007
Precipitacion Max 24 horas
1964-2012
Precipitación Total Mensual
1964-2007
Temperatura Media Mensual
1964-2007
Temperatura Mínima Media Mensual
1964-2007
3815 Temperatura Máxima Media Mensual
1964-2007
15°29'00.00" 70°09'00.00" 3826
CO
CO
Longitud Altitud
3900
Humedad Relativa Media Mensual
1964-2007
Evaporación Total Mensual
1968-2007
Velocidad Media del Viento Mensual
1978-2007
Horas de Sol Medias Mensuales
1964-1996
3850 Precipitacion Max 24 horas
1964-1993
Precipitacion Max 24 horas
1964-2012
Precipitación Total Mensual
1958-2007
Temperatura Media Mensual
1993-2007
Temperatura Mínima Media Mensual
1993-2007
Temperatura Máxima Media Mensual
1993-2007
Humedad Relativa Media Mensual
1993-2007
15°48'00.20" 70°21'00.00" 3920
Fuente: Elaboración propia
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
9
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
1.5 CARACTERIZACIÓN GENERAL DEL ÁREA DE ESTUDIO 1.5.1 GENERALIDADES 1.5.1.1 EL ÁREA DE ESTUDIO Se ha identificado como área de estudio, a la unidad vertiente del río Illpa, es una de las cuencas aportantes al lago Titicaca con 1270,34 Km2 de extensión y un perímetro de 1050,53 Km, su parte más alta tiene una cota de 4916.0 msnm y se ubica en el en la parte más alta de mañazo y su parte más baja desemboca al Lago Titicaca, con una altitud aproximada de 3810 msnm. La configuración de la cuenca del Illpa es la de una hoya hidrográfica de fondo plano, la pendiente de los ríos dentro de la cuenca varia de 0.001 a 15% 1.5.1.2 UBICACIÓN 1.5.1.2.1 Ubicación hidrográfica El área de estudio hidrográficamente se ubica en la cuenca del río Illpa, vertiente del Titicaca y perteneciente al Sistema Titicaca, Desaguadero, Poopo y Salar de Coipasa (Sistema Hídrico TDPS). Según la división de las unidades geográficas del Perú del año 2011. La cuenca del río Illpa, limita por el Norte con la cuenca Coata; por el Este con la intercuenca 0175 y Lago Titicaca; por el Sur con la cuenca del río Ilave y tambo; y por el Oeste con la cuenca Coata. Ver Figura 5.
1.5.1.2.2 Ubicación geográfica Geográficamente la cuenca del río Illpa está comprendida entre las siguientes coordenadas geográficas; Latitud Sur: 14°3'36.15'' a 15°23'24.65'' y Longitud Oeste: 69°25'25.45'' a 71°7'34.27'' se encuentra localizada en la parte norte de la región Puno, en el extremo sureste del Perú, con una variación altitudinal de 3815 a 4916 m.s.n.m. Ver Figura 3 1.5.1.2.3 Ubicación Política. Políticamente la cuenca del río Illpa se ubica en: Región Provincia Distritos
: : :
Puno Puno y San Roman Atuncolla, Pucarcolla, Caracoto, Cabana, Vilque, Mañazo, Tiquillaca y Puno
Ver Figura 4.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
10
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
11
Figura 3: Ubicación geográfica de la cuenca Illpa. PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
12
Figura 4: Ubicación política de la cuenca Illpa PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
13
Figura 5: Ubicación Hidrográfica de la cuenca Illpa PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
1.6 SISTEMA HIDROGRÁFICO Y CUENCA 1.6.1 SISTEMA HIDROGRÁFICO La cuenca del río Illpa es una de las cuencas aportantes al lago Titicaca con 1270,34 Km2 de extensión y un perímetro de 203.24Km, su parte más alta tiene una cota de 4917.57msnm y se ubica en el en la parte mas alta de mañazo y su parte más baja desemboca al Lago Titicaca, con una altitud aproximada de 3813 msnm. La configuración de la cuenca del Illpa es la de una hoya hidrográfica de fondo plano, la pendiente de los ríos es de 1.12% La cuenca presenta una presa con un volumen de almacenamiento 102 millones de metros cúbicos aproximadamente. Subcuencas Tributarias Para efectos de describir a la cuenca del río Illpa, se procedió a dividir a la cuenca en dos subcuencas, los cuales son: subcuenca Umayo y subcuenca Illpa. 1.6.1.1 Subcuenca Presa Umayo Esta subcuenca tiene un área de 1073.32Km2, con un perímetro de 181.22Km, su parte más elevada está en la cota 4917.78 msnm y se ubica en las parte mas altas de Mañazo y su parte más baja se ubica en la cota 3831.99 msnm donde confluye con el rió Yunco Los principales afluentes a la subcuenca de la presa Umayo son los siguientes: Rio Challamayo que tiene un área colectora de 246 km2, con un perímetro de 95.97Km, la longitud del rio es de 45.27 km. Rio Vilque, que tiene un área colectora de 331 Km2, con un perímetro de 110.64 Km, la longitud del rio es de 110.69km El río Pongone que tiene un área Colectora de 295 Km2, con un perímetro de 104.33km, la longitud del rio es 104.33km, el rio pongone es canalizado a través de una bocatoma hacia la presa Umayo, nace de ala unión de los ríos Conaviri y Yanarico este ultimno nace de la unión de la quebradas Chancarane y Caquencora, el río Yanarico tiene como tributarios al río Tiracoma, las quebradas Pataceña, Huañulaya. El río Conaviri nace de las quebradas de Mayotinco (sus tributarios son la quebrada Lahuaraña, Sallacucho, Checchata y Corhualaca) y Antajave (tributario es quebrada Antasalla) .el río Conaviri tiene como tributarios a los ríos Huayllane, Ccoranemayo, Blanco (sus tributarios son las quebradas Patilla, Yanapusa, QuelloQuello); y las quebradas Pucara, Tornamayo. 1.6.1.2 Subcuenca del rio Illpa Esta sub cuenca tiene un área de 197.00Km2, con un perímetro de 103.783, y la elevación más alta se ubica a 4075.03msnm y la parte más baja se ubica a 3813msnm. Esta sub cuenca abarca desde la confluencia de los ríos Pongone y Yunco y forman el río Illpa hasta la desembocadura en el lago Titicaca,En la zona de la cuenca baja es la que mayormente produce las inundaciones, ver fig6.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
14
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
15
Figura 6: Sub cuencas y Sistema Hidrográfico de la cuenca del río Illpa PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
1.7 PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE LA CUENCA Así como el ciclo hidrológico es el concepto fundamental de la hidrología, la cuenca hidrológica es la unidad básica del estudio. La cuenca está delimitada por el parteaguas, que es una línea imaginaria formada por los puntos de mayor elevación topográfica y la separa de las cuencas vecinas. Las características físicas de la cuenca procuran medir numéricamente las influencias de dichas características sobre el sistema de drenaje, respuesta de la cuenca, etc; al mismo tiempo estos índices ayudan a realizar comparaciones entre regiones hidrológicas, en el presente estudio se identificaron una cuenca y dos sub cuencas: • Cuenca Vertiente Illpa, Sub cuenca Vertiente Umayo e Illpa Las principales características morfométricos se determinaron con el programa ArcHydro, Ver cuadro 02 Cuadro 02: Parámetros geomorfológicos de la cuenca de río Illpa y subcuencas PARAMETROS MORFOMETRICOS CUENCA DEL RÍO ILLPA SUBCUENCAS DESCRIPCION
UND
CUENCA ILLPA
DE LA SUPERFICIE Área km2 1270.34 Perimetro de la cuenca km 203.25 COTAS Cota máxima msnm 4917.58 Cota mínima msnm 3813.00 CENTROIDE (PSC:WGS 1984 UTM ZONE 19S) X centroide m 366500.84 Y centroide m 8254392.79 Z centroide msnm 4313.19 ALTITUD Altitud media msnm 4313.19 Altitud más frecuente msnm 3858.50 Altitud de frecuencia media (1/2) msnm 4127.13 PENDIENTE Pendiente promedio de la cuenca % 9.50 FACTORES DE FORMA Coeficiente de compacidad 1.61 Factor de forma de Horton 0.15 RELIEVE Rectangulo equivalenbte (Largo) km 87.03 Rectangulo equivalenbte (Ancho) km 14.60 DE LA RED HÍDRICA Longitud del curso principal km 92.63 Orden de la red hídrica und 7 Longitud de la red hidrica km 2913.83 Pendiente promedio de la red hídrica % 1.12 PARAMETROS GENERADOS Tiempos de concentración horas 11.94 Pendiente del cauce principal m/m 0.012 SISTEMA DE DRENAJE Extencion media de escurrimiento km 0.44 Coeficiente de masividad m/km2 3.40 Densidad de drenaje km/km2 2.29
UMAYO
ILLPA
1073.33 181.22
197.01 103.78
4917.78 3832.00
4075.03 3813.00
363780.64 8251067.76 3902.00
376004.37 8269102.06 3826.17
3902.00 3964.50 4260.86
3826.17 3812.50 3877.53
10.16
10.31
1.56 0.34
2.09 0.12
76.60 14.01
47.77 4.12
56.40 7 2466.21 1.14
39.88 6 445.01 1.13
6.77 0.019
7.85 0.007
0.44 3.64 2.30
0.44 19.42 2.26
Fuente: Elaboración propia PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
16
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
1.7.1 CURVA HIPSOMÉTRICA DE LA CUENCA ILLPA Y SUBCUENCAS La distribución de áreas en forma progresiva sobre cada una de las cotas, empezando desde la más baja, permite calcular la curva hipsométrica. La importancia de la curva mostrada en la Figura 7-9, evidencia aspectos del relieve de la cuenca, que tiene más influencia sobre su respuesta hidrológica que la forma de la misma. 17
Cuenca Illpa 120.00 4870.5 Polígono de frecuencia de altitudes 4778.5
Curva Hipsometrica
100.00
4686.5 4594.5
Altitud (msnm.)
80.00 4502.5 4410.5 60.00 4318.5 4226.5 40.00 4134.5 4042.5 20.00 3950.5 3858.5 0.00 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Área (%)
Figura 7: Curva hipsométrica y frecuencia de altitudes de la cuenca Illpa
Subcuenca Umayo 120.00 4871.0 Poígono de frecuencia de altitudes 4780.5 Curva Hipsometrica
100.00
4690.0 4599.5
Altitud (msnm.)
80.00 4509.5 4419.0 60.00 4328.5 4236.5 40.00 4145.0 4056.5 20.00 3964.5 3796.0 0.00 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Área (%)
Figura 8: Curva hipsométrica y frecuencia de altitudes de la subcuenca Umayo
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Subcuenca Illpa 120.00 4089.5
Polígono de frecenca de altitudes Curva Hipsométrica
4065.5
100.00 4041.5 4017.5
Altitud (msnm.)
80.00 3993.5 3969.5 60.00 3945.5 3921.5 40.00 3897.5 3872.5 20.00 3846.5 3812.5 0.00 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Área (%)
Figura 9: Curva hipsométrica y frecuencia de altitudes de la subcuenca Illpa
2. CARACTERIZACIÓN METEOROLÓGICOS
REGIONAL
DE
LOS
PARAMETROS
La caracterización de los parámetros meteorológicos se efectuó a nivel de la cuenca del río Illpa y en base a información de las estaciones meteorológicas dentro y próximas a la zona en estudio monitoreados por el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú - SENAMHI, los parámetros meteorológicos analizados fueron: precipitación, temperatura, evaporación, humedad relativa, horas sol día y velocidad del viento. Con fines de comparación de los parámetros meteorológicos para este análisis se empleó información de algunas estaciones próximas a la cuenca del río Illpa como apoyo para el análisis espacial, asimismo se eliminó los errores más resaltantes en las series de registros meteorológicos de cada una de las estaciones utilizadas en este análisis. 2.1 PRECIPITACIÓN Las características estacionales del clima en la región se manifiestan principalmente en la variación del régimen de las precipitaciones. El conjunto de estaciones de la región muestra gran estacionalidad ya que en promedio el 69.6% se produce de Dic – Mar, y el 79.2% de Nov – Mar. PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
18
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
La variación de la precipitación a lo largo del año presenta un ascenso desde el mes de septiembre hasta el mes de enero. Luego, decrece hasta el mes de abril y de mayo a agosto el gradiente de descenso disminuye. Los registros de precipitación utilizados para este análisis corresponde a las estaciones que se presentan en la Figura 10, destacándose entre ellas la estación Laraqueri por presentar el valor más significativo del orden de 752.9 mm., anuales y la estación Juliaca por presentar el valor menos significativo del orden de 606.7mm., anuales. Ver cuadro 03. Cuadro 03: Precipitación Total Mensual –Multianual (1964 – 2010) N°
1 2 3 4 5 6
Observatorio Cabañillas Juliaca Laraqueri Puno Umayo Mañazo
Cuenca Altitud Coata 3892 Coata 3826 Ilave 3900 Circunlacustre 3815 Illpa 3850 Illpa 3920
Ene 143.8 135.4 172.4 163.6 153.1 147.1
Feb 136.1 103.3 157.0 142.4 129.2 141.9
Mar 108.2 94.9 125.7 134.0 108.2 112.7
Abr 44.3 42.8 43.0 53.3 48.1 39.0
May 6.3 9.4 10.5 9.3 7.4 6.8
Jun 2.7 5.6 4.5 4.3 4.2 1.3
Jul 1.7 2.4 3.9 2.6 2.1 1.8
Ago 8.4 8.4 10.7 11.8 6.5 6.7
Sep 17.1 20.7 23.3 26.6 17.7 16.3
Oct 35.0 44.3 37.0 44.8 37.0 30.7
Nov Dic 49.7 89.0 55.8 83.8 57.8 107.2 51.4 87.3 53.3 89.1 51.9 96.2
Total 642.4 606.7 752.9 731.5 656.0 652.5
Fuente: Elaboración propia 200.0 Cabañillas
180.0 Juliaca
Preci pitación (mm)
160.0
Lar aqueri
140.0
Mañazo
120.0
Puno Umayo
100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Mes es
Figura 10: Variación mensual de la precipitación (promedio multianual) de las estaciones dentro de la cuenca del río Illpa.
En la Figura 11. Se muestra la distribución espacial de la precipitación. Se observa claramente que la precipitación se concentra en el parte aguas de la cuenca colindante con la cuenca Ilave, específicamente en las cabeceras de cuenca. La gradiente es descendiente hacia la planicie Norte, con baja precipitación de 578 mm en la zona de Cabana.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
19
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
20
Figura 11: Distribución espacial de la precipitación total anual (mm) en la cuenca del río Illpa. La precipitación media en la cuenca Illpa es de 654.20 mm/año, en la cordillera la precipitación alcanza los 718.0 mm/año, el cual está concentrado en núcleos en el parte aguas con la cuenca Coata e Ilave. El período de lluvias de mayor magnitud comienza a partir del mes de Diciembre y se prolonga hasta Marzo y corresponde al 73% en promedio de las precipitaciones totales anuales. El porcentaje de precipitación en las estaciones meteorológicas durante los 4 meses oscilan de 60 a 84.5%. El período seco (invierno), comprende los meses de Mayo a Agosto, las precipitaciones con sus mínimos valores llegan a ser el 3.5% en promedio de las precipitaciones totales anuales, El porcentaje de precipitación varían de 0.2 a 12%. Los meses transitorios corresponden a Abril y Setiembre a Noviembre, presentan el 23.7% de las precipitaciones totales anuales. El porcentaje de precipitación oscila entre 14.2 a 37.8%.
2.2 TEMPERATURA La temperatura es la medida del calor y el frío, esta juega un papel importante en todos los procesos, químicos, físicos y biológicos, de las plantas, puesto que los cambios de calor o las transformaciones de luz en calor y viceversa determinan grandemente las velocidades a las cuales se efectúan las reacciones. PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
En cada etapa del desarrollo los vegetales requieren condiciones externas complejas y particulares, la más importante de ellas es precisamente la temperatura. Las mayores temperaturas se presentan entre los meses de Setiembre a Marzo, ver cuadro N° 04. Las estación de Laraqueri, ubicada a una altitud de 3,900 msnm, registra la menor temperatura media (7.3ºC) y la estación Cabanillas con una altitud de 3,892 msnm, el mayor valor de 9.2°C en promedio anual. Como se aprecia en la Figura 12 la variación mensual de la temperatura es similar para todas las estaciones en estudio. Cuadro 04: Temperatura Media Mensual (ºC) – Promedio Multianual Estaciones de la región (Cuenca del río Illpa y estaciones de apoyo). Nº 1 2 3 4 6
Observatorio Cabañillas Juliaca Laraqueri Puno Mañazo
Cuenca Altitud Coata 3892 Coata 3826 Ilave 3900 Circunlacustre 3815 Illpa 3920
Ene Feb Mar 10.3 10.2 10.1 10.3 10.3 10.0 8.7 8.6 8.5 10.3 10.1 9.9 10.1 9.9 9.6
Abr May 9.7 8.3 9.0 6.6 7.8 6.1 9.2 7.6 8.9 7.8
Jun 7.0 4.9 4.4 6.4 6.4
Jul Ago Sep Oct Nov Dic 6.8 7.9 9.2 10.1 10.7 10.6 4.4 5.9 7.7 9.5 10.2 10.4 4.2 5.7 7.1 8.3 9.1 9.0 6.2 7.3 8.6 9.7 10.4 10.6 6.3 7.4 8.7 9.9 10.5 10.6
Prom 9.2 8.3 7.3 8.8 8.8
Fuente: Elaboración propia 200.0 Cabañillas
180.0 Juliaca
Precipitación (mm)
160.0
Lar aqueri
140.0
Mañazo
120.0
Puno Umayo
100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Mes es
Figura 12: Variación mensual de la temperatura media En la Figura 13 se muestra la variabilidad espacial de la temperatura media anual (isotermas) la cual se determinó con la gradiente altitudinal la cual se basa en el artículo AGRICULTURAL AND FOREST METEOROLOGY 152 (2012) 17-30 (www. Elservier.com/locate/agrformet), el cual aplica la siguiente ecuación aplicadas al ARCGIS – se procesó la información para la cuenca Illpa del cual tenemos los siguientes resultados que la temperatura media anual representativa en la cuenca es de 8°C en la planicie
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
21
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
22
Figura 13: Distribución espacial de la temperatura media anual – cuenca del río Illpa.
