HIDROLOGIA HUAMBALPA

2015 ESTUDIO HIDROLÓGICO

PROYECTO: “INSTALACIÓN

DEL SERVICIO DE AGUA DEL SISTEMA DE RIEGO WASAWAYQU, PAMPAYAPU, PUKAPUKA, RAYUSQA, CHICMO, VEGAPATA Y MILLAWA WAYQU EN LA COMUNIDAD DE HUAMBALPA, DISTRITO

MUNICIPALIDAD DSITRITAL DE HUAMBALPA PERFIL DEL PROYECTO: “INSTALACIÓN DEL SERVICIO DE AGUA DEL SISTEMA DE RIEGO WASAWAYQU, PAMPAYAPU, PUKAPUKA, RAYUSQA, CHICMO, VEGAPATA Y MILLAWA WAYQU EN LA COMUNIDAD DE HUAMBALPA, DISTRITO DE HUAMBALPA - VILCAS HUAMÁN – AYACUCHO”

INDICE- ESTUDIO HIDROLÓGICO 1. GENERALIDADES..................................................................................................3 1.1. Información Básica..................................................................................................4 1.1.1. Cartografía y Topografía.....................................................................................4 1.1.2. Cuenca de Interés...............................................................................................4 1.1.3. Hidrografía.-..........................................................................................................7 1.1.4. Área y Perímetro de Cuenca.............................................................................7 1.1.5. Altura Media de la Cuenca (Hm).......................................................................8 1.1.6. Tiempo de Concentración...................................................................................8 1.1.7. Forma de la Cuenca............................................................................................9 Coeficiente de Compacidad............................................................................................10 1.1.8. Relieve de la Cuenca........................................................................................11 Elevación Media de la Cuenca........................................................................................11 Pendiente del Cauce Principal........................................................................................11 Longitud de máximo recorrido.......................................................................................12 Densidad de Drenaje (Dd)................................................................................................13 Extensión media del escurrimiento superficial (Es).................................................13 Dónde:....................................................................................................................................14 Es: Extensión de escurrimiento Superficial......................................................................14 Li : Suma de la longitud de los ríos de 1er , 2do y 3 er orden (Km).............................14 A : Área de la microcuenca (km2).....................................................................................14 Fuente: Elaboración propia.............................................................................................14 1.1.9.

Climatología........................................................................................................14

Metodología de Cálculo – Resultados de ETp......................................................18

2. 2.1. 2.2.

HIDROLOGIA DEL PROYECTO.........................................................................21 GENERALIDADES:...............................................................................................21 METODOLOGÍA EMPLEADA..............................................................................21

Actividades Preliminares................................................................................... 21 Sistematización de la información cartográfica.....................................................22 Información básica existente consultada.............................................................22

2.3. INFORMACION DE ESTACIONES CERCANAS AL PROYECTO................22 Cuadro 16- ESTACIONES METEOROLOGICAS SELECCIONADA..........................23 2.4. ANALISIS DE LA INFORMACIÓN PLUVIOMÉTRICA....................................23 Registros de Precipitación Usadas...............................................................................23 Análisis de Consistencia y Homogeneidad......................................................................23 2.4.1.

ANÁLISIS DE DOBLE MASA...........................................................................24

Grupo PT01................................................................................................... 28

2.4.2. COMPLETACION Y EXTENCION DE DATOS PARA LA ESTACIONES EN ESTUDIO....................................................................................................................31 Aspectos Generales y Características del Modelo Usado – Modelo HEC-4..............31

2015

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2.4.3. RESULTADOS OBTENIDOS EN LA GENERACIÓN DE PRECIPITACIÓN COMPLETACION.............................................................................................................34 2.5. CALCULO DE LA PRECIPITACION EN LA MICROCUENCA.......................38 Análisis Regional para el Cálculo de la ecuación Altura Vs Precipitación..................38 2.6. Precipitación al 75% de Persistencia.................................................................42 3. CAUDALES............................................................................................................43 GENERACION DE CAUDALES PROMEDIO MENSUALES EN LA MICROCUENCA CHAUPICHACAHUAYCCO.............................................................44 4. FACTIBILIDAD HIDROLÓGICA DEL PROYECTO..........................................46 5. MAXIMAS AVENIDAS...........................................................................................47 Microcuenca de Drenaje...............................................................................................47 Cuadro Nº 28-Precipitaciones Máximas en 24 Horas para diferentes Períodos de Retorno. Unidad Hidrográfica Chaupichacahuayco...................................................49 Cuadro Nº 29....................................................................................................................50 5.1. Máxima avenidas en la intersección del camino y la quebrada Chaupichacahuaycco......................................................................................................51 6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES....................................................52

ESTUDIO HIDROLÓGICO 1.

GENERALIDADES

La Comisión de Regantes de

Huambalpa, de los sectores de riego Wasawayqu,

Pampayapu, Pukapuka, Rayusqa, Chicmo, Vegapata

y Millawa Wayqu, no tienen

ninguna infraestructura principal de riego. Por esta razón la comunidad de Huambalpa

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a través de sus autoridades ha solicitado la pronta intervención del Gobierno local, para dar solución al problema que vienen afrontando los beneficiarios por la falta de agua de riego para los cultivos. De esta manera el estudio nace como resultado de una necesidad sentida y por iniciativa de los pobladores de la comunidad beneficiaria del sistema de riego Wasawayqu, Pampayapu, Pukapuka, Rayusqa, Chicmo, Vegapata y Millawa Wayqu, quienes se dedican a la producción agrícola como actividad principal para el desarrollo de sus vidas cotidianas; los mismos pobladores solicitan permanentemente a la Municipalidad de Huambalpa el reconocimiento de sus problemas. En estas circunstancias La Municipalidad Distrital de Huambalpa en coordinación con la Comunidad, asume su rol protagónico e inicia con el ciclo de vida del

proyecto

“INSTALACIÓN DEL SERVICIO DE AGUA DEL SISTEMA DE RIEGO WASAWAYQU, PAMPAYAPU, PUKAPUKA, RAYUSQA, CHICMO, VEGAPATA Y MILLAWA WAYQU EN LA COMUNIDAD DE HUAMBALPA, DISTRITO DE HUAMBALPA - VILCAS HUAMÁN – AYACUCHO”; enmarcado en el Sistema Nacional de Inversión Pública. El mismo que se encuentra dentro del Plan Estratégico de Desarrollo Concertado del Distrito Huambalpa al 2018. El estudio hidrológico para el diseño del presente proyecto, tiene los siguientes objetivos principales: a) La evaluación y análisis de los aspectos vinculados a la oferta de los recursos hídricos superficiales tales como: escurrimiento superficial natural, etc. La principal limitación para el desarrollo del presente estudio fue la inexistencia y/o insuficiente información hidrometeorológica en los puntos de interés, situación que ha obligado al empleo de metodologías que se apoyan en la información existente en cuencas vecinas y en los factores físicos e hidrológicos que afectan al clima y la generación de escurrimiento, permitiendo determinar en forma indirecta los diversos parámetros requeridos para la ejecución del balance hidrológico.

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1.1.

Información Básica

1.1.1. Cartografía y Topografía. Para efectos del desarrollo del presente estudio, se ha utilizado la siguiente información cartográfica y topográfica: 

Carta Nacional del IGN a escala 1:100,000 (Hoja: 26 ñ)



Planos Topográficos a escala 1:25,000 correspondientes al área del proyecto (26 ñ – IV – SE).

1.1.2. Cuenca de Interés. Utilizando la información cartográfica y topográfica mencionada anteriormente, se analizara la microcuenca de Chaupichacahuaycco para el desarrollo del proyecto “INSTALACIÓN DEL SERVICIO DE AGUA DEL SISTEMA DE RIEGO

WASAWAYQU,

PAMPAYAPU,

PUKAPUKA,

RAYUSQA,

CHICMO,

VEGAPATA Y MILLAWA WAYQU EN LA COMUNIDAD DE HUAMBALPA, DISTRITO DE HUAMBALPA - VILCAS HUAMÁN – AYACUCHO ”, que se encuentra ubicada en la Microcuenca del riachuelo Chaupichacahuaycco, cuenca del rio Pampas, vertiente del Océano Atlántico. En el Mapa Nº 01 se muestra la ubicación Hidrográfica del proyecto. Ubicación Geográfica del sector Chaupichacahuaycco (Bocatoma de capatción) Coordenadas UTM (WGS 84 Zona 18) Este

:

599002.609

Norte

:

8581906.611

Altura

:

3,262

La microcuenca del riachuelo Chapichacahuaycco limita con las siguientes unidades hidrográficas: Por el Norte: Vilcas Huaman Por el Este: Ccarahuanca Por el Sur: Accomarca Por el Oeste: Río pampas-V.Fajrado Demarcación Política

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Políticamente, la cuenca se encuentra ubicada en: Distrito

:

Huambalpa

Provincia

:

Vilcas Huamán

Departamento

:

Ayacucho.

