Hidrolg_anchach Final 30.05.15

ESTUDIO HIDROLOGICO INSTALACION DEL SERVICIO DE AGUA DEL SISTEMA DE RIEGO ANCHACHUASI VINCHOS, DISTRITO DE VINCHOS - HUAMANGA - AYACUCHO

AYACUCHO – PERU Mayo, del 2015

Instalación del Servicio de Agua del Sistema de Riego Anchachuasi Vinchos, Distrito de Vinchos – Huamanga - Ayacucho

ESTUDIO DE HIDROLOGIA

INDICE PRESENTACION.............................................................................................................................................................................. 6 RESUMEN .............................................................................................................................................................................................. 7 1

GENERALIDADES...........................................................................................................................................................13 1.1

I NTR OD U CCIO N ............................................................................................................................................................................13

1.2

OB JET IVO S D EL EST UD IO ....................................................................................................................................................14 1.2.1

OBJETIVO GENERAL................................................................................................................................................................14

1.2.2

OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................................................................................................14

1.3

A NT ECED ENT ES .............................................................................................................................................................................14

1.4

S ITU A CIO N A CTU AL ..................................................................................................................................................................15 1.4.1

1.5

1.6

2

DESCRIPCION DEL SISTEMA HIDRAULICO PLANEADO..............................................................................16

M ET O DOLOGI A D E T RAB A JO .......................................................................................................................................... 17 1.5.1

ACTIVIDADES PRELIMINARES............................................................................................................................................... 17

1.5.2

TRABAJOS DE CAMPO ............................................................................................................................................................ 17

1.5.3

TRABAJOS DE GABINETE ....................................................................................................................................................... 17

1.5.4

ANÁLISIS DE LABORATORIO .................................................................................................................................................18

1.5.5

ACTIVIDADES DESARROLLADAS ..........................................................................................................................................18

I NFO RM ACIO N BA SI CA D IS PON IBL E ......................................................................................................................18 1.6.1

INFORMACIÓN CARTOGRÁFICA ..........................................................................................................................................18

1.6.2

INFORMACIÓN HIDROMETEOROLÓGICA ..........................................................................................................................19

1.7

CO ND ICI ONES ECO LO GICA S .............................................................................................................................................19

1.8

A CTIVI D AD A GRI COL A Y P ECU A RIA ........................................................................................................................24 1.8.1

PRINCIPALES CULTIVOS ..............................................................................................................................................24

1.8.2

ACTIVIDAD PECUARIA .................................................................................................................................................24

1.8.3

OTRAS ACTIVIDADES ....................................................................................................................................................24

DIAGNOSTICO Y CARACTERISTICAS FISICAS DE LA CUENCA...............................25 2.1

CA R A CT ERI ZA CION HI DRO GRA FI CA D EL A R EA DE EST U DIO ........................................................25

2.2

U BI CA CI ON Y D EM AR CACIO N D E L A CU EN CA ..............................................................................................25 2.2.1

UBICACIÓN ..............................................................................................................................................................................25 a. Ubicación Política ............................................................................................................................................................. 25 b. Ubicación Geográfica..................................................................................................................................................... 25 c. Demarcación Hidrográfica .......................................................................................................................................... 26

2.2.2

ÁMBITO JURISDICCIONAL ....................................................................................................................................................26

2.3

A CCESIBILI DA D Y V IA S DE COM UNI CA CION ..................................................................................................27

2.4

CA R A CT ERI STI CAS FI SI CA S D E LA UN ID A D HI D RO GRA FI CA U ST UN A .............................. 28 2.4.1

SISTEMA HIDROGRÁFICO DE LA ZONA DE ESTUDIO ................................................................................ 28

2.4.2

CARACTERISTICAS FISIOGRÁFICAS DE LA MICROCUENCA ....................................................................29

PESCS - MUNI VINCHOS

2



2.4.3

PARAMETROS DE SUPERFICIE.................................................................................................................................29 a. Divisoria de la cuenca, Perímetro (P) ............................................................................................................. 29 b. Área de recepción y drenaje (A)......................................................................................................................... 30

2.4.4

PARAMETROS DE FORMA ..........................................................................................................................................31

FORMA DE LA CUENCA .............................................................................................................................................................................31 a. Longitud axial de la cuenca (L).............................................................................................................................. 31 b. Ancho medio (B) .............................................................................................................................................................. 31 c. Factor de Forma (Kf)...................................................................................................................................................... 31 d. Coeficiente de Compacidad (Kc) ........................................................................................................................ 32 e. Relación de Elongación (Re) .................................................................................................................................. 33

3

PARAMETROS DE RELIEVE DE LA MICROCUENCA ..................................................................................... 33 a. Pendiente media de la microcuenca (Sc) .................................................................................................... 34 b. Curva hipsométrica (CH)........................................................................................................................................... 34 c. Elevación media de la microcuenca (E) ......................................................................................................... 35 d. Polígono de frecuencia de altitudes ............................................................................................................... 35 e. Relieve del cauce principal (S) ............................................................................................................................. 38 f. Rectángulo equivalente ............................................................................................................................................. 40

2.4.6

PARAMETROS DEL SISTEMA DE DRENAJE ........................................................................................................41 a. Tipos de corrientes......................................................................................................................................................... 41 b. Orden de corrientes..................................................................................................................................................... 41 c. Relación de bifurcación (Rb)................................................................................................................................. 42 d. Densidad de drenaje (Dd) ....................................................................................................................................... 42 e. Frecuencia de corriente (f)...................................................................................................................................... 43

2.4.7

RESUMEN DE PARAMETROS GEOMORFOLOGICOS MICROCUENCA RIO USTUNA............... 43

2.4.8

DETERMINACION DEL TIEMPO DE CONCENTRACION (TC) ................................................................... 46

CARACTERISTICAS FUNCIONALES DE LA CUENCA - CLIMATOLOGIA........ 48 3.1

4

2.4.5

CA R A CT ERI ZA CION D E LA S V ARI ABLES CLI MAT ICA S .......................................................................... 48 3.1.1

PRECIPITACIÓN ............................................................................................................................................................... 48

3.1.2

TEMPERATURAS ............................................................................................................................................................. 50

3.1.3

HUMEDAD RELATIVA .................................................................................................................................................. 55

3.1.4

EVAPORACIÓN .................................................................................................................................................................57

3.1.5

VIENTO ..................................................................................................................................................................................57

3.1.6

HORAS DEL SOL ............................................................................................................................................................... 58

3.1.7

NUBOSIDAD ...................................................................................................................................................................... 59

ANALISIS Y TRATAMIENTO DE LA PRECIPITACION........................................................... 60 4.1

R ED D E ESTA CION ES PLU VIOM ETRICA S ........................................................................................................... 60

4.2

A N ALIS IS DE L A I NFO RM A CIO N PLU VIOM ETRICA ................................................................................. 60 4.2.1

ANALISIS DE LA RED DE ESTACIONES................................................................................................................. 60 a. PRECIPITACION ................................................................................................................................................................ 60 b. REGISTRO HISTORICO ................................................................................................................................................. 62

4.2.2

ANALISIS DE CONSISTENCIA DE LOS REGISTROS .........................................................................................62 a. Análisis gráfico ................................................................................................................................................................. 63 b. Análisis de doble masa .............................................................................................................................................. 64 c. Análisis estadístico de saltos y tendencias................................................................................................. 64


3


4.3

4.2.3

COMPLETACION Y EXTENSION DE LA INFORMACION PLUVIONETRICA ...................................... 64

4.2.4

PRECIPITACION MENSUAL GENERADA AMBITO DE ESTUDIO .......................................................... 68

A N ALIS IS Y T RA TAM I ENT O D E LA IN FOR MA CIO N HID ROMET RI CA ..................................... 71 4.3.1

5

REGISTRO HISTORICO ................................................................................................................................................... 71

OFERTA DE AGUA EN EL AMBITO DEL PROYECTO .............................................................72 5.1

A SP E CT OS GEN ER AL ES .........................................................................................................................................................72

5.2

I NV ENT AR IO D E FU ENTES D E A GUA EXI ST EN TES ....................................................................................72 5.2.1

FUENTES DE AGUA SUPERFICIALES .....................................................................................................................72 a. Ríos ............................................................................................................................................................................................ 72 b. Quebradas ........................................................................................................................................................................... 73 c. Lagunas ................................................................................................................................................................................... 73 d. Bofedales y manantiales .......................................................................................................................................... 74

5.3

I NFR A EST RU CTUR A EXIS T ENT E ...................................................................................................................................75

5.4

GEN ERA CI ON D E INF O RM A CIO N M ET EORO LO GICA MI CR OCU EN CA USTU N A ..........75

5.5

M OD ELO a. b. c. d. e. f. g. h. 5.5.1

6


D ET ERMI NISTICO - EST OCA ST CO L UTZ S CHOL Z ..............................................................78 Ecuación del balance hídrico ................................................................................................................................. 79 Coeficiente de escurrimiento ............................................................................................................................... 79 Precipitación efectiva (PE) ........................................................................................................................................ 81 Retención de la cuenca.............................................................................................................................................. 82 Relación entre descargas y retención ............................................................................................................ 82 Coeficiente de agotamiento ................................................................................................................................... 83 Almacenamiento hídrico .......................................................................................................................................... 84 Abastecimiento de la retención ......................................................................................................................... 84

DETERMINACIÓN DEL CAUDAL MENSUAL PARA EL AÑO PROMEDIO .......................................... 85 a. Caudales medios mensuales para el año promedio río Ustuna................................................ 85 b. Ingreso de datos ............................................................................................................................................................. 90 c. Calibración del modelo .............................................................................................................................................. 90 d. Simulación ........................................................................................................................................................................... 90 e. Caudales de aforos – oferta microcuenca Ustuna ............................................................................... 95

DEMANDA DE AGUA DEL PROYECTO .................................................................................................. 96 6.1

CO NSI D ER ACIO N ES GENER AL ES ................................................................................................................................ 96

6.2

CED UL A D E CUL TIVO S ACT UAL (SI N P ROY ECTO) .....................................................................................97

6.3

D EM AN DA D E A GU A CO N FIN ES AGR A RIOS ................................................................................................. 99

6.4

6.3.1

PLANEAMIENTO DE CEDULA DE CULTIVOS Y CALENDARIO AGRICOLA ...................................... 100

6.3.2

EVAPOTRANSPIRACIÓN POTENCIAL O DEL CULTIVO DE REFERENCIA (ETO) ........................... 105

6.3.3

COEFICIENTES DE EVAPOTRANSPIRACIÓN DEL CULTIVO (KC) ........................................................... 110

6.3.4

EVAPOTRANSPIRACIÓN DEL CULTIVO O USO CONSUNTIVO (ETC) ................................................. 114

6.3.5

PRECIPITACIÓN EFECTIVA (PE) .............................................................................................................................. 114

6.3.6

EFICIENCIA DE RIEGO DEL PROYECTO (ER) ..................................................................................................... 114

6.3.7

DEMANDA DE AGUA PARA LA SITUACION CON PROYECTO ............................................................... 115 a. Demanda de agua para riego por gravedad ............................................................................................. 115 b. Demanda de agua para riego por aspersión ............................................................................................ 118

B AL AN CE HID RI CO .................................................................................................................................................................. 120


4


6.5

7

6.4.1

RESUMEN DE LA OFERTA Y DEMANDA DE AGUA ..................................................................................... 120 a. Oferta hídrica ................................................................................................................................................................... 120 b. Demanda hídrica ............................................................................................................................................................ 121

6.4.2

BALANCE HIDRICO DEL PROYECTO .................................................................................................................... 122

D IST RIB UCIÓ N D E CAUD A LES PO R U NI DA D D E R I EGO .................................................................... 123

EVENTOS HIDROLOGICOS EXTREMOS ............................................................................................ 125 7.1

EV ENTO S EXT R EMO S M AX IMO S - M AR CO T EO RI CO .......................................................................... 126 7.1.1

7.2

8.1

M ET O DOLOGI AS P AR A ES TIM AR L A P RO DU CCIO N D E S EDIM ENTO S ............................... 145

8.2

D ES AR ROLLO D EL M ET OD O Y R ESULT A DOS OBTEN ID OS .............................................................. 147

8.4

10

REVISIÓN DE ESTUDIOS ANTERIORES .............................................................................................................. 140 a. Avenidas Máximas Probables ............................................................................................................................. 140

TRANSPORTE DE SEDIMENTOS Y CALIDAD DEL AGUA ............................................. 145

8.3

9

CRITERIOS PARA EL ANÁLISIS DE AVENIDAS................................................................................................ 126

CA L CUL O D E EV EN TOS EX TR EM OS MA XI MOS EN MI CRO CUENCA UST UN A .............. 127 7.2.1

8


8.2.1

TRANSPORTE DE SÓLIDOS TOTAL....................................................................................................................... 147 a. Medición de concentración de sólidos ........................................................................................................ 147 b. Concentración de Sólidos Suspendidos....................................................................................................... 148 c. Transporte de sólidos total.................................................................................................................................... 148

8.2.2

VOLUMEN MUERTO DEL EMBALSE USTUNACCOCHA ........................................................................... 154

M EDI DA S PR EV ENTI VAS Y COR R ECT OR AS P ARA LA SEDI MEN TA CI ON ........................... 154 8.3.1

MEDIDAS PREVENTIVAS........................................................................................................................................... 154 a. La producción, el tipo y la movilización de los sedimentos ........................................................ 155 b. La prevención aplicada al diseño de presas y azudes ...................................................................... 155

8.3.2

MEDIDAS CORRECTORAS ........................................................................................................................................ 156

CA LID A D D EL AGU A D EL R ÍO U STU NA EN EL PUN TO DE I NTER ÉS ........................................ 158 8.4.1

CALIDAD AGRÍCOLA DEL AGUA: MARCO TEÓRICO.................................................................................. 158

8.4.2

CALIDAD AGRÍCOLA DEL AGUA DEL RÍO USTUNA .................................................................................... 159

8.4.3

INTERPRETACIÓN DE ANÁLISIS DE CALIDAD DEL AGUA DEL RÍO USTUNA ............................... 159

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .......................................................................................... 161 9.1

CO N CLU SION ES ........................................................................................................................................................................... 161

9.2

R ECOM EN DA CION ES ............................................................................................................................................................. 167

BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................................................................... 168

ANEXOS ............................................................................................................................................................................................... 169


5



PRESENTACION La cuenca de recepción, aportante a la Laguna Ustunaccocha es la principal fuente de agua para el Proyecto “Instalación del Servicio de Agua del Sistema de Riego Anchachuasi Vinchos, distrito de Vinchos - Huamanga - Ayacucho”, por lo que el presente informe está referido al estudio de hidrología de dicha cuenca. La principal fuente de alimentación de la Laguna, es el río del mismo nombre, que aporta permanentemente con sus variaciones mensuales de caudal que luego de rebasar la capacidad natural de la laguna desemboca sus aguas hacia el río Challhuamayo - Huaraca, el que aguas abajo desemboca al río Cachi. La construcción del embalse Ustunaccocha proyecto en proceso de financiamiento para ejecución - permitirá incrementar su capacidad de almacenamiento y regular el caudal del río Ustuna para su uso en los sectores de riego Ccasanccay y Anchachuasi, este último motivo del presente estudio. Luego de la construcción de la Presa Ustunaccocha, el presente proyecto plantea efectuar la construcción de un sistema de riego que permita dotar agua complementaria para irrigar 1021.46 ha de 09 unidades de riego (anexos) de la Comunidad Campesina de Anchachuasi, hoy Centro Poblado; mediante la construcción de un sistema de captación, sistema de conducción, distribución, obras de arte y sistemas de almacenamiento nocturno, dejando agua en las cabeceras de las unidades de riego para uso agrario. La hidrología de la cuenca Ustuna permite conocer la oferta de agua de la microcuenca en el punto de descarga o toma (eje del embalse proyectado), determinando los caudales medios, mínimos y máximos con sus periodos de retorno; conocer la demanda de agua para la cédula de cultivos propuesto en la campaña agrícola grande y chica y el respectivo balance hídrico a nivel de proyecto y de los sectores de riego. Habiendo realizado el estudio hidrológico para el embalse, el presente permitirá verificar y validar la información, y garantizar la dotación de agua a los sectores de riego a beneficiar. El presente informe es también una verificación del estudio hidrológico presentado inicialmente en la etapa de perfil y el estudio del embalse Ustunaccocha realizado, con la finalidad de obtener con mayor aproximación los valores de las precipitaciones, los caudales de oferta y demanda, el balance hídrico, los caudales de diseño de obras que forman parte del esquema hidráulico, de evacuación del embalse, capacidad de regulación mensual, caudal de máxima avenida en bocatoma de derivación, los caudales de conducción y distribución, entre otros. La información hidrometeorológica empelada en el estudio del sistema Ustunaccocha, entre datos hidrométricos (caudales) y meteorológicos (precipitación, evaporación, temperatura, humedad relativa, horas de sol, viento, entre otros) son los provenientes de las cuencas vecinas del sistema hidrológico Río Cachi (ex PERC); siendo necesario su análisis para comprobar su consistencia y confiabilidad, el uso de modelos, aplicativos especializados y hojas de cálculo para lograr los objetivos del estudio. PESCS - MUNI VINCHOS

6



RESUMEN El informe está estructurado en nueve capítulos: (1) Generalidades, (2) Diagnóstico y Características Físicas de la Cuenca, (3) Características Funcionales de la Cuenca Climatología, (4) Análisis y Tratamiento de la Precipitación, (5) Oferta de Agua en el Ámbito del Proyecto, (6) Demanda de Agua del Proyecto, Balance Hídrico, (7) Eventos Hidrológicos Extremos, (8) Transporte de Sedimentos y Calidad del Agua, y (9) Conclusiones y Recomendaciones, se adjunta la sección Anexos con información complementaria. El Estudio ha permitido diagnosticar la cuenca, determinando las características físicas y funcionales, analizado y evaluado las variables climáticas. Evaluar el potencial hídrico y la oferta de agua superficial en el punto de interés, determinar los caudales medios mensuales. Conocer la demanda de agua y necesidades de riego para la cédula de cultivos propuesto y el respectivo balance hídrico. Estimar los caudales de máximas avenidas con sus respectivos periodos de retorno; el transporte de sedimentos y calidad del agua con fines de riego. La metodología ha consistido en actividades preliminares, recopilación de información básica, datos hidrometeorológicos, estudios anteriores; trabajos de campo para recojo de información de fuente primaria (inspecciones, evaluaciones, aforos, toma de muestras, otros); trabajos de gabinete para el análisis, evaluación e interpretación de resultados y redactar el informe final. Empleo de métodos determinísticos, probabilísticos, como la determinación de caudales medios mensuales por el método Lutz Scholz. Varios métodos para el cálculo de la evapotranspiración potencial y con ello la demanda de agua del proyecto. Métodos probabilísticos para calcular los eventos hidrológicos extremos y la estimaciones del transporte de sedimentos con métodos empíricos. Se ha diagnosticado y determinado las características físicas de la microcuenca Ustuna en el punto de interés (descarga de la laguna Ustunaccocha), ubicada entre las cotas 4550 y 3950 m.s.n.m., presenta los siguientes parámetros geomorfológicos, morfométricos e índices representativos: Área A=22.78 km2, Perímetro P=29.05 km, Longitud paralelo al curso principal L=12.51 km, Ancho medio B=1.82 km, Coeficiente de Compacidad Kc=1.72, Relación de elongación Re=0.43, pendiente media de la cuenca Sc=4.71%, Altitud media de 4269.73 msnm, Altitud más frecuente 4325.03 msnm (3.94 km2 equivale a 17.28%), El río Ustuna de tipo perenne, de Tercer Orden, con pendiente media de 4.80% y una densidad de drenaje de 0.68 km/km2. Tales parámetros le caracterizan como una microcuenca de relieve bajo a moderado, de forma oblonga o alargada, con el curso principal de pendiente suave, que tiene una respuesta moderada a las precipitaciones debida a la forma de la unidad hidrográfica y la tendencia del hidrograma de descargas versus tiempo de concentración, con drenaje pobre y menor propensión a las crecientes. PESCS - MUNI VINCHOS

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Las características funcionales de la microcuenca Ustuna, referidas a las variables meteorológicas evaluadas que caracterizan el clima en la microcuenca de recepción y drenaje y en la parte media y baja donde su ubica el área a beneficiar con el proyecto, se detallan. En la microcuenca con una altitud media de 4270 m.s.n.m., la precipitación media mensual varía de 9.58 mm (Junio) hasta 196.41 mm (Febrero), con juna precipitación anual media de 1006.2 mm.; en la zona de cultivos es menor, variando de 7.51 a 150.86 mm en el mismo período, con una precipitación media anual de 756.7 mm. Las temperaturas media, máxima y mínima en la zona de riego son menores al de la microcuenca, por su ubicación geográfica y características ecológicas, que juntamente con las otras variables climáticas le dan condiciones favorables y propicias para desarrollar una agricultura con cultivos de importancia alimenticia y económica y una ganadería multipropósito; cuyas actividades se intensificarán con la dotación del agua de riego; salvo las temperaturas mínimas que descienden hasta -6°C (julio, agosto) es el riesgo para la producción agrícola cuando ocurra, como en toda la zona andina del Perú. El potencial hídrico de la microcuenca Ustuna es la disponibilidad del curso superficial del río del mismo nombre, alimentado por fuentes subterráneas, manantiales y humedales y las precipitaciones transformadas en escorrentía en los periodos de lluvia, caracterizando al río Ustuna de Tipo permanente y régimen variable en el año hidrológico. Con Rendimiento Hídrico de la microcuenca Ustuna de 7.88 l/seg/km2, valor característico para las cuencas de la sierra sur central peruana. Cuadro Nº 5.12: RENDIMIENTO DE LA MICROCUENCA USTUNA

MESES Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre

RENDIEMIENTO AREA DE RENDIMIENTO ESCURRIMIENTO MEDIO MENSUAL CUENCA EN AL 75% DE ESTIMADO (lt/seg) (Lt/seg/Km2) ESTUDIO (Km2) PERSISTENCIA 29.31 33.95 30.66 7.69 1.54 0.62 1.14 1.50 1.83 4.66 5.39 17.16

22.78 22.78 22.78 22.78 22.78 22.78 22.78 22.78 22.78 22.78 22.78 22.78

667.73 773.36 698.36 175.17 35.10 14.18 25.94 34.07 41.69 106.10 122.68 391.00

500.20 722.82 471.43 109.87 20.52 7.37 6.23 7.69 19.36 33.63 54.39 200.21

Rendimiento promedio (Lt/seg/Km2)

7.88

El caudal medio mensual generados para un año promedio por el método determinístico – estocástico de Lutz – Scholz del río Ustuna es de 257 l/seg y con 75% de persistencia 218 l/seg, con un Volumen escurrimiento Superficial de 6.5 MMC; lo que demuestra la suficiente disponibilidad de agua en la microcuenca para satisfacer las demandas de los sectores de riego de Anchachuasi y Ccasanccay, previa regulación del río. Los caudales medios mensuales, se resumen en el cuadro N°6.15. PESCS - MUNI VINCHOS

8



CUADRO N° 6.15: RESUMEN DE CAUDALES MEDIOS MENSUALES GENERADOS EN LA MICROCUENCA USTUNA AL 75% DE PERSISTENCIA (m3/s) LUTZ SCHOLZ 31.00 DATOS CUENCA USTUNA DISPONIBLE (m3/s)

28.00

31.00

30.00

31.00

30.00

31.00

31.00

30.00

31.00

30.00

31.00

ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SET

OCT

NOV

DIC

0.5002 0.5002

0.7228 0.7228

0.4714 0.4714

0.1099 0.1099

0.0205 0.0205

0.0074 0.0074

0.0062 0.0062

0.0077 0.0077

0.0194 0.0194

0.0336 0.0336

0.0544 0.0544

0.2002 0.2002

TOTAL 2.1537 2.1537

MEDIA

MEDIA

0.1795 100.00% 0.1795 100.00%

Los caudales máximos extraordinarios para diferentes periodos de retorno se muestra en el cuadro 7.18. Significa que el caudal máximo para un periodo de retorno de 50 años, para la descarga del embalse es de 15.26 a 17.29 m3/seg. CUADRO N° 7.37: RESUMEN CAUDALES MAXIMOS (m3/s) - MICROCUENCA DE USTUNA Tr (Años)

Método Racional

Método de Mac Math

Método de Bürkli- Ziegler

Método del H.U Triangular Ppmax 24h

Método Regional

Método Caudal de de diseño Temez (m3/s)

5

13.31

9.50

12.59

8.67

10.48

19.67

11.52

10

14.84

10.34

14.06

10.78

14.99

23.27

13.23

25

16.90

11.47

16.02

13.85

20.95

28.43

15.59

50

18.38

12.25

17.43

16.07

25.46

32.12

17.29

100

19.72

12.88

18.72

17.95

29.97

35.24

18.80

300 500

21.79

13.83

20.72

20.85

37.12

40.01

21.12

22.47

13.96

21.38

21.27

40.45

40.70

21.71

CUADRO N° 7.38: CAUDALES UNITARIOS - MICROCUENCA DE USTUNA Caudal Tr (Años) Area (Km2) Qmax (m3/s) unitario (m3/s/Km2) 5 22.78 11.52 0.50586 10 22.78 13.23 0.58064 25 22.78 15.59 0.68433 50 22.78 17.29 0.75910 100 22.78 18.80 0.82519 300 22.78 21.12 0.92716 500 22.78 21.71 0.95298

La estimación del transporte de sedimentos está comprendido entre valores de 171.10, 276, hasta 282.47 Tn/año, de cuyo análisis se puede deducir que el volumen de sedimentos estimado, en comparación con el volumen de agua a utilizarse, no producirá mayores problemas en el sistema de almacenamiento, captación, conducción y distribución del Proyecto Ustuna - Anchachuasi. Además se observa que el área de recepción tiene una fisiografía casi uniforme, con pendientes moderadas y LOS SUELOS, con cobertura natural de pastos, arbustos y árboles propios de su piso ecológico, NO MUESTRAN SIGNOS DE EROSION, el curso de agua con pendiente suave y velocidades moderadas, no generan situaciones de riesgo de acumulación de sedimentos en la microcuenca. Según los resultados de los análisis de laboratorio y su interpretación, el agua del río Ustuna en el punto de la laguna, así como en el escurrimiento del río Ustuna (captación o derivación para el proyecto), es clasificado como C1-S1, con baja salinidad, con bajo peligro de Sodio, con ausencia de coliformes fecales y parásitos; características que le atribuyen como AGUA DE BUENA CALIDAD, APTA PARA FINES DE RIEGO; es decir, SIN RESTRICCIONES PARA USO AGRÍCOLA. PESCS - MUNI VINCHOS

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La oferta, demanda y balance hídrico del proyecto es el siguiente. El cuadro N° 6.15 resumen los caudales medios mensuales del río Ustuna en el punto de interés (captación o derivación) y la oferta del embalse Ustuna que destina un caudal de 325 l/seg para el sector de riego Anchachuasi.

Los caudales mensuales del río Ustuna en el punto de interés (derivación a la zona del proyecto) tiene un régimen variable, con caudales que varían desde 07 l/seg (junio) en época de estiaje hasta 723 l/seg (febrero) en época de precipitaciones; oferta que no cubriría la demanda del mes más crítico; por lo que ha sido necesario la regulación del río Ustuna, con la construcción de un embalse en la laguna Ustunaccocha, cuyo estudio ya fue aprobado y está en proceso de financiamiento.

El cuadro N° 6.18 muestra el resumen de la demanda de agua con fines agrarios del proyecto, determinados teniendo en cuenta la cédula de cultivos optimizados para la zona de riego, que involucra a la producción agrícola tanto de campaña grande como de campaña chica, cuya demanda en términos de caudal mensual varía de 0.0007 m3/seg en el mes de febrero, hasta 0.325 m3/seg en el mes de setiembre; caudal demandado por una superficie cultivada de 1021.46 ha en campaña grande y de 650 ha de suelos cultivados en campaña PESCS - MUNI VINCHOS

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chica. Todo ello considerando la distribución y aplicación de agua mediante sistema de riego presurizado por aspersión con énfasis a la campaña chica (época de estiaje).

El balance entre la disponibilidad de agua ofertada por la microcuenca Ustuna, regulado por el embalse Ustunaccocha, cuyo caudal disponible regulado para el sector de riego Anchachuasi es de 325 l/seg, y la demanda de agua con fines de riego de 1021.46 ha en campaña grande y de 650 ha especialmente en campaña chica, muestra un superávit durante gran parte del año, vale decir que los caudales de demanda varían desde 0.0007 m3/seg (febrero) hasta 0.325 m3/seg en el mes de octubre. Por lo que la demanda en los meses más críticos (setiembre, octubre) serán satisfechos con la disponibilidad de agua regulada por la presa Ustunaccocha, y con mayor holgura en el resto del año, tal como se observa en los cuadros N°6.19, 6.20 y 6.21 y su respectivo gráfico.


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Significa que la ejecución del proyecto permitirá incorporar por primera vez al sistema de producción intensiva bajo riego a un total de 1021.46 ha en la "campaña grande" o principal, entre cultivos estacionales y permanentes, como riego complementario y de 650 ha en época de estiaje o "campaña chica", como riego suplementario, mediante riego superficial por gravedad tecnificado y riego presurizado, y permitirá intensificar el uso del suelo en un periodo anual de campaña agrícola de 1,671.46 ha en producción, con las ventajas del riego, en el ámbito de influencia del proyecto, aprovechando la disponibilidad hídrica del río Ustuna y las condiciones agroclimáticas favorables para la producción agrícola pecuaria de la comunidad de Anchachuasi y sus 09 anexos; mejorando la seguridad alimentaria y la calidad de vida de más de 208 familias involucradas en el proyecto.


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ESTUDIO DE HIDROLOGIA GENERALIDADES

1.1 INTRODUCCION El agua superficial representa el elemento vital para la supervivencia del hombre, más aún cuando este lo utiliza para el abastecimiento de uso poblacional, agrícola, pecuario y otros como el uso y mantenimiento de las especies silvestres de flora y fauna existentes (uso ecológico), por lo que es necesario definir, su ubicación, cantidad, calidad, y distribución dentro de la microcuenca. Mediante el Estudio Hidrológico podemos conocer y evaluar sus características físicas, morfométricos y funcionales de la microcuenca, analizar y tratar la información hidrometeorológica existente, analizar y evaluar la escorrentía mediante registros históricos y obtener caudales, hallar la demanda de agua para las áreas de riego, encontrar el balance hídrico y la toma de decisiones para el adecuado uso del recurso hídrico disponible; se complementa al estudio el apoyo logístico del Sistema de Información Geográfica para la obtención de los planos georeferenciados de los resultados e información de campo. El presente documento, constituye el informe Final de Hidrología de la Unidad Hidrográfica o Microcuenca Ustuna, del Estudio de Factibilidad del Proyecto “INSTALACION DEL SERVICIO DE AGUA DEL SISTEMA DE RIEGO ANCHACHUASI VINCHOS, DISTRITO DE VINCHOS HUAMANGA - AYACUCHO”, elaborado por encargo del PESCS y la Municipalidad Distrital de Vinchos. El Proyecto se ubica al Noroeste del Distrito de Vinchos, provincia de Huamanga, de la Región Ayacucho, que proyecta aprovechar los recursos hídricos superficiales de la microcuenca Ustuna, su almacenamiento en el embalse del mismo nombre y derivar el agua por una toma lateral hacia margen derecha para el riego de 1021.46 ha de terrenos agrícolas de la comunidad de Anchachuasi. La unidad hidrográfica Ustuna, nace en las partes altas de la Cordillera de los andes, en Occollo, formando la laguna Ustunaccocha en Huaraca, cuya descarga es tributario del río Challhuamayo que desemboca en la microcuenca del río Vinchos, se une con Pongora por su margen derecha afluentes estos últimos del río Cachi por la margen derecha del mismo río y continuando desemboca al rio Mantaro, a la vertiente del Atlántico.


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1.2 OBJETIVOS DEL ESTUDIO 1.2.1

Objetivo general

El Estudio Hidrológico tiene como objetivo general proporcionar las bases y los elementos de juicio hidrológico necesarios para la toma de decisiones en el planeamiento de la Irrigación Anchachuasi, y en el diseño de las obras de regulación, captación o derivación, sistema de conducción y distribución, obras de regulación horaria y obras de arte que forman parte del esquema hidráulico planteado; conocer la oferta hídrica de la cuenca, la demanda del uso agrario, el balance hídrico en la situación con proyecto. La hidrología de la cuenca Ustuna permite evaluar y cuantificar la disponibilidad y oferta hídrica de la cuenca tributaria o de recepción en el punto de descarga o toma, la demanda de agua para la cédulas de cultivos propuesto para la campaña agrícola grande y chica "michka" y el respectivo balance hídrico a nivel de proyecto y de las unidades de riego. Habiendo sido realizado el estudio hidrológico para el embalse, el presente estudio permitirá verificar y validar la información, y garantizar la dotación de agua a los sistemas de riego propuestos. 1.2.2 Objetivos específicos  Diagnosticar la cuenca y determinar las características físicas (parámetros geomorfológicos) de la cuenca hidrográfica del río Ustuna.  Describir las características funcionales (climatología) de la cuenca, estudiando las variables climáticas, su análisis y tratamiento, de la temperatura, precipitación, evaporación, evapotranspiración y otras, tanto en la cuenca de recepción como en la zona de riego.  Evaluar el potencial hídrico y la oferta de agua superficial de la cuenca aportante a la laguna Ustunaccocha en el punto de captación o derivación. Determinar los caudales medios mensuales. Evaluar la calidad del agua y estimar el transporte de sedimentos.  Determinar la demanda de agua y necesidades de riego para la cédula de cultivos del proyecto.  Realizar el balance hídrico general para la cuenca y para las unidades de riego.  Determinar los caudales de máximas avenidas con su correspondiente tiempo de retorno; estimar el transporte de sedimentos y evaluar la calidad del agua. 1.3 ANTECEDENTES El presente estudio forma parte de los estudios básicos del estudio de factibilidad, teniendo como antecedente estudios anteriores, realizando la verificación del estudio hidrológico presentado inicialmente en la etapa de perfil y en el estudio del embalse Ustunaccocha realizado, con la finalidad de obtener con mayor aproximación los valores de las PESCS - MUNI VINCHOS

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precipitaciones, los caudales de oferta y demanda, el balance hídrico, los caudales de diseño de obras que forman parte del esquema hidráulico, evacuación del embalse, capacidad de regulación mensual, caudal de máxima avenida en bocatoma de derivación, los caudales de conducción y distribución, entre otros. La información hidrometeorológica empelada en el estudio del sistema Ustunaccocha, entre datos hidrométricos (caudales) y meteorológicos (precipitación, evaporación, temperatura, humedad relativa, horas de sol, viento, entre otros) son los provenientes de las cuencas vecinas del sistema hidrológico Río Cachi (ex PERC); siendo necesario su análisis para comprobar su consistencia y confiabilidad, el uso de modelos, aplicativos especializados y hojas de cálculo para lograr los objetivos del estudio. La zona de influencia del proyecto tiene buen potencial agrícola, según el PDC del distrito, cuenta con 1141 ha aptas para cultivos en limpio, distribuidos en la parte baja y media de la comunidad de Anchachuasi, la parte alta tiene buen potencial ganadero; pero que a la fecha no han sido atendidos con el servicio de agua para riego debido a la inexistencia de infraestructura hidráulica que permita captar las aguas del embalse Ustunaccocha, conducir, regular y distribuir el agua a las unidades de riego (anexos) de la comunidad, haciendo uso de la disponibilidad y oferta hídrica de la cuenca principalmente en época de precipitaciones o avenidas. Limitándose la agricultura de la zona a la producción en secano, sólo en las épocas de lluvia, en desmedro de la alimentación y economía de los pobladores rurales. La zona del proyecto carece de información hidrometeorológica, por lo que el consultor ha visto por conveniente realizar la investigación y análisis de la información disponible en zonas aledañas al proyecto, con la finalidad de generar la información, procesarla y tener los elementos de juicio para lograr los objetivos del estudio y la toma de decisiones pertinentes.

1.4 SITUACION ACTUAL El área de influencia del proyecto está conformada por las familias de la comunidad matriz de Anchachuasi, conformado por los Anexos (sectores de riego) de Huaraca, Marcapata, Tambo A, Tambo B, Ccochanan , Mitapasamanan, Ccayhuacancha, San Lucas y Anchachuasi, que se enmarcan dentro del Centro Poblado de Anchachuasi, del distrito de Vinchos. El centro poblado Anchachuasi a la fecha carece de infraestructura hidráulica que permita dotar de agua con fines agrarios de manera significativa a sus anexos ubicados en la parte baja, media y alta de la comunidad, a pesar de contar con tierras con buen potencial agrícola, ganadera, forestal y para otros usos; existen pequeños canales de riego en los anexos de Mitapasamanan, San Lucas y Anchachuasi que captan de 10 a 20 lps de las quebradas para regar solamente pequeños huertos. Por lo que la producción agrícola se limita a las épocas de lluvia "agricultura de secano" cultivando sólo en una parte de sus tierras, con bajos rendimientos, en desmedro de la seguridad alimentaria y la economía de los pobladores. PESCS - MUNI VINCHOS

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El proyecto motivo de estudio viene siendo anhelado y esperado desde hace tiempo atrás, sin haber sido atendido por las autoridades y gobiernos de turno, dejando rezagado en su proceso de desarrollo a los pueblos involucrados, al no disponer del recurso hídrico imprescindible para la vida, a falta de una infraestructura que permita dotar de este servicio, atender las necesidades más apremiantes, en estos tiempos donde la escasez hídrica cada vez se agudiza y la demanda de alimentos es cada vez creciente.

La actividad principal de los pobladores de Anchachuasi es la agricultura y ganadería, base de la alimentación y economía, además de otras actividades complementarias. Entre los cultivos agrícolas resaltan papa, haba, quinua, trigo, cebada, arveja, alfalfa, pastos asociados, hortalizas, maíz y cultivos andinos (olluco, oca, mashua) entre otros; casi la totalidad producidos en secano, limitado solamente a los meses de lluvia de noviembre a abril. También presenta otras tierras con bosques, montes, pastos naturales y afloramientos rocosos. El Estudio de Factibilidad del proyecto “Instalación del Servicio de Agua del Sistema de Riego Anchachuasi Vinchos, distrito de Vinchos - Huamanga - Ayacucho” se concretiza por decisión del PESCS y la Municipalidad Distrital de Vinchos, con el apoyo decidido de los pobladores beneficiarios de la comunidad de Anchachuasi y su anexos. Para beneficiar directamente a 208 familias al incorporar al sistema de producción bajo riego 1021.46 ha con cultivos de buen potencial alimenticio y económico.

1.4.1 DESCRIPCION DEL SISTEMA HIDRAULICO PLANEADO Las microcuenca en el ámbito de la zona de estudio, se ubica en el centro Poblado menor Anchachuasi del distrito de Vinchos, provincia de Huamanga y departamento de Ayacucho, drena sus aguas hacia la microcuenca baja del río Challhuamayo (Huaraca), luego al rio Vinchos y más abajo al rio Cachi. El sistema de riego propuesto será abastecido por el recurso hídrico del río Ustuna que descarga a la laguna Ustunaccocha, cuyas aguas son producto del escurrimiento de la cuenca. La captación se ubicara en la coordenada UTM 552174.03 E – 8529399.46 S y altitudinalmente en 3950 msnm (Punto de Captación o Bocatoma de derivación) y la zona de Riego a 0561427.20 m E – 8525702.00 m E y entre las cotas 3390 y 3900 msnm. El área a irrigar con el proyecto será 1021.46 ha que incluyen a los 09 anexos (Unidades de Riego) de la comunidad matriz de Anchachuasi, hoy Centro Poblado Menor. El proyecto permitirá incrementar la productividad y producción de cultivos alimenticios y pastos en las comunidades, con la dotación de agua para riego inicialmente por gravedad y PESCS - MUNI VINCHOS

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posteriormente con riego presurizado por aspersión y localizados; beneficiando directamente a más de 208 familias rurales del ámbito de intervención. El esquema hidráulico del proyecto está constituido por un sistema de captación o derivación luego de la descarga (toma de fondo) de la presa o después del disipador de energía (toma del río Ustuna), derivando un caudal de 325 l/seg; sistema de conducción principal con tubería PVC y HDPE de una longitud 17.69 km, con 08 sifones invertidos, cámaras de carga, válvulas de control, purga y aire; cámaras de inspección y de derivación lateral; sistema de distribución con tubería PVC y HDPE de una longitud de 24.734 km, 35 tomas laterales; 05 reservorios de concreto armado de 1200 m3 de capacidad y otras obras de arte; acciones de protección ambiental; y desarrollo de capacidades de los agricultores en organización, marco normativo, manejo de instrumentos de gestión y buenas prácticas agrícolas. La ejecución e implementación del proyecto permitirá mejorar la calidad de vida de los agricultores y la población en general. 1.5 METODOLOGIA DE TRABAJO 1.5.1 Actividades preliminares Para la realización del estudio hidrológico se efectuaron actividades previas a los trabajos de campo, tales como:  Recopilación de información existente en la Municipalidad Distrital de Vinchos, el SENAMHI y el Gobierno Regional de Ayacucho-GRA.  Recopilación de información básica, referida a: 

Datos Hidrometeorológicos históricos del ámbito de las cuencas aledañas o sub cuencas vecinas, obtenidos de entidades, como SENAMHI, GRA (ex PERC, Juntas de Usuarios, M.D. Vinchos.



Estudios anteriores, inventarios existentes de fuentes hídricas, obras hidráulicas, otros.



Cartas Nacionales de la zona de estudio, a escala 1:100,000 y 1: 25,000.

1.5.2 Trabajos de campo  Reconocimiento e inspección del área de estudio, recojo de muestras de agua y sedimentos.  Aforo de fuentes de agua. 1.5.3 Trabajos de gabinete  Estudio y análisis de la información hidrometeorológica de cuencas vecinas y generación de información para la zona de estudio. PESCS - MUNI VINCHOS

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       


Estudio y análisis de parámetros geomorfológicos. Análisis del clima en la cuenca y en la zona de riego. Análisis y tratamiento de la precipitación Determinación de la oferta de agua, caudales medios mensuales. Análisis de la cédula de cultivos y demanda de agua del proyecto. Balance hídrico del proyecto. Determinación de caudales máximos para diferentes periodos de retorno Estimación del transporte de sedimentos y evaluación de la calidad del agua.

1.5.4 Análisis de Laboratorio  Calidad de agua  Análisis de sedimentos 1.5.5 Actividades desarrolladas  Reconocimiento de la cuenca de recepción de la laguna Ustunaccocha  Identificación y evaluación de fuentes hídricas afluentes a la laguna  Evaluación de la oferta de agua disponible para riego  Delimitación y determinación de las características físicas y funcionales de la cuenca y área de estudio  Climatología  Análisis e inventario de estaciones hidrometeorológicas.  Estimación de caudales medios mensuales, mínimos y caudales máximos para diferentes periodos de retorno.  Estimación de la producción anual de sedimentos.  Determinación del caudal ecológico que discurre en la época de estiaje  Evaluación de la demanda de agua para el proyecto  Balance hídrico  Determinación del caudal de diseño de bocatoma, obras conexas y canal principal, laterales y obras de arte.  Elaboración de mapas temáticos de hidrología 1.6 INFORMACION BASICA DISPONIBL E 1.6.1 Información Cartográfica Se ha dispuesto de la Carta Nacional a escala 1:100 000 del Instituto Geográfico Nacional (IGN). Mapa Geomorfológico ONERN, escala 1/1 000 000 Mapa Ecológico ONERN, escala 1/1 000 000 Mapa Geológico IGEMENT, escala 1/1 000 000 Mapa Forestal ONERN, escala 1/1 000 000 Mapa de Capacidad de Uso Mayor ONERN, escala 1/1 000 000 Cartas Nacionales de la zona de estudio, escala 1/1 000 000 y 1/50 000 (27 ñ y 27 n) PESCS - MUNI VINCHOS

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Planos Isoyetas Medias de País (CEDEX), escala 1/1 000 000. Centro de Estudios Hidrográficos – Sector de Hidrología – España. 1990. Planos Topográficos del área del proyecto, a escala conveniente. 1.6.2 Información Hidrometeorológica Se ha tomado en cuenta la siguiente información:  Información meteorológica del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología SENAMHI, ALA, ANA, Ex PERC, Oficina de Coordinación del GRA, Junta de Usuarios, Universidad Nacional de san Cristóbal de Huamanga - Ayacucho. 

La información cartográfica en formato SIG y PDF será presentada en coordenadas UTM, en el Datum WGS-84, Zona 18 Sur.



Integración de las coberturas temáticas de la cuenca, como: curvas topográficas de nivel, ecología, suelos, delimitación de la cuenca en los puntos de interés, cobertura vegetal, geología, infraestructura hidráulica, sistema vial, señales topográficas y centros poblados.



Integración de las coberturas temáticas generadas, tales como: puntos de aforo y otras de importancia.

