ESTUDIO HIDROLÓGICO PARA LA ACREDITACIÓN DE DISPONIBILIDAD HÍDRICA DEL RIO PACHACHACA PARA OBTENER LA LICENCIA DE USO DE AGUA CON FINES HIDROENERGÉTICOS PARA LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3, EN EL DISTRITO DE ABANCAY-ABANCAY-APURIMAC
ESTUDIO HIDROLÓGICO
ELABORADO POR:
PROPIEDAD DE:
ING. ELMER FRANCISCO TANCAYLLO CCALLA
HIDROELÉCTRICA AMERICA SAC
Abancay, Apurímac Agosto 2016
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
ÍNDICE
1.
ASPECTOS GENERALES ............................................................................................................. 2
1.1.
INTRODUCCION ........................................................................................................................ 2
1.2.
ANTECEDENTES ....................................................................................................................... 2
1.3.
OBJETIVOS DEL ESTUDIO ....................................................................................................... 3
1.4. 2. 2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
1.3.1.
Objetivo General ........................................................................................................... 3
1.3.2.
Objetivos Específicos.................................................................................................... 3
JUSTIFICACION DEL ESTUDIO ................................................................................................ 4 EVALUACION HIDROLÓGICA ...................................................................................................... 5 DESCRIPCION GENERAL DE LA CUENCA Y DEL CURSO PRINCIPAL DE LA FUENTE NATURAL .................................................................................................................................... 5 2.1.1.
Ubicación y Demarcación de la unidad hidrográfica .................................................... 5
2.1.2.
Accesibilidad y Vías de Comunicación ....................................................................... 11
2.1.3.
Aspectos Ecológicos de la Cuenca Alto Apurímac ..................................................... 11
OFERTA HÍDRICA .................................................................................................................... 25 2.2.1.
Metodología ................................................................................................................ 25
2.2.2.
Pluviometría ................................................................................................................ 26
2.2.3.
Hidrometría ................................................................................................................. 55
DISPONIBILIDAD HIDRICA ...................................................................................................... 59 2.3.1.
Disponibilidad de Agua a nivel mensualizado de acuerdo al planteamiento hidráulico ..................................................................................................................... 72
2.3.2.
Análisis de Máximas Avenidas con Fines de Diseño para las Estructuras de Derivación .................................................................................................................................... 75
USOS Y DEMANDAS DE AGUA .............................................................................................. 88 2.4.1.
Caudal Ecológico ........................................................................................................ 88
2.4.2.
Demanda Futura ......................................................................................................... 94
2.5.
BALANCE HÍDRICO ................................................................................................................. 95
2.6.
DESCRIPCION DEL PLAN DE APROVECHAMIENTO E INGENIERIA DEL PROYECTO CENTRAL HIDROELECTRICA PACHACHACA 3.................................................................... 99 2.6.1.
Descripción de la Operación del Sistema Hidráulico Actual ....................................... 99
2.6.2.
Planteamiento Hidráulico General de las Obras Civiles ........................................... 100
2.6.3.
Información básica .................................................................................................... 102
2.6.4.
Descripción de las Obras proyectadas ..................................................................... 103
3.
CONCLUSIONES ....................................................................................................................... 108
4.
ANEXOS ..................................................................................................................................... 110
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 3
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
1. ASPECTOS GENERALES 1.1. INTRODUCCION
Las condiciones favorables que presenta la cuenca Alto Apurímac para el desarrollo de centrales hidroeléctricas han sido identificadas desde hace muchos años por el Ministerio de Energía y Minas y Electro Perú. El estudio de Aprovechamiento Hídrico comprende la evaluación de los recursos hídricos del río Pachachaca, con el fin de determinar la oferta hídrica que podría ser aprovechable con fines Hidroenergético en la Central Hidroeléctrica Pachachaca 3. Esta evaluación comprende tanto la determinación cuantitativa de la oferta hídrica, como su variación en el tiempo. Asimismo, como parte del presente estudio se evalúan las principales características hidrológicas de la cuenca aportante, incluyendo su variación estacional y plurianual, análisis de la precipitación por ser ésta la principal variable que da lugar a la escorrentía superficial de la cuenca. Del mismo modo se efectúa un balance hídrico de la cuenca para determinar la viabilidad del proyecto Hidroenergético y su relación con las posibles demandas hídricas en el área comprometida por el proyecto. En este contexto, el presente trabajo está orientado a la elaboración del estudio hidrológico con fines de evaluar la disponibilidad de agua en el Río Pachachaca para evaluar la construcción de una Central Hidroeléctrica en el distrito de Abancay, en la provincia de Abancay, del departamento de Apurímac. El Estudio ha sido desarrollado de acuerdo al Formato Anexo 06: Estudio Hidrológico para la Acreditación de Disponibilidad Hídrica Superficial, aprobado por la Resolución Jefatural Nº007-2015-ANA. 1.2. ANTECEDENTES
En esta oportunidad Hidroeléctrica América SAC, ha desarrollado una evaluación hidrológica previa en la cuenca hidrográfica del río Pachachaca y ha encontrado la oportunidad de desarrollar el proyecto denominado Central Hidroeléctrica Pachachaca 3. Esta central hidroeléctrica, estará ubicada en el departamento de Apurímac, en la provincia de Abancay, aprovechando las aguas del río Pachachaca para generar Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 3
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electricidad. Una parte importante de dicha energía será para cubrir el déficit de energía en el mercado nacional y el excedente podrá ser exportada a los países limítrofes del Perú. En este sentido, se efectuaron las gestiones del caso y se solicitó la autorización de ejecución de los estudios de aprovechamiento hídrico de forma que se obtuvo la siguiente:
Resolución Directoral Nº 0470-2016-ANA/AAA.XI-PA, con fecha 24 de Junio de 2016 , mediante la cual se autoriza a favor de Hidroeléctrica América SAC por un periodo de seis (6) meses, la autorización de ejecución de estudios de aprovechamiento hídrico con fines energéticos provenientes del río Pachachaca para el desarrollo del Proyecto Central Hidroeléctrica Pachachaca 3.
1.3. OBJETIVOS DEL ESTUDIO 1.3.1.
Objetivo General
El objetivo general del estudio es analizar en detalle todos los parámetros hidrológicos e hídricos de la zona del proyecto (disponibilidad del recurso hídrico, balance hídrico, condiciones climatologías, condiciones ecológicas y otros) con el objetivo de confirmar que el proyecto cuenta con los recursos hídricos suficientes para la operación prevista y que su operación no perjudica a otros usuarios. Sobre la base de los análisis y estudios realizados se pretende obtener la aprobación del Estudio Hidrológico para la Acreditación de Disponibilidad Hídrica del Río Pachachaca para obtener la Licencia de Uso de Agua con Fines Hidroenergéticos para la Central Hidroeléctrica Pachachaca 3, en el distrito de Abancay- Abancay-Apurímac, por parte de la ANA y de esta manera establecer las condiciones tanto para obtención de la Concesión Definitiva de generación del proyecto como también para su inminente realización, prevista para este año. 1.3.2.
Objetivos Específicos
El alcance del estudio de aprovechamiento hídrico consta de los siguientes objetivos específicos: a) Presentar los datos básicos de la cuenca. b) Presentar los datos y variables hidrometeorológicos e hidrológicos, que sirven como base para cumplir con el objetivo general del estudio.
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c) Confirmar, a través de la evaluación hidrológica, la disponibilidad del recurso hídrico para la operación normal del proyecto. d) Confirmar de que todas las demandas actuales y futuras pueden ser cubiertas después de la construcción del proyecto. e) Analizar y determinar el caudal ecológico. f) Analizar y determinar el balance hídrico del proyecto como relación entre la oferta y demanda de agua. 1.4. JUSTIFICACION DEL ESTUDIO
El proyecto denominado de la Central Hidroeléctrica Pachachaca 3, dará satisfacción a la demanda de energía eléctrica del Sistema Eléctrico Interconectado Nacional – SEIN, mediante el aprovechamiento de los recursos hídricos del área de proyecto. La implementación del proyecto aumentará la oferta de energía eléctrica a nivel nacional, lo cual permitirá satisfacer la creciente demanda energética del Perú proyectada por el Estudio de Mercado. La realización del proyecto mejorará las vías de comunicación en el entorno del mismo, ya que se deberán realizar caminos de acceso para realizar las obras y la custodia, conservación y reparación de las obras e instalaciones, servidumbres y caminos de acceso, tanto para la zona de captación como para la zona de ubicación de la casa de máquinas.
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2. EVALUACION HIDROLÓGICA 2.1. DESCRIPCION GENERAL DE LA CUENCA Y DEL CURSO PRINCIPAL DE LA
FUENTE NATURAL 2.1.1.
Ubicación y Demarcación de la unidad hidrográfica
La ubicación política de la zona del proyecto se localiza en el distrito de Abancay, provincia de Abancay, departamento de Apurímac. Sin embargo el área de la cuenca abarca las provincias de Abancay, Aymaraes, Antabamba, Andahuaylas y Grau del departamento de Apurímac. Tabla N° 2.1 Área de superficie política - Cuenca de la captación C.H. Pachachaca 3 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 29 30
DISTRITO CHACOCHE CIRCA PICHIRHUA COTARUSE CARAYBAMBA CHALHUANCA POCOHUANCA YANACA SORAYA CAPAYA HUAYLLO PICHIHUA TAPAIRIHUA TORAYA CHAPIMARCA COLCABAMBA SAN JUAN DE CHAC¥A LUCRE TINTAY SAÑAYCA PAMPACHIRI ANTABAMBA HUAQUIRCA SABAINO PACHACONAS AYAHUAY MOLLEBAMBA OROPESA PATAYPAMPA LAMBRAMA TOTAL
PROVINCIA ABANCAY ABANCAY ABANCAY AYMARAES AYMARAES AYMARAES AYMARAES AYMARAES AYMARAES AYMARAES AYMARAES AYMARAES AYMARAES AYMARAES AYMARAES AYMARAES AYMARAES AYMARAES AYMARAES AYMARAES ANDAHUAYLAS ANTABAMBA ANTABAMBA ANTABAMBA ANTABAMBA ANTABAMBA ANTABAMBA ANTABAMBA GRAU ABANCAY
DEPARTAMENTO APURIMAC APURIMAC APURIMAC APURIMAC APURIMAC APURIMAC APURIMAC APURIMAC APURIMAC APURIMAC APURIMAC APURIMAC APURIMAC APURIMAC APURIMAC APURIMAC APURIMAC APURIMAC APURIMAC APURIMAC APURIMAC APURIMAC APURIMAC APURIMAC APURIMAC APURIMAC APURIMAC APURIMAC APURIMAC APURIMAC
AREA (km2) 177.53 573.79 330.45 1,326.17 231.21 338.68 87.93 104.81 44.58 84.85 73.10 101.43 158.84 169.79 204.87 91.76 96.75 103.74 143.16 131.38 4.43 601.04 351.15 177.06 229.85 66.86 633.87 2.71 23.77 37.68 6,703.23
AREA (%) 2.64 8.53 5.28 19.71 3.44 5.03 1.31 1.56 0.66 1.26 1.09 1.51 2.36 2.52 3.05 1.36 1.44 1.54 2.13 1.95 0.07 8.93 5.22 2.63 3.42 0.99 9.42 0.04 0.35 0.56 100.00
La ubicación geográfica del Tramo del Río Pachachaca donde se evalúa la Disponibilidad de Agua está ubicada entre las siguientes Coordenadas UTM WGS 84: CAPTACION:
Norte: 8 497 232.26 m, Este: 715 834.55 m, Altitud: 1536.41 msnm.
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Figura N° 2.1 Ubicación del área de Estudio – Cuenca C.H. Pachachaca 3
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DEVOLUCION:
Norte: 8 497 341.71 m, Este: 715 700.40 m, Altitud: 1524.85 msnm.
La cuenca del río Pachachaca es parte de la cuenca del rio Apurímac y es integrante de la vertiente hidrográfica Amazónica. El rio Pachachaca es el principal rio de la provincia de Abancay y ocupa la franja central del departamento, abarcando en mayor longitud las provincias de Abancay, Aymaraes y Antabamba. El rio Pachachaca tiene sus nacientes como rio Colpa en el cerro Chucchurana (4,712 msnm) en la cordillera de Chumba, luego pasa a llamarse sucesivamente Cotaruse y Chalhuanca antes de unirse con el rio Antabamba; recorre toda la provincia de Aymaraes pasando por la ciudad de Chalhuanca que es su capital y luego transcurre por el borde de la provincia de Abancay hasta desembocar por el norte al rio Apurímac.
Cuenca del análisis regional
Con fines de realizar el análisis hidrológico en la cuenca del punto de interés y ante la escasez de una buena densidad de estaciones pluviométricas, ha sido necesario elaborar un análisis pluviométrico regional considerando la cuenca alta del rio Apurímac. La cuenca alta del rio Apurímac se inicia en las alturas del distrito de Caylloma, en la vertiente oriental del nevado Mismi, en el departamento Arequipa, el río se desarrolla en dirección al norte. El río Apurímac tiene una longitud de 603 km, desde los deshielos del nevado Mismi hasta su confluencia con el río Mantaro, para formar el río Ene, el área de la cuenca que drena es de 68,176 km2, con una pendiente de su curso principal de 0.8%. La cuenca del río Apurímac nace sobre los 5,500 m.s.n.m, en Caylloma en un paisaje de puna donde se distingue una gran extensión de terreno que es surcado por lomas de mediana altura, y cerros nevados que dan inicio a cursos de agua. En sus inicios el río Apurímac nace de la confluencia de varias quebradas que escurren a la laguna Huarahuarco; las aguas que fluyen de ésta se unen con el río Huancané, recibiendo el aporte de varias quebradas menores, en las cercanías del paraje denominado Angostura, se une con el río Hornillos que tiene origen en los nevados Mismi, Surihuire y Culluncuya. El paisaje de planicie alto andina de la cuenca se mantiene hasta la confluencia del río Salado, desde donde el cauce se profundiza y los cerros se elevan creando un paisaje encañonado.
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Aguas abajo los ríos afluentes principales por la margen izquierda del rio Apurímac son: — El río Apurímac, que se forma en torno a los 4170 m.s.n.m. — El río Cachumayo, que confluye en torno a los 3930 m.s.n.m. — El río Oquero, que confluye en torno a los 3890 m.s.n.m. — El río Caquincoro, que confluye en torno a los 3720 m.s.n.m. — El río Livitaca, que confluye en torno a los 2980 m.s.n.m. — El río Velille, que confluye sobre los 2560 m.s.n.m. — El rio Vilcabamba, que confluye sobre los 1969 m.s.n.m. — El rio Pachachaca, que confluye sobre los 1017 m.s.n.m. Por la margen derecha: — El río Salado, que confluye sobre los 3850 m.s.n.m. — El río Pichihua, que confluye en la cota 3840 m.s.n.m. — El río Huacra Huacho, que confluye sobre los 3740 m.s.n.m. — El río Checa, que confluye sobre los 3690 m.s.n.m. — El río Acomayo, que confluye sobre los 2820 m.s.n.m. — El río Paruro, que confluye sobre los 2720 m.s.n.m. El cauce principal tiene una longitud de 464.50 km, con una pendiente del 1.12 %. El área total de la cuenca es de 34,632.40 km2, el caudal medio del río Apurímac en el punto de confluencia del rio Pachachaca con el rio Apurímac es de 343.51 m3/s, según el estimado del análisis hidrológico del presente estudio.
Cuenca del área de proyecto
El área de cuenca de aportación hasta la sección del río Pachachaca donde se captarán las aguas es 6,703.23 km2, con un perímetro de 542.51 km, el curso principal tiene un recorrido de 169.93 km, con una pendiente promedio longitudinal de 2.01 %. El área del proyecto se halla entre la cota 1,602 m.s.n.m. (nivel de la lámina de agua en la toma) y 1,502 m.s.n.m. (nivel de agua en la restitución). En el área específica del proyecto, la hidrografía está caracterizada por un recorrido del río de Suroeste a Noreste, es un tramo encañonado del rio Pachachaca con pequeños tributarios laterales, donde los taludes de drenaje lateral presentan alta pendiente.
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En la Figura N° 2.2 se presenta la curva hipsométrica de la cuenca del río Pachachaca correspondiente al punto de captación de la Central Hidroeléctrica Pachachaca 3, obteniéndose la altitud media de la cuenca igual 4,056.40 m.s.n.m. Figura N° 2.2 Curva hipsométrica – área de drenaje de la cuenca C.H. Pachachaca 3
Figura N° 2.3 Polígono de frecuencias (%) – área de drenaje de la cuenca C.H. Pachachaca 3
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La distribución de las áreas de drenaje que se muestra en la Figura N° 2.2 en la cuenca se concentra entre los 4,900 m.s.n.m. y los 3,100 m.s.n.m. lo que representa el 88% del área total. Por encima y por debajo de estos dos rangos las áreas son menos significativas. Las características fisiográficas de la cuenca definen por su coeficiente de compacidad que el sistema de drenaje es lento, que tiene una baja densidad de drenaje, al igual que su factor de forma. A continuación se presenta el cálculo de estos parámetros:
El Coeficiente de Compacidad, relaciona el perímetro de la cuenca, P (km), y la circunferencia de un círculo con área, A (km2), igual al tamaño de la cuenca (km2). 𝐶𝑐 =
0.282 ∙ 𝑃 √𝐴
Cuando el coeficiente de compacidad se acerca a 1, significa que la cuenca se asemeja a un círculo y el hidrograma resultante del drenaje tiene un máximo caudal en un tiempo de llegada después de su hidrograma creciente y un tiempo de recesión con un hidrograma similar, se forma el pico claramente. Cuando el coeficiente de compacidad presenta valores mayores a 2, la forma de la cuenca es asimétrica o alargada, en este caso el hidrograma tiene un tiempo de llegada y su recesión se hace larga, mientras mayor sea el coeficiente la recesión es más larga. El coeficiente de compacidad de la cuenca Pachachaca es 1.86, que define un hidrograma con similar forma en creciente y recesión luego de una avenida, tendiendo a ser un poco más larga la recesión.
La Densidad de Drenaje, se obtiene de la longitud de los cauces entre el área total de drenaje: Dd = Suma L/Área Bajas densidades se encuentran en cuencas de rocas resistentes o suelos muy permeables con vegetación densa y relieve débil (pendiente baja). Altas densidades se encuentran en cuencas en áreas de rocas débiles o suelos impermeables, vegetación escasa y relieve montañoso. La densidad de drenaje de la cuenca del Pachachaca es baja, 0.17, se considera que presenta suelos permeables, con vegetación densa.
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El Factor de Forma, relaciona el área de la cuenca entre la longitud al cuadrado más largo del curso principal, puede variar desde una forma de círculo con Ff=0,8, a el factor de un cuadrado Ff=1, Ff=0,5, a otro valor distinto. Este valor ayuda a definir el tiempo de llegada de las avenidas. El Factor de Forma de la cuenca del Pachachaca es 0.23, que indica un largo tiempo de llegada de la avenida.
En la siguiente tabla se resumen las principales características de la cuenca del río Pachachaca hasta el punto de captación del aprovechamiento hidroeléctrico que se está proyectando: Tabla N° 2.2 Características geomorfológicas– área de drenaje de la captación C.H. Pachachaca 3 Característica Área (km2) Perímetro (km)
2.1.2.
Valor 6,703.23 542.51
Altitud Máxima (m.s.n.m.)
5,244.00
Altitud Mínima (m.s.n.m.). (Cota de cauce en la toma)
1,602.00
Altitud Media (msnm)
4,056.40
Longitud del río (km)
169.93
Pendiente del cauce principal (%)
2.01
Coeficiente de Compacidad
1.86
Densidad de drenaje
0.17
Factor de Forma
0.23
Accesibilidad y Vías de Comunicación
Los accesos desde la ciudad de Abancay a la bocatoma se realizan desde la carretera asfaltada que une Abancay con Chalhuanca hasta la altura del Puente Santa Rosa (20 min) y aguas abajo de ese punto se localiza el punto de captación de la bocatoma. 2.1.3.
Aspectos Ecológicos de la Cuenca Alto Apurímac
La cuenca del rio Pachachaca está circunscrita dentro de la cuenca del Alto Apurímac. Se ha realizado una descripción general de la cuenca del Alto Apurímac, y los resultados obtenidos son válidos para el área de estudio específico, en este caso la cuenca del punto de captación de agua del proyecto sobre el cauce del rio Pachachaca.
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Descripción de la Cobertura Vegetal
Para el desarrollo de este capítulo se tuvo en consideración información técnica pertinente, el Mapa Ecológico del Perú (ONERN, 1976) y la Zonificación Ecológica Económica de la Región Cusco – ZEE (Gobierno Regional del Cusco, Instituto de Manejo de Agua y Medio Ambiente – IMA). La cuenca del Alto Apurímac se sitúa fitogeográficamente entre la región Andina y Amazónica; presentando a lo largo de su territorio una variedad de características fisiográficas, climáticas y edáficas, las cuales favorecen el desarrollo de una diversidad de formaciones vegetales; desde una vegetación de puna compuesta por pastizales, seguida de una vegetación de matorrales y bosques que se desarrollan sobre los valles interandinos. La clasificación y caracterización de la vegetación son necesarias y sirven como marco para la planificación de innumerables actividades de investigación y de desarrollo; las razones por las que se emplea a la vegetación como herramienta para estas actividades son: por su importancia como subsistema fundamental del sistema ecológico, refugio de fauna silvestre, regulador del clima, mantenimiento del ciclo hidrológico, contra la erosión de los suelos y porque su comportamiento está vinculado directamente con la productividad de la tierra, lo cual nos ayuda a tener una idea más clara sobre la utilidad de estas ya sean con fines agropecuarios, forestales, urbanísticos y de conservación. En la tabla siguiente se muestra las unidades de cobertura vegetal determinadas para la cuenca del Alto Apurímac. Las unidades más representativas para la cuenca del Alto Apurímac son: el Pajonal andino que ocupa el 61.18 % del total de la superficie regional, seguido en importancia por el Matorral arbustivo representa el 20.72 %, la tercera más importante unidad de vegetación viene hacer el Área alto andina con escasa y sin vegetación, que se extienden sobre el 6.14 % y otra como la cobertura Agricultura costera y andina que ocupa el 5.88 % del territorio regional. Estos resultados nos muestran que la cuenca presenta dentro de su territorio una gran diversidad de ecosistemas vegetales los cuáles están relacionados con la gran variación fisiográfica, climática y edáfica que presenta.
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Figura N° 2.4 Mapa Cobertura vegetal – Cuenca C.H. Pachachaca 3
PA03
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Tabla N° 2.3 Descripción de las unidades de cobertura vegetal COBERTURA VEGETAL
Km²
%
Agricultura costera y andina
2,037.53
5.88
Área altoandina con escasa y sin vegetación
2,126.44
6.14
Area urbana
18.00
0.05
Areas de no bosque amazónico
66.67
0.19
Bofedal
702.95
2.03
Bosque de montaña altimontano
188.60
0.54
3.55
0.01
91.14
0.26
3.83
0.01
130.62
0.38
Bosque de montaña basimontano Bosque de montaña montano Bosque relicto altoandino Bosque relicto mesoandino Bosque relicto mesoandino de coníferas
11.68
0.03
578.53
1.67
Centro minero
18.51
0.05
Glaciar
90.99
0.26
Lagunas, lagos y cochas
86.02
0.25
7,175.78
20.72
Bosque xérico interandino
Matorral arbustivo Matorral arbustivo altimontano Pajonal andino Plantación Forestal Río AREA TOTAL CUENCA
2.12
0.01
21,187.82
61.18
93.36
0.27
17.94
0.05
34,632.06
Agricultura costera y andina (Agri) Esta cobertura corresponde a todas las áreas donde se realiza actividad agropecuaria, actualmente activas y en descanso, ubicadas en todos los valles que atraviesan al extenso desierto costero y los que ascienden a la vertiente occidental andina hasta el límite con el pajonal altoandino. Asimismo, los fondos y laderas de los valles interandinos hasta el límite del pajonal altoandino. Ocupa una superficie de 2,037.53 km2 que representa el 5.88 % del área de la cuenca. Comprenden los cultivos bajo riego y en secano, tanto anuales como permanentes. Asimismo, se incluye en esta cobertura la vegetación natural ribereña que se extienden como angostas e interrumpidas franjas a lo largo de los cauces de los ríos y quebradas, como por ejemplo en las porciones inferiores andinas donde es frecuente las especies Salix humboldtiana “sauce”, Acacia macracantha “huarango” y Shinus molle “molle”.
