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Estudio a nivel de Perfil Proyecto: “Presa Marripón – Cruz de Colaya para riego y agua potable” Estudio Hidrológico Co
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- Soulfly Samillan Moreno
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Estudio a nivel de Perfil Proyecto: “Presa Marripón – Cruz de Colaya para riego y agua potable”
Estudio Hidrológico
Contenido CAPITULO I: GENERALIDADES ............................................................................................................ 4 1.1
GENERALIDADES.................................................................................................................. 4
1.2
OBJETIVOS ........................................................................................................................... 4
CAPITULO II CARACTERISTICAS DE LA CUENCA EN ESTUDIO ............................................................ 5 2.1
UBICACIÓN GEOGRAFICA .................................................................................................... 5
2.2
UBICACIÓN POLITICA........................................................................................................... 5
2.3
UBICACIÓN DENTRO DE LA AUTORIDAD LOCAL DE AGUA ................................................. 5
2.4
VÍAS DE ACCESO .................................................................................................................. 6
2.5
CARACTERIZACIÓN DE LAS SUB CUENCAS DE ESTUDIO ...................................................... 6
CAPITULO III: ANÁLISIS DE PRECIPITACIÓN ..................................................................................... 8 3.1
INFORMACIÓN PLUVIOMÉTRICA DISPONIBLE .................................................................... 8
3.2
ESTACIONES CLIMATOLÓGICAS SELECCIONADAS ............................................................. 10
3.3
ANÁLISIS DE CONSISTENCIA .............................................................................................. 11
3.3.1
Análisis de Doble Masa ............................................................................................. 11
3.4
COMPLETADO Y EXTENDIDO DE DATOS FALTANTES ........................................................ 14
3.5
RELACIÓN PRECIPITACIÓN – ALTITUD ............................................................................... 14
3.6
PRECIPITACIÓN MEDIA EN LA CUENCA CHINIAMA ........................................................... 15
CAPITULO IV: ANÁLISIS DE LA OFERTA ........................................................................................... 17 4.1
ESTACIÓN DE AFOROS ....................................................................................................... 17
4.2
REGISTRO HISTÓRICO ........................................................................................................ 18
4.3
OFERTA HÍDRICA DEL PROYECTO ...................................................................................... 18
4.4
CAUDAL ECOLÓGICO ......................................................................................................... 23
CAPITULO V: DEMANDA DE AGUA ................................................................................................ 24 5.1
DEMANDA POBLACIONAL ................................................................................................. 24
5.2
DEMANDA AGRÍCOLA........................................................................................................ 25
5.2.1
Cédula de Cultivo y Kc de Cultivos ............................................................................ 25
5.2.2
Evapotranspiración Potencial (ETo) .......................................................................... 26
5.2.3
Precipitación Efectiva (PP Efec.) ................................................................................ 26
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5.2.4
Eficiencia de Riego..................................................................................................... 27
5.2.5
Cálculo de la demanda Agrícola ................................................................................ 28
CAPITULO VI: BALANCE HÍDRICO.................................................................................................... 29 6.1
OFERTA Y DEMANDA ......................................................................................................... 29
6.1.1
Oferta ........................................................................................................................ 29
La oferta de agua para el proyecto está definida por: .............................................................. 29 6.1.2
Demanda ................................................................................................................... 29
La Demanda de agua en el área de estudio está definida por: ................................................. 29 6.2
BALANCE HÍDRICO DE LA SITUACIÓN ACTUAL Ó SIN PROYECTO ...................................... 30
6.3
BALANCE HÍDRICO SITUACIÓN CON PROYECTO ............................................................... 30
6.3.1
Simulación de Operación de Embalse ....................................................................... 31
6.3.2
Garantía de la Demanda............................................................................................ 42
CAPITULO VII: MÁXIMAS AVENIDAS .............................................................................................. 44 7.1
GENERALIDADES................................................................................................................ 44
7.2
METODOLOGÍA.................................................................................................................. 44
7.3
RESULTADOS ..................................................................................................................... 49
CAPITULO VIII: TRÁNSITO DE AVENIDA EN PRESA ......................................................................... 50 8.1
GENERALIDADES................................................................................................................ 50
8.2
MARCO CONCEPTUAL ....................................................................................................... 50
8.2.1
Hidrogramas .............................................................................................................. 50
8.2.2
Tránsito en Reservorios ............................................................................................. 50
8.2.3
Sistema de Modelamiento Hidrológico HEC-HMS .................................................... 51
8.3
METODOLOGÍA.................................................................................................................. 52
8.3.1
Modelamiento Hec-HMS .......................................................................................... 52
8.3.2
Tránsito de Hidrogramas en el Reservorio ................................................................ 53
8.3.3
Control de Especificaciones....................................................................................... 53
8.3.4
Modelamiento de Transito en Presa ......................................................................... 53
8.4
RESULTADOS ..................................................................................................................... 54
CAPITULO IX: ANÁLISIS DE SEDIMENTOS ....................................................................................... 56 9.1
EFICIENCIA DE RETENCIÓN ................................................................................................ 56
9.2
PESO ESPECÍFICO DE SEDIMENTOS ................................................................................... 57
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9.3
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CÁLCULO DEL TRANSPORTE DE SÓLIDOS .......................................................................... 59
9.3.1
Sedimentos en Suspensión ....................................................................................... 60
9.3.2
Sedimentos de Fondo................................................................................................ 60
9.4
VOLUMEN MUERTO DE LA PRESA ..................................................................................... 61
CAPITULO X: CONCLUSIONES & RECOMENDACIONES .................................................................... 62 ANEXOS ............................................................................................................................................. 63
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Estudio Hidrológico
CAPITULO I: GENERALIDADES
1.1
GENERALIDADES
El estudio hidrológico tiene como objeto analizar los aspectos relacionados con los recursos hídricos superficiales de la cuenca del río Chiniama (afluente del río Motupe), el cual comprende diferentes fases en su desarrollo, que van desde la recopilación, revisión y análisis de la información Hidrometeorológica disponible, hasta determinar las descargas en los puntos de interés, el análisis de la demanda para finalmente realizar la simulación de operación del sistema regulado y el análisis de máximas avenidas. Considerando que se proyecta una estructura de regulación en el rio Chiniama, cuyo eje de presa se encuentra próximo a la estación de control Marripon, se asumen sus registros históricos para determinar la oferta hídrica del proyecto. Los diversos aspectos que se analizan son de gran utilidad, tanto para el planeamiento como para los diseños relacionados con las obras hidráulicas de seguridad.
1.2
OBJETIVOS
El desarrollo del estudio hidrológico cumple con los siguientes objetivos: 1. Análisis y revisión de la información hidrometeorológica. 2. Definición de los caudales disponibles y oferta hídrica del proyecto. 3. Análisis de la Demanda Hídrica para el proyecto. 4. Realizar la simulación de operación del sistema, que permita confirmar la cobertura de las demandas poblacionales y agrícolas previstas y determinación de los volúmenes de agua necesarios a ser almacenados. 5. Definir los caudales máximos y su tránsito en el vaso para los correspondientes cálculos de diseño (Aliviadero de Demasías). 6. Determinar el Volumen de Sedimentos en el Vaso.