Demarcación Administrativa La Administración Local de Aguas (ALA), Bajo Pampas Apurímac es la encargada de administrar las aguas de uso agrario y no agrario en el ámbito de su jurisdicción, dependen jerárquicamente de la Autoridad Nacional del Agua. Hidrográficamente se encuentra en la cuenca del rio pampas. Accesibilidad – Vías de Comunicación Las principales vías de comunicación terrestre de Lima hasta Huamanga – Ayacucho, lo constituye la Panamericana Sur y la carretera de penetración que toma un desvió al Este, a la altura de la localidad de San Clemente. En el Cuadro Nº 1 se muestra la vía de acceso a Ayacucho – Proyecto.

Cuadro Nº 01: Vías de acceso ITINERARIO

DISTANCIA

TIEMPO (Hr)

TIPO DE CARRETERA

TIPO DE MOVILIDAD

Ayacucho – Condorccocha

53 km.

1.00

Asfaltada

Combi

Condorccocha – Vischongo

65 km.

1.15

Afirmado

Combi

Vischongo-Viscashuaman

30 Km

0.20

Afirmado

Combi

Vilcas Huaman- Huambalpa

32Km

1.00

Trocha

Combi

150

3.35

TOTAL Fuente: Elaboración Propia

El enlace del Distrito de Huambalpa- Vilcas Huamán a la Capital del departamento de Ayacucho es mediante una vía afirmada una parte y asfaltada la otra parte en buen estado de mantenimiento con una distancia de150 Km.

2015

PIP-ANIVEL DE PERFIL

1.1.3. Hidrografía.La Cordillera de los Andes divide geográficamente al país en dos vertientes principales que drenan sus aguas hacia los Océanos Pacifico y Atlántico; existe también una tercera vertiente constituida por la alta cuenca interandina, cuyas aguas drenan al Lago Titicaca. La cuenca hidrográfica del Pampas en Ayacucho comprende a las provincias de Cangallo, Vilcashuamán, Huamanga y La Mar; por el Norte; y por el Sur a Víctor Fajardo, Huancasancos, Sucre y parte de Lucanas. El río Pampas conforma un valle interandino que recibe su propio nombre con paisajes naturales y con vida natural y vegetal propios del valle. Nace en las lagunas de Choclococha y Orqoqocha, de la provincia de Castrovirreyna, en Huancavelica. El curso de la cuenca del rio Pampas dobla vertiginosamente, para dirigirse con rumbo hacia el noreste y, empezar así, a servir de límite natural entre los departamentos de Ayacucho y Apurímac. Es entre estos dos departamentos, que el curso final del Río Pampas, se vuelve más torrentoso, desembocando finalmente en el río Apurímac. La Microcuenca de interés para el proyecto lo constituye el área aguas arriba del cruce entre la Quebrada de chaupichacahuaycco y el canal de riego proyectado, perteneciente a la Microcuenca del mismo nombre. 1.1.4. Área y Perímetro de Cuenca. El área y perímetro de la Microcuenca se calculó empleando la Carta Topográfica a escala 1/25,000, obteniendo los resultados en km2 y km. respectivamente. En el Cuadro Nº 02, se muestran el valor del área y perímetro del área de estudio. Cuadro Nº 02- Área y Perímetro de la Microcuenca Chaupichacahuaycco A P Lr Largo/C Alt/Media Cota Sup. Cota inf.

0.174039 0.63577 288 358 3250 3265 3235

km2 km m m msnm msnm msnm

1.1.5. Altura Media de la Cuenca (Hm) Se define la altura media de la cuenca como la ordenada media de la curva hipsométrica, a este parámetro se le conoce también con el nombre de elevación de la cuenca. El cálculo se realiza utilizando la siguiente formula.

Donde:

Hm = ΣAi*Hi/ΣAi

Hm

:

Altura media de la cuenca

Hi

:

Altura media de cada área parcial

Ai

:

Área parcial

El resultado de la altura media de la Microcuenca de la quebrada Chaupichacahuaycco se observa en el siguiente cuadro.

Microcuenca

Altura Media (msnm)

Microcuenca Chaupichacahuaycco

3250

1.1.6. Tiempo de Concentración. La fórmula para obtener el tiempo de concentración recomendada es una modificación de la del US Army Corps of Engineers, cuya expresión es la siguiente:

tc = 0.3*(L/S0.25)0.76 Dónde: tc

=

Tiempo de concentración (hr)

L

=

Longitud del curso principal (Km)

S

=

Pendiente (m/m)

Con la formula anterior se ha procedido al cálculo del tiempo de concentración de la Microcuenca Chaupichacahuaycco el cual aparece en el Cuadro Nº 03. Cuadro Nº 03 Datos A P Lr Largo/C Alt/Media Cota Sup. Cota inf. S

Microcuenca Chaupichacahuaycco 0.174039 0.63577 288 358 3250 3265 3235 0.075

km2 km m m msnm msnm msnm m/m

1.1.7. Forma de la Cuenca La forma superficial de una cuenca hidrográfica es importante debido a que influye en el valor del tiempo de concentración, definido 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. Existen varios índices utilizados para determinar la forma de las cuencas, buscando relacionarlas con formas geométricas conocidas; así el coeficiente de compacidad la relaciona con un círculo y el factor de forma con un rectángulo.

Factor de Forma El factor de forma (Kf) es la relación entre el ancho medio y la longitud axial de la cuenca. La longitud axial de la cuenca (L) se mide siguiendo el curso del agua más largo desde la desembocadura hasta la cabecera más distante en la cuenca. El ancho medio ( L ) se obtiene dividiendo el área de la cuenca por la longitud de la cuenca:

A L L A Kf    2 L L L . Donde: Kf = factor de forma A =Área de la cuenca (Km2) L = Longitud de máx. Recorrido de la cuenca (Km.) El factor de forma constituye otro índice indicativo de la mayor o menor tendencia de 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 alto. Esto se debe al hecho de que en una cuenca estrecha y larga, con factor de forma 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. El factor de forma para la Microcuenca Chaupichacahuaycco se aprecia en el cuadro Nº 04.

Coeficiente de Compacidad Conocida también como el índice de Gravelius (Kc), Parámetro adimensional que relaciona el perímetro de la cuenca y el perímetro de un círculo de igual área que el de la cuenca. Este parámetro, al igual que el anterior, describe la

geometría de la cuenca y está estrechamente relacionado con el tiempo de concentración del sistema hidrológico. Kc = 0.28*P/√A

Dónde: Kc=coeficiente de compacidad P =perímetro de la cuenca (Km) A = área de la cuenca (Km2) En el presente estudio, los coeficientes de compacidad de 1 indican que las sub-cuencas se asemejan a la forma oval-oblonga y oval-redonda respectivamente. Podría mencionarse que un factor de forma alto o un coeficiente de compacidad cercana a 1 (cuenca circular), 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 retardado. Sin embargo muchos otros factores, incluyendo el relieve de la cuenca, cobertura vegetativa, y densidad de drenaje son usualmente más importantes que la forma de la cuenca, con sus efectos combinados que no son fácilmente percibidos. El coeficiente de compacidad para la Microcuenca Chaupichacahuaycco se aprecia en el cuadro Nº 04. 1.1.8. Relieve de la Cuenca 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 y otras variables meteorológicas son funciones de la altitud de la cuenca. Es muy importante, por lo tanto, la determinación de las curvas características del relieve de la Microcuenca en estudio. Elevación Media de la Cuenca La variación de la altitud y la elevación media de una cuenca son 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 la precipitación y la temperatura media, la cual, a su vez, causan variaciones en la evapotranspiración. Para su cálculo se ha utilizado la siguiente ecuación:

Em=∑a*e/A Dónde: Em= elevación media (msnm) e=elevación media entre dos curvas de nivel consecutivo a=área entre las curvas de nivel (Km2) A= área total de la cuenca (Km2)