1.7 CONDICIONES ECOLOGICAS En el área de estudio, en términos generales, el clima varía desde templado a frio de nieve (gélido). La precipitación media anual varía desde los 760 mm en la zona de riego baja hasta los 950 mm aproximadamente en la cuenca alta, a los 4270 msnm. Con temperaturas medias mensuales que varían de 10°C a 13°C, las máximas de 22°C a 26°C y las mínimas de -6°C a 0.2°C. La humedad relativa media varía de 62% a 81%, la velocidad del viento de 1.3 a 3.3 m/seg y la evaporación media llega a 3.4 mm/día en el ámbito de estudio En base, al mapa de clasificación climática del Perú elaborado por el SENAMHI (1988) desarrollado según el método de Thornthwaite. La microcuenca del río Ustuna presenta varias características climáticas. Según reporte del estudio agrológico, de acuerdo al mapa ecológico del Perú elaborado por la Oficina Nacional de Recursos Naturales (ONERN - 1976) y el diagrama bioclimático para la clasificación de zonas de vida por L.R. HOLDRIDGE se han definido las siguientes zona de vida: Bosque húmedo-Montano Subtropical (Bh – MS), Bosque Muy Húmedo Montano Subtropical (bmh-MS), Bosque Pluvial Montano Bajo Subtropical (bp-MBS), Bosque Pluvial Montano Subtropical (bp-MS), Bosque seco Montano Bajo Subtropical (bs-MBS), Estepa espinoso Montano Bajo Subtropical (ee-MBS), Estepa - Montano Sub tropical (e-MS), Matorral Desértico Montano Subtropical (md-MS).


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Bosque Húmedo-Montano Subtropical (bh-MS).- Con una extensión de 1,271.60 ha. que representa el 23.74%. La biotemperatura media anual es de 10.76º C. El promedio máximo de precipitación por año es de 887.45 mm. El relieve es empinado, suelos relativamente profundos y arcillosos, predomina material litológico calcáreo. Pese a tener precipitaciones mayores de 800mm anuales y bajas temperaturas se desarrolla una agricultura de secano (papa, olluco, mashua, cañihua, Tarwi, quinua, etc.).

Figura Nº 1.1: Zona de vida bosque húmedo montano subtropical (bh-MS) Localidad Huaraca

Bosque Muy Húmedo Montano Subtropical (bmh-MS).- Con una extensión de 339.9 ha. que representa el 6.34%. La biotemperatura media anual es de 7.64º C. El promedio máximo de precipitación total por año es de 1,039.76 mm. Presencia de suelos relativamente profundos, de textura media y ácidos. La vegetación está compuesta por gramíneas y otras hierbas de hábitat perenne (festuca, Calamagrostis) presentan también pastos naturales para el sostenimiento de la ganadería. Bosque Seco Montano Bajo Subtropical (bs-MBS).- Con una extensión de 271.95 ha. Que representa el 5.08%. La biotemperatura media anual es de 15.25º C. El promedio de precipitación por año es de 705.38 mm. El relieve varía de suave a inclinado, suelos de textura media a pesada, presencia de eucalipto, capulí. Se desarrolla agricultura de secano muy limitada, destacan los cultivos de maíz, papa, haba, arveja, trigo, diversas hortalizas como el repollo, zanahoria y algunas frutales como la tuna, ciruelo. Existen plantaciones de eucalipto y molle que conforman cercos de las parcelas o chacras. PESCS - MUNI VINCHOS

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Estepa Espinosa Montano Bajo Subtropical (ee-MBS).- Con una extensión de 298.39 ha. que representa el 5.57%. La biotemperatura media anual es de 15.25º C. El promedio máximo de precipitación total por año es de 590.4mm y el mínimo de 216.1mm. El relieve es dominantemente empinado, con presencia de suelos de naturaleza calcárea relativamente profundos. Las especies vegetales indicadores de esta Zona de Vida son: la tuna, chamana, el molle (lugares abrigados), en las partes elevadas. Se desarrolla una agricultura de secano, con riego se puede cultivar papa, maíz, haba, arveja, hortalizas (lechuga, zanahoria, repollo) y algunos frutales de hueso. Durante época de lluvias, la vegetación estacional es aprovechada para pastoreo de ganado caprino, lo que ocasiona una fuerte degradación de la vegetación y los suelos que sufren una marcada erosión y que favorecen los huaycos durante la época pluvial. Estepa - Montano Sub tropical (e-MS).- Con una extensión de 2,883 ha, que representa el 53.82%. Esta zona de vida altitudinalmente se encuentra entre los 3 000 y 3 400 msnm. Según el diagrama bioclimático de Holdridge, se ubica en la provincia de humedad: Subhúmedo. Según el diagrama Bioclimático de Holdridge, la biotemperatura media anual mínima es de 6ºC y la máxima es de 12ºC el volumen de precipitación anual se encuentra entre los 250 y 500 mm y el promedio de evapotranspiración potencial varía entre 1 y 2 veces el valor de precipitación, ubicándose en la provincia de humedad de: SUBHÚMEDO. Esta formación climática de la zona de estudio comprende áreas de topografía accidentada que hace que actualmente se encuentren áreas con uso de manera dispersa para cultivos que se producen en secano, así como: papa, cebada, trigo, avena forrajera, alfalfa, pastos asociados, habas, cereales entre otros cultivos andinos, mientras que la vegetación natral predominante de esta zona en el área de estudio la componen: maguey Agave americana, chamana Dodonea viscosa, eucalipto Eucaliptus globulus, molle Shinus molle, guinda Prunus capulí, remilla rumex sp. Cardo santo Argemona mexicana, tankar Berberíes sp. Y otras familias de las cactáceas, shillcao Bidens pilosa; así también se ha identificado la presencia del kikuyo Pennisetum clandestinum, Ichu Estipa Ichu, taya Parastrefia sp, así como relictos o bosquetes residuales como el “Queñual” y el “Qolle”; mayormente en zonas de laderas. Matorral Desértico Montano Subtropical (md-MS).- Con una extensión de 246.36 ha, que representa el 4.61%. Según el diagrama Bioclimático de Holdridge, la biotemperatura media anual mínima es de 6ºC y la máxima es de 12ºC el volumen de precipitación anual se encuentra entre los 125 y 250mm y el promedio de evapotranspiración potencial varía entre 4 y8 veces el valor de precipitación, ubicándose en la provincia de humedad de: SEMIÁRIDO.


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Así mismo se mencionan otras zonas de vida con áreas mínimas en el área de influencia del proyecto como son: Bosque Pluvial Montano Subtropical (bp-MBS); con una extensión de 39.91ha. que representa el 0.74% y Bosque Pluvial Montano Bajo Subtropical (bp-MBS); con una extensión de 5.03 ha. que representa el 0.09%.

Figura Nº 1.2: Zona de vida Estepa - Montano Sub tropical (e-MS) Localidad TimpoccAnchachuasi

Cuadro N° 1.1: Zonas de vida del área de influencia del proyecto DESCRIPCION

SIMB.

Bosque Húmedo Montano Subtropical

bh-MS

Bosque Muy Húmedo Montano Subtropical

AREA(Has)

%

1271.60

23.74

bmh-MS

339.90

6.34

Bosque Pluvial Montano Bajo Subtropical

bp-MBS

5.03

0.09

Bosque Pluvial Montano Subtropical

bp-MBS

39.91

0.74

Bosque seco Montano Bajo Subtropical

Bs-MBS

271.95

5.08

Estepa espinoso Montano Bajo Subtropical

ee-MBS

298.39

5.57

Estepa Montano Subtropical

e-MS

2883.36

53.82

Matorral Desértico Montano Subtropical

md-MS

246.97

4.61

5322.44

100

Total

Fuente: Estudio Agrológico - Basado en el diagrama L.R. HOLDRIDGE


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Grafico N°1.1: Distribución de zonas de vida en el área de influencia del proyecto

Fuente: Estudio agrológico

PISOS ECOLOGICOS Dentro del área en estudio podemos encontrar diversidad de pisos ecológicos y recursos naturales dispersos en un rango altitudinal que va desde los 3,200 a los 3,926 m.s.n.m comprendiendo quebradas y punas con diversidad de microclimas así como de fauna y flora. Según la clasificación del Dr. Javier Vidal Pulgar, los pisos ecológicos identificados son: Quechua: de 2,000 a 3,500 m.s.n.m. constituido por zonas bajas, la denominada zona del valle, centro poblado menor de Anchachuasi, que les permite la producción de frutales y hortalizas. La parte superior se caracteriza por presentar clima más templado, con suelos adecuados para cultivos como haba, maíz, arveja, papa, hortalizas y crianza de animales menores y mayores. Suni o Jalca: de 3,500 a 4,000 m.s.n.m. se caracteriza por tener un clima templado y seco, donde se cultivan maíz, cebada, trigo, papa, arvejas, quinua, y crianza de animales mayores y menores. En el cuadro N°1.2 se detallan los pisos ecológicos de la zona en intervención del proyecto.

Cuadro N°1.2: Descripción de pisos ecológicos PISOS ECOLOGICOS

ALTITUD (m.s.n.m)

CLIMA

Quechua

2,000 a 3,500

Templado

Suni o Jalca

3,500-4,000

Templado y seco

CULTIVOS Y VEGETACION

PECUARIA

Vacunos, ovinos, haba, maíz, arveja, porcinos, cuyes, papa caprinos y aves de corral. Maíz, cebada, vacunos, ovinos, trigo, papa, arveja, porcinos y cuyes. quinua.

Fuente: Estudio Agrológico.


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1.8 ACTIVIDAD AGRICOLA Y PECUARIA 1.8.1

PRINCIPALES CULTIVOS

Las especies de mayor importancia son la papa, haba, quinua, por su valiosa participación en el sistema de rotación de cultivos y alimento básico de los pobladores. Los granos como la cebada y el trigo, son especies que requieren riegos oportunos y abonamiento adecuado. Su producción baja se debe a que es sembrada en terrenos de secano, causando, además de su bajo rendimiento la disminución de su calidad en peso hectolítrico. El maíz se siembra mayormente en terrenos de las partes bajas con un solo riego y en secano; por lo tanto está expuesta a las inclemencias del medio ambiente. La quinua por ser un producto rico en proteínas se está incentivando su cultivo masivo y tecnificado para la alimentación de los pobladores en general y desde las dos últimas campañas se viene incrementando su producción a mayor escala para la agroindustria y con fines de mercado. 1.8.2

ACTIVIDAD PECUARIA

En el ámbito de las comunidades campesinas del distrito de Vinchos y Anchachuasi, la producción pecuaria es considerada como otra de sus actividades principales de su economía. El sistema de producción es con una tecnología tradicional, generalmente conducido en su mayor parte por la mujer y la colaboración de los hijos, según sea el tamaño, especie y lugar de la crianza. El manejo de las crianzas ganaderas se desenvuelve sin ninguna planificación, ni control técnico de la sanidad y la alimentación. Las principales especies que se crían son: vacunos, porcinos, equinos, ovinos, camélidos, caprinos y en menor escala las aves y cuyes. 1.8.3

OTRAS ACTIVIDADES

Se ha podido evidenciar que existe otras actividades como: El comercio de ropa, ganado, productos agrícolas, ganadería y abarrotes. La artesanía casera del lugar, tejidos en telar, a mano y "away" Existe aún el trueque El transporte de pasajeros y carga Obreros en construcción Obreros agrícolas Otras actividades.


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DIAGNOSTICO Y CARACTERISTICAS FISICAS DE LA CUENCA

2.1 CARACTERIZACION HIDROGRAFICA DEL AREA DE ESTUDIO El Área de Estudio, es la porción de microcuenca de la unidad hidrográfica Ustuna, comprendida desde sus nacientes en la Cordillera de los Andes Apacheta, en la zona de Occollo, hasta el embalse natural, la laguna Ustunaccocha, previsto para un represamiento y la dotación de agua para la Irrigación Ccasanccay por la margen izquierda y para la irrigación Anchachuasi por la margen derecha, en el distrito de Vinchos. Por lo que el estudio de la cuenca hidrográfica del área de recepción se realiza teniendo como punto de emisión o descarga la salida de la laguna Ustunaccocha y la zona de riego los terrenos ubicados hacia el lado derecho del río Ustuna. La descarga de la laguna Ustuna es el río Ustuna, que es tributario del río Challhuamayo (Huaraca), descargando este último al río Cachi aguas abajo del la capital del centro poblado de Anchachuasi, en la comunidad de Moyobamba. Hidrográficamente (ANA - ALA Ayacucho), las unidades hidrográficas de Ustuna, que nacen en los bofedales, humedales y manantiales de Occollo, Azabrán, son tributarias de la Microcuenca Ustuna, afluente del riachuelo Challhuamayo, este a su vez del río Vinchos, con punto de encuentro en Moyobamba, que se unen con el río Pongora formando el río Cachi, este último desemboca por la margen derecha a la cuenca del rio Mantaro, a la vertiente del Atlántico. 2.2 UBICACION Y DEMARCACION DE LA CUENCA 2.2.1 Ubicación a.

Ubicación Política

El proyecto Irrigación Ustuna Anchachuasi está ubicado al Noroeste de la ciudad de Ayacucho, en la sierra sur central del Perú. Región : Ayacucho Provincia : Huamanga Distrito : Vinchos Lugar : Anchachuasi b.

Ubicación Geográfica

Geográficamente el ámbito de estudio se ubica entre las coordenadas 8544810 N – 8550069 N y 591355 E- 589277 E; altitudinalmente entre las cotas 4550 m.s.n.m. parte alta de la cuenca, 3950 m.s.n.m. descaga de la laguna Ustunaccocha (punto de captación o toma), 3492 m.s.n.m. (punto final del canal principal). El centro poblado Anchachuasi se encuentra a 3380 msnm. PESCS - MUNI VINCHOS

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Instalación del Servicio de Agua del Sistema de Riego Anchachuasi Vinchos, Distrito de Vinchos – Huamanga - Ayacucho c.


Demarcación Hidrográfica

La unidad hidrográfica del río Ustuna forma parte de la microcuenca del Rio Vinchos y Rio Cachi, cuenca del Mantaro e hidrográficamente pertenece a la vertiente del Océano Atlántico y limita con las siguientes micro cuencas: Por el Norte Por el Este Por el Sur Por el Oeste

: : : :

Rio Paqcha Vinchos Rio Vinchos Arizona Occollo, Rio Apacheta

El Área de la microcuenca Ustuna en el punto de descarga o emisión la salida de la laguna Ustunaccocha es de 22.78 Km2, comprendida entre las altitudes 3950 m.s.n.m y 4550 m.s.n.m y un Perímetro de 29.05 km. 2.2.2 Ámbito jurisdiccional El distrito de Vinchos, ámbito de jurisdicción del proyecto tiene el siguiente límite: Por el Este : con los Distritos de Socos, Ticllas y Chiara (Provincia de Huamanga), y los Morochucos (Provincia de Cangallo). Por el Oeste : con el distrito de Pillpichaca, Provincia de Huaytará, departamento Huancavelica) Por el Norte : con los Distritos de Pillpichaca, (Provincia de Huaytará Departamento de Huancavelica y con el Distrito de Santo Tomás de Pata Provincia de Angaráes, Departamento de Huancavelica). Por el Sur : con el Distrito de Chuschi y Paras (Provincia de Cangallo).

Figura N°2.1. Mapa de ubicación regional, provincial y distrital


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Figura N°2.2: Imagen satelital laguna Ustuna

2.3 ACCESIBILIDAD Y VIAS DE COMUNICACION El acceso a la capital del distrito de Vinchos es por la ruta Ayacucho - Vinchos (55 km. aproximadamente) por vía asfaltada, inicialmente por la carretera de integración “Los Libertadores” Ayacucho - Ica - Lima, hasta Casacancha (42 km), luego derivando hacia la derecha por borde el río Vinchos (Cachi) por carretera asfaltada pasta Vinchos (13 km), con tiempo promedio de viaje de 1.0 hora; con disponibilidad de movilidad permanente entre empresas de transporte, colectivos, autos y particulares. El cuadro N°2.1 ilustra la accesibilidad al distrito de Vinchos. Cuadro N° 2.1: Vías de acceso al distrito de Vinchos DESCRIPCIÓN DE VÍAS

HORARIO DE SALIDA

LONGITUD km

Ayacucho - Vinchos

5:00 – 10:00 a.m.

55 km.

Ayacucho - Paqcha

4:00 – 6:00 a.m.

100 km.

Ayacucho - Putacca

4:00 – 6:00 a.m.

80 km.

Ayacucho - Occollo

4:00 – 6:00 a.m.

120 km.

UBICACIÓN TERMINAL Esquina entre los jirones San Martin y Libertad Esquina entre los jirones San Martin y Libertad Esquina entre los jirones San Martin y Libertad Esquina entre los jirones San Martin y Libertad

EMPRESA DE TRANSPORTE “Halcón Sagrado” “San Cristóbal”

“San Cristóbal”

“San Cristóbal”

Fuente: Plan de desarrollo distrital de Vinchos.


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Para acceder a la laguna Ustunaccocha, desde Ayacucho viajar hasta la localidad Tambo A (62 km) por la carretera de integración “Los Libertadores”, vía asfaltada, luego derivar hacia la derecha por carretera afirmada pasando por Tambo A hasta la localidad de Huaraca (3.5 km), luego continuar por trocha carrozable hacia la laguna Ustunaccocha, una distancia de 1.5 km. Tiempo promedio de viaje de 1.5 horas. La existencia de trocha carrozable sin mantenimiento a lo largo del recorrido del sistema de conducción del proyecto en estudio, desde la proximidad a la laguna, pasando por Huaraca, Tambo y las cumbres de los demás anexos del centro poblado Anchachuasi, una trocha de aprox. 20 km. hasta la capital del referido centro poblado. 2.4 CARACTERISTICAS FISICAS DE LA UNIDAD HIDROGRAFICA USTUNA

2.4.1

SISTEMA HIDROGRÁFICO DE LA ZONA DE ESTUDIO

Entre las regiones hidrológicas de importancia práctica se destaca la cuenca hidrográfica o cuenca de recepción o cuenca de drenaje, por la simplicidad que ofrece en la aplicación del balance hídrico; definida como el área drenada por un curso de agua o un sistema de cursos de agua, cuyas aguas concurren a un punto de salida, es decir que la cuenca de drenaje, es el área que contribuye a la escorrentía y que proporciona todo o parte del flujo del cauce principal y sus tributarios. También, cuenca hidrográfica es la totalidad del área drenada por una corriente o sistema interconectados de cauces, de modo que todo el escurrimiento originado en tal área es descargado a través de una única salida. En consideración a la magnitud de la cuenca estudiada toma la denominación de "microcuenca Ustuna" El sistema hidrográfico de la zona de estudio comprende a la microcuenca de la laguna Ustunaccocha, teniendo como punto de emisión la descarga de la laguna Ustunaccocha, como aportante del recurso hídrico superficial para el proyecto, esta microcuenca forma parte de la subcuenca hidrográfica del río Cachi. La zona de demanda de agua con fines agrarios se encuentra involucrada en las microcuencas del río Challhuamayo (Huaraca) por un lado y del río Vinchos (Cachi) por el otro lado. Como marco teórico se sabe que las características físicas y funcionales de una cuenca hidrográfica son definidas como los diversos factores que determinan la naturaleza de la descarga de un curso de agua. El conocimiento de dichas características son de mucha importancia por las siguientes razones: a) Para establecer comparaciones entre cuencas hidrográficas, b) Para interpretar de forma clara los fenómenos pasados, c) Para efectuar previsiones de descarga de un río. PESCS - MUNI VINCHOS

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Estos factores cuantificados como índices representativos, determinan la naturaleza de descarga de los ríos, pueden ser agrupados en factores que dependen de las características físicas y de uso de la cuenca hidrográfica o factores fisiográficos y factores que dependen del clima, factores climáticos. La geomorfología estudia y pretende cuantificar determinados rasgos propios de la superficie terrestre. Los índices y magnitudes físicas de la cuenca se expresan en términos simples, juegan un papel muy importante y son condicionantes de su régimen hidrológico.

2.4.2 CARACTERISTICAS FISIOGRÁFICAS DE LA MICROCUENCA Una cuenca puede variar desde tan pequeña como una hectárea a cientos de miles de kilómetros cuadrados. Cuencas pequeñas son aquellas donde la escorrentía es controlada por procesos de flujo sobre el terreno (overland flow). Cuencas grandes son aquellas donde la escorrentía es controlada por procesos de almacenamiento en los cauces de ríos. Se ha estudiado y caracterizado los parámetros geomorfológicos de la microcuenca del río Ustuna en el punto de interés, básicamente en función de la respuesta de la microcuenca a la precipitación para el análisis de la escorrentía superficial. Las características hidrológicas son descritas en términos de Parámetros de Forma, de Relieve, de drenaje y medidas lineales. 2.4.3 PARAMETROS DE SUPERFICIE a.

Divisoria de la cuenca, Perímetro (P)

Toda cuenca está limitada por una línea formada por los puntos de mayor nivel topográfico, llamada divisoria, que divide las precipitaciones que caen en cuencas vecinas y que encamina la escorrentía superficial resultante para uno u otro sistema fluvial. Para la cuenca estudiada, la divisoria sigue una línea rígida alrededor de la cuenca, atravesando el curso de agua solamente en el punto de salida o descarga, en este caso la salida de la laguna Ustunaccocha y uniendo los puntos de cota máxima entre cuencas, lo que no impide que en el interior de la cuenca existan picos aislados con cotas superiores a los puntos de la divisoria. El flujo de agua en la microcuenca Ustunaccocha está compuesto del agua que alcanza los cauces luego de haber escurrido superficialmente, así como del agua que llega a los cauces después de haber recorrido caminos subsuperficiales y subterráneos. La superficie de la cuenca está delimitado por dos tipos de divisorias de agua: un divisor topográfico o superficial y un divisor freático o subterráneo. El primero está condicionado por la topografía y define el área del cual proviene el agua superficial de la cuenca; el segundo en general está determinado por la estructura geológica del terreno, siendo muchas veces PESCS - MUNI VINCHOS

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influenciado por la topografía. La divisoria freática establece los límites de los depósitos de agua subterránea de donde proviene el flujo base de la cuenca y difícilmente coinciden con el divisor topográfico. La divisoria freática no es fija, mudando de posición con las fluctuaciones de la napa, es difícil de determinar, por lo que se acostumbra considerar que el área de la cuenca de drenaje es aquella determinada por el divisor topográfico, cuyo contorno es el Perímetro (P) de la cuenca. De este modo, el agua de precipitación que alcanza la superficie de una cuenca de drenaje, infiltrándose y escurriendo subterráneamente, cuando atraviesa el divisor topográfico de la cuenca constituye una fuga de agua de la cuenca donde ocurrió la precipitación. La influencia del agua subterránea en Ustunaccocha es evidente y es quien alimenta al caudal base del río de tipo perenne y régimen variable. El perímetro de la microcuenca hidrográfica del río Ustuna (P), está definido por la longitud de la línea de división de aguas, que se conoce como el “parte aguas o Divortium Acuarium”, con una longitud de P=29.05 km. b.

Área de recepción y drenaje (A)

Denominado también como Área o Magnitud de la cuenca (A), es la propiedad más importante, definida como el área plana en proyección horizontal, encerrada por su divisoria. Usualmente se reporta en kilómetros cuadrados, excepto para cuencas pequeñas las cuales se expresan en hectáreas. Según V.T Chow, “Una cuenca pequeña puede ser definida como aquella que es sensible a lluvias de alta intensidad y corta duración y en la cual predominan las características físicas del suelo con respecto al cauce”. Por esta definición el tamaño de una cuenca pequeña puede variar desde 4 Km2 hasta 130 Km2. Sin embargo otros investigadores como I- Pai Wu y R. Springall G. han elevado el límite superior de una cuenca pequeña a los 250 Km2. El Área de la cuenca es el elemento básico para el cálculo de las otras características físicas, determina el potencial del volumen de escorrentía; en general a mayor área de cuenca, mayor cantidad de escorrentía superficial y consecuentemente, mayor flujo superficial. Es importante mencionar que cuencas hidrográficas con la misma área pueden tener comportamientos hidrológicos completamente distintos en función de los otros factores que intervienen. La distribución de áreas entre cotas para la microcuenca del río Ustuna se muestran en el cuadro Nº 2.5, siendo el Área total de recepción y drenaje de la cuenca A=22.78 km2.


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Instalación del Servicio de Agua del Sistema de Riego Anchachuasi Vinchos, Distrito de Vinchos – Huamanga - Ayacucho Cuadro N° 2.2: Área y Perímetro microcuenca Ustuna Cuenca

Área de la cuenca (km²)

Perímetro (km)

Microcuenca Ustuna

22.78

29.05

2.4.4 PARAMETROS DE FORMA Forma de la cuenca La forma superficial de la cuenca hidrográfica es el contorno descrito por la proyección horizontal de la cuenca. Es importante debido a que la forma de la cuenca definitivamente afecta las características de la descarga de la corriente, principalmente en los eventos de flujo máximo. En general el escurrimiento de una cuenca de forma casi circular será diferente a los de otra, estrecha y alargada, de la misma área; influye en el valor del tiempo de concentración y sobre el hidrograma resultante de una precipitación dada. Existen varios índices utilizados para determinar la forma de las cuencas, buscando relacionarlas con formas geométricas conocidas, como los detallados a continuación. a.

Longitud axial de la cuenca (L) La longitud axial de la cuenca se mide siguiendo el curso del agua más largo desde la desembocadura hasta la cabecera más distante en la cuenca. Para la microcuenca Ustuna L = 12.51 km.

b.

Ancho medio (B) Es la relación entre el área de la cuenca (A) y la longitud mayor del curso del río (L). A La expresión es la siguiente: B  L Dónde: B = Ancho promedio de la cuenca o unidad hidrográfica (km) A = Área de la cuenca o unidades hidrográficas (km2) L = Longitud mayor del río (longitud axial) (km). Entonces, el ancho promedio de la microcuenca del río Ustuna es B=1.82 Km.

c.

Factor de Forma (Kf) Horton sugirió un factor adimensional de forma (Kf) como la relación entre el ancho medio (B) y la longitud axial de la cuenca (L)

A B L A Kf    2 L L L El área y longitud son dadas en unidades consistentes tal como kilómetros cuadrados y kilómetros respectivamente. PESCS - MUNI VINCHOS

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El factor de forma constituye un índice indicativo de la mayor o menor tendencia de las avenidas en la cuenca. Una cuenca con un factor de forma bajo está menos sujeta a inundaciones que otra del mismo tamaño pero con mayor factor de forma. Esto se debe al hecho de que en una cuenca estrecha y larga, con Kf bajo, hay menos posibilidad de ocurrencia de lluvias intensas cubriendo simultáneamente toda su extensión; y también la contribución de los tributarios alcanza el curso de agua principal en varios puntos a lo largo del mismo, alejándose; por lo tanto, de la condición ideal de la cuenca circular donde la concentración de todo el flujo de la cuenca se da en un solo punto. Kf = 0.15 para la microcuenca Ustuna. d.

Coeficiente de Compacidad (Kc) Conocida también como el índice de Gravelius (Kc), es la relación entre el perímetro de la cuenca (P en km) y la circunferencia de un círculo de área igual a la de la cuenca (A en km2).

Kc 

P P  0.282 * PC A

Este coeficiente es un número adimensional que varía con la forma de la cuenca, independientemente de su tamaño; cuanto más irregular es la cuenca, mayor será el coeficiente de compacidad. Un coeficiente mínimo igual a la unidad correspondería a una cuenca circular. Si todos los factores fueran iguales, la tendencia para mayores caudales en la cuenca, será más acentuada cuando el Kc sea más próximo a la unidad. La respuesta de la cuenca se refiere al tiempo de concentración de la escorrentía. El rol de la forma de cuenca en la respuesta de la cuenca no ha sido claramente establecido, podría mencionarse que un factor de forma alto o un coeficiente de compacidad cercana a 1 describen una cuenca que tiene una respuesta de cuenca rápida y empinada. Contrariamente, un factor de forma bajo o un coeficiente de compacidad mucho mayor que 1 describe una cuenca con una respuesta de escorrentía retardada. Sin embargo muchos otros factores incluyendo al relieve de la cuenca, cobertura vegetativa y densidad de drenaje con usualmente más importantes que la forma de cuenca. Los valores bajos del factor de Forma (Kf = 0.15) y Coeficiente de Compacidad (Kc=1.72) relativamente alto son indicadores de que la microcuenca Ustuna tiene una respuesta de escorrentía retardada, no estaría sujeta a crecientes continuas (menor propensión a las crecientes) y tiempos de concentración mayores.


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Instalación del Servicio de Agua del Sistema de Riego Anchachuasi Vinchos, Distrito de Vinchos – Huamanga - Ayacucho Cuadro N° 2.3: Formas de la microcuenca Ustuna Cuenca

Factor de Forma (Kf)

Coeficiente de Compacidad (Kc)

Microcuenca Ustuna

0.15

1.72

Este coeficiente define la forma de la cuenca, respecto a la similitud con formas redondas, dentro de rangos que se muestran a continuación (FAO, 1985): Clase Kc1: Rango entre 1 y 1.25 corresponde a forma redonda a oval redonda. Clase Kc2: Rango entre 1.25 y 1.5 corresponde a forma oval redonda a oval oblonga. Clase Kc3: Rango entre 1.5 y 1.75 corresponde a forma oval oblonga a rectangular oblonga. Una cuenca se aproximará a una forma circular cuando el valor Kc se acerque a la unidad. Cuando se aleja de la unidad, presenta una forma más irregular en relación al círculo. También, el coeficiente de compacidad de la microcuenca del río Ustuna de 1.72 tipifica como cuenca irregular de forma oval oblonga.

e.

Relación de Elongación (Re) S.A. Schumm definió la relación de elongación como el cociente adimensional entre el diámetro (D) de un círculo que tiene igual área (A) que la cuenca y la longitud axial (L) de la misma. La longitud (L) se define como la más grande dimensión de la cuenca, a lo largo de una línea recta desde la salida hasta la divisoria, paralela al cauce principal.

Re 

D A  1.1284 * L L

El cociente anterior varía entre 0.60 y 1.00 para una amplia variedad de climas y geologías. Además, parece estar fuertemente correlacionado con el relieve de la cuenca; de manera que valores cercanos a la unidad son típicos de regiones con relieve bajo, en cambio donde Re varía de 0.60 a 0.80 está asociado a fuertes relieves y pendientes pronunciadas del terreno. El valor de Re=0.43 para la microcuenca Ustuna indica una cuenca con relieve bajo. 2.4.5 PARAMETROS DE RELIEVE DE LA MICROCUENCA El relieve de la cuenca hidrográfica tiene gran influencia sobre los factores meteorológicos e hidrológicos, pues la velocidad de la escorrentía superficial es determinada por la pendiente de la cuenca, mientras que la temperatura, la precipitación, la evaporación, etc. son


33



funciones de la altitud de la cuenca; por ello la importancia de la determinación de las curvas características de relieve de la cuenca en estudio. El relieve de la cuenca se representa mediante la curva hipsométrica y puede ser cuantificado con parámetros que relacionan la altitud con la superficie de la cuenca, la pendiente media de la cuenca, la elevación media de la cuenca, polígono de frecuencia de altitudes, relieve del cauce principal y el rectángulo equivalente. a.

Pendiente media de la microcuenca (Sc)

La pendiente de la cuenca controla en buena parte la velocidad con que se da la escorrentía superficial, afectando por lo tanto el tiempo que lleva el agua de la lluvia para concentrarse en los lechos fluviales que constituyen la red de drenaje de la cuenca. La magnitud de los picos de avenida y la mayor o menor oportunidad de infiltración y susceptibilidad de erosión de los suelos dependen de la rapidez con que ocurre la escorrentía sobre los suelos de la cuenca. Entre los métodos usados en la determinación de los valores representativos de la pendiente de la cuenca, el más completo es el de las cuadrículas asociadas a un vector, consiste en determinar la distribución porcentual de las pendientes de las cuadrículas por medio de un muestreo estadístico de las pendientes normales a las curvas a nivel en un gran número de puntos en la cuenca. Esos puntos deben ser localizados en un mapa topográfico de la cuenca por medio de un cuadriculado que se traza sobre el mismo. Según el criterio de J.W. Alvord, la pendiente de la cuenca (Sc) es igual a la longitud total de curvas de nivel dentro de ella, multiplicada por el desnivel constante entre éstas y dividida entre el tamaño de la cuenca.

D*L A Con el objeto de obtener resultados confiables y a la vez evitar el desarrollo tedioso del criterio, se recomienda utilizar intervalos entre curvas de nivel de 30 a 150 metros en cuencas grandes o de fuertes pendientes y del orden de 5 a 15 metros en el caso de cuencas pequeñas o de topografía plana. Sc 

La microcuenca Ustuna presenta una pendiente media Sc=19.10 %, considerado de relieve bajo. b.

Curva hipsométrica (CH)

Es frecuente definir el relieve de la cuenca por medio de la Curva Hipsométrica o curva de Área - Elevación. Representa el estudio de la variación de la elevación de las diferentes superficies de la cuenca con referencia al nivel medio del mar. Esta variación es indicada por medio de un gráfico que muestra el porcentaje del área de drenaje que existe por encima o por debajo de las diferentes elevaciones o cotas. Representa también la distribución porcentual de las áreas comprendidas entre las curvas de nivel equidistantes en la cuenca. PESCS - MUNI VINCHOS

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Esto refiere a una curva dimensional que muestra la variación con la elevación de la cuenca. La curva hipsométrica muestra el porcentaje de área en la abscisa y el porcentaje de elevación en la ordenada. Usamos la curva hipsométrica cuando una variable hidrológica tal como la precipitación, cobertura vegetativa, o nevados muestra una tendencia marcada a variar, con la altitud, en tales casos la curva hipsométrica proporciona los medios cuantitativos para evaluar los efectos de altitud. La curva hipsométrica de la cuenca en estudio se muestra en el cuadro Nº 2.4. c.

Elevación media de la microcuenca (E)

La variación de la altitud y la elevación media de una cuenca son también importantes por la influencia que ejercen sobre la precipitación, sobre las pérdidas de agua por evaporación y transpiración y, consecuentemente, sobre el caudal medio. Variaciones grandes de altitud conllevan diferencias significativas en las precipitaciones y la temperatura media, la cual a su vez, causan variaciones en la evapotranspiración. La elevación media es determinada por medio de un rectángulo de área equivalente a la limitada por la curva hipsométrica y los ejes coordenados; la altura del rectángulo es la

E

ea

A elevación media. A partir de la curva hipsométrica se puede determinar fácilmente la denominada elevación media de la cuenca, la cual equivale a la cota correspondiente al 50% del área de la cuenca. Otro método es mediante la utilización de la siguiente ecuación: Donde E es la elevación media, e la elevación media entre dos curvas de nivel consecutivas, a el área entre las curvas de nivel y A el área total de la cuenca. El cuadro Nº 2.4, muestra los pasos seguidos para el cálculo de la curva hipsométrica y la elevación media de la cuenca del río Ustuna. La altitud media de la microcuenca del río Ustuna es E = 4269.73 m.s.n.m., que corresponde a la ordenada media de la Curva Hipsométrica o calculada con la ecuación anterior; cota que divide a la microcuenca en dos áreas iguales por encima y por debajo de dicho nivel. d.

Polígono de frecuencia de altitudes

Es la representación gráfica de la distribución en porcentaje, de las superficies ocupadas por diferentes altitudes.  

Altitud media de la cuenca: es la altitud que divide a la cuenca en dos áreas iguales. Es la ordenada media de la C.H. Altitud más frecuente: aquella cuyo valor en % es el mayor.


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


Altitud de frecuencia media: altitud que corresponde a la abscisa media de la curva de frecuencias.

La altitud más frecuente se ubica en la cota 4325.03 m.s.n.m. y corresponde al 3.94 km2 (17.28 % del área total de la cuenca) La altitud de frecuencia media corresponde a la cota 4247.00 m.s.n.m.; tal como se observa en el cuadro N° 2.4.


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Instalación del Servicio de Agua del Sistema de Riego Anchachuasi Vinchos, Distrito de Vinchos – Huamanga - Ayacucho CUADRO Nº 2.4

CURVA HIPSOMETRICA CUENCA DEL RIO UST UNA

ALTITUD MEDIA DE LA CUENCA COTA (m.s.n.m.) AREA (Km2) MINIMO MAXIMO PROMEDIO AREA (Km2) ACUMULADO % ACUM. 3950.00 4000.00 3975.00 0.89 22.78 100.00 4000.27 4050.00 4025.13 1.32 21.88 96.08 4050.07 4100.00 4075.04 1.20 20.56 90.29 4100.19 4150.00 4125.09 1.99 19.36 85.00 4150.01 4200.00 4175.01 2.33 17.37 76.26 4200.00 4250.00 4225.00 2.79 15.04 66.05 4250.03 4300.00 4275.01 3.64 12.26 53.82 4300.06 4350.00 4325.03 3.94 8.62 37.85 4350.01 4400.00 4375.01 2.32 4.68 20.57 4400.01 4450.00 4425.01 1.36 2.37 10.40 4450.16 4500.00 4475.08 0.76 1.00 4.41 4500.71 4550.00 4525.35 0.25 0.25 1.09

Nro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

% INTER 3.92 5.80 5.29 8.74 10.21 12.23 15.96 17.28 10.17 5.99 3.32 1.09

CURVA HIPSOMETRICA Y POLIGONO DE FRECUENCIA DE ALTITUDES 0.00

0.50

0.00

10.00

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

4600.00 4500.00

Altitud (msnm)

4400.00 4300.00 4200.00

4100.00 4000.00 3900.00 20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

% Area sobre la altitud (%)

ALTITUD ALTITUD MEDIA ALTITUD MAS FRECUENTE ALTITUD DE FRECUENCIA MEDIA


m.s.n.m. m.s.n.m. m.s.n.m.

4269.73 4325.03 4247.00

37


e.


Relieve del cauce principal (S)

El relieve del cauce principal se representa mediante el perfil longitudinal y puede ser cuantificado mediante parámetros que relacionan la altitud con la longitud del cauce principal. El agua de lluvia se concentra en los lechos fluviales después de escurrir superficial y subterráneamente por la superficie de la cuenca en dirección a la desembocadura o salida. La pendiente del curso de agua influye en los valores de descarga del río de forma significativa, pues la velocidad con que la contribución de la cabecera alcanza la salida depende de la pendiente de los canales fluviales. Así, cuanto mayor la pendiente, mayor será la velocidad de flujo y más pronunciados y estrechos los hidrogramas de avenidas. La pendiente del curso de agua (S) entre dos puntos, se obtiene dividiendo la diferencia total de elevación del lecho (H) por la longitud horizontal del curso de agua entre esos dos puntos (L).

H *100 L Para el río Ustuna, la figura N°2.3 representa el perfil longitudinal del curso principal, y tres diferentes pendientes: S1 que representa la pendiente general (pendiente media del río) entre la desembocadura y la naciente del río; S2, valor más representativo, que es la pendiente de la línea que se traza de tal modo que el área entre la línea y el perfil del curso de agua por debajo y encima de la línea sean iguales y; S3 conocida como la pendiente equivalente, este índice da una idea sobre el tiempo de recorrido del agua a lo largo del perfil longitudinal o tiempo de respuesta de la cuenca y se calcula dividiendo el perfil en tramos y aplicando la siguiente relación: S

n   Li    i 1   S3  n 1 / 2  (L / S )  i i    i 1

2

Siendo Li y Si la longitud y la pendiente de cada tramo respectivamente. Pendiente Media del río principal Ustuna es S1 = 4.80 %., significa una pendiente baja en un relieve moderado.


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CUADRO Nº 2.5

PENDIENTE PROMEDIO DE LA CUENCA CUENCA DEL RIO UST UNA

Nro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

PENDIENTE PROMEDIO DE LA CUENCA RANGO DE PENDIENTES (%) NUMERO DE INFERIOR SUPERIOR PROMEDIO (1) OCURRENCIAS 0.00 12.85 6.42 10795 12.86 25.70 19.28 7868 25.70 38.55 32.12 4183 38.57 51.39 44.98 1512 51.40 64.13 57.77 659 64.25 77.07 70.66 201 77.18 89.66 83.42 68 90.25 102.09 96.17 14 103.44 113.59 108.51 4 122.47 128.49 125.48 2 TOTAL = 25306.00 PENDIENTE (%)

(1)*(2) 69340.27 151667.35 134367.17 68002.99 38067.97 14202.64 5672.28 1346.38 434.06 250.96 483352.07 19.10

Figura N°2.3: Perfil Longitudinal del río Ustuna


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Instalación del Servicio de Agua del Sistema de Riego Anchachuasi Vinchos, Distrito de Vinchos – Huamanga - Ayacucho CUADRO Nº 2.6

PENDIENTE PROMEDIO DE LA RED HIDRICA CUENCA DEL RIO UST UNA

PENDIENTE PROMEDIO DE LA RED HIDRICA ORDEN DE LA NUMERO DE PENDIENTE (1)*(2) RED HIDRICA VECES (1) PROMEDIO (%) 1 129 1.60 206 2 273 1.44 394 3 205 1.43 294 TOTAL = 607.00 894.00

f.

LONGITUD 3.37 6.86 5.15 15.38

Rectángulo equivalente

Parámetro introducido por hidrólogos franceses con la intensión de comparar mejor la influencia de las características de la cuenca sobre la escorrentía superficial. Es una transformación puramente geométrica de la cuenca en un rectángulo de área igual al de la cuenca, de lado mayor y menor “L” y “l” respectivamente, con curvas de nivel paralelas al lado menor, siendo estas la primera y la última curva de nivel, respetando la hipsometría natural de la cuenca. Para el cálculo de los lados del rectángulo se aplican las siguientes ecuaciones, obtenidas con base al área y al perímetro del rectángulo y el coeficiente de compacidad ya estudiada.

A  L l P  2( L  l ) 

Kc A 0.282

Lado mayor del rectángulo equivalente (km)

L



Kc * A 2 * 1  1  1.128 / Kc  1.128



Lado menor del rectángulo equivalente (km)

l



Kc * A 2 * 1  1  1.128 / Kc  1.128



Las distancias en Km. sobre el lado mayor del rectángulo equivalente a las cuales se localizan las curvas (rectas) de nivel se obtienen dividiendo el área de cuenca acumulada sobre cada una de ellas, entre el menor (l). Para la Microcuenca Ustuna, los lados del rectángulo equivalente son: L = 12.74 Km l = 1.79 Km PESCS - MUNI VINCHOS

40



2.4.6 PARAMETROS DEL SISTEMA DE DRENAJE El sistema de drenaje de la microcuenca Ustuna está constituido por el cauce principal y sus tributarios. Llamado también red de drenaje de la cuenca, al sistema de cauces por el que fluyen los escurrimientos superficiales, sub superficiales y subterráneos de manera temporal o permanente. Su importancia se manifiesta por sus efectos en la formación y rapidez de drenado de los escurrimientos normales o extraordinarios, además de proporcionar indicios sobre las condiciones físicas del suelo y de la superficie de la cuenca, pues indica la mayor o la menor velocidad con que el agua deja la cuenca hidrográfica. Le caracterizan los siguientes parámetros. a.

Tipos de corrientes

Como en la mayoría de las cuencas de la zona andina, encontramos en la cuenca hidrográfica de Ustuna tres tipos de corriente, tomando como base la permanencia del flujo: Perenne, como es el caso del cauce principal que transporta agua durante todo el tiempo, la napa freática mantiene un alimentación continua al río Ustuna y no desciende nunca por debajo del nivel de agua en el cauce, aún en época de estiaje. Intermitentes, como es el caso de algunos tributarios pequeños, escurren durante las estaciones lluviosas y secan durante el periodo de estiaje. Durante la época lluviosa, transportan la escorrentía superficial y el agua subterránea, dado que el nivel freático se mantiene por encima del nivel del lecho del cauce, lo que no sucede en la época de estiaje, el nivel freático se encuentra por debajo del nivel del lecho; En las corrientes intermitentes, tiene mucha influencia las corrientes subsuperficiales en la época lluviosa. Efímeros, son principalmente los tributarios de orden 1, que existen apenas durante o inmediatamente después de los periodos de precipitación y sólo transportan escorrentía superficial; la napa freática se encuentra siempre en un nivel inferior al del lecho fluvial, no existiendo la posibilidad de flujo subterráneo hacia el cauce.

b.

Orden de corrientes

El orden de los ríos es una clasificación que refleja el grado de ramificación o bifurcación dentro de una cuenca. Utilizando el mapa de la cuenca bien detallado en el cual estén incluidos todos los cauces perennes, intermitentes y efímeros y siguiendo el criterio introducido por Horton, los ríos de la cuenca Ustuna son clasificados de la forma como se representa mapa del anexo. Son considerados de primer orden las corrientes formadoras, o sea, los pequeños canales que no tienen tributarios; cuando dos canales de primer orden se unen es formando un canal de segundo orden; la unión de dos ríos de segundo orden da lugar a la formación de un río de tercer orden y, así, sucesivamente: dos ríos de orden n dan


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lugar a un río de orden n+1. El orden de corriente está directamente relacionado a su tamaño. El río principal de Ustuna es del tercer orden (grado de ramificación 3.0), lo que indica que su magnitud de la ramificación y extensión de la red de drenaje es regular.

c.