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CAPITULO II CARACTERISTICAS DE LA CUENCA EN ESTUDIO
2.1
UBICACIÓN GEOGRAFICA
La ubicación geográfica del ámbito del estudio corresponde a las siguientes coordenadas UTM – WGS 84 – Zona 18 Sur.
Cuadro Nº 2.1 Poligonal del ámbito del proyecto (UTM) Puntos 1 2 3 4
2.2
X 641834 652260 652260 641876
Y 9331894 9331894 9319130 9319130
UBICACIÓN POLITICA
El ámbito del estudio se encuentra ubicado políticamente:
2.3
Región
:
Lambayeque
Provincia
:
Lambayeque
Distrito
:
Motupe
UBICACIÓN DENTRO DE LA AUTORIDAD LOCAL DE AGUA
La ubicación dentro del ámbito jurisdiccional de la Autoridad Local de Aguas es: Región Agraria:
Lambayeque.
Autoridad Local de Agua:
Motupe – Olmos – La Leche.
Sector de Riego:
Tongorrape y Arrozal.
Junta de Usuarios:
Motupe.
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2.4
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VÍAS DE ACCESO
La infraestructura vial en el área de estudio, está constituida por dos (02) redes fundamentales: La red primaria que permite que el valle esté conectado por el norte con el departamento de Piura y por el sur con la .provincia de Chiclayo, mediante la antigua Panamericana Norte. La red secundaria que permite interconectarse con el distrito de Chóchope y los caseríos Tongorrape, El Arrozal, Santa Elena, Humedades y Escusa Baraja entre otras.
2.5
CARACTERIZACIÓN DE LAS SUB CUENCAS DE ESTUDIO
La oferta hídrica del proyecto está definida por dos cuencas:
La cuenca propia vertiente a la presa, de 233 km2, cuenca del rio Chiniama La cuenca vertiente al canal trasvase Huallabamba, de 29,9 km2, que capta las aguas de la quebrada Tocras.
La estación hidrométrica Marripon realiza las mediciones de los aportes de ambas cuencas por lo que el presente estudio considera a los registros históricos de esta estación como la oferta hídrica para el proyecto por encontrarse próximo al lugar de cierre de la presa proyectada. A continuación se presenta el mapa H-01 donde se delimitan las cuencas en estudio y señalan las principales características morfológicas.
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Mapa h-01
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CAPITULO III:
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ANÁLISIS DE PRECIPITACIÓN
La precipitación es el principal aporte de la escorrentía superficial y se define como la caída de agua sólida ó líquida por la condensación del vapor sobre la superficie terrestre, es analizada en base a la información disponible de las estaciones pluviométricas, ubicadas en el interior y exterior de la cuenca en estudio. 3.1
INFORMACIÓN PLUVIOMÉTRICA DISPONIBLE
Las estaciones pluviométricas se encuentran ubicadas en el entorno del área en estudio. En el cuadro Nº 3.1, se muestran las estaciones meteorológicas e Hidrométrica con sus respectivas características. Los registros históricos de la precipitación total mensual se presentan en el anexo I. En el mapa Nº H-02, se muestra la ubicación de estas estaciones.
Cuadro Nº 3.1. Estaciones Meteorológicas e Hidrométrica Estación
Tipo
Región
Provincia
Distrito
Latitud
Longitud
Altitud
Decargas
Precipitación
Olmos
Meteorológica
Lambayeque
Lambayeque
Olmos
05º 45'44
79º 51'50
115
-
1980-2004
El Limon
Meteorológica
Cajamarca
Jaen
Pomahuaca
05º 55'55
79º 19'19
1080
-
1990-2010
Huarmaca
Meteorológica
Piura
Huancabamba
Huarmaca
05º 34'34
79º 31'31
2240
-
1990-2010
Incahuasi
Meteorológica
Lambayeque
Ferreñafe
Incahuasi
06º 14'14
79º 20'20
2740
-
1990-2010
Motupe
Meteorológica
Lambayeque
Lambayeque
Motupe
06º 09'1
79º 44'1
152
-
1986-1990, 1994-2004
Sallique
Meteorológica
Cajamarca
Jaen
Sallique
05º 39'1
79º 19'1
1750
-
1990-2010
Tuluce
Meteorológica
Piura
Huancabamba
Sondor
05º 29'29
79º 22'22
1730
-
1990-2009
San Felipe
Meteorológica
Cajamarca
Jaen
San Felipe
05º 46'1
79º 19'1
1855
-
1980-1997
Porculla
Meteorológica
Piura
Huancabamba
Huarmaca
05º 50'50
79º 30'30
2380
-
1990-2010
Cueva Blanca
Meteorológica
Lambayeque
Ferreñafe
Incahuasi
06º 07'6
79º 24'24
3300
-
1990-2010
Hacienda Pucara
Meteorológica
Cajamarca
Jaen
Pucara
06º 02'1
79º 08'8
980
-
1980-2010
Marripon
Hidrométrica Lambayeque
Lambayeque
Motupe
06º 06'1
79º 39'1
250
1984-1993
-
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Mapa Nº 01. Ubicación de las Estaciones Meteorológicas H-02
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3.2
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ESTACIONES CLIMATOLÓGICAS SELECCIONADAS
Para el análisis de precipitación se evaluaron las estaciones ubicadas en el ámbito de la cuenca Chiniama. A continuación se presentan los cuadros de información de las estaciones climatológicas: Cuadro Nº 3.2 Estaciones Climatológicas – Cuenca Chiniama CODIGO
ESTACION
236 241 334 152132 153102 153107 307
Olmos El Limon Motupe Porculla Cueva Blanca Hacienda Pucara Incahuasi
TIPO
DPTO Lambayeque
Cajamarca Lambayeque Meteorológica Piura Lambayeque Cajamarca Lambayeque
PROV Lambayeque
DISTRITO
Jaen Lambayeque Huancabamba Ferreñafe Jaen
Olmos Pomahuaca Motupe Huarmaca Incahuasi Pucara
Ferreñafe
Incahuasi
LATITUD
05º 45'44 05º 55'55 06º 09'1 05º 50'50 06º 07'6 06º 02'1
LONGITUD
79º 51'50 79º 19'19 79º 44'1 79º 30'30 79º 24'24 79º 08'8
06º 14'14
79º 20'20
Figura Nº 3.1 Cronograma de Registro Histórico de Precipitación por Estación
Cuadro Nº 3.3 Análisis Estadístico de la Información Histórica
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ALTURA
115 1080 152 2380 3300 980 2740
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3.3
Estudio Hidrológico
ANÁLISIS DE CONSISTENCIA
El análisis de consistencia de las series de precipitación total mensual se realizo utilizando el análisis de Doble Masa.
3.3.1
Análisis de Doble Masa
Este método es también conocido como dobles acumulaciones y estudia la homogeneidad de series de valores tanto de precipitación como de caudales, consiste en representar en un diagrama de dispersión parejas de puntos definidos por las acumulaciones sucesivas de dos series de valores en el mismo periodo. Se conformaron dos grupos de estaciones, los criterios para formar los grupos fueron:
Mínimo de dos estaciones y máximo 10 estaciones por grupo. Medias de la estaciones similares Deben estar altitudinalmente próximas. Las estaciones deben estar próximas entre si.