2.3 EVAPORACIÓN El termino evaporación se refiere, en climatología al agua transferida a la atmósfera a partir de las superficies libres de agua; la transferencia de vapor de agua a la atmósfera se denomina transpiración. El agua se pierde de la superficie del suelo por la evaporación, bajo la influencia de una serie de factores como son la capacidad de la atmósfera para absorber al vapor de agua, la condición de la superficie del suelo, la cantidad de agua presente en las capas superficiales y que está sujeta a evaporación, y la capacidad de retención de humedad de las capas profundas. La evaporación es un proceso físico continuo por medio del cual el agua, a una temperatura inferior al punto de ebullición, cambia del estado líquido al de vapor. Esta transferencia del vapor del agua puede ocurrir desde superficies libres de agua, gotas en las nubes o neblina, pequeñas películas depositadas en sólidos, tales como partículas de suelo e igualmente desde la superficie foliácea de las plantas terrestres o acuáticas. El comportamiento mensual de la evaporación se muestra en la Figura 14, los valores más bajo se registran en la estación Laraqueri, con un total anual de 1600.2 mm/año, y los valores máximos se registran en la estación Puno con 1843.9 mm/año, y con una evaporación representativa de anual de 1704.3mm. Ver cuadro N° 05 PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Cuadro 05: Evaporación Total Mensual (mm) – Total Multianual Estaciones de la región (Cuenca del río Illpa y estaciones de apoyo) Nº 1 2 3 4 5
Observatorio
Altitud 3892 3826 3900 3815 3920
Cabañillas Juliaca Laraqueri Puno Mañazo
Ene 139.6 141.4 119.5 153.4 138.8
Feb 125.6 127.2 111.3 144.9 124.8
Mar 133.7 135.4 103.9 152.4 132.9
Abr 127.0 127.9 89.0 142.8 126.7
May 126.4 126.7 115.8 135.4 126.3
Jun 114.3 113.7 96.2 119.0 114.6
Jul 125.6 126.0 105.8 127.6 125.5
Ago 141.4 141.7 150.7 151.2 141.3
Sep 158.5 160.0 179.6 164.9 157.9
Oct 179.1 181.3 209.6 189.7 178.1
Nov 178.9 181.8 165.5 186.8 177.7
Dic 160.6 163.0 153.3 175.8 159.7
Total 1710.7 1726.1 1600.2 1843.9 1704.3
Fuente: Elaboración propia
200.0
180.0
Eva pora ción (mm)
160.0
140.0
120.0
100.0 Cabañillas
Puno
Mañazo
lagunillas
80.0 Ene
Feb
Mar
Abr
May
Jun
Jul
Ago
Sep
Oct
Nov
Dic
Meses
Figura 14: Variación mensual de la evaporación total mensual En la Figura 15, se muestra la variabilidad espacial de la evaporación total anual la cual se determinó con la gradiente altitudinal la cual se basa en el artículo AGRICULTURAL AND FOREST METEOROLOGY 152 (2012) 17-30 (www. Elservier.com/locate/agrformet), el cual aplica las siguientes ecuaciónes aplicadas al ARCGIS – se procesó la información para la cuenca Illpa del cual tenemos los siguientes resultados que la evaporación total anual representativa en la cuenca es de 1720 mm/año en la planicie.
Se muestra la variabilidad espacial de la evaporación total anual en la cuenca del río Illpa, en donde se observa que la evaporación más frecuente se presenta en la zona de Atuncolla, Vilque, Mañazo y Tiquillaca que es la zona planicie de la cuenca. PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
23
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
24
Figura 15: Distribución espacial de la evaporación total anual – cuenca del río Illpa.
2.4 HUMEDAD RELATIVA Es la relación en porcentaje de la cantidad presente de vapor de agua contenido en un volumen de aire. La humedad relativa es una variable climática de primera magnitud muy relacionado, a través de diversos mecanismos físicos, con la nubosidad, la precipitación, la visibilidad, y de forma muy especial con la temperatura: la cantidad de agua en forma de vapor que puede encontrarse en la atmósfera es función directa de la temperatura. La humedad relativa es la forma más común de expresar la humedad atmosférica por su explicita relación con el bienestar climático y el crecimiento de las plantas. Por lo general, la humedad relativa sigue un ritmo diario, cambiando la humedad, de baja durante el día a muy alta en la noche cuando el aire se enfría. La variación estacional y espacial es similar a la precipitación, por lo que registra los valores más altos durante el verano. También se verifica que la variación estacional de humedad relativa en todo el bloque de las estaciones es uniforme. En las estaciones ubicadas en la cabecera de la cuenca y la ubicada cerca al Lago Titicaca registran mayores valores con respecto a las estaciones ubicadas en la cuenca media. Los datos que aparecen resaltados en el cuadro N° 06, son valores estimados utilizando la ecuación de relación humedad relativa - altitud. En la Figura 16 se aprecia la variación estacional de la humedad relativa, registrándose en la estación de PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Mañazo el valor medio más alto de 53.5%, y los valores medios más bajos se registra en la estación de Puno y Juliaca con 52.6% respectivamente, en síntesis la humedad relativa a nivel de todas las estaciones dentro de la cuenca del río Illpa es de 53.5%. Cuadro 06: Humedad Relativa Media Mensual (%) – Promedio Multianual Estaciones de la región (Cuenca del río Illpa y estaciones de apoyo) Nº 1 2 3 4 5 6
Observatorio
Cabañillas Juliaca Laraqueri Puno Mañazo lagunillas
Altitud 3892 3826 3900 3815 3920 3970
Ene
Feb 63.1 64.1 64.0 64.0 65.0 66.2
Mar 64.2 64.6 63.0 64.6 65.5 67.3
Abr 64.3 64.4 64.0 64.4 65.2 65.9
55.4 57.0 56.0 56.9 58.0 59.2
May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Prom 44.5 44.8 44.8 44.5 45.2 47.1 46.6 54.3 51.6 48.0 45.3 44.8 44.8 46.6 47.6 48.6 55.9 52.6 49.0 47.0 46.0 48.0 49.0 46.0 49.0 55.0 53.0 48.0 45.3 44.8 44.8 46.5 47.6 48.5 55.9 52.6 49.1 46.3 45.7 45.4 47.2 48.3 49.8 56.9 53.5 51.3 50.2 49.9 49.3 48.6 48.0 50.5 56.4 55.2
Fuente: Elaboración propia 80.0
Humedad Relativa (%)
70.0
60.0
50.0
40.0
Cabañillas
Puno
Juliaca
Laraqueri
Mañazo
lagunillas
30.0 Ene
Feb
Mar
Abr
May
Jun
Jul
Ago
Sep
Oct
Nov
Dic
Mes es
Figura 16: Variación mensual de la humedad relativa En la Figura 17 se muestra la variabilidad espacial de la humedad media anual la cual se determinó con la gradiente altitudinal la cual se basa en el artículo AGRICULTURAL AND FOREST METEOROLOGY 152 (2012) 17-30 (www. Elservier.com/locate/agrformet), el cual aplica las siguientes ecuaciones, aplicadas al ARCGIS – se procesó la información para la cuenca Illpa, del cual tenemos los siguientes resultados que la humedad relativa media anual representativa en la cuenca es de 53 % en la planicie.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
25
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Se muestra la variabilidad espacial de la humedad relativa media anual de la cuenca del río Illpa, en donde se observa que la humedad relativa representativa se presenta en la zona planicie, localidad de Atuncolla con 53%.
26
Figura 17: Distribución espacial de la Humedad Relativa en (%) – cuenca del río Illpa 2.5 VELOCIDAD DEL VIENTO El movimiento del aire resulta del calentamiento, enfriamiento, expansión y contracción ocasionados principalmente por diferencias en la temperatura y por la rotación de la Tierra. El movimiento general del aire con relación a su contenido de humedad y la temperatura, son de importancia geográfica. La selección de los cultivos y la producción de estos en un área dada también pueden ser influidas por las condiciones prevalecientes de los vientos. La pérdida de humedad de las plantas o el suelo y la diseminación de microorganismos fitopatógenos, semillas y polen también son afectados por el viento. La exposición al viento en muchos casos puede ser un factor determinante del desarrollo de las plantas y de la distribución de la vegetación. La erosión del suelo por la acción del viento se presenta en nuestro medio geográfico, puede tener un efecto directo sobre la utilización agrícola de ciertas áreas. En general para un año promedio, la distribución de la velocidad media del viento es similar en las dos estaciones mencionadas; con un valor máximo, del orden de 3.0 m/s en los meses de octubre a diciembre en las estacione de Puno, y un valor mínimo, de 1.4 m/s en el mes Marzo, en la estación de Cabanillas, la variación anual se puede mostrar en la Figura 18. PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
3.5
3.0
Vel ocidad de Viento (m/s)
2.5
2.0
27
1.5
1.0
Cabañillas Puno 0.5
0.0 Ene
Feb
Mar
Abr
May
Jun
Jul
Ago
Sep
Oct
Nov
Dic
Meses
Figura 18: Variación mensual de la velocidad del viento
2.6 HORAS DE SOL La radiación del sol constituye una fuente de calor y ésta también es necesaria para muchos procesos vegetales. Tanto la luz como la humedad proporcionan verdaderos materiales para construir la estructura vegetal, mientras que la temperatura proporciona las necesarias condiciones de trabajo. La luz es de primordial importancia para los aspectos nutricionales y estructurales de la vida vegetal. El registro de las horas de sol alcanza una máxima de 9.5 hr/día en el mes de Julio en la Estación Puno, y un valor mínimo del orden de 6.2 hr/día, durante el mes de Enero, tal como se muestra en la Figura 19. 10.0
Hora s de Sol (hr)
9.0
8.0
7.0
6.0
Puno 5.0 Ene
Feb
Mar
Abr
May
Jun
Jul
Ago
Sep
Oct
Nov
Dic
Mes es
Figura 19: Variación mensual de las horas de sol PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
3. ANÁLISIS DE NIVELES DE AGUA DEL LAGO TITICACA Teniendo como base el registro histórico de niveles del lago Titicaca en la Estación Muelle Enafer (periodo 1915 – 2010), se efectuó el análisis de los niveles medios y máximos. 3.1 NIVELES MEDIOS DEL LAGO TITICACA
28
En la Figura 20, se muestra el comportamiento de los niveles medios anuales del lago Titicaca, observándose un nivel promedio multianual en los 96 años de registros (periodo 1915 – 2010) de 3,809.38 m.s.n.m.
Figura 20: Niveles medios anuales del lago Titicaca. Efectuando un análisis estadístico de la serie de registros anuales correspondiente al periodo 1915 – 2010, se estableció que, durante los 96 años de registro se presentaron 9 años secos, 71 años normales y 19 años húmedos.
3.2 NIVELES MÁXIMOS DEL LAGO TITICACA El máximo nivel de las aguas del lago Titicaca se registró en el año de 1986, alcanzando una cota de 3,812.51 m.s.n.m., situación que provocó inundaciones en todo el área circunlacustre al Lago Titicaca. Para el análisis de frecuencia de los niveles máximos del lago Titicaca (ver Cuadro 07) se utilizó el programa FLFREQ, probando el ajuste de la información a las distribuciones estadísticas teóricas: Gumbel, Log Normal II parámetros, Log Normal III parámetro y Log Pearson Tipo III, de dicho análisis se optó por la distribución Log Normal por ser la que mejor se ajusta a la serie de niveles máximos del lago Titicaca (ver Cuadro 08). En el Cuadro 09 se muestra los niveles máximos del lago Titicaca para distintos periodos de retorno. PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Cuadro 07: Registro de Niveles máximos del Lago Titicaca. A ÑO
NIVEL MÁ XIMO MEDIO (msnm.)
NIVEL MÁXIMO ABSOLUTO (msnm.)
1938 1939 1940 1941 1942 1943 1944 1945 1946 1947 1948 1949 1950 1951 1952 1953 1954 1955 1956 1957 1958 1959 1960 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
3808.773 3808.632 3807.944 3807.406 3807.001 3806.517 3806.741 3806.769 3806.917 3807.730 3807.707 3808.473 3808.786 3808.863 3808.833 3808.728 3809.479 3809.880 3809.557 3808.944 3808.905 3808.776 3809.373 3809.476 3810.032 3810.813 3810.507 3810.128 3809.651 3809.165 3809.199 3809.021 3808.799 3808.953 3808.894 3809.262 3809.983 3810.333 3810.646 3810.353 3810.593 3810.849 3810.466 3810.645 3810.608 3809.821 3810.498 3811.012 3811.936 3811.371 3811.114 3810.657 3809.973 3809.802 3809.258 3809.053 3809.289 3808.924 3808.570 3809.045 3808.700 3808.618 3808.682 3809.827 3810.102 3810.538 3810.570 3810.018 3810.024 3809.804 3809.576 3809.015 3809.258
3809.070 3808.950 3808.370 3807.730 3807.300 3806.760 3807.030 3807.110 3807.160 3808.050 3807.990 3808.790 3809.100 3809.190 3809.150 3809.060 3809.840 3810.220 3810.060 3809.220 3809.230 3809.090 3809.630 3809.710 3810.430 3811.210 3810.880 3810.450 3809.990 3809.520 3809.500 3809.410 3809.120 3809.360 3809.200 3809.560 3810.330 3810.640 3810.980 3810.720 3810.920 3811.180 3810.820 3811.030 3810.950 3810.210 3810.930 3811.300 3812.510 3811.870 3811.540 3810.990 3810.280 3810.090 3809.640 3809.300 3809.600 3809.280 3808.890 3809.400 3809.070 3808.990 3809.050 3810.208 3810.405 3810.897 3810.930 3810.385 3810.380 3810.135 3809.995 3809.365 3809.830
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
29
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Cuadro 08: Análisis de frecuencia de los niveles máximos del lago Titicaca. ANALISIS DE FRECUENCIA DE NIVELES MAXIMOS DEL LAGO TITICACA YEAR 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70
DATA 9.1 8.9 8.4 7.7 7.3 6.8 7 7.1 7.2 8.1 8 8.8 9.1 9.2 9.1 9.1 9.8 10.2 10.1 9.2 9.2 9.1 9.6 9.7 10.4 11.2 10.9 10.4 10 9.5 9.5 9.4 9.1 9.4 9.2 9.6 10.3 10.6 11 10.7 10.9 11.2 10.8 11 10.9 10.2 10.9 11.3 12.5 11.9 11.5 11 10.3 10.1 9.6 9.3 9.6 9.3 8.9 9.4 9.1 9 9.1 10.2 10.4 10.9 10.9 10.4 10.4 10.1
ORDERED 12.5 11.9 11.5 11.3 11.2 11.2 11 11 11 10.9 10.9 10.9 10.9 10.9 10.9 10.8 10.7 10.6 10.4 10.4 10.4 10.4 10.4 10.3 10.3 10.2 10.2 10.2 10.1 10.1 10.1 10 9.8 9.7 9.6 9.6 9.6 9.6 9.5 9.5 9.4 9.4 9.4 9.3 9.3 9.2 9.2 9.2 9.2 9.1 9.1 9.1 9.1 9.1 9.1 9.1 9.1 9 8.9 8.9 8.8 8.4 8.1 8 7.7 7.3 7.2 7.1 7 6.8
RANK 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70
PROB. 0.009 0.023 0.037 0.051 0.066 0.08 0.094 0.108 0.123 0.137 0.151 0.165 0.179 0.194 0.208 0.222 0.236 0.251 0.265 0.279 0.293 0.308 0.322 0.336 0.35 0.365 0.379 0.393 0.407 0.422 0.436 0.45 0.464 0.479 0.493 0.507 0.521 0.536 0.55 0.564 0.578 0.593 0.607 0.621 0.635 0.65 0.664 0.678 0.692 0.707 0.721 0.735 0.749 0.764 0.778 0.792 0.806 0.821 0.835 0.849 0.863 0.877 0.892 0.906 0.92 0.934 0.949 0.963 0.977 0.991
RET. PERIOD 117 43.875 27 19.5 15.261 12.536 10.636 9.237 8.163 7.312 6.623 6.052 5.571 5.162 4.808 4.5 4.229 3.989 3.774 3.582 3.408 3.25 3.106 2.975 2.854 2.742 2.639 2.543 2.455 2.372 2.294 2.222 2.153 2.089 2.029 1.972 1.918 1.867 1.819 1.773 1.729 1.687 1.648 1.61 1.574 1.539 1.506 1.475 1.444 1.415 1.387 1.36 1.335 1.31 1.286 1.263 1.24 1.219 1.198 1.178 1.158 1.14 1.121 1.104 1.087 1.07 1.054 1.038 1.023 1.009
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
30
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
ANALISIS DE FRECUENCIA DE NIVELES MAXIMOS DEL LAGO TITICACA SAMPLE STATISTICS MEAN = 10
S.D. = 1.2
C.S. = -0.4278
SAMPLE STATISTICS (LOGS) MEAN = 2.2662 S.D. = 0.1284 C.S. SAMPLE MIN = 7 SAMPLE MAX PARAMETERS FOR GUMBEL I A = 0.790554 U PARAMETERS FOR LOGNORMAL M = 2.2662 S NO MOMENT SOLUTION FOR THREE PARAMETER LOGNORMAL PARAMETERS FOR LOG PEARSON III BY MOMENTS A = -0.0517 B = 6.177 MAXIMUM LIKELIHOOD A = -0.0436 B = 8.395 DISTRIBUTION STATISTICS MEAN = 2.2662 S.D. = 0.1262
GUMBEL I
RETURN PERIOD 1.005 1.05 1.25 2 5 10 20 50 100 200 500 1000 2000 5000 10000
LOGNORMAL
FLOOD ST. ERROR FLOOD ESTIMATE PERCENT ESTIMATE 7 7.7 8.5 9.6 11 11.9 12.9 14 14.9 15.8 17 17.8 18.7 19.9 20.8
2.48 2.92 3.32 3.79 4.1 4.37 4.7 4.92 5.12 5.36 5.52
6.9 7.8 8.6 9.6 10.7 11.4 11.9 12.6 13 13.4 14 14.4 14.7 15.2 15.5
ST.ERROR PERCENT
1.79 2.07 2.35 2.71 2.95 3.19 3.48 3.7 3.89 4.14 4.32
C.K. = 3.3355
= -0.8047 = 13 =9 = 0.1284
C.K. = 3.833 N = 70
31 LOG(M) = 2.5852 LOG(M) = 2.6319 C.S. = -0.6903
THREE PARAMETER LOGNORMAL
M = 13.27 M = 13.9
LOG PEARSON III MOMENTS MAX. LIKELIHOOD
FLOOD ST. ERROR FLOOD ST. ERROR FLOOD ST. ERROR ESTIMATE PERCENT ESTIMATE PERCENT ESTIMATE PERCENT 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
6.4 7.7 8.7 9.8 10.7 11.2 11.5 11.9 12.1 12.3 12.5 12.7 12.8 12.9 13
1.41 1.43 1.55 1.83 2.1 2.42 2.86 3.21 3.55 3.99 4.33
6.3 7.6 8.7 9.8 10.8 11.2 11.5 11.9 12.1 12.2 12.4 12.5 12.6 12.7 12.8
1.38 1.45 1.87 2.68 3.35 4.04 4.94 5.61 6.25 7.03 7.62
Cuadro 09:Niveles máximos para distintos periodos de retorno del lago Titicaca. Periodo de Estimación Retorno
del Nivel
(Años) 2 5 10 20 50 100 200 500 1000 2000 5000 10000
(m.s.n.m.) 3809.60 3810.70 3811.40 3811.90 3812.60 3813.00 3813.40 3814.00 3814.40 3814.70 3815.20 3815.50
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
4. EVENTOS HIDROLOGICOS EXTREMOS EN LA CUENCA ILLPA 4.1 HIDROGRAMA UNITARIO Uno de los método utilizados para determinar el caudal de máxima avenida, es elhidrograma unitario a partir de datos de precipitación máxima de 24 horas, a continuación se detalla su determinación Hidrograma Unitario: Curva que refleja la variación del caudal durante una determinada tormenta, se define como el hidrograma del escurrimiento directo que resulta de un centímetro de lluvia de exceso, generada uniformemente sobre la cuenca. Requiere de información de datos de lluvia y de escorrentía t
d * A = ∫ Q * dt 0
E
Cuando no se hallan a la mano los datos necesarios conjuntos de caudal y escorrentía, posee relevancia el Hidrograma Unitario Sintético de Snyder, para la deducción del hidrograma unitario de una hoya o cuenca; el cual es tal vez el más conocido, fue desarrollado en los montes Apalaches en los Estado Unidos. El método del hidrograma unitario, nos permite el cálculo de avenidas máximas para diferentes períodos de retorno a partir de las precipitaciones máximas de 24 horas. Se basa estrictamente en la estimación de un hidrograma unitario sintético triangular del U.S. Conservation Service, tomando en consideración las características de la cuenca y un perfil de escorrentía directa o precipitación efectiva.