Relación de bifurcación (Rb)

Horton introdujo el concepto de relación de bifurcación (Rb) para definir el cociente entre el número de cauces de cualquier orden y el número de corrientes del siguiente orden superior. Rb =Nu / Nu +1 Las relaciones de bifurcación varían entre 3.0 y 5.0 para cuencas en las cuales las estructuras geológicas no distorsionan el modelo de drenaje. El valor mínimo teóricamente posible de 2.0, difícilmente se alcanza en condiciones naturales y en general el valor promedio es el orden de 3.50 D.R. Coates encontró que la relación de bifurcación de corrientes de primero a segundo orden varía de 4.0 a 5.1 y de las de segundo al tercer orden fluctúa de 2.8 a 4.9. Para la microcuenca Ustuna Rb1/2 = 1.66, Rb2/3 = 2.56, lo que significa que tiene muy poca ramificación. d.

Densidad de drenaje (Dd)

Un indicador del grado de desarrollo del sistema de drenaje es el índice llamado densidad del drenaje (Dd), se define como la longitud total (L) de los cauces dentro de la cuenca, (sean estas efímeras, intermitentes o perennes) dividida entre el área total (A) de drenaje. Dd 

L A

La densidad de drenaje varía directamente con la longitud de las corrientes y, por lo tanto, es un indicador de la eficiencia de drenaje de la cuenca. A pesar de la existencia de poca información sobre densidad de drenaje, se puede afirmar que este índice varía de 0.5 km/km2, para cuencas de drenaje pobre y de 3.5 a más, para cuencas bien drenadas. Por lo común, se encuentra bajas densidades de drenajes en regiones de rocas resistentes o de suelos muy permeables con vegetación densa y donde el relieve es débil. En cambio se obtienen altas densidades de drenajes en áreas de rocas débiles o de suelos impermeables, vegetación escasa y relieve montañoso. La cuenca del río Ustuna tiene una Dd del orden de PESCS - MUNI VINCHOS

42



0.68 km/km2, cuenca con drenaje pobre; menor propensión a las crecientes (en el punto de derivación)

e.

Frecuencia de corriente (f)

Horton introdujo el concepto de frecuencia de corriente (f) definida como el número de corrientes por unidad de área. La frecuencia de corriente tiene por unidad L-2. M.A. Melton analizó en detalle la relación entre la densidad de drenaje (Dd) y la frecuencia de corriente

f 

N

u

A (f) y encontró que ambas son medidas de la magnitud de la red de drenaje, pero cada una trata aspectos diferentes. Para la microcuenca Ustuna las frecuencias de corriente para las diferentes órdenes son f1 = 2.1, f2 = 1.3 y f3 = 0.5 cauces/km2, significa que pocos cauces drenan el área de la microcuenca. 2.4.7 RESUMEN DE PARAMETROS GEOMORFOLOGICOS MICROCUENCA RIO USTUNA En el cuadro Nº 2.7 y 2.8 se presenta el resumen y los detalles de los parámetros geomorfológicos que caracterizan fisiográficamente a la microcuenca del río Ustuna, analizados en el punto de interés (descarga de la laguna Ustunaccocha), derivación o toma para la irrigación Ustuna a Anchachuasi por la margen derecha. Los parámetros analizados en el punto de interés de la microcuenca, señalan que se trata de una cuenca de relieve bajo a moderado, de forma oval oblonga o alargada, que tendría una respuesta "moderada" a las precipitaciones debido a la forma de la unidad hidrográfica y la tendencia del hidrograma de descarga versus tiempo de concentración, con drenaje pobre y menor propensión a las crecientes.


43



CUADRO Nº 2.7 RESUMEN DE PARAMETROS MORFOMETRICOS OBTENIDO CON EL ArcGIS CUENCA DEL RIO USTUNA DESCRIPCION UND DE LA SUPERFICIE Km2 Km

AREA PERIMETRO COTAS COTA MAXIMA COTA MINIMA CENTROIDE (WGS 1984 UTM ZONE 18S) X (CENTROIDE) Y (CENTROIDE) Z (CENTROIDE) ALTITUD ALTITUD MEDIA ALTITUD MAS FRECUENTE ALTITUD DE FRECUENCIA MEDIA PENDIENTE PENDIENTE PROMEDIO DE LA CUENCA

VALOR 22.78 29.05

m.s.n.m. m.s.n.m.

4550.00 3950.00

m m m.s.n.m.

552174.03 8529399.46 4269.73

m.s.n.m. m.s.n.m. m.s.n.m.

4269.73 4325.03 4247.00

%

19.10

Km Und Km %

12.51 3 15.38 1.472817133

DE LA RED HIDRICA LONGITUD DEL CURSO PRINCIPAL ORDEN DE LA RED HIDRICA LONGITUD DE LA RED HIDRICA PENDIENTE PROMEDIO DE LA RED HIDRICA PARAMETROS GENERADOS TIEMPO DE CONCENTRACION PENDIENTE DEL CAUCE PRINCIPAL


Hr m/Km

3.64 47.96

44



CUADRO Nº 2.8 PARAMETROS GEOMORFOLOGICOS CUENCA DEL RIO USTUNA PARAMETROS

UNIDAD Km Km 1 Km Km Coef. Coef. Coef. Km Km Km

2

22.78 29.05 1.72 12.51 1.82 0.34 0.15 0.43 12.74 1.79 3.37

Km

6.86

Km

5.15

Curva Hipsométrica

-

-

Polígono de Frecuencia

-

-

Altitud Máxima de la Cuenca

m.s.n.m.

4550.00

Altitud Mínima de la Cuenca

m.s.n.m.

3950.00

Desnivel total de la Cuenca

Km

0.60

Altitud de Frecuencia Media

m.s.n.m.

4247.00

Altitud Media de la Cuenca

m.s.n.m.

4269.7

Altura más frecuente

m.s.n.m.

4325.03

Pendiente de la cuenca (sist. del rectángulo equivalente)

%

4.71

Pendiente de la cuenca (Reporte GIS)

%

19.10

Tipo de corriente

-

Perenne

Km/Km2

0.68

m/m

0.0480

Altitud Mínima del cauce

m.s.n.m.

3950.00

Tiempo de concentracion

Hr.

3.64

Grado de ramificacion

-

3.0

FACTOR DE FORMA

Coeficiente de Compacidad (Gravelius) Longitud ( // al curso más largo) Ancho Medio Radio de Circularidad Factor de Forma Relacion de elongación Lado Mayor RECTANGULO EQUIVALENTE Lado Menor Orden 1 Longitud total de los ríos de diferentes grados Orden 2

FACTOR DE CUENCA

PARAMETROS DE FORMA

AREA DE LA CUENCA PERIMETRO

PARAMETROS DE RELIEVE

Orden 3

PARAMETROS DE LA RED HIDROGRAFICA

CUENCA USTUNA

Densidad de drenaje Pendiente media del río principal


45


2.4.8


DETERMINACION DEL TIEMPO DE CONCENTRACION (Tc)

El tiempo que demora una gota agua en recorrer desde el punto hidráulicamente más distante al punto de interés se denomina Tiempo de Concentración. La determinación de este parámetro se realizó en función a diferentes ecuaciones planteadas, cada una con sus características propias.

Definido también como el tiempo necesario para que toda la cuenca contribuya al flujo en la sección en estudio, a partir del inicio de la lluvia o, en otras palabras, tiempo que tarda el agua, desde los límites de la cuenca, para llegar a la salida de la misma. En general las cuencas hidrográficas de grandes ríos presentan la forma de una pera, pero las cuencas pequeñas varían mucho de forma, dependiendo de su estructura geológica. El caso de la microcuenca del río Ustuna, ésta tiene forma oval oblonga.

La importancia de la determinación de este parámetro radica en el cálculo de los periodos de retorno para la cuenca y para la generación de caudales medios y para eventos futuros, las cuales se muestran en el cuadro Nº 2.8 . Los métodos utilizados para el cálculo del Tc (dados en Hr) fueron los siguientes: GIANDIOTTI

Tc  Donde: A = L = Dm =

4 A  1.5L 0.8 Dm Área de la cuenca (Km²). Longitud del cauce principal (Km.). Desnivel medio (m).

HATAWAY Tc  0.606 * ( L * n) 0.4678 S 0.243

Donde: L n S

= = =

Longitud del cauce principal (Km.). Rugosidad. Pendiente de la cuenca.

KIRPICH Tc  0.06628 * L0.77 S 0.385

Donde: L S

= =

Longitud del cauce principal (Km.). Pendiente de la cuenca.


46



CALIFORNIA (U.S.B.R.)

 L  Tc  0.066 *  0.5  J  Donde: L J

= =

0.77

Longitud del cauce principal (Km). Pendiente promedio del cauce principal.

Asumir una de las ecuaciones presentadas, es muy relativo. Cada una de estas se ha usado en diferentes zonas geográficas. Para el caso del presente estudio, se ha utilizado con criterio un valor mayor al promedio, puesto que no hay un estudio específico para la realidad peruana. CUADRO Nº 2.8

TIEMPO DE CONCENTRACION CUENCA DEL RIO UST UNA

TIEMPO DE CONCENTRACION GIANDIOTTI Hr KIRPICH Hr CALIFORNIA (U.S.B.R.) Hr TEMEZ Hr Promedio Hr Desviación Estándar Varianza TIEMPO DE CONCENTRACION ASUM. Hr

1.93 0.88 1.49 3.64 1.99 1.19 1.41 3.64

El tiempo de concentración determinado para la microcuenca Ustuna al punto de descarga es de 3.64 horas.


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3


CARACTERISTICAS FUNCIONALES DE LA CUENCA CLIMATOLOGIA

El estudio climatológico tiene como finalidad la de identificar, describir y evaluar el tipo de clima existente en el área de estudio, teniendo en cuenta que el clima es uno de los factores principales que condicionan la estructuración de los proyectos agropecuarios. En muchos lugares del planeta, específicamente en países subdesarrollados, la investigación hidrológica se dificulta por la escasez de series confiables de datos de largo plazo, ya que obstaculizan la aplicación y desarrollo de modelos hidrológicos. En muchas regiones las redes hidrometeorológicas son muy poco densas e incluso inexistentes debido, entre otras razones, a que su establecimiento y mantenimiento es oneroso, particularmente, por el costo de los equipos, su operación y el desarrollo de bases de datos. 3.1 CARACTERIZACION DE LAS VARIABLES CLIMATICAS Las variables climáticas como la temperatura media, máxima y mínima, humedad relativa media mensual, velocidad del viento y horas de sol, son los de mayor importancia para los objetivos del presente estudio; en el Anexo II – Análisis de Variables Meteorológicas, se presenta la relación de las estaciones climatológicas utilizadas, las mismas que han registrado las variables anteriormente señaladas en las estaciones de Allpachaka, Apacheta, Chiara, Choccoro, San Pedro de Quicato, Cuchoquesera, Huamanga, Huanta, Pampa Cangallo, Pucaloma, Sachabamba, cuyos registros históricos multianuales muestran el comportamiento de cada una estas variables. 3.1.1 PRECIPITACIÓN La precipitación es el elemento básico que determina el comportamiento hidrológico de una cuenca y como tal debe analizarse su comportamiento estacional, multianual e incluso regional. Para el análisis de información pluviométrica se ha considerado trabajar con 08 estaciones pluviométricas ubicadas en cuencas vecinas procedente del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología – SENAMHI para el período entre 1991 - 2013. Los registros de precipitación en las estaciones de Allpachaka, Apacheta, Chiara, Choccoro, Cuchoquesera, Pucaloma, Putacca y Tunsulla de la red hidrométrica del Ex PERC, cuencas vecinas a la estudiada, fueron analizados, completando los datos faltantes, extendiendo los datos al periodo de análisis; contando al final con datos completos y extendidos en cada una de ellas, con la elaboración de la Curva doble masa. (Ver anexo: Datos de precipitación y análisis).


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Luego el análisis estadístico de precipitación, el análisis de saltos y tendencias a nivel mensual y anual en cada estación. El resumen de precipitación corregida por saltos y tendencias, con la respectiva curva doble masa. (ver anexo: Análisis estadístico de precipitación). La Regionalización de la precipitación, con la precipitación media analizada en cada una de las estaciones aledañas a la zona de estudio, la media mensual y anual y la variación de la precipitación media mensual, determinando el modelo que relaciona Altitud - Precipitación. Elección de la estación a usar para generar precipitaciones mensuales entre 1991 - 2012 (Cuchoquesera) por ser mínima la variación de la precipitación anual para el año promedio y la precipitación anual generada con el modelo. Obteniendo finalmente la Precipitación mensual generada para la microcuenca Ustuna y la Precipitación mensual generada para la Zona de cultivos (Áreas de riego). (detalles en anexo: Regionalización de la precipitación) De acuerdo a la información analizada, la precipitación pluvial media mensual en la microcuenca Ustuna con una altitud media aproximada de 4270 m.s.n.m. varía desde escasos milímetros en épocas de estiaje (11.06 mm en Junio) hasta 224.81 mm en Enero. Con una precipitación anual promedio de 1006 mm/año. Del mismo modo, la Precipitación mensual al 75% de persistencia o probabilidad de ocurrencia para esta zona varía de 3.02 mm (Julio) a 195.09 mm (Febrero). La precipitación pluvial media mensual en la Zona de cultivo de Anchachuasi, con una altitud media aproximada de 3550 m.s.n.m. varía desde escasos milímetros en épocas de estiaje (7.51 mm en Junio) hasta 150.86 mm en Febrero. Con una precipitación anual promedio de 766.33 mm/año. Del mismo modo, la Precipitación mensual al 75% de persistencia o probabilidad de ocurrencia para esta zona varía de 1.51 mm (Julio) a 127.61 mm (Febrero). Se deduce que las estaciones ubicadas en la zona andina presentan un régimen pluvial netamente de verano, donde las lluvias tienen sus inicios en los meses primaverales y van cobrando mayor intensidad (mes de Febrero), para luego decrecer casi bruscamente durante el mes de Abril, en que se inicia un periodo de estiaje que se caracteriza por la ocurrencia de precipitaciones muy escasas o por la ausencia definitiva de estas en algunos meses, especialmente durante los meses más fríos de Junio a Agosto. El gráfico N°3.1 muestra la variación mensual de la precipitación en las estaciones aledañas al proyecto, así como la precipitación generada para la zona de riego.


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Gráfico N° 3.1: Variación Mensual de la Precipitación a nivel de las estaciones aledañas al Proyecto

VARIACION MENSUAL DE LA PRECIPITACION 250.00

Precipitacion (mm)

200.00 TUNSULLA

150.00

ALLPACHACA APACHETA BELLAVISTA-CHIARA

100.00

CHOCCORO CUCHOQUESERA

PUCALOMA

50.00

PUTACCA

0.00 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

MES

Fuente: Elaboración propia

3.1.2 TEMPERATURAS La temperatura es el elemento más ligado en sus variaciones al factor altitudinal. De la red meteorológica utilizadas para el estudio, se ha analizado la variación mensual de las temperaturas media, máximas y mínimas de once estaciones meteorológicas: Allpachaca, Apacheta, Chiara, Choccoro, San Pedro de Quicato, Cuchoquesera, Huamanga, Pampa Cangallo, Pucaloma, Sachabamba y Tambillo, en el que se aprecia el régimen de las temperaturas medias mensuales, así como también el régimen de sus valores mensuales máximos y mínimos extremos. (Anexo: Análsis de variable meteorológicas y Regionalización de Temperaturas). Los cuadros N°3.2, 3.3 y 3.4 y gráficos respectivos muestran la variación mensual de Temperaturas Media, Máxima y Mínima respectivamente de las estaciones evaluadas, aledañas al proyecto, los cuales fueron analizados, luego regionalizados, obteniendo la función matemáticas de cada variable de temperatura con la altitud de la zona de estudio, para obtener los valores de temperatura media mensual, máxima mensual y mínima mensual para el ámbito de la microcuenca Ustuna y para la Zona de Cultivos (Areas de riego). Información útil para el comportamiento hidrológico de la cuenca y la propuesta de la cédula de cultivos y demanda de agua de la zona de cultivos del pryecto.


50



CUADRO N° 3.2: VARIACION MENSUAL DE LA TEMPERATURA MEDIA (°C) ESTACIONES

Altitud

MESES

MEDIA

msnm

Ene.

Feb.

Mar.

Abr.

May.

Jun.

Jul.

Ago.

Set.

Oct.

Nov.

Dic.

ALLPACHACA

3550.0

10.6

10.6

10.5

9.9

9.1

8.4

8.2

8.8

9.7

10.6

10.9

10.6

APACHETA

4150.0

7.0

6.9

6.9

6.6

5.8

5.2

4.8

5.4

6.1

7.3

7.6

6.8

6.4

BELLAVISTA-CHIARA

3587.0

14.2

12.3

12.9

13.4

13.0

12.8

16.3

13.7

13.4

13.7

14.3

13.5

13.6

CHOCCORO

4025.0

6.9

6.7

6.7

6.4

5.8

5.6

5.2

5.3

6.0

6.4

7.2

7.3

6.3

SAN PEDRO DE QUICATO

3497.0

11.7

11.3

11.1

11.2

10.8

10.0

9.5

10.2

11.1

12.2

12.1

12.0

11.1

CUCHOQUESERA

3724.0

10.0

9.9

9.6

9.4

8.8

8.3

7.8

8.8

9.4

10.2

10.5

10.1

9.4

HUAMANGA

2772.0

10.8

10.5

10.3

10.1

9.7

9.2

9.1

9.5

10.6

11.6

11.9

10.8

10.4

HUANTA

2722.0

16.9

16.3

16.5

15.9

16.1

15.4

15.2

16.1

16.6

18.0

17.6

17.1

16.5

PAMPA CANGALLO

3375.0

13.2

12.8

12.7

12.4

11.7

10.9

10.8

11.5

12.4

13.4

13.9

13.4

12.4

PUCALOMA

3490.0

12.2

12.1

11.8

12.0

11.9

11.0

11.1

11.9

12.4

13.1

13.5

12.8

12.2

SACHABAMBA

3544.0

12.9

12.7

12.5

12.2

11.5

10.7

10.6

10.8

12.1

13.1

13.7

13.2

12.2

TAMBILLO

3343.0

13.6

13.3

13.3

13.7

13.6

13.0

12.6

13.3

13.9

14.6

14.9

14.0

13.6

9.8

VARIACION MENSUAL TEMPERATURA MEDIA (°C) 20.0

TAMBILLO

18.0

ALLPACHACA APACHETA

Temperatura (°C)

16.0

BELLAVISTA-CHIARA

14.0

CHOCCORO

12.0


10.0

CUCHOQUESERA HUAMANGA

8.0

HUANTA

6.0

PAMPA CANGALLO

4.0

1

3

5

7 Meses


9

11

PUCALOMA

SACHABAMBA

51



CUADRO N° 3.3: VARIACION MENSUAL DE LA TEMPERATURA MAXIMA (°C) ESTACIONES

Altitud

MESES

MEDIA

msnm

Ene.

Feb.

Mar.

Abr.

May.

Jun.

Jul.

Ago.

Set.

Oct.

Nov.

Dic.

ALLPACHACA

3550.0

25.0

23.0

23.2

22.5

23.5

27.0

22.5

23.5

25.0

26.0

26.5

29.0

24.7

APACHETA

4150.0

18.2

18.8

16.4

16.6

17.4

17.6

19.8

19.4

18.4

20.0

18.6

19.2

18.4

BELLAVISTA-CHIARA

3587.0

24.6

22.4

22.0

25.6

26.0

23.2

22.0

24.2

24.2

28.5

25.2

26.4

24.5

CHOCCORO

4025.0

18.6

17.4

18.8

17.4

23.0

19.2

17.0

31.8

19.6

19.2

19.8

19.4

20.1


3497.0

25.5

22.4

22.2

24.4

24.6

22.4

21.8

22.6

23.5

28.2

24.6

25.0

23.9

CUCHOQUESERA

3724.0

23.0

21.7

21.2

21.2

20.8

21.2

20.0

23.1

23.3

24.3

24.0

23.0

22.2

HUAMANGA

2772.0

30.4

28.6

28.6

29.0

28.4

27.0

27.2

30.0

30.2

31.5

31.0

30.8

29.4

HUANTA

2722.0

29.3

28.8

28.4

28.2

31.3

44.6

28.8

28.6

30.8

31.2

31.6

30.6

31.0

PAMPA CANGALLO

3375.0

25.1

24.1

24.6

23.2

22.6

22.8

23.1

28.8

28.8

26.8

26.9

26.4

25.3

PUCALOMA

3490.0

27.8

21.6

25.4

27.8

26.4

25.2

40.1

28.6

24.2

28.4

25.6

24.6

27.1

SACHABAMBA

3544.0

25.1

24.1

24.6

23.2

22.6

22.8

23.1

28.8

28.8

26.8

26.9

26.4

25.3

TAMBILLO

3343.0

25.2

27.6

24.4

24.4

24.8

22.9

23.0

24.8

25.6

26.2

26.7

26.3

25.2

VARIACION MENSUAL TEMPERATURA MAXIMA (°C) TAMBILLO ALLPACHACA

41.0

Temperatura (°C)

APACHETA

36.0

BELLAVISTA-CHIARA CHOCCORO

31.0

SAN PEDRO DE QUICATO CUCHOQUESERA

26.0

HUAMANGA HUANTA

21.0

PAMPA CANGALLO

16.0 1

3

5

7

9

PUCALOMA

11

SACHABAMBA

Meses

CUADRO N° 3.4: VARIACION MENSUAL DE LA TEMPERATURA MINIMA (°C) ESTACIONES

Altitud

MESES

MEDIA

msnm

Ene.

Feb.

Mar.

Abr.

May.

Jun.

Jul.

Ago.

Set.

Oct.

Nov.

Dic.

ALLPACHACA

3550.0

-2.8

-4.0

-1.2

-5.6

-7.4

-7.6

-8.6

-9.0

-7.6

-6.8

-5.6

-6.2

-6.0

APACHETA

4150.0

-4.0

-2.4

-1.8

-3.6

-7.0

-6.0

-8.4

-8.4

-6.8

-4.4

-4.4

-4.8

-5.2

BELLAVISTA-CHIARA

3587.0

-4.6

-3.2

-1.8

-1.8

-2.8

-8.0

-4.2

-2.6

-2.4

-0.4

-2.8

-4.8

-3.3

CHOCCORO

4025.0

-6.0

-4.0

-2.8

-5.4

-6.8

-6.2

-6.8

-20.0

-6.8

-4.2

-6.8

-3.6

-6.6


3497.0

0.0

0.2

0.0

-2.8

-3.2

-5.2

-2.0

-3.0

-0.1

-0.8

-9.6

0.0

-2.2

CUCHOQUESERA

3724.0

-3.4

-1.8

-0.2

-2.6

-5.8

-6.8

-7.6

-6.2

-5.4

-3.4

-5.4

-2.6

-4.3

HUAMANGA

2772.0

5.8

4.3

0.0

-1.0

0.0

0.4

0.4

-0.2

3.6

4.4

4.5

2.6

2.1

HUANTA

2722.0

5.2

1.4

5.3

3.0

1.0

1.1

2.1

0.0

2.3

3.3

2.2

6.0

2.7

PAMPA CANGALLO

3375.0

-6.0

-2.0

-2.0

1.0

0.0

-3.0

-1.7

-1.2

-0.2

0.0

1.1

0.4

-1.1

PUCALOMA

3490.0

2.8

1.4

3.8

-4.0

-5.0

0.8

-1.1

-5.0

-0.6

2.0

-8.7

2.2

-1.0

SACHABAMBA

3544.0

-6.0

-2.0

-2.0

1.0

-1.8

-3.0

-2.0

-3.8

-2.4

-1.2

-1.6

-0.6

-2.1

TAMBILLO

3343.0

4.0

4.8

1.0

2.5

2.7

-0.2

-0.2

-1.0

0.8

5.0

4.0

3.3

2.2

VARIACION MENSUAL TEMPERATURA MINIMA (°C) TAMBILLO ALLPACHACA

3.0

Temperatura (°C)

APACHETA

-2.0

BELLAVISTA-CHIARA

CHOCCORO

-7.0


-12.0

HUAMANGA

-17.0

HUANTA

PAMPA CANGALLO

-22.0 1

3

5

7 Meses


9

11

PUCALOMA

SACHABAMBA

52



De la regionalización se obtienen los siguientes resultados que caracterizan a las temperaturas de la zona de estudio, con las siguientes características. Para el ámbito de la microcuenca Ustuna  La Temperatura Media Mensual varía de 4.5°C (Junio, Julio) a 7.5°C (Diciembre)  La Temperatura Máxima Mensual varía de 16.4°C (Abril) a 19.6 (Agosyto, Octubre)  La temperatura Mínima Mensual varía de -13°C (Agosto) a -3.7°C (Marzo). Para el ámbito de la Zona de Cultivos  La Temperatura Media Mensual varía de 10.0°C (Julio) a 13°C (Diciembre)  La Temperatura Máxima Mensual varía de 22.1°C (Julio) a 26.1 (Octubre)  La temperatura Mínima Mensual varía de -6.1°C (Agosto) a 0.2°C (Marzo). Los gráficos N° 3.2, 3.3 y 3.4 y sus cuadros respectivos muestran la distribución mensual de las temperaturas Media Mensual, Máxima Mensual y Mínima Mensual en la zona de estudio, es decir para la cuenca Ustuna y la zona de cultivos.

Gráfico N° 3.2: Variación Mensual de la Temperatura Media en la zona del Proyecto

CUENCA USTUNA

4,270

6.6

6.0

6.3

6.1

5.2

4.5

4.5

4.7

5.4

6.2

6.8

7.5

5.8

ZONA DE CULTIVOS

3,550

11.9

11.2

11.5

11.3

10.8

10.0

10.0

10.5

11.2

12.1

12.5

13.0

11.3

Gráfico N° 3.3: Variación Mensual de la Temperatura Máxima en la zona del Proyecto


53



CUENCA USTUNA

4,270

17.7

16.9

16.6

16.4

18.9

18.3

17.4

19.6

18.3

19.6

18.5

18.8

18.1

ZONA DE CULTIVOS

3,550

24.3

22.9

22.9

23.1

23.5

23.0

22.1

25.2

24.7

26.1

25.1

25.1

24.0

Gráfico N° 3.4: Variación Mensual de la Temperatura Mínima en la zona del Proyecto

CUENCA USTUNA

4,270

-7.3

-4.4

-3.7

-5.7

-8.2

-8.3

-9.1

-13.0

-8.1

-5.8

-9.0

-6.1

-7.4

ZONA DE CULTIVOS

3,550

-1.2

-1.1

0.2

-1.7

-4.2

-4.0

-3.9

-6.1

-2.7

-0.9

-4.1

-1.0

-2.6


54



En lo que respecta a los valores mensuales máximos y mínimos extremos, puede decirse, que la oscilación entre estos dos valores extremos es relativamente alta en las estaciones ubicadas hacia el interior o tierra adentro del litoral; esto sería indicativo de que las temperaturas a nivel del litoral son más estables en su régimen que las temperaturas registradas en el interior de las cuencas, lo cual probablemente se debe a la influencia del mar que actuaría como un termo-regulador. Esto se debería principalmente a factores de orden atmosférico, dentro de los cuales durante los meses invernales es prácticamente ausente permitiendo la incidencia directa de la insolación solar, que durante las horas del día llega a calentar notablemente la superficie terrestre registrando temperaturas muy elevadas; por otra parte, durante la noche, las temperaturas no llegan a descender a niveles inferiores extremos dando como resultado promedios diarios que se pueden considerar altos; estos, a su vez, generalmente los promedios mensuales que son muy poco diferenciales de los promedios registrados durante los meses más cálidos en los cuales si hay presencia de estratos nubosos profundos que interfieren la incidencia de la insolación solar, evitando el sobre-calentamiento de la superficie terrestre. Es, por las razones expuestas, que los valores máximo y mínimo extremos para estas estaciones de Sierra se presentan ligeramente más oscilantes durante el invierno que durante la primavera y verano, obteniéndose como consecuencia de estas variaciones un régimen mensual promedio muy poco oscilante. Respecto a las temperaturas mínimas extremas, es interesante resaltar, que no obstante encontrarse las estaciones indicadas a altitudes comprendidas entre 3,000 y 3,900 m.s.n.m., estas pueden alcanzar niveles de congelación, porque se sitúan, en el peor de los casos, a 6.1°C bajo 0°C durante el mes de Agosto, que se registra como uno de los más fríos, esto indicaría que, en este sector del área andina de las cuencas, la ocurrencia de las heladas perjudiciales a la agricultura es probablemente eventual aunque sin descartar que su intensidad puede ser fuerte. 3.1.3 HUMEDAD RELATIVA Para el estudio de este elemento meteorológico, se ha contado con información proveniente de diez estaciones que se encuentran ubicadas en Allpachaca, Apacheta, Chiara, San Pedro de Quicato, Huamanga, Huanta, Pampa Cangallo, Pucaloma, Sachabamba y Tambillo. El cuadro N°3.5 y su respectiva figura muestra la variación mensual de la humedad relativa en las estaciones analizadas. El gráfico N°3.6 y su cuadro respectivo muestran la variación de la humedad relativa para la zona de estudio. El régimen de la humedad relativa para la cuenca Ustuna a una altitud de 4270 m.s.n.m. varía entre 63% en Noviembre a 70% en julio. Así mismo, para la Zona de Cultivos ubicado a 3550 m.s.n.m. la Humedad Relativa Media varía de 62% en Julio a 81% en Febrero; lo que indica que los valores altos se presenta de diciembre a abril, mientras que los valores bajos PESCS - MUNI VINCHOS

55



ocurren de mayo a noviembre; con una oscilación de 19% de H.R. en la zona de riego y una oscilación de 7% de H.R. en la cuenca Ustuna. Es decir que tienen poca variación a lo largo del año. Esta variable es importante en la determinación de las necesidades de riego de los cultivos, por lo que su evaluación se ha realizado en base a la escasa información existente en las estaciones analizadas. CUADRO N° 3.5: VARIACION MENSUAL DE LA HUMEDAD RELATIVA (%) Altitud

ESTACIONES

MESES

MEDIA

msnm

Ene.

Feb.

Mar.

Abr.

May.

Jun.

Jul.

Ago.

Set.

Oct.

Nov.

Dic.

ALLPACHACA

3550

76

78

77

77

74

74

72

69

71

68

68

74

73

APACHETA

4150

69

68

67

70

72

75

76

75

69

65

63

68

70

BELLAVISTA-CHIARA

3587

74

78

75

73

63

64

64

62

63

70

69

75

69

CHOCCORO

4025

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-


3497

92

95

94

94

92

90

91

90

91

88

89

93

92

CUCHOQUESERA

3724

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

HUAMANGA

2772

66

69

69

68

56

51

48

44

55

55

53

55

58

HUANTA

2722

80

84

84

82

76

72

71

66

71

69

71

79

75

PAMPA CANGALLO

3375

75

76

76

76

68

69

78

76

74

72

73

66

73

PUCALOMA

3490

93

92

93

92

75

82

85

88

87

86

87

94

88

SACHABAMBA

3544

59

58

58

59

57

60

67

75

62

61

60

54

61

TAMBILLO

3343

78

81

79

77

69

65

62

63

65

65

67

73

70

CUENCA USTUNA

4270

69

68

67

70

72

75

76

75

69

65

63

68

70

ZONA DE CULTIVOS

3550

78

81

79

77

69

65

62

63

65

65

67

73

70

Gráfico N°3.5: Variación Mensual de la Humedad Relativa en estaciones analizadas VARIACION MENSUAL DE LA HUMEDAD RELATIVA (%) 100 TAMBILLO ALLPACHACA

90 Temperatura (°C)

APACHETA

80

BELLAVISTA-CHIARA SAN PEDRO DE QUICATO

70

HUAMANGA HUANTA

60

PAMPA CANGALLO PUCALOMA

50

SACHABAMBA

40 1

3

5

7

9

11

Meses

Gráfico N°3.6: Variación Mensual de la Humedad Relativa en la zona del proyecto


56



VARIACION MENSUAL HUMEDAD RELATIVA 85

Humedad Relativa (%)

80 75 70 65 60

55 50 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. CUENCA USTUNA

Jul.

Ago. Set. Oct. Nov. Dic.

ZONA DE CULTIVOS

CUENCA USTUNA

4270

69

68

67

70

72

75

76

75

69

65

63

68

ZONA DE CULTIVOS

3550

78

81

79

77

69

65

62

63

65

65

67

73

3.1.4 EVAPORACIÓN Se tiene como referencia la evaporación total anual promedio (Allpachaka) es de 149.4 mm (1992), destacando enero como el mes de mayor evaporación (248.8 mm), la evaporación total anual promedio Cuchoquesera es de 146.625 mm (1992), destacando noviembre como el mes de mayor evaporación (209.9 mm) y la evaporación total anual promedio Putacca es de 81.975 mm (1991 – 1993), destacando agosto como el mes de mayor evaporación (104.1 mm). 3.1.5 VIENTO Se ha realizado el análisis de la variable climática velocidad del viento en las estaciones de la red meteorológica del río Cachi; del análisis de los registros de doce estaciones, se tiene la variación mensual de la velocidad del viento reportado en el gráfico N°3.7 con valores diferenciados para diferentes altitudes. Gráfico N°3.7: Variación Mensual de Velocidad del Viento en estaciones analizadas VARIACION MENSUAL DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO (m/s) TAMBILLO

4.0

VELOCIDAD DEL VIENTO (m/s)

ALLPACHACA APACHETA

3.0 BELLAVISTA-CHIARA

CHOCCORO

2.0


HUAMANGA

1.0

HUANTA PAMPA CANGALLO

0.0 1

3

5

7 Meses


9

11

PUCALOMA SACHABAMBA

57



Para el caso de la cuenca del río Ustuna a la cota de 4270 m.s.n.m. se refiere a la información de la estación Apacheta, adyacente a la cuenca en estudio, donde la velocidad del viento varía de 2.4 m/seg (Abril) a 3.3 m/seg (Noviembre). Para la caracterización del viento en la Zona de Cultivos se hace referencia a la información de Tambillo, con variación de la velocidad del viento de 1.3 m/seg (Marzo) a 2.0 m/seg (Noviembre). De manera general en ambas zonas la variación de la velocidad del viento si bien es diferenciado por la altitud, tiene poca variación a lo largo del año en cada zona, que en la escala de Beaufort, se clasifica como “viento suave”. tal como se puede observar en el gráfico N°3.8. Gráfico N°3.8: Variación Mensual de Velocidad del Viento en zona de estudio VARIACION MENSUAL DE VELOCIDAD DEL VIENTO EN ZONA DEL PROYECTO Velocidad Viento (m/s)

3.5 3.0 2.5

2.0 1.5

1.0 0.5

0.0 Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun.

Jul. Ago. Set. Oct. Nov. Dic. ZONA DE CULTIVOS

CUENCA USTUNA CUENCA USTUNA ZONA DE CULTIVOS

3.1.6

4270 3550

2.6 1.6

2.5 1.4

2.5 1.3

2.4 1.4

2.8 1.6

2.8 1.6

3.1 1.6

2.9 1.7

3.0 1.6

3.2 1.9

3.3 2.0

2.9 1.9

HORAS DEL SOL

Solo en las estaciones de Huamanga, Allpachaka y Tambillo se cuenta con información de horas de sol, (que están ubicadas en la Subcuenca vecina del río Cachi). En la estación Huamanga, los valores altos de las horas de sol promedio (8.20 a 8.80 h/día) ocurren en los meses de estiaje (Mayo a Agosto) y los valores bajos de 5.37 a 6.73 h/día de diciembre a abril. En la estación tambillo con valores inferiores a los anteriores, tiene similar comportamiento a los largo del año. Para caracterizar las horas de sol en la zona del estudio se hace referencia a la estación Tambillo, donde las horas de sol promedio diario mensual varía de 4.32 h/día en Febrero a 8.24 h/día en Julio; significa que en las épocas de precipitación disminuyen las horas de sol por la nubosidad predominante en dicho periodo.


58



Gráfico N°3.9: Variación Mensual de Horas de Sol en estaciones referentes VARIACION MENSUAL DE HORAS DE SOL (Horas) 9.50

HORAS DE SOL (Horas)

8.50 7.50 6.50 5.50

HUAMANGA

4.50

TAMBILLO

3.50 2.50 1.50

1

3

5

7

9

11

Meses

CUENCA USTUNA ZONA DE CULTIVOS

4270 3550

4.84 4.84

4.32 4.32

4.51 4.51

6.07 6.07

7.97 7.97

7.94 7.94

8.24 8.24

7.93 7.93

6.54 6.54

6.47 6.47

6.34 6.34

4.75 4.75

3.1.7 NUBOSIDAD La información de esta variable es muy escasa, solamente se cuenta con información en las estaciones Tambillo (que está ubicada en una cuenca vecina – Subcuenca del río Cachi) durante el período Agosto 92 – Agosto 93 y Huamanga. En la estación Tambillo, que está ubicada en una cuenca vecina (Subcuenca del río Cachi), la nubosidad fluctúa entre 1 y 6 octas y con una media anual de 4 octas, mientras que en Huamanga, el promedio anual es de 5 octas, variando mensualmente entre 2.5 y 6.6 en junio y febrero respectivamente. Los detalles del análisis de las variables meteorológicas y regionalización ver en el Anexo respectivo del estudio.


59



4

ANALISIS Y TRATAMIENTO DE LA PRECIPITACION

4.1 RED DE ESTACIONES PLUVIOMETRICAS La información hidrometeorológica se ha obtenido de la base de datos del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI). Cabe resaltar que hemos encontrado una red de estaciones pluviométrica y climatológica muy débil en la cuenca y con periodos de tiempo muy intermitentes, y en cuanto a la información hidrológica solo se cuenta con el registro de caudales de aforos estacionales. 4.2 ANALISIS DE LA INFORMACION PLUVIOMETRICA 4.2.1

ANALISIS DE LA RED DE ESTACIONES

Dentro de La Cuenca del Río Ustuna no existen estaciones pluviométricas ni hidrométricas; Sin embargo, recurriendo a cuencas vecinas podemos citar las siguientes estaciones. Cuadro N°4.1: Red de estaciones meteorológicas involucradas en el estudio

a.

ESTACION

LATITUD (S)

LONGITUD (W)

ALTITUD (m..s.n.m.)

PROVINCIA

DISTRITO

ALLPACHACA

13°23'19''

74°16'00''

3550

Huamanga

Huamanga

APACHETA

13°20'51''

74°38'44''

4150

Cangallo

Paras

BELLAVISTA-CHIARA

13°16'00''

74°12'27''

3587

Huamanga

Chiara

CHOCCORO

13°24'48''

74°28'23''

4025

Cangallo

Paras

CUCHOQUESERA

13°25'50''

74°20'32''

3724

Cangallo

Chuschi

PUCALOMA

13°12'20''

74°17'54''

3490

Huamanga

Socos

PUTACCA

13°24'16''

74°21'01''

3550

:Huamanga

:Vinchos

TUNSULLA

13°19'57''

74°34'59''

3900

Cangallo

Paras

PRECIPITACION

La atmósfera de la tierra contiene vapor de agua. La cantidad de vapor de agua puede ser convenientemente expresada en términos de una altura de agua precipitable. Esta es la altura de agua que sería comprendido si todo el vapor de agua en la columna de aire sobre un área dada fuera a condensar y precipitar sobre aquella área. La formación de precipitación requiere la elevación de una masa de agua en la atmósfera de tal manera que se enfríe y parte de su humedad se condense. Los tres tipos principales para la elevación de masas de aire son la elevación frontal, donde el aire caliente es elevado sobre aire frío por un pasaje frontal; la elevación convectiva, donde el aire se arrastra hacia PESCS - MUNI VINCHOS

60



arriba por una acción convectiva, como ocurre en el centro de una tormenta eléctrica; y la elevación orográfica, mediante la cual una masa de aire se eleva para pasar por encima de una cadena montañosa. En el área de estudio la precipitación es principalmente de tipo orográfico, por la presencia de la cordillera de los andes; sin embargo, en la naturaleza, los efectos de estos varios tipos de enfriamiento a menudo están interrelacionados y la precipitación resultante no puede identificarse como de un solo tipo. La precipitación, incluye todas las formas que el agua cae a la superficie terrestre, ya sea en forma líquida o sólida. La precipitación ocurre principalmente en la forma de llovizna, lluvia, nieve, o granizo. En la cuenca de estudio se pudo identificar que la precipitación es principalmente en forma de lluvia, ocasionalmente, en la parte alta de la cuenca, es en forma de granizo, por lo que, en el presente estudio la lluvia es referida como la precipitación. El régimen hidrológico propio de la sierra peruana, se caracteriza por la ocurrencia de precipitaciones entre los meses de octubre a abril o mayo, siendo más abundantes entre enero y abril. Estas alcanzan los 600 a 900 mm por año en la parte alta (por encima de los 3900 msnm), 400 a 700 mm en la parte media (3000 a 4000 msnm) y de 180 a 400 mm en la parte baja de la cuenca (2000 a 3000 msnm). Luego de realizar el tratamiento de la información pluviométrica se ha realizado un proceso de extrapolación de las precipitaciones en función a la altitud y con un proceso de regionalización de las precipitaciones para esta parte del país, se ha obtenido los siguientes resultados. Gráfico N°4.1: Modelo Matemático de Regionalización de la Precipitación CURVA ALTITUD - PRECIPITACION

Precipitacion anual (mm)

1050.00

950.00

850.00

P = 0.5655H - 1241.2 R² = 0.8305 750.00

650.00 3400

3500

3600

3700

3800

3900

4000

ALTITUD (msnm)

Donde: P = Precipitación media anual de un punto dado (mm) H = altitud del punto (m.s.n.m.) PESCS - MUNI VINCHOS

61



Estos resultados deben considerarse válidos en el rango de las altitudes de las estaciones citadas (3,200 a 4,400 m.s.n.m.) y en el área del proyecto (cuenca del río Ustuna). Por consiguiente, podemos decir que por encima de los 3,200 m.s.n.m., se tiene una relación precipitación – altitud, establecida por la siguiente ecuación: P = 0.5655 H – 1241.2 La precipitación sigue el régimen indicado en el párrafo anterior. En el periodo húmedo se produce el 90% de la precipitación total anual, alcanzando valores mensuales de hasta 323 mm. En el estiaje las lluvias son de baja intensidad y muy esporádicas, alcanzando el 10% restante de la lluvia anual. b.

REGISTRO HISTORICO

Para el estudio hidrológico de la cuenca Ustuna, se utilizó 7 estaciones pluviométricas y 1 estación hidrométrica de las que se encuentran dentro de la cuenca Cachi y en cuencas vecinas. Las estaciones pluviométricas utilizadas en la cuenca de estudio, se encuentran actualmente operando, contándose con información, en el mejor de los casos, hasta el año 2013. Con registros históricos indicados en el cuadro N°4.2.

Cuadro Nº 4.2: Longitud de registro de las estaciones en estudio (1991-2013). Cuadro Nº 3.1: Longitud de las estaciones meteorológicas

1

ALLPACHACA

3550

2

APACHETA

4150

3

BELLAVISTA-CHIARA

3587

4

CHOCCORO

4025

5

CUCHOQUESERA

3724

6

PUCALOMA

3490

7

PUTACCA

3550

8

TUNSULLA

3900

4.2.2

2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

2006

2005

2004

2003

2002

2001

2000

1999

1998

1997

1996

1995

1994

1993

ALTITUD (msnm)

1992

ESTACION

1991

LONGITUD DE REGISTRO: PRECIPITACION MEDIA MENSUAL Nº

ANALISIS DE CONSISTENCIA DE LOS REGISTROS

La no-homogeneidad e inconsistencia en secuencias hidrológicas representa uno de los aspectos más importantes del estudio de hidrología, puesto que si éstos no son identificados y eliminados, un error significativo puede introducirse en todos los análisis futuros obteniendo resultados altamente sesgados. Inconsistencia es sinónimo de error sistemático y se presenta como saltos y tendencias, y no-homogeneidad es definido como los cambios de los datos vírgenes con el tiempo. PESCS - MUNI VINCHOS

62



En general, los datos medidos incluyen dos tipos de errores: (a) Errores aleatorios o accidentales y (b) Errores sistemáticos; los errores aleatorios se presentan a causa de la inexactitud en las mediciones y observaciones; teniendo entre las más comunes: lecturas poco conscientes, aparato ligeramente estropeado y mal colocado, errores de trascripción de cálculo, copia, impresión e interpretación. Los errores sistemáticos son los de mayor importancia, ya que los datos pueden ser incrementados o reducidos sistemáticamente; los errores sistemáticos pueden ser a la vez naturales, artificiales u ocasionados por la intervención de la mano del hombre, los mismos que ocurren como saltos y como tendencias. Desde un punto de vista práctico son de mayor interés los errores sistemáticos ocasionados por la intervención de la mano del hombre y en ellos se concentra el análisis de consistencia. Antes de evaluar la consistencia de la información pluviométrica, se realizó la completación de los datos mensuales faltantes, utilizando para ello, la información de los años con registros completos (es decir, aquellas que tengan durante los doce meses) aún éstas no sean consecutivas, obteniéndose de esta manera la precipitación promedio multianual a nivel mensual y anual, luego se procedió a hallar el factor adimensional (k) para cada mes del año, con la siguiente ecuación:

Ki 

xi X

Donde:

xi = Precipitación promedio multianual del mes i X = Precipitación promedio multianual a nivel anual. Con este factor K se procedió a hallar la precipitación de los meses faltantes. En los anexos se presenta la información debidamente completada de las ocho estaciones. Puesto que se dispone de series múltiples de la información pluviométrica en la cuenca de estudio, se procedió a realizar el análisis de consistencia para la identificación de saltos. a.