Con estos criterios tenemos los siguientes grupos: 1. Grupo 1: Estaciones: Olmos (236), Limón (241), Motupe (334) y Hacienda Pucara (153107). 2. Grupo 2: Estaciones: Porculla (152132), Cueva Blanca (153102) e Incahuasi (307).
Cada una de las estaciones se comparó con la estación promedio de cada grupo. En siguientes las Figuras se muestran las dobles acumulaciones de los Grupos 1 (Media del Grupo 1 vs. Estación El Limón) y 2 (Media del Grupo 2 vs. Estación Cueva Blanca).
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Figura N º3.2 Grupo Nº 01 Estaciones Pluviométricas
Figura N º3.3 Grupo Nº 02 Estaciones Pluviométricas
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Figura Nº 3.4 Análisis de Doble Masa del Grupo Nº 01 Media Vs. Estación El Limón
Figura Nº 3.5 Análisis de Doble Masa del Grupo Nº 02 Media Vs. Cueva Blanca
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Finalmente se aprecia que no existen variaciones bruscas de pendiente en dichos gráficos, por lo que este análisis confirma la consistencia de la información de precipitación total mensual de las estaciones consideradas en el ámbito del proyecto.
3.4
COMPLETADO Y EXTENDIDO DE DATOS FALTANTES
Para completar las lagunas en las series de datos, se ha utilizado un modelo de regresión bivariado con estacionarización previa mensual, basado en la correlación múltiple de los datos. El completado de datos se realizo con el software CHAC (Cálculo Hidrometeorológico de Aportaciones y Crecidas) desarrollado por el CEDEX del Ministerio de Fomento de España. En el cuadro Nº 3.2 se presentan los promedios mensuales de las estaciones pluviométricas con los datos completas.
Cuadro Nº 3.4 Precipitación Media Mensual de las Estaciones Pluviométricas Completas Codigo 236 241 334 152132 153102 153107 307
Estación Olmos El Limon Motupe Porculla Cueva Blanca Hacienda Pucara Incahuasi
Enero Febrero 41.2 73.8 25.1 60.3 37.3 73.7 105.1 211.6 63.4 118.5 71.8 89.9 51.9 107.0
Marzo 121.6 85.5 131.7 266.1 135.6 100.5 113.4
Abril 51.9 61.7 22.3 189.7 96.6 97.0 71.2
Mayo 28.0 19.2 3.8 55.1 44.0 38.8 23.3
Junio 3.9 6.3 0.8 9.8 19.8 7.6 7.3
Julio Agosto Septiembre Octubre NoviembreDiciembre 0.4 0.2 1.2 2.7 1.7 10.1 2.1 1.4 5.6 37.0 33.4 29.6 0.1 0.0 1.0 1.4 2.4 7.6 5.2 1.5 11.4 27.2 31.8 57.5 12.9 8.6 29.3 65.2 50.7 66.5 3.6 0.7 13.9 57.6 65.9 50.8 3.0 3.2 15.5 42.6 37.4 45.3
En los anexos respectivos se presentan los registros completados de la precipitación total mensual de las estaciones pluviométricas ubicadas en la cuenca del río Sisa y alrededores.
3.5
RELACIÓN PRECIPITACIÓN – ALTITUD
Es conocida la variación directa de la precipitación total con la altitud de la cual se desprende el denominado gradiente pluviométrico, que usualmente es un valor constante para una cuenca determinada o grupo de ellas de comportamiento hidrológico similar. En áreas altoandinas que tienen características geográficas relativamente homogéneas, la elevación por lo general explica una gran proporción de la variación en la precipitación normal anual; por esta razón algunos investigadores desarrollan únicamente la relación de precipitación contra elevación para establecer la precipitación media sobre la cuenca en estudio.
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Total 336.8 367.2 282.2 971.9 711.2 598.0 521.1
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Cuadro Nº 3.5 Relación Precipitación Vs. Altitud Codigo 236 334 153107 241 152132 307 153102
Estación Altitud Precipitación 115 Olmos 336.8 152 Motupe 282.2 980 Hacienda Pucara 598.0 1080 El Limon 381.0 2380 Porculla 971.9 2740 Incahuasi 521.1 3300 Cueva Blanca 711.2
Grafico Nº 3.6 Relación Precipitación Vs. Altitud 1200.0 1000.0
y = 0.137x + 330.2 R² = 0.751
800.0 600.0 400.0
Series1
200.0
Lineal (Series1) 0.0
0
3.6
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
PRECIPITACIÓN MEDIA EN LA CUENCA CHINIAMA
La sub cuenca del rio Chiniama, vertiente a la presa tiene una altitud media sobre los 1587 m.s.n.m. correspondiéndole una precipitación media de 548 mm/año. A continuación se presenta la serie de precipitación mensual generada para la cuenca vertiente a la presa Marripon.
