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• Harold Jordan Rocha Alejo

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“

Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación”

HIDROLOGÍA CALCULO DE PENDIENTE Y CAUDAL DE LA NACIENTE DEL RIO CAÑETE

DOCENTE:  NUÑEZ NUÑEZ ROLY ALUMNOS:  ALMANZA VILA, Jhonatan  BREÑA CHAMORRO, Celinda LINARES TORRES, Thalía MATOS SANCHEZ, Katharine RIOS ALANIA, Maira  SEMESTRE:  VII

HUANCAYO – 2015-II

DATOS GENERALES.

UBICACIÓN DEPARTAMENTO:

PROVINCIA:

DISTRITO:

PARAJE :

Lima

Yauyos

Huancaya

Llapay

CUENCA DEL RIO CAÑETE Dirección: el lugar de paraje (Llapay) se encuentra a 136 Km de la ciudad de Huancayo con un recorrido de 4horas y minutos aproximadamente según la ruta realizada. El punto donde se realizó las medidas se extiende a una altitud de 2823 msnm y está ubicado a unos 20 m aproximadamente de la Hidroeléctrica de Llapay.

COORDENADAS UTM COORDENADAS E

N

410.278.00

8.635.282.00

INTRODUCCIÓN La palabra hidrometría proviene del griego Hidro que significa ‘agua’ y – metría que significa ‘medición’. Por lo tanto la hidrometría es la ciencia que trata de la medición y análisis del agua incluyendo métodos, técnicas e instrumentos utilizados en Hidrología. Se sabe que según el ciclo hidrológico, existe una serie de etapas en el cual hay la formación de vapor de agua el cual al elevarse a las partes más altas cae por acción de la gravedad, en forma de precipitaciones, el cual da la formación de ríos, arroyos, riachuelos,etc Otra porción se infiltra en el terreno y llega a formar parte del agua contenida en los acuíferos, que en determinadas circunstancias circula por conductos, constituyendo ríos subterráneos. Parte de esta circulación subterránea aflora en fuentes y manantiales, que también dan lugar a la formación de arroyos y ríos. De los caudales circulantes por los ríos, parte se deriva por canales y parte se almacena en los lagos, lagunas, embalses. Determinar la cantidad de agua que lleva un determinado cuerpo de agua es importante pues como se sabe los caudales fluctúan su carga de acuerdo a las estaciones meteorológicas, así cuando se utiliza una fuente para el abastecimiento de agua, podemos usar hasta 75% de ella. El resto debe mantenerse para las poblaciones ubicadas aguas abajo. Una vez conocida estas fluctuaciones del caudal se puede saber cuál es el volumen útil o disponible para abastecer a una localidad. Es por todo lo expuesto anteriormente que en la salida de campo que se realizó el 15 de noviembre del 2015 ejecutamos mediciones de caudal en la cuenca del río Cañete, para ello primero determinamos el ancho del río y como siguiente paso empleamos el método del correntómetro para el cual necesitamos un equipo correntómetro con el cual determinamos la velocidad máxima, media y la temperatura del rio, luego estos datos las podemos aplicar en una fórmula para hallar caudal, también empleamos el nivel ingeniero para determinar puntos al borde del río y con estos datos determinar la pendiente del río para aplicarla en la fórmula de maninng y determinar también de esta otra forma el caudal. LOS AUTORES

OBJETIVOS   I.

Determinar el caudal del río Cañete empleando el correntómetro. Diferenciar entre los distintos métodos para hallar caudales. MARCO TEÓRICO:

CAUDAL 1. HIDROMETRÍA La Hidrometría tiene como objetivo principal, medir y registrar los caudales de agua que son captados, derivados y distribuidos a los usuarios, a través de los sistemas de riego. Se encarga de medir, registrar, calcular y analizar los volúmenes de agua que circulan en una sección transversal de un río, canal o tubería en la unidad de tiempo. A través de la Hidrometría se puede:1  

Conocer el volumen de agua disponible en la fuente (hidrometría a nivel de fuente natural) Conocer el grado de eficiencia de la distribución (hidrometría de operación)

1.1 SISTEMA HIDROMÉTRICO Es el conjunto de actividades y procedimientos que permiten conocer los caudales de agua que circulan en los cauces de los ríos y canales de un sistema de riego, con el fin de registrar, procesar y programar la distribución del agua. El sistema hidrométrico tiene como soporte físico la red hidrométrica.2 1.2 MEDICIÓN DE AGUA3

Es la cuantificación del caudal de agua que pasa por la sección transversal de un conducto (río, riachuelo, canal, tubería) de agua; también se le conoce como aforo caudal de agua. Para cuantificar el caudal de agua se puede utilizar la siguiente fórmula: Q = Ax V 1 MINISTERIO DE AGRICULTURA (2005), MANUAL DE HIDROMETRIA, Convenio Marco de Cooperación Interinstitucional INRENA-UCPSI, Pg. 1. 2 MINISTERIO DE AGRICULTURA (2005), MANUAL DE HIDROMETRIA, Convenio Marco de Cooperación Interinstitucional INRENA-UCPSI, Pg. 1. 3 MINISTERIO DE AGRICULTURA (2005), MANUAL DE HIDROMETRIA, Convenio Marco de Cooperación Interinstitucional INRENA-UCPSI, Pg. 2.