Pendiente del Cauce Principal Es el promedio de las pendientes del cauce principal. El agua de lluvia se concentra en los lechos fluviales después de escurrir por la superficie de la microcuenca en dirección a la desembocadura o salida. La pendiente del curso de agua influye en los valores de descarga de un 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 metodología más recomendada para determinar la pendiente promedio del cauce principal está basada en el uso del perfil longitudinal y mediante la expresión siguiente: S=H/L Donde: S = Pendiente del cauce principal H = Diferencias de cotas entre los extremos del cauce, en Km L= Longitud del cauce, en Km En general, la pendiente del cauce principal es mucho menor que la pendiente de la cuenca. La pendiente del cauce principal para la Microcuenca se observa cuadro Nº 04. Longitud de máximo recorrido

en el

Es la medida de la mayor trayectoria de las partículas del flujo comprendida entre el punto más bajo del colector común, conocido como punto emisor, y el punto más alto o inicio del recorrido sobre la línea de divortio aquarum. Este parámetro tiene relación directa con el tiempo de concentración de la cuenca, el mismo que depende de la geometría de la cuenca, de la pendiente del recorrido y de la cobertura vegetal. En el cuadro Nº 04 se indica la longitud máxima para la Microcuenca Chaupichacahuaycco. Grado de ramificación Determina el orden, la longitud y la frecuencia de los cauces que conforman el sistema hidrográfico, una forma muy utilizada para establecer el orden de las corrientes es teniendo en cuenta su grado de bifurcación. De esta manera se puede considerar como corriente de orden 1 a aquella que no tiene ninguna corriente tributaria; de orden 2 a la que tiene solo tributarios de orden 1; de orden 3 a la corriente con 2 o más tributarios de orden 2. En nuestro caso la Microcuenca Chaupichacahuaycco es de grado 1 como se indica en el cuadro Nº 04. Densidad de Drenaje (Dd) Una buena indicación del grado de desarrollo del sistema de drenaje, de la microcuenca, está dada por el índice llamado densidad de drenaje Dd. Una densidad de drenaje alta refleja una respuesta de escorrentía rápida y empinada, mientras que una densidad de drenaje baja es característica de una escorrentía tardía. Este índice está expresado por la relación entre la longitud total, (L), de los cursos de agua (sean estas efímeras, intermitentes o perennes) de la microcuenca y el área total (A): Dd =L/A Dónde: Dd = Densidad de drenaje (Km/Km2) L

= Longitud total de la red de drenaje (Km)

A = Área de la cuenca (Km2) Valores bajos de Dd generalmente están asociados con regiones de alta resistencia a la erosión, muy permeables y de bajo relieve. Valores altos fundamentalmente son encontrados en regiones de suelos impermeables, con poca vegetación y de relieve montañoso.

Para el presente estudio el valor de densidad de drenaje de la Microcuenca se observa en el cuadro Nº 04.

Extensión media del escurrimiento superficial (Es) Es la distancia media en línea recta que el agua precipitada tendrá que recurrir para llegar al lecho de un curso de agua. Se obtiene de la siguiente relación. Es =

A 4*Li

Dónde:

Es: Extensión de escurrimiento Superficial Li : Suma de la longitud de los ríos de 1er , 2do y 3 er orden (Km) A : Área de la microcuenca (km2) En el cuadro Nº04 se resume el escurrimiento superficial para la Microcuenca en estudio. Cuadro Nº 04: Resumen de características Fisiográficas de la Microcuenca del Proyecto. Parámetros Área Perímetro

Resultados

Unidades

0.17404

Km2

0.64

Km

Kc (coeficiente de compacidad)

1.1258

Ff (factor de forma)

1.675

Grado de ramificación

1.00

Dd(Densidad de Drenaje)

1.194

Km/Km²

Es(Coeficiente de escorrentía superficial)

0.209

Km

Frecuencia ríos

0.01

Rios/Km²

Hm ( Altura media)

3250

m.s.n.m

Pendiente media

75

%

Longitud del Río principal

0.288

Km

TC (Tiempo de concentración) Fuente: Elaboración propia

0.145

hr

1.1.9. Climatología. El clima se caracteriza por ser templado en las partes bajas (notoriamente más caliente) y temperaturas frías en las partes altas, con marcadas diferencias de temperatura en las estaciones de invierno y verano.

La

interacción

de

las

diferentes

variables:

altitud,

latitud,

circulaciones

atmosféricas, dan como resultado un clima Templado-Seco, con lluvias estacionales en el periodo que va entre los meses de Diciembre a Marzo. El estudio Hidrológico del proyecto “INSTALACIÓN DEL SERVICIO DE AGUA

DEL SISTEMA DE RIEGO WASAWAYQU, PAMPAYAPU, PUKAPUKA, RAYUSQA,

CHICMO,

VEGAPATA

Y

MILLAWA

WAYQU

EN

LA

COMUNIDAD DE HUAMBALPA, DISTRITO DE HUAMBALPA - VILCAS HUAMÁN – AYACUCHO, analiza la cuenca del riachuelo Chaupichacahuaycco, según el modelo CRU registra desde 1960-1990 información del comportamiento de las variables climatológicas de: Temperatura, Humedad Relativa y Velocidad del Viento que se resume en los siguientes cuadros: En el Cuadro Nº 05 se presenta la variación media mensual de la temperatura en el ámbito de la microcuenca del riachuelo chaupichacahuaycco desde los 3040 a los 4788 msnm, un cuadro resumen de esta variación se presenta a continuación: Cuadro Nº 05-VARIACIÓN MENSUAL DE LA TEMPERATURA MEDIA ALTITUD(msnm) 4,788 4,183 3,988 2, 820

RANGO (ºC) Promedio 4.5 6.5 8.6 11.9

4208 4000 3622 3040

Máxima 7.8 8.4 12.1 15.5

Mínima 0.3 4.1 5.1 7.2

El Cuadro Nº 06 se muestra la variación de la temperatura media mensual en la Microcuenca en estudio. Cuadro Nº 06 VARIACIÓN MENSUAL DE LA TEMPERATURA MEDIA EN LA SUBCUENCA (ºC) Subcuenca Torobamba Allpachaca

ENE. 12.0 10.3

FEB. 12.0 10.2

MAR. 12.0 10.0

ABR. 12.0 8.9

MAY. 11.5 8.0

JUN. 11.0 6.7

JUL. 11.0 6.6

AGO. 11.0 7.2

SET. 12.0 8.8

OCT 12.0 9.0

NOV 13 10.2

El Cuadro Nº 07 muestra la variación de la temperatura máxima mensual a nivel de toda la subcuenca del río Torobamba desde 3040 a los 4788 msnm, un cuadro resumen de esta variación se presenta a continuación: Cuadro Nº 07-VARIACIÓN MENSUAL DE LA TEMPERATURA MÁXIMA (ºC) ALTITUD(msnm) 4788 4183 3988

4208 4000 3622

RANGO (ºC) Promedio 12.3 14.0 16.1

Máxima 15.4 15.7 19.4

Mínima 8.6 12.2 13.4

DIC 13 10.4

3578

3040

19.3

22.4

15.2

El Cuadro Nº 08 se muestra la variación de la temperatura máxima mensual en la subcuenca en estudio. Cuadro Nº 08-VARIACIÓN MENSUAL DE LA TEMPERATURA MÁXIMA EN LA SUBCUENCA (ºC) Subcuenc

ENE.

FEB.

MAR.

ABR.

MAY.