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Área altoandina con escasa y sin vegetación (Esv) Las áreas desnudas o con escasa vegetación se extienden sobre una superficie de 2,126.44 Km², que representa el 6.14 % del área total de la cuenca. Se caracterizan por ubicarse en lugares donde la nieve se ha retirado y sobre suelos rocosos o suelos muy superficiales; las especies que colonizan estos lugares son los Líquenes con los géneros Cladonia, Hypotrachynea, Stereocaulum; Bryophytos (musgos), Pterydophytos
(helechos) con los géneros Polypodium, Elaphoglosum,
Adiantum, Polystichum, también es posible encontrar especies arbustivas y herbáceas como: Astragalus garbancillo, Adesmia spinosa, Margyricarpus pinnatus, Opuntia flocosa, Senecio spinosus, Muehlembeckia volcánica, Stipa ichu, Festuca rigidifolia, Festuca spp, Calamagrostis, etc. también es posible encontrar
áreas con escasa
vegetación en lugares donde ha existido una fuerte presión antrópica (sobre pastoreo, incendios, quemas, etc.). Área urbana (U, Mi) Estas áreas son el producto de la intervención de la mano del hombre, que ha destruido, alterado y modificado la vegetación natural, causando la disminución de la cubierta vegetal y por ende la perdida de muchas especies de flora poco o nada conocidas; todo ello con fines de aperturar áreas para la actividad agrícola, pecuaria, forestal, minera y de expansión urbana. Las áreas de intervención antrópica se extienden sobre una superficie de 36.51 Km² que representa el 0.11 % del total de la cuenca. Áreas de no bosque amazónico (Ano-ba) Esta unidad de cobertura se encuentra ubicada en la región Amazónica y comprende las áreas que fueron desboscadas y hoy convertidas en áreas agropecuarias, es decir, actualmente con cultivos agrícolas y pastos cultivados; asimismo, comprenden todas las áreas cubiertas actualmente con vegetación secundaria (“purma”) y que están en descaso por un determinado número de años hasta que retorne la fertilidad natural del suelo, para ser nuevamente integradas a la actividad agropecuaria. Ocupa un área total de 66.67 km2 que representa el 0.19 % del área de la cuenca.
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Bofedal (Bo) El bofedal llamados también “oconal” o “turbera” (del quechua oqo que significa mojado), constituye un ecosistema hidromórfico distribuido en la región altoandina, a partir de los 3,800 m.s.n.m. Ocupa una superficie de 702.95 km2 que representa el 2.03 % del total de la cuenca. Este humedal altoandino se encuentra ubicado en los fondos de valle fluvio-glacial, conos volcánicos, planicies lacustres, piedemonte y terrazas fluviales. Se alimentan del agua proveniente del deshielo de los glaciares, del afloramiento de agua subterránea (puquial) y de la precipitación pluvial. Los suelos permanecen inundados permanentemente con ligeras oscilaciones durante el periodo seco y se han formado a partir de materiales parentales de origen fluvio-glacial, glacial, aluvial y coluvio - aluvial localizados en las depresiones de las superficies planas y ligeramente inclinadas. La poca disponibilidad de oxígeno debido al drenaje pobre favorece la acumulación de un grueso colchón orgánico proveniente de raíces muertas de las plantas y la materia orgánica en el sueño, provoca un escaso drenaje del mismo ayudando así al mantenimiento de humedad. Bosque de montaña altimontano (Bm-al) El bosque de montaña altimontano, se ubica en la porción superior de la Yunga, a continuación del bosque de montaña montano, es decir, arriba de los 3,000 m.s.n.m., hasta el límite con el pajonal andino de puna, o jalca o páramo. Ocupa una superficie de 188.60 km2 que representa el 0.54 % del área de la cuenca. La fuerte pendiente del terreno, los suelos mayormente superficiales y la alta pluviosidad, limitan el desarrollo de la actividad forestal maderable, sin embargo, es posible el aprovechamiento de algunos recursos forestales no maderable. Cabe resaltar el gran potencial que representa para el ecoturismo. Las condiciones ecológicas y estratégicas de esta cobertura representan un motivo para que sean conservadas y protegidas como centros de biodiversidad y como excelentes proveedores de servicios ambientales (regulación del agua, conservación del suelo, almacén de carbono, riqueza visual, etc.). Bosque de montaña basimontano (Btb-ba) El bosque de montaña basimontano se extiende a través de todo el flanco oriental del macizo andino, ocupando la porción inferior de la Yunga, desde aproximadamente los 800 m.s.n.m. (pie de monte) hasta los 2,000 m.s.n.m. Ocupa una superficie de 3.55 km2 que representa el 0.01 % del área de la cuenca. Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
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Este bosque ocupa laderas cubiertas de material coluvial, con pendiente desde 25 % hasta más de 50 % y en donde se origina producto de la erosión ocasionada por la alta precipitación pluvial, una red de quebradas que forman muchos valles estrechos en los niveles inferiores. En determinadas zonas de este bosque y sobre los 1,500 m.s.n.m., se desarrolla el llamado “bosque de neblina” o “bosque nublado”, caracterizada por la presencia de una cubierta casi permanente de nubes, que provoca una frecuente garúa o llovizna. Bosque de montaña montano (Bm-mo) El bosque de montaña montano, que comprende la Yunga, se extiende a continuación del bosque de montaña basimontano, es decir, aproximadamente entre 2,000 y 3,000 m.s.n.m. Como una amplia franja que recorre de manera paralela el flanco oriental del macizo andino. Ocupa una superficie de 91.14 km2 que representa el 0.26 % del área de la cuenca. Igualmente que el bosque de montaña basimontano, éste se desarrolla sobre laderas empinadas cubiertas de material coluvial, con pendiente desde hasta más de 50 % y en donde se originan muchas quebradas debido a la erosión ocasionada por la alta precipitación pluvial. Bosque relicto altoandino (Br-al) Este bosque se encuentra distribuido a manera de pequeños parches en la región altoandina del país, sobre terrenos montañosos con pendientes empinadas hasta escarpadas, casi inaccesibles y excepcionalmente formado parte de la vegetación ribereña de ciertos ríos y quebradas, aproximadamente entre 3,500 y 4,900 m.s.n.m. Ocupa una superficie de 3.83 km2 que representa el 0.01 % del total de la cuenca. Este bosque considerado como “relicto” debido a su baja representatividad (reducida superficie), alta fragmentación y poca accesibilidad, está representado por el género Polylepis conocido localmente como “queñoal”, “quinual” o “quenual”, el cual está conformado en nuestro país por más de 19 especies. Bosque relicto mesoandino (Br-me) Este bosque se encuentra distribuido de manera fraccionada en algunas zonas puntuales y distantes de la región mesoandina, es decir, en las laderas montañosas casi inaccesibles comprendidas entre 3,000 y 3,800 m.s.n.m., a manera de pequeños
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parches. Ocupa una superficie de 130.62 km2 que representa el 0.38 % del total de la cuenca. Bosque relicto mesoandino de coníferas (Br-me-co) Este pequeño bosque se localiza en una pequeña porción de la vertiente montañosa interandina del departamento de Apurímac, próximo a la ciudad de Abancay y forma parte del “Santuario Nacional de Ampay”, el cual se asienta sobre características orográficas singulares del macizo del Ampay, cortada por la cuenca del río Apurímac, la subcuenca del río Pachachaca y la microcuenca del río Mariño, brindándole una configuración espacial como una isla continental, lo que permite su aislamiento que confluye en una notable especialización y presencia de endemismos propios. Ocupa una superficie de 11.68 km2 que representa 0.03 % de la superficie de la cuenca. Este bosque ubicado aproximadamente entre 3,000 y 4,000 m.s.n.m. está representado por comunidades arbóreas de la especie arbórea Podocarpus glomeratus (Familia Podocarpaceae, Orden Coniferales) conocida localmente como “intimpa” o “árbol del sol”, la cual representa una muestra viviente de las únicas coníferas silvestres que viven en nuestros denominados “bosques montanos” (Inrena, 2003), pudendo alcanzar alturas hasta de 12-15 m. Bosque xérico interandino (Bxe-in) Este tipo de cobertura vegetal se ubica en la porción inferior de los profundos valles interandinos de los ríos Marañón, Huancabamba, Pampas, Pachachaca y Apurímac, dominado por laderas escarpadas de difícil acceso, con afloramientos rocosos, desde aproximadamente 500 a 2,400 m.s.n.m. Se extiende en una superficie de 578.53 km2, que representa el 1.67 % del total de la cuenca. Lagunas, lagos y cochas Alrededor de las pequeñas y grandes lagunas se desarrolla una vegetación acuática muy típica, la cual está constituida por una vegetación sumergida, con especies numerosas, seguida de una vegetación flotante y una vegetación emergente. Los principales humedales de la región se encuentran asociados a las lagunas, lagos y cochas existentes, ocupan una superficie de 86.02 km 2, que representa el 0.25 % del total de la cuenca.
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En la actualidad estos cuerpos de almacenamiento de agua sustentan un libre pastoreo extensivo de ganado vacuno, ovino y de camélidos domesticados dicha actividad se realiza sin un plan de manejo de adecuado; en las
grandes y pequeñas
lagunas se vienen implementado proyectos de producción piscícola. Matorral arbustivo (Ma) Este tipo de cobertura vegetal se encuentra distribuido ampliamente en la región andina, desde aproximadamente 1,500 hasta 3,800 m.s.n.m. en la zona sur y centro del país, hasta el límite de los pajonales naturales. Ocupa una superficie de 7,175.78 km2, que representa el 20.72 % del total de la cuenca. En el matorral arbustivo se distinguen tres subtipos de matorral, influenciado principalmente por las condiciones climáticas, los cuales se describen a continuación: El subtipo matorral del piso inferior, es influenciado por la condición de humedad del suelo, es decir aridez y semiaridez, ubicado aproximadamente a partir de 1500 m.s.n.m. En el subtipo matorral del piso medio y alto, es comprendido en los rangos altitudinales de aproximadamente 2,500 a 3,800 m.s.n.m., dominado por las condiciones subhúmedas. La vegetación está conformada por comunidades arbustivas tanto de carácter caducifolio como de carácter perennifolio, mostrando una mayor diversidad florística que el subtipo descrito anteriormente. En el nivel superior, comprendido en los rangos altitudinales de 2,000 a 3,500 en la zona central y valles interandinos, de 3,500 a 3,800 en la zona central occidental y de 3,600 y 3,800 en la zona sur, existen mejores condiciones de humedad y menores valores de temperatura las condiciones humedad propicia el desarrollo de una mayor diversidad de especies arbustivas Matorral arbustivo altimontano (Ma-al) Este tipo de cobertura se encuentra ubicada en algunos sectores de la porción superior del bosque de montaña altimontano, arriba de los 3,500 m.s.n.m., es decir, en contacto con el pajonal andino. Es una cobertura conformada por comunidades de especies arbustivas, como por ejemplo: Miconia andina, Brachiotum sp., Lupinus sp., Berberis sp., Bacchartis sp., Monnina sp., Gynoxis sp., Hesperomeles sp., Bocconia sp., Robus sp., Vernonina sp., entre otras. Abarca un superficie de 2.12 km2, lo cual representa el 0.01 % de la cuenca.
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Pajonal andino (Pj) Este tipo de cobertura vegetal está conformado mayormente por herbazales ubicado en la porción superior de la cordillera de los andes, aproximadamente entre 3,800 y 4,800 m.s.n.m. Se desarrolla sobre terrenos que van desde casi planos como en las altiplanicies hasta empinados o escarpado, en las depresiones y fondo de valles glaciares. Ocupa una superficie de 21,187.82 km2, que representa el 61.18 % del total de la cuenca. En esta gran unidad de cobertura vegetal se ha integrado por efectos de la escala de mapeo, en tres subunidades, fisonómicamente y florísticamente diferentes, tales como: pajonal (hierbas en forma de manojos de hasta 80 cm de alto), césped (hierbas de porte bajo hasta de 15 cm de alto) y tolar (arbustos de hasta 1,20 m de alto). En el nivel altitudinal superior (arriba de los 4,500 m.s.n.m.) del “pajonal andino”, las herbáceas pierden cobertura debido a las condiciones extremas del clima, dejando áreas con suelos desnudos o afloramientos rocosos. De manera general se afirma que el pajonal andino, constituye una fuente de forraje importante para la actividad ganadera, principalmente a base de camélidos sudamericanos y ganado ovino. Sin embargo, muchas áreas se encuentran en proceso de degradación debido al sobrepastoreo y la quema periódica; asimismo, la ampliación de la frontera agrícola está restando áreas de pastizales. Plantación Forestal (PF) Esta cobertura corresponde a todas las áreas reforestadas ubicadas en tierras con aptitud forestal en la región andina, desde aproximadamente 3,000 a 3,800 m.s.n.m. Ocupa una superficie de 93.36 km2 que representa el 0.27 % del área de la cuenca. En esta superficie se han establecido árboles que conforman una masa boscosa y que tiene un diseño, tamaño y especies definidas para cumplir objetivos específicos como plantación productiva, fuente energética, protección de zonas agrícolas, protección de laderas, protección de espejos de agua, detener la erosión del suelo y regular el agua de escorrentía. Esta plantación forestal se desarrolla muy bien en climas desde subhúmedo hasta húmedo, es decir, arriba de los 500 mm/año. Cajamarca es el departamento que presenta la mayor superficie reforestada (Granja Porcón) a base de Pinus radiata. Departamentos como La Libertad, Áncash, Huánuco, Pasco, Junín, Huancavelica, Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
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Ayacucho, Apurímac, Cusco, Arequipa y Puno, presentan importantes rodales de Eucaliptus globulus.
Climatología. Generalidades
El Clima en la cuenca del Alto Apurímac se manifiesta por temperaturas bajas en las zonas de gran altitud y temperaturas templadas en el área del proyecto. En las zonas altas, las precipitaciones se presentan en forma de nieve, granizo y aguacero, en las quebradas y las altas montañas se presentan en forma de aguaceros abundantes. El proyecto se ubica en la cuenca del río Apurímac, en el curso de agua entre los 2,130 m.s.n.m. (nivel de la lámina de agua en la toma) y 1,955 m.s.n.m. (nivel de agua en la restitución). En la cuenca del Apurímac en la parte alta del proyecto las lluvias varían directamente con la altitud, mientras más altos sean los sectores considerados mayor son las precipitaciones o las lluvias. La cuenca define su clima en diferentes estados según la altitud, a mayor altitud la temperatura del ambiente se puede definir como fría, en las montañas altas por encima de los 4,000 m.s.n.m. la topografía de las áreas es de altiplanicie con lomas, montañas truncas, y picos con nevados donde las temperaturas son cercanas a los 0ºC., durante todo el año. En la zona más alejada de la cuenca nace el cauce que da origen al río Amazonas, en el nevado Mismi, en las faldas del nevado los cursos de agua son torrentes que fluyen por las quebradas de forma aleatoria hasta juntarse en caños que dan lugar a las quebradas de Hornillos y Apurímac, éstas se juntan en un estrecho de nombre Angostura desde donde fluye hacia el Norte. Aguas abajo de Angostura por el lado Este del río se extiende una planicie sobre los 4,000 m.s.n.m., hasta los 3,900 m.s.n.m., casi uniforme que tiene a la localidad de Yauri como punto central, las aguas que recoge de las lluvias esta zona es drenado por el río Salado, que tiene ese nombre por la alta salinidad de sus aguas. En el área específica del proyecto, entre los 2,130 m.s.n.m. y 1,955 m.s.n.m., las lluvias disminuyen apreciablemente llegando a valores anuales próximos a 750 mm. El área del proyecto es encañonada, el clima de las cercanías está en función al río, los taludes empinados de ambas márgenes del río donde se ubicará el proyecto son de cobertura masiva con herbáceas y arbustos, en el estiaje la cobertura de las herbáceas
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y los arbustos disminuyen. Las temperaturas en las orillas del río fácilmente superan los 20 ºC durante todo el año. En el corredor específico del proyecto la presencia del río hace posible la vida de especies de flora y fauna menor.
Fuentes de Información
La información utilizada en el análisis hidrológico de la cuenca del río Apurímac, ha sido obtenida de la recopilación de documentos correspondiente al Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI).
Documentación Consultada
Con la finalidad de conocer la historia del desarrollo cronológico del proyecto, así como el estado actual de la disponibilidad de los recursos hídricos se recopiló, revisó y documentó varios estudios anteriores. Los temas de mayor interés referentes a los estudios anteriores relativos a las presentes investigaciones comprenden: La red hidrometeorológica, las fuentes y disponibilidad de datos e información hidrológica. El análisis de los datos históricos observados y el comportamiento, temporal y espacial de los regímenes hidroclimatológicos prevalecientes sobre las áreas de interés. En este ítem se recopiló la información meteorológica de 34 estaciones en el entorno interno y externo de la cuenca del rio Apurímac, correspondiente al área de drenaje delimitada desde el punto de confluencia del rio Pachachaca con el rio Apurímac, aunque con diferentes longitudes de series, se ha tratado de uniformizar el periodo de datos con datos más actuales posibles. Aunque los datos de caudales son escasos se ha logrado obtener información de la estación de aforos de Puente Cunyac, ubicada en la parte media de la cuenca total del rio Apurímac. Para éste fin se utilizó los registros hidrometeorológicos del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI), obtenido también de estudios hidrológicos realizados en el entorno del área del proyecto. Los estudios hidrológicos realizados en la cuenca del río Apurímac:
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Se consultó el Estudio Evaluación Potencial Hidroeléctrico Nacional del MEM – 1978, sección “Evaluación del Potencial Hidroeléctrico Nacional, Cuencas Apurímac / Pampas”, que define las características generales de la cuenca en función a la generación de energía hidroeléctrica. El estudio de la ONERN (Oficina Nacional de Evaluación de Recursos Naturales), referentes al departamento del Cusco. El estudio hidrológico del “Balance Hídrico Superficial de las Subcuencas de los Ríos Salado, Cañipia y Huayllumayo”, realizado por la Autoridad Nacional del Agua en el año 2013. El estudio hidrológico “Nuevo y Definitivo Estudio de Balance Hídrico de la Cuenca Alta del río Apurímac (EBHICA)”, realizado por la UNOPS en el año 2013. Inventario de cuencas del río Apurímac: Para el inventario de cuencas del río Apurímac se trabajó con 24 cuadrantes de la carta nacional a escala 1/100000 elaborados por el IGN: 27p, 27q, 27r, 28p, 28q, 28r, 28s, 29p, 29q, 29r, 29s, 29t, 30o, 30p, 30q, 30r, 30s, 30t, 30u, 31r, 31s, 31t, 31u, 32s.
Estaciones Climáticas
Las estaciones utilizadas para la determinación de los valores promedios de los elementos meteorológicos, útiles en el diseño, y la caracterización del clima de la zona de proyecto fueron las siguientes:
Tabla N° 2.4 Características de las estaciones utilizadas
CURAHUASI
1964-2015
ALTITUD (m.s.n.m) 2763
SANTO TOMAS
1986-2015
3253
14°23'57.0"
72°05'18.0"
YAURI
1964-2015
3927
14°48'05.0"
71°25'54.0"
LA ANGOSTURA
1962-2012
4150
15°10'46.0"
71°38'57.0"
PARURO
1964-2015
3084
13°46'02.0"
71°50'40.0"
ABANCAY
1964-2012
2750
13°36'29.0"
72°52'13.0"
TAMBOBAMBA
1996-2014
3275
13°56'44.0"
72°10'32.0"
ANTA ANCACHURO
1964-2014
3340
13°28'05.0"
72°12'56.0"
NOMBRE
PERIODO
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LATITUD (S) 13°33'08.0"
LONGITUD (W) 72°44'05.0"
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En la tabla anterior se recogen las estaciones que se han utilizado para la obtención de los valores medios de temperatura media mensual, humedad relativa y velocidad de viento. En el apartado de Estudio de Aportaciones se recoge el listado de estaciones que se han utilizado para el análisis de las precipitaciones. Estas estaciones se han seleccionado por su ubicación geográfica que forman un eje longitudinal a través del área de la cuenca, materia del análisis pluviométrico del presente estudio. En la tabla siguiente se presentan los valores promedio anual de temperatura, humedad relativa y velocidad de viento que se han obtenido en las estaciones analizadas:
Tabla N° 2.5 Características de las estaciones utilizadas ALTITUD (m.s.n.m) 2763
TEMPERATURA MEDIA (ªC) 17.16
HUMEDAD RELATIVA (%) 71.64
VELOCIDAD DE VIENTO (m/s) 1.15
SANTO TOMAS
3253
13.23
64.94
1.37
YAURI
3927
6.87
69.67
1.03
LA ANGOSTURA
4150
5.79
60.42
3.50
PARURO
3084
13.62
S/D
2.63
ABANCAY
2750
17.09
78.65
S/D
TAMBOBAMBA
3275
13.34
64.56
3.51
ANTA ANCACHURO
3340
10.84
72.16
3.06
NOMBRE CURAHUASI
Aunque no se dispone de datos de temperatura en muchas estaciones dentro de la cuenca de aportación, los valores disponibles son bastante uniformes, presentando un gradiente de -0.82 ºC/100m, es decir cada 100 m que se suba en la cuenca la temperatura disminuye esa razón. Según esa relación la temperatura media en el área del proyecto sería: toma, 26.67ºC y casa de máquinas, 27.50ºC, temperaturas templadas.
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Figura N° 2.5 Relación Temperatura - Altitud
2.2. OFERTA HÍDRICA 2.2.1.
Metodología
Para determinar la disponibilidad hídrica en el punto de captación de agua de la C.H. Pachachaca 3 sobre el cauce del rio Pachachaca se ha seguido la siguiente metodología: i.
El área de drenaje del punto de captación de agua para la hidroeléctrica Pachachaca 3 se localiza sobre el cauce del rio Pachachaca (Norte: 8484457 m, Este: 725701 m, Altitud: 1,602 msnm) con una superficie de 6,703.23 km2.
ii.
En el punto de captación de agua no existe información hidrométrica de aforo de caudales del rio Pachachaca; sin embargo en el cauce del rio Apurímac se localiza la estación de aforo Puente Cunyac, que mide las descargas del rio Apurímac, cuya área de drenaje es de 24,715.27 km2.
iii.
Para definir la disponibilidad hídrica en el punto de captación se ha utilizado un modelo hidrológico de transformación precipitación – escorrentía. Para la aplicación del modelo hidrológico se utilizó la cuenca de la estación de aforo del Puente Cunyac. Los registros hidrológicos de escorrentía han permitido calibrar el modelo hidrológico para luego generar caudales medio mensual en el punto de interés del presente estudio.
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iv.
Debido a la poca densidad de estaciones pluviométricas, se ha realizado un análisis regional pluviométrico en una superficie hidrográfica más grande, como es la cuenca del rio Apurímac, correspondiente al área de drenaje del punto de confluencia del rio Pachachaca con el rio Apurímac, cuya superficie es de 34,632.39 km2.
v.
Con los resultados del análisis regional de precipitación, se ha determinado la precipitación media areal dentro de la cuenca de la estación de aforo del Puente Cunyac. Se ha utilizado el modelo hidrológico de transformación precipitación – escorrentía
vi.
LUTZ SCHOLZ, en la cuenca de la estación de aforo del puente Cunyac, obteniéndose las descargas medias mensuales en el periodo 1964-2015. vii.
Finalmente con el modelo hidrológico calibrado se ha determinado la disponibilidad hídrica en el punto de captación de agua de la central hidroeléctrica Pachachaca 3.
Para el buen entendimiento de la metodología del presente estudio hidrológico, el consultor asume en los conocimientos sólidos de hidrología y estadística del personal técnico de la ANA, por consiguiente no se ha incluido mayores detalles de los procedimientos y cálculos intermedios realizados para determinar los resultados presentados. 2.2.2.
Pluviometría
Estaciones Meteorológicas. Datos disponibles
Para la determinación de la precipitación de cálculo que se utilizará en el modelo de precipitación-escorrentía se ha consultado la red de estaciones establecida por el SENAMHI. De las estaciones existentes se han seleccionado las que se encuentran en el entorno interno y externo de la cuenca de aportación del rio Apurímac, correspondiente al área de drenaje aguas arriba del punto de confluencia del rio Pachachaca con el rio Apurímac. Los datos que se han analizado para la determinación de la oferta hídrica son los de Precipitación Total Mensual (mm) para cada estación. En el mapa de la Figura N° 2.6 se muestra la ubicación geográfica de las estaciones pluviométricas.