Análisis gráfico

Las estaciones pluviométricas de mayor importancia en la cuenca estudiada son las estaciones que se ubican en el ámbito del PERC, puesto que se encuentran ubicadas en las cercanías del lugar de estudio, zona de mayor precipitación, por lo que se analizó en estas estaciones la variación temporal de la precipitación. Puede notarse que las 07 estaciones en estudio tienen similar variación temporal de la precipitación mensual, además, años húmedos y años secos también coincidentes, salvo algunos puntos que presumiblemente podría tratarse de un salto.


63


b.


Análisis de doble masa

El análisis de doble masa, es una herramienta muy conocida y utilizada en la detección de inconsistencias en los datos hidrológicos múltiples (cuando se disponen de dos o más series de datos) en lo que respecta a errores que pueden haberse producido durante la obtención de los mismos, pero no para realizar una corrección a partir de la curva de doble masa. Los posibles errores se pueden detectar por el quiebre o quiebres que presenta la recta de doble masa; considerándose un registro de datos con menos errores sistemáticos, en la medida que presenta un menor número de puntos de quiebre.

Un quiebre de la recta de doble masa o un cambio de pendiente, puede o no ser significativo, ya que si dicho cambio está dentro de los límites de confianza de la variación de la recta para un nivel de probabilidades dado (tal es el caso de las estaciones en estudio), entonces el salto no es significativo, el mismo que se comprobará mediante un análisis estadístico. Para el análisis de doble masa de las estaciones, observando los gráficos, se seleccionó la estación promedio como estación base, puesto que presenta mayor regularidad, vale decir tiene menor número de puntos de quiebre, por tanto se considera como la más confiable. Luego, la estación seleccionada como la más confiable se ploteó en el eje de las abscisas y en las ordenadas cada una de las demás estaciones, obteniéndose así tantas rectas como números de series se tengan menos uno. En estos gráficos se definen el o los quiebres que pueden ser significativos para su posterior análisis estadístico. Una vez identificado el o los periodos con información dudosa, se procede a evaluar y cuantificar el salto, tratándolos a cada uno de los registros como series simples independientes y de tiempo de cambio conocido. c.

Análisis estadístico de saltos y tendencias

En los cuadros del anexo III - Tratamiento de la información pluviométrica, se presenta el análisis y tratamiento estadístico completo de las 08 estaciones utilizadas en el estudio de la cuenca incluido el análisis de saltos y tendencias, así como las respectivas correcciones de los datos erróneos. 4.2.3

COMPLETACION Y EXTENSION DE LA INFORMACION PLUVIONETRICA

Como se indicó, 08 estaciones utilizadas en el estudio hidrológico de la cuenca se encuentran en el ámbito del PERC, históricos cortos en el mejor de los casos desde el año 1991 hasta 2013, por lo que se utilizó la información histórica de la estación Choccoro, que actualmente se encuentran en funcionamiento y tienen un registro histórico largo, (ubicadas dentro de la cuenca Cachi), para la completación y extensión de la serie histórica.


64



Para realizar la completación y extensión de datos, se utilizó los modelos de regresión lineal simple y múltiple mediante una correlación espacial que se muestran en los anexos. Se ha realizado el análisis estadístico de la precipitación, para cada una de las estaciones relacionadas al estudio, con la completación de la información, análisis de saltos y tendencias, cuyos detalles de los resultados se muestran en el Anexo III del estudio. Se presenta como muestra el análisis de la estación Tunsulla, el resumen de datos y la curva doble masa.


65



Cuadro Nº 4.2: Análisis estadístico de la precipitación


66



Cuadro N°4.3: Resumen de datos de precipitación corregidas por saltos y tendencias Cuadro Nº 4.4: DATOS DE PRECIPITACION MENSUAL: ESTACION DE TUNSULLA

AÑO

Ene.

Feb.

Mar.

Abr.

May.

Jun.

Jul.

Ago.

Sep.

Oct.

Nov.

Dic.

ANUAL

1991

112.70

227.70

233.40

91.60

57.70

45.10

23.20

22.50

23.10

107.10

106.50

83.90

1,134.50

1992

102.70

114.30

177.90

44.90

12.70

49.10

33.70

42.10

54.90

154.90

67.50

97.20

951.90

1993

307.00

185.90

266.20

155.00

43.70

38.10

35.70

49.30

73.20

210.70

200.40

228.30

1,793.50

1994

223.30

254.00

311.90

122.80

22.40

8.40

8.40

15.50

60.60

81.70

115.40

134.40

1,358.80

1995

147.90

173.40

171.30

69.10

18.50

4.40

7.50

5.10

36.70

75.10

125.50

191.60

1,026.10

1996

144.60

200.30

161.10

122.10

20.70

5.90

2.10

63.90

38.80

33.60

77.00

182.20

1,052.30

1997

220.10

360.10

142.40

89.60

39.10

0.00

0.00

112.60

102.60

66.20

155.00

244.10

1,531.80

1998

411.90

321.60

232.80

148.00

7.00

21.20

0.00

66.20

20.40

184.80

160.80

218.40

1,793.10

1999

234.20

320.40

228.20

277.60

40.90

21.10

9.90

22.60

100.10

198.00

49.30

169.91

1,672.21

2000

362.37

262.97

234.77

31.02

69.80

38.07

38.07

45.83

6.35

216.44

43.71

284.82

1,634.19

2001

371.54

280.61

233.36

75.44

111.39

25.38

58.52

16.64

62.04

47.94

136.07

128.31

1,547.21

2002

133.80

258.03

254.51

116.33

52.17

4.40

61.32

55.70

58.99

93.06

101.10

312.32

1,501.71

2003

287.92

305.27

272.13

148.05

19.25

0.00

8.46

58.52

59.22

44.42

79.20

71.40

1,353.83

2004

287.92

285.53

189.65

60.63

22.56

46.53

38.78

38.07

86.01

69.09

94.05

173.50

1,392.30

2005

67.50

140.50

203.70

29.50

8.00

0.00

27.00

17.50

102.50

87.50

32.00

169.00

884.70

2006

242.00

153.00

193.00

117.00

1.00

12.00

0.00

48.50

68.00

70.00

87.00

98.50

1,090.00

2007

165.00

69.70

176.70

80.90

13.00

2.50

0.80

2.30

58.88

16.90

28.40

139.80

754.88

2008

280.71

301.19

258.20

82.10

36.53

19.10

29.25

33.53

52.08

109.82

124.51

234.26

1,561.26

2009

230.02

246.80

211.57

67.28

29.93

15.65

23.97

27.47

42.68

89.99

102.02

191.95

1,279.33

2010

219.13

235.11

201.56

64.09

28.51

14.91

22.83

26.17

40.66

85.73

97.19

182.87

1,218.76

2011

253.83

272.35

233.48

74.24

33.03

17.27

26.45

30.32

47.09

99.31

112.59

211.83

1,411.78

2012

217.85

233.75

200.39

63.72

28.35

14.82

22.70

26.02

40.42

85.23

96.63

181.80

1,211.68

MEDIA

228.36

236.48

217.65

96.86

32.56

18.36

21.76

37.56

56.15

101.25

99.63

178.65

1,325.26

Gráfico Nº 46: CURVA DOBLE MASA 20,000.0

APACHETA

15,000.0 10,000.0

5,000.0 -

5,000.0

10,000.0

15,000.0

20,000.0

25,000.0

TAMBILLO


67


Instalación del Servicio de Agua del Sistema de Riego Anchachuasi Vinchos, Distrito de Vinchos – Huamanga - Ayacucho Cuadro Nº 4.4: Análisis de doble masa de estaciones Cuadro Nº 4.4: CURVA DOBLE MASA (1991 - 2012) ALLPACHACA

Año Pp

APACHETA CO - BELLAVISTA CHIARACO - CHOCCORO

Pp Acum. Pp

Pp Acum. Pp

Pp Acum. Pp

CUCHOQUESERA

Pp Acum. Pp

PUCALOMA

Pp Acum. Pp

PUTACCA

Pp Acum. Pp

TUNSULLA

Pp Acum. Pp

PROMEDIO

Pp Acum. Pp

Pp Acum.

1991

750.5

750.5

1,075.2

1,075.2

680.4

680.4

843.0

843.0

785.1

785.1

569.6

569.6

841.9

841.9

1,134.5

1,134.5

835.0

835.0

1992

909.4

1,659.9

916.0

1,991.2

714.3

1,394.7

839.8

1,682.8

886.2

1,671.3

534.5

1,104.1

595.1

1,437.0

951.9

2,086.4

793.4

1,628.4

1993

1,060.4

2,720.2

1,012.7

3,003.9

882.8

2,277.5

1,245.0

2,927.8

1,261.5

2,932.8

804.4

1,908.5

1,182.6

2,619.6

1,793.5

3,879.9 1,155.4

2,783.8

1994

669.2

3,389.4

711.3

3,715.2

714.8

2,992.3

872.1

3,799.9

615.7

3,548.5

597.5

2,506.1

796.6

3,416.2

1,358.8

5,238.7

792.0

3,575.8

1995

847.3

4,236.7

699.3

4,414.6

657.1

3,649.4

874.3

4,674.2

738.9

4,287.4

562.5

3,068.6

953.2

4,369.4

1,026.1

6,264.8

794.8

4,370.6

1996

970.6

5,207.3

772.0

5,186.5

721.3

4,370.7

958.4

5,632.6

940.0

5,227.4

662.6

3,731.2

1,109.3

5,478.7

1,052.3

7,317.1

898.3

5,268.9

1997

779.2

5,986.5

841.7

6,028.2

734.1

5,104.8

1,006.2

6,638.8

856.7

6,084.1

811.5

4,542.7

1,036.2

6,514.9

1,531.8

8,848.9

949.7

6,218.6

1998

676.7

6,663.2

689.7

6,718.0

547.3

5,652.1

856.9

7,495.7

715.8

6,799.9

544.2

5,086.9

830.4

7,345.3

1,793.1

10,642.0

831.8

7,050.4

1999

796.1

7,459.3

807.8

7,525.7

725.5

6,377.6

1,113.0

8,608.6

931.5

7,731.3

703.6

5,790.4

1,082.2

8,427.5

1,672.2

12,314.2

979.0

8,029.4

2000

963.8

8,423.1

798.5

8,324.2

638.2

7,015.7

1,274.3

9,882.9

1,068.9

8,800.3

778.2

6,568.6

1,127.0

9,554.5

1,634.2

13,948.4 1,035.4

2001

791.6

9,214.7

766.5

9,090.8

735.9

7,751.7

1,139.6

11,022.5

1,044.0

9,844.3

629.8

7,198.4

905.4

10,459.9

1,547.2

15,495.6

945.0

10,009.7

2002

833.9

10,048.6

866.7

9,957.4

829.7

8,581.3

898.6

11,921.0

1,231.5

11,075.7

605.2

7,803.6

1,051.9

11,511.8

1,501.7

16,997.3

977.4

10,987.1

2003

771.2

10,819.8

759.8

10,717.3

732.1

9,313.4

895.0

12,816.0

812.4

11,888.1

845.3

8,648.9

722.0

12,233.8

1,353.8

18,351.1

861.5

11,848.6

2004

1,095.3

11,915.1

690.6

11,407.8

670.8

9,984.2

1,032.9

13,848.9

698.2

12,586.3

699.9

9,348.8

638.9

12,872.6

1,392.3

19,743.4

864.9

12,713.4

2005

705.1

12,620.2

617.7

12,025.6

832.7

10,816.9

1,151.5

15,000.4

682.4

13,268.8

725.4

10,074.3

655.3

13,527.9

884.7

20,628.1

781.9

13,495.3

2006

818.6

13,438.8

639.3

12,664.9

862.5

11,679.4

1,176.1

16,176.5

1,039.6

14,308.4

940.3

11,014.5

809.0

14,336.9

1,090.0

21,718.1

921.9

14,417.2

2007

773.7

14,212.5

909.4

13,574.3

617.4

12,296.8

1,055.0

17,231.5

798.6

15,107.0

650.6

11,665.1

678.1

15,015.0

754.9

22,473.0

779.7

15,196.9

2008

714.3

14,926.8

731.4

14,305.7

730.7

13,027.5

1,102.3

18,333.8

773.4

15,880.4

585.6

12,250.7

1,125.7

16,140.7

1,561.3

24,034.3

915.6

16,112.5

2009

860.1

15,786.9

1,071.1

15,376.8

833.5

13,861.0

863.1

19,196.9

724.6

16,604.9

520.2

12,770.9

840.1

16,980.8

1,279.3

25,313.6

874.0

16,986.5

2010

790.3

16,577.2

881.9

16,258.6

576.0

14,437.0

917.5

20,114.4

676.8

17,281.7

536.6

13,307.5

778.7

17,759.6

1,218.8

26,532.4

797.1

17,783.5

2011

1,080.5

17,657.7

1,010.5

17,269.1 1,101.0

15,538.0

1,156.6

21,271.0

1,012.0

18,293.7

692.1

13,999.6

974.3

18,733.9

1,411.8

27,944.1 1,054.8

18,838.4

2012

900.3

18,558.0

979.4

18,248.5

16,505.7

1,404.6

22,675.6

664.5

18,958.2

668.4

14,668.0

771.6

19,505.4

1,211.7

29,155.8

19,784.4

967.7

946.0

9,064.7

Gráfico Nº 24: ANALISIS DE DOBLE MASA (1991 - 2012) 35,000.0

ESTACIÓN PROBLEMA (ESTACIONES)

30,000.0

25,000.0 TUNSULLA

CO - CHOCCORO

20,000.0

ALLPACHACA

15,000.0

APACHETA CO - BELLAVISTA CHIARA

10,000.0

CUCHOQUESERA PUCALOMA

5,000.0

PUTACCA

-

5,000.0

10,000.0

15,000.0

20,000.0

25,000.0

ESTACIÓN BASE (PROMEDIO)

4.2.4 PRECIPITACION MENSUAL GENERADA AMBITO DE ESTUDIO Se reporta la precipitación mensual generada para la microcuenca hidrográfica del río Ustuna, donde se genera la oferta hídrica y la precipitación mensual generada para la zona de cultivos o de riego del proyecto. Información que permitirá estimar la oferta hídrica de la cuenca, así como para la demanda de agua de los cultivos


68



Cuadro Nº 4.2: Precipitación mensual generada microcuenca Ustuna Cuadro Nº 4.5: PRECIPITACION MENSUAL GENERADA MICROCUENCA USTUNA (mm) Estación: Altitud: AÑO

F.R:

Cuenca Ustuna

1.175

4270 msnm Ene.

Feb.

Mar.

Abr.

May.

Jun.

Jul.

Ago.

Sep.

Oct.

Nov.

Dic.

ANUAL

1991

158.38

227.59

173.39

67.25

32.37

15.41

16.88

11.34

19.58

73.32

66.71

60.26

922.5

1992

106.93

192.47

184.48

47.94

0.00

49.47

46.18

74.85

13.75

138.18

64.39

122.67

1041.3

1993

322.77

216.44

267.43

113.15

43.71

4.82

41.71

29.49

33.49

110.45

136.65

162.15

1482.3

1994

198.69

169.91

135.95

69.56

16.69

4.00

0.00

0.00

16.69

15.16

52.17

44.65

723.4

1995

152.40

180.83

216.91

60.87

3.17

6.46

5.64

5.52

31.84

18.33

85.89

100.35

868.2

1996

252.16

241.58

206.10

102.58

18.45

4.82

2.47

29.49

8.11

50.17

70.03

118.56

1104.5

1997

221.14

200.93

93.77

74.73

14.45

0.00

0.82

67.56

62.04

32.55

80.37

158.27

1006.6

1998

198.69

173.90

135.95

54.17

2.47

11.99

0.00

6.46

13.63

43.95

62.98

136.89

841.1

1999

171.43

127.90

184.48

116.09

7.17

4.82

4.82

3.17

50.29

131.48

37.48

115.33

954.5

2000

160.86

319.48

179.51

87.37

47.66

39.83

21.45

13.50

42.42

88.17

39.72

216.05

1256.0

2001

291.98

175.54

275.78

38.92

88.96

7.15

15.09

20.65

20.65

22.24

105.32

164.38

1226.7

2002

144.24

234.32

228.76

50.84

15.90

5.24

119.30

114.13

111.68

116.29

74.82

231.46

1447.0

2003

202.45

166.26

168.85

63.33

19.39

0.00

1.53

35.13

27.73

53.35

65.45

151.11

954.6

2004

59.69

173.67

158.27

35.02

6.11

23.50

15.04

19.04

63.92

33.14

57.69

175.31

820.4

2005

151.69

90.71

164.97

47.24

0.00

0.00

15.28

14.81

60.63

75.81

28.55

152.16

801.8

2006

245.81

189.06

231.71

71.21

4.94

9.64

4.70

56.64

12.46

98.47

147.23

149.70

1221.5

2007

160.51

122.79

269.19

84.37

9.05

0.00

8.58

11.87

33.14

68.15

44.42

126.31

938.4

2008

271.19

213.36

179.89

19.51

16.10

11.99

3.06

0.94

21.60

47.72

31.54

91.89

908.8

2009

161.94

168.73

80.25

70.85

26.20

2.94

38.78

14.22

28.91

47.39

107.51

103.64

851.3

2010

243.34

165.32

136.18

60.87

9.52

0.47

6.35

5.17

24.68

34.31

12.34

96.70

795.2

2011

265.43

323.36

146.17

103.75

5.29

2.94

14.57

9.87

31.84

63.80

82.49

139.59

1189.1

2012

143.23

246.87

145.11

123.73

5.88

5.41

1.41

0.35

8.81

40.31

59.69

0.00

780.8

PROM

194.77

196.41

180.14

71.06

17.88

9.58

17.44

24.74

33.54

63.76

68.79

128.06

1006.2

Max.

322.77

323.36

275.78

123.73

88.96

49.47

119.30

114.13

111.68

138.18

147.23

231.46

Min.

59.69

90.71

80.25

19.51

0.00

0.00

0.00

0.00

8.11

15.16

12.34

0.00

Desv.

63.92

55.79

52.70

27.74

20.56

12.79

26.53

29.10

24.25

36.39

33.39

52.44

P50%

185.06

184.95

176.45

68.40

11.99

5.03

7.46

13.86

28.32

51.76

64.92

131.60

P75%

153.89

169.02

145.38

51.67

5.43

2.94

2.61

5.76

17.41

35.81

46.35

101.17

P90%

143.33

131.64

135.95

39.75

2.54

0.00

0.88

1.16

12.57

23.27

32.13

63.42


69


Instalación del Servicio de Agua del Sistema de Riego Anchachuasi Vinchos, Distrito de Vinchos – Huamanga - Ayacucho Cuadro Nº 4.2: Precipitación mensual generada zona de cultivos

Cuadro Nº 4.6: PRECIPITACION MENSUAL GENERADA ZONA DE CULTIVOS (mm) Estación: Altitud: AÑO

F.R:

Zona de cultivos

0.8856

3550 msnm Ene.

Feb.

Mar.

Abr.

May.

Jun.

Jul.

Ago.

Sep.

Oct.

Nov.

Dic.

ANUAL

1992

119.37

171.53

130.68

50.69

24.39

11.62

12.72

8.55

14.76

55.26

50.28

45.42

1993

80.59

145.06

139.04

36.13

0.00

37.28

34.80

56.41

10.36

104.15

48.53

92.46

784.8

1994

243.27

163.13

201.56

85.28

32.94

3.63

31.44

22.23

25.24

83.25

103.00

122.21

1117.2

1995

149.75

128.06

102.46

52.43

12.58

3.01

0.00

0.00

12.58

11.42

39.32

33.65

545.3

1996

114.86

136.29

163.48

45.87

2.39

4.87

4.25

4.16

24.00

13.82

64.74

75.63

654.4

1997

190.05

182.08

155.33

77.31

13.90

3.63

1.86

22.23

6.11

37.82

52.78

89.36

832.5

1998

166.67

151.44

70.67

56.32

10.89

0.00

0.62

50.92

46.76

24.53

60.58

119.29

758.7

1999

149.75

131.07

102.46

40.83

1.86

9.03

0.00

4.87

10.27

33.12

47.47

103.17

633.9

2000

129.21

101.92

139.04

87.50

5.40

3.63

3.63

2.39

37.90

99.10

28.25

86.93

724.9

2001

121.24

240.79

135.30

65.85

35.92

30.02

16.16

10.18

31.97

66.45

29.93

162.84

946.7

2002

220.07

132.31

207.86

29.33

67.05

5.39

11.37

15.57

15.57

16.76

79.38

123.90

924.6

2003

108.72

176.61

172.42

38.31

11.98

3.95

89.92

86.02

84.17

87.64

56.39

174.45

1090.6

2004

152.59

125.31

127.26

47.73

14.61

0.00

1.15

26.48

20.90

40.21

49.33

113.89

719.5

2005

44.99

130.89

119.29

26.39

4.61

17.71

11.34

14.35

48.18

24.97

43.48

132.13

618.3

2006

114.33

68.37

124.34

35.60

0.00

0.00

11.51

11.16

45.70

57.14

21.52

114.69

604.4

2007

122.05

127.17

60.49

53.40

19.75

2.21

29.22

10.72

21.79

35.72

81.03

78.11

641.7

2008

183.41

124.60

102.64

45.87

7.17

0.35

4.78

3.90

18.60

25.86

9.30

72.88

599.4

2009

200.06

243.72

110.17

78.20

3.99

2.21

10.98

7.44

24.00

48.09

62.17

105.21

896.2

2010

107.95

186.06

109.37

93.25

4.43

4.07

1.06

0.27

6.64

30.38

44.99

0.00

588.5

PROM

143.10

150.86

130.20

55.07

14.41

7.51

14.57

18.83

26.60

47.14

51.18

97.17

756.7

Max.

243.27

243.72

207.86

93.25

67.05

37.28

89.92

86.02

84.17

104.15

103.00

174.45

Min.

44.99

68.37

60.49

26.39

0.00

0.00

0.00

0.00

6.11

11.42

9.30

0.00

Desv.

48.89

42.93

38.39

20.45

16.47

10.26

21.21

22.49

19.22

28.81

21.94

42.02

P50%

129.21

136.29

127.26

50.69

10.89

3.63

10.98

10.72

21.79

37.82

49.33

103.17

P75%

114.60

127.61

106.01

39.57

4.21

2.21

1.51

4.52

13.67

25.42

41.40

76.87

P90%

102.48

120.07

96.11

34.35

1.49

0.00

0.50

1.97

9.55

16.17

26.90

43.07

87.32

93.18

83.45

32.36

0.00

0.00

0.00

0.00

8.23

19.40

34.01

64.18

PE (mm)

695.3

DISTRIBUCION DE LA PE Pp


% PE 5

0

0.00

30

95

0.95

55

90

0.90

80

82

0.82

105

65

0.65

130

45

0.45

155

25

0.25

>155

5

0.05

70



4.3 ANALISIS Y TRATAMIENTO DE LA INFORMACION HIDROMETRICA Dentro de La Cuenca del Río Ustuna, no existen estaciones meteorológicas ni hidrométricas; sin embargo, recurrimos a cuencas vecinas, tal es el caso de la cuenca del Chicllarazo, en la cual se cuenta con registro hidrométrico registrado por el ex PERC. 4.3.1 REGISTRO HISTORICO El registro hidrométrico que se ha usado para la calibración de los parámetros que interviene en la determinación de caudales medios mensuales según la metodología Lutz Scholz, es la estación hidrométrica de Chicllarazo (Choccoro). La estación se ubica en la parte alta de la cuenca del Rio Cachi, a una elevación de 3840 msnm, esta estación está ubicada en el canal del Proyecto Cachi, teniendo un registro de 16 años y es la única estación que cuenta con esta información, lo que se ha utilizado para generar caudales en la cuenca en estudio.


71


5


OFERTA DE AGUA EN EL AMBITO DEL PROYECTO

5.1 ASPECTOS GENERALES La estimación de la disponibilidad de agua en la cuenca, se realizó por medio de modelos matemáticos. El uso de los modelos matemáticos en hidrología es muy amplio, de modo que, prácticamente en cada especialidad hidrológica se han desarrollado modelos matemáticos para la solución de problemas generales y específicos. En los últimos años las técnicas de simulación hidrológica han tenido una amplia difusión, algunos modelos son de aplicación específica, mientras que otros son de aplicación más general. Existen asimismo una amplia variedad de formulaciones matemáticas adoptadas por diferentes modelos para describir los diversos componentes de los procesos de precipitación-escorrentía, pudiendo diferir éstas, no sólo en términos conceptuales sino también en nivel de complejidad. Planificadores o diseñadores, quienes requieren información hidrológica, tendrán que elegir entre una amplia variedad de modelos disponibles. Dado que no existe un modelo universal, apropiado para la solución de todos los problemas hidrológicos, la opción de realizar uno que satisfaga los problemas de la hidrología aplicada en cualquier caso, se hace muy difícil. La transformación de la Precipitación en Escorrentía, se ha realizado aplicando el método de “Generación de Caudales Mensuales en la Sierra Peruana – Lutz Scholz”, desarrollado por el Programa Nacional de Pequeñas y Medianas Irrigaciones – Plan Meris II en 1980, cuyo cálculo está basado en la modelación matemática del ciclo hídrico. La bondad del modelo se puede apreciar al comparar los caudales generados con el modelo con los caudales registrados en la estación de control.

5.2 INVENTARIO DE FUENTES DE AGUA EXISTENTES 5.2.1 FUENTES DE AGUA SUPERFICIALES La identificación de las distintas fuentes hídricas superficiales en la cuenca del río Ustuna, se ha realizado en función a las visitas de campo hechas en diferentes oportunidades, las cuales han sido inventariados y se ha encontrado que solamente cuenta como aporte a la laguna el único rio del mismo nombre (Rio Ustuna). a.

Ríos

El inventario de ríos en la cuenca del río Ustuna se ha realizado considerando el concepto de que un río es un cauce natural con agua durante el año hidrológico, los otros cauces endorreicos tienen la denominación de quebradas, que son una parte importante del sistema de drenaje de la cuenca durante la época de precipitaciones pluviales. PESCS - MUNI VINCHOS

72



Figura Nº 5.1: Rio Ustuna a la entrada de la laguna Ustunaccocha

b.

Quebradas

Las quebradas de la cuenca Ustuna son pequeñas y efímeras, sólo conducen agua después de las precipitaciones, sirven de drenaje de carácter endorreico. c.

Lagunas

La cuenca alta del río Ustuna presenta, en el punto de interés la laguna denominada Ustunaccocha, es aquí donde se realizara la captación del curso de agua para abastecer al proyecto, previa regulación mediante embalse en la misma laguna natural Ustunaccocha, que obedece a otro proyecto hidráulico (estudiado y aprobado). Actualmente las aguas son descargadas luego del embalse natural, con regímenes variables durante el año.

Figura Nº 5.2: Laguna Ustunaccocha vista desde aguas arriba


73



Figura Nº 5.3: parte alta de la cuenca del río Ustuna (Azabrán)

d.

Bofedales y manantiales

Los bofedales o humedales y manantiales son fuentes hídricas de gran importancia. Se ubican mayormente en la parte alta de la cuenca. Estas fuentes de agua sirven para mantener la humedad de los terrenos aledaños a su ubicación y son un recurso vital para actividad pecuaria. Además estas fuentes son bolsones de agua que sirven para la alimentación de la descarga de la cuenca en épocas de estiaje principalmente.

Figura Nº 5.4: Bofedales y manantiales de la cuenca del río Ustuna (Azabrán)


74



Figura Nº 5.5: Bofedales de la cuenca del río Ustuna (Occollo)

5.3 INFRAESTRUCTURA EXISTENTE Mediante visitas de inspección de campo, se ha constatado que no existe infraestructura hidráulica alguna en el ámbito de la cuenca de recepción del río Ustuna, es decir antes de la laguna Ustunaccocha, ni después de ella para aprovechar las aguas de dicha laguna; solamente aguas abajo se tiene un pequeño canal de tierra de corta longitud que aprovecha las filtraciones y parte de la descarga de la laguna, para irrigar praderas naturales muy pequeñas. 5.4 GENERACION DE INFORMACION METEOROLOGICA MICROCUENCA USTUNA El cuadro N°5.1 muestra el resumen de la información meteorológica generada para la microcuenca Ustuna, información base para estudiar la oferta hídrica de la microcuenca.


75



Cuadro Nº 5.1: Información meteorológica generada microcuenca Ustuna CONSOLIDACION DE LA INFORMACION METEOROLOGICA (GENERADA) MICROCUENCA USTUNA ESTACION:

GENERADA

DISTRITO:

VINCHOS

ALTITUD:

4270 msnm

CUENCA:

MANTARO

PROVINCIA:

HUAMANGA

LATITUD:

13° 18' 08'' S

DEPARTAM.:

AYACUCHO

LONGITUD:

74° 31' 06'' W

MICROCUEN.: USTUNA PPm

T° Min.

T° Max

T° Med.

HRm

Vm

n

(mm)

(°C)

(°C)

(°C)

(%)

(m/s)

(horas)

31

225.0

-7.3

17.7

6.6

69

2.6

4.8

28

227.8

-4.4

16.9

6.0

68

2.5

4.3

MAR

31

208.1

-3.7

16.6

6.3

67

2.5

4.5

ABR

30

82.1

-5.7

16.4

6.1

70

2.4

6.1

MAY

31

20.7

-8.2

18.9

5.2

72

2.8

8.0

JUN

30

11.1

-8.3

18.3

4.5

75

2.8

7.9

MES

N° Días

ENE FEB

JUL

31

20.1

-9.1

17.4

4.5

76

3.1

8.2

AGO

31

28.6

-13.0

19.6

4.7

75

2.9

7.9

SET

30

38.7

-8.1

18.3

5.4

69

3.0

6.5

OCT

31

73.6

-5.8

19.6

6.2

65

3.2

6.5

NOV

30

79.5

-9.0

18.5

6.8

63

3.3

6.3

DIC

31

147.9

-6.1

18.8

7.5

68

2.9

4.7

Se ha realizado la estimación de la Evapotranspiración Potencial (ETo) para el ámbito de la microcuenca, por varios métodos, cuyos resultados se muestran en el cuadro N°5.2 y Figura N°5.6. El cuadro N°5.3 Figura N°5.7 presentan la ETo promedio y elegido y la variación mensual de ambas. Cuadro Nº 5.2: Evapotranspiración Potencial (ETo) en microcuenca Ustuna RESUMEN DE EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL (ETo) MICROCUENCA USTUNA MES Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Setiembre Octubre Noviembre Diciembre

Thornthwaite (mm/dia) 1.71 1.56 1.57 1.48 1.28 1.13 1.14 1.21 1.38 1.58 1.74 1.89


Papadakis (mm/dia) 3.13 3.11 2.70 2.86 3.45 3.42 3.13 3.79 3.41 3.52 3.50 3.34

Hargreaves 01 (mm/dia) 4.41 4.18 3.85 3.46 3.39 3.07 3.05 3.6 3.94 4.38 4.48 4.59



Blaney y Criddle (mm/dia) 1.46 1.28 1.31 1.18 1.13 0.97 1.04 1.11 1.10 1.30 1.45 1.57

76



VARIACION MENSUAL DE EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL (ETo) MICROCUENCA USTUNA EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL (ETo) (mm/dia)

5.00 4.50 4.00 3.50 3.00 2.50

2.00 1.50

1.00 0.50

0.00 0

2

4

6

8

10

12

14

MESES Thornthwaite

Papadakis

Hargreaves 01

Hargreaves 02

Hargreaves 03

Blaney y Criddle

Gráfico Nº 5.6: Variación mensual Evapotranspiración Potencial (ETo) en microcuenca Ustuna

Cuadro Nº 5.3: Evapotranspiración Potencial (ETo) elegido en microcuenca Ustuna EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL (ETo) MICROCUENCA USTUNA D (dias)

Promedio (mm/dia)

ETo Elegido (mm/dia)

Eto Elegido (mm/mes)

Enero

31

2.87

3.78

117.18

Febrero

28

2.71

3.60

100.8

Marzo

31

2.55

3.39

105.09

Abril

30

2.40

2.79

83.7

Mayo

31

2.34

2.23

69.13

Junio

30

2.13

1.88

56.4

Julio

31

2.12

1.91

59.21

Agosto

31

2.43

2.25

69.75

Setiembre

30

2.59

3.00

90

Octubre

31

2.91

3.67

113.77

Noviembre

30

3.06

4.08

122.4

Diciembre

31

3.03

4.01

124.31

MES


77



EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL (ETo) (mm/dia)

VARIACION MENSUAL EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL (ETo) MICROCUENCA USTUNA 4.50 4.00 3.50

3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00

0

2

4

6

8

10

12

14

MESES Elegido

Promedio

Gráfico Nº 5.7: Variación mensual Evapotranspiración Potencial (ETo) elegido

5.5 MODELO DETERMINISTICO - ESTOCASTCO LUTZ SCHOLZ Este modelo hidrológico es combinado por que cuenta con una estructura determinístico para el cálculo de los caudales mensuales para el año promedio (Balance Hídrico - Modelo determinístico) y una estructura estocástica para la generación de series extendidas de caudal (Proceso markoviano - Modelo Estocástico). Fue desarrollado por el experto en hidrología, Lutz Scholz para cuencas de la sierra peruana, entre los años 1979-1980, en el marco de Cooperación Técnica de la República de Alemania a través del Plan Meris II. Determinado la situación de 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: 1.

Cálculo de los parámetros necesarios para la descripción de los fenómenos de escorrentía promedio.

2.

Establecimiento de un conjunto de modelos parciales de los parámetros para el cálculo de caudales en cuencas sin información hidrométrica. Con base en lo anterior se realiza el cálculo de los caudales necesarios.


78


3.


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, otros). Los resultados de la aplicación del modelo a las cuencas de la sierra peruana, han producido una correspondencia satisfactoria respecto a los valores medidos. Este método se aplicó para la cuenca del río Ustuna. a.

Ecuación del balance hídrico

La ecuación fundamental que describe el balance hídrico mensual en mm/mes es la siguiente: [Físcher] Qmi = Pi – Di + Ci – Ai Donde: Qi : Caudal mensual en mm/mes Pi : Precipitación total mensual sobre la cuenca en mm/mes Di : Déficit de escurrimiento en mm/mes Ci : Gasto de la retención en la cuenca (Aporte) Ai : Abastecimiento de la retención (Retención) Asumiendo que para períodos largos (en este caso 1 año) el Gasto y Abastecimiento de la retención tienen el mismo valor, es decir G = A y que para el año promedio, una parte de la precipitación retorna a la atmósfera por evaporación; luego reemplazando (P-D) por (C*P), y tomando en cuenta la transformación de unidades (mm/mes a m3/s) la ecuación se convierte en: Q = c'*C * P * AR Que es la expresión básica del método racional, donde: Q = Caudal (m3/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: PD C P Donde: C = Coeficiente de escurrimiento (mm/año) P = Precipitación Total anual (mm/año) PESCS - MUNI VINCHOS

79



D = Déficit de escurrimiento (mm/año) Para la determinación de D se utiliza la expresión:

D

P 1/ 2

 P2   0.9  2  L  

Donde: L = Coeficiente de Temperatura T = Temperatura media anual (°C) L = 300 + 25(T) + 0.05 (T)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

D  1380  0.872( P)  1.032( EP); r  0.96 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 METODO DE THORNTHWAIT T ETP  16 * (10 * ) a I ETP  f * ETP ' Evapotranspiración potencial mensual (mm), por mes ETP´ : de 30 días y 12 horas de duración ETP : Evapotranspiración potencial mensual corregida (mm) T : Temperatura media mensual (ºC) I : Índice térmico anual i : Índice térmico mensual Exponente que varía con el índice anual de calor de la a : localidad f : Factor de corrección METODO DE SERRUTO ETP  0.003 * ( RS ) 2.5  0.16 * (T ) 0.88 ETP : Evapotranspiración potencial RS :Radiación solar extraterrestre, equivalentes de evaporación T :Temperatura media mensual


expresada

en

80



c. Precipitación efectiva (PE) 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 Donde: PE = Precipitación efectiva (mm/mes) P = Precipitación total mensual (mm/mes) ai = Coeficiente del polinomio Se muestra los valores límite de la precipitación efectiva los tres juegos de coeficientes para, ai que permiten alcanzar por interpolación. Límite superior para la Precipitación Efectiva. Curva I : PE = P- 120.6 para P > 177.8 mm/mes Curva II : PE = P - 86.4 para P> 152.4 mm/mes Curva III : PE = P - 59.7 para P> 127.0 mm /mes Cuadro siguiente: Coeficientes para el Cálculo de la Precipitación Efectiva

Descripción ao a1 a2 a3 a4 a5

Valor del Coeficiente Curva I Curva II Curva III -0.01800 -0.02130 -0.0280 -0.01850 0.13580 0.2756 0.001105 -0.002296 -0.004103 -1.20E-05 4.35E-05 5.53E-05 1.44E-07 -8.90E-08 1.24E-07 -2.85E-10 -8.79E-11 -1.42E-09

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

donde: C = Coeficiente de escurrimiento Q = Caudal anual P = Precipitación Total anual PESCS - MUNI VINCHOS

81

Instalación del Servicio de Agua del Sistema de Riego Anchachuasi Vinchos, Distrito de Vinchos – Huamanga - Ayacucho 12

 i 1

d.


PEi = Suma de la precipitación efectiva mensual P

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 CM i  PE i  Gi  Ai Donde: CMi = Caudal mensual (mm/mes) PEi = Precipitación Efectiva Mensual (mm/mes) Ri = Retención de la cuenca (mm/mes) Gi = Gasto de la retención (mm/mes) A¡ = Abastecimiento de la retención (mm/mes) R¡ = 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 Donde: Qt

Q0 a t

: Descarga en el tiempo t. : Descarga inicial. : Coeficiente de agotamiento. : 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.


82



f. Coeficiente de agotamiento Mediante la fórmula anterior 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. 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 ( Ln A)

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 x10 67 A 0.144 EP 19.336 T 3.369 R 1.429 Donde: a A EP T R

;

r  0.86

: Coeficiente de agotamiento por día. : Área de la cuenca en Km2. : Evapotranspiración potencial anual en mm/año. : duración de la temporada seca en días. : Retención total de la cuenca en mm/año.

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  0.00252 Ln A  0.034 





Cuencas con agotamiento rápido, cuya retención varía entre 50 y 80 mm/año y vegetación poco desarrollada (puna). a  0.00252 Ln A  0.030 Cuencas con agotamiento mediano, cuya retención es alrededor de 80 mm/año y vegetación mezclada (pastos, bosques y terrenos cultivados). a  0.00252 Ln A  0.026 Cuencas con agotamiento reducido por alta retención (>100mm/año) y vegetación mezclada. a  0.00252 Ln A  0.023

Donde: a = coeficiente dé agotamiento por día AR = área de la cuenca (km2) EP = evapotranspiración potencia! anual (mm/año) T = duración de la temporada seca (días) R = retención total de la cuenca (mm/año) PESCS - MUNI VINCHOS

83



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 Siendo: L A  750 I  3.15 (mm / año) LA = lámina específica de acuíferos I = pendiente de desagüe: / <= 15 % •

Lagunas y Pantanos LL=500 (mm/año). Siendo: LL = Lámina específica de lagunas y pantanos •

Nevados LN = 500 (mm/año)

Siendo: LN = 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 el cuadro siguiente:

Almacenamiento hídrico durante la época de lluvias - (valores –ai %)


84


Instalación del Servicio de Agua del Sistema de Riego Anchachuasi Vinchos, Distrito de Vinchos – Huamanga - Ayacucho ALMACENAMIENTO DURANE LA EPOCA DE LLUVIA VALORES EN PORCENTAJE Mes Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Total

Cuzco

Ayacucho

Junín

Cajamarca

1 40.0 20.0 -

5 65.0 15.0 5.0

3 30.0 30.0 5.0

4 20.0 25.0 35.0

5.0 35.0 100.0

10.0 5.0 100.0

10.0 25.0 100.0

25.0 - 5.0 100.0

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  Siendo: Ai= abastecimiento mensual déficit de la precipitación efectiva (mm/mes) ai= coeficiente de abastecimiento (%) R = retención de la cuenca (mm/año) 5.5.1 DETERMINACIÓN DEL CAUDAL MENSUAL PARA EL AÑO PROMEDIO

a.

Caudales medios mensuales para el año promedio río Ustuna

Previamente se ha procesado y analizado la información hidrométrica de la cuenca vecina del río Apacheta, con el cálculo de la proporción de lluvia que genera escorrentía, los coeficientes para el cálculo de la precipitación efectiva, los coeficientes anuales y mensuales para el cálculo de la contribución de la retención, la evapotranspiración potencial mensual y la determinación de caudales mensuales por el Método Lutz Scholz del río Apacheta, la curva de persistencia al 75% y determinar el Rendimiento de la cuenca Apacheta, previo a los cálculos para la microcuenca Ustuna. Con los siguientes resultados.


85


Instalación del Servicio de Agua del Sistema de Riego Anchachuasi Vinchos, Distrito de Vinchos – Huamanga - Ayacucho CALCULO DE LA PROPORCION DE LLUVIA QUE PRODUCE ESCORRENTIA

Las cifras romanas se refieren a tres curvas que cubren un rango para el coeficiente de escurrimiento entre 0.15
PORCION DE LA PRECIPITACION (mm) Aprovechable por las plantas

Déficit o Escorrentía

I 25.4

II 22.86

III 20.4

I 0.0

II 2.5

III 5.0

50.8

49.5

44.5

39.3

76.2

72.4

63.5

54.6

1.3

6.3

11.5

3.8

12.7

101.6

92.7

76.2

21.6

59.7

8.9

25.4

127.0

102.9

41.9

83.8

59.7

24.1

43.2

152.4

67.3

118.1

86.4

59.7

34.3

66.0

92.7

177.8

120.7

86.4

59.7

57.2

91.4

118.1

COEFICIENTES PARA EL CALCULO DE LA PRECIPITACION EFECTIVA Valor del Coeficiente Descripción Curva I

Curva II

Curva III

ao

-0.018

-0.0213

-0.028

a1

-0.0185

0.1358

0.2756

a2

0.001105

-0.002296

-0.004103

a3

-1.20E-05

4.35E-05

5.53E-05

a4

1.44E-07

-8.90E-08

1.24E-07

a5

-2.85E-10

-8.79E-11

-1.42E-09

Los Coeficientes a0 - a5 , se aplican en el polinomio de quinto grado: PEi = ao + a1 P + a2 P2 + a3 P3 + a4 P4 + a5 P5. ao = 0 Los límites superiores para la precipitación efectiva son: Curva I : Curva II : Curva III :


PE = P - 120.6 ; PE = P - 86.4 ; PE = P - 59.7 ;

para P >= 177.8 para P >= 152.4 para P >= 127.0

mm/mes mm/mes mm/mes

86


Instalación del Servicio de Agua del Sistema de Riego Anchachuasi Vinchos, Distrito de Vinchos – Huamanga - Ayacucho COEFICIENTES ANUALES Y MENSUALES PARA EL CALCULO DE LA CONTRIBUCION DE LA RETENCION Lámina de agua acumulada en los tres tipos de almacén hídrico, en base a la cuenca de LAMINA ACUMULADA mm/Año Pendiente de la Cuenca 8% 250 500 500

TIPO 2% 300

Napa Freática Lagunas y Pantanos Nevados

15% 200

ALMACENAMIENTO HIDRICO DURANTE LA EPOCA DE LLUVIAS VALORES EN PORCENTAJE REGION Cuzco Huancavelica Junín Cajamarca

Oct 0 10 10 25

Nov 5 0 0 -5

Dic 35 35 25 0

Ene 40 30 30 20

Feb 20 20 30 25

Mar 0 5 5 35

Suma 100 100 100 100

Cuadro Nº 33: Evapotranspiración Potencial MES

Thornthwaite

Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Setiembre Octubre Noviembre Diciembre Total

53.01 43.68 48.67 44.40 39.68 33.90 35.34 37.51 41.40 48.98 52.20 58.59 537.36

EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL (mm/mes) Hargreaves Papadakis Hargreaves 01 Hargreaves 02 03 97.03 136.71 117.18 84.63 87.08 117.04 100.80 70.00 83.70 119.35 105.09 76.57 85.80 103.80 83.70 78.00 106.95 105.09 69.13 79.98 102.60 92.10 56.40 69.60 97.03 94.55 59.21 75.64 117.49 111.60 69.75 81.84 102.30 118.20 90.00 81.90 109.12 135.78 113.77 93.31 105.00 134.40 122.40 93.90 103.54 142.29 124.31 86.18 1197.64 1410.91 1111.74 971.55

Blaney y Criddle 45.26 35.84 40.61 35.40 35.03 29.10 32.24 34.41 33.00 40.30 43.50 48.67 453.36

Promedio 88.97 75.74 79.00 71.85 72.64 63.95 65.67 75.43 77.80 90.21 91.90 93.93 947.09

Cuadro Nº 84 Ppmensual.