JUN.

a Torobamba Allpachaca

17.5 17.2

18.0 17.0

18.0 16.5

19.0 16.7

19.0 17.9

19.5 17.1

JUL. 19.0 16.9

AGO. 20.0 17.0

SET. 19.5 17.7

OCT

NOV

19.0 17.7

20.0 19.2

DIC 19.0 18.7

En el Cuadro Nº 09 se presenta la variación de la temperatura mínima mensual en la subcuenca del río Torobamba desde los 1157 a los 4788 msnm, un cuadro resumen de esta variación se presenta a continuación: Cuadro Nº 09-VARIACIÓN MENSUAL DE LA TEMPERATURA MÍNIMA Altitud (msnm) 4788 4183 3988 3578 2997

RANGO (ºC) Promedio -3.3 -1.1 1.0 4.6 9.2

4208 4000 3622 3040 1157

Máximo

Mínimo 1.3 2.2 5.4 8.9 17.5

-9.4 -5.1 -3.7 -1.2 2.1

El Cuadro Nº 10 se muestra la variación de la temperatura mínima mensual en las unidades hidrográficas en estudio. Cuadro Nº 10-VARIACIÓN MENSUAL DE LA TEMPERATURA MÍNIMA EN LA SUBCUENCA (ºC) Subcuenca Torobamb

ENE. 6.0

FEB. 6.0

MAR. 5.0

ABR. 5.0

MAY. 3.0

JUN. 1.0

JUL. 1.0

AGO. 2.0

SET. 4.0

OCT 4.0

NOV 6.0

DIC 6.0

a Allpachaca

3.4

3.4

3.6

1.0

-1.8

-3.7

-3.6

-2.7

-0.1

0.2

1.1

2.5

Cuadro Nº 11-VARIACIÓN MENSUAL DE LA HUMEDAD RELATIVA CUENCA TOROBAMBA Altitud (msnm) 4788 4183 3988 3578 2997

4208 4000 3622 3040 1157

RANGO (%) Promedio 63.6 62.5 60.1 58.0 57.9

Máximo

Mínimo 83.2 77.9 74.7 73.5 71.1

45.8 46.1 46.4 47.0 48.4

El Cuadro Nº 12 se muestra la variación de la humedad relativa media mensual en las subcuencas en estudio. Cuadro Nº 12-VARIACIÓN MENSUAL DE LA HUMEDAD RELATIVA EN LA SUBCUENCA (% HR) Subcuenca Torobamb

ENE. 67.0

FEB. 66.5

MAR. 70.5

ABR. 62.5

MAY. 57.5

JUN. 52.0

JUL. 50.5

AGO. 54.0

SET. 56.0

OCT 56.0

NOV 55.0

DIC 61.0

a Allpachaca

68

71

71

68

59

56

46

53

59

58

62

63

Cuadro Nº 13-VARIACIÓN MENSUAL DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO CUENCA DE TOROBAMBA (m/seg) Altitud (msnm)

RANGO (%) Máximo 4.7 4.7 4.7 4.6 4.7

Promedio 4788 4183 3988 3578 2997

4208 4000 3622 3040 1157

4.0 4.1 3.8 3.6 3.4

Mínimo 3.1 3.3 2.9 2.8 2.6

El Cuadro Nº 14 se muestra la variación de la velocidad media mensual del viento en las subcuentas en estudio. Cuadro Nº 14-VARIACIÓN MENSUAL DE LA VELOCIDAD MEDIA DEL VIENTO EN LA SUBCUENCA (m/seg) Subcuenca Torobamb

ENE. 3.0

FEB. 3.0

MAR. 3.0

ABR. 3.0

MAY. 3.0

JUN. 3.0

JUL. 4.0

AGO. 4.0

SET. 4.0

OCT 4.0

NOV 4.0

DIC 4.0

a Allpachaca

2.4

3.1

3.3

1.4

3.2

2.6

2.9

2.9

2.1

2.4

1.6

1.4

Evapotranspiración Potencial Metodología de Cálculo – Resultados de ETp La ecuación utiliza datos climáticos de radiación solar, temperatura del aire, humedad y velocidad del viento. La evapotranspiración potencial para las subcuencas en el ámbito de la cuenca del río Pampas ha sido calculada por el método de Penman Modificado por la FAO, el cual considera la siguiente ecuación:

Donde: ET

= Evapotranspiración de Referencia (mm/día-1)

Rn

= Radiación Neta en la Superficie del Cultivo (MJ m-2 día-1)

Ra

= Radiación Extraterrestre (mm día-1)

G

= Flujo de Calor de Suelo (MJ m-2 día-1)

T

= Temperatura media del aire a 2 m de altura (ºC)

u2

= Velocidad del viento a 2 m de altura (m s-1)

ex

= Presión de vapor de saturación (kpa)

ea

= Presión real de vapor (kpa)

ex

= Déficit de presión de vapor (kpa)

Δ

= Pendiente de la curva de presión de vapor (kpa ºC-1)

Ƴ

= Constante psicométrica (kpa ºC-1)

Se ha evaluado la ETp, mediante la metodología de Penman Monteith; para las unidades hidrográficas: Chaupichacahuaycco. En el Cuadro N°15 se muestra la variación de la evapotranspiración potencial mensual para las subcuencas en estudio. Cuadro Nº 15-VARIACIÓN DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN MEDIA (mm/mes) Estacione

ENE

FEB

140.6 176.4 116.7

125.5 152.6 104.1

s

MA

ABR

MAY

JUN

JUL

119.1 159.0 103.2

113.1 144.2 106.1

106.2 130.8 95.3

121.0 135.2 101.2

R

Torobamba Allpachaca Tambillo

127.7 163.7 109.0

AG

SET

OCT

NOV

DIC

136.3 158.4 121.1

149.9 171.1 142.4

155.9 162.0 142.4

154.0 184.5 141.2

O 127.3 148.8 113.9

2

Gráfico N° 02 VARIACIÓN MEDIA DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN A NIVEL DE SUBCUENCAS (mm/mes) 180 160 140 120 100 80 ( mm/mes )

60 40

Torobamba

20 0 ENE.

FEB

MAR. ABR. MAY. JUN.

JUL.

AGO.

SET.

OCT. NOV. DIC.

d.- Zonas de vida según el Mapa Ecológico del Perú. Al respecto, se ha podido identificar las siguientes Zonas de Vida en el área del proyecto. PARAMO MUY HUMEDO –SUBALPINO SUBTROPICAL (Pmh-SaS)

En el páramo muy húmedo Subalpino Subtropical (Pmh-SaS), la biotemperatura media anual máxima es de 6.9 ºC y la media anual mínima de 4.6 ºC. El promedio máximo de precipitación total por año es de 1,088.5 milímetros y el promedio mínimo de 513.4 milímetros. Según el Diagrama de Holdridge, el promedio de evapotranspiración potencial total por año varía entre la cuarta parte (0.25) y la mitad (0.5) al volumen promedio de la precipitación total por año, lo que ubica a esta zona de vida en la provincia de humedad: PERHUMEDO. BOSQUE HUMEDO- MONTANO SUBTROPICAL (bh-MS) En el bosque húmedo-Montano Subtropical (bh-MS), la biotemperatura media anual máxima es de 12.9ºC y la media anual mínima, de 6.5ºC. El promedio máximo de precipitación total por año es de 1,119 milímetros y el promedio mínimo, de 410 milímetros. Según el diagrama Bioclimático de Holdrige, esta zona de vida tiene un promedio de evapotranspiración potencial total variable entre la mitad (0.5) y una cantidad igual a (1) al volumen de precipitación promedio total por año, lo que la ubica en la provincia de humedad: HUMEDO.

MUNICIPALIDAD DSITRITAL DE HUAMABAPA PERFIL DEL PROYECTO: “INSTALACIÓN DEL SERVICIO DE AGUA DEL SISTEMA DE RIEGO WASAWAYQU, PAMPAYAPU, PUKAPUKA, RAYUSQA, CHICMO, VEGAPATA Y MILLAWA WAYQU EN LA COMUNIDAD DE HUAMBALPA, DISTRITO DE HUAMBALPA - VILCAS HUAMÁN – AYACUCHO”

2. HIDROLOGIA DEL PROYECTO 2.1.

GENERALIDADES: Es muy importante la recolección, concentración y manejo racional de la información hidrometereologica en cuanto se refiere a la calidad y cantidad. Dado que las Microcuencas en estudio no cuentan con ningún tipo de información hidrometeorológica se procederá a la transferencia de información de alguna estación cercana y de características similares. Utilizando técnicas hidrológicas comúnmente aceptadas, se estimó la información hidrometeorologica en el área del proyecto.

2.2.

METODOLOGÍA EMPLEADA Actividades Preliminares Para la realización del estudio hidrológico se efectuaron actividades previas a los trabajos de campo. 

Recopilación

de

información

existente

Hidrometeorológica,

de

la

Administración Local de Agua Ayacucho, del Gobierno Regional, Gerencia de estudios y PRIDER. 

Datos Hidrometeorológicos históricos del ámbito de la cuenca del río Cachi o cuencas vecinas, obtenidos de entidades, como SENAMHI, ALA, Juntas de Usuarios, Universidad Nacional de San Cristóbal de Huamanga – UNSCH Ayacucho.  Estudios anteriores, inventarios existentes de fuentes hídricas, obras hidráulicas, otros.  Cartas Nacionales de la zona de estudio, a escala 1:100,000 y 1: 50,000. 

Coordinaciones con las organizaciones de usuarios de agua, agricultores, autoridades, Gobierno Local de la zona del estudio, que se ubican en el ámbito de la cuenca jurisdicción de estudio.