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Figura N° 2.6 Ubicación de estaciones pluviométricas – cuenca Alto Apurímac
PA03
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En la siguiente tabla se presentan las estaciones meteorológicas que se han utilizado para el análisis de las lluvias y su ubicación:
Tabla N° 2.6 Características de las estaciones utilizadas – análisis pluviométrico 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 29 30 31 32 33 34
TIPO MAP PLU PLU CO CO CO CO PLU CO CP CO CO PLU PLU CO CO PLU PLU CO PLU CO CO CO CO CO PLU CO CO CO CO PLU CO CO CO
NOMBRE ABANCAY ANCO ANDARAPA ANTA ANCACHURO ANTABAMBA CCATCCA CHALHUANCA CHINCHAYLLAPA CHIVAY CHUQUIBAMBILLA CONDOROMA (B.VISTA) CURAHUASI HUANCABAMBA HUANCARAY LA ANGOSTURA LA RAYA LAMPA LIVITACA LLALLY MINAS CAYLLOMA ORCOPAMPA PAMPACHIRI PAMPAHUTA PARURO POMACANCHI PUSA PUSA SANTO TOMAS SICUANI TAMBOBAMBA TISCO URAYHUMA VILCABAMBA VISUYO YAURI
DEPARTAMENTO APURIMAC AYACUCHO APURIMAC CUSCO APURIMAC CUSCO APURIMAC AREQUIPA AREQUIPA PUNO CUSCO APURIMAC APURIMAC APURIMAC AREQUIPA CUSCO AYACUCHO CUSCO PUNO AREQUIPA AREQUIPA APURIMAC PUNO CUSCO CUSCO AREQUIPA CUSCO CUSCO APURIMAC AREQUIPA AYACUCHO CUSCO AREQUIPA CUSCO
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DISTRITO TAMBURCO ANCO ANDARAPA ZURITE ANTABAMBA CCATCA COTARUSE HUAYNACOTAS CHIVAY UMACHIRI CONDOROMA CURAHUASI ANDAHUAYLAS HUANCARAY CAYLLOMA LANGUI LAMPA LIVITACA LLALLI CAYLLOMA ORCOPAMPA PAMPACHIRI PARATIA RONDOCAN ACOPIA CAYLLOMA SANTO TOMAS YANAOCA TAMBOBAMBA TISCO UPAHUACHO VILCABAMBA LARI ESPINAR
LATITUD -13.6081 -12.9667 -13.5167 -13.4681 -14.3667 -13.6097 -14.3919 -14.9167 -15.6378 -14.7903 -15.3500 -13.5522 -13.7333 -13.7500 -15.1794 -14.5000 -15.1833 -14.3167 -14.9514 -15.1500 -15.2606 -14.1833 -15.4835 -13.7672 -14.0278 -15.2167 -14.3992 -14.2533 -13.9456 -15.3500 -14.6000 -13.1167 -15.6167 -14.8014
LONGITUD -72.8703 -73.5667 -73.3667 -72.2156 -72.8833 -71.5600 -73.1792 -72.7333 -71.5967 -70.7264 -71.1167 -72.7347 -73.3500 -73.5333 -71.6492 -71.0000 -73.3333 -71.6833 -70.8811 -71.8500 -72.3386 -73.5500 -70.6758 -71.8444 -71.5725 -71.6500 -72.0883 -71.2369 -72.1756 -71.4500 -73.5667 -73.0167 -71.7667 -71.4317
ALTITUD 2750 2815 3215 3340 3639 3729 3358 4100 3633 3971 4680 2763 3650 2902 4150 4150 2750 3741 3980 4600 3779 3364 4400 3084 3700 4190 3253 3574 3275 4175 4170 4000 3330 3927
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La disponibilidad de datos de precipitación para cada una de las estaciones analizadas se presenta en la siguiente tabla: Tabla N° 2.7 Disponibilidad de datos en las estaciones analizadas 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 29 30 31 32 33 34
Tipo MAP PLU PLU CO CO CO CO PLU CO CP CO CO PLU PLU CO CO PLU PLU CO PLU CO CO CO CO CO PLU CO CO CO CO PLU CO CO CO
NOMBRE ALTITUD Nº MESES DESDE HASTA AÑOS COMP. S.C.M.L. ABANCAY 2750 514 1964 2014 42 19 ANCO 2815 216 1965 1982 18 18 ANDARAPA 3215 223 1964 1982 18 18 ANTA ANCACHURO 3340 548 1964 2015 44 17 ANTABAMBA 3639 157 1964 1975 7 4 CCATCCA 3729 624 1964 2015 52 52 CHALHUANCA 3358 493 1964 2014 39 18 CHINCHAYLLAPA 4100 542 1965 2010 45 44 CHIVAY 3633 555 1964 2015 46 22 CHUQUIBAMBILLA 3971 624 1964 2015 52 52 CONDOROMA (B.VISTA) 4680 288 1977 2000 24 24 CURAHUASI 2763 420 1980 2015 35 26 HUANCABAMBA 3650 207 1965 1981 17 17 HUANCARAY 2902 221 1964 1982 18 18 LA ANGOSTURA 4150 527 1970 2015 43 43 LA RAYA 4150 240 1974 1993 20 20 LAMPA 2750 624 1964 2015 52 52 LIVITACA 3741 216 1964 1981 18 18 LLALLY 3980 588 1964 2012 49 49 MINAS CAYLLOMA 4600 120 1977 1986 10 10 ORCOPAMPA 3779 475 1967 2002 34 18 PAMPACHIRI 3364 216 1965 1982 18 18 PAMPAHUTA 4400 613 1964 2015 51 51 PARURO 3084 611 1964 2015 50 50 POMACANCHI 3700 624 1964 2015 52 52 PUSA PUSA 4190 132 1970 1980 11 11 SANTO TOMAS 3253 518 1971 2015 38 29 SICUANI 3574 600 1964 2015 50 29 TAMBOBAMBA 3275 234 1996 2015 17 10 TISCO 4175 616 1964 2015 51 51 URAYHUMA 4170 168 1965 1978 14 14 VILCABAMBA 4000 540 1964 2008 45 45 VISUYO 3330 142 1977 1988 8 6 YAURI 3927 327 1986 2015 27 25
Donde cada fila representa una serie que abarca el periodo comprendido entre las columnas DESDE y HASTA, con los correspondientes años completos (AÑOS COMP.) y la Serie Completa Más Larga (S.C.M.L.).
Análisis de los datos de precipitaciones
El área de drenaje del punto de captación de la central hidroeléctrica Pachachaca 1, se localiza dentro de la cuenca alta del rio Apurímac, que corresponde al área de drenaje del punto de confluencia del rio Pachachaca con el rio Apurímac, cuya área total es de 34,632.39 km2. Dentro de esta cuenca también se ubica la estación hidrométrica del
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29
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Puente Cunyac, el mismo que tiene registros de aforo de caudal del rio Apurímac, que permitirá utilizar y calibrar un modelo hidrológico de transformación precipitación – escorrentía para generar caudales medio mensual en el punto de captación de la central hidroeléctrica Pachachaca 3. Bajo la idea del párrafo anterior, el análisis pluviométrico de la cuenca del punto de interés del presente estudio, es una consecuencia del análisis regional de precipitación determinada en la cuenca alta del rio Apurímac. El método tradicional para el análisis de la información pluviométrica comprende la elaboración de tablas con valores promedios a nivel mensual y anual de la variable precipitación, la construcción de histogramas, curvas de doble masa y pruebas estadísticas, con el fin de identificar y si es necesario cuantificar inconsistencias, saltos o tendencias de los datos, el cual es un método muy trabajoso y no considera los años extraordinarios. Por esta razón, en el presente estudio se ha utilizado una metodología no tradicional, llamada Método del Vector Regional (MVR) que consiste en elaborar, a partir de la información disponible, una especie de estación ficticia que sea representativa de toda la zona de estudio, donde luego para cada estación se calcula un promedio extendido sobre todo el período de estudio, y para cada año, se calcula un índice. A esta serie de índices anuales se le llama Vector Regional, ya que toma en cuenta la información de una región que es climáticamente homogénea. La calidad del vector regional depende de la calidad de los datos de entrada. Aunque los algoritmos utilizados por los dos métodos intentan minimizar la influencia de los datos erróneos, el vector calculado al comienzo sigue contaminado por los errores que existen en los datos de las estaciones. Sólo de manera iterativa, eliminando los datos visiblemente imaginarios y corrigiendo poco a poco los errores más evidentes sobre los datos de entrada, se llegará a un vector regional de buena calidad. Para el análisis y corrección de la información pluviométrica se ha codificado cada una de las estaciones, tal como se muestra en la siguiente Tabla.
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
30
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Tabla Nº 2.8 Codificación de Estaciones - MVR N°
Id Estación
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
APU-01 APU-02 APU-03 APU-04 APU-05 APU-06 APU-07 APU-08 APU-09 APU-10 APU-11 APU-12 APU-14 APU-15 APU-16 APU-17 APU-18 APU-19 APU-20 APU-21 APU-22 APU-23 APU-24 APU-25 APU-26 APU-27 APU-28 APU-29 APU-30 APU-31 APU-32 APU-33 APU-34 APU-35
Id Secundaria 000605 156216 156222 000684 000748 000690 000747 157305 000758 000764 000774 000677 156223 156221 000754 000884 157223 157320 000761 152170 157311 000728 000762 000686 000812 157322 000752 000759 000811 157325 157219 000772 000828 000757
Tipo de Estación MAP PLU PLU CO CO CO CO PLU CO CP CO CO PLU PLU CO CO PLU PLU CO PLU CO CO CO CO CO PLU CO CO CO CO PLU CO CO CO
Nombre ABANCAY ANCO ANDARAPA ANTA ANCACHURO ANTABAMBA CCATCCA CHALHUANCA CHINCHAYLLAPA CHIVAY CHUQUIBAMBILLA CONDOROMA (B.VISTA) CURAHUASI HUANCABAMBA HUANCARAY LA ANGOSTURA LA RAYA LAMPA LIVITACA LLALLY MINAS CAYLLOMA ORCOPAMPA PAMPACHIRI PAMPAHUTA PARURO POMACANCHI PUSA PUSA SANTO TOMAS SICUANI TAMBOBAMBA TISCO URAYHUMA VILCABAMBA VISUYO YAURI
Para el presente análisis pluviométrico se ha utilizado el software Hydraccess, el cual tiene incluido un módulo para el cálculo del vector regional por el método de Y. Brunet Moret. Igualmente nos permite detectar, corregir o eliminar los errores sistemáticos de series cronológicas estudiadas (fase de homogenización) luego de buscar las zonas climáticas homogéneas (fase de regionalización) para las cuales se genera una serie cronológica representativa de índices mensuales y anuales.
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
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CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Se ha considerado una zona como homogénea si los coeficientes de correlación anual entre el vector y la estación están alrededor a 0.65; debido a que la poca densidad de la red de estaciones, no permite ser más estricto y reducir la zona. Finalmente teniendo en cuenta las consideraciones antes descritas, se ha definido 4 zonas homogéneas, como podemos observar en la Figura N° 2.7. Las 4 zonas se localizan en una altitud desde 1,017 msnm hasta 6,230 msnm, por lo que el carácter pluviométrico es variable en cada zona; por otra parte, el aporte pluviométrico anual permanente es en la parte alta de la cuenca. Se ha seleccionado una agrupación de estaciones en cuatro zonas pluviométricas en razón a lograr un análisis pluviométrico más homogéneo y eficiente.
Tabla Nº 2.9 Zonas pluviométricas – Análisis pluviométrico
En esta zona se ha analizado la precipitación de las estaciones: Chivay, ZONA 1
Chuquibambilla, Condoroma, La Angostura, La Raya, Llally, Minas Caylloma, Orcopampa, Pampahuta, Pusa Pusa, Tisco, Visuyo y Yauri.
ZONA 2
En esta zona se ha analizado la precipitación de las estaciones: Chinchayllapa, Lampa, Livitaca, Pomacanchi, Santo Tomas y Sicuani. En esta zona se ha analizado la precipitación de las estaciones:
ZONA 3
Antabamba, Ccatcca, Chalhuanca, Pampachiri, Paruro, Tambobamba y Urayhuma.
ZONA 4
En esta zona se ha analizado la precipitación de las estaciones: Abancay, Anco, Andarapa, Anta Ancachuro, Curahuasi, Huancabamba y Huancaray.
Se ha calculado el vector para cada zona (se debe tener en cuenta que es un vector inicial). En la representación gráfica de los índices anuales del vector y las estaciones podemos observarla que cumplen con la hipótesis de pseudo - proporcionalidad. Luego cuando el vector calculado se encuentra contaminado por los datos de mala calidad, primero se deben detectar los errores, corregir los datos dudosos y eliminar los valores incoherentes, para finalmente recalcular el vector. Una vez obtenido el vector de buena calidad podemos obtener los valores extendidos de las precipitaciones medias anuales calculadas.
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CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Figura N° 2.7 Zonas pluviométricas – cuenca Alto Apurímac
Z4
Z3
Z2
Z1
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CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Finalmente la representación gráfica para cada Zona de los índices del vector (final) y de las estaciones (corregidas) podemos observarla en las Figuras, asimismo las curvas de dobles acumulados para todas las estaciones podemos observar en las Figuras y en las Tablas encontramos las precipitaciones medias calculadas y los principales parámetros estadísticos tomados en cuenta para construir el vector correspondiente a cada zona. Figura N° 2.8 Índices del vector (final) y de las estaciones (corregidas) – Zona 1
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
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Figura N° 2.9 Las curvas de dobles acumulados – Zona 1
Tabla Nº 2.10 Precipitaciones medias calculadas y principales parámetros del vector FINAL para la Zona 1 No Años 47
D.E. Obs. 105.4
Media Obs. 463.7
Media Calculada 459.9
D.E. Desvíos 0.133
Correl. /Vector 0.826
Calidad (/10) 8.9
Evaluación (/10) 8.6
CHUQUIBAMBILLA
52
126.8
728.1
725.6
0.117
0.760
9.1
9.1
CONDOROMA
24
183.6
652.8
686.5
0.103
0.945
9.3
9.3
LA ANGOSTURA
45
134.1
805.6
804.5
0.100
0.822
9.7
9.7
LA RAYA
20
157.4
940.3
952.5
0.156
0.650
8.5
8.5
LLALLY
49
116.9
827.2
826.1
0.119
0.718
8.9
8.9
MINAS CAYLLOMA
10
248.4
785.4
822.6
0.143
0.876
8.9
8.9
ORCOPAMPA
40
104.6
462.8
460.0
0.131
0.812
8.9
8.9
PAMPAHUTA
46
171.6
781.3
803.6
0.115
0.848
9.2
9.2
PUSA PUSA
11
122.2
748.2
733.5
0.099
0.817
9.2
9.2
TISCO
52
176.5
697.6
716.5
0.127
0.885
9.2
9.2
VISUYO
12
147.6
547.4
536.0
0.161
0.827
9.4
9.4
YAURI
43
163.7
769.9
789.3
0.158
0.658
8.7
8.7
Id Estación CHIVAY
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CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Figura N° 2.10 Índices del vector (final) y de las estaciones (corregidas) – Zona 2
Figura N° 2.11 Las curvas de dobles acumulados – Zona 2
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
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CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Tabla Nº 2.11 Precipitaciones medias calculadas y principales parámetros del vector FINAL para la Zona 2 No Años 45
D.E. Obs. 120.1
LAMPA
52
119.6
LIVITACA
18
227.0
POMACANCHI
52
119.4
SANTO TOMAS
45
SICUANI
50
Id Estación CHINCHAYLLAPA
Media Obs. 814.4
Media Calculada 820.2
D.E. Desvíos 0.109
Correl. /Vector 0.671
Calidad (/10) 9.2
Evaluación (/10) 8.8
701.9
702.8
0.107
0.777
9.4
9.3
1048.2
1088.2
0.128
0.859
8.8
8.8
866.8
868.9
0.109
0.637
9.3
9.3
140.4
884.2
882.8
0.086
0.841
9.8
9.8
91.8
693.2
693.1
0.089
0.747
9.7
9.7
Figura N° 2.12 Índices del vector (final) y de las estaciones (corregidas) – Zona 3
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
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CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Figura N° 2.13 Las curvas de dobles acumulados – Zona 3
Tabla Nº 2.12 Precipitaciones medias calculadas y principales parámetros del vector FINAL para la Zona 3 No Años 9
D.E. Obs. 172.4
Media Obs. 871.2
Media Calculada 947.9
D.E. Desvíos 0.126
Correl. /Vector 0.683
Calidad (/10) 8.7
Evaluación (/10) 3.9
CCATCCA
45
155.4
661.3
673.2
0.142
0.799
9.1
8.9
CHALHUANCA
44
138.8
774.5
788.0
0.129
0.698
8.9
8.8
PAMPACHIRI
18
118.1
394.6
403.8
0.218
0.793
7.9
7.9
PARURO
45
174.9
878.5
876.0
0.127
0.766
9.4
9.4
TAMBOBAMBA
20
139.2
1006.2
913.9
0.071
0.883
9.6
9.6
URAYHUMA
14
142.1
1043.6
1125.7
0.102
0.572
9.1
9.1
Id Estación ANTABAMBA
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CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Figura N° 2.14 Índices del vector (final) y de las estaciones (corregidas) – Zona 4
Figura N° 2.15 Las curvas de dobles acumulados – Zona 4
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
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CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Tabla Nº 2.13 Precipitaciones medias calculadas y principales parámetros del vector FINAL para la Zona 4 No Años 43
D.E. Obs. 200.0
Media Obs. 703.0
Media Calculada 739.5
D.E. Desvíos 0.146
Correl. /Vector 0.877
Calidad (/10) 9.1
Evaluación (/10) 8.7
ANCO
18
178.1
909.4
972.1
0.123
0.725
8.2
8.1
ANDARAPA
19
135.4
658.4
699.0
0.143
0.655
8.8
8.8
ANTA ANCACHURO
45
140.2
786.7
787.7
0.122
0.762
9.3
9.3
CURAHUASI
45
132.4
666.1
651.2
0.128
0.788
9.4
9.4
HUANCABAMBA
17
94.6
627.0
657.7
0.108
0.668
8.1
8.1
HUANCARAY
19
136.3
947.5
1014.2
0.083
0.782
9.5
9.5
Id Estación ABANCAY
En el análisis de la zona 1, se ha corregido las estaciones de La Raya, LLally, Orcopampa, Yauri, Chuquibambilla, Chivay y La Angostura, ya que presentaban problemas de calidad de datos en algunos años de cada serie de tiempo, por lo que ha sido necesaria la corrección respectiva. En el análisis de la zona 2, se ha corregido todas las estaciones, ya que presentaban problemas de calidad de datos en algunos años de cada serie de tiempo, por lo que ha sido necesaria la corrección respectiva. En el análisis de la zona 3, se ha corregido todas las estaciones, excepto Tambobamba, ya que presentaban problemas de calidad de datos en algunos años de cada serie de tiempo, por lo que ha sido necesaria la corrección respectiva. En el análisis de la zona 4, se ha corregido todas las estaciones, excepto Abancay y Anco, ya que presentaban problemas de calidad de datos en algunos años de cada serie de tiempo, por lo que ha sido necesaria la corrección respectiva.
Completado de datos de precipitaciones
En cada una de las zonas de precipitación, la mayor parte de las estaciones, presentan períodos incompletos, por lo que se realizó el proceso de uniformización al período base (1964 – 2015). Para realizar la completación y extensión de datos faltantes, se utilizó los modelos de regresión lineal múltiple mediante una correlación espacial y para ello se hizo uso del software HEC-4. En todas las zonas de precipitación se ha considerado dos o más series de precipitación con registros continuos, lo que ha permitido elaborar la extensión y completación de los valores ausentes de las series de tiempo.
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CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Luego del proceso antes descrito, se ha logrado la precipitación total mensual dentro del periodo de los años de 1964 al 2015. En la Figura Nº 2.16 hasta la Figura N° 2.23 se muestra el hidrograma de precipitación total completado y extendido y la curva doble masa de las series de precipitación completadas y extendidas. En la zona 1 y 2 la información completada y extendida es relativamente uniforme, tal como se podrá verificar en las trazas de las figuras N° 2.16 hasta la Figura N° 2.23. Observándose que existe saltos y tendencias aparentemente significativas en algunas series. Los mismos que se han testeado y corregido, tal como se muestra en el ítem de saltos y tendencias.
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
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CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Figura N° 2.16 Hidrograma de Precipitación Total Anual Completada y extendida (mm.) – Zona 1
Figura N° 2.17 Curva Doble Masa de Precipitación Anual Completada y extendida (mm.) – Zona 1
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
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CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Figura N° 2.18 Hidrograma de Precipitación Total Anual Completada y extendida (mm.) – Zona 2
Figura N° 2.19 Curva Doble Masa de Precipitación Anual Completada y extendida (mm.) – Zona 2
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
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CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Figura N° 2.20 Hidrograma de Precipitación Total Anual Completada y extendida (mm.) – Zona 3
Figura N° 2.21 Curva Doble Masa de Precipitación Anual Completada y extendida (mm.) – Zona 3
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
44
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Figura N° 2.22 Hidrograma de Precipitación Total Anual Completada y extendida (mm.) – Zona 4
Figura N° 2.23 Curva Doble Masa de Precipitación Anual Completada y extendida (mm.) – Zona 4
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
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CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Test de tendencias, saltos y diferencia en la media
Para elaborar el test de tendencias, saltos y diferencia en la media se ha tenido las siguientes consideraciones: • Para el test de tendencias, se ha evaluado con el estadístico Mann-Kendall. • Para el test de saltos, se ha evaluado con el estadístico Cumulative deviation. • Para el test de diferencia en la media, se ha evaluado con el estadístico t de Student. Un cambio en una serie de tiempo puede ocurrir regularmente (una tendencia), abruptamente (un cambio en la media) o en una forma más compleja. Eso puede afectar la media, la mediana, la variancia u otros aspectos de los datos. Se ha evaluado el test de tendencias, saltos y diferencia en la media de todas de las series de tiempo, con los cuales se ha elaborado el análisis pluviométrico del área de estudio. Cada una de las zonas y el respectivo análisis de los registros pluviométricos correspondientes se describen a continuación. Tabla Nº 2.14 Test de tendencias, saltos y diferencia en la media para la Zona 1 ESTACION
Test Estadístico
Mann-Kendall Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall CHUQUIBAMBILLA Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall CONDOROMA (B.VISTA) Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall LA ANGOSTURA Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall LA RAYA Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall LLALLY Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall MINAS CAYLLOMA Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall ORCOPAMPA Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall PAMPAHUTA Cumulative deviation CHIVAY
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
Valor Critico 0.971 0.750 0.431 0.750 0.984 -1.423 0.829 0.864 0.915 0.434 0.675 0.186 1.176 1.39 -1.299 1.27 0.909 0.746 1.113 0.969 -1.496 0.245 0.614 0.29 1.223 0.839
(Tabla Estadística) Resultado a=0.1 a=0.05 a=0.01 1.645 1.960 2.576 NS 1.141 1.271 1.521 NS 1.679 2.900 2.678 NS 1.645 1.960 2.576 NS 1.141 1.271 1.521 NS 1.679 2.900 2.678 NS 1.645 1.960 2.576 NS 1.141 1.271 1.521 NS 1.679 2.900 2.678 NS 1.645 1.960 2.576 NS 1.141 1.271 1.521 NS 1.679 2.900 2.678 NS 1.645 1.96 2.576 NS 1.141 1.271 1.521 NS 1.679 2.9 2.678 NS 1.645 1.96 2.576 NS 1.141 1.271 1.521 NS 1.679 2.9 2.678 NS 1.645 1.96 2.576 NS 1.141 1.271 1.521 NS 1.679 2.9 2.678 NS 1.645 1.96 2.576 NS 1.141 1.271 1.521 NS 1.679 2.9 2.678 NS 1.645 1.96 2.576 NS 1.141 1.271 1.521 NS
46
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
ESTACION
PUSA PUSA
TISCO
VISUYO
YAURI
Test Estadístico
Valor Critico
Student's t Mann-Kendall Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall Cumulative deviation Student's t
0.966 -1.349 0.957 1.26 0.189 0.893 0.756 0.544 0.541 0.251 1.444 1.311 -2.56
(Tabla Estadística) Resultado a=0.1 a=0.05 a=0.01 1.679 2.9 2.678 NS 1.645 1.96 2.576 NS 1.141 1.271 1.521 NS 1.679 2.9 2.678 NS 1.645 1.96 2.576 NS 1.141 1.271 1.521 NS 1.679 2.9 2.678 NS 1.645 1.96 2.576 NS 1.141 1.271 1.521 NS 1.679 2.9 2.678 NS 1.645 1.96 2.576 NS 1.141 1.271 1.521 S (0.05) 1.679 2.9 2.678 S (0.05)
Tabla Nº 2.15 Test de tendencias, saltos y diferencia en la media para la Zona 2 ESTACION CHINCHAYLLAPA
LAMPA
LIVITACA
POMACANCHI
SANTO TOMAS
SICUANI
Test Estadístico
Valor Critico
Mann-Kendall Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall Cumulative deviation Student's t
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
-1.113 0.969 0.968 1.176 0.952 0.625 1.200 1.770 0.890 0.450 0.770 1.232 0.584 0.741 0.464 0.237 0.795 0.449
(Tabla Estadística) a=0.1 a=0.05 a=0.01 1.645 1.960 2.576 1.141 1.271 1.521 1.679 2.900 2.678 1.645 1.960 2.576 1.141 1.271 1.521 1.679 2.900 2.678 1.645 1.960 2.576 1.141 1.271 1.521 1.679 2.900 2.678 1.645 1.960 2.576 1.141 1.271 1.521 1.679 2.900 2.678 1.645 1.96 2.576 1.141 1.271 1.521 1.679 2.9 2.678 1.645 1.96 2.576 1.141 1.271 1.521 1.679 2.9 2.678
Resultado NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS
47
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Tabla Nº 2.16 Test de tendencias, saltos y diferencia en la media para la Zona 3 ESTACION ANTABAMBA
CCATCCA
CHALHUANCA
PAMPACHIRI
PARURO
TAMBOBAMBA
URAYHUMA
Test Estadístico Mann-Kendall Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall Cumulative deviation Student's t
Valor Critico 1.176 1.113 -1.692 0.608 0.493 0.799 -1.491 1.120 1.809 0.870 0.989 1.425 0.118 0.540 0.241 0.134 0.622 0.182 0.639 1.215 0.623
(Tabla Estadística) a=0.1 a=0.05 a=0.01 1.645 1.960 2.576 1.141 1.271 1.521 1.679 2.900 2.678 1.645 1.960 2.576 1.141 1.271 1.521 1.679 2.900 2.678 1.645 1.960 2.576 1.141 1.271 1.521 1.679 2.900 2.678 1.645 1.960 2.576 1.141 1.271 1.521 1.679 2.900 2.678 1.645 1.960 2.576 1.141 1.271 1.521 1.679 2.900 2.678 1.645 1.960 2.576 1.141 1.271 1.521 1.679 2.900 2.678 1.645 1.960 2.576 1.141 1.271 1.521 1.679 2.900 2.678
Resultado NS NS S(0.05) NS NS NS NS NS S(0.05) NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS S(0.05) NS
Tabla Nº 2.17 Test de tendencias, saltos y diferencia en la media para la Zona 4 ESTACION ABANCAY
ANCO
ANDARAPA
ANTA ANCACHURO
CURAHUASI
HUANCABAMBA
HUANCARAY
VILCABAMBA
Test Estadístico
Valor Critico
Mann-Kendall Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall Cumulative deviation Student's t Mann-Kendall Cumulative deviation Student's t
0.892 1.173 0.591 0.623 0.897 1.295 0.592 0.706 0.682 0.118 1.290 0.626 0.955 0.107 1.574 1.602 1.167 -1.840 1.078 1.299 0.502 0.276 0.632 0.384
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
(Tabla Estadística) a=0.1 a=0.05 a=0.01 1.645 1.960 2.576 1.141 1.271 1.521 1.679 2.900 2.678 1.645 1.960 2.576 1.141 1.271 1.521 1.679 2.900 2.678 1.645 1.960 2.576 1.141 1.271 1.521 1.679 2.900 2.678 1.645 1.960 2.576 1.141 1.271 1.521 1.679 2.900 2.678 1.645 1.960 2.576 1.141 1.271 1.521 1.679 2.900 2.678 1.645 1.960 2.576 1.141 1.271 1.521 1.679 2.900 2.678 1.645 1.960 2.576 1.141 1.271 1.521 1.679 2.900 2.678 1.645 1.960 2.576 1.141 1.271 1.521 1.679 2.900 2.678
Resultado NS S(0.05) NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS S(0.05) NS S (0 NS NS S(0.05) NS NS NS NS
48
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Tabla Nº 2.18 Test de tendencias, saltos y diferencia en la media - Resultados
En esta zona se ha detectado inconsistencia en las estaciones ZONA 1
Condoroma, Chivay, La Angostura, Pusapusa, Tisco y Yauri. Se ha elaborado las correcciones en los periodos respectivos, obteniéndose series homogéneas y consistentes.