MES Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.

274.85 286.14 254.20 100.28 25.24 13.53 24.61 34.91 47.33 89.97 97.08 180.72 1428.85

Total

T° Max (°C) 17.66 16.94 16.63 16.42 18.86 18.28 17.43 19.62 18.25 19.62 18.54 18.77

Cuadro Nº 85 Cálculo Coef. Escorrentía - Método Turc Temperatura Media Anual(T): Coeficiente de Temperatura(L): Déficit de Escurrimiento(D): Coeficiente de Escorrentía(C):


18.08 1047.71 860.08 0.40

87



Cuadro N°35: Comparativo entre caudales generados y aforados en el río Apacheta

Cuadro Nº 5.5: GENERACION DE CAUDALES MENSUAL (m3/s) RIO APACHETA Area de Cuenca = Ene Año 31 1991 3.27 1992 1.37 1993 0.25 1994 5.56 1995 3.04 1996 6.36 1997 6.07 1998 5.53 1999 4.16 2000 3.63 2001 4.97 2002 3.13 2003 6.02 2004 0.72 2005 3.48 2006 6.59 2007 3.79 2008 5.93 2009 3.57 2010 6.41 2011 6.04 2012 2.91 MAX 6.586 MIN 0.252 PROM 4.219 R (lt/s/km2) 31.278 Q (75%) 3.169 Q (90%) 1.527 Q (95%) 0.755

134.9 Feb 28 7.12 5.51 6.40 4.94 5.17 7.72 6.54 5.19 7.01 0.88 5.16 7.22 4.83 4.51 1.45 6.09 2.54 7.06 4.67 4.86 0.83 7.30 7.719 0.832 5.136 38.072 4.710 1.559 0.909


Km² Mar 31 4.76 5.08 6.59 2.87 6.30 6.23 1.65 2.91 5.23 4.33 6.03 6.85 4.29 3.81 3.76 6.77 6.09 5.07 1.20 2.85 2.83 3.49 6.847 1.201 4.499 33.352 3.052 2.831 1.713

Abr 30 1.11 0.93 2.41 0.91 1.16 2.01 0.80 0.69 2.34 1.39 0.95 1.18 0.97 0.69 0.73 1.41 1.55 0.73 0.68 0.79 1.59 2.37 2.411 0.675 1.246 9.233 0.793 0.695 0.691

May 31 0.31 0.10 0.51 0.24 0.17 0.35 0.18 0.10 0.34 0.43 0.97 0.22 0.20 0.11 0.08 0.19 0.24 0.17 0.25 0.16 0.27 0.31 0.969 0.077 0.268 1.990 0.167 0.105 0.099

Jun 30 0.12 0.31 0.14 0.09 0.07 0.12 0.06 0.11 0.09 0.28 0.18 0.10 0.07 0.14 0.02 0.10 0.04 0.14 0.08 0.02 0.09 0.10 0.314 0.016 0.112 0.829 0.077 0.039 0.021

Jul 31 0.13 0.31 0.23 0.05 0.09 0.05 0.05 0.01 0.06 0.16 0.09 1.71 0.03 0.14 0.09 0.03 0.08 0.04 0.23 0.07 0.12 0.06 1.705 0.007 0.173 1.286 0.052 0.033 0.026

Ago 31 0.11 0.65 0.20 0.02 0.06 0.15 0.51 0.05 0.05 0.10 0.11 1.72 0.21 0.15 0.13 0.36 0.07 0.04 0.13 0.07 0.06 0.03 1.720 0.023 0.227 1.680 0.059 0.044 0.031

Sep 30 0.13 0.18 0.21 0.11 0.17 0.08 0.50 0.12 0.28 0.24 0.13 1.70 0.21 0.46 0.40 0.16 0.17 0.11 0.16 0.16 0.20 0.09 1.696 0.077 0.270 2.003 0.128 0.105 0.092

Oct 31 0.60 2.45 1.44 0.11 0.16 0.29 0.23 0.23 2.16 0.87 0.15 1.79 0.36 0.22 0.66 1.12 0.50 0.27 0.26 0.18 0.48 0.21 2.454 0.106 0.670 4.963 0.220 0.158 0.147

Nov 30 0.55 0.77 2.64 0.36 0.85 0.59 0.71 0.49 0.48 0.30 1.33 0.81 0.50 0.42 0.26 3.02 0.33 0.20 1.43 0.11 0.83 0.41 3.016 0.113 0.790 5.858 0.372 0.263 0.204

Dic 31 0.44 1.95 3.76 0.29 1.25 1.76 3.38 2.41 1.66 5.75 3.72 6.18 3.02 4.14 3.03 3.27 2.00 0.93 1.42 1.04 2.59 0.07 6.185 0.074 2.458 18.222 1.293 0.485 0.301

Promedio 365 1.55 1.63 2.06 1.30 1.54 2.14 1.73 1.49 1.99 1.53 1.98 2.72 1.73 1.29 1.17 2.42 1.45 1.72 1.17 1.39 1.33 1.45 2.719 1.174 1.672 12.397 1.407 1.292 1.180

88



Gráfico Nº 59: CURVA DE PERSISTENCIA (APACHETA)

30.0000

Q. 75%=1.407m3/s

Caudal (m3/s)

26.0000

22.0000

18.0000

14.0000 -

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

%

Cuadro Nº 5.6: RENDIMIENTO DE LA CUENCA APACHETA



134.9 134.9 134.9 134.9 134.9 134.9 134.9 134.9 134.9 134.9 134.9 134.9

4219.39 5135.95 4499.13 1245.59 268.48 111.79 173.46 226.58 270.19 669.52 790.24 2458.17

3168.63 4710.36 3051.91 792.87 166.64 77.13 51.84 59.30 127.94 219.56 372.50 1292.56


8.70

Igualmente, la determinación del caudal mensual para el año promedio en la microcuenca del río Ustuna en el punto de interés, está también basado en la ecuación fundamental que describe el balance hídrico mensual a partir de los componentes descritos anteriormente: CM i  PE i  Gi  Ai Donde: PESCS - MUNI VINCHOS

89


CM¡ PE¡ Gi Ai

= =


Caudal del mes i (mm/mes) Precipitación efectiva del mes i (mm/mes) Gasto de la retención del mes i (mm/mes) abastecimiento del mes i (mm/mes)

b. Ingreso de datos Los datos de ingreso son la Precipitación Areal (para el presente estudio obtenido por la metodología de regionalización), los porcentajes mensuales de almacenamiento del acuífero (retención), los aportes del acuífero (aporte) y los Caudales de comparación. Los caudales aforados de la estación Chicllarazo, las retenciones y aportes serán obtenidos por calibración en la cuenca del río Ustuna (ubicado próximo a la cuenca en estudio). c.

Calibración del modelo

Consiste en el ajuste de los parámetros del modelo durante un período fijado, por comparación entre valores simulados y los caudales reales medidos en estaciones de aforo. Es la comprobación de la bondad del modelo. Considerando la estación de aforo más cercana (Estación Chicllarazo), se ha visto por conveniente realizar la calibración en este punto. d. Simulación Una vez realizada la calibración, podemos realizar la simulación de caudales en el punto de interés, utilizando los valores de los parámetros ajustados previamente. La simulación, para nuestro caso fue en el punto de almacenamiento de las aguas del Río Ustuna, el cual se ubica a una cota de 3,950 msnm y encierra un área de 22.78 Km2. Como resultados de La Simulación, se obtienen los caudales medios mensuales, para el período 1991 –2012, las que se muestran en el anexo IV.

Se ha analizado, evaluado y generado previamente la descarga media del rió Apacheta, para generar el modelo, porque esta cuenca tiene información hidrométrica registrada (medición de caudales) que permite generar con mayor aproximación y confiabilidad el modelo para la determinación de caudales medios para la microcuenca en estudio (rio Ustuna). Obteniendo resultados presentados a continuación.


90



CALCULO DE LA PROPORCION DE LLUVIA QUE PRODUCE ESCORRENTIA Las cifras romanas se refieren a tres curvas que cubren un rango para el coeficiente de escurrimiento entre 0.15
PORCION DE LA PRECIPITACION (mm) Aprovechable por las plantas

Déficit o Escorrentía

I 25.4

II 22.86

III 20.4

I 0.0

II 2.5

III 5.0

50.8

49.5

44.5

39.3

1.3

6.3

11.5

76.2

72.4

63.5

54.6

3.8

12.7

21.6

101.6

92.7

76.2

59.7

8.9

25.4

41.9

127.0

102.9

83.8

59.7

24.1

43.2

67.3

152.4

118.1

86.4

59.7

34.3

66.0

92.7

177.8

120.7

86.4

59.7

57.2

91.4

118.1

COEFICIENTES PARA EL CALCULO DE LA PRECIPITACION EFECTIVA Valor del Coeficiente Descripción Curva I

Curva II

Curva III

ao

-0.018

-0.0213

-0.028

a1

-0.0185

0.1358

0.2756

a2

0.001105

-0.002296

-0.004103

a3

-1.20E-05

4.35E-05

5.53E-05

a4

1.44E-07

-8.90E-08

1.24E-07

a5

-2.85E-10

-8.79E-11

-1.42E-09

Los Coeficientes a0 - a5 , se aplican en el polinomio de quinto grado: PEi = ao + a1 P + a2 P2 + a3 P3 + a4 P4 + a5 P5. ao = 0 Los límites superiores para la precipitación efectiva son: Curva I : Curva II : Curva III :


PE = P - 120.6 ; PE = P - 86.4 ; PE = P - 59.7 ;

para P >= 177.8 para P >= 152.4 para P >= 127.0

mm/mes mm/mes mm/mes

91


Instalación del Servicio de Agua del Sistema de Riego Anchachuasi Vinchos, Distrito de Vinchos – Huamanga - Ayacucho COEFICIENTES ANUALES Y MENSUALES PARA EL CALCULO DE LA CONTRIBUCION DE LA RETENCION

Lámina de agua acumulada en los tres tipos de almacén hídrico, en base a la cuenca de LAMINA ACUMULADA mm/Año Pendiente de la Cuenca 8% 250 500 500

TIPO 2% 300

Napa Freática Lagunas y Pantanos Nevados

15% 200

ALMACENAMIENTO HIDRICO DURANTE LA EPOCA DE LLUVIAS VALORES EN PORCENTAJE REGION Cuzco Huancavelica Junín Cajamarca

Oct 0 10 10 25

Nov 5 0 0 -5

Dic 35 35 25 0

Ene 40 30 30 20

Feb 20 20 30 25

Mar 0 5 5 35

Suma 100 100 100 100

Cuadro Nº 5.7: Evapotranspiración Potencial MES

Thornthwaite

Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Setiembre Octubre Noviembre Diciembre Total

53.01 43.68 48.67 44.40 39.68 33.90 35.34 37.51 41.40 48.98 52.20 58.59 537.36

EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL (mm/mes) Hargreaves Papadakis Hargreaves 01 Hargreaves 02 03 97.03 136.71 117.18 84.63 87.08 117.04 100.80 70.00 83.70 119.35 105.09 76.57 85.80 103.80 83.70 78.00 106.95 105.09 69.13 79.98 102.60 92.10 56.40 69.60 97.03 94.55 59.21 75.64 117.49 111.60 69.75 81.84 102.30 118.20 90.00 81.90 109.12 135.78 113.77 93.31 105.00 134.40 122.40 93.90 103.54 142.29 124.31 86.18 1197.64 1410.91 1111.74 971.55

Blaney y Criddle 45.26 35.84 40.61 35.40 35.03 29.10 32.24 34.41 33.00 40.30 43.50 48.67 453.36

Promedio 88.97 75.74 79.00 71.85 72.64 63.95 65.67 75.43 77.80 90.21 91.90 93.93 947.09

Cuadro Nº 5.8 Ppmensual.

MES Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic.

224.81 227.68 207.92 82.02 20.64 11.06 20.13 28.55 38.71 73.59 79.40 147.81 1162.33

Total

T° Max (°C) 17.66 16.94 16.63 16.42 18.86 18.28 17.43 19.62 18.25 19.62 18.54 18.77

Cuadro Nº 5.9 Cálculo Coef. Escorrentía - Método Turc Temperatura Media Anual(T): Coeficiente de Temperatura(L): Déficit de Escurrimiento(D): Coeficiente de Escorrentía(C):


18.08 1047.71 796.27 0.31

92



Cuadro Nº 5.11: GENERACION DE CAUDALES MENSUALES RIO USTUNA (m3/s) Area de Cuenca = Ene Año 31 1991 0.53 1992 0.22 1993 0.03 1994 0.87 1995 0.49 1996 1.02 1997 0.97 1998 0.87 1999 0.66 2000 0.57 2001 0.77 2002 0.48 2003 0.94 2004 0.10 2005 0.54 2006 1.05 2007 0.59 2008 0.95 2009 0.57 2010 1.02 2011 0.97 2012 0.46 MAX 1.051 MIN 0.031 PROM 0.668 R (lt/s/km2) 29.312 Q (75%) 0.500 Q (90%) 0.243 Q (95%) 0.110

22.78 Feb 28 1.13 0.88 1.03 0.77 0.82 1.21 1.02 0.80 0.43 0.12 0.81 1.15 0.75 0.72 0.21 0.94 0.39 1.10 0.73 0.75 0.10 1.16 1.214 0.101 0.773 33.949 0.723 0.231 0.126


Km² Mar 31 0.73 0.79 1.03 0.44 0.99 0.97 0.24 0.44 0.76 0.70 0.95 1.07 0.67 0.59 0.60 1.06 0.97 0.78 0.17 0.44 0.45 0.53 1.070 0.170 0.698 30.657 0.471 0.438 0.251

Abr 30 0.15 0.12 0.35 0.13 0.16 0.29 0.12 0.09 0.34 0.20 0.12 0.15 0.13 0.09 0.10 0.19 0.22 0.09 0.10 0.11 0.25 0.36 0.361 0.085 0.175 7.690 0.110 0.095 0.092

May 31 0.04 0.01 0.07 0.03 0.02 0.04 0.02 0.01 0.04 0.06 0.15 0.03 0.03 0.01 0.01 0.02 0.03 0.02 0.03 0.02 0.03 0.04 0.148 0.011 0.035 1.541 0.021 0.013 0.013

Jun 30 0.02 0.05 0.01 0.01 0.01 0.01 0.00 0.01 0.01 0.04 0.02 0.01 0.01 0.02 0.00 0.01 0.01 0.02 0.01 0.00 0.01 0.01 0.048 0.003 0.014 0.622 0.007 0.004 0.004

Jul 31 0.02 0.04 0.04 0.00 0.01 0.01 0.00 0.00 0.01 0.02 0.02 0.28 0.00 0.02 0.01 0.01 0.01 0.01 0.03 0.01 0.01 0.00 0.277 0.002 0.026 1.139 0.006 0.004 0.003

Ago 31 0.01 0.10 0.03 0.00 0.01 0.03 0.08 0.01 0.01 0.02 0.02 0.27 0.03 0.02 0.02 0.06 0.01 0.00 0.02 0.01 0.01 0.00 0.272 0.003 0.034 1.495 0.008 0.005 0.003

Sep 30 0.02 0.02 0.03 0.02 0.03 0.01 0.07 0.01 0.05 0.04 0.02 0.27 0.03 0.07 0.07 0.02 0.03 0.02 0.03 0.02 0.03 0.01 0.268 0.010 0.042 1.830 0.019 0.014 0.012

Oct 31 0.09 0.39 0.23 0.02 0.02 0.05 0.03 0.04 0.35 0.14 0.02 0.28 0.05 0.03 0.10 0.18 0.08 0.04 0.04 0.03 0.07 0.03 0.391 0.017 0.106 4.657 0.034 0.022 0.020

Nov 30 0.09 0.11 0.41 0.05 0.13 0.09 0.12 0.07 0.07 0.05 0.21 0.12 0.08 0.06 0.03 0.48 0.05 0.03 0.23 0.02 0.13 0.07 0.483 0.016 0.123 5.385 0.054 0.036 0.032

Dic 31 0.07 0.30 0.59 0.04 0.19 0.28 0.54 0.39 0.26 0.93 0.59 0.99 0.48 0.66 0.49 0.51 0.32 0.15 0.22 0.17 0.41 0.01 0.995 0.008 0.391 17.164 0.200 0.078 0.045

Promedio 365 0.24 0.25 0.32 0.20 0.24 0.33 0.27 0.23 0.25 0.24 0.31 0.43 0.27 0.20 0.18 0.38 0.22 0.27 0.18 0.22 0.21 0.22 0.425 0.181 0.257 11.287 0.218 0.198 0.183

93



Gráfico Nº 59: CURVA DE PERSISTENCIA (USTUNA) 6.0000

5.5000

5.0000

Q. 75%=0.218m3/s Caudal (m3/s)

4.5000

4.0000

3.5000

3.0000

2.5000

2.0000 -

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

%

Cuadro Nº 5.12: RENDIMIENTO DE LA MICROCUENCA USTUNA



22.78 22.78 22.78 22.78 22.78 22.78 22.78 22.78 22.78 22.78 22.78 22.78

667.73 773.36 698.36 175.17 35.10 14.18 25.94 34.07 41.69 106.10 122.68 391.00

500.20 722.82 471.43 109.87 20.52 7.37 6.23 7.69 19.36 33.63 54.39 200.21


7.88

El rendimiento hídrico de la unidad hidrográfica de Ustuna es de 7.88 lt/seg/Km2 este valor se encuentra dentro del rango permisible para cuencas de la Sierra Central Sur, siendo comparativamente el rendimiento de la cuenca vecina de Apacheta de 8.70 lt/seg/Km2, demostrando que el Modelo Determinístico Estocástico de Lutz Scholz está calibrado para la zona de estudio. PESCS - MUNI VINCHOS

94



0.218 m3/seg = 218 l/seg 6´877,778 m3 = 6.877 MMC. 6.50 MMC

Caudal medio mensual río Ustuna : Volumen de escurrimiento Superficial : Volumen de escurrimiento superficial redondeado :

Según Estudio Hidrológico para el Embalse Ustunaccocha (2012), se tiene la siguiente información: Demanda de Agua del Subsector Ccasanccay Demanda de Agua del Subsector Anchachuasi Volumen de reserva en el embalse Ustunaccocha Volumen Útil en el embalse Ustunaccocha e.

: : : :

2.50 MMC 2.00 MMC 0.50 MMC (Agua intangible) 5.00 MMC

Caudales de aforos – oferta microcuenca Ustuna

El cuadro N°5.6 reporta los caudales que corresponden a aforos realizados en la microcuenca Ustuna en los puntos señalados y puntos de interés para el proyecto. Al igual que el cuadro N°5.7 muestra los aforos realizados en el estudio anterior para el embalse Ustunaccocha y sistema de riego Ccasanccay - Vinchos (año 2012). Cuadro Nº 5.6: Aforo de la descarga del rio Ustuna DESCRIPCION

METODO DE AFORO

AFORO l/seg

FECHA

Tributario Azabrán (puente)

Flotador

53.16

26/09/2013

Flotador

52.50

26/09/2013

Flotador

1,594

26/02/2015

Flotador

1225

07/03/2015

Río Ustuna (Entrada a Laguna) Río Ustuna (Encuentro río Challhuamayo) (puente) Río Ustuna (Descarga Laguna Ustunaccocha)

Fuente: Estudio Hidrológico, 2015

Cuadro Nº 5.7: Aforo de la descarga del rio Ustuna DESCRIPCION Punto de Regulación Punto de Regulación Punto de Regulación

METODO DE AFORO

AFORO m3/seg

FECHA

Correntómetro

1.766

05/04/2012

Flotador

1.34

11/04/2012

Flotador

0.09

18/06/2012

Fuente: Estudio Hidrológico, 2012


95


6


DEMANDA DE AGUA DEL PROYECTO

6.1 CONSIDERACIONES GENERALES Para la determinación de la demanda de agua del proyecto, se ha tomado como información base los resultados del estudio agrológico, el catastro parcelario y tenencia de tierras de los diferentes sectores y unidades de riego, el padrón de usuarios y beneficiarios del proyecto, evaluación de la cedula de cultivos actual o antes del proyecto con su respectivo calendario agrícola, entre otros, por un lado. Para los cálculos de la demanda de agua o uso consuntivo y de las necesidades de riego y con ello la demanda de agua de la cédula de cultivos con proyecto se ha empleado información de los elementos del clima generados para la zona de riego, la agrotecnia de los cultivos, las características de los suelos, las características y magnitud de las parcelas o campos de cultivo, los métodos de riego a emplear y la calidad del agua y su disponibilidad como factores que influyen en el régimen de riego de los cultivos. Según reportes del estudio Agrológico, el catastro parcelario y planeamiento hidráulico, la demanda hídrica en el proyecto es agrícola. El área potencialmente aprovechable en la zona de riego es de 1141 ha; de ellas el proyecto permitirá la producción en campaña grande 1021.46 ha y en la temporada de campaña chica o "michka" (época de estiaje) 650 ha bajo riego, para beneficiar directamente a 208 familias de la comunidad de Anchachuasi. Significa que se tendrá como área de expansión interna de 365 ha actualmente cultivadas a 1021.46 ha en campaña grande, con producción principalmente bajo lluvia, donde el riego es suplementario; y como expansión externa o ampliación de la frontera agrícola en época de estiaje (campaña chica) a 650 ha de producción intensiva bajo riego en las nueve unidades de riego (anexos) del proyecto. La determinación de la demanda de agua en las áreas bajo riego beneficiadas con el proyecto, tiene como principal objetivo el cálculo de los volúmenes de agua y caudales para fines agrícolas, los mismos que intervienen en la determinación del balance hídrico. Para el sistema de la microcuenca Ustuna, los sectores de riego a beneficiar se encuentran en Ccasanccay y Anchachuasi - Vinchos, y se ha realizado el cálculo de la demanda de agua con fines agrarios para la situación futura con proyecto. Con la información meteorológica generada para la zona de demanda (cuya consolidación se muestra en el cuadro N° 6.1), se ha calculado la evapotranspiración potencial o del cultivo de referencia (ETo) por varios métodos incluido el programa CROPWAT de la FAO para cada tipo de vegetación de la cedula de cultivos. Luego la demanda de agua o uso consuntivo (ETc) considerando la variación de los coeficientes de evapotranspiración de los cultivos (Kc) en el calendario agrícola; las necesidades de riego netos teniendo en cuenta los aportes de la precipitación (precipitación efectiva PE); las necesidades de riego bruto o totales en función PESCS - MUNI VINCHOS

96



a las eficiencias de riego (40% y 75% para riego superficial por gravedad y presurizado respectivamente); para finalmente determinar el módulo de riego mensual y con las áreas cultivadas, la Demanda de Agua del proyecto a nivel mensual en términos de caudal y volumen demandado para la cédula de cultivos planeado con el proyecto. Cuadro N° 6.1: Información meteorológica generada zona de cultivos CONSOLIDACION DE LA INFORMACION METEOROLOGICA (GENERADA) ZONA DE CULTIVOS ESTACION:

GENERADA

DISTRITO:

VINCHOS

ALTITUD:

3550 msnm

CUENCA:

MANTARO

PROVINCIA:

HUAMANGA

LATITUD:

13° 18' 17'' S

LUGAR.:

ZONA DE CULTIVOS

DEPARTAM.:

AYACUCHO

LONGITUD:

74° 21' 47'' W

MES

N° Días

ENE

31

PPm

T° Min.

T° Max

T° Med.

HRm

Vm

n

(mm)

(°C)

(°C)

(°C)

(%)

(m/s)

(horas)

143.1

-1.2

24.3

11.9

69

2.6

4.8

FEB

28

150.9

-1.1

22.9

11.2

68

2.5

4.3

MAR

31

130.2

0.2

22.9

11.5

67

2.5

4.5

ABR

30

55.1

-1.7

23.1

11.3

70

2.4

6.1

MAY

31

14.4

-4.2

23.5

10.8

72

2.8

8.0

JUN

30

7.5

-4.0

23.0

10.0

75

2.8

7.9

JUL

31

14.6

-3.9

22.1

10.0

76

3.1

8.2

AGO

31

18.8

-6.1

25.2

10.5

75

2.9

7.9

SET

30

26.6

-2.7

24.7

11.2

69

3.0

6.5

OCT

31

47.1

-0.9

26.1

12.1

65

3.2

6.5

NOV

30

51.2

-4.1

25.1

12.5

63

3.3

6.3

DIC

31

97.2

-1.0

25.1

13.0

68

2.9

4.7

En cuanto al método de riego a emplear, se propone dos escenarios. Primero cuando la aplicación es mediante riego superficial por gravedad, con una eficiencia de riego total de 40%, y segundo cuando la distribución y aplicación es mediante riego presurizado por aspersión, con una eficiencia de riego total de 75%. Recomendando la implementación de este último método por tener altas eficiencias de distribución y aplicación, que permite el ahorro de agua y con ello incrementar la superficie de riego, facilidad de operación entre otras ventajas, como escenario optimizado del proyecto. 6.2 CEDULA DE CULTIVOS ACTUAL (SIN PROYECTO) Realizado el diagnóstico participativo, observaciones y mediciones en campo, se encontró que la cédula de cultivos actual está constituido por más de diez especies, resaltando en orden de importancia los cultivos de papa, cebada, haba, trigo, maíz, entre otros. Detalles en el cuadro N°6.2


97



Cuadro N° 6.2: Cédula de cultivos en la situación actual (sin proyecto) CEDULA DE CULTIVO EN LA SITUACIÓN SIN PROYECTO: CAMP. GRANDE (ha)

%

CAMP. CHICA (ha)

TOTAL CULTIVADA (ha)

Papa

150.00

41.10

0.00

150.0

Cebada

50.00

13.70

0.00

50.0

Haba grano

35.00

9.59

0.00

35.0

Avena

30.00

8.22

0.00

30.0

Trigo

30.00

8.22

0.00

30.0

Pastos asociados

15.00

4.11

0.00

15.0

Maíz

15.00

4.11

0.00

15.0

8.00

2.19

0.00

8.0

Alfalfa

10.00

2.74

0.00

10.0

Arveja verde

10.00

2.74

0.00

10.0

Hortalizas

4.00

1.10

0.00

4.0

Otros (oca, mashua, olluco)

8.00

2.19 100.0

0.00 0.00

8.0 365.0

CULTIVO

Arveja grano

TOTAL

365.0

Fuente: Plan de desarrollo distrital y trabajo de campo.

La distribución de dicha cédula de cultivos en las áreas de las nueve unidades de riego se detallan en el cuadro N°6.3, donde la mayor superficie cultivada corresponde a Anchachuasi, seguido por Huaraca, Ccayhuacancha, Ccochanan, San Lucas, Tambo A, Marcapata, Mitapasaman y Tambo B; con un total de 365 ha sembrados casi todos en campaña grande, es decir solamente en las épocas de precipitaciones; lo que indica que no hay agricultura en época de estiaje o campaña chica o michka, salvo algunas pocas especies como pastos asociados y alfalfa que perduran durante el año en muy pocas áreas. El calendario agrícola actual se observa en el cuadro N°6.4. Cuadro N° 6.3: Distribución de cédula de cultivos actual en Unidades de Riego CULTIVOS (Ha)

PAPA

HUARACA

MARCAPATA

COCHANAN

MITAPASAMAN

CCAYHUACANCHA

SAN LUCAS

ANCHACHUASI

TAMBO A

TOTAL (ha)

TAMBO B

25.93

11.57

21.60

2.93

8.64

4.63

66.98

6.17

1.54

150.00

CEBADA

2.00

0.00

0.00

1.71

4.86

2.57

33.71

3.43

1.71

50.00

HABA GRANO S.

0.00

0.00

0.00

2.00

2.00

1.67

26.67

2.00

0.67

35.00

AVENA

21.38

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

7.34

0.64

0.64

30.00

TRIGO

0.00

0.00

0.00

1.50

5.50

3.50

19.50

0.00

0.00

30.00

11.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.80

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.60

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.80

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.40

0.00 0.00 0.00 2.50 3.85 1.50 1.40

0.00 0.00 1.23 2.50 0.00 2.50 0.00

0.00 15.00 6.77 5.00 6.15 0.00 2.40

3.33 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.20

0.67 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.40

15.00 15.00 8.00 10.00 10.00 4.00 8.00

61.11

12.17

22.40

8.55

30.24

18.60

189.52

16.77

5.63

365.00

PASTOS ASOCIADOS MAIZ ARVEJA G.S. ALFALFA ARVEJA G.V. HORTALIZAS OTROS TOTAL GRAN TOTAL


365.00

98


Instalación del Servicio de Agua del Sistema de Riego Anchachuasi Vinchos, Distrito de Vinchos – Huamanga - Ayacucho Cuadro N° 6.4: Cédula de cultivos actual y calendario agrícola

PLANTEAMIENTO DE LA CEDULA DE CULTIVO EN LA SITUACIÓN SIN PROYECTO CAMPAÑA PRINCIPAL ESPECIE Papa Cebada Haba grano Avena Trigo Pastos asociados Maíz

CALENDARIO AGRÍCOLA SIN PROYECTO

SUPERFICI E 150.00 50.00 35.00 30.00 30.00 15.00 15.00

Arveja grano 8.00 Alfalfa 10.00 Arveja verde 10.00 Hortalizas 4.00 Otros (oca, mazhua, olluco) 8.00 TOTAL 365.00

ENE

FEB

MAR

ABR

150.0 50.0 35.0 30.0 30.0 15.0 15.0

150.0 50.0 35.0 30.0 30.0 15.0 15.0

150.0 50.0 35.0 30.0 30.0 15.0 15.0

150.0

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

150.0

150.0 50.0 35.0 30.0 30.0 15.0 15.0

150.0 50.0 35.0 30.0 30.0 15.0 15.0

35.0

15.0

8.0 8.0 8.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 4.0 4.0 4.0 4.0 8.0 8.0 8.0 8.0 365.00 365.00 355.00 187.00 ---------------Cultivo principal

TOTAL CULTIVOS INSTALADOS AL AÑO - Has

MAY

CULTIVO ROTACIONAL

15.0

15.0

15.0

15.0

15.0

10.0

10.0

10.0

10.0

10.0

25.00

25.00

25.00

25.00

25.00

cultivo de rotacion

15.0

ESPECIE

SUPERFICI E (Has)

8.0 8.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 10.0 4.0 4.0 4.0 8.0 8.0 8.0 232.00 365.00 365.00

0.00

Tierras en descanso

365.00

6.3 DEMANDA DE AGUA CON FINES AGRARIOS La demanda hídrica se define como la cantidad de agua necesaria para que los cultivos desarrollen su máximo potencial productivo, en función de la cantidad de agua necesaria para el desarrollo de sus procesos fisiológicos (respiración y fotosíntesis), es decir el uso consuntivo, manteniendo los otros factores de producción de manera adecuada y constantes. La relevancia de esta demanda en el marco del presente estudio radica en que define la cantidad de agua consumida por los cultivos y las necesidades de riego en el sistema de riego Anchachuasi, asegurando la total utilización del recurso por los cultivos que forman parte de la cédula de cultivos del Proyecto. Para determinar la demanda hídrica de la cédula de cultivos planeado, se requiere conocer la evapotranspiración potencial o del cultivo de referencia (ETo), los coeficientes de evapotranspiración de los cultivos (Kc), el uso consuntivo o demanda de agua de los cultivos (ETc) para el calendario agrícola (periodo de siembras y cosechas); luego las necesidades de riego, considerando la precipitación efectiva (PE) en los meses de mayor precipitación, y la eficiencia de riego que a su vez comprende a las eficiencias de conducción, distribución y aplicación del agua de riego, expresado las necesidades de riego en términos de lámina de agua (mm), módulo de riego (l/seg/ha) y caudal mensual demandado (l/seg). Para determinar la demanda agrícola se ha empleado el método de las demandas unitarias o módulo de riego, expresado en l/seg/ha requerido para el proyecto, teniendo en cuenta la cédula de cultivos, la Evapotranspiración potencial para las condiciones propias de la zona, con información meteorológica generada para la zona de riego, los coeficientes de cultivo y la eficiencia de riego para la situación con proyecto. Relacionando estos módulos de riego con las áreas a irrigar, en función a la campaña principal o cultivos base y los cultivos de rotación (campaña chica o "michka"), se ha PESCS - MUNI VINCHOS

99



determinado el caudal demandado mensual (litros/seg); considerando la situación actual sin proyecto, la ampliación de la frontera agrícola y para la situación futura o con proyecto; para este último se ha simulado para dos escenarios: Primero cuando la aplicación es mediante riego superficial por gravedad, con una eficiencia de riego total de 40%, y segundo cuando la distribución y aplicación es mediante riego presurizado por aspersión, con una eficiencia de riego total de 75%. Recomendando la implementación de este último método por tener altas eficiencias de distribución y aplicación, que permite el ahorro de agua y con ello incrementar la superficie de riego, facilidad de operación entre otras ventajas, como escenario optimizado del proyecto. De acuerdo a las consideraciones del proyecto y a las características climáticas de la zona, se ha calculado la demanda de agua con fines agrarios con el siguiente procedimiento. 6.3.1

PLANEAMIENTO DE CEDULA DE CULTIVOS Y CALENDARIO AGRICOLA

Área cultivada y tipo de cultivo por unidad de riego Considerando las condiciones climáticas, los pisos ecológicos, la organización para la producción, la pericia de los agricultores para los cultivos y crianzas, así como la importancia de los cultivos para la seguridad alimentaria y su importancia económica, previo diagnóstico participativo se ha planificado la cédula de cultivos y su respectivo calendario agrícola propuesto con el proyecto. El cuadro N°6.5 detalla las especies a cultivar y las áreas respectivas en las nueve unidades de riego involucrados en la CAMPAÑA GRANDE. El área total de producción en dicha campaña es de 1021.46 ha. Siendo uno de los propósitos del proyecto incorporar nuevas áreas de cultivo al sistema de producción intensiva bajo riego, se ha planeado la CEDULA DE CULTIVOS PARA LA CAMPAÑA CHICA (época de estiaje), cuya distribución de las especies a cultivar en las distintas unidades de riego se muestran en el cuadro N°6.6, donde resaltan como especies de importancia alimenticia y económica los cultivos de papa, quinua, arveja verde, ajo, cebolla, pasto asociado, alfalfa, haba verde, avena forrajera y maíz choclo; distribuidos en las nueve unidades de riego, en el siguiente orden: Anchachuasi, Huaraca, Mitapasamanan, Ccochanan, Ccayhuacancha, Tambo A, San Lucas, Marcapata y tambo B. El área total de producción en esta campaña chica es de 650 ha.


100



Cuadro 6.5: Tipo de cultivo y área por unidad de riego Campaña Grande AREA CULTIVADA POR UNIDADES DE RIEGO NOMBRE DEL PROYECTO:

"INSTALACION DEL SERVICIO DE AGUA DEL SISTEMA DE RIEGO ANCHACHUASI VINCHOS, DISTRITO DE VINCHOS - HUAMANGA AYACUCHO"

AREA CULTIVADA POR UNIDADES Y TIPO DE CULTIVO (HA) CAMPAÑA GRANDE UNIDADES DE RIEGO Cultivo

HUARACA

MARCAPATA

COCHANAN

MITAPASAMAN

CCAYHUASAN LUCAS CANCHA

Papa

52.25

14.60

27.03

29.49

17.75

Quinua

22.93

6.41

11.86

12.94

Haba grano

13.10

3.66

6.78

7.39

Avena Forrajera

13.10

3.66

6.78

Cebada

9.99

2.79

5.17

Trigo

7.45

2.08

Cebolla

7.03

1.96

Pasto Asoc.

6.55

Arveja Grano

6.55

Alfalfa

Total

ANCHACHUASI

TAMBO A

TAMBO B

11.89

123.27

26.88

15.85

319.00

7.79

5.22

54.10

11.80

6.96

140.00

4.45

2.98

30.91

6.74

3.98

80.00

7.39

4.45

2.98

30.91

6.74

3.98

80.00

5.64

3.39

2.27

23.57

5.14

3.03

61.00

3.85

4.20

2.53

1.69

17.57

3.83

2.26

45.46

3.64

3.97

2.39

1.60

16.58

3.61

2.13

42.90

1.83

3.39

3.70

2.23

1.49

15.46

3.37

1.99

40.00

1.83

3.39

3.70

2.23

1.49

15.46

3.37

1.99

40.00

6.22

1.74

3.22

3.51

2.11

1.42

14.68

3.20

1.89

38.00

Arveja Verde

5.73

1.60

2.97

3.24

1.95

1.30

13.52

2.95

1.74

35.00

Haba Verde

5.73

1.60

2.97

3.24

1.95

1.30

13.52

2.95

1.74

35.00

Ajo

4.93

1.38

2.55

2.78

1.67

1.12

11.63

2.54

1.50

30.10

Maiz Grano

3.28

0.92

1.69

1.85

1.11

0.75

7.73

1.69

0.99

20.00

Otros (olluco, oca)

2.46

0.69

1.27

1.39

0.83

0.56

5.80

1.26

0.75

15.00

Total

167.30

46.74

86.56

94.42

56.83

38.07

394.71

86.07

50.76

1021.46

Cuadro 6.6: Tipo de cultivo y área por unidad de riego Campaña Chica AREA CULTIVADA POR SECTORES Y TIPO DE CULTIVO (HA) CAMPAÑA CHICA UNIDADES DE RIEGO Cultivo

HUARACA

MARCAPATA

COCHANAN

MITAPASAMAN

ANCHACHUASI

TAMBO A

TAMBO B

Papa

12.00

11.00

15.00

14.00

6.00

5.00

75.00

14.00

10.00

162.00

Quinua

10.00

5.00

17.00

16.00

Arveja Verde

0.00

0.00

10.00

10.00

6.00

6.00

65.00

8.00

5.00

138.00

6.00

5.00

40.00

4.00

3.00

78.00

Ajo

0.00

2.00

3.50

7.00

6.00

4.00

22.00

5.00

2.50

52.00

Cebolla

0.00

0.00

Pasto Asoc.

18.00

2.00

5.50

8.50

6.00

5.00

20.00

3.50

2.50

51.00

2.50

2.50

2.50

2.00

6.00

3.00

1.50

40.00

Alfalfa

15.00

3.00

2.50

3.50

3.50

2.00

3.50

3.00

2.00

38.00

Haba Verde

5.00

1.50

2.50

3.00

2.00

2.00

12.00

2.50

2.50

33.00

Avena Forrajera

18.00

5.00

1.00

1.50

1.50

1.00

2.00

1.50

1.50

33.00

Maiz Choclo

0.00

0.00

0.00

0.00

4.00

3.50

17.50

0.00

0.00

25.00

Total

78.00

29.50

59.50

66.00

43.50

35.50

263.00

44.50

30.50

650.00


CCAYHUASAN LUCAS CANCHA

101

Total



Gráfico N°6.1: Tipo de cultivo y área por unidad de riego Campaña Grande AREA CULTIVADA POR UNIDADES (HAS) CAMPAÑA GRANDE 130.00 120.00 110.00

Papa Quinua

100.00

Haba grano 90.00

Avena Forrajera Cebada

AREA (HAS)

80.00

Trigo 70.00

Cebolla

Pasto Asoc.

60.00

Arveja Grano

50.00

Alfalfa

40.00

Arveja Verde Haba Verde

30.00

Ajo 20.00

Maiz Grano Otros (olluco, oca)

10.00 0.00 HUARACA

MARCA- PATA COCHA- NAN

MITAPASAMAN

CCAYHUACANCHA

SAN LUCAS

ANCHACHUASI

TAMBO A

TAMBO B

Gráfico N°6.2: Tipo de cultivo y área por unidad de riego Campaña Chica AREA CULTIVADA POR UNIDADES (HAS) CAMPAÑA CHICA 80.00

70.00

60.00 Papa

Quinua

50.00 AREA (HAS)

Arveja Verde Ajo 40.00

Cebolla Pasto Asoc.

Alfalfa

30.00

Haba Verde Avena Forrajera

20.00

Maiz Choclo

10.00

0.00 HUARACA

MARCA- PATA COCHA- NAN


MITAPASAMAN

CCAYHUACANCHA

SAN LUCAS

ANCHACHUASI

TAMBO A

TAMBO B

102



Gráfico N°6.3: Área de riego por tipo de cultivo Campaña Grande AREA DE RIEGO POR TIPO DE CULTIVO (HAS) CAMPAÑA GRANDE 350.00 325.00 300.00

Papa

275.00

Quinua Haba grano

250.00

AREA (HAS)

Avena Forrajera 225.00

Cebada

200.00

Trigo Cebolla

175.00

Pasto Asoc.

Arveja Grano

150.00

Alfalfa

125.00

Arveja Verde 100.00

Haba Verde Ajo

75.00

Maiz Grano 50.00

Otros (olluco, oca)

25.00 0.00 Total

Gráfico N°6.4: Área de riego por tipo de cultivo Campaña Chica AREA DE RIEGO POR TIPO DE CULTIVO (HAS) CAMPAÑA CHICA 175.00

150.00

125.00

Papa Quinua

AREA (HAS)

Arveja Verde 100.00

Ajo Cebolla Pasto Asoc.

75.00

Alfalfa

Haba Verde Avena Forrajera

50.00

Maiz Choclo

25.00

0.00 Total


103



Gráfico N°6.5: Área de cultivo por unidad de riego Campaña Grande y Chica

Cuadro 6.7: Planeamiento de cédula de cultivo y calendario agrícola con proyecto CALENDARIO AGRICOLA CAMPAÑA GRANDE Papa

ÁREA Há 200.00

Papa

119.00

Quinua

140.00

Haba grano

80.00

Avena Forrajera

80.00

Cebada

61.00

Trigo

45.46

Cebolla

42.90

Pasto Asoc.

40.00

Arveja Grano

40.00

Alfalfa

38.00

Arveja Verde

35.00

Haba Verde

35.00

Ajo

30.10

Maiz Grano

20.00

Otros (olluco, oca)

15.00

TOTAL

1,021.46

E

F

M

A

M

===== ===== ===== =====

J

M ES ES J

A

S

O

N

D

-------- -------- -------- -------- -------- ===== =====

===== ===== ===== ===== -------- -------- -------- -------- -------- -------- ===== ===== ===== ===== ===== =====

-------- -------- -------- -------- -------- ===== =====

===== ===== ===== =====

-------- -------- -------- -------- -------- -------- =====

===== ===== ===== =====

-------- -------- -------- -------- -------- -------- =====

===== ===== ===== =====

-------- -------- -------- -------- -------- -------- =====

===== ===== ===== =====

-------- -------- -------- -------- -------- -------- =====

===== ===== =====

-------- -------- -------- -------- -------- -------- ===== =====

===== ===== ===== ===== ===== ===== ===== ===== ===== ===== ===== ===== ===== ===== ===== ===== ===== -------- -------- -------- -------- -------- -------- ===== ===== ===== ===== ===== ===== ===== ===== ===== ===== ===== ===== ===== ===== ===== =====

-------- -------- -------- -------- -------- -------- =====

===== ===== ===== =====

-------- -------- -------- -------- -------- -------- =====

===== ===== ===== =====

-------- -------- -------- -------- -------- ===== =====

===== ===== ===== ===== -------- -------- -------- -------- -------- -------- ===== ===== ===== ===== ===== ===== 1,021.5

1,021.5

CULTIVO BASE


1,021.5 =====

943.6

CAMPAÑA CHICA

ÁREA Há

Arveja Verde

78.00

Quinua

70.00

Haba Verde

33.00

Quinua

68.00

Papa

70.00

Papa

50.00

Papa

42.00

Avena Forrajera

33.00

Pasto Asociado

40.00

Ajo

30.00

Alfalfa

38.00

Cebolla

35.00

Ajo

22.00

Maiz Choclo

25.00

Cebolla

16.00

===== ===== 237.0

650.0

650.0

CULTIVO ROTACIÓN

650.0

650.0

650.0

962.0

1,021.5

650.00

--------

104



Cuadro 6. 8: Cédula de cultivo y calendario agrícola con proyecto PLANTEAMIENTO DE LA CEDULA DE CULTIVO PARA EL PROYECTO "INSTALACION DEL SERVICIO DE AGUA DEL SISTEMA DE RIEGO ANCHACHUASI VINCHOS, DISTRITO DE VINCHOS HUAMANGA - AYACUCHO"

NOMBRE DEL PROYECTO:

CAL ENDARIO

CULTIVO PRINCIPAL

ESPECIE

SUP. (Has)

E

F

M

A

Papa

200.00

PA

PA

PA

PA

Papa

119.00

PA

PA

PA

PA

Quinua

140.00

QUI

QUI

QUI

Haba grano

80.00

Haba G.

Haba G.

Haba G.

Avena Forrajera

80.00

AVE F.