2015

PIP-ANIVEL DE PERFIL

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Sistematización de la información cartográfica 

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, que son la base de datos para el estudio.



Integración de las coberturas por mapas temáticas generadas, tales como: puntos de aforo y otras de importancia incluidas en el estudio. Información básica existente consultada 

El estudio Hidrológico del proyecto “INSTALACIÓN DEL SERVICIO DE AGUA

DEL

SISTEMA

DE

RIEGO

WASAWAYQU,

PAMPAYAPU,

PUKAPUKA, RAYUSQA, CHICMO, VEGAPATA Y MILLAWA WAYQU EN LA COMUNIDAD DE HUAMBALPA, DISTRITO DE HUAMBALPA - VILCAS HUAMÁN – AYACUCHO”. 

Estudio de Evaluación de Recursos Hídricos Superficiales en la cuenca del Río Pampas. Dirección de Conservación y Planeamiento de Recursos Hídricos, Autoridad Nacional del Agua Ministerio de Agricultura Lima, Enero 2011.

2.3.

INFORMACION DE ESTACIONES CERCANAS AL PROYECTO De acuerdo a los parámetros de medición, ubicación, cantidad de registros, para los diferentes análisis del estudio, y principalmente de acuerdo a la disponibilidad de venta de información del SENAMHI se ha seleccionado la información de las siguientes estaciones meteorológicas:

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Cuadro 16- ESTACIONES METEOROLOGICAS SELECCIONADA EN LA ZONA DE ESTUDIO LATITUD COD.

ESTACIÓN

LONGITUD

ALTITUD

DISTRITO

PROVINCIA

REGIÓN

DATOS

TIPO º

'

''

º

'

''

msnm

000663

La Quinua

CO,MET.

13

2

2

74

8

7

3,316

Quinua

Huamanga

Ayacucho

Ppmx 24 Hrs

000662

Allpachaka

CO,MET.

13

2

31

74

16

1

3,600

Chiara Jesús

Huamanga

Ayacucho

Ppmx 24 Hrs

000661

Huamanga Vilcas

CO,MET.

13

9

1

74

13

1

2,761

Nazareno

Huamanga

Ayacucho

Ppmx 24 Hrs

113021

Huamán

CO.MET

13

3

26

74

8

39

3268

Vilcas Huamán

Vilcashuaman

Ayacucho

Ppmx 24 Hrs

Fuente: SENAMHI– Abril, 2015.

En general estas estaciones fueron escogidas manteniendo los siguientes criterios: ubicaciones geográficas todas pertenecen a la vertiente del atlántico por tanto presentan características hidrológicas

similares, Por estar cercana al

proyecto tanto en distancia como en altitud. 2.4.

ANALISIS DE LA INFORMACIÓN PLUVIOMÉTRICA. Registros de Precipitación Usadas. Como bien se sabe se han considerado diversas estaciones pluviométricas todas de diferentes tamaños y/o registros, teniendo en cuenta que la Estación Huamanga que cuenta con registro desde el año 1964 al 2012, en el anexo adjunto se presentan la información hidrometeorológica utilizada para el presente estudio. Análisis de Consistencia y Homogeneidad.

(a) Análisis Visual de la Información Pluviométrica Mediante Hidrogramas. Este análisis se realiza en forma visual, graficándose siempre el criterio de meses de avenidas y estiaje. Los datos de precipitación con la finalidad de detectar posibles saltos y/o tendencias y determinar el periodo en el cual la información es dudosa o aparentemente confiable, considerándose como información dudosa o de poco valor para el estudio, aquélla que muestra en forma evidente valores constantes en periodos en los cuales físicamente no es posible debido a la característica aleatoria de los datos, y cuando no hay compatibilidad con la información obtenida en el campo manteniendo

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Analizaremos los respectivos Hidrogramas, con la finalidad de poder visualizar cual es el desarrollo y el ordenamiento de los datos registrados. (b) Análisis de Consistencia mediante la Curva de Doble Masa. La inconsistencia es sinónimo de error sistemático y se presenta como saltos y tendencias, los errores sistemáticos son los de mayor importancia, los datos pueden ser incrementados ó reducidos sistemáticamente, con lo que los resultados finales se desvían, pudiendo producirse grandes errores en los estudios de utilización y regulación que se realicen a partir de dichos datos. Los errores sistemáticos pueden ser a la vez naturales y artificiales u ocasionados por la mano del hombre. 2.4.1. 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, 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. La curva de doble masa, verifica la consistencia del registro de una estación, comparando la precipitación anual acumulada con los correspondientes valores, también acumulados de la precipitación anual promedio de un grupo de estaciones localizadas en los alrededores. Una de las formas de realizar el análisis de doble masa consiste en: Se toma la estación más confiable de todas las estaciones disponibles, la misma que va a servir para comparar con los demás registros. Esto es posible siempre y cuando la información de campo y los Hidrogramas proporcionen la información, necesaria para tomar tal decisión. En caso de no realizarse el primer paso, plotear en el eje de las abscisas el promedio anual acumulado de la información de todas las estaciones de la cuenca y, en el eje de las ordenadas la información anual acumulada de cada una de las estaciones de análisis.

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En las rectas de doble masa obtenidas en el paso anterior, seleccionar la que presente mayor regularidad, vale decir menor número de puntos de quiebre, como la más confiable. La estación seleccionada como la más confiable se plotea en el eje de las abscisas y, en las ordenadas cada una de las demás estaciones, obteniéndose así tantas rectas como número de series se tengan menos una. En estos gráficos se definen el ó quiebres que pueden ser significativos para su posterior análisis estadístico. Se debe tener en cuenta que solo para efectos del análisis de doble masa, la información incompleta se llena por interpolación o con el promedio mensual, si el análisis es mensual. Si del análisis de la Curva de Doble Masa no se encuentran quiebres significativos entonces no es necesario realizar el análisis estadístico.

Resultados Obtenidos del análisis de Curva de Doble Masa (CDM) En el análisis de CDM debido a la poca extensión que presentan las estaciones utilizadas es que se procedió a considerar como periodo desde los años 1970 1974, además es el único intervalo en el cual todas las estaciones poseen información.

2015

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Fuente: Elaboración Equipo de Consultoría, 2015.

2015

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Los casilleros que se encuentran en fondo oscuro son aquellos cuyos valores fueron muy elevados resultando puntos extremos, provocando que la media y la desviación estándar se dispare hacia los valores extremos; para evitar esto se procedió a reemplazar estos valores mediante diversos métodos. o o o

Uso de los valores de estaciones vecinas y del mismo mes. Uso del promedio entre los valores laterales respecto al valor extremo. Uso del promedio anual considerando el mes donde se encuentra el valor extremo.

En el grafico siguiente mostramos las Curvas de Doble Masa, todas están siendo graficas en función de la precipitación acumulada, de esta manera podemos determinar cuál de ellas representará a la estación base. GRAFICO 3.0 CURVA DOBLE MASA CONSIDERANDO EL ACUMULADO

Fuente: Elaboración Equipo de Consultoría, 2015.

Cuadro N° 17: Grupos de pluviómetros de las estaciones meteorológicas

2015

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Grupo Grupo I

Pluviómetro de las Estaciones La Quinua y Huamanga

Fuente: SENAMHI – 2014.

La descripción de cada grupo hidrológico que se han conformado con los pluviómetros se describe a continuación: Grupo PT01 Estos pluviómetros se localizan dentro de la cuenca del río Cachi, en la zona donde se localiza el proyecto, dicha información nos permite conocer el régimen de lluvias hasta la cota 3,300 m.s.n.m. El análisis presenta una buena consistencia y con ligera irregularidad en la información, influenciada por los años húmedos.

(a) Análisis de Homogeneidad Estadístico, Presencia de saltos y Tendencias en la Información. Una serie de datos es llamada homogénea si es una muestra de una única población: Si la serie no es homogénea se le deben hacer ajustes o correcciones. La no homogeneidad en los datos de precipitación es creada por tres fuentes principales:  Movimiento de las estaciones en una distancia horizontal.  Movimiento en una distancia vertical, y  Cambios en el medio ambiente de una estación como árboles, construcción de casas, embalses, deforestación y reforestación en la zona, entre otros. La evaluación y cuantificación de los errores detectados en la forma de saltos, se realiza mediante un análisis estadístico, tanto de la media como de la desviación estándar.