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Cuadro Nº 3.6 Serie de Precipitación Areal en la Cuenca de la presa Marripon Año 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Promedio
Enero 29.9 27.5 34.9 69.6 2.3 20.7 53.8 86.0 77.8 31.5 58.2 9.2 7.6 18.8 30.2 0.6 6.9 12.1 66.1 84.7 24.3 103.8 7.2 7.5 23.4 6.0 19.8 35.6 29.2 105.2 27.3 36.0
Febrero 0.0 0.0 24.4 173.5 159.1 22.6 202.7 26.0 176.2 95.3 35.6 2.4 17.2 104.3 139.1 39.8 74.2 102.5 87.7 223.1 114.8 52.0 47.4 83.9 12.2 54.6 84.9 9.2 316.1 111.0 95.2 86.7
Marzo 0.0 134.2 73.2 252.7 106.6 55.2 234.0 170.8 145.7 111.7 63.7 26.2 25.0 237.7 176.1 59.6 104.2 14.7 228.5 44.6 118.4 148.8 231.1 44.3 11.2 221.9 177.1 60.9 105.1 132.2 293.6 122.9
Abril 68.3 52.7 160.7 159.4 76.3 62.1 109.5 116.9 79.2 101.9 81.5 51.9 45.7 31.2 244.3 57.2 89.8 19.3 173.1 77.2 162.0 59.4 68.3 28.7 45.3 31.3 89.8 133.4 145.0 21.7 105.6 88.7
Mayo 0.0 9.5 65.3 86.1 0.0 23.0 0.0 87.5 19.0 48.6 27.9 5.9 30.2 53.2 12.6 3.0 35.5 2.4 52.7 58.6 164.6 23.1 23.1 21.0 42.1 5.5 35.4 29.0 36.4 15.4 6.9 33.0
Junio 4.6 25.0 0.0 43.3 17.1 17.2 0.0 28.7 0.4 36.7 0.7 8.5 2.3 0.9 1.1 0.0 0.0 0.0 19.5 25.3 42.8 7.2 4.5 37.5 9.3 2.4 72.7 6.5 14.7 1.7 10.1 14.2
Julio 4.0 1.6 5.9 0.0 21.0 18.7 0.0 2.3 26.6 18.3 1.0 0.0 0.3 1.1 1.0 12.1 0.0 7.3 0.0 4.3 5.3 9.3 18.4 13.5 2.9 0.0 59.9 5.3 6.0 1.0 7.0 8.2
Total Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre 191.5 20.6 16.1 48.0 0.0 0.0 309.5 26.6 18.0 12.8 0.0 1.6 538.0 67.0 50.6 56.1 0.0 0.0 928.5 70.6 47.9 5.3 20.3 0.0 460.4 46.3 17.7 2.0 5.0 6.9 509.4 71.7 82.1 108.8 20.1 7.2 862.7 46.4 123.5 73.4 19.4 0.0 684.2 47.3 18.0 100.8 0.0 0.0 595.2 33.6 7.0 20.7 2.6 6.3 564.9 24.0 60.4 3.4 33.2 0.0 648.7 18.7 142.4 218.9 0.0 0.0 204.7 58.1 11.8 19.0 11.8 0.0 267.9 27.5 37.5 61.4 13.2 0.0 665.3 76.3 26.4 41.7 70.4 3.2 657.4 9.8 19.0 1.9 22.3 0.0 377.9 134.5 33.2 31.9 2.9 3.0 426.6 3.3 11.5 83.1 17.5 0.6 272.4 33.9 34.8 42.4 2.6 0.4 799.6 26.6 22.3 94.0 27.3 1.7 667.9 99.3 8.0 16.5 26.3 0.0 738.1 43.7 12.8 0.9 42.1 6.3 606.5 18.3 112.3 23.4 44.1 4.9 576.1 44.3 59.9 71.3 0.6 0.0 321.5 20.7 41.3 18.7 4.5 0.0 329.1 66.4 38.2 67.7 10.3 0.0 483.1 52.2 9.9 93.1 5.5 0.6 594.9 7.8 42.4 4.6 0.4 0.0 601.7 17.5 176.5 126.2 0.4 1.0 887.4 14.2 112.0 94.9 3.3 10.6 507.5 22.0 59.4 30.2 7.0 0.7 735.3 68.6 37.2 75.2 1.3 7.3 548.829131 42.5 48.1 53.2 13.4 2.0
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CAPITULO IV: ANÁLISIS DE LA OFERTA
4.1
ESTACIÓN DE AFOROS
En la parte alta de la cuenca del río Motupe, se encuentra la quebrada Chiniama, la cual es un afluente del río Motupe, y donde se ubica la estación Hidrométrica Marripon que se encuentra próxima a la represa proyectada. Actualmente la estación de control Marripon es operada por el ALA Motupe. La estación hidrométrica Morripón se ubica en el distrito Motupe, provincia de Lambayeque Región Lambayeque s coordenadas: Longitud:
79° 39’ 01”
Latitud :
06°06’ 01”
Altitud :
250 msnm Figura Nº 4.1 Ubicación de la Estación Marripon en la Cuenca de Motupe
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4.2
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REGISTRO HISTÓRICO
El presente estudio utilizó el registro histórico de caudales medidos en la estación hidrométrica de Marripon que va desde el año 1962 al 2008. En el cuadro Nº 4.1 se presentan el registro histórico de los aforos realizados en la estación. En la Figura Nº 4.1 se muestra la ubicación de la estación Marripon y en el Anexo correspondiente, se presenta la serie histórica de las descargas medias mensuales en m³/s. En los cuadros Nº 4.2 y 4.3 se presentan caudales y volúmenes para las persistencia del 50, 75 y 90%. En las figuras Nº 4.2 y 4.3 se observa el comportamiento anual de los caudales y volúmenes máximos, medios y mínimos respectivamente.
4.3
OFERTA HÍDRICA DEL PROYECTO
La estación Marripon cuenta con una serie histórica de caudales medios mensuales desde al año 1962 hasta el 2008, en esta estación de control se registra el caudales del rio Chiniama y de las aguas trasvasadas por el canal Huallabamba; por su proximidad (200 m aprox.) al dique de la presa proyectada el caudal medido en la estación se considerará la oferta del proyecto, cabe señalar que durante los trabajos de campo se verificó que en el tramo entre el dique y la estación no existan aportes significativos del recurso hídrico. La oferta hídrica para el proyecto es de 47 MMC/Año que es equivalente a un caudal medio anual de 1.5 m3/s.
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Cuadro Nº 4.1 Registro Histórico de Caudales Medios Mensuales (m3/s) Estación Marripón Año 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
Enero Febrero 0.274 1.516 0.244 0.247 0.774 1.15 0.363 0.489 1.056 0.985 1.147 1.682 0.634 0.504 0.452 0.677 0.452 0.641 0.973 1 0.242 0.603 0.628 3.292 1.189 2.095 1.871 2.033 0.857 4.519 0.473 1.492 0.828 1.006 0.944 1.254 0.328 0.536 0.46 1.272 0.495 0.738 3.513 3.741 1.004 3.596 1.674 1.684 1.059 0.738 1.983 2.649 1.21 1.673 1.599 2.603 0.349 1.051 0.371 0.372 1.046 0.838 0.615 0.213 1.775 0.663 1.851 0.777 1.152 0.883 0.461 0.492 1.08 0.838
0.667 1.076 6.703 1.77 0.699 0.613 5.961 4.289 1.52 2.119 2.373 1.65 0.69 1.108 2.68 1.19 7.022
Marzo 1.648 0.46 1.175 1.559 1.19 14.336 0.73 1.475 1.256 3.966 33.733 2.795 1.916 7.43 3.004 1.998 2.084 3.215 0.917 2.904 0.521 28.544 2.997 2.678 0.944 2.801 1.296 4.21 1.075 0.534 0.787 3.174 1.375 1.385 1.288 14.516 5.2 5.459 4.758 2.639 1.644 0.873 2.571 4.456 1.783 6.252
Abril 1.571 0.565 1.891 2.447 1.72 1.956 0.569 1.015 1.034 2.702 3.963 2.408 1.237 2.375 3.439 2.399 2.685 1.852 1.773 1.486 1.243 101.467 1.627 1.273 2.371 2.222 1.681 2.653 1.352 0.308 2.293 3.523 2.864 1.189 0.993 1.136 6.572 3.425 2.95 2.354 5.212 1.653 0.864 1.87 3.121 2.121 12.53