AVE F.

AVE F.

Cebada

61.00

CEB

CEB

CEB

Trigo

45.46

TRG

TRG

TRG

Cebolla

42.90

CEBLL

CEBLL

CEBLL

Pasto Asoc.

40.00

PAST

PAST

PAST

Arveja Grano

40.00

ARV G.

ARV G.

Alfalfa

38.00

ALF

ALF

Arveja Verde

35.00

ARV V.

ARV V.

ARV V.

Haba Verde

35.00

Haba V.

Haba V.

Haba V.

Haba V.

Ajo

30.10

AJO

AJO

AJO

AJO

Maiz Grano

20.00

MAIZ G.

MAIZ G.

MAIZ G.

MAIZ G.

Otros (olluco, oca)

15.00

OTR

OTR

OTR

OTR

TOTAL

6.3.2

1021.46

M

AG RÍCO L A

CULTIVO ROTACIONAL

J

J

A

S

O

N

D

ESPECIE

ARV V.

ARV V.

ARV V.

ARV V.

ARV V.

PA

PA

Arveja Verde

78.00

QUI

QUI

QUI

QUI

QUI

PA

PA

Quinua

70.00

QUI

Haba V.

Haba V.

Haba V.

Haba V.

Haba V.

QUI

QUI

Haba Verde

33.00

Haba G.

QUI

QUI

QUI

QUI

QUI

QUI

Haba G.

Quinua

68.00

AVE F.

PA

PA

PA

PA

PA

PA

AVE F.

Papa

70.00

CEB

PA

PA

PA

PA

PA

PA

CEB

Papa

50.00

TRG

PA

PA

PA

PA

PA

PA

TRG

Papa

42.00

AVE F.

AVE F.

AVE F.

AVE F.

AVE F.

AVE F.

CEBLL

CEBLL

Avena Forrajera

33.00

PAST

PAST

PAST

PAST

PAST

PAST

PAST

PAST

PAST

Pasto Asociado

40.00

ARV G.

ARV G.

ARV G.

AJO

AJO

AJO

AJO

AJO

AJO

ARV G.

Ajo

30.00

ALF

ALF

ALF

ALF

ALF

ALF

ALF

ALF

ALF

ALF

Alfalfa

38.00

CEBLL

CEBLL

CEBLL

CEBLL

CEBLL

CEBLL

ARV V.

Cebolla

35.00

AJO

AJO

AJO

AJO

AJO

AJO

Haba V.

Ajo

22.00

AJO

AJO

Maiz Choclo

25.00

MAIZ G.

MAIZ G.

Cebolla

16.00

OTR

OTR

1021.46 1021.46 1021.46 943.56 237.00 650.00 650.00 650.00 650.00 650.00 962.00 1021.46 TOTAL

650.00

QUI

MAIZ CH. MAIZ CH. MAIZ CH. MAIZ CH. MAIZ CH. CEBLL

CEBLL

CEBLL

CEBLL

CEBLL

CEBLL

SUP. (Has)

EVAPOTRANSPIRACIÓN POTENCIAL O DEL CULTIVO DE REFERENCIA (ETo)

La ETo, [mm/día], de un cultivo estándar o de referencia fue definida por Doorenbos & Pruit (1975) como: “La tasa de evaporación [mm/día] de una extensa superficie de pasto (grama) verde, de 8 a 15 cm de altura, en crecimiento activo, que sombrea completamente la superficie del suelo y que no sufre de escasez de agua”. Adicionalmente es un elemento importante dentro del balance hídrico, debido a que es el principal parámetro responsable del déficit hidrológico. Debido a que es difícil medir directamente la evapotranspiración (por medio de lisímetros), la solución empleada por la mayor parte de estudios hidrológicos es la estimación de la evapotranspiración potencial (ETo) con la ayuda de diferentes fórmulas que relacionen la ETo con elementos del clima. Algunas fórmulas resultan de un ajuste estadístico (Thornthwaite, Blaney-Criddle, Turc, Espinar, Riou, etc), y otros resultan de un razonamiento físico basado en un balance energético (Penman, Bouchet, Brochet-Gerbier, Penman-Monteith). Penman define la evapotranspiración potencial - ETo como la cantidad de agua evapotranspirada en unidad de tiempo por un cultivo bajo que cubre totalmente el suelo, de altura uniforme y al que nunca le falta agua. PESCS - MUNI VINCHOS

105



Para calcular la evapotranspiración potencial (ETo) existen una diversidad de métodos; de ellos, se ha calculado ETo por los métodos de Thornthwaite, Papadakis, Hargreaves (Modificado), Hargreaves (Radiación), Hargreaves (Temperatura), Blaney y Criddle, Christiansen , método de Penman – Monteith y Penman – Monteith modificado por la FAO (CROPWAT), determinados con un software elaborado para dicho propósito (Gutierrez,2013); cuyos detalles, gráficos y análisis comparativos se muestran en el anexo respectivo. El resumen de resultados y valores de ETo elegidos se muestran en el Cuadro N° 6.9. La ecuación de Penman-Monteith - FAO

Donde : ETo Rn G T u2 es ea Δ γ

: : : : : : : : :

Evapotranspiración potencial (mm/jour), Radiación neta (MJ/m² jour) Radiación global (MJ/ m² jour) Temperatura (°C) Velocidad de viento (m/s) Presión de vapor saturado (kPa) Presión de vapor de aire (kPa) Pendiente de la curva de presión de vapor saturado (kPa/°C) Constante psicrométrica (kPa/ °C)

La ecuación de Penman-Monteith - FAO necesita para estimar la ETo datos meteorológicos de temperatura, humedad, velocidad de viento y radiación. Cuando no contamos con estos datos es altamente recomendado seguir el procedimiento de FAO para la estimación de estos parámetros. Esta metodología está basada en el uso de tablas y ecuaciones empíricas. La metodología completa se encuentra en la publicación Manual 56 - FAO (Riego y Drenaje). Para el ámbito de la zona de estudio, con la información de las características funcionales de la cuenca y de la zona de riego, es decir con la información de temperatura, humedad relativa, insolación, velocidad de viento, precipitación y otros generados para la zona de las áreas agrícolas a ser beneficiados con el proyecto, se ha realizado el cálculo de la evapotranspiración potencial mediante los métodos anteriormente descritos, cuyos resultados se resumen es el Cuadro N° 6.9 y gráfico N°6.6.


106



Cuadro N° 6.9: Evapotranspiración Potencial (ETo) comparativo varios métodos para la zona de riego de Anchachuasi RESUMEN DE EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL (ETo) (mm/dia) MES

Thornthwaite Papadakis Hargreaves 01

Hargreaves 02

Hargreaves 03 Blaney y Criddle Christiansen Penman Monteith

Penman Modificado FAO

Enero

1.91

4.63

5.68

4.54

3.28

2.14

3.82

4.18

4.36

Febrero

1.75

4.63

5.29

4.32

3.01

1.92

3.51

3.90

4.09

Marzo

1.75

4.09

4.93

4.07

2.96

1.96

3.47

3.78

3.99

Abril

1.66

4.43

4.51

3.35

3.13

1.80

3.49

3.67

3.77

Mayo

1.53

4.55

4.07

2.74

3.17

1.88

3.56

3.78

3.62

Junio

1.38

4.53

3.7

2.31

2.86

1.68

3.09

3.45

3.16

Julio

1.39

4.11

3.7

2.35

3.00

1.77

3.27

3.50

3.34

Agosto

1.51

5.21

4.58

2.79

3.28

1.89

3.58

4.19

3.77

Setiembre

1.67

5.02

5.05

3.70

3.37

1.79

3.99

4.30

4.34

Octubre

1.89

5.24

5.74

4.51

3.70

2.03

4.62

4.91

5.13

Noviembre

2.01

5.25

5.79

4.96

3.80

2.17

4.85

5.00

5.13

Diciembre

2.13

4.89

5.81

4.82

3.34

2.28

4.04

4.38

4.45

Luego del análisis de ETo calculado por diferentes métodos y el promedio, se ha elegido los valores de ETo para la zona de riego, donde se observa que esta varía entre 2.86 mm/día (junio) hasta 3.80 mm/día (noviembre). Los valores más altos ocurren de julio a diciembre, por las características climáticas propias de la temporada en la zona de estudio. El cuadro N°6.3 muestra el comparativo entre los valores promedios mensuales de la ETo y los valores de la ETo mensual elegidos con fines de demanda de agua del proyecto.


107



Gráfico N° 6.6: Variación mensual de Evapotranspiración Potencial (ETo) para la zona de riego varios métodos

VARIACION MENSUAL EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL (ETo) VARIOS METODOS 7.00

EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL (ETo) (mm/dia)

6.00

5.00

4.00

3.00

2.00

1.00

0.00 0

2

4

6

8

10

12

14

MESES Thornthwaite Hargreaves 02 Christiansen


Papadakis Hargreaves 03 Penman Monteith

Hargreaves 01 Blaney y Criddle Penman Modificado FAO

108



Cuadro N° 6.10: Evapotranspiración Potencial (ETo) elegido en zona de riego Anchachuasi EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL PARA EL PROYECTO D (dias)

Promedio (mm/dia)

ETo ELEGIDO (mm/dia)

ETo ELEGIDO (mm/mes)

Enero

31

3.84

3.28

101.68

Febrero

28

3.60

3.01

84.28

Marzo

31

3.44

2.96

91.76

Abril

30

3.31

3.13

93.9

Mayo

31

3.21

3.17

98.27

Junio

30

2.91

2.86

85.8

Julio

31

2.94

3.00

93

Agosto

31

3.42

3.28

101.68

Setiembre

30

3.69

3.37

101.1

Octubre

31

4.20

3.70

114.7

Noviembre

30

4.33

3.80

114

Diciembre

31

4.02

3.34

103.54

MES

Gráfico N°6.7: Variación mensual Evapotranspiración Potencial (ETo) elegido en zona de riego Anchachuasi

VARIACION MENSUAL DE LA EVAPOTRANSPIRACION 5.00

EVAPOTRANSPIRACION (mm/dia)

4.50 4.00 3.50 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 0

2

4

6

8

10

12

14

MESES Elegido


Promedio

109


6.3.3


COEFICIENTES DE EVAPOTRANSPIRACIÓN DEL CULTIVO (Kc)

El Coeficiente de Evapotranspiración del Cultivo (Kc), expresa la relación entre el uso consuntivo de los cultivos en consideración (ETc) y la evapotranspiración del cultivo de referencia (ETo).

ETc ETo Kc : ETc : ETo :

Kc 

[mm / dia] [mm / dia] Coeficiente del cultivo Evapotranspiración del Cultivo, [mm/día] Evapotranspiración del cultivo de referencia [mm/día]

Dichos coeficientes pueden determinarse empíricamente comparando al uso consuntivo del cultivo (ETc) con el del cultivo de referencia (ETo), bajo idénticas condiciones, de acuerdo a las características del cultivo y de las fases de su desarrollo. Los valores típicos de un cultivo anual se muestra como un valor no constante durante las fases de su desarrollo: inicialmente el Kc es bajo, con el desarrollo vegetativo de las plantas el Kc aumenta hasta alcanzar un máximo; posteriormente y con la senectud del cultivo, su valor disminuye. También se puede determinar los valores de Kc, siguiendo la metodología propuesta por la FAO, para cultivos anuales, cultivos forrajeros y para los frutales, reportados en algunos casos en tablas generalizadas y el uso de gráficos recomendados por el método. Para el primer caso, la FAO divide el ciclo de vida de los cultivos en cuatro etapas:   

Primera Etapa Segunda Etapa Tercera Etapa

: : :



Cuarta Etapa

:

Etapa inicial o de establecimiento del cultivo, Etapa de rápido desarrollo del cultivo, Etapa de mediados de la temporada o de máximo uso Consuntivo Etapa de maduración y cosecha.

Teniendo en cuenta las consideraciones anteriores, para el presente estudio se ha realizado los cálculos del coeficiente de evapotranspiración (Kc) de los cultivos para cada una de las especies que forman parte de la cédula de cultivos del proyecto, con la metodología propuesta por la FAO, empleando los gráficos y tablas que proporciona la metodología, para cada cultivo en particular teniendo en cuenta su calendario agrícola y la duración de las fases en caso de cultivos anuales o estacionales y las características climáticas que influyen. Los resultados se muestran en el Cuadro N°6.5, 6.6, 6.7, donde se reporta el procedimiento y los valores de Kc tabulados para los diferentes meses del periodo vegetativo; se incluye para los cultivos de papa, quinua y arveja, el resto se muestra en el anexo respectivo.


110



Cuadro 6.11: Coeficientes de Cultivo (Kc)


111




112




113


6.3.4


EVAPOTRANSPIRACIÓN DEL CULTIVO O USO CONSUNTIVO (ETc)

El uso consuntivo del cultivo se expresa mediante la tasa de evaporación y transpiración (ETc) [mm/día] o [mm/mes] de un cultivo exento de enfermedades que crece en un campo extenso, en condiciones óptimas de suelo, fertilidad y suministro de agua. La cual depende además de los factores del clima que afectan a la evaporación (temperatura, humedad del aire, el régimen del viento y la intensidad de la radiación solar), de las características fisiológicas de la cobertura vegetal y de la disponibilidad de agua en el suelo para satisfacer la demanda hídrica de la planta. Obtenido previamente los valores de ETo y Kc, la determinación de la demanda de agua de los cultivos o Uso consuntivo, se calcula con la siguiente relación: ETc : Evapotranspiración del cultivo o Uso Consuntivo [mm ó cm] ETo Kc

ETc  ETo * Kc : Evapotranspiración potencial o del cultivo de referencia [mm o cm] : Factor o coeficiente de evapotranspiración del cultivo

Se entiende por uso consuntivo cuando una parte de la masa de agua se pierde como consecuencia de su uso. Cuadro 6.06: Coeficientes de evapotranspiración para la cédula e cultivos

6.3.5

PRECIPITACIÓN EFECTIVA (PE)

La Precipitación Efectiva, con fines de cálculo de la demanda de agua de los cultivos y las necesidades de riego del proyecto, se ha determinado a partir de la información pluviométrica generada para la zona de riego, previamente haber procesado la información y calculado la precipitación al 75% de probabilidad de ocurrencia o persistencia que es lo que se recomienda con fines de riego. 6.3.6

EFICIENCIA DE RIEGO DEL PROYECTO (Er)

Teniendo en cuenta las condiciones de la infraestructura a construir y el funcionamiento del sistema hidráulico del sistema de riego ANCHACHUASI, para el cual es necesario contar con buen manejo y uso del agua de riego reflejado en su eficiencia, se ha considerado como porcentajes de eficiencia de conducción, distribución y aplicación, para el cálculo de las necesidades de riego detallados en el cuadro N°6.12 y 6.13.


114



Cuadro 6.12: Eficiencias de riego superficial por gravedad Anchachuasi Tipo de Eficiencia

Símbolo

%

Conducción

Ec

95

Distribución

Ed

95

Aplicación

Ea

45

Er

40

Eficiencia de riego Fuente: Elaboración propia

Descripción Considerando las pérdidas desde la toma hasta la zona de riego, conducción por tubería Considerando las pérdidas en tomas y distribución por tubería Considerando la aplicación mediante riego superficial por gravedad (surcos y melgas) Todas las pérdidas

Cuadro 6.13: Eficiencias de riego presurizado por aspersión Anchachuasi Tipo de Eficiencia

Símbolo

%

Conducción

Ec

95

Distribución

Ed

95

Aplicación

Ea

80

Er

75

Eficiencia de riego Fuente: Elaboración propia

6.3.7

Descripción Considerando las pérdidas desde la toma hasta la zona de riego, conducción por tubería Considerando las pérdidas en tomas y distribución por tubería Considerando la aplicación mediante riego presurizado por aspersión Todas las pérdidas

DEMANDA DE AGUA PARA LA SITUACION CON PROYECTO

Con la información determinada anteriormente se ha calculado la demanda de agua o uso consuntivo y las necesidades de riego, empleando el método de las demandas unitarias o módulo de riego, expresado en l/seg/ha requerido para el proyecto, para el cual se ha planificado la cédula de cultivos previo diagnostico participativo con los beneficiarios, definiendo las especies a cultivar, los objetivos de la cosecha, el periodo vegetativo y el calendario agrícola, con la información previamente procesada de la Evapotranspiración potencial (ETo), los coeficientes de cultivo (Kc), el cálculo del uso consuntivo (ETc), la precipitación efectiva en la zona al 75% de probabilidad de ocurrencia y la eficiencia de riego considerando el método de riego superficial por gravedad mejorado y riego presurizado por aspersión para la situación con proyecto. Relacionando estos módulos de riego con las áreas a irrigar considerando la campaña principal o cultivos base y los cultivos de rotación (campaña chica), se ha determinado el caudal demandado mensual (litros/seg). a.

Demanda de agua para riego por gravedad

Planteado la aplicación del agua mediante riego superficial por gravedad en la integridad de las áreas, la demanda de agua del proyecto en términos de módulo de riego varía de 0.001 PESCS - MUNI VINCHOS

115



l/seg/ha en febrero hasta 0.94 l/seg/ha en el mes de setiembre, hecho que demuestra que las necesidades de riego son mayores en los meses de estiaje, de junio a noviembre, donde se practicará la producción agrícola bajo riego en campaña chica o "michka". La demanda de agua en el mes más crítico (setiembre) para el riego por gravedad es de 650 l/seg, para el riego de las 650 ha en dicho periodo; lo que significa que el caudal disponible (regulado por el embalse Ustuna) de 325 l/seg, solamente alcanzaría para el riego de 325 ha. DEMANDA DE AGUA DE LOS CULTIVOS (CON PROYECTO) - RIEGO POR GRAVEDAD Departamento:

Ayacucho

Latitud:

Provincia:

Huamanga

Altitud:

13º

Distrito:

Vinchos (Anchachuasi)

Eficiencia de Riego:

18'

17.0''

13.30

3,550.00 msnm 40%

Información Referencial: CUADRO 5.17 Descripción

Unidad

E

F

M

M

J

S

O

N

D

Precipitación Total Mensual

mm

143.10

150.86

130.20

55.07

14.41

7.51

14.57

18.83

26.60

47.14

51.18

97.17

mm Precipitación Efectiva Promedio Mensual mm

114.60

127.61

106.01

39.57

4.21

2.21

1.51

4.52

13.67

25.42

41.40

76.87

87.32

93.18

83.45

32.36

0.00

0.00

0.00

0.00

8.23

19.40

34.01

64.18

Precipitación Total Mensual al 75%

A

J

A

Información Requerida: CUADRO 5.18 Descripción

Unidad

Temperatura Media Mensual

ºC

Precipitación Efectiva Mensual al 75%

mm

Humedad Relativa

%

E 11.88 87.32

F 11.19

J 9.99

S

O

N

D

10.00

J

10.52

A

11.15

12.15

12.46

13.01

0.00

0.00

0.00

8.23

75.08

75.61

74.72

69.11

65.08

62.61

68.01

Ingrese para cada mes Kc y modalidad de cultivo (Campaña Grande "CG", Campaña Chica "CC") correspondientes. ÁREA Modalidad de Cultivo CAMPAÑA GRANDE Há % E F M A M J J A

S

O

N

D

Papa

200.00

19.58%

CG

CG

CG

CG

Papa

119.00

11.65%

CG

CG

CG

CG

Quinua

140.00

13.71%

CG

CG

CG

CG

Haba grano

80.00

7.83%

CG

CG

CG

Avena Forrajera

80.00

7.83%

CG

CG

Cebada

61.00

5.97%

CG

CG

Trigo

45.46

4.45%

CG

Cebolla

42.90

4.20%

Pasto Asoc.

40.00

Arveja Grano

67.20

32.36

M 10.82 71.90

67.80

83.45

A 11.25

0.00

69.15

93.18

M 11.50

70.24

19.40

34.01

64.18

Cédula de Cultivo y calendario agrícola:

CAMPAÑA CHICA

ÁREA Há

%

CC

CC

CC

CC

CC

CG

CG

Arveja Verde

78.00

12.00%

CC

CC

CC

CC

CC

CG

CG

Quinua

70.00

10.77%

CC

CC

CC

CC

CC

CG

CG

Haba Verde

33.00

5.08%

CG

CC

CC

CC

CC

CC

CC

CG

Quinua

68.00

10.46%

CG

CG

CC

CC

CC

CC

CC

CC

CG

Papa

70.00

10.77%

CG

CG

CC

CC

CC

CC

CC

CC

CG

Papa

50.00

7.69%

CG

CG

CG

CC

CC

CC

CC

CC

CC

CG

Papa

42.00

6.46%

CG

CG

CG

CC

CC

CC

CC

CC

CC

CG

CG

Avena Forrajera

33.00

5.08%

3.92%

CG

CG

CG

CG

CG

CG

CG

CG

CG

CG

CG

CG

Pasto Asociado

40.00

6.15%

40.00

3.92%

CG

CG

CG

CG

CG

CC

CC

CC

CC

CC

CC

CG

Ajo

30.00

4.62%

Alfalfa

38.00

3.72%

CG

CG CC

CG CC

CG CC

CG CC

CG CG

Alfalfa Cebolla

5.85%

CC

CG CC

38.00

3.43%

CG CG

CG

35.00

CG CG

CG

Arveja Verde

CG CG

35.00

5.38%

Haba Verde

35.00

3.43%

CG

CG

CG

CG

CC

CC

CC

CG

Ajo

22.00

3.38%

30.10

2.95%

CG

CG

CG

CG

CC CC

CC

Ajo

CC CC

CC

CC

CC

CG

CG

Maiz Choclo

25.00

3.85%

Maiz Grano

20.00

1.96%

CG CG

CC

CC

CC

CC

CG CG

CG CG

Cebolla

16.00

2.46%

1.47%

CG CG

CC

15.00

CG CG

CC

Otros (olluco, oca)

CG CG

1,021.5

1,021.5

943.6

237.0

650.0

650.0

650.0

650.0

650.0

962.0

Cultivado (há)

1,021.46

100.00% 1,021.5


CC

1,021.5 Cultivado (há)

650.00 100.00%

116



CUADRO 5.20: COEFICIENTE DE USO CONSUNTIVO PARA LA CÉDULA DE CULTIVO (Kc) ÁREA há

E

F

M

A

Papa

200.00

0.92

1.11

1.07

0.86

Papa

119.00

0.92

1.11

1.07

0.86

Quinua

140.00

0.94

1.08

1.02

Haba grano

80.00

0.70

1.06

Avena Forrajera

80.00

0.85

Cebada

61.00

Trigo

CAMPAÑA GRANDE

Kc

CAMPAÑA CHICA

ÁREA há

J

J

A

S

O

N

D

0.48

0.78

0.85

1.12

1.06

0.28

0.42 Arveja Verde

78.00

0.52

0.94

1.08

1.02

0.70

0.28

0.42 Quinua

70.00

0.70

0.30

0.70

1.06

1.02

0.90

0.27

0.52 Haba Verde

33.00

1.02

0.90

0.27

0.52

0.94

1.08

1.02

0.70

0.30 Quinua

68.00

1.10

1.15

0.69

0.28

0.42

0.92

1.11

1.07

0.86

0.62 Papa

70.00

0.82

1.10

1.15

0.69

0.28

0.42

0.92

1.11

1.07

0.86

0.38 Papa

50.00

45.46

0.82

1.10

1.15

0.71

0.28

0.42

0.92

1.11

1.07

0.86

0.38 Papa

42.00

Cebolla

42.90

1.00

1.02

0.86

0.62

0.85

1.10

1.15

0.89

0.69

0.58

0.90 Avena Forrajera

33.00

Pasto Asoc.

40.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00 Pasto Asociado

40.00

Arveja Grano

40.00

0.62

0.78

0.85

1.12

1.06

0.58

0.75

0.90

1.00

1.02

0.86

0.48 Ajo

30.00

Alfalfa

38.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00 Alfalfa

38.00

Arveja Verde

35.00

0.72

1.10

1.02

0.58

0.75

0.90

1.00

1.02

0.86

0.55 Cebolla

35.00

Haba Verde

35.00

0.90

1.00

1.02

0.86

0.58

0.75

0.90

1.00

1.02

0.86

0.58 Ajo

22.00

Ajo

30.10

0.90

1.00

1.02

0.86

0.31

0.60

1.08

0.93

0.62

0.58

0.75 Maiz Choclo

25.00

Maiz Grano

20.00

1.08

1.10

0.93

0.62

0.75

0.90

1.00

1.02

0.86

0.31

0.60 Cebolla

16.00

Otros (olluco, oca)

15.00

0.92

1.11

1.07

0.86

0.28

0.42

0.88

1.07

1.04

0.82

0.54

0.53

Kc ponderado

M

0.27

0.58

0.71

0.50

0.71

0.96

1.05

0.96

1,021.46

650.00

Cuadro 6.14: Demanda de agua del proyecto riego por gravedad DEMANDA DE AGUA MENSUAL CON RIEGO SUPERFICIAL POR GRAVEDAD

CAMPAÑA GRANDE

Área Cultivada

M

A

M

101.68

84.28

F

91.76

93.90

98.27

85.80

J

93.00

J

101.68

A

S

87.32

93.18

83.45

32.36

-

-

-

-

237.00

650.00

650.00

80.31

141.45

O

N

D

101.10

114.70

114.00

103.54

mm

8.23

19.40

34.01

64.18

mm

650.00

650.00

650.00

962.00

1,021.46

168.53

204.75

199.26

-

-

Arveja Verde

há

1,021.46

1,021.46

1,021.46

943.56

Papa

31.14

1.87

73.65

241.95

Papa

18.53

1.11

43.82

143.96

78.08

152.99

192.18

166.05

106.56

-

-

Quinua

Quinua

28.91

-

35.50

116.78

21.24

53.71

88.92

78.28

69.16

-

-

Haba Verde

Haba grano

-

-

20.28

104.29

39.38

82.21

162.48

171.62

165.92

77.84

-

Quinua

Avena Forrajera

-

-

44.14

64.86

42.04

68.36

163.70

181.98

180.83

112.05

Cebada

-

-

33.66

49.45

30.03

48.83

116.93

129.98

129.17

80.04

-

Papa

Trigo

-

-

25.08

38.99

25.23

41.01

98.22

109.19

108.50

67.23

-

Papa

Cebolla

15.40

-

-

50.27

60.17

84.40

96.47

67.44

49.29

34.44

31.11

Avena Forrajera

Pasto Asoc.

14.36

-

61.54

98.27

85.80

93.00

101.68

92.87

95.30

79.99

39.36

Pasto Asociado

Arveja Grano

-

-

72.80

104.17

37.32

52.31

68.63

69.65

73.20

48.02

-

13.64

-

7.89

58.46

93.36

81.51

88.35

96.60

88.22

90.54

75.99

37.39

Alfalfa

-

-

8.87

43.54

61.03

80.07

81.26

85.40

56.02

-

Cebolla Ajo

Alfalfa Arveja Verde

8.31 -

46.43

0.02

Haba Verde

3.67

-

8.87

42.34

27.37

38.36

50.33

51.08

53.68

35.22

-

Ajo

3.16

-

7.63

36.41

16.62

34.88

68.63

53.62

32.32

24.16

10.14

11.25

-

0.94

12.93

25.74

33.48

40.67

37.96

31.70

0.66

-

0.14

5.52

18.15

Maiz Grano Otros (olluco, oca)

2.34

22.80

-

-

Papa

Ajo

Maiz Choclo Cebolla 1,000 m 3

DMA - TOTAL

142.39

3.12

324.19

1,062.92

415.29

694.38

1,074.36

1,594.06

1,583.93

1,470.84

691.66

118.01

Q 24 hrs

0.053

0.001

0.121

0.410

0.155

0.268

0.401

0.595

0.611

0.549

0.267

0.044

m3/seg

Mr - Módulo de Riego

0.05

0.00

0.12

0.43

0.65

0.41

0.62

0.92

0.94

0.84

0.28

0.04

l/seg/há

0.611

m3/seg

611.08

l/seg

Caudal de Diseño


117

CAMPAÑA CHICA

E Evapotranspiración Potencial Precipitación Efectiva Promedio Mensual



b.

Demanda de agua para riego por aspersión

El segundo escenario planteado y recomendado es la distribución y aplicación del agua mediante riego presurizado por aspersión, por las ventajas de su alta eficiencia de distribución y aplicación, ahorro de agua, mejor manejo y control. La demanda de agua del proyecto en términos de módulo de riego de 0.001 l/seg/ha (marzo) a 0.50 l/seg/ha (setiembre), donde igualmente se observa que la demanda de agua y las necesidades de riego son mayores en los meses de estiaje, que coincide con la campaña chica, de mayo a octubre, con una producción intensiva bajo riego a la cédula de cultivos optimizada. Para tales condiciones, la demanda de agua en el mes más crítico (setiembre) para riego por aspersión es de 325 l/seg, lo que significa que el caudal disponible (regulado por el embalse Ustuna) de 325 l/seg cubre la demanda del mes más crítico y permitirá el riego y la producción de 650 ha bajo riego durante la campaña chica o "michka", y la producción normal en campaña grande de 1021.46 ha, en la temporada de lluvia, donde el riego de ser necesario será complementario. DEMANDA DE AGUA DE LOS CULTIVOS (CON PROYECTO) - RIEGO POR ASPERSION Departamento:

Ayacucho

Latitud:

Provincia:

Huamanga

Altitud:

13º

Distrito:

Vinchos (Anchachuasi)

Eficiencia de Riego:

18'

17.0''

13.30

3,550.00 msnm 75%

Información Referencial: CUADRO 5.23 Descripción

Unidad

E

F

M

S

O

N

D

Precipitación Total Mensual

mm

143.10

150.86

130.20

55.07

14.41

7.51

14.57

18.83

26.60

47.14

51.18

97.17

mm Precipitación Efectiva Promedio Mensual mm

114.60

127.61

106.01

39.57

4.21

2.21

1.51

4.52

13.67

25.42

41.40

76.87

32.36

0.00

0.00

0.00

0.00

19.40

34.01

64.18

Precipitación Total Mensual al 75%

87.32

93.18

83.45

A

M

J

J

A

8.23

Información Requerida: CUADRO 5.24 Descripción

Unidad

Temperatura Media Mensual

ºC

Precipitación Efectiva Mensual al 75%

mm

Humedad Relativa

%

E 11.88 87.32

F 11.19

J 9.99

S

O

N

D

10.00

J

10.52

A

11.15

12.15

12.46

13.01

0.00

0.00

0.00

8.23

75.08

75.61

74.72

69.11

65.08

62.61

68.01

Ingrese para cada mes Kc y modalidad de cultivo (Campaña Grande "CG", Campaña Chica "CC") correspondientes. ÁREA Modalidad de Cultivo CAMPAÑA GRANDE Há % E F M A M J J A

S

O

N

D

Papa

200.00

19.58%

CG

CG

CG

CG

Papa

119.00

11.65%

CG

CG

CG

CG

Quinua

140.00

13.71%

CG

CG

CG

CG

Haba grano

80.00

7.83%

CG

CG

CG

Avena Forrajera

80.00

7.83%

CG

CG

Cebada

61.00

5.97%

CG

CG

Trigo

45.46

4.45%

CG

Cebolla

42.90

4.20%

Pasto Asoc.

40.00

Arveja Grano

67.20

32.36

M 10.82 71.90

67.80

83.45

A 11.25

0.00

69.15

93.18

M 11.50

70.24

19.40

34.01

64.18

Cédula de Cultivo y calendario agrícola:

CAMPAÑA CHICA

ÁREA Há

%

CC

CC

CC

CC

CC

CG

CG

Arveja Verde

78.00

12.00%

CC

CC

CC

CC

CC

CG

CG

Quinua

70.00

10.77%

CC

CC

CC

CC

CC

CG

CG

Haba Verde

33.00

5.08%

CG

CC

CC

CC

CC

CC

CC

CG

Quinua

68.00

10.46%

CG

CG

CC

CC

CC

CC

CC

CC

CG

Papa

70.00

10.77%

CG

CG

CC

CC

CC

CC

CC

CC

CG

Papa

50.00

7.69%

CG

CG

CG

CC

CC

CC

CC

CC

CC

CG

Papa

42.00

6.46%

CG

CG

CG

CC

CC

CC

CC

CC

CC

CG

CG

Avena Forrajera

33.00

5.08%

3.92%

CG

CG

CG

CG

CG

CG

CG

CG

CG

CG

CG

CG

Pasto Asociado

40.00

6.15%

40.00

3.92%

CG

CG

CG

CG

CG

CC

CC

CC

CC

CC

CC

CG

Ajo

30.00

4.62%

Alfalfa

38.00

3.72%

CG

CG CC

CG CC

CG CC

CG CC

CG CG

Alfalfa Cebolla

5.85%

CC

CG CC

38.00

3.43%

CG CG

CG

35.00

CG CG

CG

Arveja Verde

CG CG

35.00

5.38%

Haba Verde

35.00

3.43%

CG

CG

CG

CG

CC

CC

CC

CG

Ajo

22.00

3.38%

30.10

2.95%

CG

CG

CG

CG

CC CC

CC

Ajo

CC CC

CC

CC

CC

CG

CG

Maiz Choclo

25.00

3.85%

Maiz Grano

20.00

1.96%

CG CG

CC

CC

CC

CC

CG CG

CG CG

Cebolla

16.00

2.46%

1.47%

CG CG

CC

15.00

CG CG

CC

Otros (olluco, oca)

CG CG

1,021.5

1,021.5

943.6

237.0

650.0

650.0

650.0

650.0

650.0

962.0

Cultivado (há)

1,021.46

100.00% 1,021.5


CC

1,021.5 Cultivado (há)

650.00 100.00%

118



Otro aspecto resaltante es que durante el periodo de producción agrícola de un año, el proyecto permitirá la producción de un total de 1671.46 ha, en una superficie física de 1021.46 ha, con 650 ha en rotación luego de la cosecha del cultivo principal; es decir, permitirá intensificar el uso del suelo luego de la cosecha de la campaña grande y producir dos o más campañas al año. COEFICIENTE DE USO CONSUNTIVO PARA LA CÉDULA DE CULTIVO (Kc) ÁREA há

E

F

M

A

Papa

200.00

0.92

1.11

1.07

0.86

Papa

119.00

0.92

1.11

1.07

0.86

Quinua

140.00

0.94

1.08

1.02

0.70

Haba grano

80.00

0.70

1.06

1.02

Avena Forrajera

80.00

0.85

1.10

Cebada

61.00

0.82

Trigo

45.46

Cebolla

CAMPAÑA GRANDE

Kc

CAMPAÑA CHICA

ÁREA há

J

J

A

S

O

N

D

0.48

0.78

0.85

1.12

1.06

0.28

0.42 Arveja Verde

78.00

0.52

0.94

1.08

1.02

0.70

0.28

0.42 Quinua

70.00

0.30

0.70

1.06

1.02

0.90

0.27

0.52 Haba Verde

33.00

0.90

0.27

0.52

0.94

1.08

1.02

0.70

0.30 Quinua

68.00

1.15

0.69

0.28

0.42

0.92

1.11

1.07

0.86

0.62 Papa

70.00

1.10

1.15

0.69

0.28

0.42

0.92

1.11

1.07

0.86

0.38 Papa

50.00

0.82

1.10

1.15

0.71

0.28

0.42

0.92

1.11

1.07

0.86

0.38 Papa

42.00

42.90

1.00

1.02

0.86

0.62

0.85

1.10

1.15

0.89

0.69

0.58

0.90 Avena Forrajera

33.00

Pasto Asoc.

40.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00 Pasto Asociado

40.00

Arveja Grano

40.00

0.62

0.78

0.85

1.12

1.06

0.58

0.75

0.90

1.00

1.02

0.86

0.48 Ajo

30.00

Alfalfa

38.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00 Alfalfa

38.00

Arveja Verde

35.00

0.72

1.10

1.02

0.58

0.75

0.90

1.00

1.02

0.86

0.55 Cebolla

35.00

Haba Verde

35.00

0.90

1.00

1.02

0.86

0.58

0.75

0.90

1.00

1.02

0.86

0.58 Ajo

22.00

Ajo

30.10

0.90

1.00

1.02

0.86

0.31

0.60

1.08

0.93

0.62

0.58

0.75 Maiz Choclo

25.00

Maiz Grano

20.00

1.08

1.10

0.93

0.62

0.75

0.90

1.00

1.02

0.86

0.31

0.60 Cebolla

16.00

Otros (olluco, oca)

15.00

0.92

1.11

1.07

0.86

0.28

0.42

0.88

1.07

1.04

0.82

0.54

0.53

Kc ponderado

M

0.27

0.58

0.71

0.50

0.71

0.96

1.05

0.96

1,021.46

650.00

Cuadro 6.14: Demanda de agua del proyecto riego por aspersión DEMANDA DE AGUA MENSUAL CON RIEGO PRESURIZADO POR ASPERSION

84.28

M

A

M

91.76

93.90

98.27

J

J

85.80

A

93.00

S

101.68

101.10

O 114.70

N

D

114.00

103.54

mm mm

87.32

93.18

83.45

32.36

-

-

-

-

8.23

19.40

34.01

64.18

1,021.46

1,021.46

1,021.46

943.56

237.00

650.00

650.00

650.00

650.00

650.00

962.00

1,021.46

Papa

16.61

1.00

39.28

129.04

42.83

75.44

89.89

109.20

106.27

-

-

Arveja Verde

Papa

9.88

0.59

23.37

76.78

41.64

81.59

102.49

88.56

56.83

-

-

Quinua

Área Cultivada

Quinua

CAMPAÑA GRANDE

F

101.68

24.76

há

15.42

-

18.93

62.28

11.33

28.64

47.42

41.75

36.89

-

-

Haba Verde

Haba grano

-

-

10.82

55.62

21.00

43.85

86.66

91.53

88.49

41.51

-

Quinua

Avena Forrajera

-

-

23.54

34.59

22.42

36.46

87.31

97.05

96.44

59.76

Cebada

-

-

17.95

26.37

16.02

26.04

62.36

69.32

68.89

42.69

-

Papa

Trigo

-

-

13.38

20.79

13.45

21.87

52.39

58.23

57.87

35.86

-

Papa

-

26.81

32.09

45.01

51.45

35.97

26.29

18.37

16.59

Avena Forrajera

32.82

52.41

45.76

49.60

54.23

49.53

50.83

42.66

20.99

Pasto Asociado

38.83

55.56

19.91

27.90

36.60

37.15

39.04

25.61

-

31.18

49.79

43.47

47.12

51.52

47.05

48.29

40.53

19.94

Alfalfa

23.22

32.55

42.71

43.34

45.55

29.88

-

Cebolla

-

Ajo

Cebolla

8.21

-

Pasto Asoc.

7.66

-

Arveja Grano Alfalfa Arveja Verde

7.28 -

-

4.43 -

-

4.21

-

4.73

Haba Verde

1.96

-

4.73

22.58

14.60

20.46

26.84

27.24

28.63

18.78

Ajo

1.68

-

4.07

19.42

8.87

18.60

36.60

28.60

17.24

12.89

Maiz Grano

6.00

-

0.50

6.89

13.73

17.86

21.69

20.24

16.91

0.35

Otros (olluco, oca)

1.25

0.07

2.95

9.68

DMA - TOTAL

75.94

1.67

172.90

566.89

221.49

370.34

572.99

850.17

844.76

Q 24 hrs

0.028

0.001

0.065

0.219

0.083

0.143

0.214

0.317

Mr - Módulo de Riego

0.028

0.001

0.063

0.232

0.349

0.220

0.329

0.488

12.16

0.01

5.41 -

Papa

Ajo

Maiz Choclo Cebolla

-

-

784.45

368.88

62.94

0.326

0.293

0.142

0.023

m3/seg

0.501

0.451

0.148

0.023

l/seg/há

1,000 m 3

0.326

m3/seg

325.91

l/seg

Caudal de Diseño


119

CAMPAÑA CHICA

E Evapotranspiración Potencial Precipitación Efectiva Promedio Mensual



6.4 BALANCE HIDRICO 6.4.1 RESUMEN DE LA OFERTA Y DEMANDA DE AGUA a. Oferta hídrica El cuadro N° 6.15 resume los caudales medios mensuales del río Ustuna en el punto de interés (captación o derivación) y la oferta del embalse Ustuna que destina un caudal de 325 l/seg para el sector de riego Anchachuasi. Cuadro 6.15: Resumen de caudales medios mensuales río Ustuna y oferta del embalse Ustuna

Los caudales mensuales del río Ustuna en el punto de interés (derivación a la zona del proyecto) tiene un régimen variable, con caudales que varían desde 07 l/seg (junio) en época de estiaje hasta 723 l/seg (febrero) en época de precipitaciones; oferta que no cubriría la demanda del mes más crítico; por lo que ha sido necesario la regulación del río Ustuna, con la construcción de un embalse en la laguna Ustunaccocha, cuyo estudio ya fue aprobado y está en proceso de financiamiento.


120



Por lo que se dispondrá de una oferta regulada de 325 l/seg para el riego del sector Anchachuasi. El cuadro N°6.16, 6.17 y su respectivo gráfico, muestran el resumen de los caudales medios mensuales del río Ustuna en el punto de interés; así como el caudal ofertado por el embalse Ustunaccocha, que regula el régimen hidrológico del río Ustuna. b.

Demanda hídrica

El cuadro N° 6.18 muestra el resumen de la demanda de agua con fines agrarios del proyecto, determinados teniendo en cuenta la cédula de cultivos optimizados para la zona de riego, que involucra a la producción agrícola tanto de campaña grande como de campaña chica, cuya demanda en términos de caudal mensual varía de 0.0007 m3/seg en el mes de febrero, hasta 0.325 m3/seg en el mes de setiembre; caudal demandado por una superficie cultivada de 1021.46 ha en campaña grande y de 650 ha de suelos cultivados en campaña chica. Todo ello considerando la distribución y aplicación de agua mediante sistema de riego presurizado por aspersión con énfasis a la campaña chica (época de estiaje). El análisis de la demanda de agua a nivel mensual demuestra que las mayores necesidades de riego se presentan durante los meses de junio a noviembre, donde hay ausencia de las precipitaciones y los caudales del río Ustuna son bajos; en el resto de los meses del año el aporte de la precipitación es significativa que permite la producción de la campaña grande, donde se aprovecha para producir las 1021.46 ha en las distintas unidades de riego que involucra la Irrigación Anchachuasi.


121



Cuadro 6.18: Resumen de la demanda de agua del proyecto

6.4.2 BALANCE HIDRICO DEL PROYECTO El balance entre la disponibilidad de agua ofertada por la microcuenca Ustuna, regulado por el embalse Ustunaccocha, cuyo caudal disponible regulado para el sector de riego Anchachuasi es de 325 l/seg, y la demanda de agua con fines de riego de 1021.46 ha en campaña grande y de 650 ha especialmente en campaña chica, muestra un superávit durante gran parte del año, vale decir que los caudales de demanda varían desde 0.0007 m3/seg (febrero) hasta 0.325 m3/seg en el mes de octubre. Por lo que la demanda en los meses más críticos (setiembre, octubre) serán satisfechos con la disponibilidad de agua regulada por la presa Ustunaccocha, y con mayor holgura en el resto del año, tal como se observa en los cuadros N°6.19, 6.20 y 6.21 y su respectivo gráfico.


122



Cuadro 6.19: Resumen de oferta y demanda de agua y balance hídrico del proyecto

6.5 DISTRIBUCIÓN DE CAUDALES POR UNIDAD DE RIEGO El caudal de 325 l/seg será derivado desde el embalse Ustunaccocha, conducido por un canal principal con una longitud de 17.6 km. Considerando las áreas en producción tanto de campaña grande como de campaña chica de las nueve unidades de riego, para satisfacer la demanda de agua de riego en dichas unidades, se distribuirá el agua a lo largo del recorrido del canal principal a 12 laterales de riego con caudales que varían de 12.14 l/seg hasta 125.84 l/seg a las unidades de riego. La distribución de caudales para cada unidad de riego se indican en el cuadro N°6.22 y 6.23.


123



CUADRO N° 6.22: AREAS POR UNIDADES DE RIEGO - IRRRIGACION ANCHACHUASI CULTIVO CAMPAÑA GRANDE AREA (ha) (%)

ESPECIE

UNIDADES DE RIEGO HUARA- CA MARCA- PATA COCHA- NAN

MITAPASAMAN

CCAYHUACANCHA

SAN LUCAS

ANCHACHUASI

TAMBO A

TAMBO B

Papa

319.00

31.23

52.25

14.60

27.03

29.49

17.75

11.89

123.27

26.88

15.85

Quinua

140.00

13.71

22.93

6.41

11.86

12.94

7.79

5.22

54.10

11.80

6.96

Haba grano

80.00

7.83

13.10

3.66

6.78

7.39

4.45

2.98

30.91

6.74

3.98

Avena Forrajera

80.00

7.83

13.10

3.66

6.78

7.39

4.45

2.98

30.91

6.74

3.98

Cebada

61.00

5.97

9.99

2.79

5.17

5.64

3.39

2.27

23.57

5.14

3.03

Trigo

45.46

4.45

7.45

2.08

3.85

4.20

2.53

1.69

17.57

3.83

2.26

Cebolla

42.90

4.20

7.03

1.96

3.64

3.97

2.39

1.60

16.58

3.61

2.13

Pasto Asoc.

