estudio hidrologico presa peralcocha

8/21/2019 Estudio Hidrologico Presa Peralcocha

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ESTUDIO HIDROLOGICO DEL PROYECTO

“Creación de las Represas Sacracocha y Perolcocha, Distrito de Malvas"

I. DESCRIPCION GENERAL DE LOS VASOS Y DE LAS CUENCAS DE APORTE

1.1 UBICACIÓN:

La ubicación política y geográfica de los vasos y de las cuencas de aporte, son:

a) Ubicación Política:

Departamento : Ancash

Provincia : Huarmey

Distrito : Malvas

b) Ubicación Hidrográfica:

Quebrada : EropochaSub Cuenca : Río Malvas

Cuenca : Río Huarmey

1.2 HIDROGRAFIA DE LAS QUEBRADAS DE APORTE:

La quebrada de aporte a la laguna de Sacracocha, tienen su origen en las

cumbres de los cerros Panapunta y Ranrash.

La quebrada de aporte a la laguna de Perolcocha, tienen su origen en las

cumbres de los cerros Panapunta e Isacracochairca.

El 100% del área de las quebradas en estudio corresponde a la cuenca húmeda,

zona en la cual la precipitación pluvial representa un aporte efectivo al

escurrimiento superficial.

1.3 CARACTERISTICAS GEOMORFOLOGICOS

La cuenca de recepción es el ambiente hidrológico, en donde las aguas

superficiales provenientes de las precipitaciones y/o deshielos, son drenados porun sistema convergente de red hidrográfica, que se inicia en el divisor

topográfico y finaliza en la desembocadura o punto de aforo.

Los procesos hidrológicos son complejos y están en función de las

características climáticas y fisiográficas que inciden directamente en la conducta

de la cuenca. Por lo tanto, es importante cuantificar los parámetros

geomorfológicos de la cuenca, para establecer su efecto en el comportamiento

hidrológico de la misma.

Las características geomorfológicas que se consideran en este estudio son


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referidas a las quebradas de aporte al proyecto, que comprende desde el eje de

la represa hacia aguas arriba.

A) QUEBRADA DE APORTE A LA LAGUNA SACRACOCHA

- Area: El área total de drenaje de la Quebrada en estudio, es 0.394 km2.

- Perímetro: El perímetro de la Quebrada en estudio, es 2.431 km.

- Coeficiente de Compacidad: La Quebrada en estudio, tiene un coeficiente

de compacidad de 1.08, el cual indica que la unidad hidrográfica es oval

redonda, donde la respuesta hidrológica es rápida con respecto a una cuenca

de forma alargada.

- Elevaciones de la Quebrada: La elevación mínima de la Quebrada enestudio es 4380 m.s.n.m. y su elevación máxima 4670 m.s.n.m.

- Curva Hipsométrica: La curva hipsométrica, nos muestra el relieve que

presenta la quebrada de aporte, a través de la representación gráfica de la

relación entre las elevaciones del terreno y las superficies acumuladas por

debajo o por encima de dicha elevación. A partir de la curva hipsométrica, se

observa que la Quebrada en estudio, es una cuenca con valles no tan

profundos y praderas amplias, geológicamente se trata de una cuenca joven.

La curva hipsométrica, se muestra en el Cuadro Nº 01 y el gráfico Nº 01.


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3

4400

4450

4500

4550

4600

4650

4700

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

A l t i u d m . s . n . m

% Area

Gráfico Nº 01: CURVA HIPSOMETRICA - QUEBRADA LAGUNA SACRACOCHA

CUADRO Nº 01

CURVA HIPSOMETRICA – QUEBRADA DE APORTE – LAGUNA SACRACOCHA

Altitud(msnm)

Areasparciales

(Km2 )

Areas acumuladas(Km2 )

Areas que quedansobre las altitudes(Km2

)% del total

4400 0.049 0.049 0.394 12.353

4425 0.038 0.086 0.307 9.614

4450 0.037 0.123 0.271 9.276

4475 0.043 0.166 0.228 10.947

4500 0.051 0.217 0.176 13.019

4525 0.038 0.255 0.139 9.549

4550 0.071 0.326 0.067 18.131

4575 0.037 0.363 0.030 9.396

4600 0.014 0.377 0.017 3.433

4625 0.008 0.385 0.009 2.0114650 0.007 0.392 0.002 1.731

4670 0.002 0.394 0.000 0.542

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA

FUENTE: ELABORACION PROPIA


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4

- Elevación Media

La elevación media de la quebrada de aporte está dada por:

Por tanto, la elevación media de la Quebrada de aporte hacia la laguna

Sacracocha es igual a 4464.80 m.s.n.m.

- Pendiente del Cauce Principal de la Quebrada de Aporte

El perfil longitudinal del Cauce Principal va desde la cota mínima (4380

m.s.n.m.) a la cota máxima (4600 m.s.n.m). Recorriendo una longitud total de

0.747 km. La pendiente media del cauce principal es de 13.61%.

CUADRO Nº 02

COTAS, LONGITUD Y PENDIENTE PARCIAL

DE LA QUEBRADA DE APORTE A LA REPRESA SACRACOCHA

Cotas Desnivel longitud Pendiente

Inicial Final m m (S)

4380 4400.00 20.00 344.43 0.06 1429.32744

4400.00 4425.00 25.00 92.79 0.27 178.7707659

4425.00 4450.00 25.00 39.26 0.64 49.2002214450.00 4475.00 25.00 36.30 0.69 43.74491921

4475.00 4500.00 25.00 42.86 0.58 56.12840719

4500.00 4525.00 25.00 57.74 0.43 87.75256745

4525.00 4550.00 25.00 39.20 0.64 49.0809051

4550.00 4575.00 25.00 54.05 0.46 79.46997079

4575.00 4600.00 25.00 40.93 0.61 52.36756393

747.56 2025.84FUENTE: ELABORACION PROPIA

La quebrada de aporte delimitada se muestra en el plano HI-01.

B) QUEBRADA DE APORTE A LA LAGUNA PEROLCOCHA

- Area: El área total de drenaje de la Quebrada en estudio, es 0.142 km2.

- Perímetro: El perímetro de la Quebrada en estudio, es 1.732 km.

- Coeficiente de Compacidad: La Quebrada en estudio, tiene un coeficiente

de compacidad de 1.287, el cual indica que la unidad hidrográfica es oval,

donde la respuesta hidrológica es rápida con respecto a una cuenca de formaalargada.

*.

Ai hi Altitud Media

Ai

S

L

L


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5

4400

4425

4450

4475

4500

4525

4550

4575

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

A l t i u d m . s . n . m

% Area

Gráfico Nº 02: CURVA HIPSOMETRICA - QUEBRADA A LA LAGUNA PEROLCOCHA

- Elevaciones de la Quebrada: La elevación mínima de la Quebrada en

estudio es 4380 m.s.n.m. y su elevación máxima 4575 m.s.n.m.

- Curva Hipsométrica: La curva hipsométrica, nos muestra el relieve que

presenta la quebrada de aporte, a través de la representación gráfica de la

relación entre las elevaciones del terreno y las superficies acumuladas pordebajo o por encima de dicha elevación. A partir de la curva hipsométrica, se

observa que la Quebrada en estudio, es una cuenca con valles no tan

profundos y praderas amplias, geológicamente se trata de una cuenca joven.

La curva hipsométrica, se muestra en el Cuadro Nº 03 y el gráfico Nº 02.