Prueba de consistencia en la media (x), con el estadístico T de Student

2015

PIP-ANIVEL DE PERFIL

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Mediante la prueba estadística "T" de Student, se analiza si los valores promedios son estadísticamente indistinguibles, vale decir, probar que ambos valores provienen de la misma población. La prueba requiere identificar previamente de un Hidrograma de precipitación, dos periodos o más que se sospeche sean no homogéneos. Si denominamos la longitud del primer periodo como (n1) y la del segundo periodo como (n2) teniendo cada uno de ellos a X1 y X2 como valores medios respectivamente. X1, X2

:

Media de los periodos 1 y 2 respectivamente

S1(x), s2(x)

:

Desviación estándar de los periodos 1 y 2.

n1, n2

:

Longitud de los periodos 1 y 2 respectivamente

n

:

Tamaño de la muestra

(n = n1+ n2)

Calculo de T calculado (Tc) Tc 

x1  x 2  1 1     n n 2   1

1

2

  n1  1 * S1 2   n2  1 * S 2 2   n1  n 2  2 

1





2

 

Calculo de T tabular (Tt) El valor absoluto de T calculado (Tc) se compara con el T tabular (Tt) con (n1+n22) grados de libertad y con 5% de nivel de significancia. Si y solo si, el valor absoluto de Tc es mayor que el Tt se concluye que la diferencia entre las medias, es evidencia de falta de homogeneidad. Con nivel de significancia a

= 0.05 y

Con grados de libertad g.l. = n1+n2-2 Comparación del Tc con Tt Si

Tc  Tt (95%)  X 1  X 2

(estadísticamente)

no

necesita

realizar

corrección en los datos. Si

Tc  Tt (95%)  X 1  X 2

del periodo dudoso

2015

PIP-ANIVEL DE PERFIL

(estadísticamente) se debe corregir los datos

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Prueba de consistencia en la desviación estándar con el estadístico de F de Fisher El análisis consiste en probar, mediante la prueba “F “, si los valores de la desviación estándar de la sub muestras son estadísticamente iguales o diferentes con un 5% de nivel de significancia (a =0.05). 2

2

Hipótesis planteada Hp :

S1 ( x)  S 2 ( x)

Hipótesis alternante Ha :

S1 ( x)  S 2 ( x)

2

2

2

2

S1 ( x), S 2 ( x) : Varianza de los periodos 1 y 2 respectivamente. Cálculo de F calculado (Fc) 2

S ( x) 2 2 Fc  1 2 , si S1 ( x)  S 2 ( x) S 2 ( x) 2

S ( x) 2 2 Fc  22 , si S 2 ( x)  S1 ( x) S1 ( x) Calculo de F tabulado (Ft) El valor crítico de F se obtiene en las tablas F de Fisher para una probabilidad al 95%. Con un nivel de significancia a= 0.05 y para grados de libertad según: 2

2

g.l.N= n1-1 , g.l.D= n2-1 , si S1 ( x )  S 2 ( x ) 2

2

g.l.N= n2-1 , g.l.D = n1-1, si S 2 ( x )  S1 ( x ) Comparación del Fc con Ft Si

Fc  Ft (95%)  S1 ( x)  S 2 ( x)

(estadísticamente)

No

necesita

realizar

corrección en los datos. Si

Fc  Ft (95%)  S1 ( x)  S 2 ( x)

(estadísticamente) se debe corregir los datos

del periodo dudoso. Corrección de Datos Si resulta la media como la varianza estadísticamente iguales entonces la información original no se corrige porque es consistente aunque en el diagrama de doble masa se observe pequeños quiebres, las mismas que se detallan en el anexo adjunto del presente estudio.

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2.4.2. COMPLETACION Y EXTENCION DE DATOS PARA LA ESTACIONES EN ESTUDIO Aspectos Generales y Características del Modelo Usado – Modelo HEC-4. La Completación de la información histórica, se efectúa para tener periodos completos, más confiables y de tamaño uniforme. Los modelos de regresión lineal simple y múltiple son utilizados para la extensión o transferencia de información desde uno o varios puntos, a una estación con datos incompletos o con registros cortos. La decisión a tomarse sobre el tipo de modelo de regresión y de la elección de la variable independiente, depende de la disponibilidad de información y generalmente del criterio y experiencia del especialista. El proceso de Completación y/o extensión de datos se realiza en las series consistentes, vale decir, después de haber analizado la confiabilidad de las mismas. Para realizar el proceso de completación de datos de una estación en base a otra, se tiene en cuenta las siguientes condiciones:  Buscar o seleccionar las estaciones que guarden buena relación con la estación base que se quiere completar.  En los análisis respectivos no juntar datos de épocas secas con datos de épocas húmedas, sino que realizar el proceso separadamente.  Cerciorarse o verificar de que las características de la cuenca de la estación completa y de la cuenca a la estación a

completar

sean

similares

en

su

comportamiento

hidrológico. Para este paso usar los parámetros: área, ubicación, altura, forma, vegetación, etc. Cuanto más similares sean estas características, es más probable que la correlación resulte más significativa. En general las correlaciones entre estaciones cercanas de un mismo río son relativamente buenas.  Verificar que los escurrimientos superficiales registrados en las estaciones sean efecto de la misma causa (precipitación, afloramientos naturales, etc.)

2015

PIP-ANIVEL DE PERFIL

de

aguas

subterráneas,

regulaciones

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 Para realizar la Completación de datos, de ser posible probar la normalidad de las series, y si no lo son, transformarlos a normales. En la mayoría de casos esta condición es asumida como un hecho. Para completar

la información se usó el modelo de regresión múltiple

denominado: HEC-4 (HYDROLOGIC ENGINEERING CENTER Nº 4); Diseñado por S. Robinson en el año de 07/02/78, el propósito del programa fue la completación y la extensión de datos mensuales de precipitación o descarga. Su manual ha sido publicado en la página de HEC, U.S. ARMY CORPS OF ENGINEERS, DAVID CALIFORNIA FEB. La

metodología

consiste

básicamente

en

calcular

mediante

modelos

autoregresivos, la generación de precipitación, caudal o estaciones en las cuencas involucradas. Se pueden considerar hasta 10 estaciones que contengan registros mensuales traslapados en el periodo de extensión deseado y con 3 valores registrados al menos de cualquier mes. Cada registro de estación se convierte en valores estándar normalizados mediante. 

Transformación Logarítmica.



Transformación que elimine efectos estacionales.



Transformación Pearson III. Se calcula la correlación entre estaciones para cada mes y su presente entre todos los pares de estaciones utilizando estos valores de variables reducidos. Todos los valores faltantes en cada estación en el periodo de extensión se estiman por medio de una Regresión Múltiple de la forma siguiente:

X I , KD 

NSTA

A

K 1 K  KD

K

* X I ,K 

NSTA

B K 1

K

* X I 1, K  Z I , K * (1  R12,K )

Dónde:

2015

X:

Valores variables reducidos de caudal o precipitación.

A:

Coeficientes de regresión (desfases 0).

B:

Coeficientes de regresión (desfases 1).

I:

Número de meses.

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K:

Número de estación.

KD: Número de estación de la variable dependiente. R:

Coeficiente de correlación múltiple.

Z:

Número aleatorio (distribuido normalmente).

De las variables independientes se elige el valor de desfase o (si existe, de otra manera el valor de desfase = 1) de tal manera que el número total máximo de variable independientes = número de estaciones en el grupo. Se lleva a cabo una prueba de consistencia mediante la cual se elimina una por una las variables independientes con menor correlación absoluta hasta que se logre la consistencia (coeficiente de determinación < 1,0). Los resultantes valores variables extendidos y rellenados se convierten nuevamente en caudales o precipitación según el caso por medio de las transformaciones antes mencionadas en los puntos a, b, c.

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2.4.3. RESULTADOS OBTENIDOS EN LA GENERACIÓN DE PRECIPITACIÓN COMPLETACION Cuadro N° 17 Registro de Pp Mensual Completada y Extendida -Huamanga.

2015

PIP-ANIVEL DE PERFIL

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Cuadro N° 18 Registro de Pp Mensual Completada y Extendida - Quinua

2015

PIP-ANIVEL DE PERFIL

MUNICIPALIDAD DSITRITAL DE HUAMABAPA PERFIL DEL PROYECTO: “INSTALACIÓN DEL SERVICIO DE AGUA DEL SISTEMA DE RIEGO WASAWAYQU, PAMPAYAPU, PUKAPUKA, RAYUSQA, CHICMO, VEGAPATA Y MILLAWA WAYQU EN LA COMUNIDAD DE HUAMBALPA, DISTRITO DE HUAMBALPA - VILCAS HUAMÁN – AYACUCHO”

Cuadro N° 19 Registro de Pp. Mensual Completada y Extendida - Allpachaka.