ZONA 2
En esta zona se no ha detectado inconsistencia en las estaciones, por lo que las series son homogéneas y consistentes. En esta zona se ha detectado inconsistencia en las estaciones
ZONA 3
Antabamba, Ccatcca, Chalhuanca, Pampachiri, Paruro, Tambobamba y Urayhuma. Se ha elaborado las correcciones en los periodos respectivos, obteniéndose series homogéneas y consistentes. En esta zona se ha detectado inconsistencia en las estaciones Abancay,
ZONA 4
Anco, Andarapa, Anta, Curahuasi, y Huancaray. Se ha elaborado las correcciones
en
los
periodos
respectivos,
obteniéndose
series
homogéneas y consistentes.
Precipitación total mensual completado, homogéneo y consistente
Finalmente en la siguiente tabla se recoge la serie completa de precipitaciones mensuales completadas, homogéneas y consistentes, adoptada para los cálculos de aportaciones. En la Tabla N° 2.19 se muestra la precipitación total mensual y en la Figura N° 2.20 en forma gráfica. Se verifica que la traza de todas las series tiene similar tendencia, excepto la estación de Vilcabamba, la misma que está ubicada en una zona cálida, que está influenciada por los procesos convectivos amazónicos. Tabla Nº 2.19 Precipitación Total Mensual (mm) homogéneo y consistente – Estaciones área de estudio N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
ESTACION ABANCAY ANCO ANDARAPA ANTA ANCACHURO ANTABAMBA CCATCCA CHALHUANCA CHINCHAYLLAPA CHIVAY CHUQUIBAMBILLA CONDOROMA CURAHUASI HUANCABAMBA
ENE 123.54 154.24 132.76 144.66 182.49 116.87 150.19 172.49 111.59 153.66 163.87 125.96 116.04
FEB 119.77 165.50 134.12 130.13 198.83 111.57 151.25 181.31 107.39 122.04 124.39 125.15 118.14
MAR 95.99 131.99 135.90 110.91 145.34 96.01 130.92 167.44 89.17 124.17 111.40 111.45 103.45
ABR 36.03 56.09 47.85 43.96 49.37 39.67 42.40 60.56 26.23 52.23 46.10 43.95 48.20
MAY JUN 9.55 5.58 23.63 12.42 20.04 10.29 8.13 5.21 12.73 7.35 7.87 5.33 9.40 5.80 10.43 4.56 3.92 2.50 7.92 3.79 7.21 3.75 7.91 1.94 8.57 5.46
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
JUL 7.40 9.96 8.37 6.12 5.87 4.69 8.23 6.94 2.20 2.48 1.26 4.25 6.15
AGO 11.99 17.78 14.35 7.51 19.13 8.97 17.69 17.15 4.85 7.14 7.26 8.78 21.22
SEP 16.76 32.36 23.31 18.79 31.90 14.42 28.60 26.00 9.75 19.01 13.77 13.66 40.90
OCT 45.72 62.73 46.01 52.78 37.95 36.61 37.26 36.14 13.97 48.97 23.79 43.62 46.50
NOV 54.89 80.56 61.71 82.05 45.41 56.10 43.82 33.12 19.58 66.88 45.01 73.12 47.51
DIC 77.31 108.02 89.24 120.39 86.10 88.77 80.80 85.94 53.22 119.84 87.00 101.06 71.24
TOTAL 604.53 855.27 723.95 730.63 822.47 586.89 706.36 802.09 444.35 728.13 634.81 660.84 633.38
49
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
N° 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34
ESTACION HUANCARAY LA ANGOSTURA LA RAYA LAMPA LIVITACA LLALLY MINAS CAYLLOMA ORCOPAMPA PAMPACHIRI PAMPAHUTA PARURO POMACANCHI PUSA PUSA SANTO TOMAS SICUANI TAMBOBAMBA TISCO URAYHUMA VILCABAMBA VISUYO YAURI
ENE 190.37 182.38 189.58 150.48 212.69 183.67 158.55 101.00 70.34 176.71 169.36 157.90 167.46 181.56 135.78 214.19 158.06 223.18 161.38 130.19 166.30
FEB 197.05 169.31 154.39 130.97 220.96 156.84 154.60 106.11 71.44 160.57 145.44 149.46 140.44 162.48 125.32 207.55 144.76 174.99 193.63 102.41 162.04
MAR ABR 150.01 52.05 137.54 45.88 161.88 77.18 111.22 45.36 194.50 74.09 140.22 59.95 132.82 63.76 90.98 34.14 79.24 16.44 129.22 55.83 131.61 37.87 123.93 59.78 127.20 47.90 147.07 61.12 118.86 48.93 155.87 55.18 121.07 41.46 207.87 64.28 227.63 119.98 98.63 42.75 120.76 55.08
MAY 18.87 7.00 20.39 8.22 9.92 8.24 20.76 3.85 4.30 10.23 4.21 14.18 10.59 9.00 9.18 8.23 7.06 19.31 35.40 7.23 8.05
JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC TOTAL 8.01 3.70 22.33 45.33 80.75 74.06 112.91 955.45 3.51 2.89 8.23 18.88 31.10 45.34 110.37 762.43 4.86 4.29 10.51 28.85 61.50 105.93 136.45 955.80 3.41 1.79 8.63 22.51 43.79 61.25 114.29 701.92 1.59 3.41 6.65 26.50 58.49 94.92 144.36 1048.08 2.16 2.96 11.00 22.12 48.20 60.39 128.02 823.78 5.70 2.92 7.10 22.20 56.12 64.49 119.51 808.53 1.38 3.16 5.19 8.79 12.63 24.20 56.88 448.30 3.32 4.22 5.92 9.45 18.24 28.60 44.08 355.59 3.15 3.15 7.97 15.27 38.32 66.68 123.38 790.47 1.96 1.84 3.74 15.07 44.48 79.45 126.35 761.39 5.08 13.80 11.00 31.68 64.02 88.44 147.53 866.80 1.29 2.38 5.59 23.73 36.57 37.36 92.91 693.42 4.33 3.39 8.09 22.97 57.23 82.94 140.02 880.22 2.15 3.76 8.26 23.18 45.97 68.34 107.84 697.59 1.76 3.37 6.57 24.57 70.82 91.60 178.87 1018.58 3.62 3.84 9.67 15.94 23.71 35.48 84.42 649.08 5.94 9.87 6.47 33.58 57.10 98.86 125.00 1026.46 3.32 13.76 21.21 100.28 132.57 116.98 157.38 1283.54 5.96 2.91 7.86 15.68 20.30 42.85 51.29 528.06 3.77 2.60 10.15 22.76 40.97 52.27 116.30 761.05
Figura N° 2.24 Precipitación Total Mensual (mm) homogéneo y consistente – Estaciones área de estudio
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
50
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Precipitación Media en la Cuenca – área de drenaje del Puente Cunyac
La altura de precipitación que cae en un sitio dado difiere de la que cae en los alrededores, por ello es necesario conocer la precipitación media en la cuenca. Para estimar esta precipitación media es indispensable basarse en valores puntuales, es decir en valores registrados por una red de pluviómetros. Entre los métodos generalmente propuestos para calcular la precipitación media de una cuenca a partir de registros puntuales obtenidos en varias estaciones pluviométricas sobre la cuenca o en su proximidad, podemos mencionar 3 métodos de uso generalizado: el método del promedio aritmético, el método del polígono de Thiessen y el método de isoyetas. Para el presente estudio se ha utilizado una combinación de los dos métodos. En la Tabla N° 2.20 se muestra los valores y factores para determinar la precipitación media areal en el cuenca de la estación Puente Cunyac, obteniéndose un valor anual de 876.53 mm. Tabla Nº 2.20 Precipitación Media Areal (mm.) – Área de drenaje Estación de Aforo Puente Cunyac N°
ESTACION
AREA DE INFLUENCIA (%)
(km2)
PRECIPITACION TOTAL
Precipitación
Área
Total
PRECIPITACION AREAL PARCIAL
FACTORES DE PONDERACION
1
ABANCAY
0.004
109.30
604.53
1.366
0.004
0.006
3.65
2
ANTA ANCACHURO
0.046
1,145.14
730.63
1.088
0.046
0.050
36.84
3
ANTABAMBA
0.067
1,652.59
822.47
1.048
0.067
0.070
57.62
4
CHINCHAYLLAPA
0.019
464.11
802.09
1.032
0.019
0.019
15.54
5
CONDOROMA
0.013
318.47
634.81
1.060
0.013
0.014
8.67
6
CURAHUASI
0.046
1,132.26
660.84
1.143
0.046
0.052
34.59
7
LA ANGOSTURA
0.026
648.11
762.43
1.188
0.026
0.031
23.76
8
LA RAYA
0.010
257.58
955.80
0.873
0.010
0.009
8.70
9
LIVITACA
0.094
2,321.22
955.80
0.962
0.094
0.090
94.71
10 LLALLY
0.030
738.37
823.78
1.008
0.030
0.030
24.80
11 MINAS CAYLLOMA
0.076
1,873.14
808.53
1.127
0.076
0.085
69.03
12 ORCOPAMPA
0.010
240.65
448.30
1.693
0.010
0.016
7.39
13 PARURO
0.055
1,371.52
761.39
1.066
0.055
0.059
45.04
14 POMACANCHI
0.028
700.73
866.80
1.068
0.028
0.030
26.24
15 PUSA PUSA
0.022
536.82
693.42
0.838
0.022
0.018
12.63
16 SANTO TOMAS
0.173
4,277.93
880.22
1.024
0.173
0.177
156.07
17 SICUANI
0.012
286.85
697.59
1.180
0.012
0.014
9.55
18 TAMBOBAMBA
0.132
3,252.81
1018.58
0.956
0.132
0.126
128.14
19 TISCO
0.002
45.26
649.08
1.040
0.002
0.002
1.24
20 VISUYO
0.008
206.97
528.06
0.977
0.008
0.008
4.32
21 YAURI
0.127
3,135.20
761.05
1.119
0.127
0.142
107.99
TOTAL
1.000
24,715.03
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
876.53
51
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Figura N° 2.25 Isoyetas (mm) – Cuenca de la estación de aforo Puente Cunyac
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
52
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Figura N° 2.26 Polígonos de Thiessen (km2) – Cuenca de la estación de aforo Puente Cunyac
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
53
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Tabla Nº 2.21 Precipitación media areal – Área de drenaje Estación de Aforo Puente Cunyac AÑO 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 2011 2012 2013 2014 2015
ENE 131.00 133.13 129.52 119.82 198.89 198.26 175.01 189.20 263.54 250.32 226.92 164.42 187.01 115.81 239.90 158.40 147.49 213.11 190.64 129.80 221.33 120.86 160.82 251.47 241.44 179.86 190.68 133.47 143.47 229.82 223.48 159.55 196.61 225.40 207.85 172.71 183.57 255.20 143.56 173.12 203.39 129.65 234.68 157.47 200.56 132.23 215.08 157.02 198.33 168.06 199.81 204.06
FEB 136.33 162.35 191.35 173.88 172.61 159.52 157.81 217.63 162.05 223.88 245.42 195.15 152.74 201.52 113.44 143.82 125.29 200.25 132.45 115.13 197.34 187.48 162.04 110.67 170.87 160.81 116.62 166.89 140.03 152.37 207.30 128.57 173.08 211.00 172.90 191.99 225.30 209.26 250.70 178.09 215.97 188.27 175.52 150.29 136.91 172.93 163.29 219.04 279.97 225.39 153.45 160.74
MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC TOTAL 141.86 53.85 17.68 1.02 2.13 2.42 27.30 47.06 81.37 93.76 735.76 132.03 56.15 4.35 0.84 4.21 2.64 24.44 49.38 50.13 176.75 796.40 111.30 27.14 25.61 0.70 0.99 4.31 26.98 118.45 120.75 113.17 870.27 201.56 60.23 11.50 1.63 11.37 14.62 33.20 60.23 50.59 123.83 862.47 149.96 36.43 4.73 5.86 9.09 12.16 21.03 62.50 125.74 84.96 883.97 144.77 51.87 2.56 2.34 7.78 4.98 16.58 43.33 78.23 115.85 826.07 131.18 62.16 10.63 1.36 8.53 3.38 50.76 45.11 41.05 208.80 895.79 119.95 57.94 5.91 1.96 0.65 4.38 8.91 31.59 39.16 145.98 823.25 167.26 59.21 6.48 0.20 7.74 12.62 33.88 43.34 66.99 137.18 960.50 183.36 104.74 16.75 1.51 6.56 10.25 35.18 37.98 86.56 103.36 1060.46 167.41 69.60 7.56 12.50 1.25 55.25 18.42 33.93 47.37 96.82 982.45 148.51 69.75 33.44 16.39 2.59 5.69 26.73 53.27 55.82 196.54 968.30 146.84 43.35 16.17 14.07 5.66 10.38 57.11 19.38 39.30 104.27 796.28 139.23 39.01 8.49 0.81 5.37 3.19 33.06 57.77 99.21 97.51 800.98 126.29 54.41 8.98 1.04 1.03 1.19 24.33 31.08 110.66 124.74 837.09 146.43 55.86 8.77 1.23 2.95 8.90 15.17 42.40 78.02 139.98 801.92 148.21 21.33 5.35 1.71 4.26 8.32 28.43 74.49 57.18 103.91 725.99 165.04 70.22 4.64 3.30 0.67 20.93 38.64 83.11 92.32 119.87 1012.10 138.96 56.04 3.14 2.47 3.26 6.81 51.00 79.55 106.73 85.40 856.46 109.69 42.88 9.52 4.97 0.95 3.40 18.58 36.38 54.34 128.61 654.24 150.30 45.01 5.93 4.46 3.25 10.52 16.09 80.30 80.21 117.38 932.11 135.03 74.06 18.37 6.32 2.05 3.31 36.22 55.21 115.39 132.63 886.93 166.88 66.58 8.79 2.34 4.21 7.16 18.39 34.91 75.45 146.86 854.44 87.87 39.32 4.24 4.10 15.13 4.06 9.22 41.96 77.15 111.09 756.28 177.34 87.79 9.14 0.90 1.37 0.49 13.17 43.27 51.10 127.58 924.46 159.16 61.27 11.41 4.07 0.85 11.99 19.18 48.53 58.14 100.05 815.33 111.11 54.68 14.79 19.42 1.18 9.57 16.43 80.29 88.75 126.40 829.92 132.25 66.68 17.11 17.88 0.69 3.19 23.51 59.90 77.27 103.05 801.89 105.68 36.82 4.36 7.79 3.38 29.13 11.47 68.68 97.10 107.33 755.22 127.43 69.88 8.62 1.45 2.18 19.18 16.35 77.85 116.92 186.54 1008.60 169.11 72.44 14.38 1.15 0.82 1.92 21.05 49.13 77.77 148.02 986.57 173.88 53.35 5.47 0.86 1.61 2.52 23.14 31.99 61.98 141.97 784.89 117.79 60.63 13.88 0.51 0.35 21.55 22.53 55.16 67.45 146.09 875.61 157.32 54.11 10.69 0.36 1.62 21.61 26.27 35.48 105.26 121.21 970.35 111.70 32.49 1.56 2.09 0.32 3.06 4.66 58.56 73.64 90.97 759.81 164.04 92.01 12.89 1.48 1.39 1.38 37.08 44.75 53.42 142.80 915.96 156.79 35.98 14.30 6.62 4.16 11.43 15.54 90.39 47.93 145.47 937.49 209.35 57.62 21.01 1.23 8.40 9.23 12.15 48.46 49.34 83.39 964.64 169.70 90.21 17.92 3.93 17.29 6.24 36.27 80.14 92.50 133.41 1041.86 185.44 49.83 9.09 2.28 0.49 11.85 19.44 34.74 57.40 144.32 866.10 117.85 54.62 6.59 3.16 16.19 15.26 30.70 40.21 65.04 161.61 930.59 152.06 49.50 1.57 0.19 2.21 4.30 8.43 52.17 64.77 144.87 798.00 163.22 88.20 3.34 5.17 0.28 5.29 12.22 56.34 79.22 120.62 944.10 164.56 48.73 9.27 0.43 5.78 1.37 8.98 37.86 70.06 140.05 794.84 107.14 23.58 7.54 2.82 0.83 3.28 13.51 73.51 55.26 154.38 779.32 114.59 54.64 7.59 0.63 5.51 3.43 16.86 38.69 132.68 108.47 788.25 122.27 50.80 16.72 0.76 1.39 4.26 8.29 41.03 56.02 162.76 842.66 172.02 94.46 9.18 3.13 5.78 14.93 43.16 31.55 68.36 172.57 991.20 217.01 95.66 6.10 4.75 1.62 1.77 22.78 51.91 90.13 221.38 1191.42 134.94 36.66 9.52 11.13 3.76 19.34 13.42 61.99 81.77 175.22 941.20 129.16 46.43 10.97 0.40 2.90 5.59 44.54 65.67 43.25 163.82 865.99 145.22 92.89 10.96 1.37 4.70 15.01 26.53 41.06 60.27 130.18 892.99 PROM 184.17 175.72 146.69 58.25 10.30 3.83 4.01 9.21 23.79 53.12 74.47 132.96 876.53
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
54
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Figura N° 2.27 Precipitación media areal – Área de drenaje Estación de Aforo Puente Cunyac
2.2.3.
Hidrometría
Datos disponibles
Dentro de la parte baja de la cuenca del Alto Apurímac, se ha encontrado una única estación hidrométrica. Esta estación tiene el nombre de Puente Cunyac, políticamente se ubica en Distrito de Mollepata, Provincia de Anta, Departamento de Cusco. Hidrográficamente se localiza en el cauce del rio Apurímac (Longitud: 72°34'26.0", Latitud: 13°33'36.0", Altitud 1,909 m.s.n.m.). Hidrológicamente controla una superficie de drenaje de 24,715.27 km2. Esta estación actualmente es operada por el SENAMHI. Los datos disponibles de esta estación se han obtenido de la Autoridad Nacional de Agua de Perú en su aplicación Web (http://www.ana.gob.pe:8080/snirh2/consHidrometria.aspx). De esta fuente se han obtenido datos de caudal mensual. Aunque en un periodo más largo en la base del SENAMHI existe tirantes de agua. Los datos de caudal tienen su inicio en el mes de septiembre de 2009 y tienen su último registro en el mes de mayo de 2016.
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
55
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Figura N° 2.28 Estación de Aforo Puente Cunyac
Análisis de los datos de caudales
Tal como se muestra en la Figura N° 2.29, el periodo de registro histórico de caudal del rio Apurímac es bastante corto, aun así, esta información es relevante que ha permitido calibrar el modelo hidrológico de transformación precipitación – escorrentía. Mediante el análisis estadístico de la serie se verifica que existe inconsistencia de valores, tal como se observa en el hidrograma de masa mensual, por lo que ha sido necesario corregir el periodo 2012 – 2015. Figura N° 2.29 Hidrograma de descargas mensual (MMC) – Rio Apurímac, Estación de Aforo Puente Cunyac
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
56
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Como resultado del análisis estadístico de periodos de tiempo, se ha obtenido una serie más consistente y homogénea, el mismo que se muestra en la Figura N° 2.30. Figura N° 2.30 Hidrograma de descargas mensual (MMC) – Rio Apurímac, Estación de Aforo Puente Cunyac
En la curva masa de la Figura N° 2.31, se muestra una continuidad de tendencia de la serie de caudales. Figura N° 2.31 Curva masa – Rio Apurímac, Estación de Aforo Puente Cunyac
En la Tabla N° 2.22 se muestra los caudales homogéneos y consistentes del rio Apurímac. En la Figura N° 2.32 se muestra el hidrograma de caudal medio mensual.
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
57
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Tabla Nº 2.22 Caudal medio mensual (m3/s) – rio Apurímac, Estación de Aforo Puente Cunyac AÑO 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 PROM
ENE
FEB
MAR
ABR
MAY
JUN
JUL
AGO 70.77 120.28 68.36 61.69 76.48 84.41
SEP 46.49 66.36 70.06 56.45 57.01 56.52 66.23
OCT 45.81 72.24 67.64 61.04 54.56 107.52 62.15
NOV 120.47 74.06 87.83 104.38 69.48 66.39 95.57
DIC 278.12 231.95 197.64 395.90 116.91 187.45 184.83
675.93 552.30 414.15 572.02 650.38 586.38 76.98 575.19
727.14 339.58 804.51 796.24 614.38 782.03 240.43 677.31
627.15 779.69 644.25 709.02 541.04 778.33 161.81 679.91
417.66 597.03 411.95 271.51 332.10 483.30 126.10 418.92
176.06 254.53 203.43 159.83 198.81 268.15 83.41 210.14
121.64 157.29 122.89 114.11 130.91 158.10
93.69 129.09 89.51 75.22 105.60 115.92
134.16
101.50
80.33
62.11
70.86
82.95
219.11
Figura N° 2.32 Caudal medio mensual (m3/s) – rio Apurímac, Estación de Aforo Puente Cunyac
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
58
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
2.3. DISPONIBILIDAD HIDRICA
Modelo precipitación-escorrentía. Modelo LUTZ SCHOLZ
Para calcular la disponibilidad hídrica del río Apurímac en la zona del proyecto se ha empleado el modelo hidrológico de transformación precipitación – escorrentía Lutz Scholz. Este modelo matemático es combinado porque tiene una parte determinística y otra estocástica. La parte determinística describe los procesos físicos que se producen en la cuenca y que pueden ser determinados, correspondiendo a esta parte la generación de caudales mensuales durante el año promedio. La parte estocástica considera una influencia aleatoria, que en el presente caso es en la generación de series hidrológicas para periodos extendidos.