4.1.1 CÁLCULO DEL CAUDAL PICO DEL HIDROGRAMA a) Tiempo de Concentración (Tc)
L3 TC = 0.87 * H
0.385
Donde: TC
:
Tiempo de concentración (hr)
H
:
Altura media entre la divisoria de aguas y la salida (m)
L
:
Longitud del curso del agua (Km.)
b) Tiempo pico para diferentes duraciones (Tp)
TP =
D + Tr 2
Donde: Tp
:
Tiempo pico (hr)
D
:
Duración en exceso (hr)
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
32
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Tr
:
Tiempo de retardo(hr)
c) Tiempo Base (Tb)
Tb = T p + Tr
Tb = 2.67 * Tp
Tr = K * T p , sí K 1.67 Donde: Tr :
Tiempo de retardo (hr)
Tb
Tiempo base (hr)
:
33
d) Caudal pico del hidrograma
Para una lámina unitaria de precipitación de 1 mm.
qp =
0.208 * A * Q Tp
qp
:
Caudal pico del hidrograma unitario por mm de lluvia neta (m3/s/mm).
A
:
Longitud del río principal (Km.)
Tp
:
Tiempo pico (hr)
Entonces el caudal máximo de diseño:
Qmáx = Qe
0.208 * A * Qe Tp
:
Escurrimiento superficial total, precipitación efectiva en mm
Qmáx :
Caudal máximo de avenida (m3/s).
como
consecuencia
de
la
La estimación la escorrentía total a partir de datos de precipitación y otros parámetros de la cuenca, se efectuó por el método planteado por el Servicio de Conservación de Suelos de los Estados Unidos (SUCS), se basa en la siguiente relación Si: PP − 5080 CN + 50.8 , Qe = PP + 20320 CN − 203.2 2
Donde: PP
:
Precipitación (mm)
CN : Curva estándar o curva número, esta depende de los factores que determinan el complejo hidrológico suelo – vegetación y sus valores se encuentran en la literatura de hidrología. A continuación, se muestran las Tablas 1-2 para su respectiva estimación. PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
34
Figura 21: Triángulo textural de suelo estándar USDA, con grupos hidrológicos de suelo para suelos alterados. e) Clasificación hidrológica de los suelos
Por ser de importancia, se indican dos definiciones que están consideradas en la clasificación hidrológica de los suelos Porcentaje o tasa de infiltración, es el porcentaje de agua que penetra en el suelo superficial y que es controlado por condiciones de superficie. Porcentaje o tasa de transmisión, es el porcentaje de agua que se mueve en el suelo y que es controlado por los horizontes. Los grupos hidrológicos en que se pueden dividir los suelos son utilizados en el planeamiento de cuencas para la estimación de la escorrentía, a partir de la precipitación. Las propiedades de los suelos que son considerados para estimar la tasa mínima de infiltración para suelos desnudos luego de un humedecimiento prolongado son: profundidad del nivel freático de invierno, infiltración y permeabilidad del suelo luego de humedecimiento prolongado y profundidad hasta un estrato de permeabilidad muy lenta. La influencia de la cobertura vegetal es tratada independientemente. Los suelos han sido clasificados en cuatro grupos A, B, C y D de acuerdo al potencial de escurrimiento. PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
C
D
Grupo Hidrológico
Grupo Hidrológico
B
Grupo Hidrológico
Grupo Hidrológico A
Tabla 1: Clasificación Hidrológica de los Suelos – SUCS Bajo potencial de Escorrentía: Son suelos que tienen altas tasas de infiltración aún cuando están enteramente mojados y están constituidos mayormente por arenas y gravas profundas bien y hasta excesivamente drenadas. Estos suelos tienen una alta tasa de transmisión de agua. Moderadamente bajo potencial de escorrentía: Son suelos que tienen tasas de infiltración moderadas cuando están cuidadosamente mojados y están constituidos mayormente de suelos profundos de texturas moderadamente finas a moderadamente gruesas. Estos suelos tienen una tasa moderada de transmisión del agua. Moderadamente bajo potencial de escorrentía: Son suelos que tienen bajas de infiltración cuando están completamente mojados y están constituidos mayormente por suelos con un estrato que impide el movimiento del agua hacia abajo, o suelos con una textura que va de moderadamente fina a fina. Estos suelos tienen una baja tasa de transmisión del agua. Alto potencial de escorrentía: Son suelos de alto potencial de escurrimiento, de tasas de infiltración muy bajas cuando están completamente mojados y están constituidos mayormente por suelos arcillosos con un alto potencial de esponjamiento, suelos con índice de agua permanentemente alto, suelos con arcilla o capa de arcilla en la superficie o cerca de ella y suelos superficiales sobre material casi impermeable. Estos suelos tienen una tasa muy baja de transmisión del agua
Fuente : Hidrología Básica : Reyes C. Luís. CONCYTEC Lima Perú 1992.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
35
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Tabla 2: Curvas de Escorrentía para los complejos Suelo – Cobertura (CN).
Pastos de Pastoreo
Leguminosas en hileras estrechas o forraje en rotación *
Cultivos en hileras estrechas
Rastrojo Cultivo en hilera
Uso de la Tierra
Bosque
Pasto de Corte
Cobertura Tratamiento o práctica Hileras rectas
Condición hidrológica -.-
77
Hileras rectas
Mala
71
91
88
91
Hileras rectas
Buena
67
78
85
89
C/curvas de nivel
Mala
70
79
84
88
65
75
82
86
66
74
80
82
62
71
78
81
C/curvas de de nivel nivel y Buena C/curvas terrazas C/curvas de nivel y Mala Buena terrazas
A
Grupo de Suelos B C Número de Curva 86 91
D 94
Hileras rectas
Mala
65
76
84
86
Hileras rectas
Buena
63
75
83
87
Curvas de nivel
Mala
63
74
82
85
Curvas Curvas de de nivel nivel y terrazas Curvas de nivel y
Buena
61
73
81
84
Mala
61
72
79
82
terrazas
Buena
59
70
78
81
Hileras rectas
Mala
66
77
85
89
Hileras rectas
Buena
58
72
81
85
Curvas de nivel
Mala
64
75
83
85
Curvas Curvas de de nivel nivel y terrazas Curvas de nivel y
Buena
55
69
78
83
Mala
63
73
80
83
terrazas
Buena
51
67
76
80
Mala
68
79
86
89
Regular
49
69
79
84
Buena
39
31
74
80
Curvas de Nivel
Mala
78
37
81
88
Curvas de Nivel
Regular
25
59
75
83
Curvas de Nivel
Buena
6
35
70
79
Buena
30
59
71
78
Mala Regular Buena -.-
45 36 25 59
66 60 55 74
77 73 70 82
83 79 77 86
-.-
72
82
87
89
-.-
74
84
90
92
Pastizales o similares
Pradera Bosque
Cortijos Patios Caminos Tierra** Pavimentos ** * Siembra tupida o al voleo ** Incluyendo derecho de vía
Fuente Hidrología Básica: Reyes C. Luís. CONCYTEC Lima Perú 1992.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
36
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
4.2 SIMULACION DE CAUDALES MAXIMAS 4.2.1 FUNCIÓN DE DISTRIBUCIÓN DE PROBABILIDAD Para estimar la magnitud del evento asociado a un periodo de retorno, es necesario el análisis de frecuencia y el ajuste de la serie de caudales máximos a una función de distribuciones de probabilidad. 37
Las funciones de distribución de probabilidades usadas son: Normal, Log Normal de II Parametros, Log Normal de III Parametros, Gumbel, Pearson Tipo III, Log Pearson Tipo III. 4.2.2 PRUEBA DE SMIRNOV – KOLMOGOROV Esta prueba consiste en comparar la diferencia existente, entre la probabilidad empírica de los datos de la muestra y la probabilidad teórica, tomando el valor máximo del valor absoluto. se muestra en el cuadro N° 10el resumen de prueba de bondad de ajuste de Smirnov – Kolmogorov de 20 estaciones. El procedimiento ver Anexo Cuadro 10: Resumen de prueba de bondad de ajuste de Smirnov – Kolmogorov PRUEBA DE BONDAD DE AJUSTE DE ERROR MÍNIMO CUADRÁTICO DISTRIBUCION NORMAL
N°
ESTACIONES METEOROLOGICAS
XT (mm)
DISTRIBUCION LOG-NORMAL DE 2
DISTRIBUCION LOG-NORMAL DE 3
PARAMETROS
PARAMETROS
X T (mm)
X T (mm)
Momentos y Max.Ver
Momentos
Max.Ver
DISTRIBUCION
DISTRIBUCION
DISTRIBUCION
GUMBEL
PEARSON TIPO III
LOG-PEARSON TIPO III
X T (mm)
X T (mm)
X T (mm)
Momentos
Max.Ver
Momentos
Max.Ver
Momentos
Max.Ver
Momentos
Max.Ver
1
CABANILLAS
14,1771
10,3981
8,9286
10,1445
13,7891
10,1632
10,1632
9,4889
12,9854
9,2801
2
JULIACA
13,0330
8,8837
8,7937
9,0587
12,7161
9,1886
9,1886
10,4542
14,2250
9,6437
9,6437
3
LARAQUERI
12,0412
9,4583
9,8524
9,4979
11,8651
10,1985
10,1985
13,8629
13,7848
10,6085
10,6085
4
MAÑAZO
16,9133
13,1229
13,3375
13,2170
16,5955
12,9464
12,9464
16,6304
15,3665
13,1704
13,1704
5
PUNO
28,7105
20,6562
24,2563
16,9979
28,3574
19,1927
19,1927
27,6913
27,6913
24,2881
24,2881
6
UMAYO
20,2462
16,2284
17,7045
14,7082
19,9339
15,3310
16,9888
26,8302
19,6716
17,9226
17,9226
9,6089
PRUEBA DE BONDAD DE AJUSTE DE SMIRNOV - KOLMOGOROV DISTRIBUCION NORMAL
N°
ESTACIONES METEOROLOGICAS
XT (mm)
DISTRIBUCION
DISTRIBUCION
LOG-NORMAL DE 2
LOG-NORMAL DE 3
PARAMETROS
PARAMETROS
X T (mm)
X T (mm)
Momentos y Max.Ver
Momentos
Max.Ver
Momentos
Max.Ver
DISTRIBUCION
DISTRIBUCION
DISTRIBUCION
GUMBEL
PEARSON TIPO III
LOG-PEARSON TIPO III
X T (mm)
X T (mm)
X T (mm)
Momentos
Max.Ver
Momentos
Max.Ver
Momentos
Max.Ver
1
CABANILLAS
0,1118
0,0583
0,0502
0,0710
1,9133
0,0636
0,0636
0,0581
0,0720
0,0800
0,0638
2
JULIACA
0,0943
0,0690
0,0682
0,0674
1,6676
0,0729
0,3138
0,0795
0,0973
0,0772
0,0772
3
LARAQUERI
0,1555
0,1173
0,1201
0,1250
1,4005
0,1083
0,4937
0,1100
0,0905
0,1032
0,1032
4
MAÑAZO
0,1854
0,1335
0,1363
0,1393
1,8021
0,1240
0,1508
0,1181
0,1464
0,1253
0,1253
5
PUNO
0,1628
0,1082
0,1015
0,0719
2,4511
0,0960
0,0960
0,3439
0,1037
0,0829
0,0829
6
UMAYO
0,1210
0,0717
0,0817
0,0906
2,6247
0,0666
0,0597
0,2895
0,0753
0,0639
0,0639
Fuente: Elaboración propia.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Cuadro 11: Distribución aceptada de cada estación N°
ESTACIONES
DISTRIBUCIÓN ACEPTADA
METEOROLOGICAS
1
CABANILLAS
2
JULIACA
3
LARAQUERI
4 5
MAÑAZO PUNO
6
UMAYO
DISTRIBUCION LOG-NORMAL DE 2 PARAMETROS DISTRIBUCION LOG-NORMAL DE 2 PARAMETROS DISTRIBUCION PEARSON TIPO III DISTRIBUCION GUMBEL DISTRIBUCION LOG-NORMAL DE 3 PARAMETROS DISTRIBUCION GUMBEL
Max.Ver Max.Ver Max.Ver Momentos Momentos Max.Ver
Fuente: Elaboración propia.
4.2.3 DETERMINACIÓN DE PRECIPITACIÓN DIFERENTES PERÍODOS DE RETORNO
DE
DISEÑO
PARA
Con la función de distribución seleccionada de acuerdo a las pruebas de ajuste, se determinaron las precipitaciones de diseño para diferentes periodos de retorno. Cuadro 12: Precipitaciones máximas en mm, estimados para diferentes periodos de retorno. N°
ESTACIONES METEOROLOGICAS
1 2 3 4 5 6
CABANILLAS JULIACA LARAQUERI MAÑAZO PUNO UMAYO
TIEMPOS DE RETORNO (AÑOS) DISTRIBUCIÓN ACEPTADA
UND
LOG-NORMAL DE 2 PARAMETROS LOG-NORMAL DE 2 PARAMETROS PEARSON TIPO III GUMBEL LOG-NORMAL DE 3 PARAMETROS GUMBEL
MM MM MM MM MM MM
2
5
10
25
50
100
200
32,028 34,319 31,523 32,561 35,693 34,100
42,31 43,54 40,92 41,50 45,67 42,00
48,95 49,31 47,49 47,41 52,77 47,22
57,18 56,31 55,84 54,89 62,22 53,83
63,21 61,35 62,00 60,43 69,57 58,73
69,18 66,26 68,08 65,93 77,18 63,59
75,13 71,10 74,08 71,42 85,09 68,44
Fuente: Elaboración propia.
4.2.4 MODELAMIENTO HIDROLÓGICO DE LA CUENCA ILLPA - HEC HMS En la simulación con el Sistema de Modelamiento Hidrológico (HEC HMS) de la cuenca del río Illpa, se determinó el modelo de cuenca, el modelo meteorológico y el control de simulación. 4.2.4.1 MODELO DE CUENCA El área total de la cuenca es subdividido en: subcuencas desde la parte superior hasta la estación hidrométrica río Illpa, El área de proyecto completo y la red de ríos asociados, fueron configuradas en 28 unidades vertientes o subcuencas y 21 tramos de cauce. A cada tramo se le proporcionó números topológicos de tres dígitos acompañado por la letra R y a las subcuencas un nombre compuesto por el nombre de la vertiente propiamente dicho. PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
38
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Los parámetros de ingreso se encuentran detallados en los Cuadros No 3 - 5, para las subcuencas y la interconexión de cauces. El cuadro No 13, presenta información de los parámetros de cálculo de la abstracción en la cuenca a través del método de SCS, la misma que se encuentra en función del número de curva (CN), el almacenamiento potencial (S) y la abstracción inicial (Ia). El cuadro No 14, presenta los parámetros de Tiempo de Concentración (Tc) El cuadro No 15, resume el cálculo de los parámetros de transformación de la precipitación en escorrentía a nivel de subcuencas, aplicando el método del Hidrograma de Snyder. Donde L es la longitud de cauce más largo, Lcg es la longitud al centroide a través del cauce y Ct, Cp y Tp son parámetros de forma del hidrograma de Snyder. Cuadro 13: Parámetros de las Subcuencas COTAS N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
SUBCUENCA Inicial PERUANI 4067,00 JELLAPICHO 4067,00 CONDORIRE ALTO 3883,99 ANTAYAJE 4062,00 COLLAMAYO 3863,00 QUEIRANE 3887,00 CONAVIRI ALTO 3878,42 CHALLAMAYO ALTO 3838,00 CAQUINCURA 3908,00 CIRCUNLACUSTRE 3838,00 HUACANE 3838,00 QUIPACHE 3845,00 COLLPACUCHO 3845,00 CHALLAMAYO 3838,00 ACCOYANE 3888,00 ISLA UMAYO 3838,00 CONAVIRI 3841,00 CIRCUNLACUSTRE2 3838,00 VERENGELA 3841,00 3838,00 VILQUE ILLPA/PONGONE A 3838,00 TIRACOMA 3841,00 IILPA/PONGONE B 3832,00 YUNCO 3831,94 ILLPA 3817,00 CHAQUIMAYO 3831,99 YUNCO/CANTERIA 3830,00 YUNCO/HUAYRAPATA 3827,00
Final 4915,00 4828,90 4892,02 4883,00 4367,00 4785,18 4703,00 4395,94 4866,36 4108,29 4108,29 4785,18 4325,00 4077,01 4916,00 3870,37 3967,59 3996,98 4306,58 4033,00 3922,01 4140,00 3938,36 4033,00 4069,00 4209,00 3952,99 3966,70
L (m)
Lcg (m)
L (mi)
Lcg (mi)
S (m/m)
12022,85 15674,10 20582,90 15246,30 16283,50 17319,50 15296,70 22122,30 12004,10 2263,05 6750,11 19041,40 13006,30 5995,16 7946,77 610,29 14519,60 3557,04 16565,50 9251,19 4024,83 10404,80 6372,63 7361,30 32293,60 13342,00 9270,27 12832,50
5590,33 7286,10 10261,97 6440,82 8838,10 6297,96 6859,14 11038,15 6918,16 1131,53 1711,41 9164,29 6947,30 1458,62 3228,68 450,88 8466,74 1778,52 8282,75 2642,68 1544,62 2554,52 2630,98 2882,88 14196,80 5089,07 6057,23 5088,17
7,47 9,74 12,79 9,47 10,12 10,76 9,50 13,75 7,46 1,41 4,19 11,83 8,08 3,73 4,94 0,38 9,02 2,21 10,29 5,75 2,50 6,47 3,96 4,57 20,07 8,29 5,76 7,97
3,47 4,53 6,38 4,00 5,49 3,91 4,26 6,86 4,30 0,70 1,06 5,69 4,32 0,91 2,01 0,28 5,26 1,11 5,15 1,64 0,96 1,59 1,63 1,79 8,82 3,16 3,76 3,16
0,071 0,049 0,049 0,054 0,031 0,052 0,054 0,025 0,080 0,119 0,040 0,049 0,037 0,040 0,129 0,053 0,009 0,045 0,028 0,021 0,021 0,029 0,017 0,027 0,008 0,028 0,013 0,011
Fuente: Elaboración propia
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
39
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Cuadro 14: Calculo del Tiempo de Concentración (Tc) Nro
Subcuenca
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
PERUANI JELLAPICHO CONDORIRE ALTO ANTAYAJE COLLAMAYO QUEIRANE CONAVIRI ALTO CHALLAMAYO ALTO CAQUINCURA CIRCUNLACUSTRE HUACANE QUIPACHE COLLPACUCHO CHALLAMAYO ACCOYANE ISLA UMAYO CONAVIRI CIRCUNLACUSTRE2 VERENGELA VILQUE ILLPA/PONGONE A TIRACOMA IILPA/PONGONE B YUNCO ILLPA CHAQUIMAYO YUNCO/CANTERIA YUNCO/HUAYRAPATA
Area (km2)
Cota Final Cota Inicial (m.s.n.m.) (m.s.n.m.)