Mayo 1.107 0.031 1.244 1.006 1.533 1.267 0.291 0.261 1.481 0.657 0.935 2.192 1.293 1.468 2.087 1.761 1.674 2.142 0.698 1.074 0.892 40.065 1.917 1.132 1.858 1.91 2.015 0.629 0.104 1.149 2.497 1.037 1.022 0.739 2.59 2.229 1.607 1.683 1.47 0.604 0.775 1.621 1.613 2.674
Junio 0.791 0.12 0.855 0.566 0.76 0.78 0.175 0.366 0.144 0.339 1.513 1.87 1.233 1.139 1.306 0.9 1.418 0.859 0.626 0.959 0.632 6.497 1.173 0.853 0.853 0.759 0.661 1.899 0.558 0.063 0.795 1.331
Julio 0.717 0.183 0.421 0.674 0.518 0.726 0.244 0.473 0.713 0.221 1.166 1.398 1.105 1.22 0.729 0.534 1.17 0.557 0.487 0.606 0.389 1.763 1.559 0.535 0.573 0.788 0.279 1.207 0.287 0.154 0.36
0.529 0.549 0.22 1.722 1.295 1.602 1.274 1.802 1.373 0.306 0.347 1.009 0.641
0.334 0.195 0.176 1.282 0.95 1.377 1.007 1.468 0.847 0.272 0.212 0.61 0.264
Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre 0.664 0.167 0.076 0.092 0.072 0.164 0.104 0.203 0.328 0.093 0.117 0 0.118 0.227 0.008 0.441 0.002 0 0.013 0.145 0.416 0.13 0.034 0 0.131 0.542 0.293 0.605 0.559 0.385 0.235 0.343 0.427 0.467 0.29 0.291 0.299 0.03 0.023 0.114 0.536 0.546 0.626 0.661 0.998 0.207 0.155 0.149 0.111 0.145 0.942 0.679 0.514 0.564 0.722 1.433 1.329 1.323 1.386 0.924 0.974 1.08 1.57 1.043 1.141 1.264 1.331 1.459 0.391 0.38 0.534 0.52 0.416 0.491 0.36 0.373 0.551 0.358 0.48 0.92 0.872 0.776 0.821 0.778 0.608 0.449 0.7 0.469 0.207 0.284 0.277 0.182 0.693 0.573 0.406 0.394 0.241 0.737 0.584 0.584 0.243 0.158 0.552 0.35 1.208 1.244 1.455 1.174 0.755 0.95 0.449 0.584 1.13 1.112 1.535 0.53 0.577 0.807 0.441 0.779 0.597 0.528 0.54 0.513 0.427 0.611 0.352 0.359 0.01 0.318 0.264 0.261 0.393 0.585 0.496 0.703 0.648 0.412 0.29 0.232 0 0.189 0.152 0.162 0.132 0.061 0.204 0.289 0.409 0.334 0.344 0.615 0.378 0.367 0.838 0.769 0.564 0.513 0.448 0.528 0.258 0.182 0.191 0.539 0.376 0.068 0.011 0 0.124 0.18 0.063 0 0 0.365 1.184 1.159 0.953 0.817 0.837 0.77 0.719 0.578 0.6 0.464 0.734 1.238 1.187 1.02 0.78 1.292 0.82 0.835 0.737 0.938 0.97 1.037 0.752 0.936 1.215 1.035 0.466 0.397 0.303 0.348 0.621 0.149 0.179 0.337 0.458 0.732 0.117 0.009 0.213 0.279 0.283 0.507 0.288 0.238 0.341 0.466 0.211 0.235 0.305 0.411 0.444
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Cuadro Nº 4.2 Caudales Mensuales de la estación Marripon al 50, 75 y 90% de Persistencia (m3/s) Orden Probabilidad 1 2.083 2 4.167 3 6.250 4 8.333 5 10.417 6 12.500 7 14.583 8 16.667 9 18.750 10 20.833 11 22.917 12 25.000 13 27.083 14 29.167 15 31.250 16 33.333 17 35.417 18 37.500 19 39.583 20 41.667 21 43.750 22 45.833 23 47.917 24 50.000 25 52.083 26 54.167 27 56.250 28 58.333 29 60.417 30 62.500 31 64.583 32 66.667 33 68.750 34 70.833 35 72.917 36 75.000 37 77.083 38 79.167 39 81.250 40 83.333 41 85.417 42 87.500 43 89.583 44 91.667 45 93.750 46 95.833 47 97.917 Promedio Persistencia 50% Persistencia 75% Persistencia 90% Q Maximo Q Minimo
Ene 3.513 1.983 1.871 1.851 1.775 1.674 1.599 1.210 1.189 1.152 1.147 1.080 1.059 1.056 1.046 1.004 0.973 0.944 0.900 0.900 0.883 0.857 0.838 0.838 0.828 0.777 0.774 0.663 0.634 0.628 0.615 0.495 0.492 0.473 0.461 0.460 0.452 0.452 0.372 0.371 0.363 0.349 0.328 0.274 0.244 0.242 0.213 0.90 0.84 0.46 0.33 3.51 0.21
Feb 7.022 6.703 5.961 4.519 4.289 3.741 3.596 3.292 2.680 2.649 2.603 2.373 2.119 2.095 2.033 1.904 1.770 1.684 1.682 1.673 1.650 1.520 1.516 1.492 1.272 1.254 1.190 1.150 1.108 1.076 1.051 1.006 1.000 0.985 0.738 0.738 0.699 0.690 0.677 0.667 0.641 0.613 0.603 0.536 0.504 0.489 0.247 1.90 1.49 0.74 0.60 7.02 0.25
Mar 33.733 28.544 14.516 14.336 7.430 6.252 5.459 5.200 4.758 4.456 4.210 4.164 3.966 3.215 3.174 3.004 2.997 2.904 2.801 2.795 2.678 2.639 2.571 2.084 1.998 1.916 1.783 1.648 1.644 1.559 1.475 1.385 1.375 1.296 1.288 1.256 1.190 1.175 1.075 0.944 0.917 0.873 0.787 0.730 0.534 0.521 0.460 4.16 2.08 1.26 0.79 33.73 0.46
Abr 101.467 12.530 6.572 5.212 3.963 3.523 3.439 3.425 3.121 2.950 2.864 2.702 2.685 2.653 2.447 2.408 2.399 2.375 2.371 2.354 2.293 2.222 2.121 1.956 1.891 1.870 1.852 1.773 1.720 1.681 1.653 1.627 1.571 1.486 1.352 1.273 1.243 1.237 1.189 1.136 1.034 1.015 0.993 0.864 0.569 0.565 0.308 4.47 1.96 1.27 0.99 101.47 0.31
May 40.065 2.674 2.590 2.497 2.229 2.228 2.228 2.228 2.192 2.142 2.087 2.015 1.917 1.910 1.858 1.761 1.683 1.674 1.621 1.613 1.607 1.533 1.481 1.470 1.468 1.293 1.267 1.244 1.149 1.132 1.107 1.074 1.037 1.022 1.006 0.935 0.892 0.775 0.739 0.698 0.657 0.629 0.604 0.291 0.261 0.104 0.031 2.23 1.47 0.94 0.60 40.07 0.03
Jun 6.497 1.899 1.870 1.802 1.722 1.602 1.513 1.418 1.373 1.331 1.306 1.295 1.274 1.233 1.173 1.139 1.010 1.010 1.009 0.959 0.900 0.859 0.855 0.853 0.853 0.795 0.791 0.780 0.760 0.759 0.661 0.641 0.632 0.626 0.566 0.558 0.549 0.529 0.366 0.347 0.339 0.306 0.220 0.175 0.144 0.120 0.063 1.01 0.85 0.56 0.22 6.50 0.06
Jul 1.763 1.559 1.468 1.398 1.377 1.282 1.220 1.207 1.170 1.166 1.105 1.007 0.950 0.847 0.788 0.729 0.726 0.717 0.713 0.699 0.699 0.699 0.674 0.610 0.606 0.573 0.557 0.535 0.534 0.518 0.487 0.473 0.421 0.389 0.360 0.334 0.287 0.279 0.272 0.264 0.244 0.221 0.212 0.195 0.183 0.176 0.154 0.70 0.61 0.33 0.21 1.76 0.15
Ago 1.433 1.264 1.244 1.238 1.159 1.037 0.974 0.942 0.872 0.820 0.719 0.703 0.664 0.615 0.611 0.597 0.564 0.542 0.536 0.534 0.530 0.525 0.507 0.466 0.449 0.449 0.441 0.416 0.394 0.373 0.291 0.277 0.264 0.258 0.243 0.235 0.211 0.207 0.204 0.189 0.164 0.149 0.117 0.117 0.068 0.063 0.000 0.53 0.47 0.24 0.12 1.43 0.00
Sep 1.455 1.331 1.329 1.187 1.080 0.953 0.835 0.776 0.752 0.700 0.679 0.648 0.584 0.578 0.577 0.551 0.546 0.528 0.520 0.464 0.464 0.464 0.397 0.378 0.352 0.343 0.299 0.293 0.289 0.288 0.261 0.241 0.235 0.182 0.182 0.179 0.167 0.158 0.155 0.152 0.130 0.104 0.011 0.009 0.002 0.000 0.000 0.46 0.38 0.18 0.01 1.46 0.00
MINAG – ANA – Dirección de Estudios de Proyectos Hidráulicos Multisectoriales.