Características del modelo hidrológico
El elemento constitutivo del modelo es el cálculo en base a la precipitación mensual teniendo en cuenta las características de la cuenca. En base a los datos disponibles se ha establecido y calibrado modelos parciales para las influencias de mayor importancia al escurrimiento y la retención de la cuenca. El modelo comprende dos etapas: Primero se establece el balance hídrico, para determinar la influencia de los parámetros meteorológicos de la cuenca durante el año promedio. Posteriormente se determina los caudales para el periodo extendido, mediante un proceso Markoviano (de regresión triple) teniendo en cuenta la precipitación efectiva como variable de impulso para determinar los parámetros estadísticos de la distribución empírica tales como el promedio, la desviación estándar y sesgo. Determinado el hecho de la ausencia de registros de caudal en la sierra peruana, el modelo se desarrolló tomando en consideración parámetros físicos y meteorológicos de las cuencas, que puedan ser obtenidos a través de mediciones cartográficas y de campo. Los parámetros más importantes del modelo son los coeficientes para la determinación de la Precipitación Efectiva, déficit de escurrimiento, retención y agotamiento de las cuencas. Los procedimientos que se han seguido en la implementación del modelo son:
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
59
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
i.
Cálculo de los parámetros necesarios para la descripción de los fenómenos de escorrentía promedio.
ii.
Establecimiento de un conjunto de modelos parciales de los parámetros para el cálculo de caudales en cuencas sin información hidrométrica. En base a lo anterior se realiza el cálculo de los caudales necesarios.
iii.
Calibración del modelo y generación de caudales extendidos por un proceso markoviano combinado de precipitación efectiva del mes con el caudal del mes anterior.
Este modelo fue implementado con fines de pronosticar caudales a escala mensual, teniendo una utilización inicial en estudios de proyectos de riego y posteriormente extendiéndose el uso del mismo, a estudios hidrológicos con prácticamente cualquier finalidad (abastecimiento de agua, hidroelectricidad, etc). Los resultados de la aplicación del modelo a las cuencas de la sierra peruana, han producido una correspondencia satisfactoria respecto a los valores medidos. A. ECUACIÓN DEL BALANCE HÍDRICO La ecuación fundamental que describe el balance hídrico mensual en mm/mes es la siguiente: [Fischer]
CM i Pi Di Gi Ai
(2.1)
Donde:
CM i
=
Caudal mensual (mm/mes)
Pi
=
Precipitación
mensual
sobre
la
cuenca
(mm/mes)
Di
=
Déficit de escurrimiento (mm/mes)
Gi
=
Gasto de la retención de la cuenca (mm/mes)
Ai
=
Abastecimiento de la retención (mm/mes)
Asumiendo que para períodos largos (en este caso 1 año) el Gasto y Abastecimiento de la retención tienen el mismo valor, es decir
Gi = Ai , y que para el año promedio, una parte
de la precipitación retorna a la atmósfera por evaporación; luego reemplazando por
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
60
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
(C * P) , y tomando en cuenta la transformación de unidades (mm/mes a m3/s) la P D
ecuación (2.1) se convierte en: Q c'*C * P * AR
(2.2)
Que es la expresión básica del método racional. Donde:
3 Q = Caudal m / s
c'
= Coeficiente de conversión del tiempo (mes/s)
C
= Coeficiente de escurrimiento
P
= Precipitación total mensual (mm/mes)
AR = Área de la cuenca (m2). B. COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO Se ha considerado el uso de la fórmula propuesta por L. Turc:
C
PD P
(2.3)
Donde: C = Coeficiente de escurrimiento (mm/año) P = Precipitación Total anual (mm/año) D = Déficit de escurrimiento (mm/año) Para la determinación de D se utiliza la expresión: 1
DP
P 0.9 2 L 2
1 2
(2.4)
Donde: L = Coeficiente de Temperatura T = Temperatura media anual (°C) L 300 25T 0.05T
3
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
(2.5)
61
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Dado que no se ha podido obtener una ecuación general del coeficiente de escorrentía para toda la sierra, se ha desarrollado la fórmula siguiente, que es válida para la región sur:
C 3.16 E12 P 0.571 EP 3.686 r 0.96
(2.6)
D 1380 0.872P 1.032EP; r 0.96
(2.7)
Donde: C =
Coeficiente de escurrimiento
D =
Déficit de escurrimiento (mm/año)
P =
Precipitación total anual (mm/año)
EP = Evapotranspiración
anual
según
Hargreaves
(mm/año) r
=
Coeficiente de correlación
La evapotranspiración potencial, se ha determinado por la fórmula de Hargreaves:
EP 0.0075RSM TF FA
(2.8)
n RSM 0.075 RA N
FA 1 0.06 AL Donde:
RSM = Radiación solar media TF
= Componente de temperatura
FA
= Coeficiente de corrección por elevación
TF
= Temperatura media anual (°F)
RA
= Radiación extraterrestre (mm H2O / año)
n N = Relación entre insolación actual y posible (%), 50 %
(estimación en base a los registros)
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
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AL
= Elevación media de la cuenca (Km)
Para determinar la temperatura anual se toma en cuenta el valor de los registros de las estaciones y el gradiente de temperatura de -5.3 °C 1/ 1000 m, determinado para la sierra. C. PRECIPITACIÓN EFECTIVA Para el cálculo de la Precipitación Efectiva, se supone que los caudales promedios observados en la cuenca pertenecen a un estado de equilibrio entre gasto y abastecimiento de la retención. La precipitación efectiva se calculó para el coeficiente de escurrimiento promedio, de tal forma que la relación entre precipitación efectiva y precipitación total resulta igual al coeficiente de escorrentía. A fin de facilitar el cálculo de la precipitación efectiva se ha determinado el polinomio de quinto grado: PE a0 a1 P a 2 P 2 a3 P 3 a 4 P 4 a5 P 5
(2.9)
Donde:
PE
= Precipitación efectiva (mm/mes)
P
= Precipitación total mensual (mm/mes)
ai
= Coeficiente del polinomio
La Tabla N° 2.20 muestra los valores límite de la precipitación efectiva y la Tabla 2.21 muestra los tres juegos de coeficientes para, ai, que permiten alcanzar por interpolación valores de C, comprendidos entre 0.15 y 0.45. Tabla Nº 2.23 Límite superior para la Precipitación Efectiva Curva I: Curva II: Curva III:
PE P 120 .6 para P 177 .8mm / mes PE P 86.4 para P 152 .4mm / mes PE P 59.7 para P 127 .0mm / mes
Tabla Nº 2.24 Coeficientes para el Cálculo de la Precipitación Efectiva
a0
COEFICIENTES PARA EL CALCULO SEGÚN CURVA I CURVA II CURVA III (-0.018) (-0.021) (-0.028)
a1
-0.0185
0.1358
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
0.2756
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a2
COEFICIENTES PARA EL CALCULO SEGÚN CURVA I CURVA II CURVA III 0.001105 -0.002296 -0.004103
a3
-1204 E – 8
+4349 E – 8
+5534 E – 8
a4
+144 E – 9
- 89.0 E – 9
+ 124 E – 9
-285
-879
- 142 E – 11
a5
E - 12
E - 13
Fuente: Manual Modelo Lutz Scholz
De esta forma es posible llegar a la relación entre la precipitación efectiva y precipitación total: C
Q 12 PE i P i 1 P
(2.10)
Donde: C
= Coeficiente de escurrimiento
Q
= Caudal anual
P
= Precipitación Total anual
12
PE i 1
i
= Suma de la precipitación efectiva mensual
D. RETENCIÓN DE LA CUENCA Bajo la suposición de que para un año promedio exista un equilibrio entre el gasto y el abastecimiento de la reserva de la cuenca y además que el caudal total sea igual a la precipitación efectiva anual, la contribución de la reserva hídrica al caudal se puede calcular según las fórmulas:
Ri CM i Pi
(2.11)
CM i PEi Gi Ai
(2.12)
Donde:
CM i
= Caudal mensual
PE i
= Precipitación Efectiva Mensual (mm/mes)
Ri
= Retención de la cuenca (mm/mes)
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
(mm/mes)
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Gi
= Gasto de la retención (mm/mes)
Ai
= Abastecimiento de la retención (mm/mes)
Ri
= Gi para valores mayores que cero (mm/mes)
Ri
= Ai para valores menores que cero (mm/mes)
Sumando los valores de G o A respectivamente, se halla la retención total de la cuenca para el año promedio, que para el caso de las cuencas de la sierra varía de 43 a 188 (mm/año). E. RELACIÓN ENTRE DESCARGAS Y RETENCIÓN Durante la estación seca, el gasto de la retención alimenta los ríos, constituyendo el caudal o descarga básica. La reserva o retención de la cuenca se agota al final de la estación seca; durante esta estación la descarga se puede calcular en base a la ecuación: Qt Q0 e a t
(2.13)
Donde:
Qt
= descarga en el tiempo t
Q0
= descarga inicial
a
= Coeficiente de agotamiento
t
= tiempo
Al principio de la estación lluviosa, el proceso de agotamiento de la reserva termina, comenzando a su vez el abastecimiento de los almacenes hídricos. Este proceso está descrito por un déficit entre la precipitación efectiva y el caudal real. En base a los hidrogramas se ha determinado que el abastecimiento es más fuerte al principio de la estación lluviosa continuando de forma progresiva pero menos pronunciada, hasta el final de dicha estación. F. COEFICIENTE DE AGOTAMIENTO Mediante la fórmula (2.13) se puede calcular el coeficiente de agotamiento "a", en base a datos hidrométricos. Este coeficiente no es constante durante toda la estación seca, ya que va disminuyendo gradualmente.
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Con fines prácticos se puede despreciar la variación del coeficiente "a" durante la estación seca empleando un valor promedio. El coeficiente de agotamiento de la cuenca tiene una dependencia logarítmica del área de la cuenca.
a f LnAR
(2.14)
El análisis de las observaciones disponibles muestran, además, cierta influencia del clima, de la geología y de la cobertura vegetal. Se ha desarrollado una ecuación empírica para la sierra peruana: a 3.1249 E 67 ( AR ) 0.1144 EP
19.336
T 3.369 R 1.429
(2.15)
r 0.86 En principio, es posible determinar el coeficiente de agotamiento real mediante aforos sucesivos en el río durante la estación seca; sin embargo cuando no sea posible ello, se puede recurrir a las ecuaciones desarrolladas para la determinación del coeficiente "a" para cuatro clases de cuencas:
Cuencas con agotamiento muy rápido, debido a temperaturas elevadas (>10°C) y retención que va de reducida (50mm/año) a mediana (80 mm/año):
a 0.00252LnAR 0.034
(2.16)
Cuencas con agotamiento rápido, cuya retención varía entre 50 y 80 mm/año y vegetación poco desarrollada (puna):
a 0.00252LnAR 0.030
(2.17)
Cuencas con agotamiento mediano, cuya retención es alrededor de 80 mm/año y vegetación mezclada (pastos, bosques y terrenos cultivados):
a 0.00252LnAR 0.026
(2.18)
Cuencas con agotamiento reducido por alta retención (>100mm/año) y vegetación mezclada:
a 0.00252LnAR 0.023
(2.19)
Donde:
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a
= coeficiente de agotamiento por día
AR
= área de la cuenca (km2)
EP
= evapotranspiración potencial anual (mm/año)
T
= duración de la temporada seca (días)
R
= retención total de la cuenca (mm/año)
G. ALMACENAMIENTO HÍDRICO Tres tipos de almacenes hídricos naturales que inciden en la retención de la cuenca son considerados:
Acuíferos
Lagunas y pantanos
Nevados
La determinación de la lámina "L" que almacena cada tipo de estos almacenes está dado por:
Acuíferos
LA 750I 315(mm / año)
(2.20)
Siendo:
LA
= lámina específica de acuíferos
I
= pendiente de desagüe: I <= 15 %
Lagunas y Pantanos
LL 500(mm / año)
(2.21)
Siendo:
LL
= Lámina específica de lagunas y pantanos
Nevados
LN 500 (mm / año)
(2.22)
Siendo:
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L N = lámina específica de nevados Las respectivas extensiones o áreas son determinadas de los mapas o aerofotografías. Los almacenamientos de corto plazo no son considerados para este caso, estando los mismos incluidos en las ecuaciones de la precipitación efectiva. H. ABASTECIMIENTO DE LA RETENCIÓN El abastecimiento durante la estación lluviosa es uniforme para cuencas ubicadas en la misma región climática. En la región del Cuzco el abastecimiento comienza en el mes de noviembre con 5%, alcanzando hasta enero el valor del 80 % del volumen final. Las precipitaciones altas del mes de febrero completan el 20 % restante, y las precipitaciones efectivas del mes de marzo escurren directamente sin contribuir a la retención. Los coeficientes mensuales expresados en porcentaje del almacenamiento total anual se muestran en la Tabla Nº 2.25. Tabla Nº 2.25 Almacenamiento hídrico durante la época de lluvias - (valores -ai %) Región
Oct
Nov
Dic
Cuzco
0
5
35
Huancavelica
10
0
Junín
10
Cajamarca
25
Ene
Feb
Mar
Total
40
20
0
100
35
30
20
5
100
0
25
30
30
5
100
-5
0
20
25
35
100
La lámina de agua Ai que entra en la reserva de la cuenca se muestra en forma de déficit mensual de la Precipitación Efectiva PEi. Se calcula mediante la ecuación: R Ai a i 100
(2.23)
Siendo:
Ai = abastecimiento mensual déficit de la precipitación efectiva (mm/mes)
ai = coeficiente de abastecimiento (%) R = retención de la cuenca (mm/año)
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I. DETERMINACIÓN DEL CAUDAL MENSUAL PARA EL AÑO PROMEDIO Está basado en la ecuación fundamental que describe el balance hídrico mensual a partir de los componentes descritos anteriormente:
CM i PEi Gi Ai
(2.24)
Donde:
J. GENERACIÓN
CM i
= Caudal del mes i (mm/mes)
PE i
=
Precipitación efectiva del mes i (mm/mes)
Gi
=
Gasto de la retención del mes i (mm/mes)
Ai
=
abastecimiento del mes i (mm/mes)
DE
CAUDALES
MENSUALES
PARA
PERIODOS
EXTENDIDOS A fin de generar una serie sintética de caudales para períodos extendidos, se ha implementado un modelo estocástico que consiste en una combinación de un proceso markoviano de primer orden, según la ecuación (2.25) con una variable de impulso, que en este caso es la precipitación efectiva en la ecuación (2.26):
Qt f Qt 1
(2.25)
Q g PEt
(2.26)
Con la finalidad de aumentar el rango de valores generados y obtener una óptima aproximación a la realidad, se utiliza además una variable aleatoria.
Z z(S ) 1 r 2
(2.27)
La ecuación integral para la generación de caudales mensuales es:
Qt B1 B2Qt 1 B3PEt z(S ) 1 r 2
(2.28)
Donde:
Qt
= Caudal del mes t
Qt 1
= Caudal del mes anterior
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PE t
= Precipitación efectiva del mes
B1
= Factor constante o caudal básico.
Se calcula los parámetros B1, B2, B3, r y S sobre la base de los resultados del modelo para el año promedio por un cálculo de regresión lineal con Qt como valor dependiente y Qt 1 y PE t como valores independientes. Para el cálculo se recomienda el uso de software comercial (hojas electrónicas) o de uso específico (programas elaborados tales como el SIH). El proceso de generación requiere de un valor inicial, el cual puede ser obtenido en una de las siguientes formas:
Empezar el cálculo en el mes para el cual se dispone de un aforo
Tomar como valor inicial el caudal promedio de cualquier mes,
Empezar con un caudal cero, calcular un año y tomar el último valor como valor
Q0 sin considerar estos valores en el cálculo de los parámetros estadísticos del período generado. K. RESTRICCIONES DEL MODELO El modelo presenta ciertas restricciones de uso o aplicación tales como:
El uso de los modelos parciales, únicamente dentro del rango de calibración establecido.
Su uso es únicamente para el cálculo de caudales mensuales promedio.
Los registros generados en el período de secas presentan una mayor confiabilidad que los valores generados para la época lluviosa.
La aplicación del modelo se restringe a las cuencas en las que se ha calibrado sus parámetros (sierra peruana: Cusco, Huancavelica, Junín, Cajamarca)
Con los parámetros del modelo que se han obtenido en la calibración se genera una serie de caudales de aportación en la estación de aforo Puente Cunyac entre los años 1964 y 2015, y finalmente se realiza una trasposición de la serie obtenida en el Puente Cunyac al punto de captación de agua de la central hidroeléctrica Apurímac 2.
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Los resultados de los parámetros del ajuste del hidrograma generado con el hidrograma observado se aprecian en los valores en la tabla siguiente; y en la Figura se muestra en forma gráfica.
Tabla Nº 2.26 Parámetros del Modelo hidrológico – Cuenca Rio Apurímac. Estación de Aforo Puente Cunyac Parámetro PMA
Unidad
Sep
Oct
Nov
Dic
Ene
Feb
Mar
Abr
May
Jun
Jul
Ago
58.25
10.30
3.83
4.01
9.21
8.60
1.40
0.60
0.60
1.30
mm/mes 23.79 53.12
74.47 132.96 184.17 175.72 146.69
PE
mm/mes
13.90
Gi
mm/mes
Ai
mm/mes
PE-Gi-Ai
mm/mes
Generado
m³/s
86.87 89.97 115.85 202.09 539.82 656.91 647.78 415.16 217.31 153.80 121.81 103.90
m³/s
62.11 70.86
Aforado
2.90
7.40
8.21
6.45
6.45
-0.02 -0.04 9.11
9.75
52.50 102.40
93.90
65.10
23.74
19.05
15.53
12.60
9.96
-0.09
-0.32
-0.43
-0.29
0.05
0.11
0.03
0.00
0.00
0.00
12.15
21.90
58.50
64.30
70.20
43.54
23.55
16.13
13.20
11.26
82.95 219.11 575.19 677.31 679.91 418.92 210.14 134.16 101.50
PMA: Precipitación media areal Ai: Abastecimiento de la retención
PE: Precipitación efectiva
80.33
Gi: Gasto de Retención
Figura Nº 2.33 Hidrograma de Caudales Generado y Aforados (m3/s) – Cuenca Rio Apurímac Estación de Aforo Puente Cunyac
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2.3.1.