28,79 86,45 93,54 90,25 54,61 84,95 55,62 83,16 24,67 7,11 30,42 78,69 30,01 14,94 18,73 1,00 23,55 11,14 29,79 30,89 9,26 49,35 15,04 40,37 114,98 43,19 29,84 52,19
4915,00 4828,90 4892,02 4883,00 4367,00 4785,18 4703,00 4395,94 4866,36 4108,29 4108,29 4785,18 4325,00 4077,01 4916,00 3870,37 3967,59 3996,98 4306,58 4033,00 3922,01 4140,00 3938,36 4033,00 4069,00 4209,00 3952,99 3966,70
4067,00 4067,00 3883,99 4062,00 3863,00 3887,00 3878,42 3838,00 3908,00 3838,00 3838,00 3845,00 3845,00 3838,00 3888,00 3838,00 3841,00 3838,00 3841,00 3838,00 3838,00 3841,00 3832,00 3831,94 3817,00 3831,99 3830,00 3827,00
Longitud de Río (m) (km) 12022,85 15674,10 20582,90 15246,30 16283,50 17319,50 15296,70 22122,30 12004,10 2263,05 6750,11 19041,40 13006,30 5995,16 7946,77 610,29 14519,60 3557,04 16565,50 9251,19 4024,83 10404,80 6372,63 7361,30 32293,60 13342,00 9270,27 12832,50
Pendiente (m/m)
12,02 15,67 20,58 15,25 16,28 17,32 15,30 22,12 12,00 2,26 6,75 19,04 13,01 6,00 7,95 0,61 14,52 3,56 16,57 9,25 4,02 10,40 6,37 7,36 32,29 13,34 9,27 12,83
0,071 0,049 0,049 0,054 0,031 0,052 0,054 0,025 0,080 0,119 0,040 0,049 0,037 0,040 0,129 0,053 0,009 0,045 0,028 0,021 0,021 0,029 0,017 0,027 0,008 0,028 0,013 0,011
Kirpich Californiana Giandotti (h) (h) (h) 1,2499 1,7693 2,1759 1,6650 2,1678 1,8636 1,6686 2,9698 1,1902 0,2820 0,9965 2,0429 1,7039 0,9111 0,7194 0,1405 3,2323 0,5833 2,2798 1,6262 0,8600 1,5800 1,3352 1,2343 6,2427 1,9258 1,9466 2,6982
1,2431 1,7597 2,1642 1,6561 2,1561 1,8536 1,6596 2,9538 1,1838 0,2805 0,9912 2,0319 1,6948 0,9062 0,7156 0,1398 3,2150 0,5801 2,2675 1,6175 0,8554 1,5715 1,3281 1,2277 6,2092 1,9155 1,9361 2,6837
1,6952 2,7487 2,7385 2,6552 3,0056 2,6211 2,2973 3,6861 1,5291 1,0689 2,4470 2,6107 2,3631 1,9771 1,1395 1,0802 4,5758 1,8526 2,7040 3,2321 2,4833 3,1593 3,0388 3,2137 7,1912 2,9806 4,0300 5,0912
Témez (h) 3,3917 4,4691 5,5043 4,2895 5,0201 4,7664 4,2995 6,6115 3,3077 0,8470 2,4250 5,1759 4,0818 2,2152 2,1940 0,3610 5,8653 1,4497 5,1822 3,4975 1,8461 3,6070 2,7455 2,7905 11,0886 4,3823 3,8295 5,1100
Fuente: Elaboración propia Cuadro 15: Parámetros de las subcuencas e hidrograma Snyder CN
% Imper
Lcg*L (milla)
S (mm)
Initial Abstraction Ia (mm)
Ct
Tp (hr)
Cp
82,04 82,04 82,04 82,04 82,04 82,04 82,04 82,04 82,04 82,04 82,04 82,04 82,04 82,04 82,04 82,04 82,04 82,04 82,04 82,04 82,04 82,04 82,04 82,04 82,04 82,04 82,04 82,04
8,0 8,0 9,2 8,6 13,3 8,2 12,8 15,2 9,8 8,0 8,0 14,0 8,0 8,7 17,1 8,0 43,3 8,0 17,6 13,5 12,1 26,7 8,0 20,4 12,6 8,2 8,0 8,0
25,95 44,09 81,55 37,91 55,57 42,12 40,51 94,28 32,06 0,99 4,46 67,38 34,89 3,38 9,91 0,11 47,46 2,44 52,98 9,44 2,40 10,26 6,47 8,19 177,01 26,22 21,68 25,21
55,61 55,61 55,61 55,61 55,61 55,61 55,61 55,61 55,61 55,61 55,61 55,61 55,61 55,61 55,61 55,61 55,61 55,61 55,61 55,61 55,61 55,61 55,61 55,61 55,61 55,61 55,61 55,61
11,12 11,12 11,12 11,12 11,12 11,12 11,12 11,12 11,12 11,12 11,12 11,12 11,12 11,12 11,12 11,12 11,12 11,12 11,12 11,12 11,12 11,12 11,12 11,12 11,12 11,12 11,12 11,12
2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0
5,31 6,23 7,49 5,95 6,68 6,14 6,07 7,82 5,66 1,99 3,13 7,07 5,81 2,88 3,98 1,02 6,37 2,61 6,58 3,92 2,60 4,02 3,50 3,76 9,45 5,33 5,03 5,27
0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60
Area Nro
Subcuenca
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
PERUANI JELLAPICHO CONDORIRE ALTO ANTAYAJE COLLAMAYO QUEIRANE CONAVIRI ALTO CHALLAMAYO ALTO CAQUINCURA CIRCUNLACUSTRE HUACANE QUIPACHE COLLPACUCHO CHALLAMAYO ACCOYANE ISLA UMAYO CONAVIRI CIRCUNLACUSTRE2 VERENGELA VILQUE ILLPA/PONGONE A TIRACOMA IILPA/PONGONE B YUNCO ILLPA CHAQUIMAYO YUNCO/CANTERIA YUNCO/HUAYRAPATA
(km2)
28,79 86,45 93,54 90,25 54,61 84,95 55,62 83,16 24,67 7,11 30,42 78,69 30,01 14,94 18,73 1,00 23,55 11,14 29,79 30,89 9,26 49,35 15,04 40,37 114,98 43,19 29,84 52,19
Fuente: Elaboración propia PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
40
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
41
Figura 22: Modelo de cuenca e interconexión de subcuencas – Illpa
Figura 23: Polígono de thiessen cuenca Illpa PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Para la simulación hidrológica, en función al método elegido se fueron llenando los datos solicitados por el sistema. para el cálculo de las perdidas y la transformación de lluvia en escurrimiento por subcuenca.
4.2.4.2 MODELO METEOROLÓGICO El modelo meteorológico se construyó con la información de los polígonos de thiessen para diferentes periodos de retorno, ponderando el porcentaje de área de la estación meteorológica para cada subcuenca. Ver fig N° 4 Cuadro N° 16: Lámina de precipitación máxima calculado para cada subcuenca. PP (mm) para T años N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
SUBCUENCA PERUANI JELLAPICHO CONDORIRE ALTO ANTAYAJE COLLAMAYO QUEIRANE CONAVIRI ALTO CHALLAMAYO ALTO CAQUINCURA CIRCUNLACUSTRE HUACANE QUIPACHE COLLPACUCHO CHALLAMAYO ACCOYANE ISLA UMAYO CONAVIRI CIRCUNLACUSTRE2 VERENGELA VILQUE ILLPA/PONGONE A TIRACOMA IILPA/PONGONE B YUNCO ILLPA CHAQUIMAYO YUNCO/CANTERIA YUNCO/HUAYRAPATA CUENCA GENERAL
ÁREA (km2) 28,79 86,45 93,54 90,25 54,61 84,95 55,62 83,16 24,67 7,11 30,42 78,69 30,01 14,94 18,73 1,00 23,55 11,14 29,79 30,89 9,26 49,35 15,04 40,37 114,98 43,19 29,84 52,19 1232,52
2
5
10
25
50
100
200
32,42 32,56 33,54 32,56 34,94 32,58 32,56 33,91 32,56 34,10 34,10 32,56 32,56 33,72 32,56 34,10 32,51 34,10 32,39 33,90 33,02 32,06 33,24 34,10 34,10 32,19 32,86 34,21 33,18
41,42 41,50 42,50 41,50 43,93 41,50 41,50 41,94 41,50 42,00 42,00 41,50 41,50 41,87 41,50 42,00 41,57 42,00 41,76 41,93 42,14 42,26 42,13 42,00 42,00 42,29 42,25 43,09 41,97
47,42 47,41 48,59 47,41 50,14 47,41 47,41 47,25 47,41 47,22 47,22 47,41 47,41 47,27 47,41 47,22 47,56 47,22 47,91 47,25 48,10 48,86 47,94 47,22 47,23 48,82 48,36 48,72 47,79
55,02 54,89 56,41 54,89 58,23 54,88 54,89 53,96 54,89 53,83 53,83 54,89 54,89 54,09 54,89 53,83 55,10 53,83 55,63 53,96 55,54 57,04 55,22 53,83 53,84 56,91 55,96 55,63 55,13
60,64 60,43 62,28 60,43 64,42 60,41 60,43 58,93 60,43 58,73 58,73 60,43 60,43 59,15 60,43 58,73 60,69 58,73 61,33 58,94 61,03 63,04 60,59 58,73 58,74 62,86 61,55 60,65 60,57
66,23 65,93 68,17 65,93 70,73 65,91 65,93 63,87 65,93 63,59 63,59 65,93 65,93 64,17 65,93 63,59 66,24 63,59 66,99 63,89 66,46 68,98 65,91 63,59 63,61 68,74 67,08 65,58 65,99
71,78 71,42 74,11 71,42 77,19 71,39 71,42 68,80 71,42 68,44 68,44 71,42 71,42 69,18 71,42 68,44 71,77 68,44 72,62 68,82 71,88 74,91 71,22 68,44 68,46 74,61 72,60 70,44 71,40
Fuente: Elaboración propia. Cada valor de lámina de precipitación máxima mostrada en el cuadro N°16, fue transformado a perfiles de tormenta (hietograma) usando los perfiles de tormenta de la SCS tipo II, por ausencia de perfiles de tormenta en la zona. El modelo meteorológico consiste en definir la tormenta de diseño que será utilizada en la simulación de la relación precipitación – escorrentía, para cada una de las subcuencas. Para este paso el modelo utilizado fue el de la tormenta dada su respectiva frecuencia de ocurrencia (frecuency storm). Para ello se utilizó la precipitación media ponderada de la cuenca general hallando de esta manera la altura de precipitación - duración - para diferentes periodos de retorno, la cual se muestra en el cuadro N° 17 PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
42
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Cuadro N° 17: Altura de precipitación - duración - periodo de retorno PP PARA T AÑOS EN (MM) 33,18 41,97 47,79 55,13 60,57 65,99 71,40
PROBABILIDAD EXEDENCIA (%) 50 20 10 4 2 1 0,5
T (años) 2 5 10 25 50 100 200
5
15
8,1 10,2 11,6 13,4 14,7 16,0 17,3
10,6 13,4 15,3 17,6 19,4 21,1 22,8
60 (1hr) 15,0 19,0 21,6 24,9 27,4 29,8 32,3
DURACIÓN EN MINUTOS 120 180 (2hr) (3hr) 17,8 19,7 22,6 25,0 25,7 28,4 29,6 32,8 32,5 36,0 35,5 39,2 38,4 42,5
360 (6hr) 23,5 29,7 33,8 39,0 42,8 46,7 50,5
720 (12hr) 27,9 35,3 40,2 46,4 50,9 55,5 60,0
1440 (24hr) 33,2 42,0 47,8 55,1 60,6 66,0 71,4
Fuente: Elaboración propia 4.2.4.3 MODELO DE CONTROL El periodo de simulación es variable, se encuentra en el rango de 24 horas a 4 días, dependiendo del tamaño de la subcuenca. Siendo el dia y hora de inicio 02 de enero del 2013, a horas 00:00am. Y el final de simulación el 05 de enero del 2013 a horas 06:00 am. Con un intervalo de tiempo de 30 min. 4.2.4.4 HIDROGRAMAS RESULTANTES Los hidrogramas de avenida fueron calculados para períodos de retorno de 2, 5, 10, 25, 50, 100 y 200 años, en el punto de interés desembocadura de río Illpa. Así mismo se presentan los caudales máximos del hidrograma.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
43
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
1°.- El hidrograma denominado Junction desembocadura corresponde a un periodo de 02 años, se observa el total transitado de los hidrogramas. La magnitud del caudal es de 41.7 m3/s. ver fig24. Figura 24: Hidrograma de Avenida TR 02 Años. P.I. Desembocadura río Illpa 44
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
2°.- El hidrograma denominado Desembocadura río Illpa corresponde a un periodo de 05 años, se observa el total transitado de los hidrogramas parciales o de las subcuencas. El caudal máximo se presenta el 03 de enero del 2013 a horas 09:00, con una magnitud de 81.00 m3/s. ver fig25. Figura 25: Hidrograma de Avenida TR 05 Años. P.I. Desembocadura río Illpa.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
45
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
3°.- El hidrograma denominado Juntion Desembocadura río Illpa corresponde a un periodo de 10 años, se observa el total transitado de los hidrogramas parciales. El caudal máximo se presenta el 03 de enero del 2013 a horas 09:00, con una magnitud de 109.9 m3/s. ver fig26. Figura 26: Hidrograma de Avenida TR 10 Años. P.I. Desembocadura río Illpa.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
46
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
4°.- El hidrograma denominado Junction Desembocadura río Illpa corresponde a un periodo de 25 años, se observa el total transitado de los hidrogramas. El caudal máximo se presenta el 03 de enero del 2013 a horas 09:00, con una magnitud de 144.8 m3/s. ver fig27 Figura 27: Hidrograma de Avenida TR 25 Años. P.I. Desembocadura río Illpa.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
47
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
5°.- El hidrograma denominado Junction Desembocadura río Illpa corresponde a un periodo de 50 años, se observa el total transitado de los hidrogramas. El caudal máximo se presenta el 03 de enero del 2013 a horas 09:00, con una magnitud de 170.6 m3/s. ver fig28. . Figura 28: Hidrograma de Avenida TR 50 Años. P.I. P.I. Desembocadura río Illpa.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
48
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
6°.- El hidrograma denominado Junction Desembocadura río Illpa corresponde a un periodo de 100 años, se observa el total transitado de los hidrogramas. El caudal máximo se presenta el 03 de enero del 2013 a horas 09:00, con una magnitud de 197.2 m3/s. ver fig29 Figura 29: Hidrograma de Avenida TR 100 Años. P.I. Desembocadura río Illpa.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
49
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
7°.- El hidrograma denominado Junction Desembocadura río Illpa corresponde a un periodo de 200 años, se observa el total transitado de los hidrogramas parciales. El caudal máximo se presenta el 03 de Enero del 2013 a horas 09:00, con una magnitud de 224.5m3/s. ver fig30 Figura 30: Hidrograma de Avenida TR 200 Años. P.I. Desembocadura río Illpa.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
50
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
7°.- Transito de hidrogramaen el río Illpa corresponde a la zona del emplazamiento del proyecto para a un periodo de 50 años, se observa el total transitado de los hidrogramas parciales. El caudal máximo se presenta el 03 de Enero del 2013 a horas 09:00, con una magnitud de 153a 151.2 m3/s. ver fig31 Figura 31: Hidrograma de Avenida TR 200 Años. P.I. Desembocadura río Illpa.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
51
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
4.2.5 RESUMEN DE CAUDALES MÁXIMOS DE DISEÑO Cuadro 18: Caudales máximos simulados para diferentes períodos de retorno – Punto de interés Desembocadura río Illpa ITEM
Periodo de Caudal Maximo Retorno (años) de Diseño (m3/s)
1 2 3 4 5 6 7
2 5 10 25 50 100 200
41.7 81.00 109.9 144.8 170.6 197.2 224.5
Fuente: Elaboración propia
5. TRANSITO DE FLUJO EN CAUCE Las técnicas de transito se ocupan del movimiento del flujo de escurrimiento desde las salidas de la subcuenca hasta la salida de la cuenca. Las opciones del HEC – HMS para el transito son Miskingum, el pulso modificado, la onda cinematica y los métodos de Muskingum – Cunge. La selección de la técnica a emplearse se basa en el tiempo de flujo del canal y el delta de tiempo empleado para la simulación. Si el tiempo de traslado del flujo en el cauce es menor al delta de tiempo analizado (∆t) el tránsito en el canal se desarrolla con el método de desfase puro (purelag), en caso contrario el transito se desarrolla con el método Muskingum, según Meter B. AndrysiakJr, 2000, se consideró una velocidad de 1 m/s. con el cual se puede obtener la relación L/V.
5.1 MODELO DE MUSKINGUM El método Muskingum esta basado en la ecuación de continuidad y la relación de almacenamiento, caudales de ingreso y salida. El método asume estos volúmenes de almacenamiento en el canal en un instante de tiempo como una función lineal ponderado al caudal de ingreso y de salida, el cual esta expesado en la siguiente ecuación:
S = K [xI + (1 − x)O]
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
52
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Donde S = Es el almacenamiento I,O = Son los caudales de ingreso y salida al inicio y final del intervalo de tiempo x, K = Parametros de Muskingum Este modelo representa el volumen de almacenamiento constituido por dos sumados: uno de almacenamiento en prisma y otro en cuña, durante la fase de crecimiento del hidrograma, el caudal de entrada es mayor que el caudal de salida, produciéndose el almacenamiento en forma de cuña positiva., por lo contrario durante la fase de recesión, el caudal de salida es mayor que el de entrada, dando como resultado el desarrollo de una cuña negativa, su ecuación es como sigue: O2 = C1 I 2 + C 2 I 1 + C 3 I 1
Cuando tenemos ríos con tramos largos, este se sub divide en varios subtramos. En base a la siguiente ecuación. L n = int +1 3∆tV Donde: n = Numero de Subcanales L = Longitud del cauce ∆t = Intervalo de tiempo de análisis V = Velocidad promedio del flujo en el cauce En cuanto al valor del parámetro de X, en el caso de ríos, dicho valor se encuentra en un rango comprendido entre 0 y 0.3., desde el punto de vista práctico, se considera un valor del orden de 0.25 para tramos situados en la cuencas altas y un valor ligeramente menor del orden de 0.2, para los tramos situados en la parte baja de la cuenca. 5.1.1 TRANSITO DE HIDROGRAMAS EN LA CUENCA DEL RÍO ILLPA Se usó el modelo Muskingum para el tránsito de hidrogramas para los río de la cuenca Illpa. En el cual se tiene 21Reach., para la zona del emplazamiento de la obra es el Reach (R690) en donde el tiempo de cálculo es de 30 min y la velocidad media del agua en el tramo del río es de 1.0 m/s., es un cauce natural en la parte baja de la cuenca por lo que se asume X = 0.2 y K es igual a la longitud del tramo dividido por la velocidad., n es alrededor de 18 sub tramos. Ver cuadro N°19
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
53
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Cuadro 19: Cálculo de parámetros de Muskingum N°
Cause
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
R510 R520 R530 R540 R550 R560 R570 R580 R590 R600 R610 R620 R630 R640 R650 R660 R670 R680 R690 R700 R710
Velocidad (m/s) 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
Longitud (m) 16,458.41 16,856.70 16,383.02 7,987.82 10,752.53 11,069.76 15,904.46 11,971.52 13,288.70 10,596.34 3,306.99 1,602.50 11,466.75 5,743.28 2,461.17 9,278.89 3,022.72 4,569.01 32,292.73 6,292.15 3,182.58
Ls/Vs 16458.41 16856.70 16383.02 7987.82 10752.53 11069.76 15904.46 11971.52 13288.70 10596.34 3306.99 1602.50 11466.75 5743.28 2461.17 9278.89 3022.72 4569.01 32292.73 6292.15 3182.58
∆T (seg) 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1800
Metodo de tránsito Muskingum Muskingum Muskingum Muskingum Muskingum Muskingum Muskingum Muskingum Muskingum Muskingum Muskingum Muskingum Muskingum Muskingum Muskingum Muskingum Muskingum Muskingum Muskingum Muskingum Muskingum
Parametros de Muskingum n (sub Ks (Hr) x tramos) 9 4.57 0.2 9 4.68 0.2 9 4.55 0.2 4 2.22 0.2 6 2.99 0.2 6 3.07 0.2 9 4.42 0.2 7 3.33 0.2 7 3.69 0.2 6 2.94 0.2 2 0.92 0.2 1 0.45 0.2 6 3.19 0.2 3 1.60 0.2 1 0.68 0.2 5 2.58 0.2 2 0.84 0.2 3 1.27 0.2 18 8.97 0.2 3 1.75 0.2 2 0.88 0.2
Fuente: Elaboración propia. 5.1.2 HIDROGRAMAS DE TRANSITO RESULTANTES Los tránsitos de hidrogramas de avenida fueron calculados para períodos de retorno de 2, 5, 10, 25, 50, 100 y 200 años, en el tramo del emplazamiento de la obra.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
54
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
1°.- El transito del hidrograma denominado ReachR690corresponde a un periodo de retorno de 02 años, se observa el total transitado de los hidrogramas. en cauce de la zona de emplazamiento del proyecto se ha obtenido un caudal de ingreso de 36.9 m3/s. y un caudal de salida de 36.2 m3/s, lo cual existe una disminución de caudal. Ver fig32. Figura 32: Transito de Hidrograma de Avenida TR 02 Años. Río Illpa
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
55
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
2°.- El transito del hidrograma denominado ReachR690corresponde a un periodo de retorno de 05 años, se observa el total transitado de los hidrogramas. en cauce de la zona de emplazamiento del proyecto se ha obtenido un caudal de ingreso de 72.4 m3/s. y un caudal de salida de 71.3 m3/s, lo cual existe una disminución de caudal. Ver fig33. Figura 33: Transito de Hidrograma de Avenida TR 05 Años. Río Illpa. 56
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
3°.- El transito del hidrograma denominado ReachR690corresponde a un periodo de retorno de 10 años, se observa el total transitado de los hidrogramas. en cauce de la zona de emplazamiento del proyecto se ha obtenido un caudal de ingreso de 98.4 m3/s. y un caudal de salida de 97.0m3/s, lo cual existe una disminución de caudal.verfig34. Figura 34: Transito de Hidrograma de Avenida TR 10 Años. Río Illpa.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
57
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
4°.- El transito del hidrograma denominado ReachR690corresponde a un periodo de retorno de 25 años, se observa el total transitado de los hidrogramas. en cauce de la zona de emplazamiento del proyecto se ha obtenido un caudal de ingreso de 129.7 m3/s. y un caudal de salida de 128.1m3/s, lo cual existe una disminución de caudal.verfig35. Figura 35: Transito de Hidrograma de Avenida TR 25 Años. Río Illpa.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
58
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
5°.- El transito del hidrograma denominado ReachR690corresponde a un periodo de retorno de 50 años, se observa el total transitado de los hidrogramas. en cauce de la zona de emplazamiento del proyecto se ha obtenido un caudal de ingreso de 153.0 m3/s. y un caudal de salida de 151.2m3/s, lo cual existe una disminución de caudal.verfig36. Figura 36: Transito de Hidrograma de Avenida TR 50 Años. Río Illpa.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
59
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
6°.- El transito del hidrograma denominado ReachR690corresponde a un periodo de retorno de 100 años, se observa el total transitado de los hidrogramas. en cauce de la zona de emplazamiento del proyecto se ha obtenido un caudal de ingreso de 176.9 m3/s. y un caudal de salida de 174.9 m3/s, lo cual existe una disminución de caudal. verfig 37. Figura 37: Transito de Hidrograma de Avenida TR 100 Años. Río Illpa.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
60
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
7°.- El transito del hidrograma denominado ReachR690corresponde a un periodo de retorno de 100 años, se observa el total transitado de los hidrogramas. en cauce de la zona de emplazamiento del proyecto se ha obtenido un caudal de ingreso de 201.4 m3/s. y un caudal de salida de 199.2m3/s, lo cual existe una disminución de caudal.verfig38. Figura 38: Transito de Hidrograma de Avenida TR 200 Años. Río Illpa.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
61
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
5.1.3
RESUMEN DE HIDROGRAMAS TRANSITADOS EN LA ZONA DEL EMPLAZAMIENTO DEL PROYECTO
Cuadro 19: Caudales máximos transitados para diferentes períodos de retorno – zona de emplazamiento de la obra - Río Illpa ITEM
Periodo de Retorno (años)
Caudal Maximo de Entrada (m3/s)
Caudal Maximo de Salida (m3/s)
Diferencia Disminuida (m3/s)
1 2 3 4 5 6 7
2 5 10 25 50 100 200
36.9 72.4 98.4 129.7 153.0 176.9 201.4
36.2 71.3 97.0 128.1 151.2 174.9 199.2
0.7 1.1 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2
Fuente: Elaboración propia.