Donde:   

Q = Caudal o Gasto (m3/s) A = Área de la sección transversal (m2) V = Velocidad media del agua en la sección hidráulica (m/s)

1.2.1 MÉTODO DEL CORRENTÓMETRO Este método mide la velocidad en un punto dado de la masa de agua con un instrumento llamado correntómetro. Existen varios tipos de correntómetros: los de hélice pequeña que los utiliza dependiendo del caudal a medirse, las profundidades en las cuales se mide las velocidades con el correntómetro es de la altura del tirante de agua.

FIGURA 1- Caudal de una corriente a partir de las mediciones efectuadas con un molinete. Departamento de Desarrollo sostenible, Depósito de Documentos de la FAO

1.2.2 FÓRMULA DE MANNING4

V=

2 3

R S n

1 2

Donde: 4 FAO, Medición sobre el terreno de la erosión del suelo y de la escorrentía, Departamento de Desarrollo Sostenible.

   

V es la velocidad media de la corriente en metros por segundo R es el radio hidráulico en metros (la letra M se utiliza también para designar al radio hidráulico, con el significado de profundidad hidráulica media) S es la pendiente media del canal en metros por metro (también se utiliza la letra i para designar a la pendiente) n es un coeficiente, conocido como n de Manning o coeficiente de rugosidad de Manning. En el Cuadro 3 figuran algunos valores correspondientes al flujo de canales.

2. CAUDAL Cuando se mide el agua que pasa por un riachuelo o río, por una tubería, por una sección normal de una corriente de agua, o cuando se mide el volumen del agua que produce un pozo o una mina o la que entra o sale de una planta de tratamiento, en una unidad de tiempo, se conoce como caudal, se define como el volumen de líquido que pasa por una sección normal de una corriente de agua en una unidad de tiempo. 5 2.1 IMPORTANCIA DE LA MEDICIÓN DE UN CAUDAL Es importante saber cuál es el caudal (Q) de una fuente, porque ese caudal fluctúa según las condiciones meteorológicas. En tiempo de lluvias, el caudal es mayor, y más pequeño al final del estiaje. Así cuando se utiliza una fuente para el abastecimiento de agua, podemos usar hasta 75% de ella. El resto debe mantenerse para las poblaciones ubicadas aguas abajo. Una vez conocida estas fluctuaciones del caudal se puede saber cuál es el volumen útil o disponible para abastecer a una localidad. 6 3. CUENCA DEL RÍO CAÑETE 3.1 Ubicación La cuenca del río cañete tiene una extensión de 6192km 2, se encuentra ubicada en la vertiente del Pacífico entre los paralelos 11° 58’ Y 13° 09’ de latitud Sur y los meridianos 75° 31’ y 76° 31’ de longitud Oeste. Altitudinal mente se extiende desde el nivel del mas hasta la línea de cumbres de la cordillera Occidental de los Andes, 5 Rojas O, (2006), Manual Básico para Medir Caudales, FONAG. 6 Rivera B. Tangarife D. Rojas H.(1999) Desarrollo metodológico para la caracterización de caudales y niveles de sedimentación, Universidad de Caldas.

que constituye la divisoria continental de las aguas y cuyos puntos más altos llegan hasta los 5817 msnm. Por el Norte colinda con la cuenca del río Mala, por el Sur con la del San Juan, por el este con la del Mantaro y por el oeste con el Océano Pacífico. 7 3.2 Clima Los tipos climáticos presentes en la cuenca del río Cañete comprenden una secuencia gradual térmica desde el patrón semicálido hasta el frígido, evidenciada por un régimen de temperaturas cuyos valores promedio descienden en forma progresía conforme es mayor la altitud. En la estación de cañete la temperatura media anual es 19.8 °C y la oscilación promedio anual comprendida entre los 14.4 °C y 27.7 °C. 3.3 Hidrografía e Hidrología: La cuenca del río Cañete tiene en general la forma de una “L”, nace en la laguna de Tecllacoha, aproximadamente a 4600 msnm. Inicialmente discurre en dirección Sur-Norte hasta la laguna de Paucarcocha, recibiendo en este tramo el aporte de las lagunas de Unca, Pomacocha, Llica, Piscacocha y Chuspicocha. El río cambio su dirección discurriendo de Oeste a este hasta llegar a la localidad de Vilca, incrementando su caudal con los desagües de las lagunas Pariachata, Pillicocha, Suerococha y Mollacocha, alimentados por los deshielos de los nevados Azulcocha y Escalera. Nuevamente ambia de dirección siguiendo el rumbo NNE-SSO hasta si intersección con la quebrada Aucampi, punto a partir del cual discurre siguiendo un aislamiento NNO-SSE, hasta su confluencia con el río Cacra, afluente de su margen izquierda. Aguas debajo de éste punto, el río Cañete discurre con un rumbo sensiblemente NE-SO hasta su desembocadura en el océano Pacífico. La longitud del río cañete entre su naciente y su desembocadura es aproximadamente de 219 km. Presentando una pendiente promedio de 2%; Sin embargo presenta sectores en donde la pendiente es mucho más pronunciada, especialmente en la parte alta, llegando hasta 8% en el tramo comprendido entre la localidad de Huancayo y la desembocadura del río Alis. 8