Oct 1.570 1.459 1.323 1.174 1.130 1.020 0.936 0.821 0.817 0.807 0.737 0.737 0.693 0.626 0.605 0.600 0.552 0.540 0.514 0.514 0.514 0.513 0.469 0.427 0.416 0.412 0.409 0.393 0.367 0.359 0.358 0.337 0.305 0.303 0.238 0.213 0.203 0.191 0.162 0.149 0.118 0.076 0.034 0.030 0.000 0.000 0.000 0.51 0.43 0.21 0.03 1.57 0.00
Nov 1.386 1.215 1.112 1.043 0.938 0.838 0.837 0.780 0.778 0.755 0.661 0.585 0.584 0.573 0.564 0.559 0.539 0.513 0.491 0.486 0.486 0.480 0.467 0.464 0.458 0.448 0.441 0.411 0.391 0.365 0.350 0.348 0.341 0.334 0.328 0.290 0.279 0.227 0.207 0.132 0.124 0.111 0.092 0.023 0.013 0.010 0.000 0.49 0.46 0.29 0.09 1.39 0.00
20
Dic 1.535 1.292 1.208 1.184 1.141 1.035 0.998 0.970 0.950 0.924 0.920 0.779 0.770 0.769 0.734 0.732 0.722 0.621 0.608 0.584 0.565 0.565 0.528 0.496 0.466 0.444 0.427 0.406 0.385 0.380 0.376 0.360 0.344 0.318 0.290 0.284 0.283 0.232 0.180 0.145 0.145 0.131 0.114 0.093 0.072 0.061 0.008 0.57 0.50 0.28 0.11 1.54 0.01
Estudio a nivel de Perfil Proyecto: “Presa Marripón – Cruz de Colaya para riego y agua potable”
Estudio Hidrológico
Gráfico Nº 4.2 Caudales Maximos, medios y Minimos mensuales estación Marripon (m3/s) 120.00 Q Medio (m3/s) Q Max. (m3/s)
100.00
Q Min. (m3/s) 80.00
60.00
40.00
20.00
0.00 Ene
Feb
Mar
Abr
May
Jun
Jul
Ago
Sep
Oct
Nov
Dic
-20.00
Se utilizó la formula de Weibull, donde se obtiene los caudales medios anuales de 0.96, 0.56 y 0.34 m3/s correspondientes a las persistencias de 50, 75 y 90%.
MINAG – ANA – Dirección de Estudios de Proyectos Hidráulicos Multisectoriales.
21
Estudio a nivel de Perfil Proyecto: “Presa Marripón – Cruz de Colaya para riego y agua potable”
Estudio Hidrológico
Cuadro Nº 4.3 Volumenes Mensuales de la Estación Marripon al 50, 75 y 90% de Persistencia (Hm3) Orden Probabilidad 1 2.083 2 4.167 3 6.250 4 8.333 5 10.417 6 12.500 7 14.583 8 16.667 9 18.750 10 20.833 11 22.917 12 25.000 13 27.083 14 29.167 15 31.250 16 33.333 17 35.417 18 37.500 19 39.583 20 41.667 21 43.750 22 45.833 23 47.917 24 50.000 25 52.083 26 54.167 27 56.250 28 58.333 29 60.417 30 62.500 31 64.583 32 66.667 33 68.750 34 70.833 35 72.917 36 75.000 37 77.083 38 79.167 39 81.250 40 83.333 41 85.417 42 87.500 43 89.583 44 91.667 45 93.750 46 95.833 47 97.917 Promedio Persistencia 50% Persistencia 75% Persistencia 90% Vol. Maximo Vol Minimo
Ene 9.409 5.311 5.011 4.958 4.754 4.484 4.283 3.241 3.185 3.086 3.072 2.893 2.836 2.828 2.802 2.689 2.606 2.528 2.411 2.411 2.365 2.295 2.244 2.244 2.218 2.081 2.073 1.776 1.698 1.682 1.647 1.326 1.318 1.267 1.235 1.232 1.211 1.211 0.996 0.994 0.972 0.935 0.879 0.734 0.654 0.648 0.570 2.411 2.244 1.232 0.879 9.409 0.570
Feb 18.201 17.374 15.451 11.713 11.117 9.697 9.321 8.533 6.947 6.866 6.747 6.151 5.492 5.430 5.270 4.936 4.588 4.365 4.360 4.336 4.277 3.940 3.929 3.867 3.297 3.250 3.084 2.981 2.872 2.789 2.724 2.608 2.592 2.553 1.913 1.913 1.812 1.788 1.755 1.729 1.661 1.589 1.563 1.389 1.306 1.267 0.640 4.936 3.867 1.913 1.563 18.201 0.640
Mar 90.350 76.452 38.880 38.398 19.901 16.745 14.621 13.928 12.744 11.935 11.276 11.153 10.623 8.611 8.501 8.046 8.027 7.778 7.502 7.486 7.173 7.068 6.886 5.582 5.351 5.132 4.776 4.414 4.403 4.176 3.951 3.710 3.683 3.471 3.450 3.364 3.187 3.147 2.879 2.528 2.456 2.338 2.108 1.955 1.430 1.395 1.232 11.153 5.582 3.364 2.108 90.350 1.232
Abr 263.002 32.478 17.035 13.510 10.272 9.132 8.914 8.878 8.090 7.646 7.423 7.004 6.960 6.877 6.343 6.242 6.218 6.156 6.146 6.102 5.943 5.759 5.498 5.070 4.901 4.847 4.800 4.596 4.458 4.357 4.285 4.217 4.072 3.852 3.504 3.300 3.222 3.206 3.082 2.945 2.680 2.631 2.574 2.239 1.475 1.464 0.798 11.579 5.070 3.300 2.574 263.002 0.798
May 107.310 7.162 6.937 6.688 5.970 5.968 5.968 5.968 5.871 5.737 5.590 5.397 5.134 5.116 4.976 4.717 4.508 4.484 4.342 4.320 4.304 4.106 3.967 3.937 3.932 3.463 3.394 3.332 3.077 3.032 2.965 2.877 2.778 2.737 2.694 2.504 2.389 2.076 1.979 1.870 1.760 1.685 1.618 0.779 0.699 0.279 0.083 5.968 3.937 2.504 1.618 107.310 0.083