Disponibilidad de Agua a nivel mensualizado de acuerdo al planteamiento hidráulico
Caudales obtenidos Puente Cunyac
A partir de la metodología descrita en apartados anteriores se ha obtenido la serie de caudales que representa la disponibilidad hídrica en la estación de aforo del Puente Cunyac que se recoge en la siguiente tabla:
Tabla Nº 2.27 Serie de caudales medios mensuales en Puente Cunyac (m3/s) – Rio Apurímac AÑO 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
ENE 289.82 272.72 380.34 309.73 417.26 409.18 438.65 494.35 668.80 615.28 501.23 360.95 451.16 227.48 550.93 412.69 379.59 433.37 399.06 281.72 496.09 270.12 457.16 627.61 554.07 335.05 350.56 326.35 305.29 511.56 594.01 455.10 434.87 554.84 458.59 395.09 380.99 642.94 290.32 479.61 463.30
FEB 400.21 476.44 524.97 557.40 607.19 557.27 556.31 696.56 716.02 821.98 826.04 544.56 557.93 464.90 484.71 515.63 431.34 614.31 466.06 327.76 612.41 454.22 609.99 537.92 695.52 519.44 372.05 529.83 423.76 592.13 743.26 477.93 637.88 734.41 656.77 556.31 651.38 760.50 705.19 540.25 680.25
MAR 414.30 419.43 400.88 589.48 544.54 517.65 460.39 516.32 655.00 662.60 719.21 528.30 520.56 432.58 425.33 506.81 470.02 622.34 454.78 292.17 540.33 429.73 622.39 353.13 698.37 529.01 315.62 462.53 317.23 461.16 696.61 557.55 474.70 648.73 472.35 580.72 600.96 725.15 680.53 515.02 474.54
ABR 287.35 288.31 250.14 391.27 355.54 338.89 312.38 347.92 426.01 510.03 476.23 363.51 343.41 282.21 280.62 351.11 311.62 432.34 315.32 212.89 348.82 314.55 426.15 245.19 479.25 356.10 235.42 318.47 214.77 333.80 470.79 375.69 321.46 404.81 310.34 441.51 367.13 471.01 471.79 350.49 322.00
MAY 165.07 187.82 166.87 245.35 209.90 208.28 181.81 206.58 251.28 296.56 270.62 221.07 204.05 178.71 180.32 207.38 184.44 250.21 190.77 127.41 221.16 184.92 237.58 152.04 273.37 202.32 135.55 198.94 145.20 185.83 272.87 212.62 181.17 249.60 193.40 261.48 218.64 280.43 289.65 197.67 188.35
JUN 122.77 136.89 122.69 159.92 130.66 128.24 114.33 124.63 172.85 191.61 183.88 149.39 138.67 107.70 106.93 133.69 120.72 159.72 136.61 106.14 149.68 112.70 158.66 91.12 174.01 131.91 101.89 146.57 94.90 126.63 171.64 126.58 114.18 164.63 121.02 159.73 154.18 181.51 198.47 146.02 111.28
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
JUL 76.88 81.18 73.58 102.27 86.22 74.19 77.83 69.30 116.44 135.65 108.66 98.38 80.52 79.48 73.71 87.44 80.73 100.55 104.28 62.31 93.22 71.93 93.35 70.96 107.71 74.03 71.74 97.01 56.59 86.38 117.18 79.76 66.29 110.23 68.24 102.89 89.96 107.72 121.16 97.22 85.07
AGO 63.42 74.95 54.17 64.78 67.48 61.96 62.10 54.26 87.08 107.01 85.52 59.12 63.06 75.13 67.59 70.06 66.28 81.73 65.83 62.27 71.96 66.50 64.81 60.10 88.86 67.52 62.64 59.60 68.85 69.04 77.61 59.22 66.94 94.92 59.55 77.44 59.57 76.52 81.16 82.59 61.39
SET 69.25 54.15 43.24 52.32 59.05 68.87 83.18 39.79 82.55 80.19 78.96 69.01 68.03 81.65 57.48 55.62 57.85 71.26 82.42 64.02 62.04 70.45 64.71 52.86 80.29 73.40 72.50 53.42 53.51 73.62 73.88 64.35 60.22 77.60 53.27 88.01 50.20 71.11 62.35 58.17 47.25
OCT 56.89 54.70 179.66 74.99 65.39 78.41 85.88 53.95 76.32 63.48 73.19 74.38 69.07 79.78 56.55 59.28 88.34 107.79 103.78 58.74 112.97 90.91 56.86 58.38 80.11 83.16 102.43 86.43 86.62 109.25 77.18 49.17 74.19 77.51 81.06 90.71 122.69 72.16 98.10 64.42 55.05
NOV 101.04 54.86 249.30 77.00 223.68 102.53 92.58 48.06 87.12 101.18 68.67 93.73 61.21 153.93 167.05 89.84 83.51 141.69 185.03 84.68 136.59 190.24 93.14 111.86 88.81 76.51 155.46 115.05 143.63 211.20 100.48 69.44 87.54 173.35 116.60 77.16 98.91 82.09 157.57 88.46 85.08
DIC 132.02 362.88 276.78 193.83 194.82 179.61 393.78 253.22 250.31 167.89 117.75 332.73 149.80 171.09 257.67 266.11 163.74 234.36 186.52 208.60 222.76 297.09 272.48 176.69 218.88 136.23 255.39 159.41 198.37 365.33 304.23 262.43 278.37 256.38 148.75 273.64 275.63 129.96 266.06 272.85 335.38
PROM 181.58 205.36 226.88 234.86 246.81 227.09 238.27 242.08 299.15 312.79 292.50 241.26 225.62 194.55 225.74 229.64 203.18 270.81 224.21 157.39 255.67 212.78 263.11 211.49 294.94 215.39 185.94 212.80 175.73 260.49 308.31 232.49 233.15 295.58 228.33 258.72 255.86 300.09 285.20 241.06 242.41
72
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
AÑO 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 MEDIA MINIMO MAXIMO
ENE 353.59 575.59 381.41 454.92 349.28 503.30 436.06 508.53 560.22 520.69 515.98 439.18 227.48 668.80
FEB 510.99 729.86 492.06 511.12 573.40 629.13 661.81 958.11 769.11 602.83 642.08 590.76 327.76 958.11
MAR 511.90 664.09 544.76 372.60 434.90 473.18 650.96 847.12 573.44 468.88 563.67 527.20 292.17 847.12
ABR 339.24 471.80 339.96 250.09 302.79 308.90 478.21 579.61 357.71 300.02 418.70 357.76 212.89 579.61
MAY 188.44 274.13 216.93 165.90 195.84 200.97 279.61 320.13 215.97 175.47 248.70 213.45 127.41 320.13
JUN 138.35 171.77 132.90 126.28 137.39 145.60 181.31 208.98 153.31 129.36 157.27 141.69 91.12 208.98
JUL 102.93 101.78 74.65 88.92 92.50 106.45 121.27 127.16 105.18 75.19 105.12 91.14 56.59 135.65
AGO 76.45 87.01 63.50 52.94 81.78 72.13 85.66 97.58 94.86 53.77 86.59 71.59 52.94 107.01
SET 58.81 66.33 43.61 54.70 60.78 58.79 94.02 70.16 63.69 70.55 74.83 65.35 39.79 94.02
OCT 82.94 67.38 65.78 89.93 48.10 73.28 82.11 75.75 70.41 85.42 81.62 79.09 48.10 179.66
NOV 97.87 96.40 99.82 84.86 231.95 86.82 96.39 132.19 125.37 90.45 84.75 114.47 48.06 249.30
DIC 264.21 217.84 259.21 296.40 248.81 321.17 365.57 455.03 405.32 339.94 227.78 250.02 117.75 455.03
PROM 227.14 293.67 226.22 212.39 229.79 248.31 294.41 365.03 291.22 242.71 267.26 245.14 157.39 365.03
Se ha realizado una transposición de la serie obtenida en el Puente Cunyac hasta el emplazamiento de la futura Central Hidroeléctrica Pachachaca 3. Para ello, se ha empleado una relación directa entre áreas de aportación empleando la siguiente relación: 𝑄𝑐𝑐ℎℎ = 0.271 × 𝑄𝐶𝑢𝑛𝑦𝑎𝑐 La serie de caudales obtenida mediante esta trasposición en la toma de la central hidroeléctrica que se está proyectando se recoge en la siguiente tabla: Tabla Nº 2.28 Serie de caudal medio en Captación C.H. Pachachaca 3 (m3/s) – Rio Pachachaca AÑO 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
ENE 78.60 73.97 103.15 84.00 113.17 110.98 118.97 134.08 181.39 166.87 135.94 97.90 122.36 61.70 149.42 111.93 102.95 117.54 108.23 76.41 134.55 73.26 123.99 170.22 150.27 90.87
FEB 108.55 129.22 142.38 151.18 164.68 151.14 150.88 188.92 194.20 222.94 224.04 147.69 151.32 126.09 131.46 139.85 116.99 166.61 126.40 88.90 166.10 123.19 165.44 145.89 188.64 140.88
MAR 112.37 113.76 108.73 159.88 147.69 140.40 124.87 140.03 177.65 179.71 195.06 143.28 141.18 117.32 115.36 137.45 127.48 168.79 123.35 79.24 146.55 116.55 168.80 95.78 189.41 143.48
ABR 77.93 78.19 67.84 106.12 96.43 91.91 84.72 94.36 115.54 138.33 129.16 98.59 93.14 76.54 76.11 95.23 84.52 117.26 85.52 57.74 94.61 85.31 115.58 66.50 129.98 96.58
MAY 44.77 50.94 45.26 66.54 56.93 56.49 49.31 56.03 68.15 80.43 73.40 59.96 55.34 48.47 48.91 56.24 50.02 67.86 51.74 34.56 59.98 50.15 64.44 41.23 74.14 54.87
JUN 33.30 37.13 33.27 43.37 35.44 34.78 31.01 33.80 46.88 51.97 49.87 40.52 37.61 29.21 29.00 36.26 32.74 43.32 37.05 28.79 40.60 30.57 43.03 24.71 47.19 35.78
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
JUL 20.85 22.02 19.96 27.74 23.38 20.12 21.11 18.80 31.58 36.79 29.47 26.68 21.84 21.56 19.99 23.72 21.89 27.27 28.28 16.90 25.28 19.51 25.32 19.24 29.21 20.08
AGO 17.20 20.33 14.69 17.57 18.30 16.81 16.84 14.72 23.62 29.02 23.19 16.04 17.10 20.38 18.33 19.00 17.98 22.17 17.85 16.89 19.52 18.04 17.58 16.30 24.10 18.31
SET 18.78 14.69 11.73 14.19 16.01 18.68 22.56 10.79 22.39 21.75 21.42 18.72 18.45 22.15 15.59 15.08 15.69 19.33 22.35 17.36 16.83 19.11 17.55 14.34 21.78 19.91
OCT 15.43 14.84 48.73 20.34 17.73 21.27 23.29 14.63 20.70 17.22 19.85 20.17 18.73 21.64 15.34 16.08 23.96 29.24 28.15 15.93 30.64 24.66 15.42 15.83 21.73 22.56
NOV 27.40 14.88 67.61 20.88 60.66 27.81 25.11 13.03 23.63 27.44 18.62 25.42 16.60 41.75 45.31 24.37 22.65 38.43 50.18 22.97 37.05 51.60 25.26 30.34 24.09 20.75
DIC 35.81 98.42 75.07 52.57 52.84 48.71 106.80 68.68 67.89 45.54 31.94 90.24 40.63 46.40 69.88 72.17 44.41 63.56 50.59 56.58 60.42 80.58 73.90 47.92 59.36 36.95
PROM 49.25 55.70 61.54 63.70 66.94 61.59 64.62 65.66 81.13 84.83 79.33 65.43 61.19 52.77 61.23 62.28 55.11 73.45 60.81 42.69 69.34 57.71 71.36 57.36 79.99 58.42
73
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
AÑO 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 MEDIA MINIMO MAXIMO
ENE 95.08 88.51 82.80 138.74 161.11 123.43 117.95 150.48 124.38 107.16 103.33 174.38 78.74 130.08 125.66 95.90 156.11 103.44 123.38 94.73 136.51 118.27 137.92 151.94 141.22 139.94 119.11 61.70 181.39
FEB 100.91 143.70 114.93 160.60 201.58 129.62 173.00 199.18 178.13 150.88 176.67 206.26 191.26 146.53 184.49 138.59 197.95 133.46 138.62 155.52 170.63 179.49 259.86 208.60 163.50 174.14 160.22 88.90 259.86
MAR 85.60 125.45 86.04 125.08 188.93 151.22 128.75 175.95 128.11 157.50 162.99 196.67 184.57 139.68 128.70 138.84 180.11 147.75 101.06 117.95 128.33 176.55 229.75 155.53 127.17 152.88 142.99 79.24 229.75
ABR 63.85 86.37 58.25 90.53 127.69 101.89 87.19 109.79 84.17 119.74 99.57 127.75 127.96 95.06 87.33 92.01 127.96 92.20 67.83 82.12 83.78 129.70 157.20 97.02 81.37 113.56 97.03 57.74 157.20
MAY 36.76 53.96 39.38 50.40 74.01 57.67 49.14 67.70 52.45 70.92 59.30 76.06 78.56 53.61 51.08 51.11 74.35 58.84 45.00 53.11 54.51 75.83 86.83 58.58 47.59 67.45 57.89 34.56 86.83
JUN 27.63 39.75 25.74 34.34 46.55 34.33 30.97 44.65 32.82 43.32 41.82 49.23 53.83 39.60 30.18 37.52 46.59 36.05 34.25 37.26 39.49 49.17 56.68 41.58 35.09 42.65 38.43 24.71 56.68
JUL 19.46 26.31 15.35 23.43 31.78 21.63 17.98 29.90 18.51 27.91 24.40 29.21 32.86 26.37 23.07 27.92 27.61 20.25 24.12 25.09 28.87 32.89 34.49 28.53 20.39 28.51 24.72 15.35 36.79
AGO 16.99 16.17 18.67 18.72 21.05 16.06 18.15 25.74 16.15 21.00 16.16 20.75 22.01 22.40 16.65 20.73 23.60 17.22 14.36 22.18 19.56 23.23 26.46 25.73 14.58 23.48 19.42 14.36 29.02
SET 19.66 14.49 14.51 19.97 20.04 17.45 16.33 21.05 14.45 23.87 13.61 19.29 16.91 15.78 12.82 15.95 17.99 11.83 14.84 16.48 15.94 25.50 19.03 17.27 19.13 20.30 17.72 10.79 25.50
OCT 27.78 23.44 23.49 29.63 20.93 13.33 20.12 21.02 21.99 24.60 33.28 19.57 26.61 17.47 14.93 22.50 18.28 17.84 24.39 13.05 19.88 22.27 20.54 19.10 23.17 22.14 21.45 13.05 48.73
NOV 42.16 31.20 38.95 57.28 27.25 18.83 23.74 47.02 31.62 20.93 26.83 22.26 42.74 23.99 23.08 26.54 26.15 27.07 23.02 62.91 23.55 26.14 35.85 34.00 24.53 22.98 31.05 13.03 67.61
DIC 69.27 43.23 53.80 99.08 82.51 71.18 75.50 69.53 40.34 74.21 74.76 35.25 72.16 74.00 90.96 71.66 59.08 70.30 80.39 67.48 87.11 99.15 123.41 109.93 92.20 61.78 67.81 31.94 123.41
PROM 50.43 57.72 47.66 70.65 83.62 63.05 63.24 80.17 61.93 70.17 69.39 81.39 77.35 65.38 65.75 61.61 79.65 61.35 57.60 62.32 67.35 79.85 99.00 78.98 65.83 72.49 66.49 42.69 99.00
Módulos de Caudal
La oferta hídrica en el punto de captación de la central hidroeléctrica Pachachaca 3, se ha determinado con un caudal promedio anual de 66.49 m3/s. de la serie de caudales medio mensual (Tabla N° 2.28) se ha determinado los módulos de caudal medio para caudales con persistencia de 50%, 75%, 90% y 95%. En la Tabla Nº 2.29 se presenta los módulos de caudal mensual en unidades de metros cúbicos por segundo (m3/s) y en la Tabla Nº 2.30 se muestra los módulos de volumen mensual en unidades de millones de metros cúbicos (MMC). Tabla Nº 2.29 Módulos de caudal medio en Captación C.H. Pachachaca 3 (m3/s) – Rio Pachachaca CAUDAL Qprom Q50% Q75% Q90% Q95%
SEP 17.72 17.50 15.46 14.20 12.37
OCT 21.45 20.82 17.67 15.35 14.74
NOV 31.05 26.35 23.06 20.76 17.71
DIC 67.81 69.40 52.07 40.89 36.43
ENE 119.11 118.62 97.40 79.15 75.31
FEB 160.22 153.42 138.62 123.48 112.06
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
MAR 142.99 140.22 124.49 109.09 91.39
ABR 97.03 93.75 84.07 68.67 65.31
MAY 57.89 55.68 50.12 45.02 40.40
JUN 38.43 37.19 33.29 29.31 28.27
JUL 24.72 24.26 20.36 19.27 18.27
AGO PROM 19.42 66.49 18.32 64.63 16.88 56.12 16.07 48.44 14.71 43.91
74
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Tabla Nº 2.30 Módulos de caudal medio en Captación C.H. Pachachaca 3 (MMC) – Rio Pachachaca VOLUMEN Vprom V50% V75% V90% V95%
SEP 45.94 45.36 40.08 36.82 32.06
OCT 57.45 55.75 47.32 41.10 39.49
NOV 80.48 68.29 59.77 53.82 45.91
DIC 181.62 185.88 139.48 109.51 97.58
ENE 319.03 317.71 260.87 211.99 201.71
FEB 387.62 371.15 335.34 298.73 271.09
MAR 382.98 375.55 333.42 292.19 244.79
ABR 251.51 243.00 217.91 177.99 169.28
MAY 155.06 149.14 134.24 120.59 108.21
JUN 99.61 96.41 86.29 75.97 73.27
JUL 66.21 64.97 54.52 51.60 48.93
AGO 52.01 49.07 45.21 43.04 39.39
TOTAL 2079.50 2022.30 1754.46 1513.35 1371.72
De los resultados obtenidos se verifica que los caudales anuales mínimos al 95% de persistencia es de 12.37 m3/s, al 90% es de 14.20 m3/s, al 75% es de 15.46 m3/s, al 50% es de 17.50 m3/s y el caudal medio es 17.72 m3/s. Figura N° 2.34 Módulos de caudal medio en Captación C.H. Pachachaca 3 (m3/s) – Rio Pachachaca
2.3.2.
Análisis de Máximas Avenidas con Fines de Diseño para las Estructuras de Derivación
Con fines realizar el análisis pluviométrico de la precipitación máxima en 24 horas, se ha optado aplicar un análisis regional en el área de drenaje correspondiente al punto de confluencia del rio Pachachaca al rio Apurímac. En el entorno de esta superficie se ha
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
75
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
seleccionado 22 estaciones con suficiente registro de precipitación máxima en 24 hr. La ubicación de las estaciones seleccionadas se muestra en el mapa de la Figura N° 2.35. La información histórica de precipitación máxima en 24 hr es variable en cada estación; sin embargo la disponibilidad del registro de precipitación a nivel mensual ha permitido reclasificar la información de series parciales, obteniéndose una mayor cantidad y densidad de datos.
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
76
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Figura N° 2.35 Ubicación de estaciones pluviométricas – Cuenca Alto Apurímac
PA03
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
77
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
En la Tabla N° 2.31 y N° 2.32 se muestra la información seleccionada de precipitación máxima en 24 hr, correspondiente a cada estación meteorológica.
ABANCAY
CURAHUA SI
TAMBOBA MBA
ANTA ANCACHU RO
ANTABAM BA
CHALHUAN CA
22.0 22.5 32.0 23.7 23.5 20.5 19.0 23.1 29.8 22.0 18.6 19.2 28.2 26.0 55.7 30.4 33.8 39.0 35.8 35.3 33.0 37.2 42.7 40.4 31.1 30.8 31.0 32.5 50.3 35.6 43.4 37.0 27.6 46.0 52.1 41.5 47.4 27.2 48.6 29.9
PARURO
44.0 30.1 21.8 21.4 25.0 33.8 42.5 22.1 23.5 23.3 23.0 29.1 26.3 23.2 29.2 32.3 25.5 25.2 34.6 28.8 26.4 45.0 28.5 28.9 37.7 25.9 22.3 28.7 35.6 24.6 26.2 24.5 36.3 20.5 20.9 28.7 26.0 32.2 21.5 22.1 42.9 29.8 22.6 32.0 26.0 30.2 34.0 20.5 24.0 21.4 22.9 30.3 22.1 51.5 23.3 37.6 20.7 21.5
ACOMAYO
YAURI
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
LA ANGOSTU RA
N°
SANTO TOMAS
Tabla Nº 2.31 Precipitación máxima en 24 hr – Cuenca Alto Apurímac
32.4 32.9 22.5 29.1 29.6 27.2 32.9 29.9 34.6 40.5 38.0 27.7 43.7 56.5 44.0 52.2 36.2 22.2 38.7 37.9 31.0 38.2 89.9 53.2 35.9 24.4 56.3 26.6 33.1 48.4 34.8 32.0 35.8 48.6 49.0 31.4 40.9 39.0 31.4 49.3 37.5 31.5 22.9 32.2 37.5 26.3 34.3 29.2 33.2 31.7 32.0
21.5 36.0 48.0 29.0 32.0 26.2 37.0 42.0 33.2 41.6 44.4 36.6 24.8 27.4 24.4 31.0 28.0 36.5 30.0 69.0 40.3 27.2 52.6 25.2 23.8 18.7 29.2 27.2 30.2 65.0 44.4 32.1 26.2 34.0 39.1 31.4 30.6 28.8 40.5 39.0 50.0 26.2 52.2 44.6 44.6 22.9
25.0 38.0 36.1 30.4 30.3 29.3 48.8 23.5 43.3 33.3 45.4 35.0 36.0 31.4 30.6 30.0 25.0 29.2 25.0 30.4 30.2 28.0 27.0 35.0 24.0 41.0 36.0 26.5 35.0 32.2 36.7 32.1 32.8 33.7 43.7 40.2 38.9 28.0 46.9 33.6 38.3 33.3 39.6 35.3
22.5 35.0 30.5 23.8 23.1 29.9 35.6 40.0 29.5 28.6 30.6 20.2 23.0 29.8 25.6 26.8 18.8 22.5 21.5 20.0 24.5 22.2 25.0 27.0 35.0 37.2 24.9 40.2 27.3 27.3 24.0 43.7 28.6 30.6 24.6 28.2 34.9 35.9 45.1 26.5 28.8
23.0 30.0 29.0 58.0 38.2 42.0 29.7 25.0 51.0 23.2 21.4 28.3 29.0 44.0 25.2 28.7 25.5 25.0 26.4 20.5 21.5 28.2 30.8 25.3 35.5 45.0 25.5 26.0 33.2 22.9 28.1 29.2 26.2 34.9 59.6 23.6 29.6 29.8 27.6 27.1 30.7 29.6 29.2 29.7 26.7 26.7 23.0
31.7 38.2 30.6 22.5 35.3 39.0 48.8 35.6 21.0 21.4 21.8 30.0 25.0 42.6 31.5 27.5 38.8 26.8 34.5 23.9 39.0 52.7 38.9 36.2 54.7 34.3 23.4 20.0 24.2 29.8 35.2 27.3 24.5 39.5 26.1 25.6 26.2 29.9 20.3 23.6 32.4 32.0 23.6 29.8 35.4 26.5 23.0 25.5 21.6 22.0 25.0 20.0 22.0 22.7 33.1 20.0 35.0 29.0
25.0 28.2 27.3 31.0 35.0 25.0 26.2 46.8 31.7 31.8 30.0 44.0 26.0 33.0 40.0 25.0 38.0 39.5 32.0 30.8 26.4 34.4 29.0 19.4 21.8 39.4 41.4 36.0 67.4 56.7 31.1 53.1 30.5 47.2 29.6 33.9 28.2 22.9 36.0 36.8 30.1 40.1 49.6 54.3 28.4 35.7 35.6 30.3
29.9 34.4 34.6 34.8 43.3 26.4 29.1 24.6 20.1 28.6 37.6 42.5 35.1 54.9 50.1 34.5 20.2 42.5 32.4 27.1 26.3 30.4 29.1 35.4 20.2 27.5 38.4 35.1 24.3 25.3 21.5 36.5 23.0 20.9 28.5 35.9 37.4 36.8 26.3 21.1
33.6 37.0 39.9 38.2 31.0 30.8 28.4 29.3 25.0 20.3 31.3 38.8 28.3 29.6 25.2 61.0 23.3 62.5 43.2 68.3 21.5 43.5 32.0 31.0 50.7 38.1 54.9 21.0 37.9 25.7 27.3 33.1 20.6 27.5 27.5 28.2 22.5 30.9 21.0 26.1 20.5 28.1 43.1 27.4 30.1 20.2 25.8 40.1 22.9 50.8 25.1 30.7 27.1 42.4 21.1 23.3 26.5 31.5
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
78
59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87
29.5 25.5 29.8 27.0 26.0 37.8 36.1 41.5 33.6 20.9 21.0 32.6 25.7
CHALHUAN CA
ANTABAM BA
ANTA ANCACHU RO
TAMBOBA MBA
CURAHUA SI
ABANCAY
PARURO
ACOMAYO
LA ANGOSTU RA
YAURI
N°
SANTO TOMAS
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
29.0 30.0 20.0 25.6 25.3 21.4 25.3 24.0 23.4 28.2 20.0 65.0 27.8 27.7 30.0 29.2 42.3 30.7 36.4 21.4 38.1 30.5 24.6 25.0 25.0 23.0 20.2 42.4 28.4
CHIVAY
30.0 28.0 26.0 65.0 26.0 34.0 36.5 26.8 25.4 45.1 24.5 32.4 35.7 31.8 39.4 25.0 24.6 48.5 30.0 36.0 31.0 31.0 23.0 31.5
37.0 30.0 36.1 36.3 44.7 25.5 36.2 32.4 26.6 33.4 49.2 31.1 31.2 31.9 52.8 41.7 46.0 37.8 34.2 31.4 46.0 25.3 31.9 26.4
26.0 18.5 24.0 40.7 21.4 27.6 31.6 27.2 55.5 45.3 37.6 40.2 22.0 30.2 28.7 32.7 35.6 42.2 33.7 39.8 23.4 39.6 41.1 36.8
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
URAYHUM A
SICUANI
40.0 45.0 20.0 25.0 33.4 33.4 41.4 34.3 23.0 29.0 32.0 24.4 26.0 27.6 40.2 31.6 26.6 27.0 30.0 19.0 41.0 19.5 43.4 37.2
LLALLY
POMACAN CHI
20.5 30.4 43.6 30.0 34.2 43.0 30.0 43.0 29.6 23.6 21.0 23.0 37.6 48.0 31.0 22.4 22.2 21.6 35.0 25.6 31.2 36.0 39.0 31.0
CHINCHAY LLAPA
PAMPACHI RI
24.9 18.2 22.1 27.4 18.3 17.0 15.2 19.1 21.2 17.3 29.4 27.4 21.2 24.2 17.6 24.7 15.8 31.2 20.3 29.2 18.2 32.2 15.4 17.2
ORCOPAM PA
HUANCAB AMBA
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
CONDORO MA
N°
ANDARAP A
Tabla Nº 2.32 Precipitación máxima en 24 hr – Cuenca Alto Apurímac
43.6 18.1 15.0 32.5 19.6 14.0 20.5 28.4 21.9 15.0 27.8 17.7 15.8 14.0 32.6 26.5 19.7 12.6 12.3 32.3 17.9 20.6 23.2
33.0 103.2 21.1 33.9 60.0 41.7 29.2 26.5 23.2 26.5 28.2 24.6 27.3 19.1 33.9 20.8 24.5 31.1 24.0 29.0 18.7 21.4 30.0 24.0
24.2 20.2 42.1 20.0 30.5 60.0 41.0 20.0 31.4 20.0 23.6 27.0 19.8 28.6 19.4 23.6 28.2 21.0 36.2 30.0 20.0 19.4 19.8 20.0
29.0 44.0 36.2 31.3 38.8 52.5 30.2 41.1 43.0 31.7 29.0 43.8 35.3 38.6 36.7 20.4 33.8 24.4 28.3 42.0 27.3 26.3 45.3 42.2
22.1 20.4 33.7 38.0 28.9 35.7 48.4 35.4 46.6 64.1 38.4 27.0 22.5 38.3 22.5 37.1 26.7 27.6 27.4 60.7 79.3 25.7 28.7 21.9
79
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
27.0 36.5 29.5 40.8 28.9 27.7 36.0 22.3 26.5 38.3 22.1 29.9 27.1 26.3 26.3 28.0
20.0 27.1 38.9 31.0 38.5 34.9 24.1 64.4 31.5 32.7 40.7 35.5 39.1 37.4 33.2 35.9 29.7 27.5
35.7 36.1 27.7 24.7 28.4 47.4 25.8 22.6 50.0 20.8 45.7 46.7 33.5 37.7 44.5 37.8 21.4 40.4 28.6 31.4 37.2 25.0 31.9 48.1 26.2 61.4 24.3 39.6 21.3 31.6 47.0 27.3 20.5 22.7 33.4 45.1 20.7 25.2 29.1 26.1 21.7 29.1 44.4 22.1 23.9 22.4 27.0 34.2 23.4 25.8 32.4 20.8 21.2 22.5 48.2 21.9 25.1 21.5 34.7
URAYHUM A
20.8 23.4 45.6 42.7 37.2 27.2 33.1 28.9 30.5 38.6 21.9 29.3 32.5 37.6 36.6 45.4 33.4 24.9
LLALLY
41.2 32.5 31.4 37.1 39.0 33.4 53.2 48.8 35.6 40.2 36.0 47.0 51.4 34.6 34.1 44.7 35.3 32.9 44.9 27.7 31.3 46.3
CHINCHAY LLAPA
31.0 25.5 31.5 26.5 24.0 32.0 36.3 53.3 28.1 34.7 29.9 52.9 32.0 28.0 24.5 21.9 23.1 21.0 41.5 39.5 33.0 27.0 24.5 43.0 33.0 24.9 45.4 39.0 28.4 27.7 40.5 33.0 62.4 33.6 25.3 29.0 30.2 28.0 25.9 21.7 28.7 24.4 48.8 39.0 24.6 35.0 22.3 23.0 24.0 34.0 57.0 26.0 31.0 33.0 22.0 27.0 24.9 23.3 27.0
ORCOPAM PA
32.6 31.0 22.6 44.0 22.0 18.6 18.2 23.0 24.4 18.6 21.0 27.4 29.8 34.8 22.0 22.7 21.2 18.4 19.2 24.0 50.5 36.8 25.7 39.2 27.8 18.8 27.0 27.0 28.0
CONDORO MA
29.6 31.0 34.0 28.6 24.4 38.4 23.2 25.0 25.0 40.2 35.4 30.6 30.6 28.8 22.0 33.0 21.4 28.4 37.2 31.4 21.2 27.2 27.2 25.6 31.6 25.6 20.0 25.0 21.6 25.4 21.4 27.2 27.4 22.6 24.6 21.2 26.6 25.8 28.8 24.8 29.0 20.8 35.4 22.2 24.0 25.8 23.0
CHIVAY
POMACAN CHI
18.2 16.9 15.4 15.7 15.7 17.9 21.5 21.3 15.3
SICUANI
PAMPACHI RI
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 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83
HUANCAB AMBA
N°
ANDARAP A
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
39.8 36.4 44.2 36.1 33.8 71.2 86.8 23.0 37.9 26.4 23.3 40.6 21.6 50.9 28.1 21.8 22.8 30.8 59.0 30.7 50.7 82.4 23.4 24.2 34.1 20.7 26.6 29.2 39.2 26.3 53.0 66.9 21.5 33.2 36.4 33.9 20.0 22.7 25.7 88.2
80
84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106
32.0 48.0 31.0 33.0 40.0 24.5 32.5 27.5 32.0 33.5 33.0 23.4 24.9 36.1 50.2 31.0 22.0 38.5 31.5 40.5 25.5 32.5 36.0
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
URAYHUM A
LLALLY
CHINCHAY LLAPA
ORCOPAM PA
CONDORO MA
CHIVAY
SICUANI
POMACAN CHI
PAMPACHI RI
HUANCAB AMBA
N°
ANDARAP A
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
33.7 22.6 25.9 34.2 34.7 23.0 25.1 23.7 22.2 38.0 30.1 35.3 41.8 23.7 21.8 22.5 50.1 25.6 32.1 43.3 47.9 40.6 30.9
81
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Análisis de frecuencias
Un sistema hidrológico es afectado eventualmente por eventos extremos, tales como tormentas severas, crecientes, etc. La magnitud de este evento extremo está relacionada con su frecuencia de ocurrencia mediante una distribución de probabilidades. Los métodos estadísticos se apoyan en la existencia de series de datos de eventos extremos, las cuales son sometidas a un análisis de frecuencias. Esto implica efectuar el ajuste de varias distribuciones teóricas a una determinada muestra, para comparar y concluir cuál de ellas se aproxima mejor a la distribución empírica. Las distribuciones teóricas más utilizadas para el análisis de máximas avenidas son: Gumbel I, Log Normal y Log Pearson III. Para el caso de estudio se ha utilizado la función de distribución Gumbel I. DISTRIBUCIÓN GUMBEL TIPO I Una familia importante de distribuciones usadas en el análisis de frecuencia hidrológica es la distribución general de valores extremos, la cual ha sido ampliamente utilizada para representar el comportamiento de crecientes y sequias (máximo y mínimo). a)
Función de Densidad
Dónde: y son los parámetros de la distribución. b)
Estimación de parámetros
Dónde: x y s son la media y la desviación estándar estimadas con la muestra.