7 http://www.cepes.org.pe/pdf/OCR/Partidos/diagnostico_calidad_aguatomo2/diagnostico_calidad_agua_cuenca_rio_canete.pdf 8 http://www.cepes.org.pe/pdf/OCR/Partidos/diagnostico_calidad_aguatomo2/diagnostico_calidad_agua_cuenca_rio_canete.pdf

II.

METODOLOGIA: 1. UBICACIÓN DEL AREA DE TRABAJO DEPARTAMENTO:

Lima

PROVINCIA

:

Yauyos

DISTRITO

:

Llapay

PARAJE

:

Hidroeléctrica de Llapay

Fuente: Google Earth 2. EQUIPOS Y MATERIALES TOPOGRAFICOS

3. CONDICIONES CLIMATICAS 

El clima que se tuvo el día de la ejecución del trabajo fue templado y con incidencias fuertes de lluvia

4. FECHA DE EJECUCION 

El presente trabajo se ejecutó el 22/11/2015.  Hora de inicio: 02:15 pm  Hora de finalización: 03:37 pm

5. METODOLOGIA DE TRABAJO 5.1.

Información de la practica: A. Se estableció el punto adecuado y la línea de vida de la cuenca para tomar los datos necesarios.(ANEXO N°1) B. Se armó de forma adecuada con ayuda del docente el equipo correntómetro.(ANEXO N°2) C. Se midió 20 m aproximadamente de la rivera del rio para poder tomar los desniveles con el nivel de ingeniero.(ANEXO N°6) D. Finalmente se tomaron los datos necesarios en la libreta de campo. (ANEXO N°6)

6. PROCESAMIENTO DE DATOS:

Datos tomados en campo (correntómetro):

Distancia (cada 5m) Velocidad (m/s)

Velocidad máxima

Temperatura oC

2.4 7.4

0.25 0.75

0.9 0.9

14.2 14.2

12.4 17.4

0.85 0.7

0.9 0.5

14.2 14.2

22.4

0.4

0.5

14.2

Tabla 1: cuadro de distancia horizontal y velocidades

Procedimiento:  Se elige un equipo de trabajo el cual debe implementarse con los debidos implementos de seguridad (arnés y cuerda línea de vida) e ingresar al rio en análisis y empezar con la toma de datos.  Se hace uso del correntómetro digital que se localiza al costado de la persona que está midiendo para así evitar errores por turbulencia.  Se sumerge a una profundidad media pues la altura es máximo 1.5m de profundidad.  Se realiza la toma de datos, en este caso cada 5 metros, realizado así por condiciones de longitud de rio, cabe resaltar que lo recomendado es cada metro de distancia. (ANEXO N 07).

Datos tomados en campo (nivel de ingeniero): distancia Lmed Tramos A 1 2 3 4 5-B

Distancia ( cada 4m ) 0 4 8 12 16 20

Hm 1.24 1.31 1.3 1.7 1.9 2.405

Tabla2: cuadro de medidas tomadas con el nivel de ingeniero

Procedimiento:  Se toma

20

metros

aguas

arriba

para

el

respectivo

posicionamiento de la mira topográfica acomodado por un operador.  Se eligen tramos de 4 metros de distancia para su respectiva medida con el nivel de ingeniero.  Se realiza las mediciones y se toma data de la altura medida.

En este caso práctico de salida de campo a la cuenca del rio Cañete se realizó la medida de caudal de dicho rio en análisis. Existiendo diferentes métodos de medición, se utilizó el método directo, haciendo uso del correntómetro digital. En esta oportunidad hicimos uso del programa HIDROESTA 2 facilitado por el docente en clases, cuya utilización fue de gran ayuda para realizar las mediciones con los datos obtenidos en campo.

Cálculos con el programa HIDROESTA: Datos ingresados:

Esquema de ingreso de datos:

Resultados finales de área y caudal:

Sección transversal del cauce:

ANEXOS

ANEXO N° 1: Establecimiento de la línea de vida

ANEXO N°2: Armado del correntómetro

ANEXO N°3: Incursión al rio con las medidas de seguridad.

ANEXO N°4: Medición de la profundidad del punto seleccionado

ANEXO N°5: Toma de velocidades con el correntómetro

ANEXO N°6: Medida y apuntes de desniveles