CUADRO Nº 03

CURVA HIPSOMETRICA – QUEBRADA DE APORTE – LAGUNA PEROLCOCHA

Altitud(msnm)

Areasparciales

(Km2 )

Areas acumuladas(Km2 )

Areas que quedansobre las

altitudes(Km2 )% del total

4400 0.032 0.032 0.142 22.571

4425 0.017 0.049 0.093 11.741

4450 0.016 0.065 0.077 11.294

4475 0.020 0.085 0.057 14.136

4500 0.023 0.108 0.035 15.871

4525 0.011 0.118 0.024 7.429

4550 0.016 0.134 0.008 11.283

4575 0.008 0.142 0.000 5.676




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6

- Elevación Media

La elevación media de la quebrada de aporte está dada por:

Por tanto, la elevación media de la Quebrada de aporte hacia la laguna

Perolcocha es igual a 4461.50 m.s.n.m.

- Pendiente del Cauce Principal de la Quebrada de Aporte

El perfil longitudinal del Cauce Principal va desde la cota mínima (4380

m.s.n.m.) a la cota máxima (4525 m.s.n.m). Recorriendo una longitud total de

0.592 km. La pendiente media del cauce principal es de 16.72%.

CUADRO Nº 04

COTAS, LONGITUD Y PENDIENTE PARCIAL

DE LA QUEBRADA DE APORTE A LA REPRESA PEROLCOCHA

Cotas Desnivel Longitud Pendiente

Inicial Final m M (S)

4380 4400.00 20.00 227.59 0.09 767.7192983

4400.00 4425.00 25.00 42.01 0.60 54.45513748

4425.00 4450.00 25.00 61.35 0.41 96.10488761

4450.00 4475.00 25.00 89.00 0.28 167.92373214475.00 4500.00 25.00 136.51 0.18 318.9788602

4500.00 4525.00 25.00 35.37 0.71 42.06473134

591.82 1447.25FUENTE: ELABORACION PROPIA

La quebrada de aporte delimitada se muestra en el plano HI-01.

*.

Ai hi Altitud Media

Ai

S

L

L


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7

II. INFORMACION HIDROLOGICA

La información hidrometeorológica disponible para el estudio se ha recopilado de la

estaciones Malvas y Aija, que se ubican en la misma vertiente tanto a la quebrada de

aporte, como a la zona donde se va a irrigar, respectivamente. Se ha recopilado

información en lo que respecta a registros de precipitación, temperatura y humedad

relativa.

La ubicación de la estación, se indica en el Cuadro Nº 05.

CUADRO Nº 05

UBICACIÓN DE LA ESTACION HIDROMETEOROLOGICA

CONSIDERADA EN EL ESTUDIO

ESTACIONUBICACIÓN POLITICA UBICACIÓN GEOGRAFICA

DISTRITO PROVINCIALATITUD LONGITUD ALTITUD

SUR OESTE m.s.n.m.

MALVAS Malvas Huarmey 09° 56' 77° 39' 3500

AIJA Aija Aija 09:47:00 77:36:00 3363

FUENTE: SENAMHI

2.1 TEMPERATURA

La temperatura mensual para la zona de cultivos, ha sido calculada tomandocomo referencia los datos de temperatura mensual de la estación Aija, que se

ubica en la misma vertiente que la zona en estudio.

En el cuadro Nº 06, se muestra la temperatura media mensual para la zona del

proyecto.

CUADRO Nº 06

TEMPERATURA MEDIA MENSUAL (°C) PARA LA ZONA DE CULTIVO

Estación de Referencia “Estación Aija”

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC PROM.

8.6 8.4 8.2 8.9 9 8.9 8.7 8.7 8.9 8.7 8.7 8.6 8.69

FUENTE: SENAMHI


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2.2 HUMEDAD RELATIVA

Para el proyecto es recomendable usar los datos de la estación Aija, por ser la

estación que se ubica en la misma vertiente, con respecto a la zona de cultivos.

La humedad relativa media mensual calculada para la zona de cultivos, se

muestra en el cuadro Nº 07.

CUADRO Nº 07

HUMEDAD RELATIVA MEDIA MENSUAL ZONA DE CULTIVOSEstación de Referencia “Estación Aija”

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC TOTAL

73.5 74.4 77.4 75.3 70.7 66.7 64.6 62.6 65.3 69.5 70.8 71.5 70.2

FUENTE: SENAMHI

2.3 PRECIPITACIÓN

La precipitación es una de las variables hidrometeorológicas muy importantes

para evaluar y calcular la disponibilidad del recurso hídrico; como en la zona en

estudio no se cuenta con estaciones pluviométricas, ha sido necesario

encontrar un modelo regional donde relacione la precipitación media anual con la

altitud.

a) Precipitación Media Anual para las Quebradas de Aporte

La precipitación media anual para las quebradas de aporte, ha sido calculada

en base a los datos de precipitación media anual de la estación Malvas, para

el cual es necesario conocer las altitudes medias de las quebradas en

estudio.

Precipitación Media Anual para la Quebrada de Aporte a la Laguna

Sacracocha

Para la altitud media de la quebrada de aporte igual a 4464.0 m.s.n.m. y para

altitud de la estación Malvas igual a 3500.00 m.s.n.m., resulta un factor F =

1.2754, por lo que, para una precipitación media anual de la estación Malvas

igual a 517.9 mm, la precipitación media anual de la quebrada de aporte a la

laguna Sacracocha se estima igual a 660.2 mm.


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Precipitación Media Anual para la Quebrada de Aporte a la Laguna

Perolcocha

Para la altitud media de la quebrada de aporte igual a 4461.50 m.s.n.m. y

para altitud de la estación Malvas igual a 3500.00 m.s.n.m., resulta un factor F

= 1.2747, por lo que, para una precipitación media anual de la estación

Malvas igual a 517.9 mm, la precipitación media anual de la quebrada de

aporte a la laguna Sacracocha se estima igual a 660.0 mm.

b) Precipitación Mensual Generada para las Quebradas de Aporte

Tomando como base los valores de precipitaciones mensuales de la estación

Malvas, se generó la precipitación total mensual a las quebradas de aporte,

tomando como factor F = 1.275, para un período de 27 años (1981 – 2007).

En los cuadros 08 y 09, se presentan las precipitaciones medias mensuales

de las quebradas de aporte hacia las lagunas Sacracocha y Perolcocha,

respectivamente.

CUADRO Nº 08

PRECIPITACION MEDIA MENSUAL GENERADA (mm)

QUEBRADA DE APORTE A LA REPRESA SACRACOCHA

MES ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC TOTALMEDIA 98.4 182.9 180.6 57.0 9.1 0.3 0.0 0.5 3.9 20.8 31.0 75.9 660.2

D.EST 57.66 206.43 151.84 31.97 9.04 1.10 0.25 1.88 5.60 18.20 33.18 53.33 383.25


CUADRO Nº 09

PRECIPITACION MEDIA MENSUAL GENERADA (mm)

QUEBRADA DE APORTE A LA REPRESA PEROLCOCHA

MES ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC TOTAL

MEDIA 98.3 182.8 180.5 56.9 9.1 0.3 0.0 0.5 3.9 20.8 31.0 75.8 660.0

D.EST 57.64 206.32 151.74 31.94 9.04 1.10 0.25 1.88 5.60 18.18 33.16 53.30 383.05


c) Precipitación Media Anual para la Zona de Cultivos

La precipitación media anual para la zona de cultivos, se ha calculado

tomando en cuenta los datos registrados por la estación Malvas, que se


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10

muestra en el Cuadro Nº 10.

CUADRO Nº 10

PRECIPITACION MEDIA MENSUAL ZONA DE CULTIVOSESTACION MALVAS

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC TOTAL

77.2 143.4 141.6 44.7 7.1 0.3 0.0 0.4 3.1 16.3 24.3 59.5 517.9

FUENTE: SENAMHI

2.4 EVAPORACIÓN

La evaporación, es el agua evaporada a partir de una superficie, que puede ser

la del agua del suelo o las hojas; y como en la zona de estudio no se cuenta con

estaciones que registren dicho elemento meteorológico, se ha tomado como

referencia los datos proporcionados por la Estación Querococha, que se ubica a

una altitud de 3955 m.s.n.m. Cuadro Nº 11.