6. EMBALSE UMAYO 6.1 RELACION ALTURA – ALMACENAMIENTO – DESCARGA Para transitar el hidrograma de entrada y salida del embalse, el sistema requiere datos referentes a la relación Altura – Almacenamiento – Descarga del reservorio. Esta información fue proporcionada por el DEPI, la misma que resulta del procesamiento del plano batimétrico del embalse Umayo. El caudal de salida de la represa esta entre otras en función de las características del aliviadero, se definió la Altura – Almacenamiento – Descarga de la presa Umayo ver figura 39 y 40 Relación Q con 2S/dT+Q 90.00
y = -0.0026x 3 + 0.2008x2 + 0.7919x - 1.3546 70.00 50.00 30.00 10.00 -10.00 -30.00 -50.00
Figura 39: Relación de curvas Q Vs. 2S/(∆T+Q) PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
62
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Relación S con 2S/dT+Q 80,000.00
y = 2E-12x 2 + 3781.5x - 3781.5
70,000.00 60,000.00 50,000.00
63
40,000.00 30,000.00 20,000.00 10,000.00 0.00
Figura 40: Relación de curvas S Vs. (∆T+Q).
Cuadro 20: Relación altura – almacenamiento – función almacenamiento caudal de salida del embalse Umayo COTA MSNM 3835.00
3835.10 3835.20 3835.30 3835.40 3835.50 3835.60 3835.70 3835.80 3835.90 3836.00 3836.10 3836.20 3836.30 3836.40 3836.50 3836.60 3836.70 3836.80 3836.90 3837.00 3837.50
ELEVACION H (M) 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00 2.50
AREA M2 37814556.9
CAUDAL Q M3
ALMACENAMIENTO (2S/Dt)* + Q S M3 (M3/S) 0.00 0.00 0.00 0.90 3781.46 5.00 2.54 7562.91 11.00 4.66 11344.37 17.00 7.17 15125.82 24.00 10.02 18907.28 31.00 13.18 22688.73 38.00 16.60 26470.19 46.00 20.29 30251.65 54.00 24.21 34033.10 62.00 28.35 37814.56 70.00 32.71 41596.01 79.00 37.27 45377.47 88.00 42.02 49158.92 97.00 46.96 52940.38 106.00 52.08 56721.84 115.00 57.38 60503.29 125.00 62.84 64284.75 134.00 68.46 68066.20 144.00 74.25 71847.66 154.00 80.19 75629.11 164.00 112.06 94536.39 217.00
Fuente: Elaboración propia
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Las gráficas que se presenta en la figura 39 y 40, representa la curva de función de almacenamiento - caudal de salida 2S/(∆T+Q) versus Q y la función de almacenamiento caudal de salida 2S/(∆T+Q) versus S (almacenamiento) del embalse Umayo 6.2 TRÁNSITO DEL IDROGRAMA EN EL EMBALSE UMAYO La representación gráfica del tránsito del hidrograma de entrada y salida del reservorio generado por el HEC-HMS para un T.R. de 50 años se muestra en la figura 41. El hidrograma de entrada se inició el 03Enero del 2013 a los 02:30 minutos con un caudal de 213.3 m3/s., y terminó 04Enero del 2013 a los 00:30 minutos con un caudal de21.5 m3/s., y continua su pulso de hasta que la laminación sea cero. La diferencia de caudales de entrada y salida de la represa para el mismo tiempo se atribuye a la capacidad de amortiguación del reservorio por el gran Espejo de agua de 37,814,556.86 m2 (3835.00 msnm. - nivel NAMO), lo cual es particularmente importante porque disminuye el peligro potencial de eventos extremos, además de tener otros beneficios adicionales en el caso de la represa Umayo.
Figura 41: Tránsito de hidrograma en el embalse Umayo (HEC-HMS)
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
64
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
65
Figura 42: Resultados de la modelación del tránsito del hidrograma en el embalse Umayo (HEC-HMS)
7. DETERMINACIÓN DE LOS NIVELES DE INUNDACIÓN La Modelación Hidráulica viene a ser el desarrollo del comportamiento del perfil hidráulico o curvas de remanso de un río para un caudal de diseño determinado, cuya finalidad es obtener las cotas de la superficie del agua en el río. Este parámetro se utiliza en el diseño de defensas ribereñas (cálculo de corona del dique), diseño de protección de los terraplenes de una carretera y definir niveles de entrega de los drenes al río, etc.
7.1 MODELACIÓN HIDRÁULICA CON HEC-RAS El HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center – River Analysis System) es un software desarrollado por la U.S Army Corps of Engineers (Centro de Ingeniería Hidrológica del Cuerpo de Ingenieros de la Armada de los EE.UU), que permite realizar cálculos hidráulicos en flujo permanente y no permanente de ríos y canales artificiales, análisis de transporte de sedimentos y de calidad de agua. Facilita el cálculo de los perfiles del agua y de los parámetros hidráulicos del cauce. Asimismo permite desarrollar el cálculo de los niveles de la superficie del agua de un flujo gradualmente variado. IMPORTANCIA La modelación hidráulica realizada con HEC-RAS, permite: - Predecir las áreas de inundación en un río o sistema de ríos, para diferentes periodos de retorno. PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
- Determinar las variables para el diseño de estructuras hidráulicas en los ríos, como Puentes, Defensas Ribereñas, etc. - Delimitar las fajas marginales de los ríos, el encauzamiento.
7.2 ECUACIONES UTILIZADAS EN LOS CÁLCULOS DE PERFILES 66
Los perfiles de la superficie de agua son calculados desde una sección transversal a la siguiente, mediante la solución de la ecuación de Energía, con un proceso iterativo.
Donde: Z1 y Z2
=
Elevación del canal principal.
Y1 y Y2
=
Tirante de la sección transversal.
α1 y α2
=
Coeficientes de ponderación (Coeficiente de Coriolis = 1.0)
he
=
Pérdida de energía.
de
velocidad.
La pérdida de energía entre dos secciones está compuesta de las pérdidas por fricción y las pérdidas por contracción o expansión. La ecuación de pérdida de energía está dada por:
Donde: L
C
=
Longitud promedio del tramo
=
Pendiente representativa de fricción entre dos secciones.
=
Coeficiente de pérdida por contracción o expansión.
La longitud promedio del tramo L, se calcula como sigue:
Donde: : :
Longitud de los tramos entre secciones transversales, margen izquierda, centro y margen derecha, respectivamente. Promedio aritmético del caudal entre secciones de la margen izquierda, centro y margen derecha, respectivamente.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
7.3 SUBDIVISIÓN DE SECCIONES TRANSVERSALES Para la determinación del transporte total y el coeficiente de velocidad en una sección transversal, se requiere que el flujo sea subdividido en unidades, para lo cual la velocidad está uniformemente distribuida. La aproximación utilizada en HEC-RAS es subdividir el flujo de las áreas de las márgenes, usando los puntos de corte de los valores de n de las secciones transversales ingresadas (puntos en donde los valores de n cambian), como base para la subdivisión. Se calcula a partir de la Ecuación de Manning (basada en unidades inglesas):
Donde: n
:
Coeficiente de rugosidad de Manning, por subdivisión.
A
:
Área de flujo, por subdivisión.
R
:
Radio hidráulico, por subdivisión.
DE
LA
7.4 PERFILES
SUPERFICIE
DE
AGUA
EN
FLUJO
PERMANENTE El modelamiento de los perfiles de la superficie de agua en Flujo Permanente, está destinado a calcular el perfil de la superficie de agua en flujo uniformemente variado. El sistema puede soportar un río único, un sistema dendrítico o una red completa de canales. El componente de Flujo Permanente está capacitado para realizar modelamientos de perfiles de superficie de agua, para regímenes de flujo sub-crítico, supercrítico y mixto. El procedimiento de cálculos básicos, está basado en la solución de la ecuación de energía. Las pérdidas de energía son evaluadas por fricción y contracción /expansión. La ecuación de Momentum es utilizada en situaciones donde el perfil de la superficie de agua es rápidamente variada.
7.5 CRITERIOS PARA LA MODELACIÓN HIDRÁULICA CON HEC-RAS Para la creación del modelo hidráulico, se siguieron los siguientes pasos principales: -
Inicio de un nuevo proyecto.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
67
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
-
Ingreso de datos geométricos (Secciones transversales, coeficiente n de Manning)
-
Ingreso de datos de flujo y condiciones de contorno (caudal de avenidas para 2, 5, 10, 25, 50, 100 y 500 años).
-
Ingreso de las secciones de las estructuras hidráulicas.
-
Creación de un plan, seleccionando la geometría y datos hidráulicos
-
Realización de cálculos hidráulicos (Ejecución del programa).
68
7.6 PERFIL HIDRÁULICO DEL RIO ILLPA
7.6.1 DATOS DE INGRESO PARA LA SIMULACIÓN EN HEC-RAS a. Caudal de avenidas !"
!"
1 $% 25 'ñ)* + 144.8
./ *
!"
1 $% 50 'ñ)* + 170.6
./ *
!"
b.
./ 1 $% 10 'ñ)* + 109.9 *
./ 1 $% 100 'ñ)* + 197.2 *
Coeficiente de rugosidad de Manning LOB
: 0.04
CHANNEL : 0.03 ROB c.
: 0.04
Análisis de flujo Flujo Permanente.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
7.6.2 SECCIONES TRANSVERSALES - RIO ILLPA Las siguientes secciones corresponden a una sección típica del río Illpa (estación 6800) en el cual se puede observas que para 50 años de retorno el flujo de agua sobre pasa el nivel más alto de protección temporal desbordando el río a ambas márgenes, por lo que el diseño de la defensa ribereña será para igual o mayor a 50 años de tiempo de retorno. Ver fig. 43-46. Figura 43: Sección Transversal - Río Illpa – TR 10 AÑOS. Q10 = 109.9 m3/s
Figura 44: Sección Transversal - Río Illpa – TR 25 AÑOS. Q25 = 144.8 m3/s
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
69
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Figura 45: Sección Transversal - Río Illpa – TR 50 AÑOS. Q50 = 170.6 m3/s
70
Figura 46: Sección Transversal - Río Illpa – TR 100 AÑOS. Q100 = 197.2 m3/s
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Figura 47: Perfil de la Superficie de Agua - Río Illpa Q10,25,50 y 100 = 109.9, 144.8, 170.6 y 197.2 m3/s
71
Figura 48: Modelamiento hidraulico en HEC RAS - RÍO ILLPA
Es importante resaltar la presencia sobre el cauce de puentes vehiculares, puentes peatonales, defensas ribereñas y captaciones, las que influyen en el comportamiento de los niveles hidráulicos del rió, lo adecuado para los otros estudios de preinversión será el levantamiento de una franja a lo largo del río por 1.5 Km. de ancho y aplicar el HEC-RAS. En el presente se aplicó el método-sección-pendiente, siendo los resultados aceptables por el valioso aporte de los beneficiarios en su conocimiento del comportamiento del río; como resultado se obtuvo el plano de inundaciones para diferentes periodos de retorno cuya utilidad radica en la sectorización de daños a la infraestructura de servicios y poblaciones por nivel de crecidas y por periodos de recurrencia asociados al riesgo por eventos naturales.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
8. ZONAS DE INUNDACIÓN 8.1 MATRIZ
DE
INVOLUCRADOS
DE
COMUNIDADES
Y
PARCIALIDADES La población involucrada en la zona, es de alrededor de 22 comunidades campesinas y parcialidades asentadas en zonas inundables que se aprecian en la figura Nº 48 - 50 donde el área total es de alrededor de 33,083.49 Has de las cuales 6,444.22 Has constituyen áreas inundables que representa el 19.48% del área total, en el cuadro Nº 21. se aprecian el matriz de involucrados directa e indirectamente de las comunidades y parcialidades. 8.2 MATRIZ DE DAÑOS EVALUADOS EN ZONAS AGRICOLAS. El área inundable total es de 6,444.22 Has, de lo cual estos son ocurridos a diferentes periodos de retorno de 10, 25, 50 y 100 años, variándose las áreas inundables de 4,978.79 has. a 6,444.22 has. Para 10 años tenemos 11 comunidades involucradas, para 25 y 50 años tenemos 19 comunidades, finalmente para 100 años tenemos 22 comunidades. Cuadro 21: Matriz de daños en zonas agrícolas de las diferentes comunidades NUMERO ORDEN
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
DE
AREA Y/O AREA INUNDABLE 10 Años 25 Años 50 Años 100 Años TOTAL Has. Has. San Jeronimo de Ullagachi 45.00 45.00 45.00 45.00 45.00 728.66 61.00 61.00 61.00 61.00 61.00 1,482.50 San José de Llungo 222.86 222.86 222.86 222.86 222.86 San José Principio 2,413.69 146.88 146.88 146.88 146.88 146.88 959.68 Virgen de Soledad Cochela 181.64 181.64 181.64 181.64 1,500.00 Colca 113.20 113.20 Mecaela B. Yanamoco 640.00 48.06 48.06 48.06 48.06 1,026.18 San Antonio de Umayo 252.38 252.38 252.38 252.38 San Andes Urbano Atuncolla 1,900.52 9.00 9.00 261.93 Chumpihuaro 176.18 176.18 176.18 176.18 545.00 Palcamayo 347.80 347.80 347.80 347.80 347.80 Ticani Pampa COMUNIDADES PARCIALIDADES
11,805.96
1,604.00
110.00 204.86
110.00 204.86
INIA Illpa
1,493.83 423.18 768.76 60.70 3,537.96 1,620.00 1,350.00
1,216.96 51.77 175.08 0.32 1,279.60 124.63 1,350.00
Total Distrito Atuncolla
12 13 14 15 16 17 18 19 20
Ticani Pampa paucarcolla Corte Estación Tamucu
Illpamayo Pampa - Cancharani Pampa YanicoRumini San Martin Unión Colila
Santa Bárbara Moro Centro Experimental de la FCA-UNA
475.74
1,481.80
1,481.80
1,604.00
204.86
110.00 204.86
110.00 204.86
110.00 204.86
1,216.96
1,216.96 51.77 175.08
1,216.96 51.77 175.08
1,279.60 124.63 1,350.00
1,279.60 124.63 1,350.00
1,279.60 124.63 1,350.00
1,216.96 51.77 175.08 0.32 1,279.60 124.63 1,350.00
Total Distrito Paucarcolla
9,569.29
4,513.22
4,176.05
4,512.90
4,512.90
4,513.22
21
Parcialidad Yanarico
5,854.12
180.00
180.00
180.00
180.00
180.00
22
Parcialidad Ayagachi
5,854.12
147.00
147.00
147.00
147.00
147.00
11,708.24
327.00
327.00
327.00
327.00
327.00
33,083.49
6,444.22
4,978.79
6,321.70
6,321.70
6,444.22
100.00
19.48
Total Distrito Cabana TOTAL %
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
72
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Es importante recalcar que la sumatoria de los daños evitados se convierte en los beneficios del proyecto para diferentes periodos de retorno, el mismo que se presenta en el ítem correspondiente de evaluación del proyecto; en el que se trabajara con los costos evitados por el componente de “Defensas Ribereñas”. 73
Figura 49: Mapa general de la zona de emplazamiento del Proyecto Defensa Ribereña del RíoIllpa
Figura 50: Mapa de inundación para TR 50años
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
9. DIAGNOSTICO SITUACIONAL 9.1 SITUACION ACTUAL DEFENSA RIBEREÑA La defensa ribereña del rio Illpa actualmente se encuentra deteriorada en algunos tramos por causa de desbordes ocasionados por alta precipitaciones maximas. 9.1.1 DESCAGA DEL RIO ILLPA En el mes de febrero el rio Illpa ha sufrido un desborde que causo inundaciones en la parte baja de la cuenca, existiendo valiosas perdidas en el sector agrepecuario. 9.1.2 LAS INUNDACIONES Las inundaciones y los daños asociados a ellas tienen un impacto determinante en el desarrollo de las comunidades campesinas de los Distritos de Atuncolla, Paucarcolla y Cabana Las aéreas vulnerables a las inundaciones son las comunidades campesinas ubicadas en ambas márgenes del rio Illpa que en cuadro 22 y 23 se observa la relación de comunidades campesinas y parcialidades son los afectados por estar asentada en una superficie casi plana. Cuadro 22: Áreas inundables en ambas márgenes por crecidas de caudales del rio Illpa distrito de Atuncolla Areas Vulnerables (Has) NUME RO DE ORDE N
COMUNIDADES Y/O PARCIALIDADES
AREA TOTAL Has.