Jun 17.402 5.086 5.009 4.826 4.612 4.291 4.052 3.798 3.677 3.565 3.498 3.469 3.412 3.302 3.142 3.051 2.706 2.706 2.703 2.569 2.411 2.301 2.290 2.285 2.285 2.129 2.119 2.089 2.036 2.033 1.770 1.717 1.693 1.677 1.516 1.495 1.470 1.417 0.980 0.929 0.908 0.820 0.589 0.469 0.386 0.321 0.169 2.706 2.285 1.495 0.589 17.402 0.169
Jul 4.265 3.772 3.551 3.382 3.331 3.101 2.951 2.920 2.830 2.821 2.673 2.436 2.298 2.049 1.906 1.764 1.756 1.735 1.725 1.691 1.691 1.691 1.631 1.476 1.466 1.386 1.347 1.294 1.292 1.253 1.178 1.144 1.018 0.941 0.871 0.808 0.694 0.675 0.658 0.639 0.590 0.535 0.513 0.472 0.443 0.426 0.373 1.691 1.476 0.808 0.513 4.265 0.373
Ago 3.838 3.385 3.332 3.316 3.104 2.778 2.609 2.523 2.336 2.196 1.926 1.883 1.778 1.647 1.637 1.599 1.511 1.452 1.436 1.430 1.420 1.406 1.358 1.248 1.203 1.203 1.181 1.114 1.055 0.999 0.779 0.742 0.707 0.691 0.651 0.629 0.565 0.554 0.546 0.506 0.439 0.399 0.313 0.313 0.182 0.169 0.000 1.406 1.248 0.629 0.313 3.838 0.000
Sep 3.771 3.450 3.445 3.077 2.799 2.470 2.164 2.011 1.949 1.814 1.760 1.680 1.514 1.498 1.496 1.428 1.415 1.369 1.348 1.203 1.203 1.203 1.029 0.980 0.912 0.889 0.775 0.759 0.749 0.746 0.677 0.625 0.609 0.472 0.472 0.464 0.433 0.410 0.402 0.394 0.337 0.270 0.029 0.023 0.005 0.000 0.000 1.203 0.980 0.464 0.029 3.771 0.000
MINAG – ANA – Dirección de Estudios de Proyectos Hidráulicos Multisectoriales.
Oct 4.205 3.908 3.544 3.144 3.027 2.732 2.507 2.199 2.188 2.161 1.974 1.974 1.856 1.677 1.620 1.607 1.478 1.446 1.377 1.377 1.377 1.374 1.256 1.144 1.114 1.104 1.095 1.053 0.983 0.962 0.959 0.903 0.817 0.812 0.637 0.570 0.544 0.512 0.434 0.399 0.316 0.204 0.091 0.080 0.000 0.000 0.000 1.377 1.144 0.570 0.091 4.205 0.000
Nov 3.593 3.149 2.882 2.703 2.431 2.172 2.170 2.022 2.017 1.957 1.713 1.516 1.514 1.485 1.462 1.449 1.397 1.330 1.273 1.261 1.261 1.244 1.210 1.203 1.187 1.161 1.143 1.065 1.013 0.946 0.907 0.902 0.884 0.866 0.850 0.752 0.723 0.588 0.537 0.342 0.321 0.288 0.238 0.060 0.034 0.026 0.000 1.261 1.203 0.752 0.238 3.593 0.000
22
Dic 4.111 3.460 3.236 3.171 3.056 2.772 2.673 2.598 2.544 2.475 2.464 2.086 2.062 2.060 1.966 1.961 1.934 1.663 1.628 1.564 1.514 1.514 1.414 1.328 1.248 1.189 1.144 1.087 1.031 1.018 1.007 0.964 0.921 0.852 0.777 0.761 0.758 0.621 0.482 0.388 0.388 0.351 0.305 0.249 0.193 0.163 0.021 1.514 1.328 0.761 0.305 4.111 0.021
Estudio a nivel de Perfil Proyecto: “Presa Marripón – Cruz de Colaya para riego y agua potable”
Estudio Hidrológico
Gráfico Nº 4.3 Volumenes de la estacion Morripon al 50, 75 y 90% de persistencia (MMC) 6.000
5.000
4.000 Vol. 50% (MMC) 3.000
Vol. 75% (MMC) Vol. 90% (MMC)
2.000
1.000
0.000
Ene
4.4
Feb
Mar
Abr
May
Jun
Jul
Ago
Sep
Oct
Nov
Dic
CAUDAL ECOLÓGICO
Método de Rafael Heras (España).- Considera que el caudal ecológico puede alcanzar valores de hasta 20% del caudal medio mensual en 03 meses consecutivos considerados de menor régimen. También Heras considera que en zonas semi-áridas el caudal de sequía puede llegar a tener valores del 2-3% del Caudal medio anual. Para el presente estudio se utiliza el método hidrológico del 20% del caudal medio de la época de estiaje, a partir de la serie histórica de caudales medios mensuales registrada en la estación Marripón. A continuación se presentan los valores del caudal ecológico en m3/s y en MMC. Cuadro Nº 4.4 Caudal Ecológico Caudal Ecologico Caudal Ecologico (m3/s) Caudal Ecologico (MMC)
Ene. 0.08 0.21
Feb. Marzo 0.08 0.08 0.19 0.21
Abril Mayo Junio 0.08 0.08 0.08 0.21 0.21 0.21
Julio Agos. Sept. 0.08 0.08 0.08 0.21 0.21 0.21
MINAG – ANA – Dirección de Estudios de Proyectos Hidráulicos Multisectoriales.
Oct. 0.08 0.21
Nov. 0.08 0.21
23
Dic. 0.08 0.21
Estudio a nivel de Perfil Proyecto: “Presa Marripón – Cruz de Colaya para riego y agua potable”
CAPITULO V:
Estudio Hidrológico
DEMANDA DE AGUA
La determinación de la demanda de agua del proyecto, tiene como principal objetivo el cálculo de los volúmenes de agua para los diferentes consumos en el ámbito del estudio, siendo estos de tipo poblacional y agrícola.