CUADRO Nº 11

EVAPORACIÓN MENSUAL (mm)

ESTACIÓN QUEROCOCHA

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC PROM.

79.8 82.5 85.8 78.8 69.7 60.0 58.9 61.5 68.8 77.6 72.0 73.6 72.4

FUENTE: SENAMHI

III. INFORMACION CARTOGRAFICA

Plano catastral (1/25,000), recopilado de COFOPRI (Ex PETT), hojas 20h-II-SO

Malvas y 20h-II-SE Cotaparaco.


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IV. DISPONIBILIDAD DE AGUA – QUEBRADAS DE APORTE A LAS REPRESAS

La disponibilidad del recurso hídrico a nivel del eje de las presas en estudio, hacia

aguas arriba de las quebradas de Aporte, ha sido calculada mediante el método de

precipitación – escorrentía, en vista que no existe estación de aforo en el lugar, ni

cercano a la zona en estudio.

4.1 DETERMINACION DEL VOLUMEN DE ESCURRIMIENTO ANUAL

Este escurrimiento se determinó en forma mensual con las relaciones siguientes

(Fuente Manual de Pequeñas Irrigaciones Fondo Perú – Alemania, Junio 2008):

Vm = C P A (1)

Donde:

VM = Volumen mensual

C = Coeficiente de escurrimiento

P = Precipitación pluvial del mes

A = Área de cuenca

La precipitación pluvial, para aplicar la fórmula de V = CPA, en cuencas

pequeñas, según el Manual de Pequeñas Irrigaciones Fondo Perú – Alemania,

bastará con la altitud media de la cuenca, por lo que para el presente estudio,

corresponderá la precipitación mensual generada.

Para la utilización del coeficiente de escurrimiento (C) se consideró, lo que

recomienda el Manual de Pequeñas Irrigaciones Fondo Perú – Alemania:

- Para cuencas pequeñas (hasta 5 Km2) en la Sierra a alturas mayores de 3500

m.s.n.m. y con terreno rocoso con mucha pendiente:

C = 0.60 a 0.70

Las quebradas de aporte hacia las represas Sacracocha y Perolcocha, se

encuentran en la condición indicada líneas arriba, por lo que para el presente

estudio, se toma C = 0.65.

El volumen de escurrimiento mensual generado para las quebradas de aporte

hacia las lagunas Sacracocha y Perolcocha (en miles de metros cúbicos por

mes), se calculó aplicando la ecuación (1).


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12

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC

75% PERSISTENCIA 14.35 18.00 23.50 11.20 0.20 0.00 0.00 0.00 0.00 2.40 3.10 12.70

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

V O L U M E N

M E N S U A L ( m m c )

GRAFICO Nº 03: VOLUMEN MENSUAL CON 75% DE PERSISTENCIA QUEBRADA APORTE A LA LAGUNA SACRACOCHA

En los cuadros Nº 12 y 13; en los gráficos Nº 03 y 04, se muestran los volúmenes

mensuales al 75% de persistencia para las Quebradas de aporte a la represas

Sacracocha y Perolcocha, respectivamente.

CUADRO N° 12VOLUMENES MENSUALES CON 75% DE PERSISTENCIA (miles de metros cúbicos)

QUEBRADA DE APORTE A LA REPRESA SACRACOCHA

VOLUMENES MENSUALES CON 75% DE PERSISTENCIA (mmc)


14.35 18.00 23.50 11.20 0.20 0.00 0.00 0.00 0.00 2.40 3.10 12.70


CUADRO N° 13

VOLUMENES MENSUALES CON 75% DE PERSISTENCIA (miles de metros cúbicos)

QUEBRADA DE APORTE A LA REPRESA PEROLCOCHA

VOLUMENES MENSUALES CON 75% DE PERSISTENCIA (mmc)


5.20 6.50 8.50 4.00 0.10 0.00 0.00 0.00 0.00 0.90 1.10 4.60



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13


75% PERSISTENCIA 5.20 6.50 8.50 4.00 0.10 0.00 0.00 0.00 0.00 0.90 1.10 4.60

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

V O L U M E N

M E N S U A L ( m m c )

GRAFICO Nº 04: VOLUMEN MENSUAL CON 75% DE PERSISTENCIA QUEBRADA APORTE A LA LAGUNA PEROLCOCHA


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200004.01 H

CE

V. DEMANDAS HIDRICAS EN LA ZONA DE RIEGOLa demanda de agua para el uso agrícola, no sólo está en función de la oferta de

agua, de tal manera que satisfaga la evapotranspiración, sino que depende de la

eficiencia de conducción, distribución y aplicación; así mismo también de la

intensidad y distribución temporal de la lluvia.

En la zona de riego, donde la explotación agrícola contempla la aplicación del riego

complementario, dicho elemento líquido se debe usar antes de que las plantas sufran

insuficiencias en sus actividades fisiológicas, el cual debe ser planeado mediante la

construcción de obras de derivación o regulación, planificando la agricultura que

permita adecuar la cédula de cultivo a las disponibilidades de agua en el lugar.

La zona de riego está ubicada donde el recurso hídrico es escaso, principalmente en

época de estiajes y no cuenta con información sobre consumo de agua de los

cultivos, ni estación climatológica propia, razón por la cual, para efectuar el cálculode la evapotranspiración potencial, se han utilizado los parámetros meteorológicos

calculados en el item II.

5.1 EVAPOTRANSPIRACIÓN POTENCIAL (ETp)

Para estimar la evapotranspiración potencial existen varias fórmulas empíricas,

en el presente estudio se ha evaluado considerando las recomendaciones

hechas por "El Riego" - Principios básicos a. Vásquez y l chang.

Los elementos meteorológicos necesarios para la aplicación del método de

Hargreaves son: Factores de evapotranspiración potencial, temperatura media

mensual, humedad relativa en %. Las ecuaciones matemáticas que permiten

evaluar la evapotranspiración potencial son:

CE CH TMF MF ET p *** Donde:

Etp : Evapotranspiración Potencial en ( mm/mes)

MF : Coeficiente mensual de evapotranspiración que se encuentra en función

de la latitud, 09° 50’ 00”

H : Altitud promedio de la zona de cultivos en m.s.n.m. (3200 msnm)

CH : Factor de corrección por humedad relativa del aire, cuando la humedad

relativa es menor de 64% se asume CH = 1.00

HR : Humedad relativa mensual expresado en %

Los valores de evapotranspiración potencial, se muestran en el Cuadro Nº 14.


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15

5.0)100(166.0 HRCH

CH = Factor de corrección por elevación (altitud)

Los valores de evapotranspiración potencial, se muestran en el Cuadro Nº 14.

CUADRO Nº 14

CALCULO DE LA EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL

MESES ENE. FEB. MAR. ABR. MAY. JUN. JUL. AGO. SEP. OCT. NOV. DIC.

Temperatura °C 8.6 8.4 8.2 8.9 9.0 8.9 8.7 8.7 8.9 8.7 8.7 8.6

ndice calóricomensual

2.00 1.94 1.88 2.09 2.12 2.09 2.03 2.03 2.09 2.03 2.03 2.00

Evapotrans. sincorregir( mm/mes/Ha)

79.80 82.52 85.80 78.84 69.66 60.03 58.86 61.51 68.79 77.56 72.04 73.63

Factor decorrección 0.7468 0.6952 0.6260 0.7643 0.9144 1.0000 1.0000 1.0000 0.9275 0.7857 0.8790 0.8523

Evapotrans.Corregida( Eto)(m3/mes/Ha)

715.10 688.42 644.53 723.09 764.41 720.30 706.33 738.13 765.58 731.27 759.84 753.03


5.2 CEDULAS DE CULTIVOS

La cédula de cultivo para la zona en estudio, se definió considerando los

siguientes criterios:- Capacidad de uso de la tierra- Aptitud de las tierras para riego- Cultivos tradicionales- Fechas posibles de siembra y cosecha de los cultivos.