Area no Inundable
Area Inundable
1
San Jeronimo de Ullagachi
728.66
683.66
45.00
2
San José de Llungo
1,482.50
1,421.50
61.00
3 4
San José Principio Virgen de Soledad Cochela
2,413.69 959.68
2,190.83 812.80
222.86 146.88
5
Colca
1,500.00
1,318.36
181.64
6
Mecaela B. Yanamoco
640.00
526.80
113.20
7
San Antonio de Umayo
1,026.18
978.12
48.06
8
San Andes Urbano Atuncolla
1,900.52
1,648.14
252.38
9
Chumpihuaro
261.93
252.93
9.00
10
Palcamayo
545.00
368.82
176.18
11
Ticani Pampa
347.80
0.00
347.80
11,805.96
10,201.96
1,604.00
Total Distrito Atuncolla
Frentera al Rio Illpa
M.I. M.D y M.D. M.D. M.D. M.D. M.D. M.D. M.D.
M.I.
Fuente: DEPI
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
74
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Cuadro 23: Áreas inundables en ambas márgenes por crecidas de caudales del rio Illpa distrito de Paucarcolla y Cabana Areas Vulnerables (Has) NUME RO DE ORDE N
COMUNIDADES Y/O PARCIALIDADES
AREA TOTAL Has.
Area no Inundable
Area Inundable
Frentera al Rio Illpa
M.I. M.I.
1
Ticani Pampa paucarcolla
110.00
0.00
110.00
2
Corte Estación Tamucu
204.86
0.00
204.86
3
Illpamayo Pampa - Cancharani Pampa
1,493.83
276.87
1,216.96
4
YanicoRumini
423.18
371.41
51.77
5
San Martin
768.76
593.68
175.08
6
Unión Colila
60.70
60.38
0.32
7
Santa Bárbara Moro
3,537.96
2,258.36
1,279.60
M.I.
8
Centro Experimental de la FCA-UNA
1,620.00
1,495.37
124.63
9
INIA Illpa
1,350.00
0.00
1,350.00
M.D. M.I.
Total Distrito Paucarcolla
9,569.29
5,056.07
4,513.22
Parcialidad Yanarico
5,854.12
5,674.12
180.00
10 11
Parcialidad Ayagachi Total Distrito Cabana TOTAL %
5,854.12
5,707.12
147.00
11,708.24
11,381.24
327.00
33,083.49
26,639.27
6,444.22
100.00
80.52
19.48
M.D. M.D. M.D.
M.I. M.I.
Fuente: DEPI
9.1.3 DEFENSAS RIBEREÑA DEL RIO ILLPA La sucesivas avenidas extraordinarias producidas, han ido modificando, las dimensiones de la sección de cauce del río Illpa en la parte baja de la cuenca ya sea encimando o ampliando sus dimensiones, de tal manera que su capacidad hidráulica sea mejorado naturalmente, pero a costa de pérdidas de terrenos de cultivos ubicadas en sus márgenes por tener que obtener material. Las precipitaciones extraordinaria que se da en la cuenca del río Illpa, ya sea por la presencia del fenómenos del niño o de otras perturbaciones climáticas, hacen que se presenten avenidas extremas que superaran la capacidad de conducción, elevando el tirante de agua del río, originando el desborde del dique e inundando en las zonas rurales y Centros Poblados, afectando cultivos agrícolas y forrajeros, consecuencia de ello se tiene desastres socio económicos y ambientales. El desborde del río Illpa e inundaciones, que se presenta con mayor frecuencia en la zona, constituye el problema central para las poblaciones asentadas en ambas márgenes del río Illpa especialmente en la parte baja del área de influencia de la cuenca.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
75
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
El estudio hidrológico pretende, dar en parte alternativas de solución al problema central identificado, el mejoramiento del dique que pueda contener el agua de excedencia del río Illpa y prevenir la inundación de las áreas de cultivo, infraestructura de viviendas familiares y viales, originadas por eventos climáticos, en la Figura 51-54 se observa la amenaza del desborde y la zona de encimado de emergencia, la primera es la que tiene en zozobra a la población de las Comunidades campesinas y Parcialidades.
Figura 51: Cauce del río Illpa sin protección
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
76
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
77
Figura 52: Río Illpa protegido con champas
Figura 53: Río Illpa dragado y encimado PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
78
Figura 54: Río Illpa protegido con encimado
9.2 USO DEL AGUA DEL RIO ILLPA EN EL ÁREA DEL PROYECTO En general, los usos de agua en la zona, no son aprovechados en forma eficiente a pesar que existe una irrigación que tiene un área proyectada de 8863 has de riego, en el esquema se muestra el sistema de funcionamiento de la irrigación, en la zona de proyecto de la defensa ribereña del rio Illpa. Ver fig 55. Sin embargo en la zona del proyecto requieren agua para el riego de sus forrajes, mientras tanto la Presa Umayo no funciona y también la irrigación Illpa no funciona en perfectas condiciones.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
79
Figura 55: Esquema Hidráulico de La cuenca Illpa
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
80
Figura 56: Compuerta de la Presa Umayo
Figura 57: Bocatoma Illpa – con toma en ambas márgenes
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
81
Figura 58: Aliviadero de la presa Umayo
10. CALIDAD DE AGUA En los estudios de desarrollo y manejo de cuencas es importante en análisis de la calidad de agua, para conocer el grado de contaminación de este recurso y tomar las medidas del caso para su uso, ya sea por parte de la población, o en la agricultura y ganadería, etc. La calidad de agua de riego está determinada por la composición y concentración de los diferentes elementos que pueda tener, ya sea en solución o en suspensión. La calidad del agua de riego determina el tipo de cultivo a sembrar y el tipo de manejo que se debe dar al suelo.
10.1 EFECTOS DE LA CALIDAD DE AGUA SOBRE LA AGRICULTURA. El agua utilizada para riego contiene siempre cantidades apreciables de sustancias disueltas que generalmente se denominan sales. Incluyen cantidades relativamente pequeñas pero importantes de sólidos disueltos provenientes de la disolución o erosión de las rocas y el suelo, así como indicios de cal, yeso y otras sales, a consecuencias del paso o filtración del agua por determinados terrenos. PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
La idoneidad de un tipo de agua para riego vendrá determinada por la calidad y clase de las sales que contengan. Con aguas de mala calidad puede esperarse que se produzcan varias complicaciones referentes al suelo y el cultivo. En estos casos puede que haya que recurrir a prácticas de cultivo especiales, a fin de mantener la plena productividad del cultivo. Con agua de buena calidad, los problemas que afectan a la productividad o son poco frecuentes o simplemente no existen. Los problemas provenientes de la utilización de agua de mala calidad, variaran en cuanto a clase y grado, los más comunes son: 10.1.1 SALINIDAD. Un problema de la salinidad relacionado con la calidad de agua ocurre cuando la calidad de sales de agua de riego es suficientemente elevada para que la sales se acumule en el sistema de raíces, hasta el punto de que resulten afectados los rendimientos. si en el sistema radicular se acumula excesivamente sales solubles, la planta tendrá dificultad adicional para extraer suficiente agua partiendo de la disolución salina del suelo. Esta reducida absorción de agua por parte de la planta puede dar como resultado un crecimiento reducido o lento, y puede también reconocerse por síntomas similares en apariencia a los de la sequía. Algunas plantas presentan un color verde azulado y exagerados depósitos de cera en las hojas. Estos efectos de la salinidad pueden variar de acuerdo con la fase de desarrollo de la planta, y en ciertos casos pueden pasar inadvertidos debido a una reducción uniforme, en producción o en crecimiento, a través de la totalidad del campo. 10.1.2 PERMEABILIDAD. Un problema de permeabilidad relacionado con la calidad de agua ocurre cuando la velocidad de infiltración en el suelo y a través del mismo se reduce, por el efecto de determinada sale o falta de sales en el agua en grado tal que en cultivo no está adecuadamente aprovisionado de agua se reduce. La mala permeabilidad del suelo hace más difícil proveer de agua a los cultivos y pueden grandemente aumentar las dificultades que la plantación experimente por la formación de costras, la saturación hídrica de la superficie del suelo, y los consiguientes problemas de enfermedades, salinidad y mala hierba, así como los relacionados con el oxígeno y la nutrición. En primer lugar se evalúa a partir de la totalidad de sales en el agua ya que le agua con poca sal puede dar como resultado una mala permeabilidad del suelo debido a la enorme capacidad del agua pura para disolver y separar el calcio y otros materiales solubles en el suelo; en segundo lugar, partiendo de una comparación del contenido relativo de sodio, respecto al calcio y magnesio existe en el agua. Además, los carbonatos y bicarbonatos pueden también afectar la permeabilidad del suelo y deben ser evaluados. Durante muchos años se ha reconocido la influencia adversa del sodio sobre la permeabilidad del suelo. Pero, en muchos casos, la evaluación de la influencia del sodio, considerada aisladamente, ha PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
82
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
demostrado ser un error fundamental, porque a la larga, lo que determina la permeabilidad del suelo es la interacciona de tres factores: (1) contenido de sodio en relación con el calcio y el magnesio. (2) contenido de bicarbonatos y carbonatos. (3) la concentración total de sales que hay en el agua. El análisis simultáneo de estos factores ha sido aplicado a los suelos con anterioridad, pero solo recientemente se ha aplicado para estimar el riesgo de la permeabilidad de las aguas de riego a los suelos. 10.1.3 TOXICIDAD. Surge un problema de toxicidad cuando el cultivo absorbe ciertos componentes que hay en el agua y los acumula en cantidades tales que el rendimiento en producción se reduce, esto corrientemente se relaciona con uno o más iones específicos contenidos en el agua, como boro, cloruro y sodio. 10.1.4 VARIOS. Otros varios problemas relacionados con la calidad del agua de riego pueden presentarse con frecuencia suficiente como para que sean concretamente mencionados. Incluyen, excesivo desarrollo vegetativo, tendencia a encamarse y madurez diferida, resultante de excesiva cantidad de nitrógeno en el suministro de agua; depósitos blanquecinos en los frutos o en las hojas, debido al riego por aspersión con agua altamente bicarbonatada, así como sospechosas anormalidades indicadoras de un pH desusado en el agua. Los problemas de calidad de agua y de avenamiento están muy a menudo relacionados entre sí, y se reconoce como requisito esencial para el éxito a largo plazo de la agricultura de regadío de un control adecuado de una potencialmente dañosa capa freática.
10.2 EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DE AGUA PARA RIEGO SEGÚN LA F.A.O El paso inicial para determinar la idoneidad de la fuente de agua para riego es comparar la calidad de agua frente a las experiencias documentadas. Esta evaluación puede hacerse problema por problema si se formulan ciertas hipótesis amplias acerca de las condiciones medias de utilización. En esta sección se exponen las directrices para llevar a cabo semejante evaluación preliminar comparativa, en cuanto al potencial de un agua. No obstante, no basta con señalar las limitaciones de una cierta fuente de agua, sino que habrá que indicar la forma de superar o al menos como convivir con tales limitaciones.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
83
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
10.2.1 DIRECTRICES PARA LA INTERPRETACIÓN DE LA CALIDAD DE AGUA PARA EL RIEGO. En la tabla 3. De las directrices para evaluar la calidad de agua para riego, siguiendo el enfoque dado al problema se limita a los diversos aspectos de la calidad de agua de riego que normalmente se encuentran y que materialmente afectan a la producción de los cultivos. Se hace hincapié en la dominante influencia que a la larga tiene la calidad de agua en el sistema suelo - agua – planta, en tanto y cuanto afecta a la producción del cultivo y al manejo de los suelos y del agua. Se consideran las cuatro áreas problemáticas más corrientes. Estas directrices son prácticas y utilizables en general en la agricultura de regadío para la evaluación de los componentes más comunes de las aguas superficiales, aguas subterráneas, aguas de drenaje (avenamiento) y vertidos de alcantarillas. Sin embargo, no se han previsto para evaluar componentes inusitados o especiales, que a veces se encuentran en las aguas en las aguas residuales, tales como plaguicidas y metales oligo constituyentes. Las directrices del cuadro 3 se funda en ciertas hipótesis que se indican más adelante. Estas deberán ser claramente entendidas. Para utilizar las Directrices es preciso efectuar ciertas determinaciones de laboratorio, así como algunos cálculos. Las determinaciones de laboratorio que se precisan, junto con la descripción de los símbolos empleados en la Directrices, figura en el cuadro 4. La relación de absorción de sodio ajustada (RAS aj. O adj. SAR) deberá también calcularse a partir de determinaciones de laboratorio. El procedimiento de cálculo puede verse en el cuadro 5. Es también muy importante obtener muestras representativas de agua a fin de garantizar la aplicación práctica de las determinaciones llevadas a cabo.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
84
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Tabla 3: Directrices para interpretar la calidad del agua para riego TIPO DE PROBLEMA
GUIA DE CALIDAD DEL AGUA Unidades
No hay Problema Problema creciente
Problema grave
SALINIDAD.-
(afecta a la disponibilidad de agua para la planta) ECw
85 mmhos/cm
< 0.7
<0.7- 3.0
>3.0
mmhos/cm
< 0.5
0.5 - 0.2
< 0.2
Adj.SAR(1) Montmorillonita - Smectita
<6
6 − 9 ( 2)
>9
Illita – Vermiculita Kaolinita – Sesquioxidos
<8 < 16
8 − 16 ( 2 ) 16 − 24 ( 2 )
>9 >24
Adj. SAR
<3
3 - 9.
>9
meq/l
<3
>3
meq/l meq/l mg/l
<4 <3 < 0.7
0.7 - 2.0 >3 0.7 – 2.0
>10
May-30 1.5 – 8.5
>30 > 8.5
PREMEABILIDAD.- (afecta a la tasa
de infiltración del suelo) ECw
TOXICIDAD IONICA ESPECIFICA. – (afecta a cultivos sensibles) Sodio (Na) Riego superficial Riego por aspersión Cloruro (Cl) Riego superficial Riepo por aspersión Boro (B)
> 2.0
EFECTOS DIVERSOS.- (afecta a cultivos Susceptibles) Nitrogeno NO 3 − N ο NH Bicarbonato ( CO 3 H ) pH
4
− N ) (4)
mg/l <5 mg/l < 1.5 (Gama normal: 6.5 - 8.4)
(1) para los procedimientos de cálculo ver el cuadro Nº - 3. los valores representantes se refieren al tipo dominante de mineral arcilloso en el suelo. (2) Utilícese la gama inferior si ECw<0.4mmhos/cm.; la gama intermedia si 0.41.6mmhos/cm. (3) La mayoría de las plantaciones arbóreas y plantas leñosas ornamentales son sensibles al sodio y al cloruro (usar valores indicados). La mayoría de los cultivos anuales no son sensibles. (4) NO3 –N significa Nitrógeno en forma de NO3 mientras que NH4-N significa nitrógeno en forma de NH4. ambos figuran como N en mg/l.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
10.2.2 UTILIZACIÓN DE LAS DIRECTRICES. En la exposición general que precede, así como en las directrices del cuadro 3, se ha indicado la información básica necesaria para una evaluación en el campo, de la idoneidad del agua para el riego. Esto debe permitir una determinación de que el agua “A”, que contienen elementos “X, Y y Z”, en concentraciones mostradas por los análisis de laboratorios, posee o no tiene, potencial para limitar la producción de los cultivos. Cuando los resultados se traduzcan en limitaciones, al agua aún puede resultar utilizable, con tal que se adopten ciertas prácticas de cultivo tendientes a aliviar el problema. Las directrices del cuadro 3 constituyen una herramienta de decisión y, como ocurre en todos los procedimientos de laboratorio y con los medios interpretativos en agricultura, se han preparado para ayudar a comprender, identificar, interpretar mejor y es de esperar que a mejorar el suelo y la reacción de la planta, bajo un conjunto de condiciones dado. Por ello, el usuario deberá ser precavido en su uso, evitando sacar conclusiones sin las debidas garantías, es decir, basadas únicamente en resultados de laboratorio. Los datos de laboratorio deberán ser adecuadamente relacionados con las condiciones de campo, o bien confirmados y ensayados mediante pruebas de campo o sancionados por la experiencia. Utilizadas con esta idea y sin perder de vista las hipótesis básicas, las directrices constituyen un medio útil para la evaluación de la idoneidad del suministro de agua de que se trate para fines de riego.
10.2.3 HIPÓTESIS IMPLÍCITAS EN LAS DIRECTRICES: Las directrices de calidad de agua que figuran en el cuadro 3 trata de abarcar una amplia gama de condiciones de la agricultura de regadío e incorporar nuevos conceptos recientemente desarrollados, por lo que toca a las relaciones agua – suelo – planta. Sin embargo habrá que formular algunas hipótesis fundamentales para definir mejor el margen de disponibilidad de las directrices en cuestión. Es posible que exijan ajuste o la preparación de nuevos conjuntos si el agua se utiliza en condiciones que difiere grandemente de la especificadas o supuestas. Las hipótesis han de ser bien comprendidas para que las directrices del cuadro 3 resulten una guía práctica útil que permita evaluar la idoneidad de un agua destinada al riego Las hipótesis básicas implícitas en estas directrices son: a) Utilización del agua. La textura del suelo está entre limo arenoso y limo arcilloso, con buen drenaje interno. El clima está entre semiárido y árido, siendo baja la precipitación efectiva anual. Por lo tanto, esta orientación puede necesitar ajuste cuando se trate de un clima monzónico o de regiones donde parte del año se produzcan grades precipitaciones. Se supone que el avenamiento o drenaje es bueno y que no existe ninguna capa freática poco profunda incontrolada. PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
86
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
b) Métodos y oportunidad de los riegos. Se supone que se emplean riegos de superficie y de aspersión, incluyendo inundación, melgas, surcos, surcos pequeños y aspersores, o cualquier otro método que implique agua “cuando se necesite”. Esto da por sentado que el cultivo utiliza una porción considerable de agua que almacena el suelo, antes de que se riegue otra vez. Con estos procedimientos de riego, alrededor del 15% del agua aplicada se supone que se infiltra hasta por debajo de la profundidad de las raíces. Se considera que las directrices resultan excesivamente restrictivas para el riego por goteo y para el riego por aspersión muy frecuente (prácticamente diario). Pueden exigir modificación para el riego subsuperficial. c) Absorción del agua por los cultivos. Los cultivos toman el agua de la zona donde se encuentran más fácilmente disponible en la profundidad que corresponde a las raíces. Esto se produce normalmente en la cuarta parte superior del sistema de raíces y viene a ser un 40%; el 30% del agua proviene del segundo cuarto, el 20% del tercer cuarto y el 10% restante de la cuarta inferior. Cada riego lixiviara la zona superior del suelo y lo mantendrá a una salinidad relativamente baja. Usualmente la salinidad aumenta con la profundidad y el valor máximo lo acusara la parte baja de las raíces. d) Grado del problema. La división del cuadro 3 en: “No hay problema”, “Problema creciente” y “Problema grave”, es algo arbitraria por que los cambios ocurren gradualmente y no existen límites definidos. Variaciones de un 10 a un 20%, por encima o por debajo de los valores de la Directriz pueden tener poca importancia si se consideran en la debida perspectiva con otros factores que afecten el rendimiento de producción. Para establecer esta división se han tenido en cuenta muchos estudios de campo y muchas observaciones, así como trabajos de investigación cuidadosamente controlados. Las divisiones han demostrado tener valor práctico en condiciones agrícolas de producción. Donde se cuente con suficiente experiencia, pruebas de campo, observaciones o datos de investigación, las Directrices pueden modificarse para adaptarlas más estrechamente a las condiciones locales.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
87
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Tabla 4: Determinaciones de laboratorio necesarias para evaluar la calidad de agua para riego DETERMINACION DE LABORATORIO
SIMBOLO
Conductividad Electrica Calcio Magnesio Sodio Carbonato
Ecw Ca Mg Na CO3
Bicarbonato
CO3H Cl SO4 B NO3-N Ph
Cloruro Sulfato Boro Nitrato - Nitrogeno (2) Acidez - Alcalinidad Relación de Absorcion de Sodio ajustada
UNIDAD (1) mmhos/cm. meq/l. meq/l. meq/l. meq/l.