40.00

3.92

6.55

1.83

3.39

3.70

2.23

1.49

15.46

3.37

1.99

Arveja Grano

40.00

3.92

6.55

1.83

3.39

3.70

2.23

1.49

15.46

3.37

1.99

Alfalfa

38.00

3.72

6.22

1.74

3.22

3.51

2.11

1.42

14.68

3.20

1.89

Arveja Verde

35.00

3.43

5.73

1.60

2.97

3.24

1.95

1.30

13.52

2.95

1.74

Haba Verde

35.00

3.43

5.73

1.60

2.97

3.24

1.95

1.30

13.52

2.95

1.74

Ajo

30.10

2.95

4.93

1.38

2.55

2.78

1.67

1.12

11.63

2.54

1.50

Maiz Grano

20.00

1.96

3.28

0.92

1.69

1.85

1.11

0.75

7.73

1.69

0.99

Otros (olluco, oca)

15.00

1.47

2.46

0.69

1.27

1.39

0.83

0.56

5.80

1.26

0.75

1021.46

100.00

167.30

46.74

86.56

94.42

56.83

38.07

394.71

86.07

50.76

TOTAL AREA

CUADRO N° 6.23: DISTRIBUCION DE CAUDALES POR UNIDADES DE RIEGO - IRRRIGACION ANCHACHUASI DESCRIPCION

UNIDADES DE RIEGO

DESCRIPCION

UND

HUARA- CA MARCA- PATA COCHA- NAN

MITAPASAMAN

CCAYHUACANCHA

SAN LUCAS

ANCHACHUASI

TAMBO A

TAMBO B

MODULO DE RIEGO (gravedad)

(Lt/s/ha)

0.94

0.94

0.94

0.94

0.94

0.94

0.94

0.94

MODULO DE RIEGO (aspersion)

(Lt/s/ha)

0.50

0.50

0.50

0.50

0.50

0.50

0.50

0.50

0.50

AREA CULTIVADA (Mes diseño)

(%)

63.63

63.63

63.63

63.63

63.63

63.63

63.63

63.63

63.63

CAUDAL RIEGO POR GRAVEDAD

(Lt/s)

100.07

27.96

51.78

56.48

34.00

22.77

236.10

51.49

30.36

CAUDAL RIEGO POR ASPERSION

(Lt/s)

53.34

14.90

27.60

30.10

18.12

12.14

125.84

27.44

16.18


0.94

124


7


EVENTOS HIDROLOGICOS EXTREMOS

La Hidrología, es una disciplina que se preocupa principalmente de tres características de los caudales de un río: Los volúmenes mensuales y anuales disponibles para el almacenamiento y utilización; las avenidas para fijar las descargas de diseño de un gran número de estructuras, y los períodos de estiaje que limitan la utilización del agua de las corrientes. El escurrimiento superficial y la descarga concentrada en los cauces, se ven afectados por las variaciones temporales y espaciales que se presentan en los fenómenos hidrológicos; estas variaciones vienen a ser un reflejo de las variaciones de la precipitación, como elemento básico que origina el escurrimiento. Los eventos extremos máximos – con una probabilidad de ocurrencia en función de la vida útil y el riesgo de falla de la obra – son la base para el dimensionamiento de diversas estructuras hidráulicas como presas, puentes, defensas ribereñas, bocatomas, obras provisionales y obras de arte, entre otros. Los complejos problemas sociales y económicos que se derivan por el colapso de una obra hidráulica, por ejemplo una presa (pérdida de vidas y de la propiedad urbana y/o rural), impiden cualquier procedimiento arbitrario. Como base de sus estudios, el U.S. Corps of Engineers, usa por ejemplo, una “avenida estándar de proyecto”, definida como “la descarga que puede esperarse para la más severa combinación de condiciones meteorológicas e hidrológicas, y que son asumidas como razonablemente características de la región geográfica en estudio, con la exclusión de las combinaciones extremadamente raras” (Linsley – Franzini, Referencia Bibliográfica N° 6). Usualmente, la avenida estándar de proyecto es el 50% de la avenida máxima probable para el área. Sin embargo, debido a la extrema rareza de la avenida máxima probable, la avenida estándar de proyecto, no habrá sido excedida más que en un porcentaje bajo de las avenidas dentro de la región general. En el Perú, la variación espacial está influenciada por diferentes factores, tales como la cercanía de la Cordillera de los Andes al Océano Pacífico, la presencia de las Corrientes de Humboldt y del Niño, y el desplazamiento de los centros de alta presión en el Atlántico. La variación temporal se presenta como un reflejo de las estaciones climáticas determinadas por la localización del país e influenciadas por los factores antes mencionados. La microcuenca del río estudiado, no dispone – como la mayoría de cuencas en el país – de mayor información hidrometeorológica mínima necesaria para el análisis de eventos extremos máximos; sin embargo, en base a información local y regional, y a la experiencia, se ha desarrollado el presente capítulo de Análisis de Máximas Avenidas, para alcanzar el objetivo del Estudio: “proporcionar – entre otros criterios técnico económicos – los PESCS - MUNI VINCHOS

125



elementos de juicio hidrológicos necesarios, para la toma de decisiones en el diseño de las obras hidráulicas previstas en la Irrigación Ustuna Anchachuasi”. El presente capítulo trata del estudio de los Eventos Extremos Máximos en los puntos de interés del Proyecto, con énfasis en los eventos Máximos para el diseño hidráulico de las bocatomas y de las obras provisionales, con una probabilidad que estará en función de la vida útil y el riesgo de falla de las obras. Se ha tomado la referencia del estudio Hidrológico realizado para el embalse Ustunaccocha y sector de riego Ccasanccay. 7.1 EVENTOS EXTREMOS MAXIMOS - MARCO TEORICO La Máxima Avenida, es la descarga que puede esperarse para la más severa combinación de condiciones meteorológicas e hidrológicas, que son asumidas como razonables características de la región geográfica en estudio, con la exclusión de las combinaciones extremas raras. Existen diversos métodos para determinar los Eventos Extremos Máximos o Máximas Avenidas, pero la existencia de un gran número de procedimientos de cálculo de avenidas o crecidas de proyecto, y sin que ninguno de ellos haya sido adoptado unánimemente, indica la magnitud y complejidad del problema y las diferentes posiciones, a menudo contradictorias, que los especialistas sostienen sobre el tema; ello es consecuencia de la no suficiente extensión de las series Hidrometeorológicas utilizables y de la falta de garantía de los datos, particularmente de los valores extremos, además de la oposición de criterios y resultados que supone la consideración de los elementos primordiales ligados al proyecto de toda obra: seguridad y economía. En general el objetivo es calcular el caudal máximo para diversos intervalos de recurrencia: 25, 50, 100, 300, 500, 1000 años en forma global, se requiere para ello de ciertos datos básicos tales como:  Serie de descargas máximas diarias e instantáneas.  Serie de precipitaciones máximas de 12 y 24 horas.  Datos de la geomorfología de la cuenca. 7.1.1 CRITERIOS PARA EL ANÁLISIS DE AVENIDAS Dado que la planeación y el diseño se refieren a eventos del futuro, cuyo tiempo de ocurrencia o magnitud no pueden predecirse, debemos recurrir al estudio de la probabilidad o frecuencia con la cual un determinado caudal o volumen de flujo pude ser igualado o excedido. Para la elección del período de retorno en el diseño de estructuras hidráulicas, deben intervenir diversos aspectos de la obra, los potenciales daños aguas abajo en caso de falla y PESCS - MUNI VINCHOS

126



la probabilidad de que la avenida de período de retorno Tr sea igualada o excedida durante el período sobre el que se planificó el Proyecto. A esto se le denomina el riesgo “R” y está expresado por:

Dónde:

Tr = período de retorno utilizado N = período de vida del proyecto.

Así, avenidas con período de riesgo de retorno de 1,000 y 10,000 años tendrán una probabilidad o riesgo, de ser excedidas o igualadas en un período de 50 años, igual a 4.9% y 0.5% respectivamente. La selección del nivel de probabilidad apropiado para un diseño, es decir, el riesgo que se considera aceptable, depende como se ha indicado de condiciones económicas y políticas, diseñar para el 10% o caudal con 10 años de período de recurrencia, representa aceptar un riesgo calculado. Si el análisis hidrológico es correcto, el sistema será ocasionalmente insuficiente. La alternativa de diseñar contra evento peor posible que pueda ocurrir, es generalmente tan costosa que se puede justificar solamente cuando las consecuencias de una falla son especialmente graves. Se indican los siguientes aspectos para el diseño hidráulico de la estructura de evacuación en represas o vertedero de demasías, y se aceptan o consideran válidos para orientar la elección del periodo de retorno en el diseño de la estructura de captación: Tipo de estructura, Vida útil de la obra (Vida económica) y Riesgo por pérdidas de vida. El período de retorno de la Máxima Avenida, obedece a un riesgo permisible de ocurrencia durante la vida útil del proyecto. Este riesgo permisible está en función de dos factores: Seguridad y Economía. El marco teórico para el Análisis de Máximas Avenidas de la quebrada, lo constituye el Método del Hidrograma Unitario del U.S. SOIL CONSERVATION (Método SCS). Las fuentes de consulta fueron: CHEREQUE, ILRI y JOHNSON. 7.2 CALCULO DE EVENTOS EXTREMOS MAXIMOS EN MICROCUENCA USTUNA Para la determinación o predicción de descargas máximas se citan algunos métodos, cuya precisión ha venido en ascendente y según los elementos que intervienen en los cálculos, tales como: Métodos basados en Experiencias Profesionales, Clasificaciones y Diagnóstico, Reglas Empíricas, Métodos determinísticos (Fórmulas Simples), Ábacos y Tablas, PESCS - MUNI VINCHOS

127



Observaciones Directas, Métodos Estocásticos o Probabilísticos, Correlaciones Múltiples y métodos basados en Hidrogramas, entre otros. El Método SCS fue desarrollado en 1982, inicialmente para estimar avenidas e hidrogramas de avenidas de cuencas pequeñas; desarrollos posteriores permiten aplicarlo a cuencas medianas, al incorporar los efectos del almacenamiento del cauce. El Método es utilizado para la estimación de la lluvia en exceso ocasionada por una tormenta, y es la consolidación de diversos procedimientos, se aplica principalmente en los estudios de avenidas máximas en cuencas sin aforos. En el Método SCS, se denomina COMPLEJO HIDROLÓGICO SUELO – COBERTURA, a una combinación específica de suelo, uso del terreno y su tratamiento, y se designa con las letras CN. El valor de CN es un parámetro hidrológico de una cuenca o zona determinada e indica el potencial para generar escurrimiento cuando los suelos no están congelados, de manera que un alto valor de CN producirá gran escurrimiento y viceversa. Para la determinación de los caudales de diseño en el río Ustuna, se ha seguido la siguiente secuencia:  Revisión de estudios anteriores a nivel regional, en los que se haya tratado eventos extremos máximos, y que pudieran servir para orientar, estimar y/o comparar los resultados obtenidos por la metodología elegida para el proyecto.  Análisis estadísticos de la Precipitación Máxima en 24 Horas de las estaciones representativas de la zona del Proyecto - previamente ajustadas para las nacientes del curso de agua en estudio - y determinación de las Precipitaciones Máximas en 24 Horas para distintos períodos de retorno, necesarias para la aplicación del Método Indirecto SCS.  Cálculo de Avenidas por los Métodos Indirectos SCS: El Método de Temez y el Método del Hidrograma Unitario Sintético del Soil Conservation Service (U.S. Departament of Agriculture), permite estimar avenidas para diferentes períodos de retorno a partir de datos de precipitaciones máximas.


128



CUADRO N° 7.1: Longitud de las estaciones meteorológicas

1 Putacca

3589

2 Choccoro

4061

3 Allpachaca

3550

4 Tambillo

3250

5 Tunsulla

3900

6 Chiara

3599

2010

2009

2008

2007

2006

2005

2004

2003

2002

2001

2000

1999

1998

1997

1996

1995

1994

1993

1992

1991

LONGITUD DE REGISTRO: PRECIPITACION MAXIMA EN 24 HORAS

1990

ALTITUD (msnm)

1989

Nº ESTACION

CUADRO N° 7.2: PRECIPITACION MAXIMA EN 24 HORAS, ESTACION USTUNA AÑO

Putacca

Choccoro

Allpachaca

Tambillo

Tunsulla

Chiara

USTUNA

1992

23.5

---

45.7

35.3

35.3

----

45.7

1993

31.8

---

57.4

37.9

38.1

31.0

57.4

1994

29.0

---

35.9

52.2

42.3

30.3

52.2

1995

37.1

---

34.5

24.5

47.9

22.4

47.9

1996

35.4

---

38.1

28.3

24.5

27.9

38.1

1997

43.4

---

28.3

41.7

50.1

23.7

50.1

1998

39.2

23.0

35.2

31.2

49.3

23.9

49.3

1999

45.1

19.2

21.1

28.6

47.9

24.4

47.9

2000

45.9

19.4

41.9

41.5

38.8

19.1

45.9

2001

35.7

19.2

28.5

48.5

43.7

38.0

48.5

2002

29.1

18.6

28.5

41.1

35.3

27.3

41.1

2003

21.5

18.8

25.4

38.4

35.3

30.2

38.4

2004

35.1

17.8

69.0

27.9

45.1

25.5

69.0

2005

31.4

18.8

27.6

47.0

25.0

27.3

47.0

2006

29.7

17.4

28.2

21.5

32.0

26.0

32.0

2007

29.0

19.6

43.5

27.0

18.0

22.0

43.5

2008

27.9

31.8

26.0

---

16.6

18.4

31.8

2009

0.0

31.8

0.0

---

---

24.0

31.8

2010

34.6

19.8

37.4

---

---

28.1

37.4

Prom.

31.8

21.2

34.3

35.8

36.8

26.1

36.8


129



CUADRO N° 7.3: DISTRIBUCION DE PROBABILIDADES PARA LA ESTACION DE USTUNA PRECIPITACION MAXIMA EN 24 HORAS (mm) AÑO

Ppmax 24h (X)

1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

45.70 57.40 52.20 47.90 38.10 50.10 49.30 47.90 41.90 48.49 41.08 38.40 69.00 47.00 32.00 43.50 31.80 31.80 37.40 19.00000 44.78789 9.28670

Ln(X) 3.82 4.05 3.96 3.87 3.64 3.91 3.90 3.87 3.74 3.88 3.72 3.65 4.23 3.85 3.47 3.77 3.46 3.46 3.62

Nº datos (N): Promedio: 3.78217 Desv. Estándar(S): 0.20370 Parámetros Log - Normal 2 parámetros Coeficiente de variación(Cv): 0.20735 σy: 0.20517 µy: 3.78089 Parámetros gamma de 2 parámetros Prom.(Ln(x)): 3.78217 M3: 497.80633 Coeficiente de Sesgo(Cs): 0.73327 0.1065973 y: 0.01977 γ: 25.45922 β: 1.75920 ν: 51 Parámetros gamma de 3 parámetros ó Person III Coeficiente de Sesgo(Cs): 0.73327 β1: 7.43939 α1: 3.40481 δ1: 19.45818 ν: 15 Parámetros Gumbel I α: 7.2408 µ: 40.6089 Parámetros Log - Gumbel α: 0.1588 µ: 3.6905

DISTRIBUCION GAUSSIANA T (Años) 5 10 15 20 25 30 40 50 100 200 300 500

F(Z)

Z (Tabla) 0.800 0.900 0.933 0.950 0.960 0.967 0.975 0.980 0.990 0.995 0.997 0.998


0.84161 1.28155 1.50000 1.64485 1.75070 1.83838 1.96000 2.05375 2.32630 2.57571 2.74778 2.87833

Normal 52.60 56.69 58.72 60.06 61.05 61.86 62.99 63.86 66.39 68.71 70.31 71.52

(Xi-Xp)^3

Log(X)

0.76 2006.15 407.22 30.14 -299.14 149.90 91.86 30.14 -24.08 50.74 -50.98 -260.66 14193.77 10.82 -2091.21 -2.14 -2190.87 -2190.87 -403.24

1.660 1.759 1.718 1.680 1.581 1.700 1.693 1.680 1.622 1.686 1.614 1.584 1.839 1.672 1.505 1.638 1.502 1.502 1.573 1.64257 0.08847

g: 0.1065973

CUADRO N° 7.4: DISTRIBUCION DE PROBABILIDADES ESTACION USTUNA DISTRIBUCION GAMMA LOG - PEARSON III Log-Normal Log - Pearson 1-F(Z) X2 (Tabla) Gamma II X2 Gamma III K (Tabla) II III 52.12 0.200 34.37 30.23 19.57 52.77 0.790 51.58 57.04 0.100 37.90 33.34 22.30 57.42 1.333 57.61 59.66 0.067 40.14 35.31 24.08 60.45 1.547 60.18 61.46 0.050 41.30 36.33 25.00 62.02 1.761 62.86 62.81 0.040 42.58 37.45 26.00 63.72 1.975 65.66 63.95 0.033 43.48 38.25 26.70 64.91 2.064 66.86 65.56 0.025 44.00 38.70 27.50 66.27 2.243 69.34 66.84 0.020 44.50 39.14 28.53 68.03 2.422 71.92 70.68 0.010 48.30 42.48 30.60 71.55 2.845 78.39 74.39 0.005 51.00 44.86 32.80 75.30 3.691 93.13 77.07 0.003 52.08 45.81 33.68 76.80 4.537 110.65 79.16 0.002 52.62 46.28 34.12 77.54 6.229 156.18

GUMBEL Y 1.500 2.250 2.674 2.970 3.199 3.384 3.676 3.902 4.600 5.296 5.702 6.214

Gumbel I 51.47 56.90 59.97 62.12 63.77 65.11 67.23 68.86 73.92 78.95 81.90 85.60

Log Gumbel 50.84 57.28 61.26 64.22 66.59 68.58 71.84 74.46 83.19 92.91 99.10 107.49

130


Instalación del Servicio de Agua del Sistema de Riego Anchachuasi Vinchos, Distrito de Vinchos – Huamanga - Ayacucho DISTRIBUCION NORMAL 1.- Probabilidad de no excedencia

P(Q  q)  F (Z )  1 

1 T

1 P(Q  q)  F (Z )  2

Z



 e

Z



2

2

dZ

2.- Variable estandarizada Z Para la obtención de este parámetro se hace uso de Tablas (Fuente: Máximo Villon B., Hidrología estadística) con el valor F(Z) obtenido anteriormente. 3.- Precipitaciones máximas en 24 horas para diferentes periodos de retorno

(Pp max24h)

T

 Pp max 24h  Z * S

DISTRIBUCION LOG - NORMAL 2 PARAMETROS 1.- Coeficiente de variación:

2.- σy

3.- µy

 

y

y



Cv 

S X

Ln (1  C v ) 2

 Ln X

 

2 y

2

4.- Determinación de Ppmax 24h para un periodo de retorno T

Pp max 24h  e

Z *y  y

T

DISTRIBUCION GAMMA 2 PARAMETROS 1.- M3: M 3 

  Xi  X



3

N

2.- Coeficiente de Sesgo (Cs): Cs 

3.- y:



6.- ν:

2

*M3

 1 *  N  2  * S

3

y  Ln X  LnX

4.- γ:

5.- β:

N

N

0.5000876  0.1648852y  0.0544274 y

 

2

y

X



  2

7.- X2 Para la obtención de este parámetro se hace uso de Tablas (Fuente: Máximo Villon B., Hidrología estadística) con el valor calculado de ν y la probabilidad de no excedencia. 8.- Determinación de Ppmax 24h para un periodo de retorno T

Pp max 24h

T




*X

2

2

131


Instalación del Servicio de Agua del Sistema de Riego Anchachuasi Vinchos, Distrito de Vinchos – Huamanga - Ayacucho DISTRIBUCION GAMMA 3 PARAMETROS Ó PEARSON III 1.- Coeficiente de Sesgo(Cs): El mismo coeficiente Cs para la distribución gamma II 2.- β1 2

 2    Cs 

1   3.- α1

1 

S

1

4.- δ1

1  X 1* 1

5.- ν

  2* 1

6.- Determinación de X2 Para la obtención de este parámetro se hace uso de Tablas (Fuente: Máximo Villon B., Hidrología estadística) con el valor calculado de ν y la probabilidad de no excedencia. 7.- Determinación de Ppmax 24h para un periodo de retorno T

Pp max 24h

T



X

2

2

* 1   1

DISTRIBUCION LOG - PEARSON TIPO III 1.- Determinación de logaritmos de la serie de datos.

Log ( X )

2.- Determinación del promedio de los logaritmos calculados anteriormente 3.- Determinación de la desviación estándar de la serie de datos con logaritmos

Log ( X )

S

Log ( X )

4.- Determinación de Coeficiente de Sesgo (Cs ó g) 5.- Determinación de k: Se determina haciendo uso de tablas, con datos de g y periodo de retorno. (Fuente: Ray. Linsley, Hidrología para Ingenieros) 6.- Determinación de Ppmax 24h para un periodo de retorno T

Pp max 24 h  10

Los ( X )  K *

S Log ( X )

T

DISTRIBUCION GUMBEL I 1.- α:

2.- µ: 3.- Y



6



* S X



  X  0.450047

*SX

 1   Y   Ln   Ln  1    T   


Pp max 24 h

T

   Y *

DISTRIBUCION LOG - GUMBEL 1.- α:

 

6



* S Lnx

2.- µ:

  X Lnx  0.450047* SLnx

3.- Y

 1   Y   Ln   Ln  1    T   


 Y *

Ppmax24h  e T


132



Gráfico Nº 102: DISTRIBUCION DE PROBABILIDADES 1 0.9

0.8 0.7

PROBABILIDAD

Weibull 0.6

Normal

Log - Normal II

0.5

Gamma II Gamma III

0.4

Log - Person III 0.3

Gumbel I Log - Gumbel

0.2

0.1 0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

Precipitacion maxima en 24 horas (mm)


133



Gráfico Nº 113: CURVA IDF COMPARACIÓN DE LAS METODOLOGIAS PARA T=25 años 60.00

Intensidad (mm/hr)

50.00 40.00 DYCK PESCHKE

30.00

FREDERIK BELL 20.00

TEMEZ

10.00 0.00 0

50

100

150

200

250

300

Duración (min)

CUADRO N° 7.25: INTENSIDAD(mm/hr) PROMEDIO - USTUNA Periodo de Ppmax 24h retorno

Tiempo en minutos

T (años)

(mm)

5

52.774

32.00 22.01 17.53 14.85 11.71 9.86 9.18 8.61 7.69 6.99 6.43 5.97 5.59 5.26 4.97

10

20

30

40

60

80

90

100

120

140

160

180

200

220

240

10

57.422

35.74 24.59 19.58 16.59 13.07 11.00 10.24 9.60 8.59 7.80 7.18 6.66 6.23 5.86 5.55

25

63.721

40.74 28.04 22.32 18.91 14.90 12.53 11.67 10.94 9.78 8.88 8.17 7.59 7.10 6.68 6.31

50

68.028

44.34 30.53 24.30 20.58 16.21 13.64 12.69 11.90 10.64 9.66 8.89 8.25 7.72 7.26 6.87

100

71.552

47.63 32.80 26.10 22.11 17.41 14.64 13.63 12.78 11.42 10.37 9.54 8.85 8.28 7.79 7.37

300

76.795

52.71 36.32 28.90 24.48 19.27 16.20 15.08 14.13 12.63 11.47 10.55 9.79 9.15 8.61 8.14

500

77.544

54.41 37.50 29.84 25.27 19.88 16.72 15.56 14.58 13.03 11.83 10.88 10.09 9.44 8.88 8.40

Gráfico Nº 114: CURVA INTENSIDAD DURACION FRECUENCIA - USTUNA 60.00

Intensidad (mm/hr)

50.00 T=5 años

40.00

T=10 años T=25 años

30.00

T=50 años 20.00

T=100 años T=300 años

10.00

T=500 años

0.00 0

50

100

150

200

250

Duración (min)


134



DETERMINACION DE CAUDALES MAXIMOS - HIDROGRAMA UNITARIO SINTETICO TRIANGULAR - USTUNA CALCULO DE LA DISTRIBUCION DE LA PRECIPITACION TOTAL Y EFECTIVA MAXIMA EN 24 HORAS CN: 79.00 S: 2.658 Pulg. S: 67.519 mm Po: 13.50 mm Ppmax 24h: 68.03 mm T (años): 50.00 años CUADRO N° 7.29 Ppacum Ppneta Ppneta hr. T (horas) Pacum. (%) K (mm) acum. (mm) (mm) 0 0.00 0.00 -13.50 0.00 1 2.00 1.36 -12.14 0.00 0.00 2 3.50 2.38 -11.12 0.00 0.00 3 5.00 3.40 -10.10 0.00 0.00 4 7.50 5.10 -8.40 0.00 0.00 5 10.00 6.80 -6.70 0.00 0.00 6 13.00 8.84 -4.66 0.00 0.00 7 16.00 10.88 -2.62 0.00 0.00 8 20.00 13.61 0.10 0.00 0.00 9 26.50 18.03 4.52 0.28 0.28 10 52.50 35.71 22.21 5.50 5.21 11 63.00 42.86 29.35 8.89 3.40 12 68.50 46.60 33.10 10.89 1.99 13 73.00 49.66 36.16 12.61 1.72 14 76.50 52.04 38.54 14.00 1.39 15 80.00 54.42 40.92 15.44 1.44 16 83.00 56.46 42.96 16.70 1.26 17 86.00 58.50 45.00 18.00 1.29 18 89.00 60.54 47.04 19.32 1.32 19 91.00 61.91 48.40 20.21 0.89 20 93.00 63.27 49.76 21.11 0.90 21 95.00 64.63 51.12 22.03 0.91 22 96.50 65.65 52.14 22.72 0.69 23 98.00 66.67 53.16 23.42 0.70 24 100.00 68.03 54.52 24.36 0.94

S

1000  10  S ( pu lg .) S  25.4* S  S(mm.) CN

Po  0 . 2 * S K 



Ppacum

Si  K  0 



 Po Ppneta





Pefectiva

Si  K  0   Pneta(acum.) 


 0

K

2

Ppacum 0.8 * S 

135



Gráfico Nº 120: HIDROGRAMA TOTAL DE LA AVENIDA MAXIMA - USTUNA 18.00 16.00 14.00

Caudales (m3/s)

12.00

10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

Tiempo (horas)

CUADRO N° 7.31: RESUMEN DE CAUDALES MAXIMOS - USTUNA Per. de retorno Qmax Pp max 24h T = años (m3/s) 5 52.77 8.67 10 57.42 10.78 25 63.72 13.85 50 68.03 16.07 100 71.55 17.95 300 76.80 20.85 500 77.54 21.27


136



DETERMINACION DE CAUDALES MAXIMOS - FORMULAS EMPIRICAS - USTUNA 1.- METODO RACIONAL

Q 

CIA 360

Q: Caudal máximo, en m3/s C: Coeficiente de escorrentía I: Intensidad máxima de la lluvia, para una duración igual al tiempo de concentración (mm/hr). A: Área de la cuenca (has) CUADRO N° 7.32 Imax Qmax Tr (años) A (has) Tc(min) C (mm/hr) (m3/s) 5 2278 218.4 5.26 0.40 13.31 10 2278 218.4 5.86 0.40 14.84 25 2278 218.4 6.68 0.40 16.90 50 2278 218.4 7.26 0.40 18.38 100 2278 218.4 7.79 0.40 19.72 200 2278 218.4 8.61 0.40 21.79 500 2278 218.4 8.88 0.40 22.47 2.- METODO DE MAC MATH CUADRO N° 7.33 T (años)

A (has)

c

S (m/km)

5 10 25 50 100 300 500

2278 2278 2278 2278 2278 2278 2278

0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40

47.96 47.96 47.96 47.96 47.96 47.96 47.96

3

Pp max 24h (mm) 52.77 57.42 63.72 68.03 71.55 76.80 77.54

Q max  10 * C * PP max 24 h * A

0.58

Qmax (m3/s) 9.50 10.34 11.47 12.25 12.88 13.83 13.96

*S

0.42

Donde: Qmax: Caudal máximo, en m3/s. C: Coeficiente de escorrentía Pp max 24h: Precipitación máxima en 24 horas, en mm A: Área de la cuenca, en has S: pendiente del curso principal (m/km) 3.- FORMULA DE DIKENS BÜRKLI - ZIEGLER Tr (años)

A (has)

5 10 25 50 100 300 500

2278 2278 2278 2278 2278 2278 2278

CUADRO N° 7.34 Imax60 P1h S (%) (mm/hr) (mm) 19.10 11.71 11.708 19.10 13.07 13.071 19.10 14.90 14.896 19.10 16.21 16.211 19.10 17.41 17.412 19.10 19.27 19.266 19.10 19.88 19.884

Q  3 .9 * A *

P

1h

*C

C

Qmax (m3/s)

0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40

12.59 14.06 16.02 17.43 18.72 20.72 21.38

 S  *   A

0 . 25

Q: Caudal máximo en Lt/s. A: Área de la cuenca en Has. C: Coeficiente de escorrentÍa. S: Pendiente media de la cuenca en %. P1h: Precipitación máxima en una hora.


137



DETERMINACION DE CAUDALES MAXIMOS METODO REGIONAL - USTUNA

Q  C 1  C 2  * Log T  *

A

m * A ^ (  n ) 

CUADRO N° 7.35 Periodo de retorno T (años) 5 10 25 50 100 300 500

Área de la cuenca (Km2) C1 22.78 22.78 22.78 22.78 22.78 22.78 22.78

Coeficiente C2

Log(T)

m

0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18

A^(m*A^(-n))

n

0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31

1.24 1.24 1.24 1.24 1.24 1.24 1.24

0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04

0.699 1.000 1.398 1.699 2.000 2.477 2.699

30.585 30.585 30.585 30.585 30.585 30.585 30.585

Qmax (m3/s) 10.48 14.99 20.95 25.46 29.97 37.12 40.45

Tabla Nº 05: COEFICIENTES DE LA ECUACION REGIONAL DE DESCARGAS EN EL PERU


Región

C1

C2

m

n

1

1.01

4.37

1.02

0.04

2

0.10

1.28

1.02

0.04

3

0.27

1.48

1.02

0.04

4

0.09

0.36

1.24

0.04

5

0.11

0.26

1.24

0.04

6

0.18

0.31

1.24

0.04

7

0.22

0.37

1.24

0.04

138


Instalación del Servicio de Agua del Sistema de Riego Anchachuasi Vinchos, Distrito de Vinchos – Huamanga - Ayacucho METODO RACIONAL MODIFICADO - USTUNA

C *I * A*K 3 .6

Q 

Q: Descarga máxima de diseño (m3/s) C: Coeficiente de escorrentía para el intervalo en el que se produce I I: Intensidad máxima de precipitación horaria (mm/hr). A: Área de la cuenca (Km2) K: Coeficiente de uniformidad CN: L: S: Tr (años) 5 10 25 50 100 300 500

A Tc K Ka (Km2) (Horas) 22.78 3.644 1.265 0.909 22.78 3.644 1.265 0.909 22.78 3.644 1.265 0.909 22.78 3.644 1.265 0.909 22.78 3.644 1.265 0.909 22.78 3.644 1.265 0.909 22.78 3.644 1.265 0.909

79 12.510 Km 0.048 m/m CUADRO N° 7.36 Ppmax 24h P (mm) I (mm/hr) (mm) 52.774 47.998 7.55 57.422 52.225 8.22 63.721 57.954 9.12 68.028 61.871 9.73 71.552 65.076 10.24 76.795 69.845 10.99 77.544 70.526 11.10

Po

C

13.291 13.291 13.291 13.291 13.291 13.291 13.291

0.325 0.354 0.390 0.412 0.430 0.455 0.458

Qmax (m3/s) 19.67 23.27 28.43 32.12 35.24 40.01 40.70

1.- Tiempo de concentración

 L  0 . 25  S 

0 . 76

Tc  0 . 3 * 

L: Longitud del cause (Km) S: Pendiente del rio (m/m) 2.- Coeficiente de uniformidad (K)

K 1

Tc Tc

1 . 25

1 . 25

 14

Tc: Tiempo de concentración (Horas) 3.- Coeficiente de simultaneidad o facto reductor (Ka)

Ka  1 

Log ( A ) 15

4.- Precipitación máxima corregida sobre la cuenca (P)

P  Ka* Ppmax24h Ppmax 24h: Precipitación máxima diaria (mm) 5.- Intensidad de precipitación I (mm/hr) 0 .1

28  Tc  P  I    * (11 ) 28 0 .1  1  24 

0 .1

6.- Coeficiente de escorrentía, C

C

Pp max 24h  Po  * Pp max 24h  23Po 

Pp max 24h 11* Po

2

Po: Umbral de escorrentía

Po  PESCS - MUNI VINCHOS

5000  50 CN 139



CUADRO N° 7.37: RESUMEN CAUDALES MAXIMOS (m3/s) - MICROCUENCA DE USTUNA Tr (Años)

Método Racional

Método de Mac Math



Método Regional


5

13.31

9.50

12.59

8.67

10.48

19.67

11.52 13.23

10

14.84

10.34

14.06

10.78

14.99

23.27

25

16.90

11.47

16.02

13.85

20.95

28.43

15.59

50

18.38

12.25

17.43

16.07

25.46

32.12

17.29

100

19.72

12.88

18.72

17.95

29.97

35.24

18.80

300 500

21.79

13.83

20.72

20.85

37.12

40.01

21.12

22.47

13.96

21.38

21.27

40.45

40.70

21.71


7.2.1 REVISIÓN DE ESTUDIOS ANTERIORES Se determinaron las Avenidas Máximas Probables y las Avenidas de Alta Frecuencia. a.

Avenidas Máximas Probables

Se calculó la “Avenida Máxima Probable” (AMP), que como se ha definido – para una sección determinada “es la que puede darse bajo la combinación de las condiciones más severas físicamente factibles en la región”. “Es de importancia considerarla en el diseño de una presa cuando la destrucción de ésta, causaría graves pérdidas, principalmente en términos de vidas humanas”. “Cuando los posibles daños se limitan a aspectos materiales, con poco riesgo para la vida humana, puede adoptarse avenidas de diseño menores”; “el nivel de protección a darse, es más que nada una decisión política. A. Precipitación máxima probable Refiere El Consultor que “la AMP será consecuencia de la ocurrencia de la precipitación máxima probable (PMP), que también determinará el volumen de agua que escurrirá durante ese acontecimiento”. Por “la escasez de los datos hidrometeorológicos requeridos – en los trabajos de la Primera Fase – se optó por el método estadístico de Hershfield, obteniéndose una PMP puntual de 24 horas para la región de 900 mm. Este valor es para el punto de máxima intensidad de la tormenta, disminuyendo la intensidad con la distancia”. PESCS - MUNI VINCHOS

140



“En particular, interesa obtener para cuenca contribuyente la PMP media de 48 horas, para la generación de la AMP”; entonces para el río Ustuna se obtuvo: Río Ustuna Precipitación Máxima Probable de 48 Horas sobre el Sitio de Presa Ustunaccocha ÁREA 2 (km )

SITIO DE PRESA

USTUNACCOCHA

24.66

PRECIPITACIÓN PROBABLE MAXIMA 24 h (mm)

48 h (mm)

485

700

B. Características de las avenidas máximas probables Refiere El Consultor, que “para definir a una avenida máxima probable, AMP, se necesita principalmente: La descarga pico, el volumen de la AMP, y la forma del hidrograma”. B.1. La descarga pico El caudal pico fue “tratado con un enfoque simplificado mediante la fórmula de Creager”: q = 46 * C * Ar – 1 Siendo: r = 0.894 * A-0.048 Donde: Q = descarga pico (pies3/seg/milla2) A = área de cuenca (milla2) C = coeficiente de Creager, que depende del tipo de cuenca. “Un coeficiente C igual a 100 en la fórmula, corresponde a la curva envolvente de las más grande avenidas acaecidas en los E.E.U.U; como regla general se usan valores de C menores que 100 en zonas áridas, e inversamente, mayores que 100 en regiones húmedas”. Monsalve, indica al respecto, “que pocas crecientes en el mundo han alcanzado un coeficiente C = 100”. B.2. El volumen de la avenida máxima probable El volumen de la AMP, se “calculó a partir de la PMP en 48 horas, considerando pérdidas por retención de cuenca de 3 mm/h, y añadiendo un volumen adicional de 40% del anterior, para la avenida antecedente. B.3. La forma del hidrograma Para la construcción del hidrograma, “se utilizó la información sobre picos y volúmenes de las AMP, y, adicionalmente el tiempo hasta la descarga pico desde el inicio de la precipitación y el tiempo de base del hidrograma. El flujo base no fue considerado como significativo para su inclusión en el hidrograma”. El tiempo base fue estimado con la expresión del Bureau of Reclamation: Tp = 0.6 * Tc + D/2 Donde: Tp = tiempo hasta la descarga pico (h) PESCS - MUNI VINCHOS

141



Tc = tiempo de concentración (h) D = duración de exceso de precipitación (h) El tiempo de concentración, a su vez, “fue estimado con una velocidad media de traslación a lo largo del cauce según el tipo de cuenca con los criterios de Nemec. Se asumió una duración de exceso de lluvia ligeramente inferior a 48 horas (46 h). El tiempo base se tomó 3,5 * Tp Se consideraron curvas de recesión típicas”, obteniéndose los correspondientes hidrogramas. Para la cuenca del río Ustuna, se obtuvo entonces la siguiente AMP: Río Ustuna Avenida Máxima Probable sobre el Sitio de Presa Ustunaccocha 2 SITIO DE PRESA AREA km C Creager Pico de la AMP m3/seg Volumen de la AMP* (MMC) Ustunaccocha 22.78 100 30.436 12.798 Incluye el volumen de la avenida precedente. Fuente: Elaboración Propia.

Avenidas de Alta Frecuencia Refiere EL CONSULTOR que, “para la construcción de estructuras transitorias y/o cuya destrucción ocasionaría daños limitados, puede aceptarse mayor riesgo. A tal fin, se estimaron avenidas de cierta frecuencia de ocurrencia en los distintos sitios considerados”. Por limitaciones de información hidrometeorológica, se recurrió a “método comparativo para inferir valores estimados de las avenidas por cuenca para distintas frecuencias, tomando como base las evaluaciones de frecuencia de avenidas para la unidad hidrográfica más pequeñas tratadas en la Primera Fase del Estudio de Factibilidad (Punto de control de la represa Ustunaccocha en el río Ustuna, 24.66 Km2, y sección de control de la captación, 25.00 Km2), y considerando los mecanismos climáticos generadores de avenidas son similares con los que se encuentran en las unidades hidrográficas en cuestión; se llevó a cabo el proceso estimativo de avenidas de frecuencia de 1 en 10 años, 1 en 25 años y 1 en 50 años para dichas cuencas”. “El análisis se basó en estimar el coeficiente C de Creager para las avenidas de distinto período de retorno en punto de represamiento y punto de captación. Se estudió la relación que guardaban con el valor de C las AMP, observándose que había gran coincidencia para frecuencias iguales entre ambas cuencas. Esta proporcionalidad se trasladó a las pequeñas cuencas del estudio para el cálculo de las avenidas respectivas”. Estudio de Avenidas: PN – PMI Debido a que los datos analizados no son máximas instantáneas; la avenida de frecuencia de 100 años que es la que se usa para el diseño de las obras, fueron afectadas por un factor de corrección. Se multiplicó por un factor que, de acuerdo a la variabilidad de las descargas máximas que pueden ocurrir en cada cuenca, se estimó en 1.1 para el río Ustuna y en 1.9 para las otras quebradas, ya que en estas es más probable que los eventos máximos respondan a la PESCS - MUNI VINCHOS

142



ocurrencia de una sola tormenta por presentar un área de cuenca más pequeña esperándose una relación mayor entre el máximo instantáneo y el máximo promedio. En base al Método PN – PMI, para la cuenca del río Ustuna – punto de captación – y con un área de 24.66 Km2, le correspondería un caudal máximo probable de 4.00 m3/seg y un caudal máximo instantáneo de 8.00 m3/seg, para un período de retorno de 100 años. Análisis de descargas extremas – ONERN ONERN, para el análisis de descargas extremas, efectuó un estudio estadístico de las descargas máximas anuales ocurridas en los ríos Cachi, Chacco y Apacheta para determinar los períodos de retorno de máximas avenidas. El análisis de frecuencia de avenidas fue efectuado según el método propuesto por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los E.E.U.U de N. A., para ello se utilizó la serie de descargas máximas anuales, para determinar los períodos de retorno de máximas avenidas. El cálculo de la curva de frecuencia fue realizado analíticamente, usando momentos de las transformadas logarítmicas, expresadas en términos de la media, M (primer momento), desviación estándar, s (segundo momento) y coeficiente de sesgo, g (tercer momento); las ecuaciones correspondientes son las siguientes: M = ∑X/ N S2 = ∑ x2 /N – 1 = ∑X2 – (∑X)2 /N / N – 1 g = N ∑ x3 / (N – 1) (N – 2) S3 = N2 ∑X3 – 3 N ∑ X2 + 2 (∑X)3 /N (N – 1) (N –2) S3

La curva de frecuencia de máxima probabilidad, en función de la media, desviación estándar y el coeficiente de sesgo, se determinó mediante la siguiente ecuación: Log Q = M + K * S

Donde: K = porcentaje de excedencia (desviación estándar de la media). Con el objeto de disponer de los elementos de juicio que coadyuvaran en la evaluación de los problemas de inundaciones y al análisis técnico económico para la selección de sitios de aprovechamiento y de obras de defensa, ONERN realizó el estudio de descargas máximas asociadas a diferentes períodos de retorno, utilizando la ecuación de Creager para determinar una envolvente de las descargas máximas en función del área. En Base al Método ONERN, para el río Ustuna, con la respectiva área: A = 24.66 Km2, se obtiene – proyectando – los siguientes valores de descargas máximas o avenidas para 10, 25, 50, 75 y 100 años de período de retorno: Q10 = 6.524 m3/seg Q25 = 8.127 m3/seg Q50 = 11.738 m3/seg Q75 = 13.544 m3/seg Q100 = 15.770 m3/seg Q1000 = 31.171 m3/seg.

Convertidos a descargas máximas instantáneas (multiplicándolos por un factor 1.3): Q10 = 8.481 m3/seg PESCS - MUNI VINCHOS

143



Q25 = 10.565 m3/seg Q50 = 15.259 m3/seg Q75 = 17.607 m3/seg Q100 = 20.501 m3/seg Q1000= 40.522 m3/seg

Significa que el caudal máximo para un periodo de retorno de 50 años, para la descarga del embalse es de 15.26 a 17.29 m3/seg.


144


8


TRANSPORTE DE SEDIMENTOS Y CALIDAD DEL AGUA

El impacto ambiental de los planeamientos de la construcción de embalses de regulación está dada por los riesgos que genera la presencia de sólidos tanto suspendidos como de arrastre, el peligro está representada por el rio y sus condiciones físicas que otorga la hidráulica del rio, es decir una pendiente fuerte origina velocidades de flujo muchas veces de condiciones supercríticas como es el caso de los ríos de la Sierra Peruana, sobre todo en las partes medias de la cuenca, que al vencer sus grandes altitudes el flujo alcanza velocidades que hace que la manifestación del peligro sea evidente y de ponerse un embalse es la vulnerabilidad de esta estructura la que está en juego. Desde el punto de vista hidrológico práctico, para determinar la capacidad muerta de los embalses o para estudiar las medidas de control de sedimentos, se suele estimar la producción total anual de sedimentos en la cuenca. Dicha producción anual de sedimentos depende de muchos factores tales como el clima, el tipo de suelos, el uso de la tierra, la topografía y la existencia de embalses La laguna Ustunaccocha, tiene la particularidad especial, su ubicación en la parte alta de la microcuenca hace que la naturaleza mitigue este efecto en forma espontánea, por el relieve moderado, la cobertura vegetal propia de la zona, erosión no significativa de los suelos, sus características geológicas en algunas partes rocosas y la presencia de la laguna, ya que los tributarios principalmente en época de intensas lluvias ingresan directamente a la laguna, lo que actúa como un gran sedimentador y que a la fecha no se ha colmado de sedimentos, siendo este hecho una muestra del reducido riesgo al transporte y acumulación de sedimentos en el punto de interés del estudio, aunque indudablemente no está exenta de este riesgo pero que es mucho menos complejo su manejo. Las precipitaciones alcanzan valores medios del orden de 38.8 mm, que sus valores máximos llega a 85.14 mm para periodos de retorno de 100 años, por otro lado tenemos cosas favorables que en un 60% es de baja permeabilidad por estar en zona rocosa exenta de vegetación y el 40% aproximadamente se encuentra un suelo cubierto por una vegetación densa propia de la altitud y que de una u otra manera mitiga el efecto erosivo de las lluvias. 8.1 METODOLOGIAS PARA ESTIMAR LA PRODUCCION DE SEDIMENTOS Actualmente se cuenta con distintas metodologías para estimar la producción de sedimentos en una cuenca, las cuales se agrupan en: los métodos con base en medición directa y los métodos con base de modelación matemática. Estos últimos a su vez se dividen en métodos: empíricos, estocásticos y de simulación de procesos físicos.