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Comentario de los resultados:

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 Al realizar la completaciòn y generaciòn en algunas estaciones, tubo en consideraciòn el no juntar la informaciòn de meses de avenidas y los de estiajes.  Todas las estaciones se extendieron y en otras se completaron manteniendo siempre el rango de 1965-2012.  De la informaciòn obtenida se procediò ah graficar directamente sus correspondientes Hidrogramas para visualizar la homogeneidad de la informaciòn y descartar posibles saltos en la informaciòn.  En la estaciòn Quinua se aprecia un valor alto de 370 mm, este valor no me representa un pico pues hay 3 valores que se encuentran a esa mismo valor de precipitaciòn, quizas si fuera el ùnico se huibiera reemplazado.  La estaciòn Allpachaka, presenta una fuerte variabilidad, entre grupos de datos distanciados por decadas; se concluye que esta variabilidad no es significativa visualmente por tanto no se corrige.  La informaciòn de la Estación Quinua, es la presenta mayor cantidad de altos por encima de los 370 mm, pero no surgen problemas debido que que estos valores altos cumplen una homogeneidad muy marcada.  De igual modo la informaciòn completada y extendida de la estaciòn Huamanga en la mejor visualmente por tanto no se procedera a realizar nuevamente el analisis de Saltos y tendencias.  Finalmente concluimos que la completaciòn y extensiòn de informaciòn fue todo un éxito debido que no se presentan datos cuyos valores indiquen eventos extraordinarios por tanto es confiable y homogea, la cual nos facilitarà el analisis de GENERACIÓN CAUDALES mediante el modelo Lutz Scholz que exige poseer una informaciòn Pluviometrica consistente.  Asi de esta manera concluimos este Iten manteniendo una informaciòn muy buena util para lo que el proyecto indique.

2.5.

CALCULO DE LA PRECIPITACION EN LA MICROCUENCA El objetivo del presente ítem, es la estimación de la precipitación total anual y mensual en la microcuenca en estudio con la finalidad de tener valores que

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permitan caracterizar la climatología del área del proyecto, calcular los valores del coeficiente de escorrentía, efectuar el balance hídrico del proyecto y otros cálculos hidrológicos usuales. Análisis Regional para el Cálculo de la ecuación Altura Vs Precipitación.  El análisis regional me permite determinar precipitaciones en cualquier punto que se desee tan sólo con incorporar el valor de la altura, así de esta manera es que hallaremos un valor promedio de precipitación para la cuenca en estudio.  Una vez graficado la ecuación de regresión lineal verificaremos el valor del R2, pues mientras más se aproxime a la 1, la información ingresada tendrá mejor correlación. Cuadro N° 20 Análisis Regional Altura Vs Precipitación

Fuente: Elaboración Equipo de Consultoría, 2014.

Grafico 4.0 Análisis Regional Altura Vs Precipitación.

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Fuente: Elaboración Equipo de Consultoría, 2015.

De la tabla anterior observamos que el coeficiente de regresión es 0.99, lo cual tiende a la Unidad, esto me indica que existe una aceptable correlación entre los datos ingresado y que presentan una buena distribución espacial, sin presentar valores picos. Una ecuación con un valor de R2, cercano a la unidad me proporcionará datos de precipitación mucho más confiables pues generara información con buena correlación sin alterar la homogeneidad de los datos. Cuadro N°21 Características Geográficas de Estaciones y Microcuencas Estudiadas.

Fuente: Elaboración Equipo de Consultoría, 2015.

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Cuadro N°22 Eecuaciones de Influencia para la Generación de las Precipitaciones

Fuente: Elaboración Equipo de Consultoría, 2014.

A continuación mostraremos las series generados de precipitación para cada Micro Cuenca con la finalidad de mostrar la aplicación de las ecuaciones de influencia para cada cuenca.

Cuadro N°23 Registro Hidrometeorológico Generado Mcca. Chaupichacahuaycco

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2.6.

Precipitación al 75% de Persistencia En hidrología el análisis de frecuencia de precipitación es muy importante porque nos permite predecir la disponibilidad de agua a partir de datos históricos de precipitación. Es decir podemos saber con qué frecuencia se va a presentar una precipitación de cierta magnitud. Para esto es muy importante el dato de precipitación al 75% de persistencia que indica el porcentaje de tiempo en que la precipitación es igual o mayor que un valor dado. Los resultados de los valores de la precipitación al 75% de probabilidad se muestran en el siguiente cuadro. Cuadro Nº 24- Precipitación Total Mensual al 75% de Persistencia (mm) MES

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SECTOR I

ENERO

134.695

FEBRERO

124.863

MARZO

114.969

ABRIL

42.771

MAYO

13.176

JUNIO

3.792

JULIO

1.527

AGOSTO

5.296

SETIEMBRE

22.857

OCTUBRE

33.711

NOVIEMBRE

56.368

DICIEMBRE

84.211

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3. CAUDALES Dado que en la zona del proyecto no existen estaciones hidrométricas que nos den una aproximación del volumen de agua descargado por la microcuenca de interés, se han realizado la generación de caudales para la microcuenca de interés. Para el cálculo de los caudales en la microcuenca de interés del proyecto se empleó el Modelo Deterministico-Estocastico de Lutz Scholz. Este modelo hidrológico, es combinado porque cuenta con una estructura determinística 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 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 el hecho de la ausencia de registros de caudal en la sierra peruana, el modelo se desarrolló tomando en consideración parámetros físicos y meteorológicos de las cuencas, que puedan ser obtenidos a través de mediciones cartográficas y de campo. Los parámetros más importantes del modelo son los coeficientes para la determinación de la Precipitación Efectiva, déficit de escurrimiento, retención y agotamiento de las cuencas. Los procedimientos que se han seguido en la implementación del modelo son: 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. En base a lo anterior se realiza el cálculo de los caudales necesarios. 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.

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Este modelo fue implementado con fines de pronosticar caudales a escala mensual, teniendo una utilización inicial en estudios de proyectos de riego y posteriormente extendiéndose el uso del mismo a estudios hidrológicos con prácticamente cualquier finalidad (abastecimiento de agua, hidroelectricidad, etc.). Los resultados de la aplicación del modelo a las cuencas de la sierra peruana, han producido una correspondencia satisfactoria respecto a los valores medidos. GENERACION

DE

CAUDALES

PROMEDIO

MENSUALES

EN

LA

MICROCUENCA CHAUPICHACAHUAYCCO Para la generación de caudales en la Microcuenca Chaupichacahuaycco se empleó el Modelo de Lutz Scholz. Los datos y tablas para la generación de los caudales se muestran en el Anexo N° 03. Los resultados se muestran en el cuadro N° 25, en donde se puede observar que el caudal promedio anual de la Microcuenca máximo de 0.020 m3/s.

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es de 0.012 m3/s y un caudal

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4. FACTIBILIDAD HIDROLÓGICA DEL PROYECTO Generalidades:

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El presente ítem, tiene como objetivo principal, dimensionar los alcances del proyecto de riego, basados en la disponibilidad de los recursos hídricos que permitan garantizar un nivel adecuado para satisfacer las demandas de agua para el riego de las áreas agrícolas; que en nuestro caso es analizada en el estudio hidrológico del proyecto: “INSTALACIÓN DEL SERVICIO DE AGUA DEL

SISTEMA DE RIEGO WASAWAYQU, PAMPAYAPU, PUKAPUKA, RAYUSQA, CHICMO, VEGAPATA Y MILLAWA WAYQU EN LA COMUNIDAD DE HUAMBALPA, DISTRITO DE HUAMBALPA - VILCAS HUAMÁN – AYACUCHO”. Donde se hace referencia que para el cálculo de los requerimientos de agua se ha realizado teniendo en cuenta los siguientes aspectos:    

Definición del área de Riego según su aptitud para riego que interviene en la

zona de Estudio. Cedula de Cultivo establecida para una campaña agrícola promedio. Evapotranspiración Potencial Eficiencia de Riego.

En volumen ofertado permitirá satisfacer la demanda de 118 Ha, con la implementación del sistema de riego.

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5.