Litio (5) Hierro (5) Amonio-Nitriogeno (2) (5) Fosfato - Fosforo (5)
20 12.2 23 30
meq/l.
61
meq/l. meq/l.
35.4 48
mg/l. mg/l.
14
pH(3)
adj.SAR(4)
K Li Fe NH4-N PO4-P
Potasio (5)
PESO EQUIVALENTE
meq/l.
39.1
mg/l. mg/l.
7
mg/l.
14
mg/l.
31
(1) mmhos/cm. A 25º; (mmhos/cm x 640 =mg/l); meq/l.= mili equivalentes por litro; mg/l = miligramos por litro. (2) NO3-N significa nitrógeno en forma de NO3 mientras que NH4-N significa nitrógeno en la forma NH4. (3) Acidez (pH 1-7); alcalinidad (pH 7-14); Neutro (pH 7.0). (4) Los procedimientos de cálculo figuran en el cuadro Nº 5. (5) situaciones especiales únicamente. 10.3 CALCULO
DE
LA
RELACIÓN
DE
ABSORCIÓN
DE
SODIO
AJUSTADA. (RAS aj. O adj.SAR). La relación de absorción de Sodio ajustada, se calcula a partir de la siguiente ecuación: Na adj.SAR= Ca+ Mg 2 Adj.SAR = SAR x (factor de ajuste) Donde Na, Ca y Mg esta en meq/l del analisis del agua; y pHc se calcula usando las tablas dadas mas abajo, que se refiere a los valores de concentración obtenidos del analisis de agua. Luego, los valores de tabla se sustituyen en la ecuación de pHc: pHc = (pK2 – pKc) + p(Ca+Mg) + p(Alk) PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
88
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
TABLA PARA CALCULAR EL pHc. (Obtenidos del análisis de agua) (pK2 – pKc) se obtiene de la suma de Ca + Mag + Na en meq/l. p(Ca+Mg) se obtiene de la suma de Ca + Mag en meq/l. p(Alk) se obtiene de la suma de CO3 + CO3 H en meq/l. Tabla 5: Valores Para calcular el pHc Suma de Concentración (meq/l.)
pK¨2-Pkc
0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.40 0.50 0.75 1.00 1.25 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0 8.0 10.0 15.0 20.0 30.0 50.0 80.0
2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.1 2.1 2.1 2.1 2.1 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.3 2.3 2.3 2.4 2.4 2.5 2.5
p(Ca+Mg) 4.6 4.3 4.1 4.0 3.9 3.8 3.7 3.6 3.4 3.3 3.2 3.1 3.0 2.9 2.8 2.7 2.6 2.5 2.4 2.3 2.1 2.0 1.8 1.6 1.4
89 p(Alk) 4.3 4.0 3.8 3.7 3.6 3.5 3.4 3.3 3.1 3.0 2.9 2.8 2.7 2.6 2.5 2.4 2.3 2.2 2.1 2.0 1.8 1.7 1.5 1.3 1.1
10.4 EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DE AGUA PARA RIEGO SEGÚN U.S.D.A. Características que determinan la calidad: Las características más importantes que determinan la calidad del agua para riego son: 1) 2) 3) 4)
La concentración total de sales solubles. La concentración relativa del sodio con respecto a otros cationes. La concentración de boro u otros elementos que puedan ser tóxicos. Bajo ciertas condiciones, la concentración de bicarbonato con relación a la concentración de calcio más magnesio.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
a) Conductividad Eléctrica La concentración total de sales solubles en las aguas de riego, para fines de diagnóstico y clasificación, se pueden expresar en términos de conductivita eléctrica, la cual se puede determinar en forma rápida y precisa. Casi todas las aguas para riego que se ha usado por mucho tiempo tienen una conductividad eléctrica menor de 2,250 micromhos/cm. Ocasionalmente se usan aguas de mayor conductividad, pero las cosechas obtenidas no han sido satisfactorias, excepto en raras ocasiones. Un suelo es salino cuando la conductividad de su extracto de saturación es mayor de 4 milihos/cm. Ó 4,000 microhos/cm. Se ha encontrado que la conductividad eléctrica del extracto de saturación de un suelo, en ausencia de acumulación de sales provenientes del agua subterránea, es generalmente de 2 a 10 veces mayor que la correspondiente al agua que se ha regado. Este aumento en la concentración de sales es el resultado de la extracción continua de la humedad por la raíz y por la evaporación. Por lo tanto, el uso del agua entre moderada y altamente salina, puede ser la causa de que se desarrollen condiciones de salinidad, aun cuando en drenaje sea satisfactorio. En general, las aguas cuya conductividad eléctrica sea menor de 750 microhos por cm. Son satisfactorias para el riego por lo que respecta a sales, aun cuando los cultivos pueden ser afectados adversamente cuando se usan aguas cuya conductividad varía entre 250 y 750 micrihos/cm. Las aguas cuya conductividad eléctrica varía entre 750 y 2,250 michohos/cm. Comúnmente utilizadas, obteniéndose con ellas crecimiento adecuado de las plantas, siempre y cuando haya un buen manejo del suelo y drenaje eficiente; sin embargo las condiciones de salinidad se presentaran si el lavado y el drenaje no son adecuados. El empleo de aguas con conductividad eléctrica mayor de 2,250 microhos/cm. Es una excepción y rara vez se obtienen buenos resultados. Únicamente los cultivos más tolerantes a las sales se pueden desarrollar bien cuando se riegan con este tipo de aguas y siempre que se aplique aguas en abundancia y el drenaje del subsuelo sea adecuado. b) Relación de Absorción de Sodio (RAS o RAR) los constituyentes inorgánicos solubles de la aguas de riego reaccionan con los suelos en forma iónica. Los principales catines son calcio, magnesio y sodio, con pequeñas cantidades de potasio. Los aniones principales son los carbonatos, bicarbonatos, sulfatos y cloruros y en menor cantidad, nitratos y fluoruros. El peligro de la sodificación que entraña el uso de una agua de riego, queda determinado por las concentraciones absoluta y relativa de los cationes, si la proporción de sodio es alta, será mayor el peligro de sodificacion y, al contrario, si predomina el calcio y el magnesio, el peligro es PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
90
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
menor. La importancia de los constituyentes catiónicos de una agua de riego con relación a las propiedades físicas y químicas del suelo, se reconoció mucho antes de que las reacciones del intercambio catiónico fueran bien comprendidas. Anteriormente la proporción relativa del sodio con respecto a otros cationes en el agua de riego, se expresaba en términos del porciento de sodio soluble. Sin embargo, la relación de absorción de sodio (RAS o SAR) en una solución del suelo, se relaciona con la absorción de sodio y, en consecuencia esta relación puede usarse como “índice de sodio” o “del peligro de sodificacion que tiene dicha agua”. Esta relación en la siguiente. Na SAR= Ca+ Mg 2 En el cual, Na Ca y Mg representan la concentración en meq/l. de los iones respectivos. En la figura 3, se presenta un monograma para determinar el valor del SAR en una agua para riego. En este mismo monograma y opuesta a la escala del SAR, se encuentra la escala del por ciento de sodio intercambiable (PSI) en la cual la relación entre el SAR Y PSI está dada por: PSI =
100 ( − 0 . 0126 + 0 . 01475 SAR ) 1 + ( − 0 . 0126 + 0 . 01475 SAR )
Esta ecuación empírica se uso para establecer las relaciones entre las escalas PSI y SAR en la figura 3. Una vez determinada en SAR de una agua para riego usando en monograma, se puede calcular en la escala central el valor del PSI de un suelo que este en equilibrio con el agua para riego. Sin embargo, es de esperarse que esta condición no se presente con frecuencia en el campo, porque la solución del suelo casi siempre posee mayor concentración que el agua para riego. La concentración de la solución del suelo aumenta a causa de la extracción de agua del suelo por las raíces y a causa de la evaporación. Debido a que la cantidad de sal absorbida por las plantas es relativamente pequeña, la solución remanente en el suelo concentrado que el agua de riego aplicada. c) Boro el boro se encuentra en casi todas la aguas naturales y su concentración varia desde trazas hasta varias partes por millón en pequeñísimas concentraciones, es esencial para el desarrollo normadle las plantas. La deficiencia de boro produce síntomas apreciables en muchas especies. Es muy toxico para ciertas especies y la concentración que afecta e esta es casi la misma que necesitan para un desarrollo normal muchas de las plantas tolerantes. Así por ejemplo, los limoneros muestran daños definidos y a veces económicamente PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
91
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
importantes, cuando se riega con agua que contenga 1ppm de boro, en tanto que la alfalfa logra su desarrollo máximo si el agua de riego posee de 1 a 2 ppm de boro. d) Bicarbonatos En aguas ricas en iones bicarbonatos hay la tendencia del calcio y del magnesio a precipitarse en forma de carbonatos a medida que la solución del suelo se vuelva más concentrada. Esta reacción no se completa totalmente en circunstancias ordinarias, pero a medida que va teniendo lugar, las concentraciones de calcio y magnesio se van reduciendo, aumentando así la proporción relativa del sodio. Las aguas con más de 2.5meq/l de “carbonato de sodio residual” no son buenas para riego. Aguas que contienen de 1.25 a 2.5 meq/l son dudosas y, las que contienen menor de 1.25 meq/l con toda seguridad son buenas. Se considera que las buenas prácticas de manejo y la aplicación de mejorados químicos, podría permitir el uso de las aguas dudosas para riego, B
0
RE LA CI 2 ON ES 3 DE 3 TI AD MA SO DO 4 4 RC DE 5 5 IO LP N OR 6 DE 6 7 CE SO NT 7 DI AJ 8 9 8 O ( E 10 9 1 RAS DE SO 12 0 1 o S 14 21 A DI O 16 4 1 R ) IN 18 6 TE 20 RC AM 22 24 26 30 BI 30 AB C LE D (P SI )
20
15
0.50 0.75 1.0
5
10
EQ UI 1 LI BR IO
2
10
0.25
15
0
1
5
1
0
Na (meq/l)
0 Ca+Mg (meq/l)
Figura 59: Nomograma para determinar el valor del SAR del agua para riego y para estimar el valor correspondiente para el PSI del suelo que está en equilibrio con dicha agua.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
92
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
10.5 CLASIFICACIÓN DE LAS AGUAS PARA RIEGO. Al clasificar las aguas para riego, se supone que se van a usar en condiciones medidas con respecto a la textura del suelo, la velocidad de infiltración, el drenaje, la cantidad de agua empleada, el clima y la tolerancia del cultivo a las sales. Desviaciones considerables del valor medio de cualesquiera de estas variables, puede hacer inseguro el uso de una agua que bajo condiciones medias seria de muy buena calidad o, al contrario, pueden inducir a considerar una agua como buena cuando bajo condiciones medias seria de dudosa calidad. Esto debe tenerse muy en cuenta cuando se trata de clasificar las aguas para riego. 10.5.1 PELIGRO DE SALINIDAD Las aguas se dividen en cuatro clases con respecto a su conductividad, siendo los puntos de división entre dichas clases, los valores: 250, 750 y 2,250 microhos/cm.( ver figura 4). Los límites entre clases se seleccionaron de acuerdo con las relaciones que existen entre la conductividad eléctrica de los extractos de saturación del suelo y la correspondiente a las aguas para riego. 10.5.2 PELIGRO DEL SODIO Una clasificación de la calidad de las aguas con respecto al peligro del sodio, es más complicada que en el caso del peligro por salinidad. Se pude considerar el problema, desde el punto de vista del grado probable al que un suelo absorberá el sodio del agua, así como la velocidad a que tiene lugar dicha adsorción al aplicar el agua. Considérese en caso simple en que un suelo no sódico está siendo lavado constantemente con agua de riego alta en sodio y en dicho suelo se ha impedido un aumento en la concentración de las sales de la solución por la ausencia del desarrollo vegetal y de la evaporación superficial. Bajo estas condiciones, el porcentaje se sodio intercambiable (PSI) que tendrá el suelo cuando este y el agua estén en equilibrio, se pueden pronosticar aproximadamente conociendo el valor de la relación de absorción de sodio (RAS o SAR) del agua. La velocidad a la cual se alcance el equilibrio dependerá de la concentración cationica total, o sea la conductividad eléctrica (CE) del agua. Por lo tanto, en una situación como la indicada, el riego con aguas que tenga idéntico SAR y CE variable, pueden resultar en casi los mismos PSI, pero la cantidad de agua necesaria para que el suelo adquiera este último PSI, variara inversamente a la CE. Aunque el valor del SAR es el mejor índice de equilibrio del PSI del suelo con relación al agua para riego, la concentración catiónica total o conductividad, es un factor adicional y se tiene en consideración en la siguiente clasificación del peligro del sodio.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
93
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
10.5.3 DIAGRAMA PARA LA CLASIFICACIÓN DE AGUAS PARA RIEGO. El diagrama para la clasificación de aguas para riego se muestra en la figura 4 y esta basado en la conductividad eléctrica expresada en micros/cm. Y la relación de adsorción de sodio. En los diagramas originales, las curvas representan ecuaciones de la ley de acción de masas entre los cationes solubles y los intercambiables y delimitan las diferentes clases de sodio. Las curvas de la figura 4 pueden construirse aplicando las siguientes ecuaciones empíricas: Curva Superior: S = 43.75 – 8.87 (log C). Curva Intermedia: S = 31.31 – 6.67 (log C). Curva Inferior: S = 18.87 – 4.47 (log C). En las cuales, S = SAR, C = CE x 10 Esta ecuación da una línea recta en coordenadas rectangular es cuando se usa el log C. las líneas se han trazado con pendiente negativa para poder tomar en cuenta la dependencia del peligro del sodio, de la concentración total. Para usar el diagrama es necesario conocer la conductividad eléctrica y la concentración de sodio y (calcio + magnesio) del agua. Cuando únicamente se conoce el valor del sodio (calcio + magnesio), el sodio pide calcularse de la manera siguiente: Na = (CEx106 / 100) − (Ca+ Mg)
Inversamente, si solo se conoce el valor del sodio, el 8calcio + magnesio) puede calcularse por la ecuación: (Ca+ Mg) = (CEx106 / 100) − Na La concentración iónica se expresa en miliequivalentes por litro. La relación de absorción de sodio (RAS o SAR) puede calcularse con la ecuación que define el valor o bien, usando en monograma de la figura 4 usando los valores del SAR y la ce como coordenadas, se busca el punto correspondiente en el diagrama. La posición de este punto determina la clasificación de la calidad del agua. El significado e interpretación de las clases por calidad en el diagrama, se resumen enseguida. a) Peligro de Salinidad (conductividad eléctrica): • Agua de baja salinidad (C1): Puede usarse para riego de la mayor parte de cultivos, en casi cualquier tipo de suelo con muy poca probabilidad de que se desarrolle salinidad. se necesita algún lavado, peor este es logra en condiciones normalmente de riego, excepto en suelo de muy baja permeabilidad. • Agua de salinidad media (C2): Puede usarse siempre en cuando haya un grado moderado de lavado. En casi todos lo caso y sin necesidad de prácticas PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
94
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
•
•
especiales de control de la salinidad, se pueden producir las plantas moderadamente tolerantes a las sales. Agua altamente salinas (C3): no puede usarse en suelo cuyo drenaje sea deficiente. Aun con drenaje adecuado se pueden necesitar prácticas especiales de control de la salinidad, debiendo por lo tanto, seleccionar únicamente aquellas especies vegetales muy tolerantes a sales. Agua muy altamente salinas (C4): no es apropiada para riego bajo condiciones ordinarias, pero puede usarse ocasionalmente en circunstancia muy especiales. Los suelos deben ser permeables, el drenaje adecuado, debiendo aplicarse un exceso de agua para lograr un buen lavado; en este caso, se deben seleccionar cultivos altamente tolerantes a sales.
b) Peligro de Sodio (Relación de Adsorción de Sodio): La clasificación de las aguas de riego con respecto al SAR, se basa primordialmente en el efecto que tiene el sodio intercambiable sobre la condición física del suelo. No obstante, las plantas sensibles a este elemente pueden sufrir daños a consecuencia de la acumulación del sodio en sus tejidos cuando los valores del sodio intercambiable son más bajos que los necesarios para deteriorar la condición física del suelo. • Agua baja en sodio (S1): Puede usarse para el riego en la mayoría de los suelos con poca probabilidad de alcanzar niveles peligrosos de sodio intercambiable. No obstante, los cultivos sensibles, como algunos frutales y aguacates, pueden acumular cantidades perjudiciales se sodio. • Agua media en sodio (S2): en suelos de textura fina el sodio representa un peligro considerable, más aun si dichos suelos poseen alta capacidad de intercambio de cationes, especialmente bajo condiciones de lavado deficiente, a menos que el suelo contenga yeso. Esta agua solo pueden usarse en suelos de textura gruesa o en suelos orgánicos de buena permeabilidad. • Agua alta en sodio (S3): puede producir niveles tóxicos de sodio intercambiable en la mayor parte se los suelos, por lo que estos necesitaran practicas esenciales de manejo: buen drenaje, fácil lavado y adiciones de matera orgánica. Los suelos yesiferos pueden no desarrollar niveles perjudiciales de sodio intercambiables cuando se riegan con este tipo de aguas. Pueden requerirse el uso de mejoradotes químicos para sustituir al sodio intercambiable; sin embargo, tales mejoradotes no serán económicos si se usan aguas de muy alta salinidad. • Aguas muy altas en sodio (S4): es inadecuada para riego, excepto cuando su salinidad es baja o media y cuando la disolución del calcio del suelo y la aplicación de yeso u otros mejoradotes no hace antieconómicos el empleo de esta clase de aguas.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
95
GOBIERNO REGIONAL PUNO
Alto
Muy
DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
C1-S4 96
C3-S4
C1-S3
RELACION DE ADSORCION DE SODIO (RAS o SAR)
Medio
C4-S4
Bajo
PELIGRO DE SODIO (ALCALI)
Alto
C2-S4
C2-S3
C3-S3
C1-S2
C2-S2 C4-S3 C3-S2
C1-S1
C4-S2 C2-S1 C3-S1 C4-S1
CONDUCTIVIDAD ELECTRICA (CE) : microhos/cm. a 25ºC
Bajo
Medio
Alto
Muy Alto
PELIGRO DE SALINIDAD Figura 60: Diagrama para la clasificación de las aguas para riego PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
•
Ocasionalmente, el agua de riego puede disolver un buen porcentaje de calcio en los suelos calcáreos, de tal manera que disminuya notablemente el peligro por sodio, condiciones que deberán tenerse muy en cuenta en el caso de usar aguas de las clases C1-S3 y C1 – S4. Tratándose de suelos calcáreos de pH alto o de suelos que no son calcáreos, el estado del sodio de las aguas C1 – S3, C1 – S4 y C2 – S4 se pueden modificar ventajosamente agregando yeso al agua. De igual manera, es conveniente aplicar yeso al suelo periódicamente cuando este vaya a regarse con aguas C2 – S3 y C3 –S2.