La cédula de cultivos propuesto para el proyecto se muestra en el cuadro Nº 15

elaborado por el proyectista, tomando en cuenta los datos de la oficina de

estadística de la Dirección Regional de Agricultura – Ancash y en coordinación

con los beneficiarios.


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CUADRO Nº 15

CEDULA DE CULTIVOS DEL PROYECTO

CULTIVOS

MESES

AREAHas

PLANCULTIVOS

Has.ENE. FEB. MAR. ABR. MAY. JUN. JUL. AGO. SEP. OCT. NOV. DIC.

ARVEJAGRANO SECO

8.10 8.10 8.10 8.10 8.10 8.10 0.08 8.1

CEBADA 10.80 10.80 10.80 10.80 10.80 10.80 0.10 10.8

HABAS 9.30 9.30 9.30 9.30 9.30 9.30 0.09 9.3

TRIGO 11.47 11.47 11.47 11.47 11.47 11.47 0.11 11.5

PAPA 60.45 60.45 60.45 60.45 60.45 60.45 60.45 60.45 60.45 60.45 0.58 60.5

ALFALFA 4.70 4.70 4.70 4.70 4.70 4.70 4.70 4.70 4.70 4.70 4.70 0.04 0.04 4.7

TOTAL 104.8 104.8 104.8 104.8 44.4 44.4 65.2 65.2 65.2 65.2 65.2 60.5 1.00 104.8

FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA


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17

5.3 DEMANDA DE AGUA PARA USO AGRARIO

La determinación de la demanda de agua tiene igual importancia que la

disponibilidad; observándose que hay mayor posibilidad de equivocarse en la

obtención de la demanda, porque hay mayor incertidumbre en las variables,especialmente en la eficiencia.

a) Déficit de Humedad

La cantidad de agua que teóricamente debe suministrarse a los cultivos por

riego, es igual a la diferencia entre la evapotranspiración real y la

precipitación efectiva. La ecuación para el cálculo de la demanda es:

DH = ETR – PeDonde:DN : Déficit de Humedad

Pe : Precipitación efectiva

ETR : Evapotranspiración real o uso consuntivo

Los resultados se muestran en el Cuadro Nº 16. La precipitación

corresponde a valores de precipitación mensual al 75% de probabilidad,

cuyos resultados también se muestran en el Cuadro Nº 16.

b) Requerimiento de Agua

El requerimiento de agua depende de la eficiencia de conducción (Ec),

eficiencia de distribución (Ed) y la eficiencia de aplicación (Ea). La eficiencia

de riego (Er ) es el producto de las tres eficiencias.

Eficiencias

Se ha empleado una eficiencia global del 75% que contempla una eficiencia

por conducción de 0.90 (canal revestido), eficiencia por distribución de 0.85 y

eficiencia por aplicación de 0.70. El valor de Er = 0.75, sugiere mejorar laeficiencia de distribución y la eficiencia de uso, para lo cual es necesario

revestir el canal principal, ejecutar obras de distribución óptimas (compuertas,

partidores, etc.), capacitación al usuario en el manejo óptimo del recurso

hídrico.

El requerimiento de agua o también denominada como demanda bruta, viene

a ser el déficit de agua dividido por la eficiencia.

RA = DH (mm) /Ef.


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18

Donde:

RA : Requerimiento de Agua (mm/mes)

DH : Déficit de Humedad (mm/mes)

Ef : Eficiencia

Los resultados del cálculo del requerimiento de agua o demanda bruta se

muestran en el Cuadro Nº 16.

c) Número de Horas de Riego

Es el tiempo de riego efectivo en el que se podría utilizar el sistema. Está

expresado en horas. Para el presente estudio, por las costumbres,

condiciones climáticas, se está considerando 12 horas por día.

d) Requerimiento de Agua (m3 /mes)

El requerimiento de agua en metros cúbicos por mes, se toma en cuenta el

número de horas de riego, el área de riego.

e) Demanda de Agua del Proyecto

Es el caudal requerido por el sistema, de manera tal que se atiendan a todos

los usuarios. Se expresa en lt/s.

Los resultados del cálculo del caudal requerido, se muestran en el CuadroNº 16.

La máxima demanda de agua corresponde al mes de Abril con 55.87 lt/s; la

mínima demanda de agua corresponde a los meses de Mayo y Junio, que

son cubiertos por las precipitaciones; por lo tanto, el caudal de diseño del

canal de riego será igual a 60 lt/s.

El máximo volumen de agua por mes que se requiere para satisfacer la

demanda de agua corresponde al mes de Abril con 55.87 lt/s.

La demanda de agua calculada, considera 104.8 hectareas.


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CUADRO Nº 16

DEMANDA DE AGUA

DESCRIPCIÓNMESES

ENE. FEB. MAR. ABR. MAY. JUN. JUL. AGO. SEP. OCT. NOV. DIC.

Área cultivada por mes (has.) 1.00 1.00 1.00 1.00 0.42 0.42 0.62 0.62 0.62 0.62 0.62 0.62

Kc ponderado 0.77 0.62 0.80 1.03 0.34 0.22 0.70 0.56 0.29 0.41 0.62 0.70

Evapotranspiracion potencial(m3/mes/ha).

715.10 688.42 644.53 723.09 764.41 720.30 706.33 738.13 765.58 731.27 759.84 753.03

Evapotranspiracion real(m3/mes/ha).

549.63 425.23 514.25 747.79 259.07 161.63 496.04 416.21 219.76 298.48 472.27 528.84

Precipitación efectiva(m3/mes/ha)

98.46 182.89 180.60 57.01 9.06 0.38 0.00 0.51 3.95 20.79 30.99 75.89

Déficit de humedad (m3/mes/ha.) 451.17 242.34 333.65 690.78 250.02 161.25 496.04 415.70 215.81 277.69 441.28 452.95

Eficiencia de riego del proyecto 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75

Requerimiento de agua(m3/mes/ha.)

601.56 323.12 444.87 921.04 333.36 215.00 661.39 554.27 287.74 370.25 588.38 603.93

Numero de días del mes 31.00 28.00 31.00 30.00 31.00 30.00 31.00 31.00 30.00 31.00 30.00 31.00Número de horas de jornada deriego

16.00 16.00 16.00 16.00 16.00 16.00 16.00 16.00 16.00 16.00 16.00 16.00

Requerimiento de agua(lts/seg/ha:)

0.34 0.20 0.25 0.53 0.19 0.12 0.37 0.31 0.17 0.21 0.34 0.34

Demanda de agua del proyecto(lts/seg/ha.)

0.34 0.20 0.25 0.53 0.08 0.05 0.23 0.19 0.10 0.13 0.21 0.21

Demanda de agua del proyecto(lts/seg)

35.31 21.00 26.11 55.87 8.28 5.52 24.13 20.22 10.85 13.51 22.18 22.04



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20

VI. BALANCE HIDRICO Y REQUERIMIENTO DE EMBALSE

El balance hídrico y requerimiento de embalse, corresponde a los represamientos de

las Lagunas Sacracocha y Perolcocha, donde se han evaluado, considerando los

siguientes criterios:

- Demanda de agua para uso agrícola en el Proyecto de Irrigación, indicada en elCuadro Nº 16.

- Tiempo de riego de 16 horas.

- Disponibilidad de agua calculada, indicada en los Cuadros Nº 12 y 13.