MAXIMAS AVENIDAS Para el diseño de las estructuras planteadas en la quebrada Chaupichacahuaycco, es necesario tener como información básica el cálculo de caudales máximos en la Microcuenca involucrada en el proyecto. Microcuenca de Drenaje Se seleccionó las microcuenca donde se implementará la construcción de obras de arte que estarán sometidas a un posible riesgo de crecidas, por lo que es importante estimar los caudales para diferentes periodos de retorno, se presenta a continuación las microcuencas estudiadas. Cuadro N° 26: Estaciones Meteorológicas con Registro de Precipitación Máxima en 24 Horas (Ppmax 24 Hras)

N°

1

Nombre

Estructura existente

Area (Km2)

Estructura de cruce del camino en la quebrada Chaupichacahuay cco

No existe

0.24

Longitud Desnive Pendien del l te cauce (m) (m/m) (m)

315

237

0.075

Tiempo Concentración (horas) Temes Bransby Williams Promedio 0.145

Fuente: Equipo de Consultoría 2015.

Modelo Precipitación – Escorrentía con el HEC-HMS. Este modelo desarrollado con el programa HEC-HMS 3.4, sirvió para determinar el caudal máximo, estimado para los siguientes periodos de retorno; 20, 50 y 100 años, a partir de una lluvia intensa para ese periodo. El HEC-HMS suministra 10 métodos para calcular las pérdidas de precipitación y 7 métodos para la transformación lluvia-caudal. En este caso se utilizó el método del Soil Conservation Service (SCS) para calcular las perdidas y la transformación lluvia-caudal por el método del hidrograma unitario de Clark. Las pérdidas fueron calculadas con el método SCS Curve Number y la transformación Lluvia-Caudal se realizó con el método Clark Unit. El intervalo de tiempo utilizado para la simulación fue de 30 minutos y la duración de la lluvia se consideró igual al tiempo de concentración.

Cuadro N° 27: Precipitación Máxima Diaria (mm) para Diferentes Períodos de Retorno Nº

Estación

Tiempo

de

Retorno

(años)

10

20

50

100.0

1

Quinua

9.9

11.2

13.0

14.1

2

Allpachaca

11.1

13.5

17.2

20.5

3

Huanta

5.2

5.9

9.8

12.5

4

Luricocha

5.1

5.4

8.9

10.0

5

Cochas

15.1

21.1

31.4

40.6

6

Huamanga

33.0

38.5

45.9

51.5

Fuente: Estudio hidrológico Irrigación Cachi.

Relación Precipitación Máxima en 24 Horas vs. Periodo de Retorno La estación base para efectos de los cálculos es la de Quinua que se encuentra cerca al área de estudio y que por la similitud hidrológica que presenta con la parte alta de la Microcuenca Chaupichahuaycco y la zona de estudio se

utilizará para esta

Microcuenca. Utilizado los valores de precipitación máxima en 24 horas registrados la estación Quinua se ha procedido al cálculo de la relación precipitación máxima en 24 horas registrados vs. Periodo de Retorno. La distribución asumida para el Ajuste de una serie de datos a la distribución lognormal de 3 parámetros, que en la práctica ha demostrado ser la de mejor ajuste. De acuerdo a las ecuaciones indicadas anteriormente se obtiene los caudales máximos

para

diferentes

periodos

de

retorno

para

las

Microcuencas

del

Chuapichacahuaycco cuadro No. 25, para un número de curva 80, tomando como referencia la estación de Quinua. Cuadro Nº 28-Precipitaciones Máximas en 24 Horas para diferentes Períodos de Retorno. Unidad Hidrográfica Chaupichacahuayco. Quinua (m.m) Altitud: 3268 msnm PERÍODO DE RETORNO (años) 5 10

Yi

Xi (mm)

Xi

1.50 2.25

39.92 46.05

40.0 46.0

15 20 25 30 50 75 100 150 200 300 350 400 500 1000

2.61 48.99 2.97 51.93 3.18 53.65 3.38 55.28 3.90 59.53 4.25 62.39 4.60 65.25 5.01 68.60 5.30 70.97 5.58 73.25 5.86 75.54 5.99 76.60 6.21 78.40 6.91 84.12 Fuente: Estudio hidrológico.

49.0 52.0 54.0 55.3 59.5 62.4 65.3 68.6 71.0 73.3 75.5 76.6 78.4 84.1

Determinación de la Avenida de Diseño La avenida de diseño para el dimensionamiento de una obra determinada depende del periodo de retorno de la misma, de la vida útil de la obra y del riesgo de fallas que se le asignen a la obra durante el tiempo de vida útil de la misma. Para ello se han tomado experiencias similares en la determinación de las avenidas de diseño de diversas obras hidráulicas, donde se han demostrado que el periodo de retorno de diseño recomendable desde el punto de vista económico y de seguridad para las obras de interés en el presente proyecto: Para la estructura de cruce en la quebrada Chaupichacahuaycco se ha tomado un periodo de retorno 50 años. Para la obtención de la avenida de diseño para los diferentes periodos de retorno se ha empleado el software Hec HMS. Para el presente estudio se ha utilizado el método del Hidrograma Unitario Sintético desarrollado por el Soil Conservation Service (SCS) de los Estados Unidos de Norteamérica. La metodología considera la utilización de los valores de precipitación máxima de 24 horas para los puntos de interés, parámetros geomorfológicos y otras características inherentes a la producción de tormentas y escurrimiento superficial. Con los valores de precipitación máxima de 24 horas, la distribución de la distribución típica de una tormenta en la zona, el número de curva de la cuenca (CN) y la máxima retención potencial (S), se ha procedido al cálculo de la precipitación efectiva.

Con los parámetros geomorfológicos de las cuencas de interés se procede al cálculo de las características del hidrograma unitario sintético base. En el Cuadro Nº 26, se muestran los diferentes valores empleados para el cálculo. Cuadro Nº 29 Datos para cálculo de Máximas Avenidas Microcuenca Chaupichachuaycco Periodo Lugar

Microcuenca Chaupichacahuaycc o

de Retorno (Años) 25 50 100 200 500 1000 5000

PP max 24 hr (mm) 50.52 61.21 74.10 89.49 114.24 136.76 204.16

Area (Km2) 0.240 0.240 0.240 0.240 0.240 0.240 0.240

CN

S (mm)

80 80 80 80 80 80 80

16.93 16.93 16.93 16.93 16.93 16.93 16.93

Tc

SCS Lag

(hr)

(hr)

0.145 0.145 0.145 0.145 0.145 0.145 0.145

1.014 1.014 1.014 1.014 1.014 1.014 1.014

A falta de información de caudales máximos instantáneos dentro de la zona de estudio, se ha recurrido a metodologías indirectas de estimación de máximas avenidas, tomando como base la información pluviométrica disponible. Se ha utilizado el software Hec-HMS para el cálculo de la avenida máxima en el punto de interes, planteándose de la siguiente manera: 5.1.

Máxima avenidas en la intersección del camino y la quebrada Chaupichacahuaycco La avenida de diseño para el dimensionamiento de una obra determinada depende del periodo de retorno de la misma, de la vida útil de la obra y del riesgo de fallas que se le asignen a la obra durante el tiempo de vida útil de la misma. Para ello se han tomado experiencias similares en la determinación de las avenidas de diseño de diversas obras hidráulicas, donde se han demostrado que el periodo de retorno de diseño por seguridad para el diseño de estructuras de como: Bocatoma, puentes, badén, acueductos, etc es de 50 años Los resultados de caudales máximos para la intersección del camino y la quebrada Chaupichacahuaycco, donde se proyecta las estructuras de cruce como badén y acueducto se muestran en el siguiente cuadro:

Cuadro Nº 30 No.

Proyecto

Área

PERIODO DE RETORNO (Años)

km2

1

Quebrada Chaupichacahuaycc o

0.24

5

10

25

50

100

0.070

0.098

0.139

0.170

0.203

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 

La Microcuenca Chaupichacahuaycco, no cuenta con registros hidrométricos, que permitan determinar directamente la escorrentía de la microcuenca, esta situación conduce a utilizar los registros de las estaciones cercanas o vecinas, para estimar los caudales medias mensuales, como los caudales máximos que es un factor importante para el diseño de la infraestructura de riego planteado en el proyecto.



El volumen de agua total demandada por el proyecto Irrigación Huambalpa es de 0.23 MMC que beneficiará a 118 Ha.



Caudal de diseño de máximas avenidas para las estructuras de captación Chaupichacahuaycco es de 0.050 m3/s en un periodo de retorno de 50 años.



Se recomienda implementar estaciones meteorológicas e hidrométricas en el ámbito del proyecto.



Se recomienda implementar en el proyecto acciones destinadas al manejo adecuado del agua.