Precipitación máxima de 24 hr para diseño
La serie de precipitación máxima de 24 hr correspondiente a las estaciones del análisis hidrológico, se ha sometido al ajuste al modelo de distribución probabilística Gumbel I,
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
82
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
mediante el cual se ha calculado precipitación máxima en 24 hr para diversos años de periodo de retorno. Con los datos de precipitación máxima en 24 hr, mostrados en la Tabla N° 2.31 y 2.32, utilizando el software Hyfran se procedió a realizar el análisis de frecuencias y finalmente se estimó la precipitación máxima en 24 hr para diferentes periodos de retorno. Asimismo utilizando el mismo software se ha verificado la bondad de ajuste de la información histórica al modelo de la distribución Gumbel, mediante la prueba de Chi Cuadrado, estableciéndose la conformidad estadística. En la Tabla N° 2.33 se muestra el resumen de los cálculos elaborados de precipitación máxima en 24 hr en forma individual para cada estación para periodos de retorno de 200, 100, 50, 20, 10 y 5 años. Tabla Nº 2.33 Precipitación máxima en 24 hr – x Periodo de retorno
N°
ESTACION
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
ABANCAY ACOMAYO ANDARAPA ANTA ANCACHURO ANTABAMBA CHALHUANCA CHINCHAYLLAPA CHIVAY CONDOROMA CURAHUASI HUANCABAMBA LA ANGOSTURA LLALLY ORCOPAMPA PAMPACHIRI PARURO POMACANCHI SANTO TOMAS SICUANI TAMBOBAMBA URAYHUMA YAURI
PERIODO DE RETORNO (AÑOS) 100 50 20 10
200 52.50 75.30 39.30 70.70 61.70 73.00 67.80 63.60 51.20 71.80 52.30 78.90 66.40 106.00 58.90 56.60 69.90 54.00 64.90 60.50 123.00 69.30
49.00 69.40 36.50 65.50 57.20 67.00 62.30 59.10 46.90 63.30 48.80 72.70 61.40 86.00 54.50 53.30 63.10 50.20 60.80 56.00 105.00 64.00
45.50 63.50 33.80 60.10 52.80 61.00 56.70 54.60 42.50 55.60 45.30 66.50 56.30 69.90 50.00 49.90 56.70 46.50 56.70 51.40 88.60 58.60
40.80 55.60 30.10 53.00 46.80 53.00 49.30 48.60 36.70 46.60 40.60 58.20 49.60 53.10 44.10 45.30 48.90 41.40 51.30 45.30 70.00 51.50
37.20 49.50 27.30 47.60 42.20 46.80 43.50 43.90 32.20 40.60 37.00 51.90 44.40 43.10 39.50 41.90 43.20 37.60 47.10 40.60 57.60 46.00
5 33.40 43.10 24.30 41.80 37.50 40.40 37.60 39.10 27.60 35.00 33.20 45.20 39.00 34.90 34.70 38.20 37.80 33.50 42.70 35.70 46.50 40.20
Precipitación areal máxima en 24 hr
Dentro de la cuenca del punto de captación de agua para la C.H. Pachachaca 3, cuya área de drenaje es de 6,703.23 km2, está bajo la influencia pluviométrica de 18 estaciones, por tanto, ha sido necesario estimar la precipitación areal en base a los Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
83
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
polígonos de Thiessen (mapa Figura N° 2.35). Los resultados de la precipitación areal máxima en 24 hr, se resume en la tabla siguiente. Tabla Nº 2.34 Precipitación areal máxima en 24 hr (mm) – cuenca captación C.H. Pachachaca 3 PERIODO DE RETORNO (AÑOS)
CUENCA CH PA2
200
100
50
20
10
5
66.63
61.13
55.73
48.66
43.32
37.89
Obtención de los parámetros físicos
Para la definición de las avenidas que alcanzarán la bocatoma de derivación del aprovechamiento proyectado se ha considerado una única cuenca de aportación con las siguientes características: Tabla Nº 2.35 Parámetros físicos – cuenca captación C.H. Pachachaca 3 PARAMETRO AREA L
UNIDAD
6,703.23 km2 169.93 km2
DESCRIPCION Área de la cuenca Longitud del rio
s
0.02
Pendiente del rio
Tc
4.51 hr
Tiempo de concentración (Kirpich)
S CN
VALOR
169.48 59.98
Perdida Curva numero
Hidrograma unitario adimensional SCS
Utilizando el método del hidrograma unitario adimensional SCS, se ha determinado el caudal máximo de diseño para un periodo de retorno establecido. La metodología es la que se muestra a continuación:
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
84
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
La suavización del hidrograma triangular se logra con el siguiente hidrograma unitario propuesto por la SCS.
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
85
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Determinación de Curva Numero
Dada la magnitud del área de la cuenca, se ha determinado la curva numero en base a la cobertura vegetal del área de estudio. Se ha interpolado el mapa temático de cobertura vegetal, y en base a los valores asignados para cada tipo de suelo se ha obtenido la CN areal de la cuenca. El resumen del cálculo de la CN se muestra en la siguiente tabla. Tabla Nº 2.36 Calculo de la Curva Numero – cuenca captación C.H. Pachachaca 3 COBERTURA VEGETAL Agricultura costera y andina Area altoandina con escasa y sin vegetación Area urbana Bofedal Bosque relicto altoandino Bosque relicto mesoandino Bosque xérico interandino Glaciar Lagunas, lagos y cochas Matorral arbustivo Pajonal andino Plantación Forestal Río AREA TOTAL CUENCA CN
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
AREA 584.30 390.97 0.79 115.14 0.47 59.57 133.21 2.97 17.77 1393.22 3980.31 23.24 1.33 6,703.28 59.98
CN 71 75 85 85 60 66 65 100 100 62 55 55 100
86
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Caudal máximo de diseño (Qp)
Con la información básica anteriormente procesada se ha determinado el caudal máximo de diseño para los periodos de retorno. Los resultados se muestran en la Tabla Nº 2.37. Tabla Nº 2.37 Caudal máximo de diseño (m3/s) –captación C.H. Pachachaca 3 Tr (años)
Pmax (mm)
Pe (mm)
Qp (m3/s)
200
66.63
5.30
1,529.00
100
61.13
3.77
1,087.45
50
55.73
2.49
718.96
20
48.66
1.18
341.54
10
43.32
0.50
143.20
5
37.89
0.09
26.54
Figura N° 2.36 Caudal máximo de diseño (m3/s) –captación C.H. Pachachaca 3
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
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CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
2.4.
USOS Y DEMANDAS DE AGUA
Dentro de la zona comprendida entre el punto de captación de agua y el punto de devolución de agua al rio Pachachaca, no se han identificado demandas y/o usos del recurso hídrico; aunque se debe considerar un caudal ecológico para la preservación de la biodiversidad de flora y fauna existente. 2.4.1.
Caudal Ecológico
El marco teórico referencial del tema que nos ocupa conduce a considerar primero que el término "caudal" pertenece propiamente al campo de la hidrología, siendo una magnitud medible o cuantificable. Luego el adjetivo "ecológico" se refiere al mundo viviente y de la gestión de la naturaleza, que implica la existencia de "vida" en el agua aún en niveles mínimos. En ese orden de ideas surgió la necesidad de contar con un medio ambiente más limpio que garantice la vida normal de la flora y fauna, lo que a su vez generó planteamientos para que en los cursos de agua regulados circulen "caudales ecológicos". No existe un método óptimo o ideal, para determinar el caudal ecológico apropiado en forma general. Pero si existen una serie de métodos para determinar el caudal ecológico de acuerdo a criterios, objetivos y los servicios ambientales que ofrece la fuente hídrica a lo largo de su recorrido. Según la información encontrada, puede considerarse que en la actualidad, básicamente existen cinco métodos, a partir de los cuales se perfilan todas las metodologías existentes de cálculo de caudales ecológicos, estos son: Métodos hidrológicos, Métodos hidráulicos, Métodos hidrobiológicos, Métodos holísticos y Métodos eco-hidrológicos. En el presente estudio, la estimación de los caudales ambientales se ha realizado para evaluar el caudal ecológico utilizando 2 métodos hidrológicos y 2 métodos ecohidrológicos.
Métodos Hidrológicos
El caudal ecológico se determina a partir de datos hidrológicos tratados de distintas formas (caudales promedios, tanto por ciento del caudal medio, análisis de series temporales, etc.). MÉTODO ECUATORIANO
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
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CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Este método consiste en tomar el 5% del caudal medio anual de los últimos 10 años, este método es muy usado por varios países de América Latina. MÉTODO ESCOCES O MÉTODO DE RAFAEL HERAS Consiste en tomar el 20% del caudal medio mensual de 3 meses críticos consecutivos, es usado también por varios países de América Latina. Este método considera la importancia del factor ecológico, como la conservación de las especies de la zona, a fin de preservar el ecosistema.
Métodos Eco-hidrológicos
Es un enfoque híbrido entre el hidrológico y el hidrobiológico. El caudal de mantenimiento se calcula a partir de datos hidrológicos, pero adoptando como referente los requerimientos de una o varias especies objetivo. No utiliza simulación hidráulica. Es un enfoque muy adecuado para planificación. MÉTODO SUIZO La legislación suiza se basa en un método que utiliza unas fórmulas empíricas para la cuantificación del caudal mínimo. Pero con unas premisas de carácter especial. Para el establecimiento del caudal mínimo se hace una distinción entre aguas piscícolas y no piscícolas (o bien aguas sin interés piscícola aunque tengan peces. por las escasas dimensiones de los cauces). Así tendríamos: Aguas no piscícolas Un mínimo de 50 I/s o el 35% del caudal que es superado 347 días al año (Qps) siempre que sea menor o igual a 1 m3/s. Aguas piscícolas Se hacen distinciones en función de Qps. Para Qps>60 l/s: el caudal ecológico mínimo seria 50 l/s, añadiéndose 8 l/s por cada 10 l/s adicionales. Para Qps>160 l/s; el caudal ecológico mínimo sería 130 l/s, añadiéndose 4,4 l/s por cada 10 l/s adicionales. Para Qps> 560 l/s; el caudal ecológico mínimo sería 280 l/s, añadiéndose 31 l/s por cada 100 l/s adicionales.
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
89
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Para Qps> 2,500 l/s; el caudal ecológico mínimo sería 900 l/s, añadiéndose 21,3 l/s por cada 100 l/s adicionales. Para Qps>10,000 l/s; el caudal ecológico
mínimo sería 2500 l/s, añadiéndose 150
l/s por cada 1000 l/s adicionales. Para Qps>60,000 l/s; el caudal ecológico mínimo sería de 10,000 l/s. Para calcular el valor de Qps se propone la siguiente ecuación: 𝑄𝑝𝑠 = (𝑎 × 𝑄𝑀−𝐴 )/10 Siendo "QM-A" el caudal medio anual y "a" un coeficiente que toma los valores entre: 0.9; 1,8 y 2.7; dependiendo la variedad de peces que el río tenga.
MÉTODO ASTURIANO La normativa asturiana establece tres niveles de protección de los cauces, basando el cálculo del caudal mínimo en el método suizo. El caudal mínimo se calcula a partir del Qps, obtenido mediante la fórmula aceptada por la legislación suiza antes mencionada. Para el nivel de protección, el caudal ecológico mínimo será el mayor de los valores obtenidos de las siguientes fórmulas: •
Qeco = 50 l/s
(1)
•
Qeco = 0.35xQps
(2)
•
Qeco = (15xQps)/(LnQps)^2
•
Qeco = 0,25xQps + 75 l/s (4)
(3)
Aplicación de los métodos descritos
Se ha utilizado 4 métodos para determinar el caudal ecológico del proyecto. El caudal ecológico final corresponde al promedio de los valores obtenidos por los 4 métodos. Para una mayor explicación de cada uno de los métodos empleados se podrá revisar los conceptos en la fuente bibliográfica
("Análisis y propuesta de una metodología para la determinación del
caudal ecológico en centrales hidroeléctricas del Perú, aplicación a un caso típico", Tesis de grado académico de maestro en ciencias con mención en energética. Villanueva Ure, Justo Reynaldo y Alata Rey, Josue Eliezer. UNI 2011),
utilizada para el presente trabajo.
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
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CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Para el cálculo del caudal ecológico se ha utilizado una hoja Excel, previamente preparada en visual basic, que permite realizar los cálculos en forma automática. La estimación de los caudales ambientales en el cauce del rio Pachachaca correspondiente al tramo de operación de la central hidroeléctrica Pachachaca 3, se ha realizado a partir de los caudales medios mensuales (Tabla N° 2.28), de donde se determina el caudal medio anual (QM-A) es de 66.49 m3/s. También se ha analizado de la serie de caudales mensuales (Tabla N° 2.28) los tres meses consecutivos más críticos, obteniéndose para el año 1971, los meses de septiembre, octubre y noviembre cuyos valores son 10.79, 14.63 y 13.03, respectivamente. En la siguiente tabla se recogen el resumen del cálculo del caudal ecológico (Qe), aplicando los 4 métodos descritos: QMA
66.49m3/s
1.-METODO SUIZO QMA a Qps Qps Qe1 Qe2 Qe Qe
66.49m3/s 0.90 5.98m3/s 5983.85l/s 900.00l/s 742.00l/s 1642.00l/s 1.64m3/s
2.-METODO ASTURIANO QMA a Qps Qps Qe (1) Qe (2) Qe (3) Qe (4) Qe Qe
66.49m3/s 0.90 5.98m3/s 5983.85l/s 50.00l/s 2094.34595l/s 1186.73l/s 1570.96139l/s 2094.35l/s 2.09m3/s
3.-METODO ECUATORIANO QMA Qe
66.49m3/s 3.32m3/s
4.-METODO ESCOCES o METODO DE RAFAEL HERAS MES CRITICO CAUDAL (m3/s)
SET 10.79
OCT 14.63
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
NOV 13.03
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CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Qprom Qe
12.82m3/s 2.56m3/s
5.-CAUDAL ECOLOGICO SUIZO ASTURIANO ECUATORIANO ESCOCES PROMEDIO
1.64 2.09 3.32 2.56 2.41m3/s
Finalmente el caudal ecológico a nivel mensual es de 2.41 m3/s. En la Figura N° 2.37 se muestra los valores característicos de caudal medio mensual neto en el punto de captación de agua de la central hidroeléctrica Pachachaca 3.
Figura N° 2.37 Caudal mensual del rio Pachachaca (m3/s) –captación C.H. Pachachaca 3
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
92
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
En la Figura N° 2.38 se muestra gráficamente el caudal ecológico mínimo que se deberá de dejar pasar por la presa de la central hidroeléctrica según el promedio de los 4 métodos empleados del caudal medio anual que es de 2.41 m3/s.
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
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CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Figura N° 2.38 Caudal ecológico del rio Pachachaca (m3/s) –captación C.H. Pachachaca 3
2.4.2.
Demanda Futura
El tramo del rio Pachachaca entre el punto de captación y devolución del proyecto de la central hidroeléctrica no existe tomas de captación para agricultura, consumo poblacional o industrial. La demanda hídrica del Proyecto está determinada por el caudal máximo de diseño de la Central Hidroeléctrica Pachachaca 3, el cual es de 25.00 m3/s. en la Tabla N° 2.38 se muestra la demanda futura a nivel mensual. Tabla Nº 2.38 Demanda mensual futura (m3/s: MMC) – Central Hidroeléctrica Pachachaca 3 UNIDAD CAUDAL (m3/s) VOLUMEN (MMC)
SEP
OCT
NOV
DIC
ENE
FEB
MAR
ABR
MAY
JUN
JUL
AGO
PROM
25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00
25.00
64.80 66.96 64.80 66.96 66.96 60.48 66.96 64.80 66.96 64.80 66.96 66.96 788.40
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
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CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
2.5.
BALANCE HÍDRICO
Efectuado el cálculo de la demanda hídrica, que corresponde a la demanda futura de la central hidroeléctrica y el caudal ecológico, mas no existe otras demandas de agua y tomando como referencia la oferta hídrica y la cuantificación de caudales y volúmenes de agua disponibles a nivel de la cuenca del rio Pachachaca analizada, se ha elaborado el balance hídrico en la situación de oferta actual vs demanda con proyecto.
Balance actual: Oferta Actual vs demanda con proyecto
En el área del proyecto no existe uso consuntivo de agua; efectuado el cálculo de la demanda hídrica no consuntiva y el caudal ecológico y tomando como referencia la oferta hídrica y la cuantificación de caudales y volúmenes de agua disponibles a nivel de la cuenca analizada, se tiene el grafico de oferta y demanda hídrica. Donde apreciamos el comportamiento mensual de la demanda hídrica, en la situación con proyecto. En las Tablas N° 2.39, 2.40 y 2.41 se muestra el estado del balance hídrico con persistencia de caudal medio mensual de 95%, 90% y 75%, respectivamente. Figura N° 2.39 Oferta hídrica 90% y demanda hídrica total (m3/s) – Proyecto C.H. Pachachaca 3
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
95
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Tabla Nº 2.39 Balance hídrico 95% con proyecto en Captación C.H. Pachachaca 3 OCT
NOV
DIC
ENE
FEB
MAR
ABR
MAY
JUN
JUL
AGO
2.60
2.60
2.60
2.60
2.60
2.60
2.60
2.60
2.60
2.60
2.60
2.60
MMC
6.74
6.96
6.74
6.96
6.96
6.29
6.96
6.74
6.96
6.74
6.96
6.96
m3/s
25.00 25.00 25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00 25.00
MMC
64.80 66.96 64.80
66.96
66.96
60.48
66.96
64.80
66.96
64.80
66.96 66.96
m3/s
27.60 27.60 27.60
27.60
27.60
27.60
27.60
27.60
27.60
27.60
27.60 27.60
MMC
71.54 73.92 71.54
73.92
73.92
66.77
73.92
71.54
73.92
71.54
73.92 73.92
112.06
91.39
65.31
TOTAL
DEMANDA HIDRICA
SEP
m3/s
Demanda Energética
OFERTA HIDRICA
UNIDAD
Aguas superficiales rio Pachachaca en tramo CH al 95% Total
m3/s
12.37 14.74 17.71
36.43
75.31
40.40
28.27
18.27 14.71
MMC
32.06 39.49 45.91
97.58
201.71 271.09 244.79 169.28 108.21
73.27
48.93 39.39 1,371.72
MMC
32.06 39.49 45.91
97.58
201.71 271.09 244.79 169.28 108.21
73.27
48.93 39.39 1,371.72
BALANCE HIDRICO
COMPONENTES
m3/s
12.37 14.74 17.71
27.60
27.60
27.60
27.60
27.60
27.60
27.60
18.27 14.71
Demanda atendida
MMC
32.06 39.49 45.91
73.92
73.92
66.77
73.92
71.54
73.92
71.54
48.93 39.39
Caudal Ecológico
Total
% SUPERAVIT (+) DEFICIT (-)
DISPONIBILIDAD HIDRICA NETA 95%
81.99 788.40 870.39
711.33
39.08 48.58 60.45 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 62.68 48.42
m3/s
0.00
0.00
0.00
8.83
47.71
63.79
37.71
12.80
0.67
0.00
MMC
0.00
0.00
0.00
23.66
127.78 204.32 170.87
84.46
97.74
34.29
1.73
0.00
0.00 0.00
m3/s
15.23 12.86
9.89
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
9.33
12.89
MMC
39.47 34.43 25.63
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
24.99 34.54
m3/s
9.77
12.14 15.11
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
15.67 12.11
MMC
25.33 32.53 39.17
66.96
66.96
60.48
66.96
64.80
66.96
64.80
41.97 32.42
660.38 159.06
629.34
Tabla Nº 2.40 Balance hídrico 90% con proyecto en Captación C.H. Pachachaca 3 OCT
NOV
DIC
ENE
FEB
MAR
ABR
MAY
JUN
JUL
AGO
2.60
2.60
2.60
2.60
2.60
2.60
2.60
2.60
2.60
2.60
2.60
2.60
MMC
6.74
6.96
6.74
6.96
6.96
6.29
6.96
6.74
6.96
6.74
6.96
6.96
m3/s
25.00 25.00 25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00 25.00
MMC
64.80 66.96 64.80
66.96
66.96
60.48
66.96
64.80
66.96
64.80
66.96 66.96
m3/s
27.60 27.60 27.60
27.60
27.60
27.60
27.60
27.60
27.60
27.60
27.60 27.60
MMC
71.54 73.92 71.54
73.92
73.92
66.77
73.92
71.54
73.92
71.54
73.92 73.92
40.89
79.15
123.48 109.09
68.67
TOTAL
DEMANDA HIDRICA
SEP
m3/s
Demanda Energética
OFERTA HIDRICA
UNIDAD
Aguas superficiales rio Pachachaca en tramo CH al 90% Total
m3/s
14.20 15.35 20.76
45.02
29.31
19.27 16.07
MMC
36.82 41.10 53.82 109.51 211.99 298.73 292.19 177.99 120.59
75.97
51.60 43.04 1,513.35
MMC
36.82 41.10 53.82 109.51 211.99 298.73 292.19 177.99 120.59
75.97
51.60 43.04 1,513.35
BALANCE HIDRICO
COMPONENTES
m3/s
14.20 15.35 20.76
27.60
27.60
27.60
27.60
27.60
27.60
27.60
19.27 16.07
Demanda atendida
MMC
36.82 41.10 53.82
73.92
73.92
66.77
73.92
71.54
73.92
71.54
51.60 43.04
Caudal Ecológico
Total
% SUPERAVIT (+) DEFICIT (-)
DISPONIBILIDAD HIDRICA NETA 90%
81.99 788.40 870.39
731.93
46.42 50.98 72.66 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 66.66 53.88
m3/s
0.00
0.00
0.00
13.29
51.55
41.07
17.42
1.71
0.00
MMC
0.00
0.00
0.00
35.59
138.06 231.96 218.26 106.45
46.66
4.43
0.00
0.00
m3/s
13.40 12.25
6.84
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
8.33
11.53
MMC
34.72 32.82 17.72
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
22.32 30.88
m3/s
11.60 12.75 18.16
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
16.67 13.47
MMC
30.08 34.14 47.08
66.96
66.96
60.48
66.96
64.80
66.96
64.80
44.64 36.08
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
95.88
81.49
0.00 781.42 138.46
649.94
96
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Tabla Nº 2.41 Balance hídrico 75% con proyecto en Captación C.H. Pachachaca 3 OCT
NOV
DIC
ENE
FEB
MAR
ABR
MAY
JUN
JUL
AGO
2.60
2.60
2.60
2.60
2.60
2.60
2.60
2.60
2.60
2.60
2.60
2.60
MMC
6.74
6.96
6.74
6.96
6.96
6.29
6.96
6.74
6.96
6.74
6.96
6.96
m3/s
25.00 25.00 25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00 25.00
MMC
64.80 66.96 64.80
66.96
66.96
60.48
66.96
64.80
66.96
64.80
66.96 66.96
m3/s
27.60 27.60 27.60
27.60
27.60
27.60
27.60
27.60
27.60
27.60
27.60 27.60
MMC
71.54 73.92 71.54
73.92
73.92
66.77
73.92
71.54
73.92
71.54
73.92 73.92
52.07
97.40
138.62 124.49
84.07
TOTAL
DEMANDA HIDRICA
SEP
m3/s
Demanda Energética
OFERTA HIDRICA
UNIDAD
Aguas superficiales rio Pachachaca en tramo CH al 75% Total
m3/s
15.46 17.67 23.06
50.12
33.29
20.36 16.88
MMC
40.08 47.32 59.77 139.48 260.87 335.34 333.42 217.91 134.24
86.29
54.52 45.21 1,754.46
MMC
40.08 47.32 59.77 139.48 260.87 335.34 333.42 217.91 134.24
86.29
54.52 45.21 1,754.46
BALANCE HIDRICO
COMPONENTES
m3/s
15.46 17.67 23.06
27.60
27.60
27.60
27.60
27.60
27.60
27.60
20.36 16.88
Demanda atendida
MMC
40.08 47.32 59.77
73.92
73.92
66.77
73.92
71.54
73.92
71.54
54.52 45.21
Caudal Ecológico
Total
% SUPERAVIT (+) DEFICIT (-)
DISPONIBILIDAD HIDRICA NETA 75%
81.99 788.40 870.39
752.45
51.46 60.28 81.84 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 71.02 57.11
m3/s
0.00
0.00
0.00
24.47
69.80
56.47
22.52
5.69
0.00
MMC
0.00
0.00
0.00
65.55
186.95 268.57 259.50 146.37
111.02
96.89
60.32
14.75
0.00
0.00 0.00
m3/s
12.14
9.93
4.54
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
7.24
10.72
MMC
31.46 26.60 11.77
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
19.40 28.72
m3/s
12.86 15.07 20.46
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
25.00
17.76 14.28
MMC
33.34 40.36 53.03
66.96
66.96
60.48
66.96
64.80
66.96
64.80
47.56 38.24
1,002.01 117.94
670.46
Módulos de Disponibilidad Hídrica Neta
En la tabla que se presenta a continuación se recoge la disponibilidad hídrica neta en el punto de captación de agua de la hidroeléctrica Pachachaca 3. Esta serie de caudales se ha generado a partir de la obtenida para toda la cuenca de aportación a la Central hidroeléctrica, restándole los caudales ecológicos anteriormente calculados: La disponibilidad hídrica neta en el punto de captación de la central hidroeléctrica mostrada a nivel mensual, en módulos de persistencia en la serie de la Tabla N° 2.42, cuyos valores mensuales ha sido calculado descontando el caudal ecológico. En la Tabla N° 2.43 se muestra en unidades de volumen total mensual. En la Figura N° 2.40 se presenta los módulos de la disponibilidad hídrica neta en unidades de caudal medio.