- El balance hídrico se ha calculado para una eficiencia de riego Er = 0.75.

Con los volúmenes de descarga de las quebradas que se ubican aguas arriba de las

lagunas Sacracocha y Perolcocha, disponibles al 75% (cuadros Nº 12 y 13) y con los

requerimientos de riego calculados, se ha realizado el balance hídrico, lográndose

emplear el recurso casi en su totalidad.

El resultado del balance hídrico se muestra en el cuadro N° 17 y en el gráfico Nº 05,

considerando como aporte de las quebradas que se encuentran aguas arriba de las

Lagunas Sacracocha y Perolcocha. Existe déficit para cubrir con regulación de las

lagunas, en los meses de Abril a Noviembre (totalizando un déficit de 226,900 metros

cúbicos), el mayor déficit se observa en el mes de Abril en una cantidad 55.87lt/s,

esta deficiencia se solucionará de la siguiente manera:

Obra de regulación en las Lagunas Sacracocha y Perolcocha, mediante la

construcción de dos embalses, cuyo volumen total a almacenar es de 226 900

metros cúbicos, con lo que se garantiza cubrir la deficiencia de agua y de esta

manera satisfacer la demanda del proyecto.


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ENE. FEB. MAR. ABR. MAY. JUN. JUL. AGO. SEP. OCT. NOV. DIC.

DEMANDA DE AGUA EN lt/s eg 35.3 21.0 26.1 55.9 8.3 5.5 24.1 20.2 10.8 13.5 22.2 22.0

OFERTA DE AGUA EN lt/seg 60.0 60.0 60.0 60.0 60.0 60.0 60.0 60.0 60.0 60.0 60.0 60.0

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

O F E R T A

D E M A N D A M E N S U A L D E A G U A E N l t / s e g .

MESES DEL AÑO

BALANDE DE LA OFERTA Y LA DEMANDA

CUADRO Nº 17

BALANCE HIDRICO Y REQUERIMIENTO DE EMBALSE

AREA TOTAL DE CULTIVO 104.8 Has

DESCRIPCIONMESES DEL AÑO


DEMANDA TOTAL (Lts/Seg) 35.31 21.00 26.11 55.87 8.28 4.09 24.13 20.22 10.85 13.51 22.18 22.04

NUMERO DE HECTAREAS POR MES 104.8 104.8 104.8 104.8 44.4 44.4 65.2 65.2 65.2 65.2 65.2 60.5

CAUDAL DISPONIBLE (lt/s) 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60

DEFICIT PARA CUBRIR CON REGULACION(mm3/mes) 0.0 0.0 0.0 12.0 29.2 15.6 8.0 12.1 16.9 12.8 7.5 0.0NUMERO DE DIAS DEL MES 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31

VOLUMEN TOTAL DE REGULACION 226.900 mm3 Caudal de diseño del canal será: 60 lt/s

GRAFICO 05


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22

VII. HIDROGRAMA DE AVENIDAS ADIMENSIONAL SCS

Debido a que en la zona en estudio, no se cuenta con una estación hidrográfica que

registre datos de variación de caudal a través del tiempo en forma continua; para el

presente estudio se elaboró el hidrograma correspondiente a la cuenca de aporte

hacia la presa, utilizando el método del hidrograma adimensional SCS.

El hidrograma adimensional SCS, es un hidrograma sintético, y se elabora en

función de las características morfológicas de las microcuencas, como son: Area de

la cuenca, longitud del cauce principal, cotas aguas arriba y aguas abajo del cauce

principal, altura del exceso de precipitación, que ha sido calculado a partir de

precipitación máxima en 24 horas de la estación Malvas, para un período de retorno

de 100 años.

7.1 PASOS PARA LA ELABORACIÓN DEL HIDROGRAMA ADIMENSIONAL SCS

a) Calculo del Tiempo de Concentración (Tc):

El tiempo de concentración Tc, se ha estimado con la ecuación de Kirpich:

385.0

77.0

000325.0S

LTc

donde:

Tc : tiempo de concentración, hrL : longitud del cauce principal, en m

S : pendiente del cauce, en m/m

b) Calculo de la Duración en Exceso (de):

La duración en exceso, se calcula con la siguiente ecuación, que corresponde

para cuencas pequeñas:

Tcde

c) Calculo del Tiempo de Retraso (Tr):

El tiempo de retraso se estima mediante el tiempo de concentración Tc, de la

forma:

Tr = 0.6 Tc

d) Calculo del Tiempo Pico (Tp):

El tiempo pico se expresa como:

cc t t Tp 6.0


23/41

23

e) Calculo del Tiempo Base (Tb):

TpTb 67.2

f) Calculo de Precipitación en Exceso (hpe):

Según SCS, la precipitación en exceso está dada por:

S P

S P hpe

8.0

2.0 2

donde:

4.252540

N

S (cm)

N : es el número de curva, que varía en función de la cobertura vegetal,uso del terreno, información de suelos sobre la cuenca, condición

Hidrológica (N se encuentra en tablas).

P : precipitación máxima para un tiempo de retorno dado.

g) Calculo del Caudal Pico (Qp):

Tp

xAhpQp e208.0

Donde:

Qp : caudal pico, m3/s

hpe : altura de precipitación en exceso, en mm

A : área de la cuenca, en km2

Tp : tiempo pico, en hr

Calculados los valores de Qp y Tp, y tomando los datos de la relación t/tp y

q/qp, elaboramos el hidrograma adimensional correspondiente.

7.2 CÁLCULO DE LA PRECIPITACIÓN MÁXIMA PARA PERÍODO DE RETORNODE 100 AÑOS

Para este análisis se ha tenido en cuenta la información de precipitación máxima

en 24 horas de la estación Malvas; se ha seleccionado a la estación Malvas,

como la estación base para los cálculos, por tener un comportamiento de

similitud hidrológica a la zona en estudio y por contar con datos de precipitación

máxima diaria.


24/41

24

Los datos de precipitación máxima de 24 horas de la estación Malvas, tienen un

registro de 10 años (1992-2001).

Con los datos de precipitación máxima de 24 horas, se ha realizado la prueba de

ajuste para las distribuciones probabilísticas Normal, Log Normal 2 y 3parámetros, Gamma 2 y 3 parámetros, Gumbel, Log Pearson III, mediante el

programa HIDROESTA, tal como se muestran los resultados en el Cuadro Nº 18.

CUADRO Nº 18

PRUEBA KOLMOGOROV SMIRNOV – PRECIPITACION MAXIMA 24 HORAS

ESTACIÓN MALVAS

Distribución Delta Delta Los datos se ajustan

Probabilística Calculado Tabular a la distribuciónNormal 0.1306 0.4301 SI

Log Normal 2 parámetros 0.1055 0.4301 SI

Log Normal 3 parámetros 0.1362 0.4301 SI

Gamma 2 parámetros 0.1235 0.4301 SI

Gamma 3 parámetros 0.1177 0.4301 SI

Gumbel 0.1243 0.4301 SI

Log Pearson Tipo III -.- -.- -.-


De la prueba de Smirnov-Kolmogorov se observa que los datos de precipitación

máxima de 24 horas de la estación Malvas, se ajustan a las distribuciones

probabilísticas analizadas, pero las variables hidrometeorológicas extremas,

como en este caso se trata de precipitación máxima 24 horas, mejor se ajustan a

la distribución probabilística Log Normal de 2 parámetros, por tanto, se ha

calculado la precipitación máxima de 24 horas con dicha distribución y para

diferentes períodos de retorno, tal como se muestra en el Cuadro Nº 19.