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Los métodos de medición directa son los más recomendables e ideales para estimar el caudal solido generado en la cuenca, se fundamentan en mediciones directas hidrológicas, hidráulicas y de sedimentos en la sección de estudio. Se pueden dividir en tres categorías: muestreo sobre el cauce, sedimentación en embalses y análisis regionales (USACE, 1995). Los métodos con base en modelación matemática se dividen en: métodos empíricos o de agrupación de variables, métodos estocásticos y métodos de simulación de procesos físicos. De los cuales, por su simplicidad los más empleados son los métodos empíricos, pero los que arrojan resultados más acertados son los métodos de procesos físicos. A falta de información y registros de sedimentación en la cuenca Ustuna, se estimó la producción de sedimentos con fórmulas empíricas. El reporte de DGI (Referencia N° 02, 0NERN) y HC & ASOCIADOS S.R.L (Consultor de Proyectos), señala que en la zona de influencia de la Irrigación Cachi, en Ayacucho y en la sierra centro sur, al igual que en el caso estudiado de la microcuenca Ustuna, no cuenta con información disponible referente al volumen de sedimentos en suspensión que transportan las aguas de dichos río. A partir de estas estimaciones en el río Cachi, se ha tratado de asociar lo que podría ser la presencia de sedimentos en suspensión en la quebrada de Ustuna, remarcando que esto tiene un carácter sólo referencial. Los sedimentos constituyen un problema en los embalses de agua, en la infraestructura de riego de los proyectos de irrigación particularmente en su operación, inclusive en la aplicación del agua de riego al usar métodos de riego presurizado; los embalses acortan su vida útil cuando son afectados por la acumulación de sólidos que colma muchas veces su volumen muerto, por ello la mayor parte las cuencas que presentan regulaciones tienen que ser tratadas con inversiones fabulosas que muchas veces quiebra la rentabilidad del proyecto. En el Perú, los ríos dependiendo de la pendiente con que transitan se encargan de transportar mayor o menor cantidad de sólidos que de una u otra manera carga los gastos de operación; en el norte peruano al ser influenciado los ríos por el fenómeno “El Niño” y establecerse magnitudes pluviométricas con altas intensidades, inician un proceso erosivo en los suelos de la cuenca que irrumpe al funcionamiento de la infraestructura hidráulica que en ella se encuentra; en la sierra los movimientos de suelos al ser impactadas por precipitaciones altas establecen huaycos y fenómenos de esta naturaleza que alcanza a interrumpir no solo la infraestructura vial sino el mismo cauce de los ríos; la selva por otro lado se establece con un proceso permanente de movimiento de sus ríos y un consiguiente proceso erosivo que realmente son motivadores de desastres y que ocasionan grandes pérdidas no solo de vida sino que afecta la economía nacional.


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Por lo que los sedimentos constituyen un problema de gran magnitud en las obras de los proyectos que cuentan con infraestructura tanto de riego como de energía principalmente, los desarenadores tienen una eficiencia que va por debajo del daño que representa el transporte de sólidos en los conductos de agua que se inician en los ríos. El control para determinar el régimen de los sólidos es muy limitado, los equipos por demás sofisticados al margen de su costo tienen su límite, en los sólidos en suspensión puede superarse pero en los sólidos de arrastre muchas veces hay que renunciar a la pretensión de medirlos, las relaciones que se presentan en la literatura tienen su limitación y las condiciones de encuentro de estas relaciones en sus resultados se apartan de nuestra realidad y por tanto debe de buscarse la manera de plantear el conocimiento de su régimen para tomar las medidas necesarias en la mitigación de la acumulación de sólidos particularmente en los embalses que se plantean para incrementar la vida útil de estructuras indispensables en el funcionamiento de los complejos hidráulicos. A partir de la información de otras zonas – se analizaron los registros de sedimentos en suspensión de 23 estaciones – las cuales presentan características parecidas, DGI, trató de evaluar el volumen medio anual de sedimentos en suspensión que puede transportar un río en la sierra peruana, en un punto de interés como la construcción de las estructuras de regulación o de derivación y con ello estimar el volumen de sedimentos que eventualmente ingresaría en el Punto de interés, como es el caso de embalse Ustunaccocha. 8.2 DESARROLLO DEL METODO Y RESULTADOS OBTENIDOS A continuación, se presentan algunos métodos. empíricos que permiten estimar la producción anual de sedimentos en una cuenca. 8.2.1 TRANSPORTE DE SÓLIDOS TOTAL a.

Medición de concentración de sólidos

Criterios Se ha considerado medir concentraciones de sólidos en un solo punto teniendo presente que el flujo a la altura de la salida de la Laguna Ustunaccocha mantiene con homogeneidad el transporte de sólidos suspendidos, en consecuencia guarda una concentración homogénea en toda la sección transversal, estimándose la descarga liquida mediante el uso de aforadores en puntos que era permitido por el flujo y complementada por la velocidad con flotadores bajo la corrección respectiva (coeficiente 0.8). Descarga de Sólidos Con la concentración establecida después las mediciones en cada aforo se determinó la descarga de sólidos suspendidos. PESCS - MUNI VINCHOS

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Se asume que el transporte de sólidos de fondo representa el 10% de los sólidos suspendidos. Relación Descarga Liquida – Descarga de Sólidos Se investigará sobre la relación de solido de variación potencial en un gráfico doble logarítmico. b. Concentración de Sólidos Suspendidos El estudio realizado señala que las concentraciones son pequeñas teniendo valores máximos del orden de 0.018 gr/litro, debido a que las pendientes del rio son muy pequeñas, manteniendo el flujo en un estado de velocidades que no llegan al flujo crítico, indudablemente en crecidas estos transportan material y la turbidez se incrementa sin embargo la condición de la pendiente de la rasante del rio mantiene un transporte moderado de sólidos. c.

Transporte de sólidos total

A partir de estas estimaciones en el río, se ha tratado de asociar lo que podría ser la presencia de sedimentos en suspensión en el río Ustuna en el punto de interés, remarcando que esto tiene un carácter sólo referencial. DGI, empleó las siguientes fórmulas:

Donde:

Qs = Volumen anual de sedimentos en suspensión (Tn/año) Q1 = Volumen anual de flujo (MMC/año) A = Área de la cuenca (Km2)

Para el punto de interés de la microcuenca, zona de regulación y captación para el proyecto, presenta un área A = 22.78 Km2, se caracteriza por poseer una pendiente moderada en su cuenca de recepción y la del cauce principal, con una fisiografía cuasi uniforme, velocidades medias a moderadas y volumen promedio anual de agua de aproximadamente 6.50 MMC en la descarga de la laguna Ustunaccocha, se tiene: Q1 = 6.50 MMC A = 22.78 Km2 Reemplazando en las fórmulas, se obtendrían los siguientes resultados para Qs: Qs = 171.10 Tn/año: f (Q1) Qs = 265.66 Tn/año: f (A) PESCS - MUNI VINCHOS

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Tal como se ha manifestado, las cantidades obtenidas, son sólo referenciales para el Transporte de Sedimentos, pero del análisis de estos resultados, se puede deducir que el volumen de sedimentos estimado, en comparación con el volumen de agua a utilizarse, no produciría mayores problemas en el sistema de almacenamiento, captación, conducción y distribución del Proyecto Ustuna - Anchachuasi. Además, realizado el reconocimiento e inspección de la microcuenca del río Ustuna desde el punto más alejado de la divisoria de aguas hasta el punto de interés, se puede observar claramente que el área de recepción tiene una fisiografía casi uniforme, con pendientes moderadas y LOS SUELOS, con cobertura natural de pastos, arbustos y árboles propios de su piso ecológico, NO MUESTRAN SIGNOS DE EROSION, casi sin presencia de cárcavas o suelos erosionados; además el curso de agua con pendiente suave y velocidades moderadas, no generan situaciones significativas de acumulación de sedimentos, muestra de ello es la existencia del normal almacenamiento de agua en la laguna Ustunaccocha y la escorrentía de las épocas de precipitaciones y crecidas transportan muy pocos material en suspensión y de arrastre, favorecidas por la cobertura vegetal de sus suelos, la fisiografía y geología. Situación que se puede observar en las imágenes reportadas de la cuenca y los cauces. También se puede estimar aplicando otros métodos empíricos. CURVA DE SEDIMENTACIÓN Se usa cuando se dispone de suficientes datos de concentración medidos en muestras tomadas en las estaciones simultáneamente a los aforos del caudal. La relación entre el sedimento total suspendido qs y el escurrimiento fluvial Q, se representa con frecuencia en papel logarítmico y se ajusta matemáticamente a una ecuación de la forma: qS = a Qn

(11.33).

Donde: n varía comúnmente entre 0,6 y 2,5 y a es el punto donde Q vale 1. La curva de sedimentación puede utilizarse para calcular el acarreo total de sedimentos en base al registro de escurrimiento fluvial Q. La curva se construye graficando las descargas de sedimentos en ton/día contra los gastos correspondientes medidos cuando se tomó la muestra de agua para medir el sedimento. La curva de sedimentación se debe utilizar con cuidado, y cuando sea posible debe aplicarse sólo a cuencas relativamente pequeñas, y con registros continuos, suficientemente largos. Sobre la base de las mediciones en más de 250 cuencas distribuidas alrededor de todo el mundo, Fleming estableció para los parámetros a y n los valores dados en la Tabla 11.4. Los resultados que se obtienen al aplicar los valores de la Tabla 11.4 sólo deben tomarse como un orden de magnitud del transporte esperado de sedimentos. Conociendo el caudal medio Q y los valores de a y n (ya sea de la Tabla 11.4 o de la relación resultante), el transporte anual [ton] se obtiene aplicando la Ecuación (11.33). Tomando en PESCS - MUNI VINCHOS

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cuenta el peso específico del sedimento, se calcula el volumen anual de sedimentos. A este valor se incrementa en un 10 a 30% para dar cuenta por los sedimentos de fondo y se multiplica por la vida útil de la obra para obtener la capacidad muerta. Tabla 11.4. Valores de a y n de la ecuación (11.33) para varios tipos de cobertura Cobertura vegetal Variada de hoja ancha y coniferas Floresta conifera y pastos altos Pastos bajos y arbustos Desierto y arbusto

a 116 3196 17472 34228

n 1.02 0.82 0.65 072

Con los datos de acarreo en suspensión de 100 cuencas de Venezuela en un trabajo realizado en el Departamento de Ingeniería Hidráulica de la Universidad de Carabobo, Avendaño y Morales (1990), obtuvieron las siguientes relaciones: Región Andes Central Centro-Occidental Oriental

a 5701 16249 19504 53043

n 1.40 1.26 2.07 0.68

Nº de cuencas 37 34 17 12

QS[t/a] y Q[m3/s]

METODO DE LANGBEIN-SCHUMM Este método es muy útil para estimar la producción total de sedimentos en suspensión en cuencas que sólo poseen información sobre la precipitación efectiva. Estima la producción de sedimentos por unidad de área de acuerdo con la siguiente expresión: qs 

10P 2,3 1  0.0007P3,333

(11.34)

Donde:

qs = ton/milla2 P= precipitación efectiva anual en pulgadas, puede calcularse de acuerdo con el método de S.C.S. El parámetro 10 P2’3 representa la acción erosiva de la precipitación, mientras que el término ( 1/(1+ 0,0007 P3.33)) indica la acción protectora de la vegetación. Es decir, que al inicio la producción de sedimentos se incrementa con el incremento de la precipitación, pero luego desciende hasta un valor más o menos constante. El incremento inicial de P trae consigo un aumento de la vegetación. ECUACIÓN UNIVERSAL DE PÉRDIDA DE SUELO (USLE) Este método fue desarrollado por Wischmeir en los Estados Unidos de Norte América y posee la expresión siguiente: E = RxKxLSxCP


(11.35)

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E = pérdida anual de suelo en la cuenca en Ton/ha-año R = medida del potencial erosivo de la lluvia en Ton /ha-año K = factor de erodabilidad del suelo, adimensional. LS = factor topográfico adimensional que representa el efecto combinado de la longitud y la inclinación de la pendiente CP = factor que indica el grado de protección por el cultivo y por las prácticas de manejo del suelo por parte del hombre. El factor E no equivale realmente al transporte de sedimentos, ya que parte de la pérdida es depositada nuevamente en la cuenca. Para estimar el aporte real, se utiliza la denominada relación de entrega f, es decir, la proporción entre el sedimento aportado a un sitio específico y la pérdida bruta de suelo estimado como E. De ese modo, la producción de sedimentos qS, será igual al producto de dicho factor f por E.

f 

qs E

(11.36)

El valor de cada uno de los parámetros involucrados en la estimación de E se encuentra tabulado de acuerdo con las condiciones de suelo, vegetación, pluviometría y prácticas de manejo de los cultivos. Determinación de los coeficientes a.

Medida del potencial erosivo de la lluvia (R). Es un factor que representa en promedio, el efecto del impacto de las gotas de lluvia sobre el suelo para cada tormenta. Los valores del coeficiente R se proponen en la Tabla 11.5, y sólo son indicativos pues están fundamentados sobre datos de lluvia que no son del país. b. Factor K, de erosionabílidad del suelo. Puede estimarse con la ayuda de la Tabla 11.6 o la Figura 11.13. c. Factor topográfico adimensional (LS). Se determina a partir de la Figura 11.14. d. El coeficiente de protección del cultivo CP, o por cobertura vegetal puede seleccionarse de la Tabla 11.7, sin mayores restricciones. e. El factor de entrega f, permite estimar el aporte real de sedimento qs, a partir de la pérdida de suelo calculada. En la Tabla 11.8 aparecen algunos valores del factor de entrega para diferentes tamaños de la cuenca. Tabla 11.5. Coeficiente del poder erosivo de la lluvia, R Zona R Áreas con lluvia de gran intensidad y duración y escurrimiento superficial Áreas con lluvia de gran intensidad y duración y de mediano o poco escurrimiento superficial Áreas con lluvia de mediana intensidad y de abundante escurrimiento superficial Áreas con lluvia de mediana intensidad y de poco escurrimiento superficial


R(t/ha-año) 750-800 500-650 450-550 200-350

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Tabla 11.6. Factor K de erosionabilidad del suelo

Tabla 11.7. Coeficiente CP de protección del cultivo Cultivo Barbecho

Cobertura vegetal Desnudos sin vegetación Vegetación escasa Maíz, algodón, Vegetación moderada pastos, leguminosas Hierba Hojarasca y otros elementos protectores

CP 1.0 0.70 0.2 a 0.4 0.01 0.05

Tabla 11.8. Valores del factor de entrega f Área de la cuenca en Km2 0.10 1.00 2.50 10 25 250 500


Factor de entrega f 0.50 0.35 0.30 0.25 0.18 0.10 0.08

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Figura 11.13. Factor de erosionabilidad del suelo, k.

.Figura 11.14. Factor topográfico adimensional

Qm m3/s

A km2

R

K

LS

CP

E=R*K*LS*CP

E

f

t/ha-año

MO 4%

Fact Top

Prot Cult

Ton/ha-año

Ton/km2-año

Fact Entr

0.218

22.78

200

0.05

6.2

0.2

12.4

1240

0.01

Qs

Qs

Ton/km2-año Ton/año

12.40

282.47

Aplicado la ecuación de la pérdida del suelo, también se puede estimar el transporte de sedimentos para la microcuenca Ustuna, para cuyas características se ha calculado una potencial de producción de sedimentos de 282 Ton/año., valor ligeramente superior al determinado anteriormente.


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8.2.2 VOLUMEN MUERTO DEL EMBALSE USTUNACCOCHA El volumen muerto del embalse Ustunaccocha (referencia Estudio de Hidrología Ustuna para el sector Ccasanccay 2012) es la sumatoria del Volumen de Sedimentos de suspensión y de fondo, afectados por el porcentaje de retención del vaso, y teniendo en cuenta que durante el tiempo de vida del embalse (100 años), existirá una variación en el peso específico de los sedimentos, por lo cual se recomienda un volumen muerto de 0.600 HM3. Este volumen será mitigado en el fondo de la laguna Ustunaccocha por lo que es conveniente que la cota de captación actual se prolongue unos 5 m al fondo de la laguna con la finalidad de conseguir una altura mayor a los 1.50 m con lo que se garantiza que no se tendrá inconvenientes con la sedimentación. 8.3 MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTORAS PARA LA SEDIMENTACION Cuando se inicia la construcción de la presa, específicamente al empezarse la ataguía, comienza el proceso de sedimentación, esta es inevitable y avanza inexorablemente con el tiempo. ¿cómo alargar la vida del embalse?, se intenta hacer una lista de los medios que se emplean, según las características y peculiaridades de cada embalse: a. b. c. d. e.

Control de la erosión en la cuenca, mediante acciones de preservación. Disponer de un volumen muy grande reservado para el depósito de los sólidos. Incorporar a la presa sistemas de purga. Construir aguas arriba presas para la retención de los sedimentos. Remoción mecánica de los sedimentos.

Naturalmente que el método más efectivo y seguro es el de atacar el problema desde su origen. Las cuencas que producen grandes cantidades de sedimentos presentan por lo general otros tipos de problemas que deben de tratarse en conjunto. Pero que básicamente responden al gran problema de la deforestación. No hay soluciones definitivas ni para nuevos embalses ni para embalses en funcionamiento, pero existen medidas tanto preventivas como correctoras que pueden contribuir a minimizar los procesos de colmatación de embalses. 8.3.1 MEDIDAS PREVENTIVAS La prevención en materia de colmatación de embalses se puede aplicar a dos niveles, uno sobre el medio productor de sedimentos (la cuenca), promoviendo la minimizando la producción y movilización de sedimentos, y el otro a nivel de la propia obra hidráulica, maximizando el control sobre el paso de los sedimentos por el vaso de embalse. No cabe duda que la prevención aplicada a un proceso como la colmatación, que es de manifestación probabilística, de efectos no inmediatos y referidos a unas obras que se proyectan para una vida media de unos 50 a 150 años, requiere una buena dosis de PESCS - MUNI VINCHOS

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concienciación, dado que en caso contrario irrelevante o simplemente innecesaria. a.


corre el riesgo de considerarse banal,

La producción, el tipo y la movilización de los sedimentos

El punto de partida de cualquier propuesta de medida preventiva es el disponer de información sobre el aspecto objeto de estudio. En el caso de la colmatación de embalses, esta necesidad de información debe iniciarse en el conocimiento de las tasas de erosión real de las cuencas donde se encuentran o donde se proyecta su construcción. La localización de las zonas productoras de sedimentos, su adecuación mediante obras de contención y/o preferentemente, mediante una correcta recuperación y mantenimiento de la cubierta forestal, son aspectos clave en la reducción de la producción de sedimentos y en la conservación de la vida útil de los embalses. En este sentido cabe que la eficacia de la restauración forestal pasa por recuperar todos los estratos de vegetación (arbóreo, arbustivo y herbáceo) hasta unas densidades adecuadas. Junto con la localización de las zonas productoras de sedimento, resulta también importante conocer la naturaleza mineral de ese sedimento, dado que sus efectos (sedimentación, abrasión) son sustancialmente distintos según el tipo de sedimento. Estas mediciones tienen una precisión limitada por la diversidad de mecanismos de transporte a la que se ven sometidos los sedimentos (en suspensión, de fondo, en saltos, etc.) a lo que hay que añadir la notable variabilidad temporal y heterogeneidad espacial con la que se produce ese transporte. Cabe indicar que la utilización de equipos y protocolos de muestreo adecuados, por parte de personal bien preparado, es fundamental para acotar las imprecisiones hasta un nivel aceptable, en este tipo de estudios. En cualquier caso, bajo estos condicionantes lo habitual es que las estimaciones de transporte de sedimentos sean a menudo infravaloraciones de la realidad y por ello es frecuente que las tasas de colmatación medidas en los embalses sean superiores a las previstas por este tipo de modelos. No obstante, y a pesar de estas imprecisiones, resulta importante conocer con la máxima precisión posible el transporte y la distribución de los sedimentos en los embalses, al objeto de poder considerar, proyectar y valorar posibles medidas preventivas y/o correctoras frente a la colmatación. b. La prevención aplicada al diseño de presas y azudes A pesar de que, como se ha indicado, existen medios para conocer la problemática que puede presentarse en una cuenca determinada en cuanto a producción y movilización de sedimentos, en muchas obras hidráulicas nunca se ha cuantificado este problema y lo que sin duda resulta menos comprensible, en muchos nuevos proyectos sigue sin tenerse en cuenta y se continúan adoptando diseños inadecuados para los efectos de la PESCS - MUNI VINCHOS

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sedimentación en embalses, en cuencas con una alta probabilidad de generar problemas de colmatación. Así debería valorarse la importancia que puede tener el conocer la dinámica de los sedimentos en la zona y las previsiones de colmatación del embalse proyectado en ella, en la definición de la altura de la presa y, sobre todo, la cota de las tomas de agua y su diseño y gestión más adecuadas. Se puede aumentar la altura de presa para compensar la colmatación previsible, pero se trata de una solución temporal. En el caso de pequeñas presas, se puede también dimensionar los órganos de evacuación preferente de sedimentos (compuertas o desagües de fondo), de manera que sean capaces de absorber la máxima crecida de diseño, sin modificar el perfil hidráulico del río aguas arriba de la presa, permitiendo la movilización del sedimento y el mantenimiento del cauce limpio de acumulaciones tanto aguas arriba como aguas abajo de la presa. También cabe plantearse la posibilidad de construir azudes de cola como medida para controlar la dispersión de sedimentos en el vaso de embalse y facilitar su extracción. Estos sedimentos pueden depositarse en algún lugar predefinido por debajo de la presa y ser distribuidos río abajo mediante crecidas controladas. La abrasión sobre elementos mecánicos y estructurales de la obra hidráulica, como consecuencia del material mineral en suspensión también admite medidas preventivas a nivel de la fase de proyecto y construcción de la obra hidráulica, como por ejemplo el diseño de compuertas sin guías susceptibles de sufrir abrasión o la construcción de sistemas decantadores en las tomas. Esta última solución es práctica habitual en los sistemas de derivación de aguas desde azudes o pequeñas presas. Su eficacia depende en gran medida de su diseño. Como medidas preventivas complementarias, puede ser interesante pensar en dejar mínimamente operativos los túneles de desvío de la construcción, (si no es que se van a utilizar para algún fin previsto), con el objeto de poderlos acondicionar como elementos adicionales de desagüe. También pueden preverse aliviaderos o compuertas adicionales (o espacio para construirlos con facilidad si llegado el momento se consideran necesarios). 8.3.2 MEDIDAS CORRECTORAS La corrección de la colmatación de embalses raramente se lleva a cabo en forma de actuaciones de mantenimiento constantes y de baja intensidad. Habitualmente se fundamenta en actuaciones puntuales de alta intensidad que llevan asociadas un buen


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número de posibles afectaciones ambientales sobre el ecosistema fluvial. Estas actuaciones se pueden agrupar en cuatro apartados: a.

Remoción total o parcial de presas y azudes. Es una actuación finalista, que sólo tiene sentido cuando la obra hidráulica que padece la colmatación ya no es funcional ni es rentable acondicionarla para que pueda serlo.

b.

Vaciados de embalses. Es una práctica de la que en el Estado español se dispone de una experiencia creciente. Normalmente no se realiza como medida de corrección de la colmatación sino para la reparación o supervisión de órganos de regulación de la presa (desagües de fondo, compuertas, paramento de la presa, etc.). La evacuación de sedimentos es por tanto un valor añadido a la actuación de vaciado de embalses, pero en casos críticos puede ser la mejor opción de reducción de la colmatación.

c.

Extracción (retirada) de sedimentos del vaso de embalse. Es una actuación que admite varias opciones, desde el sifonado o aspiración de sedimentos, hasta el dragado y la excavación.

La aspiración de sedimentos tiene como inconveniente que los rendimientos en términos de extracción neta, son muy bajos, del orden del 5-20% y que como producto, la suspensión de sedimentos no admite demasiadas soluciones de acopio, transporte o depósito. El dragado adolece de problemas similares al caso anterior, si bien los rendimientos son algo mejores. Tanto el sifonado como el dragado aplicables a embalses, derivan de técnicas portuarias marinas. Finalmente la excavación se refiere a la retirada de sedimentos en seco, es decir en momentos con un bajo nivel de embalse. En este caso, se pueden llegar a recuperar volúmenes significativos de embalse y los sedimentos retirados pueden reutilizarse en actuaciones de restauración de suelos, como enmiendas agrícolas o para compostaje, aunque las experiencias en esta línea son muy escasas. Los materiales retirados de las colas de embalses en épocas de bajo nivel de agua, pueden representar aptos para la construcción (gravas, gravillas, arenas). Su aprovechamiento no deja de ser una puesta en valor de un componente residual y problemático de los embalses, que puede ser de bajo coste (si los accesos son fáciles y las cantidades acumuladas importantes), permite recuperar volumen de embalse y evita la apertura de nuevas graveras en otros tramos de río susceptibles de mayor valor de conservación. d.

Gestión del nivel de embalse y de crecidas. Es sin duda la mejor opción desde un punto de vista ambiental, pero para ser eficaz requiere aplicarla de forma continuada e iniciarla preferentemente desde el momento de puesta en carga del embalse.


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Existen pocas opciones de aplicación. Así, se pueden generar crecidas controladas a través de los desagües de fondo (en combinación con otras tomas intermedias), con un determinado nivel de embalse y en un período de avenida o bien puede realizarse la misma operación en períodos sin crecidas naturales. En la gestión de avenidas, cuanto más bajo esté el nivel de embalse y mayor sea crecida natural recibida, más amplia e intensa es la remoción de sedimentos en el vaso de embalse en dirección a la presa. En la gestión de sueltas controladas, los mayores efectos de movilización de sedimentos se obtienen con embalses llenos y vaciados rápidos a través de los desagües de fondo. Sin duda la gestión de avenidas, combinada con una gestión de los niveles de embalse y de sueltas controladas es una buena opción de cara a la descolmatación de embalses. Es lo que se denomina «transparencias», como traducción del término francés «transparences» que hace alusión a una gestión de embalses en crecidas basada en el criterio de «lo salido por lo entrado». La mayor eficacia se consigue en los aprovechamientos fluyentes o semifluyentes. Sin embargo, estas y otras soluciones, no son aplicables de forma universal y el tamaño del embalse suele ser un aspecto determinante en la definición de la actuación correctora finalmente seleccionada.

8.4 CALIDAD DEL AGUA DEL RÍO USTUNA EN EL PUNTO DE INTERÉS Al haberse previsto con el Proyecto “Instalación del Servicio de Agua del Sistema de Riego Anchachuasi Vinchos, distrito de Vinchos - Huamanga - Ayacucho”, destinar los recursos hídricos disponibles del río Ustuna, para uso agrícola, es importante definir su calidad. Para tal efecto, se efectuó el análisis de calidad de las aguas del río Ustuna con fines agrícolas, en base a los muestreos realizados en la fase de campo (marzo de 2015), en el punto de interés de la unidad hidrográfica, clasificado como Clase C1-S1, es decir, sin limitaciones para su uso agrícola. 8.4.1 CALIDAD AGRÍCOLA DEL AGUA: MARCO TEÓRICO La calidad de agua de riego se evalúa por lo común de acuerdo al contenido de sales solubles, el porcentaje de sodio y el contenido de boro y bicarbonatos. Cuanto mayor sea el contenido de sales solubles, tanto mayores serán los riesgos de producir un suelo salino o de hacer que el agua del terreno está menos disponible para las plantas. Según (Manual N° 60, Laboratorio de Salinidad, Departamento de Agricultura de E.E.U.U. de N.A.), las aguas se PESCS - MUNI VINCHOS

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dividen en cuatro clases dependiendo de su contenido de sales solubles, evaluado mediante su valor de conductividad eléctrica (C.E). 8.4.2 CALIDAD AGRÍCOLA DEL AGUA DEL RÍO USTUNA Se sabe que no toda agua es adecuada para el riego. La no apta puede contener sustancias químicas tóxicas y/o bacterias dañinas a las plantas o a personas y animales que se alimentan con él, o que al reaccionar con el suelo, pueden producir características de humedad no aparentes. La evaluación de la calidad del agua del río Ustuna se ha realizado tomando muestras en la laguna y del río Ustuna después de la descarga de la laguna, cuyos análisis ha sido realizado en el Laboratorio de Suelos y Aguas del Programa de Investigación en Pastos y ganadería de la Universidad Nacional de San Cristóbal de Huamanga - Ayacucho, indicando el punto y época de muestreo. Los resultados del análisis físico, químico y biológico, de la muestra tomada durante la fase de campo (30 de marzo 2015) se muestran en el Cuadro N° 8.1. 8.4.3 INTERPRETACIÓN DE ANÁLISIS DE CALIDAD DEL AGUA DEL RÍO USTUNA Las dos muestras de agua analizadas, tomados en los puntos indicados, tienen resultados similares con la siguiente interpretación. 1. La Clasificación del agua basada en su Conductividad Eléctrica (CE<0.25) y Sales Solubles Totales (TDS<160), le tipifica como de Baja Salinidad; es decir con bajo peligro de salinidad, del que no se espera efectos dañinos sobre las plantas y suelos. 2. En cuanto al peligro de Sodio basado en el valor de Relación de Absorción de Sodio (SAR<10), le clasifica con Bajo Peligro de Sodio, puede usarse para el riego de casi todos los suelos, sin peligro de destrucción de la estructura. 3. En cuanto al peligro de Sodio basado en el valor de Carbonato de Sodio Residual (CSR<0), tiene valores negativos; es decir Ningún Peligro de Sodio, el Ca y Mg del agua no participan como carbonatos, ellos se mantienen activos para prevenir la acumulación de Na en los sitios de cambio de la CIC. 4. Con pH próximo al neutro, con sólidos en suspensión muy bajos de 0.014 a 0.018 g/litro y dureza total baja. 5. Los resultados del análisis bacteriológico reportan sin coliformes fecales y sin coliformes totales en la muestra. 6. El análisis parasitológico reporta Negativo, ausencia de parásitos en la muestra. Según los resultados de los análisis de laboratorio y su interpretación, el agua del río Ustuna en el punto de la laguna, así como en el escurrimiento del río Ustuna (captación o derivación para el proyecto), es clasificado como C1-S1, con baja salinidad, con bajo peligro de Sodio, con ausencia de coliformes fecales y parásitos; características que le atribuyen como AGUA DE BUENA CALIDAD, APTA PARA FINES DE RIEGO; es decir, SIN RESTRICCIONES PARA USO


159



AGRÍCOLA. Los resultados de los análisis de la calidad físico, químico y biológico del agua se muestra en el Cuadro N° 6.8 y en el Anexo respectivo. Cuadro N° 8.1. Resultados de análisis de calidad de agua del microcuenca Ustuna PARÁMETROS CATIONES (meq/litro) CALCIO (Ca++) MAGNESIO (Mg++) POTASIO (K+) SODIO (Na+) AMONIO (NH4+) ANIONES (meq/litro) BICARBONATOS (HCO3-) CARBONATOS (CO3=) CLORUROS (Cl-) FOSFATOS (PO4-3) NITRATOS (NO3) SULFATOS (SO4=) OTRAS DETERMINAC pH CE (dS/m) SOLIDOS EN SUSPENSION (g/litro) SALES SOLUBLES TOTALES (ppm) RELACION DE ADSORCION DE SODIO DUREZA TOTAL (ppm CaCO3) CLASIFICACION

LAGUNA USTUNACCOCHA

RIO USTUNA (DESCARGA LAGUNA)

0.38 0.18 0.05 0.71 0.00

0.48 0.32 0.06 0.79 0.00

0.44 0.00 0.78 0.00 0.00 0.09

0.40 0.00 0.89 0.00 0.00 0.35

6.60 0.127 0.014 24.0 1.34 28.0 C1-S1

7.38 0.159 0.018 26.0 1.25 40.0 C1-S1

Fuente: Análisis de Aguas y Suelos PIPG – UNSCH.


160


9


CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Revisado el Estudio Hidrológico, básico para el Instalación del servicio de Agua del Sistema de Riego Ustuna Anchachuasi, se formulan las siguientes Conclusiones y Recomendaciones. 9.1 CONCLUSIONES 1.

Se ha diagnosticado y determinado las características físicas de la microcuenca Ustuna en el punto de interés (descarga de la laguna Ustunaccocha), ubicada entre las cotas 4550 y 3950 m.s.n.m., presenta los siguientes parámetros geomorfológicos, morfométricos e índices representativos: Área A=22.78 km2, Perímetro P=29.05 km, Longitud paralelo al curso principal L=12.51 km, Ancho medio B=1.82 km, Coeficiente de Compacidad Kc=1.72, Relación de elongación Re=0.43, pendiente media de la cuenca Sc=4.71%, Altitud media de 4269.73 msnm, Altitud más frecuente 4325.03 msnm (3.94 km2 equivale 17.28%), El río Ustuna de tipo perenne, de Tercer Orden, con pendiente media de 4.80% y una densidad de drenaje de 0.68km/km2.

2.

Tales parámetros le caracterizan como una microcuenca de relieve bajo a moderado, de forma oblonga o alargada, con el curso principal de pendiente suave, que tendría una respuesta moderada a las precipitaciones debida a la forma de la unidad hidrográfica y la tendencia del hidrograma de descargas versus tiempo de concentración, con drenaje pobre y menor propensión a las crecientes.

3.

A falta de registros de información hidrometeorológica en la microcuenca Ustuna, se ha procesado y analizado información de cuencas vecinas en el periodo común de 1992 a 2013, de la red hidrometeorológica del río Cachi, generando información para la microcuenca Ustuna y para la zona de cultivos o áreas de riego del proyecto, empleados en el estudio hidrológico.

4.

Las características funcionales de la microcuenca Ustuna, referidas a las variables meteorológicas evaluadas que caracterizan el clima en la microcuenca de recepción y drenaje y en la parte media y baja donde su ubica el área a beneficiar con el proyecto, se detallan. En la microcuenca con una altitud media de 4270 m.s.n.m., la precipitación media mensual varía de 9.58 mm (Junio) hasta 196.41 mm (Febrero), con juna precipitación anual media de 1006.2 mm.; en la zona de cultivos es menor, variando de 7.51 a 150.86 mm en el mismo período, con una precipitación media anual de 756.7 mm.


161



5.

Las temperaturas media, máxima y mínima en la zona de riego son menores al de la microcuenca, por su ubicación geográfica y características ecológicas, que juntamente con las otras variables climáticas le dan condiciones favorables y propicio para desarrollar una agricultura con cultivos de importancia alimenticia y económica y una ganadería multipropósito; cuyas actividades se intensificarán con la dotación del agua de riego; salvo las temperaturas mínimas que descienden hasta -6°C (julio, agosto) es el riesgo para la producción agrícola cuando ocurra, como en toda la zona andina del Perú.

6.

El potencial hídrico de la microcuenca Ustuna es la disponibilidad del curso superficial del río del mismo nombre, alimentado por fuentes subterráneas, manantiales y humedales y las precipitaciones transformadas en escorrentía en los periodos de lluvia, caracterizando al río Ustuna de Tipo permanente y régimen variable en el año hidrológico. Con Rendimiento Hídrico de la microcuenca Ustuna de 7.88 l/seg/km2, valor característico para las cuencas de la sierra sur central peruana. Cuadro Nº 5.12: RENDIMIENTO DE LA MICROCUENCA USTUNA

MESES

RENDIEMIENTO AREA DE RENDIMIENTO ESCURRIMIENTO MEDIO MENSUAL CUENCA EN AL 75% DE ESTIMADO (lt/seg) (Lt/seg/Km2) ESTUDIO (Km2) PERSISTENCIA

Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre

7.

29.31 33.95 30.66 7.69 1.54 0.62 1.14 1.50 1.83 4.66 5.39 17.16

22.78 22.78 22.78 22.78 22.78 22.78 22.78 22.78 22.78 22.78 22.78 22.78

667.73 773.36 698.36 175.17 35.10 14.18 25.94 34.07 41.69 106.10 122.68 391.00

500.20 722.82 471.43 109.87 20.52 7.37 6.23 7.69 19.36 33.63 54.39 200.21


7.88

El caudal medio mensual generados para un año promedio por el método determinístico – estocástico de Lutz – Scholz del río Ustuna es de 257 l/seg y con 75% de persistencia 218 l/seg, con un Volumen escurrimiento Superficial de 6.5 MMC; lo que demuestra la suficiente disponibilidad de agua en la microcuenca para satisfacer las demandas de los sectores de riego de Anchachuasi y Ccasanccay, previa regulación del río. Los caudales medios mensuales, se resumen en el cuadro N°6.15.

CUADRO N° 6.15: RESUMEN DE CAUDALES MEDIOS MENSUALES GENERADOS EN LA MICROCUENCA USTUNA AL 75% DE PERSISTENCIA (m3/s) LUTZ SCHOLZ 31.00 DATOS CUENCA USTUNA DISPONIBLE (m3/s)

28.00

31.00

30.00

31.00

30.00

31.00

31.00

30.00

31.00

30.00

31.00

ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SET

OCT

NOV

DIC

0.5002 0.5002

0.7228 0.7228

0.4714 0.4714

0.1099 0.1099

0.0205 0.0205

0.0074 0.0074

0.0062 0.0062

0.0077 0.0077

0.0194 0.0194

0.0336 0.0336

0.0544 0.0544

0.2002 0.2002


TOTAL 2.1537 2.1537

MEDIA

MEDIA

0.1795 100.00% 0.1795 100.00%

162



8.

Los caudales máximos extraordinarios para diferentes periodos de retorno se muestra en el cuadro 7.18. Significa que el caudal máximo para un periodo de retorno de 50 años, para la descarga del embalse es de 15.26 a 17.29 m3/seg. CUADRO N° 7.37: RESUMEN CAUDALES MAXIMOS (m3/s) - MICROCUENCA DE USTUNA Tr (Años)

Método Racional

Método de Mac Math



Método Regional


5

13.31

9.50

12.59

8.67

10.48

19.67

11.52

10

14.84

10.34

14.06

10.78

14.99

23.27

13.23

25

16.90

11.47

16.02

13.85

20.95

28.43

15.59

50

18.38

12.25

17.43

16.07

25.46

32.12

17.29

100

19.72

12.88

18.72

17.95

29.97

35.24

18.80

300 500

21.79

13.83

20.72

20.85

37.12

40.01

21.12

22.47

13.96

21.38

21.27

40.45

40.70

21.71


9.

La estimación del transporte de sedimentos está comprendido entre valores de 171.10, 276, hasta 282.47 Tn/año, de cuyo análisis se puede deducir que el volumen de sedimentos estimado, en comparación con el volumen de agua a utilizarse, no producirá mayores problemas en el sistema de almacenamiento, captación, conducción y distribución del Proyecto Ustuna - Anchachuasi. Además se observa que el área de recepción tiene una fisiografía casi uniforme, con pendientes moderadas y LOS SUELOS, con cobertura natural de pastos, arbustos y árboles propios de su piso ecológico, NO MUESTRAN SIGNOS DE EROSION, el curso de agua con pendiente suave y velocidades moderadas, no generan situaciones de riesgo de acumulación de sedimentos en la microcuenca.

10. Según los resultados de los análisis de laboratorio y su interpretación, el agua del río Ustuna en el punto de la laguna, así como en el escurrimiento del río Ustuna (captación o derivación para el proyecto), es clasificado como C1-S1, con baja salinidad, con bajo peligro de Sodio, con ausencia de coliformes fecales y parásitos; características que le atribuyen como AGUA DE BUENA CALIDAD, APTA PARA FINES DE RIEGO; es decir, SIN RESTRICCIONES PARA USO AGRÍCOLA.


163



11. La oferta, demanda y balance hídrico del proyecto es el siguiente. El cuadro N° 6.15 resumen los caudales medios mensuales del río Ustuna en el punto de interés (captación o derivación) y la oferta del embalse Ustuna que destina un caudal de 325 l/seg para el sector de riego Anchachuasi.

Los caudales mensuales del río Ustuna en el punto de interés (derivación a la zona del proyecto) tiene un régimen variable, con caudales que varían desde 07 l/seg (junio) en época de estiaje hasta 723 l/seg (febrero) en época de precipitaciones; oferta que no cubriría la demanda del mes más crítico; por lo que ha sido necesario la regulación del río Ustuna, con la construcción de un embalse en la laguna Ustunaccocha, cuyo estudio ya fue aprobado y está en proceso de financiamiento. El cuadro N° 6.18 muestra el resumen de la demanda de agua con fines agrarios del proyecto, determinados teniendo en cuenta la cédula de cultivos optimizados para la zona de riego, que involucra a la producción agrícola tanto de campaña grande como de campaña chica, cuya demanda en términos de caudal mensual varía de 0.0007 m3/seg en el mes de febrero, hasta 0.325 m3/seg en el mes de setiembre; caudal demandado por una superficie cultivada de 1021.46 ha en campaña grande y de 650 ha de suelos cultivados en campaña chica. Todo ello considerando la distribución y aplicación de agua PESCS - MUNI VINCHOS

164



mediante sistema de riego presurizado por aspersión con énfasis a la campaña chica (época de estiaje).

El balance entre la disponibilidad de agua ofertada por la microcuenca Ustuna, regulado por el embalse Ustunaccocha, cuyo caudal disponible regulado para el sector de riego Anchachuasi es de 325 l/seg, y la demanda de agua con fines de riego de 1021.46 ha en campaña grande y de 650 ha especialmente en campaña chica, muestra un superávit durante gran parte del año, vale decir que los caudales de demanda varían desde 0.0007 m3/seg (febrero) hasta 0.325 m3/seg en el mes de octubre. Por lo que la demanda en los meses más críticos (setiembre, octubre) serán satisfechos con la disponibilidad de agua regulada por la presa Ustunaccocha, y con mayor holgura en el resto del año, tal como se observa en los cuadros N°6.19, 6.20 y 6.21 y su respectivo gráfico


165



12. Significa que la ejecución del proyecto permitirá incorporar por primera vez al sistema de producción intensiva bajo riego a un total de 1021.46 ha en la "campaña grande" o principal, entre cultivos estacionales y permanentes, como riego complementario y de 650 ha en época de estiaje o "campaña chica", como riego suplementario, mediante riego superficial por gravedad tecnificado y riego presurizado, y permitirá intensificar el uso del suelo en un periodo anual de campaña agrícola de 1,671.46 ha en producción, con las ventajas del riego, en el ámbito de influencia del proyecto, aprovechando la disponibilidad hídrica del río Ustuna y las condiciones agroclimáticas favorables para la producción agrícola pecuaria de la comunidad de Anchachuasi y sus 09 anexos; mejorando la seguridad alimentaria y la calidad de vida de más de 208 familias involucradas en el proyecto.


166



9.2 RECOMENDACIONES  1. Por tratarse de un proyecto nuevo en la zona, la Junta de Usuarios y las Comisiones respectivas deben estar reconocidas y formalizadas por la Administración Local de Agua - ALA Ayacucho y las entidades relacionadas tal como dispone la normatividad vigente; quienes dentro de su plan de actividades y el manejo de los instrumentos de gestión, establezcan el seguimiento y monitoreo a los planes de cultivo y riego, para el adecuado control y distribución del agua en función a la programación de riego establecido. 2.

Es proyecto contempla la construcción de la infraestructura hidráulica para la captación o derivación del río Ustuna, el sistema de conducción y distribución con reservorios de regulación horaria y el desarrollo de capacidades de los usuarios organizados; se recomienda a los agricultores la instalación de sistemas de riego tecnificado de altas eficiencias como los riego presurizados por aspersión y los localizados de alta frecuencia, no sólo para el ahorro de agua, sino para ampliar las áreas de riego e incrementar la productividad de los suelos de la zona de influencia del proyecto.


167



10 BIBLIOGRAFIA

ANA. MNAG-INRENA-IRH-ATDR-Ocoña-Pausa. “Evaluación de los Recursos Hídricos de la Cuenca del Río Ocoña”. Informe Final Ocoña. 2007. Chereque Moran, W. (1989), Hidrología para estudiantes de ingeniería civil, Pontificia Universidad Católica del Perú, obra auspiciada por CONCYTEC, Lima, Perú. Chow, Ven Te; Maidment, D. y Mays, L. (1980) Hidrología Aplicada. Microcuenca Graw Hill Interamericana S.A., Colombia. FAO (1998), Crop evapotranspiration, Guidelines for computing crop water requirements, FAO Irrigation and Drainage paper 56. Roma. Mejía, M. (1999). Análisis de Máximas Avenidas. DRAT, UNALM, Lima, Perú. Ministerio de Energía y Minas (1982). Evaluación del Potencial Hidroeléctrico Nacional Volumen V, Lima, Perú. ONERN (1975). Inventario, evaluación y uso racional de los recursos de la costa; Cuencas de los ríos Atico, Caraveli y Ocoña. Lima, Perú


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ANEXOS

Mapas del Estudio Hidrológico Mapas Temáticos Álbum de imágenes


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Hidrolg_anchach Final 30.05.15

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