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
97
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
Tabla Nº 2.42 Módulos de caudal medio neto en Captación C.H. Pachachaca 3 (m3/s) – Rio Pachachaca CAUDAL
SEP
OCT
NOV
DIC
ENE
FEB
MAR
ABR
MAY
JUN
JUL
AGO
PROM
Qprom
15.12 18.85 28.45 65.21 116.51 157.62 140.39 94.43 55.29 35.83 22.12 16.82
63.89
Q75%
12.86 15.07 20.46 49.47
94.80
136.02 121.89 81.47 47.52 30.69 17.76 14.28
53.52
Q90%
11.60 12.75 18.16 38.29
76.55
120.88 106.49 66.07 42.42 26.71 16.67 13.47
45.84
Q95%
9.77
12.14 15.11 33.83
72.71
109.46
88.79
62.71 37.80 25.67 15.67 12.11
41.31
Qrequerido 25.00 25.00 25.00 25.00
25.00
25.00
25.00
25.00 25.00 25.00 25.00 25.00
25.00
Tabla Nº 2.43 Módulos de volumen neto en Captación C.H. Pachachaca 3 (MMC) – Rio Pachachaca VOLUMEN
SEP
OCT
NOV
DIC
ENE
FEB
MAR
ABR
MAY
JUN
JUL
AGO
TOTAL
Vprom
39.20 50.49 73.74 174.66 312.07 381.33 376.01 244.77 148.09 92.87 59.24 45.04 1997.51
V75%
33.34 40.36 53.03 132.51 253.91 329.05 326.46 211.17 127.28 79.55 47.56 38.24 1672.47
V90%
30.08 34.14 47.08 102.55 205.02 292.44 285.22 171.25 113.62 69.23 44.64 36.08 1431.35
V95%
25.33 32.53 39.17
90.62
194.74 264.80 237.83 162.54 101.25 66.53 41.97 32.42 1289.72
Vrequerido 64.80 66.96 64.80
66.96
66.96
60.48
66.96
64.80
66.96
64.80 66.96 66.96
788.40
Figura N° 2.40 Módulos de caudal medio neto en Captación C.H. Pachachaca 3 – Rio Pachachaca
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
98
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
2.6. DESCRIPCION DEL PLAN DE APROVECHAMIENTO E INGENIERIA DEL
PROYECTO CENTRAL HIDROELECTRICA PACHACHACA 3 2.6.1.
Descripción de la Operación del Sistema Hidráulico Actual
La Cuenca Hidrográfica del río Pachachaca es un sistema hidrográfico natural que da origen al río del mismo nombre. No se han identificado demandas de uso consuntivo en el tramo desde la captación hasta la devolución de la C.H. Pachachaca 3. Según los datos obtenidos, no existen planes de construcción de nuevas bocatomas y/o de nuevas instalaciones para consumo de agua en este tramo del rio Pachachaca, además por tratarse de un valle estrecho y de laderas empinadas hay pocas probabilidades de expansión agrícola. Los recursos hídricos que serán aprovechados en la C.H. Pachachaca 3 están conformado principalmente por el caudal proveniente del río Pachachaca por medio de una bocatoma para aprovechar la escorrentía natural que se produce en la parte altas de la cuenca del rio Pachachaca. El proyecto no cuenta con ningún tipo de reservorio para regulación horaria en la zona de la captación, por lo que la central operará con las aguas que vengan por el río, sin alterar en nada su régimen, por tanto son devueltas al río con el mismo régimen que las recibe en la toma. A su vez desde la toma del proyecto se descargará el caudal ambiental que atienda los requerimientos ecológicos que deben respetarse en el tramo de operación de la central hidroeléctrica Pachachaca 3. No se conoce proyectos que hagan incrementar la demanda hídrica a futuro en el tramo de río aprovechado por el proyecto, además no hay planes y posibilidades de aprovechamientos hídricos mayores por tratarse de un cañón muy estrecho y de laderas empinadas. El proyecto C.H. Pachachaca 3 podrá captar y turbinar las aguas que transiten por la sección de captación proyectada en el cauce del rio Pachachaca, luego de descontarse el caudal ecológico que discurrirá hacia aguas abajo permanentemente. El caudal neto promedio multianual al 90% de persistencia oscila en 45.84 m3/s, sin embargo para esta persistencia como podemos apreciar en la Tabla N° 2.44, en la temporada húmeda de enero a abril tiene un promedio de 92.50 m3/s, en la época de
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
99
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
estiaje de junio hasta octubre se tiene un promedio de 16.24 m3/s. Estos caudales netos servirán para poner en operación las turbinas del proyecto hidroeléctrico. Los volúmenes de agua que se requieren para operar la C.H. Pachachaca 3 varían desde 30.08 MMC en el mes de septiembre hasta 292.44 MMC en el mes de febrero, según como se muestra en la Tabla N° 2.44. Tabla Nº 2.44 Caudal medio neto en Captación C.H. Pachachaca 3 (m3/s) – Rio Pachachaca MODULO
SEP
Caudal (m3/s)
OCT
NOV
11.60 12.75 18.16
DIC
ENE
38.29
76.55
FEB
MAR
120.88 106.49
ABR
MAY
66.07
42.42
PROM/ TOTAL 26.71 16.67 13.47 45.84 JUN
JUL
AGO
Volumen (MMC) 30.08 34.14 47.08 102.55 205.02 292.44 285.22 171.25 113.62 69.23 44.64 36.08 1431.35
Caudal medio neto en Captación C.H. Pachachaca 3 (m3/s) – Rio Pachachaca
2.6.2.
Planteamiento Hidráulico General de las Obras Civiles
El potencial hídrico del río Pachachaca se está aprovechando para generar la energía eléctrica en la central hidroeléctrica C.H. Pachachaca 3. El proyecto propone el emplazamiento de una estructura de cierre total del río Pachachaca, mediante un dique de concreto (presa), a fin de elevar el nivel de agua del Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
100
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
río y obtener una carga para generación hidroeléctrica. La presa presenta un barraje fijo de concreto de alta resistencia anclados y empotrados en el cauce y márgenes del río. Presenta dos compuertas radiales móviles tipo “taintor”, sobre la cresta de la parte central del barraje.
Premisas Generales de Diseño -
Para fines de diseño se utilizó la cartografía del IGN a escala 1/50000, geología regional y estudio hidrológico actualizado.
-
La ingeniería de la presa y obras conexas que se presenta, incluye los elementos necesarios para realizar la operación de cierre, aprovechamiento y generación de energía eléctrica: barraje fijo, compuertas radiales pivotantes, toma de agua para generación, bocal de captación, puente de maniobras, muros de encauzamiento aguas arriba y aguas abajo y poza de disipación de energía.
-
La presa tendrá capacidad para permitir el tránsito del caudal equivalente a un periodo de retorno de 200 años, que se aliviará a través de los dos vanos controlados por las compuertas móviles
Criterios de Diseño
El diseño de la obra de cierre se realizó siguiendo los criterios técnicos establecidos por el Bureau of Reclamation (USBR) y por las prácticas usuales de ingeniería en proyectos similares, siendo estos principalmente los siguientes: De la Obra de Cierre i.
El ancho del cauce del rio Pachachaca en la zona de la presa es aproximadamente de 29.0 m en el fondo y 238.2 metros a la altura de la corona.
ii.
La estructura vertedora proyectada sobre la presa, prevé en acción combinada el ducto de purga, eliminar la avenida máxima de diseño de 1,529 m3/s equivalente a un período de retorno de 200 años, de acuerdo al estudio hidrológico.
iii.
Para eliminar los sólidos acumulados en el cauce, se ha proyectado un ducto de purga a un nivel de 1,536.41 msnm, en la parte central del dique.
iv.
La operación de la captación y del barraje móvil se prevé realizar a través de compuertas que serán maniobradas desde el puente de maniobras ubicado entre pilares.
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
101
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
v.
La bocal de captación permitirá derivar un caudal máximo de diseño hacia las turbinas de generación eléctrica de 25.0 m3/s. 2.6.3.
Información básica
Coordenadas de Captación y Devolución
Según el planteamiento de las obras hidráulicas y la generación eléctrica, la captación se encuentra en el eje de la presa a una cierta altura del lecho del río (cota de lecho de río = 1528.41 msnm), y la devolución aguas abajo de la presa (al pie de la poza disipadora de energía). De esta manera las coordenadas de captación en el sistema UTM WGS84, son: Este =
715 834.55 m
Norte = 8 497 232.26 m Elevación = 1536.41 msnm Las coordenadas de devolución son: Este =
715 700.40 m
Norte = 8 497 341.71 m Elevación = 1524.85 msnm
Caudal de diseño
Los caudales ofertados al 90%, para Central Hidroeléctrica Pachachaca No 3, fueron obtenidos en el estudio hidrológico, y se resumen en la siguiente tabla: MODULO Q90%
SEP
OCT
NOV
DIC
ENE
FEB
MAR
ABR
MAY
JUN
JUL
AGO
PROM
11.60 12.75 18.16 38.29 76.55 120.88 106.49 66.07 42.42 26.71 16.67 13.47
45.84
Bajo esta persistencia de caudales y considerando un caudal de diseño de 25.0 m3/s, se logra que: durante 7 meses (Diciembre, Enero, Febrero, Marzo, Abril, Mayo, y Junio), la Central Hidroeléctrica funcione a su capacidad total, y durante 5 meses (Julio, Agosto, Septiembre, Octubre, y Noviembre), a una capacidad menor a la de su diseño. Considerando este planteamiento se lograría un factor de planta de 0.83, debido al abastecimiento de agua. La potencia generada mensual se muestra en el siguiente cuadro:
Estudio de Aprovechamiento Hídrico de la C.H. Pachachaca 30
102
CENTRAL HIDROELÉCTRICA PACHACHACA 3
MODULO Potencia (Mw)
2.6.4.
SEP OCT
NOV
7.98
12.50 17.20 17.20 17.20 17.20 17.20 17.20 17.20 11.47
8.77
DIC
ENE
FEB
MAR
ABR
MAY
JUN
JUL
AGO PROM 9.27
14.20
Descripción de las Obras proyectadas
El tipo de presa seleccionada es de gravedad, con dos compuertas móviles provistas sobre el umbral de la cresta del vertedero. La presa incluye las siguientes obras principales: a) Cuerpo de la presa b) Aliviadero de excedencias c) Obra de toma d) Deflexión de salida e) Obras de control y desvío. f) Compuertas de control g) Muros de encauzamiento a) Cuerpo de la presa Constituye el elemento principal de cierre, proyectado transversalmente al eje del río Pachachaca. Se plantea construir de concreto monolítico, con una proporción de altura base de 0.60, vertical hacia aguas arriba y con un talud de 0.6:1 (H:V) hacia aguas abajo. La altura de la presa tomando como referencia la cota del río (1,528.41 msnm) es de 94.5 m (cota de corona: 1,622.91 msnm). Por debajo del lecho del río, se considera un empotramiento de no menor de 30 en la parte central del río. En la parte superior, la corona tiene una longitud de 243.0 metros. Sobre ella yacen los motores eléctricos de izaje de las compuertas de control de avenidas. En la parte central y superior de la presa, a una cota de 1,606.41 msnm, se tiene dos vanos que funcionan como aliviadero. En la parte interna del cuerpo se dispone de una galería de control de filtraciones, ubicada a una cota de 1,546.41 msnm. La verificación de la estabilidad de la sección del cuerpo de presa, se ha analizado el deslizamiento de los taludes frente a condiciones críticas con embalse lleno y vacío, aplicando el método de Bishop simplificado, el cual considera en el talud una superficie de deslizamiento cilíndrica, sobre la cual actúan fuerzas activas como su peso propio y el empuje del agua y como fuerzas pasivas resistentes que contrarrestan el
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deslizamiento la resultante de la fuerza de cohesión y rozamiento actuando a lo largo de la superficie considerada b) Aliviadero de excedencias Ubicada en la parte central superior de la presa, son dos vanos separados por un pilar de concreto de 2.0 m de ancho. Cada vano presenta un ancho de 16.0 metros y una altura de 14.5 m, su operación de cierre y apertura está controlada mediante dos compuertas radiales de tipo “tainder”. Aguas abajo se tiene una rampa para el descenso del agua, el cual desciende con la pendiente del cuerpo de presa. Posteriormente, se proyecta una poza disipadora de energía de 12.50 m (J_K) de profundidad, 70.0 m de longitud y 3.00 m de espesor, que incluye a la salida una uña de empotramiento con talud 1:1, y tubos de PVC de 4” de diámetro contra la acción de la sub-presión. A continuación, se proyecta contra la erosión, un enrocado de 30.0 m de longitud a todo el ancho del cauce.
Esquema del aliviadero de excedencias. Tomado de “Hydraulic Structures for Flow diversion and Storage” ( Kharagpur, 2014)
c) Obra de toma La obra de toma del sistema de descarga de la presa Pachachaca 3 está ubicada en la parte central, aguas arriba de la presa, a una cota de 1,536.41 msnm, aproximadamente
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a 10 m. por encima del túnel de desvío. El empalme con dicho túnel se efectúa mediante un pique circular inclinado a 45º La estructura de toma es de sección semi-exagonal de concreto armado, de 3.30 m. de lado y 7 m. de altura. Cada uno de los tres vanos van protegidos con rejillas, destinadas a impedir el acceso al conducto de elementos extraños. d)
Deflector de Salida
Como estructura terminal de la obra de descarga se ha proyectado un deflector de salida, con un ángulo de lanzamiento de 20º. Este dispositivo terminal permitirá lanzar el flujo de salida del túnel sobre el cauce del rio Pachachaca. Esta cubeta de lanzamiento tendrá un ancho de 3.50 m, igual al ancho del túnel, y quedará enmarcada en muros laterales de 3.50 m de alto. Esta estructura del túnel de descarga será construida desde el inicio de la obra, como parte integrante de la obra de desvío del rio. Forma también parte de estas obras, la protección del cauce y laderas del rio Pachachaca a la salida del túnel de descarga. Esta protección se consigue con un solado de concreto de 2.0 m, de espesor y muros de concretos armado de 3.50 m de salida. e) Obras de control y desvío Está constituido por una embocadura, a los 13 metros del túnel de diseño, túnel, y cámara de compuertas. La embocadura tiene las siguientes dimensiones 3.50 x 3.50 m. con transiciones elípticas y circulares que eviten depresiones que pudieran ocasionar pérdidas y fenómenos de cavitación. A 2.50 m. del inicio se han dejado dos ranuras laterales donde se alojarán las ataguías que en su momento servirá de cierre de desvío. En este sector el túnel es cuadrado de 3.50 x 3.50 m. La cámara de compuertas es de 12 m. de longitud y sección rectangular abovedada (baúl), de 4.20 x 6.50 m. (la altura es ligeramente variada; con un revestimiento de concreto de 0.50 m. Esta cámara alojará los elementos electromecánicos de Obra de entrega, o sea, los dispositivos de control, (compuertas tipo BUREAU) y de regulación (Compuertas de sector) que servirán para suministrar los caudales de aprovechamiento. f) Compuertas de control de excedencias
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Las compuertas instaladas para el control de excedencias son de tipo radial “taintor” pivotante. Se consideran la instalación de dos compuertas de 16.0 m de ancho cada una, separada por un pilar de 2.0 m de ancho. La compuerta permite elevar la cota del agua embalsada y realizar grandes evacuaciones o regular dicha cota. Está formada por tablero mecano-soldado curvo que soporta el empuje hidráulico y lo trasmite radialmente a los empotramientos realizados en el hormigón por medio de brazos articulados. La compuerta viene especificada por las dimensiones del hueco a obturar el radio de giro la carga de agua a soportar y la tipología del accionamiento. El tablero esta reforzada mediante vigas horizontales y verticales que mejoran la resistencia y rigidez del conjunto. El accionamiento se da mediante dos cilindros oleo-hidráulicos a presión, mediante sistemas mecánicos de cable que facilita la fuerza motriz para hacer girar la compuerta sobre su eje. Los grupos de presión disponen de dos motobombas eléctricas y una bomba manual de emergencia, además de elementos de seguridad como presos-tatos válvula reguladora, manómetros, etc. g) Muros de Encauzamiento Con la finalidad de evitar desbordes y afectar márgenes del río desprotegidas, aguas abajo de la presa, el proyecto contempla encauzar el río mediante la proyección de muros y diques que impidan los desbordes ante grandes caudales evacuados, que podrían producirse principalmente en períodos de avenidas. Los muros de encauzamiento se extienden a lo largo de la poza disipadora de energía, en una longitud de 100.0 metros. La cota de coronación se establece en 1,548.91 msnm.
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Tabla Nº 2.45 Características de la Presa Pachachaca 3 Caudal de Máximas Avenidas Q diseño
1,529.0 m3/s
Cuerpo de presa Longitud de corona
243.0 m
Nivel de corona
1,622.91 msnm
Nivel de toma
1,536.41 msnm
Nivel normal de operación (NAMO)
1,616.41 msnm
Aliviadero de excedencias Ancho total
34.0 m (incluyendo el pilar central de 2.0 m)
# compuertas
02 unid.
Ancho de compuertas
16.00 m
Longitud poza disipadora
70.00 m
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3. CONCLUSIONES
A continuación se recopilan los principales datos recogidos en el presente informe:
La cuenca del río Pachachaca hasta el punto de captación de agua para el proyecto tiene un área de 6,703.23 km2.
La cuenca del río Pachachaca hasta el área del proyecto presenta una altitud media de 4,056.40 m.s.n.m. Dentro de esta cuenca se distinguen dos condiciones climáticas, fría y seca en las alturas, cálida y húmeda en el área próxima al proyecto sobre los 1,602 m.s.n.m. (nivel de agua en la toma).
A partir de los datos de precipitación analizados y de los caudales registrados en la estación de aforos de Puente Cunyac se han generado series de caudales entre los años 1964 y 2015 mediante la utilización del modelo precipitación – escorrentía Lutz Scholz. El caudal medio obtenido en la estación de aforo Puente Cunyac es de 245.14 m3/s. A partir de este caudal se ha realizado una trasposición al resto de la cuenca de aportación analizada. Los caudales medios obtenidos se recogen en la siguiente tabla: Superficie de aportación (km2) 24,715.27 6,703.23
Cuenca Estación Puente Cunyac Pachachaca hasta bocatoma
Caudal medio (m3/s) 245.14 66.49
Los módulos de disponibilidad hídrica neta (m3/s), que corresponde al caudal del rio Pachachaca con persistencias de caudal señaladas y restando el caudal ecológico, se muestra en la tabla siguiente:
CAUDAL
SEP
OCT
NOV
DIC
ENE
FEB
MAR
ABR
MAY
JUN
JUL
AGO
PROM
Qprom
15.12
18.85
28.45
65.21
116.51
157.62
140.39
94.43
55.29
35.83
22.12
16.82
63.89
Q75%
12.86
15.07
20.46
49.47
94.80
136.02
121.89
81.47
47.52
30.69
17.76
14.28
53.52
Q90%
11.60
12.75
18.16
38.29
76.55
120.88
106.49
66.07
42.42
26.71
16.67
13.47
45.84
Q95%
9.77
12.14
15.11
33.83
72.71
109.46
88.79
62.71
37.80
25.67
15.67
12.11
41.31
Qrequerido
20.00
20.00
20.00
20.00
20.00
20.00
20.00
20.00
20.00
20.00
20.00
20.00
20.00
A partir de los datos de precipitaciones máximas en 24 horas disponibles y aplicando el método del hidrograma adimensional del SCS se han estimado las
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avenidas en la zona de la captación de agua para diferentes periodos de retorno, obteniéndose los caudales que se muestra en la siguiente tabla.
Tr (años)
Pmax (mm)
Pe (mm)
Qp (m3/s)
200
66.63
5.30
1,529.00
100
61.13
3.77
1,087.45
50
55.73
2.49
718.96
20
48.66
1.18
341.54
10
43.32
0.50
143.20
5
37.89
0.09
26.54
El caudal máximo requerido para el funcionamiento de la central hidroeléctrica Pachachaca 3 es de 25 m3/s.
En base al caudal medio del 90% de persistencia, la potencia generada mensual se muestra en el siguiente cuadro:
MODULO Potencia (Mw)
SEP OCT
NOV
7.98
12.50 17.20 17.20 17.20 17.20 17.20 17.20 17.20 11.47
8.77
DIC
ENE
FEB
MAR
ABR
MAY
JUN
JUL
AGO PROM 9.27
14.20
El caudal ambiental mínimo que deben circular por el curso de agua aguas debajo de la bocatoma se han estimado a partir de los criterios hidrológicos y ecohidrológicos, según el cual, el caudal ecológico será como mínimo 2.41 m3/s en forma permanente en el cauce del rio Pachachaca.
Las obras civiles para la central consiste en: una estructura de cierre total del río Pachachaca, mediante un dique de concreto
El tipo de presa seleccionada es de gravedad, con dos compuertas móviles provistas sobre el umbral de la cresta del vertedero. La presa incluye las siguientes obras principales: Cuerpo de la presa, Aliviadero de excedencias, Obra de toma, Deflexión de salida, Obras de control y desvío, Compuertas de control y Muros de encauzamiento.
El proyecto de C.H. Pachachaca 3, no perturba y no cambia condiciones naturales del uso del recurso hídrico aguas abajo y aguas arriba de su ubicación, dado que no prevé construcción de embalses o reservorios para la regulación estacional de agua.
La C.H. Pachachaca 3, operará bajo un régimen hidrológico que respete los derechos de terceros y en beneficio del medio ambiente, usando el recurso hídrico
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disponible de modo no consuntivo, estrictamente según programas semanales y mensuales en coordinación con las autoridades de agua competentes, en respeto de preferencia de uso del recurso hídrico bajo el siguiente orden que se enuncia: Uso Primario, Uso Poblacional, y Uso Productivo y otro, según la Ley.
4. ANEXOS
A continuación se recopilan los principales datos recogidos en el presente informe:
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