CUADRO Nº 19

PRECIPITACIÓN MÁXIMA 24 HORAS PARA TR

ESTACIÓN MALVAS

Período de Ppmax

Retorno (años) 24 h (mm)

20 50.39

50 64.82

100 73.77

200 83.04



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25

7.3 CALCULO DE HIDROGRAMA ADIMENSIONAL PARA LAS QUEBRADAS DE APORTE A LA REPRESAS SACRACOCHA Y PEROLCOCHA

a) Quebrada de Aporte a la Represa Sacracocha

Para un área colectora de 0.394 km2, Longitud de cauce 0.748 km, pendiente del

cauce de 13.62%, precipitación máxima de 100 años de período de retorno igual

a 73.77 mm, número de curva igual a 65; y siguiendo los pasos indicados, se

han calculado los parámetros para el hidrograma, tal como se muestra en el

cuadro Nº 20.

CUADRO Nº 20

PARÁMETROS DEL HIDROGRAMA

QUEBRADA COLECTORA A LA REPRESA SACRACOCHA

Tiempo de Duración en Tiempo de Tiempo Tiempo Precipitación Caudal

concentración exceso retraso pico base en exceso Pico

hr hr hr hr hr mm m3/s

0.114 0.114 0.07 0.406 1.084 11.76 2.374


Con datos del pico del hidrograma “tp” y “Qp” y las coordenadas del hidrograma

adimensional SCS, se ha calculado el hidrograma resultante, multiplicando lascoordenadas por “tp” y “Qp”.

Con tp = 0.406 hr. y Qp = 2.374 m3/s, se obtiene el hidrograma unitario para la

quebrada de aporte hacia a la Represa Sacracocha, tal como se muestra en el

Cuadro Nº 21 y el gráfico Nº 06.


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26

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

0.000 0.122 0.244 0.325 0.406 0.487 0.609 0.771 1.056 2.030

Q ( m 3 / s )

Tiempo (hr)

GRAFICO Nº 06: HIDROGRAMA DE ENTRADA QUEBRADA DE APORTE - REPRESA SACRACOCHA

Hidrograma Entrada

CUADRO Nº 21

HIDROGRAMA ADIMENSIONAL DE LA QUEBRADA COLECTORA

A LA REPRESA SACRACOCHA

t Q(hr) m3/s

0.000 0.000

0.100 0.071

0.300 0.451

0.400 0.736

0.600 1.567

0.700 1.947

0.800 2.208

0.900 2.350

1.000 2.374

1.000 2.3501.200 2.208

1.300 1.899

1.500 1.614

1.700 1.092

1.900 0.783

2.200 0.499

2.600 0.261

3.200 0.095

5.000 0.000




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27

b) Quebrada de Aporte a la Represa Perolcocha

Para un área colectora de 0.142 km2, Longitud de cauce 0.592 km, pendiente del

cauce de 16.72%, precipitación máxima de 100 años de período de retorno igual

a 73.77 mm, número de curva igual a 65; y siguiendo los pasos indicados, sehan calculado los parámetros para el hidrograma, tal como se muestra en el

cuadro Nº 22.

CUADRO Nº 22

PARÁMETROS DEL HIDROGRAMA

QUEBRADA COLECTORA A LA REPRESA PEROLCOCHA

Tiempo de Duración en Tiempo de Tiempo Tiempo Precipitación Caudal

concentración exceso retraso pico base en exceso Picohr Hr hr hr hr mm m3/s

0.088 0.088 0.05 0.349 0.932 11.76 0.995


Con datos del pico del hidrograma “tp” y “Qp” y las coordenadas del hidrograma

adimensional SCS, se ha calculado el hidrograma resultante, multiplicando las

coordenadas por “tp” y “Qp”.

Con tp = 0.349 hr. y Qp = 0.995 m 3/s, se obtiene el hidrograma unitario para la

quebrada de aporte hacia a la Represa Sacracocha, tal como se muestra en el

Cuadro Nº 23 y el gráfico Nº 07.


28/41

28

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

0.000 0.105 0.209 0.279 0.349 0.419 0.524 0.663 0.907 1.745

Q ( m

3 / s )

Tiempo (hr)

GRAFICO Nº 07: HIDROGRAMA DE ENTRADA QUEBRADA DE APORTE - REPRESA PEROLCOCHA

Hidrograma Entrada

CUADRO Nº 23

HIDROGRAMA ADIMENSIONAL DE LA QUEBRADA COLECTORA

A LA REPRESA PEROLCOCHA

t Q(hr) m3/s

0.000 0.000

0.100 0.030

0.300 0.189

0.400 0.308

0.600 0.657

0.700 0.816

0.800 0.925

0.900 0.985

1.000 0.995

1.000 0.9851.200 0.925

1.300 0.796

1.500 0.677

1.700 0.458

1.900 0.328

2.200 0.209

2.600 0.109

3.200 0.040

5.000 0.000




29/41

29

VIII. DIMENSIONAMIENTO DE LA PRESA

8.1 LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO DE LOS VASOS

El levantamiento topográfico de los vasos es un aspecto importante en el diseño

de una presa, a partir de este plano se determinará la capacidad y las áreas deembalse a diferentes elevaciones, además para estimar las pérdidas por

evaporación.

Además el plano topográfico del vaso es una herramienta básica, para los

estudios hidrológicos, geológicos, geotécnicos.

8.2 CURVA ALTURA – ÁREA – VOLUMEN

La curva Altura – Volumen, nos da un volumen del vaso para una altura

determinada de presa.

En el plano a curvas de nivel de los vasos, se calcula el área encerrada por la

cota h2, considerando que el punto del lecho del cauce se encuentra en la cota

más baja h1 tendrá el área del espejo de agua a 1 metro de altura; de la misma

manera se calcula el área para la cota h3 y así sucesivamente hasta llegar a la

cota hn.

Para calcular el volumen en cota h1 (V1) por la altura correspondiente; el volumende la cota h2 (V2) se calcula mediante la siguiente relación:

212113

Ah Ah Ah Ahh

VhVm

Donde:

Vh1 : Volumen en la cota h1

Ah1 : Área encerrada por la curva de nivel de cota h 1

Ah2 : Área encerrada por la curva de nivel de cota h2∆h = Diferencia entre las cotas de h1 y h2

En los cuadros Nº 24 y 25, se muestran los datos de elevación, área y volumen

acumulados de los vasos de la represas Sacracocha y Perolcocha,

respectivamente; y en los gráfico Nº 08 y 09, se muestran las curvas Altura-Área-

Volumen.


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30

CUADRO Nº 24

DATOS PARA LA CURVA H-A-V DEL VASO – REPRESA SACRACOCHA



COTA

(m.s.n.m)AREA (m2) DELTA (h)

VOLUMEN

(m3

)

VOL. ACUM

(m3

)4397 17629.05 1 17814.525 0

4398 19373.446 1 20494.391 17679.866

4399 20893.194 1 22528.538 40208.404

4400 22462.844 1 26673.282 66881.686

4401 24084.163 1 30268.796 97150.482

4402 25750.065 1 32992.472 130142.954

4403 26831.19 1 36288.775 166431.729


31/41

31

CUADRO Nº 25

DATOS PARA LA CURVA H-A-V DEL VASO – REPRESA PEROLCOCHA

COTA(m.s.n.m)

AREA (m2) DELTA (h)VOLUMEN

(m3)VOL. ACUM

(m3)

4397 4625.237 1 10312.619 8312.619

4398 7135.356 1 14835.131 23147.750

4399 8667.823 1 16889.176 40036.926

4400 10295.148 1 18469.826 58506.752

4401 11639.939 1 19960.667 78467.419



8.3 VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO Y NIVEL DE ALMACENAMIENTO MÁXIMO

DE OPERACIÓN (NAMO)

La determinación del almacenamiento útil necesario, se ha realizado con la

finalidad de verificar el volumen de agua a almacenar, de esta manera satisfacer

el déficit de agua que se observa cuando se realiza el balance hídrico y por tantogarantizar la demanda de agua para riego.