10.6 CALIDAD DE AGUA DE LA CUENCA DEL RÍO ILLPA 10.6.1 PUNTOS DE MUESTREO La muestra se ha tomado en el la cuenca del río Illpa en cuatro ríos y en la laguna Umayo. Ver Cuadros 24. Cuadro N° 24: Zonas de muestreo Cuenca Illpa ÁREA
Cuenca Illpa
RÍO Y/O LAGUNA
Río Mañazo Río Vilque Río Yanarico Río Illpa Laguna Umayo
CÓDIGO
III - A.1 III - A.2 III - A.3 III - A.4 III - A.5
REFERENCIA
Río Mañazo Río Vilque Río Yanarico Río Illpa Laguna Umayo
Fuente: PELT 2013
10.6.2 PARÁMETROS FÍSICOS Cuadro N° 25: Temperatura de agua Cuenca Illpa RÍO Y/O LAGUNA
TEMPERATURA DE AGUA °C Marzo
Río Mañazo
15.3
Río Vilque
16.2
Río Yanarico Río Illpa Laguna Umayo
Junio
Promedio 15.3
13.5
18
14.9 18
15
7.5
11.3
14.4
7.9
11.2
Fuente: PELT 2013
Cuadro N° 26: Potencial de Hidrogeniones (PH) de agua Cuenca Illpa PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
97
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
RÍO Y/O LAGUNA
pH
REFERENCIA
Marzo
Categoría 4 : Conservación del Am biente Acuático ( Ríos de la Sierra)
Junio 6.5 - 8.5
Río Mañazo
III - A.1
8.61
Río Vilque
III - A.2
8.62
Río Yanarico
III - A.3
8.49
Río Illpa
III - A.4
9.1
9.97
Laguna Umayo
III - A.5
9.67
11.18
8.17
98
Fuente: PELT 2013 Cuadro N° 27: Conductividad de agua Cuenca Illpa RÍO Y/O LAGUNA
Conductividad ( µS/cm) Mar. Jun.
CÓDIGO
PROM.
Río Mañazo
III - A.1
230.1
230.1
Río Vilque
III - A.2
191.1
Río Yanarico
III - A.3
401.0
Río Illpa
III - A.4
299.2
487.0
393.1
Laguna Umayo
III - A.5
349.0
236.7
292.9
219.2
205.2 401.0
Fuente: PELT 2013 Cuadro N° 28: Sólidos Totales Disueltos en agua Cuenca Illpa RÍO Y/O LAGUNA
CÓDIGO
T.D.S
mg/L
Marzo
Categoría 4 : Conservación del Am biente Acuático (Ríos de la Sierra)
Junio
PROM.
500
Río Mañazo
III - A.1
115.1
*
115.1
Río Vilque
III - A.2
94.8
109.3
102.05
Río Yanarico
III - A.3
201
*
201
Río Illpa
III - A.4
149.5
243
196.25
Laguna Umayo
III - A.5
175
118.2
146.6
Fuente: PELT 2013 Cuadro N° 29: Salinidad de agua Cuenca Illpa RÍO Y/O LAGUNA
CÓDIGO
Salinidad % Marzo Junio
PROM.
Río Mañazo
III - A.1
0.4
*
0.4
Río Vilque
III - A.2
0.3
0.4
0.35
Río Yanarico
III - A.3
0.7
*
0.7
Río Illpa
III - A.4
0.5
0.9
0.7
Laguna Umayo
III - A.5
0.6
0.4
0.5
Fuente: PELT 2013
Cuadro N° 30: Turbiedad de agua Cuenca Illpa PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Turbiedad
RÍO Y/O LAGUNA
CÓDIGO
(NTU) Marzo
Junio
PROM.
Río Mañazo
III - A.1
11.3
*
11.3
Río Vilque
III - A.2
1.95
0.31
1.13
Río Yanarico
III - A.3
12.3
*
12.3
Río Illpa
III - A.4
5.05
3.73
4.39
Laguna Umayo
III - A.5
12.8
5.55
9.18
Fuente: PELT 2013 Cuadro N° 31: Oxígeno disuelto de agua Cuenca Illpa RÍO Y/O LAGUNA
OD (ppm)
CÓDIGO Marzo
Categoría 4 : Conservación del
Junio
PROM.
≥5
Am biente Acuático ( Ríos de la Sierra)
Río Mañazo
III - A.1
8.82
*
8.82
Río Vilque
III - A.2
7.64
7.27
7.46
Río Yanarico
III - A.3
8.62
*
8.62
Río Illpa
III - A.4
7.87
7.13
7.50
Laguna Umayo
III - A.5
7.65
5.68
6.67
Fuente: PELT 2013 Cuadro N° 32: % Oxigeno de agua Cuenca Illpa RÍO Y/O LAGUNA
CÓDIGO
Oxigeno % Marzo Junio
PROM.
Río Mañazo
III - A.1
95.9
*
95.9
Río Vilque
III - A.2
84.1
122.4
103.25
Río Yanarico
III - A.3
97.8
*
97.8
Río Illpa
III - A.4
94.4
103
98.7
Laguna Umayo
III - A.5
81.1
84.2
82.65
Fuente: PELT 2013
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
99
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
10.6.3 NUTRIENTES Cuadro N° 33: Nitratos de agua Cuenca Illpa RÍO Y/O LAGUNA
Nitratos. mg/L Junio
CÓDIGO Marzo
Categoría 4 : Conservación del
PROM.
10
Am biente Acuático ( Ríos de la Sierra)
100
Río Mañazo
III - A.1
2
….
2
Río Vilque
III - A.2
1.5
2.9
2.2
Río Yanarico
III - A.3
1.4
….
1.4
Río Illpa
III - A.4
1.2
3.1
2.15
Laguna Umayo
III - A.5
2
2.9
2.45
Fuente: PELT 2013 Cuadro N° 34: Nitritos de agua Cuenca Illpa
Marzo
Nitritos. mg/L Junio
Río Mañazo
III - A.1
0.0043
…….
0.0043
Río Vilque
III - A.2
0.0017
0.0023
0.002
Río Yanarico
III - A.3
0.0022
……..
0.0022
RÍO Y/O LAGUNA
CÓDIGO
PROM.
Río Illpa
III - A.4
0.0011
0.0048
0.003
Laguna Umayo
III - A.5
0.0041
0.0049
0.0045
Fuente: PELT 2013 Cuadro N° 35: Fosfatos de agua Cuenca Illpa RÍO Y/O LAGUNA
Marzo
Fosfatos. mg/L Junio
PROM.
CÓDIGO
Río Mañazo
III - A.1
0.48
…….
0.48
Río Vilque
III - A.2
0.219
0.2
0.21
Río Yanarico
III - A.3
0.277
……
0.277
Río Illpa
III - A.4
0.261
0.112
0.187
Laguna Umayo
III - A.5
0.197
0.161
0.179
Fuente: PELT 2013 Cuadro N° 36: Sulfatos de agua Cuenca Illpa RÍO Y/O LAGUNA
Marzo
Sulfatos. mg/L Junio
PROM.
CÓDIGO
Río Mañazo
III - A.1
77.5
…….
77.5
Río Vilque
III - A.2
50.4
62.8
56.6
Río Yanarico
III - A.3
152.8
…….
152.8
Río Illpa
III - A.4
88.2
115.8
102.0
Laguna Umayo
III - A.5
76.5
67.5
72.0
Fuente: PELT 2013 PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Cuadro N° 37: Demanda Bioquímica de Oxigeno (DBO) de agua Cuenca Illpa RÍO Y/O LAGUNA
DBO5 mg/L Junio
CÓDIGO Marzo
Categoría 4 : Conservación del
PROM.
<10
Am biente Acuático ( Ríos de la Sierra)
Río Mañazo
III - A.1
30.3
---
30.3
Río Vilque
III - A.2
18.8
10.5
14.65
Río Yanarico
III - A.3
24.8
---
24.8
Río Illpa
III - A.4
21.5
8.3
14.9
Laguna Umayo
III - A.5
13
10.8
11.9
Fuente: PELT 2013
10.6.4 METALES Cuadro N° 38: Cromo en agua Cuenca Illpa RÍO Y/O LAGUNA Rio Mañazo
CÓDIGO III - A1
CROMO (mg/L) Marzo
Junio
1.81E-04
Rio Vilque
III - A2
2.63E-04
Rio Yanarico
III - A3
1.53E-04
3.57E-04
Río Illpa
III - A4
6.18E-04
1.27E-04
Laguna Umayo
III - A5
4.13E-04
3.09E-04
Fuente: PELT 2013 Cuadro N° 39: Hierro en agua Cuenca Illpa RÍO Y/O LAGUNA Rio Mañazo
HIERRO CÓDIGO
(mg/L) Marzo
III - A1
Junio
0.041
Rio Vilque
III - A2
0.037
Rio Yanarico
III - A3
0.071
0.052
Río Illpa
III - A4
0.042
0.037
Laguna Umayo
III - A5
0.025
0.027
Fuente: PELT 2013 Cuadro N° 40: Cobre en agua Cuenca Illpa RÍO Y/O LAGUNA
COBRE CÓDIGO
(mg/L) Marzo
Junio
Rio Mañazo
III - A1
0.011
Rio Vilque
III - A2
0.044
Rio Yanarico
III - A3
0.035
Río Illpa
III - A4
0.022
0.019
Laguna Umayo
III - A5
0.029
0.023
0.027
Fuente: PELT 2013 PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
101
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Cuadro N° 41: Níquel en agua Cuenca Illpa RÍO Y/O LAGUNA
NÍQUEL CÓDIGO
(mg/L) Marzo
Junio
Rio Mañazo
III - A1
0.0025
Rio Vilque
III - A2
0.0021
Rio Yanarico
III - A3
0.0021
Río Illpa
III - A4
0.0026
0.0025
Laguna Umayo
III - A5
0.0012
0.0015
0.0031
102
Fuente: PELT 2013 Cuadro N° 42: Cobalto en agua Cuenca Illpa RÍO Y/O LAGUNA
COBALTO CÓDIGO
(mg/L) Marzo
Junio
Rio Mañazo
III - A1
0.0022
Rio Vilque
III - A2
0.0037
Rio Yanarico
III - A3
0.0018
Río Illpa
III - A4
0.0026
0.0025
Laguna Umayo
III - A5
0.0043
0.003
0.005
Fuente: PELT 2013
Cuadro N° 43: Cadmio en agua Cuenca Illpa RÍO Y/O LAGUNA Rio Mañazo
CADMIO (mg/L) CÓDIGO III - A1
Marzo
Junio
0.0026
Rio Vilque
III - A2
0.0011
Rio Yanarico
III - A3
0.0009
0.001
Río Illpa
III - A4
0.0007
0.0009
Laguna Umayo
III - A5
0.0008
0.0007
Fuente: PELT 2013 Cuadro N° 44: Plomo en agua Cuenca Illpa RÍO Y/O LAGUNA
PLOMO (mg/L) CÓDIGO
Marzo
Junio
Rio Mañazo
III - A1
0.0001
Rio Vilque
III - A2
0.0001
Rio Yanarico
III - A3
0.0001
Río Illpa
III - A4
0.0001
0.0002
Laguna Umayo
III - A5
0.0001
0.0002
0.0002
Fuente: PELT 2013
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
10.6.5 PARÁMETROS BIOLÓGICOS Cuadro N° 45: Coliformes Totales en agua Cuenca Illpa RÍO Y/O LAGUNA
CÓDIGO
Colif. Totales UFC/100ml Marzo
Colif. Totales NMP/100ml Junio
103
Río Mañazo
III - A.1
20
Río Vilque
III - A.2
15
Río Yanarico
III - A.3
12
Río Illpa
III - A.4
15
6400
Laguna Umayo
III - A.5
10
900
2000
Fuente: PELT 2013 Cuadro N° 46: Coliformes Fecales en agua Cuenca Illpa RÍO Y/O LAGUNA
CÓDIGO
Colif. Fecales UFC/100ml Marzo
Colif. Fecales NMP/100ml Junio
Río Mañazo
III - A.1
9
Río Vilque
III - A.2
8
Río Yanarico
III - A.3
Río Illpa
III - A.4
2300
Laguna Umayo
III - A.5
300
1100
Fuente: PELT 2013
10.7 INTERPRETACIÓN El agua cumple con los requisitos y se puede usar para riego en la mayoría de los suelos con poca probabilidad de alcanzar niveles peligrosos de sodio intercambiables. PELIGRO DE SALES C2: salinidad media, de calidad buena para cultivos que se adaptan ó toleran moderadamente la sal. Peligro para Plantas en suelos impermeables. PELIGRO DE SODIO S1: no presenta problemas de sodicidad “sin peligro”. CALIDAD DE AGUA PARA RIEGO (CE mmhos/cm – dS/m) Río Mañazo CE: 0.2301 < 1.3 OK! ACEPTABLE Río Vilque CE: 0.2052 < 1.3 OK! ACEPTABLE Río Yanarico CE: 0.4010 < 1.3 OK! ACEPTABLE Río Illpa CE: 0.3931 < 1.3 OK! ACEPTABLE Laguna Umayo CE: 0.292.9 < 1.3 OK! ACEPTABLE
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
11. TRANSPORTE DE SEDIMENTOS Las características morfológicas de un curso de agua: anchura, profundidad media y pendiente, son función de tres parámetros motores, como son: Caudal líquido máximo (Q) más frecuente (tiempo de retorno aproximado 2 años), diámetro medio de sedimentos del cauce(dm), caudal sólido (Qs) aguas arriba del tramo considerado, constituido de sedimentos más frecuentes en el cauce. Teóricamente el cauce organiza su morfología y en particular su pendiente para usar el mínimo de energía en el transporte simultaneo de caudales líquidos y sólidos. En el instante en que los aportes sólidos disminuyan o fluctúen, por razones naturales o artificiales, la declividad media del lecho disminuye y se inicia la formación de meandros que pueden ser de gran amplitud, pero el cauce permanece único, sin islas ni brazos múltiples secundarios. Este tipo de cauce único, casi rectilíneo, con pocos meandros, es característico del río Illpa antes de su desembocadura en el lago Titicaca.
En el supuesto de que los sedimentos más gruesos formen la base de la organización morfológica del cauce, en este tipo de lecho, el principio de saturación del caudal sólido es siempre respetado, pero considerando que el transporte sólido se efectúa por arrastre, la morfología del lecho es diferente que la teoría de lechos “en régimen” descrita por Lacey; En general este lecho es más ancho, menos profundo y permite aparecer un cierto número de brazos secundarios. 11.1 RELACIONES GENERALES Las relaciones generales son extraidas de las ecuaciones de Lacey: Anchura media de la sección, en m: A = 4 .8Q 1 / 2
(-1 )
Profundidad media, en m:
P = 0.13
Q1 / 3 dm1 / 6
(-2 )
Pendiente S, son diferentes según que el fondo del lecho sea plano o forme dunas Fondo Plano Si Entonces
P.S dm > 1.5 1.6
(-3 )
S = 6.1x10 2 dm 0.79
(-4 )
∅=
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
104
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
Fondo con Dunas
∅ < 1.5
Si S=
Entonces
(-5 )
dm 0.79 Q 0.195
(-6 ) 105
Las relaciones dan la pendiente para aplicar en el caso ideal de canales son sección rectangular, rectilíneos con una curva granolumétrica de sedimentos uniforme; son por lo tanto son formulas aproximadas en el caso de cauces de agua reales. El transporte sólido, será evaluado en ton/día, para la fase de caudal sólido en suspensión para cursos de agua próximos al régimen, entonces la expresión general que se utiliza es: Cs = KQ 1.36
(-7 )
El coeficiente K será ajustado a partir de mediciones experimentales. 11.2 DATOS EXPERIMENTALES DISPONIBLES Se cuenta con datos de análisis granulométricos de sedimentos y mediciones simultaneas de caudales líquidos y caudales sólidos en suspensión. La granulometría encontrada en el rio Illpa en su mayoría de su recorrido en ese período es de dm=0.07mm.
11.3 EVALUACIÓN DEL TRANSPORTE DE SÓLIDOS Los resultados de los transportes sólidos evaluados son: mínima, media y máximo. Para el río Illpa existiendo mayoría de la sedimentación en la parte baja del rio Illpa, en la tabla siguiente se muestra el transporte de sedimentos a diferentes profundidades del rio en estudio. Ver. Cuadro 47. Cuadro 47: Transporte de solidos a través de 4 metodos. y
Tst (Tn/día)
(m)
ACKES WHITE 0 7247.88 42040.43 125485.60 241684.98 381699.20
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
Tst (Tn/día)
Tst (Tn/día)
Y GARDE Y ENGELUND DATIRI Y HANSEN 0 0 3434.03 4023.73 162677.78 59485.45 2921233.86 379268.44 18183720.40 1217300.00 68498078.64 2823500.57
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
Tst (Tn/día) GRAF Y ACAROGLU 0 2266.35 26917.16 141260.67 400305.05 847593.29
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
En la figura siguiente se muestra el gasto total de transporte de sedimentos comparados a través de 03 métodos, estos sedimentos son arrastrados diariamente, a mayor caudal es mayor el transporte de sedimentos. Ver fig 61.
106
Figura 61: Caudal sólido & caudal líquido del río Illpa
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
12. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES a) La precipitación media en la cuenca Illpa es de 654.20 mm/año, en la cordillera la precipitación alcanza los 718.0 mm/año, el cual está concentrado en núcleos en el parte aguas con la cuenca Coata e Ilave.. b) La variabilidad espacial de la temperatura media anual representativa en la cuenca es de 8°C en la planicie. c) El comportamiento mensual de la evaporación regional, los valores más bajo se registran en la estación Laraqueri con un total anual de 1600.2 mm/año, y los valores máximos se registran en la estación Puno con 1843.9 mm/año, la evaporación total anual representativa en la cuenca es de 1720 mm/año en la planicie d) La variación estacional de la humedad relativa, registrándose en la estación de Mañazo el valor medio más alto de 53.5 %, y los valores medios más bajos se registra en la estación de Puno y Juliaca con 52.6% respectivamente, la humedad relativa media anual representativa en la cuenca es de 53 % en la planicie. e) El caudal máximo instantáneo de diseño de la defensa ribereña fue estimando para una avenida con un periodo de retorno de 50 años con un valor de 170.6 m3/s. f) Se recomienda la instalación de un equipo de limnigrafo y realizar aforos interdiarios en el río Illpa, esta información será útil para la calibración de la descarga con respecto a la escorrentía producida por la precipitación. g) Se recomienda el muestreo interdiario de sedimento en suspensión durante la época de avenida (Enero – Marzo) y su respectivo análisis en laboratorio a fin de cuantificar los sedimento en suspensión que ingresa al Lago Titicacaa través del río Illpa.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
107
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
108
ANEXOS
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
109
ANEXO 1 Series históricas de precipitación máxima 24h. de las estaciones en estudio.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
110
ANEXO 2 Parámetros de Distribución - Pruebas de Bondad y Ajuste.
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
111
ANEXO 3 Certificado del SENAMHI de Series históricas de variables meteorológicas
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
112
ANEXO 4 Secciones transversales del río Illpa analizado con flujo permanente para diferentes periodos de retorno con HEC RAS
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO
GOBIERNO REGIONAL PUNO DIRECCIÓN DE ESTUDIOS DE PRE-INVERSION
113
ANEXO 5 Cuadro de datos geométricos y datos de secciones transversales del río Illpa con flujo permanente analizado para diferentes periodos de retorno con HEC RAS
PIP: "MEJORAMIENTO DE LA DEFENSA RIBEREÑA DEL RIO ILLPA EN LOS DISTRITOS DE ATUNCOLLA, PAUCARCOLLA Y CABANA DE LAS PROVINCIAS DE PUNO Y SAN ROMAN – REGIÓN DE PUNO"
ESTUDIO HIDROLÓGICO