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32

Según el balance hídrico y requerimiento de regulación (cuadro Nº 17), el

volumen total de regulación es igual a 226 900 metros cúbicos.

Por tanto el volumen de almacenamiento, para el presente estudio, está limitadoa la capacidad de almacenamiento de los vasos de las Lagunas Sacracocha y

Perolcocha, como a continuación se detalla:

De acuerdo a la disponibilidad de agua, por cuenca de aporte, y para satisfacer

la demanda de agua para riego , se plantea almacenar un volumen de 226 900

metros cúbicos.

El volumen total a almacenar, comprende la demanda de agua por riego (Vr=

226 900 m3

) más volumen de pérdida por evaporación (Ve = 1 515 m3

), Vt = 228415 m3.

Para el volumen que se ha calculado (226 900 m3), de acuerdo a la capacidad

desde el punto de vista topográfico de los vasos de las lagunas y de la curva

Altura-Area-Volumen, se plantea los volúmenes a almacenar y sus

correspondientes cotas. (Cuadro Nº 26).

CUADRO Nº 26

VOLUMEN A ALMACENAR Y COTAS

LAGUNAS: SACRACOCHA Y PEROLCOCHA

NOMBRE DELVASO

VOLUMEN DE ALMACEN.

COTATOPOGRAFICA

m3 m.s.n.m.

SACRACOCHA 166432 4401.50

PEROLCOCHA 78467 4400.20

TOTAL 266900

Por tanto, el Nivel de Aguas Máximas de Operación será:

- Para la laguna Sacracocha:

NAMO = 4401.50 m.s.n.m.

- Para la laguna Perolcocha:

NAMO = 4400.20 m.s.n.m.


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33

8.4 CARGA SOBRE EL ALIVIADERO DE DEMASÍAS – NIVEL DE

ALMACENAMIENTO MÁXIMO EXTRAORDINARIO (NAME)

En una presa, se deberá tener en cuenta que el agua nunca debe verter por sucresta por lo que se dimensionará el aliviadero con la suficiente capacidad para

dejar escapar el agua excedente o de avenidas que cabe en el espacio

destinado para el almacenamiento.

Para determinar el tamaño del aliviadero, se ha realizado un estudio de variación

de niveles utilizando el hidrograma de avenidas máximas en función del

hidrograma sintético (calculado en VII) y de las curvas de volúmenes – alturas

del vaso (indicadas en 8.2).

El análisis de variación de niveles nos da el tamaño de aliviadero desde el punto

de vista hidrológico, el cual será redimensionado mediante el diseño hidráulico y

la correspondiente altura de presa.

El estudio de variación de niveles se ha realizado utilizando un computador,

aplicando un programa que desarrolla este estudio (HEC HMS), recomendado

por el Bureau of Reclamation, en su obra Small Dams.

Utilizando el Hidrograma de Avenidas de Diseño, la Curva de Almacenamientoen función de alturas representado en gasto de descarga, por la curva de

descarga del vertedor en función de la elevación del nivel de la superficie del

vaso se ha desarrollado los criterios dados por el Bureau of Reclamation, en su

obra Small Dams.

a) Laguna Sacracocha

En el cuadro Nº 27 se muestra la relación Altura – Descarga – Almacenamiento;

y en el cuadro Nº 28 se muestra el tránsito de avenidas de la represa

Sacracocha tomando en cuenta el hidrograma de entrada, las curvas H-A-V y los

datos del cuadro 24.


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CUADRO Nº 27

ALTURA - DESCARGA – ALMACENAMIENTO

H S Qs 2S/Delta t + Qm m3 m3/s m3/s

4401.50 87206.719 0.000 715.98

4401.55 88452.343 0.057 726.27

4401.60 89697.966 0.162 736.6

4401.65 90943.590 0.297 746.96

4401.70 92189.213 0.457 757.35


CUADRO Nº 28

TRANSITO DE AVENIDAS - REPRESA SACRACOCHA

Q e Tiempo I1 + I2 2S/Delta t - Q1 2S/Delta t + Q2 Qs

m3/s hr m

3/s m

3/s m

3/s m

3/s

(1) (2) (3) (4) (5) (6)

0.000 0.000 715.98

0.071 0.041 0.071 716.051 716.051 0.000

0.451 0.122 0.522 716.567 716.573 0.003

0.736 0.162 1.187 717.734 717.754 0.010

1.567 0.244 2.303 719.993 720.037 0.022

1.947 0.284 3.514 723.423 723.507 0.042

2.208 0.325 4.155 727.438 727.578 0.070

2.350 0.365 4.558 731.766 731.996 0.115

2.374 0.406 4.724 736.168 736.490 0.161

2.350 0.406 4.724 740.456 740.892 0.218

2.208 0.487 4.558 744.47 745.014 0.272

1.899 0.528 4.107 747.933 748.577 0.322

1.614 0.609 3.513 750.714 751.446 0.366

1.092 0.690 2.706 752.628 753.420 0.396

0.783 0.771 1.875 753.677 754.503 0.413

0.499 0.893 1.282 754.119 754.959 0.420

0.261 1.056 0.760 754.041 754.879 0.4190.095 1.299 0.356 753.573 754.397 0.412

0.000 2.030 0.095 752.868 753.668 0.400

Qmáx salida = 0.420


Del cuadro Nº 28, se tiene que el caudal pico de salida es de 0.420 m 3/s.

Además cabe indicar, que el tránsito de avenidas se ha realizado para un

vertedero de descarga libre, para una longitud de vertedero igual a 3.00 m.


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35

Para el caudal pico de 0.420 m3/s, corresponde una cota de 4401.688 msnm.

Por tanto:

NAME = 4401.70 m

La carga sobre el aliviadero es igual a 0.200 m.

b) Laguna Perolcocha

En el cuadro Nº 29 se muestra la relación Altura – Descarga – Almacenamiento;

y en el cuadro Nº 30 se muestra el tránsito de avenidas de la represa Perolcocha

tomando en cuenta el hidrograma de entrada, las curvas H-A-V y los datos del

cuadro 25.

CUADRO Nº 29

ALTURA - DESCARGA – ALMACENAMIENTO

H S Qs 2S/Delta t + Q

M m3 m3/s m3/s

4400.200 27698.885 0.000 264.55

4400.225 27972.902 0.010 267.18

4400.250 28246.919 0.029 269.82

4400.275 28520.935 0.053 272.46

4400.300 28794.952 0.081 275.10

4400.325 29068.969 0.113 277.75

4400.350 29342.985 0.149 280.41

4400.375 29617.002 0.187 283.06



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CUADRO Nº 30

TRANSITO DE AVENIDAS - REPRESA PEROLCOCHA

Q e Tiempo I1 + I2 2S/Delta t - Q1 2S/Delta t + Q2 Qs

m3/s Hr m3/s m3/s m3/s m3/s

(1) (2) (3) (4) (5) (6)

0.000 0.000 264.55

0.030 0.035 0.030 264.58 264.580 0.000

0.189 0.105 0.219 264.797 264.799 0.001

0.308 0.140 0.497 265.288 265.294 0.003

0.657 0.209 0.965 266.241 266.253 0.006

0.816 0.244 1.473 267.686 267.714 0.014

0.925 0.279 1.741 269.375 269.427 0.026

0.985 0.314 1.910 271.201 271.285 0.042

0.995 0.349 1.980 273.059 273.181 0.061

0.985 0.349 1.980 274.879 275.039 0.0800.925 0.419 1.910 276.587 276.789 0.101

0.796 0.454 1.721 278.066 278.308 0.121

0.677 0.524 1.473 279.265 279.539 0.137

0.458 0.593 1.135 280.102 280.400 0.149

0.328 0.663 0.786 280.576 280.888 0.156

0.209 0.768 0.537 280.795 281.113 0.159

0.109 0.907 0.318 280.795 281.113 0.159

0.040 1.117 0.149 280.63 280.944 0.157

0.000 1.745 0.040 280.364 280.670 0.153

Qmáx salida = 0.159


Del cuadro Nº 30, se tiene que el caudal pico de salida es de 0.159 m 3/s.

Además cabe indicar, que el tránsito de avenidas se ha realizado para un

vertedero de descarga libre, para una longitud de vertedero igual a 1.50 m.

Para el caudal pico de 0.159 m3/s, corresponde una cota de 4400.357 msnm.

Por tanto: NAME = 4400.40 m

La carga sobre el aliviadero es igual a 0.200 m.

8.5 BORDE LIBRE (BL)

Las presas deben tener suficiente borde libre arriba del nivel máximo del

embalse para que las ondas no puedan sobrepasar la cresta. El oleaje en un

embalse es causado por el viento y por los movimientos propios del agua.


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37

Para embalses pequeños la acción del viento se puede considerar con un factor

de seguridad adicional en el borde libre de la presa.

El oleaje causado por el viento se calcula por medio de fórmulas empíricas delas cuales dos ejemplos son:

- Formula de Stevenson – Monitor:

40 272.00323.076.0 F VF h

ho = altura de la ola [m]

V = velocidad del viento [km/h]

F = fetch [km]

Para el estudio de la velocidad de viento en la zona en estudio, se ha

procesado la velocidad media mensual, registrada en la Estación

Querococha, la cual tiene un período de registro histórico de 10 años (1985-

1994). Ver Cuadro Nº 31.

CUADRO Nº 31

VELOCIDAD DE VIENTO MENSUAL

ESTACIÓN QUEROCOCHA

AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC PROM.

1985 3.6 6.0 5.0 3.5 5.5 7.0 8.0 6.8 6.1 4.0 5.1 3.9 5.38

1986 4.0 3.9 3.5 3.5 4.0 7.1 6.5 7.2 7.2 5.1 4.5 4.6 5.09

1987 4.1 4.2 3.8 5.1 5.6 6.5 5.1 4.1 5.1 4.8 3.9 4.8 4.76

1988 4.5 3.5 4.8 4.9 5.2 4.1 6.2 5.1 4.5 3.9 4.0 3.1 4.48

1989 4.1 4.2 3.8 5.1 6.5 6.2 4.7 3.9 3.8 5.9 3.8 3.9 4.66

1990 3.9 4.2 5.1 4.8 6.8 4.4 5.1 5.9 4.5 4.1 4.1 4.2 4.76

1991 3.2 5.1 3.9 5.1 4.1 4.1 4.8 8.1 6.7 5.1 3.8 3.1 4.76

1992 4.5 4.8 4.1 4.8 5.4 5.9 4.9 5.2 4.2 4.8 3.5 3.5 4.63

1993 4.2 5.1 4.1 5.1 4.9 5.1 5.1 4.5 4.2 4.8 3.9 3.7 4.56

1994 4.3 4.2 4.5 4.2 4.8 6.1 5.8 5.5 4.6 4.3 4.1 4.76Prom. 4.04 4.52 4.26 4.61 5.28 5.65 5.60 5.66 5.18 4.71 4.09 3.89 4.78

FUENTE: SENAMHI

Del cuadro Nº 31, se aprecia que la velocidad promedio mensual oscila entre

3.89 m/s que corresponde al mes de diciembre a 5.66 m/s correspondiente al

mes de agosto.

Para el presente estudio, se tomará una velocidad de viento igual a 20.38

km/h, que es el valor máximo que corresponde a condiciones más

desfavorables.


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38

Para una velocidad de viento igual 20.38 km/h, fetch de cada uno de los

vasos de las lagunas y según Stevenson – Molitor, la altura de las olas, se

muestra en el cuadro Nº 32.

CUADRO Nº 32

CALCULO DE BORDE LIBRE

STEVENSON MOLITOR

REPRESAVEL. VIENTO FETCH B.L.

km/h km M

SACRACOCHA 20.38 0.24 0.640

PEROLCOCHA 20.38 0.18 0.600


- Formula de Diakon:54.024.071.0

0 0186.0 P F V h

ho = altura de la ola [m]

V = velocidad del viento [m/s]

F = fetch [km]

P = altura de la presa [m]

Para una velocidad de viento igual 5.66 m/s, fetch correspondientes a los

vasos de las lagunas Sacracocha y Perolcocha, alturas de las presas, según

Diakon, las alturas de las olas, son los que se muestran en el cuadro Nº 33.

CUADRO Nº 33

CALCULO DE BORDE LIBRE

SEGÚN DIAKON

REPRESA VEL. VIENTO FETCH ALTURA B.L.m/s Km PRESA m M

SACRACOCHA 5.66 0.18 5.50 0.11

PEROLCOCHA 5.66 0.24 4.00 0.10


Por tanto, el borde libre se toma del cuadro Nº 32.


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8.6 ALTURA DE LAS PRESAS (HP)

Las alturas de las presas, corresponde a las cotas de coronación de las presas y

resulta de:

COTA DE CORONACIÓN = COTA NAME + BL

En el cuadro Nº 34, se muestra la cota de coronación de las presas Sacracocha

y Perolcocha.

CUADRO Nº 34

COTA DE CORONACIÓN

PRESANAME BL CORONA

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

SACRACOCHA 4401.70 0.80 4402.50PEROLCOCHA 4400.40 0.60 4401.00


Como se conoce las cotas de fondo de las presas, entonces las alturas de las

presas (HP), son tal como se muestra en el cuadro Nº 35.

HP = COTA DE CORONACIÓN – COTA FONDO

CUADRO Nº 35

ALTURA DE LA PRESA

REPRESACOTA FONDO CORONA

ALTURA DEPRESA

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

SACRACOCHA 4397.00 4402.50 5.50

PEROLCOCHA 4397.00 4401.00 4.00



40/41

40

4401.70 4401.50

4397.30

5.50

4402.50

NAME NAMO

NAMINO

COTA COR.

4397.00

8.7 RESUMEN DE LA DIMENSIÓN DE LA PRESA:

REPRESA SACRACOCHA :

a) Nivel Mínimo de Agua (NAMINO) : 4397.30 msnm b) Nivel Máximo de Operación (NAMO) : 4401.50 msnm

c) Nivel de Máximas Extraordinarias (NAME) : 4401.70 msnm

d) Cota de coronación : 4402.50 msnm

e) Carga de Agua sobre el vertedero (h) : 0.20 m

f) Borde Libre (BL) : 0.80 m

g) Altura de la Presa (HP) : 5.50 m

h) Longitud Efectiva del Vertedero (L) : 3.00 m

i) Volumen útil de almacenamiento : 87 535.00 m3


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4400.40 4400.20

4397.30

4.00

4401.00

NAME NAMO

NAMINO

COTA COR.

4397.00

REPRESA PEROLCOCHA:

a) Nivel Mínimo de Agua (NAMINO) : 4397.30 msnm

b) Nivel Máximo de Operación (NAMO) : 4400.20 msnm

c) Nivel de Máximas Extraordinarias (NAME) : 4400.40 msnm

d) Cota de coronación : 4401.00 msnm e) Carga de Agua sobre el vertedero (h) : 0.20 m

f) Borde Libre (BL) : 0.60 m

g) Altura de la Presa (HP) : 4.00 m

h) Longitud Efectiva del Vertedero (L) : 1.50 m

i) Volumen útil de almacenamiento : 27 880.00 m3

estudio hidrologico presa peralcocha

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