5.1
DEMANDA POBLACIONAL
El cálculo de la demanda poblacional considera los centros poblados de Tongorrape y Arrozal, para una población proyectada a 30 años (Censo 2007, 3600 habitantes) , con una tasa de crecimiento de acuerdo al INEI de 1.5% para la Región Lambayeque. La dotación de agua considerada fue de 125 lt/persona/día de acuerdo a lo asignado por el Ministerio de Salud para población en costa en zonas rurales.
Cuadro Nº 5.1 Demanda Poblacional Mensual (MMC)
Mes
Demanda MMC
ene feb mar abr may jun jul ago sep oct nov dic
0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02
Total
0.24
MINAG – ANA – Dirección de Estudios de Proyectos Hidráulicos Multisectoriales.
24
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5.2
Estudio Hidrológico
DEMANDA AGRÍCOLA
El cálculo de la demanda por uso agrícola para la situación sin proyecto y con proyecto considera las áreas agrícolas bajo riego comprendidas en las comisiones de regantes de Tongorrape y Arrozal principalmente.
5.2.1 Cédula de Cultivo y Kc de Cultivos
A continuación se presentan las cédulas de cultivo para la situación Sin Proyecto y Con Proyecto y los valores de Kc de los cultivos.
Cuadro Nº 5.2 Tabla de Kc de los Cultivos Cultivo Fejol Palto Maiz Maracuya Platano Mango Ajies
Ene.
Feb.
0.6
0.5
0.7
0.7
0.7
0.6
0.7
0.5
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7 0.4
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agos.
Nov.
Dic.
0.4
0.5
0.6
0.5
0.4
0.5
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.4
0.6
0.7
0.5
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
0.6
0.8
0.9
0.6
0.5
0.7
Sept.
Oct.
0.4 0.7
0.7 0.7
0.7
0.7
0.7
0.7
Oct.
Nov.
Dic.
50
50
Cuadro Nº 5.3 Cedula de Cultivo Situación Actual Cultivo/Has Fejol Palto
Ene.
Feb.
0
0
50
50
50
Maiz Maracuya Platano Mango Area Total (Has)
325
325
325
115 400 2610
115 400 2610
3500.0
3500.0
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agos.
55
55
55
55
50
50
50
50
50
115 400 2610
115 400 2610
115 400 2610
115 400 2610
115 400 2610
115 400
115
3500.0
3175.0
3230.0
3230.0
3230.0
620.0
115.0
Sept.
325
2610
400 2610
115 400 2610
2610.0
3060.0
3500.0
Oct.
Nov.
Dic.
600
600
Cuadro Nº 5.4 Cedula de Cultivo Situación Con Proyecto Cultivo/Has Palto
Ene.
Feb.
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agos.
600
600
600
600
600
600
600
600
Maiz
150
150
150
Maracuya Platano Mango Ajies
350
350
350
350
350
350
350
350
800
800
800
800
800
800
800
800
1200
1200
1200
1200
1200
1200
1200
400
400
400
400
400
400
Area Total (Has)
3500.0
3500.0
3500.0
Sept.
150
3350.0
3350.0
3350.0
2950.0
1750.0
350
350.0
MINAG – ANA – Dirección de Estudios de Proyectos Hidráulicos Multisectoriales.
350 800
800
1200
1200
1200
1200.0
2600.0
3100.0
25
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Estudio Hidrológico
5.2.2 Evapotranspiración Potencial (ETo)
Se utilizaron los datos meteorológicos de la estación Climatológica Ordinaria Lambayeque, de valores medios mensuales, el cálculo de la evapotranspiración potencial se realizó mediante el método de Penman Monteith, utilizando el software Cropwat de la FAO, en el cuadro 5.6 se observan los valores de los parámetros meteorológicos y los resultados de cálculo de la ETo.
Cuadro Nº 5.5 Evapotranspiración Potencial – Estación CO Moyobamba
MES
Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre
Temp. Temp. % Min (Cº) Max (Cº) Humedad 20.5 21 20.8 19.5 18.5 16.5 15.5 15 15.3 15.5 16.3 18
30 31.3 31.2 29.5 27.3 25 24 23.5 23.8 24.5 26 30.3
76 74 75 76 78 79 81 81 80 79 77 77
Velocidad Horas de Rad. Solar Viento Sol (MJ/m2/dia) (Km/dia) 346 311 311 346 346 311 311 346 346 380 346 380
6.3 6.4 6.1 6.3 6.2 4.9 4.5 5.1 5.6 5.9 6.2 6.1
Eto (mm/dia)
19.5 19.8 19.1 18.3 16.6 14.2 13.9 15.8 17.8 18.8 19.3 19
3.81 4.30 4.17 3.88 3.32 2.74 2.53 2.72 3.01 3.27 3.50 4.01
5.2.3 Precipitación Efectiva (PP Efec.)
La Precipitación Efectiva se ha calculado a partir de la precipitación media mensual de la estación Motupe la cual se encuentra dentro del ámbito de las áreas bajo riego del proyecto y en el mismo piso altitudinal. Para el cálculo de la precipitación efectiva se utilizó el método USDA del Soil Conservation Service (Software Cropwat). En el Cuadro Nº 5.5 se presenta el cálculo de la precipitación efectiva.
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Cuadro Nº 5.6 Precipitación Efectiva (mm/mes)
5.2.4
Eficiencia de Riego
El sistema de riego es por gravedad mediante dos canales abiertos de conducción los cuales dominan las áreas bajo riego de los sectores de Tongorrape y Arrozal, de acuerdo al diagnostico los canales principales Canal Grande y Manuel Cortez se encuentran revestidos en concreto. La eficiencia de riego de las áreas agrícolas para la situación actual ó sin proyectos es de 38% y para la situación con proyecto se considera 39% de eficiencia. A pesar que el proyecto no contempla alguna intervención en el sistema de conducción y distribución se justifica el incremento de la eficiencia de riego (1%) ya que el proyecto contempla el componente de capacitación en técnicas de riego a nivel parcelario.
Cuadro Nº 5.7 Eficiencia de riego de la situación Sin Proyecto (%) Eficiencia de Riego Ef. Conduccion Ef. Distribucion Ef. Aplicación Ef. Riego
% 90 80 53 38
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Cuadro Nº 5.8 Eficiencia de riego de la situación Con Proyecto (%) Eficiencia de Riego
%
Ef. Conduccion Ef. Distribucion Ef. Aplicación Ef. Riego
5.2.5
90 80 54 39
Cálculo de la demanda Agrícola
De acuerdo a las cédulas de cultivo propuestas para la situación sin proyecto y con proyecto, se presentan en los cuadros 5.9 y 5.10 donde se observan las demandas mensuales. Para la situación actual ó sin proyecto se consideran 3500 has bajo riego con una eficiencia de 38% y una demanda de 41 MMC/Año. Para la situación con proyecto se consideran 3500 has bajo riego con una eficiencia de 39% y una demanda de 37 MMC/Año.
Cuadro Nº 5.9 Demanda de Agua Agrícola de la Situación Actual (MMC) Parametro Area Bajo Riego Gravedad Eficiencia de Riego Kc Pond. Eto (mm/dia) Etr (mm/dia) Pp efectiva (mm/dia) Requerimiento Neto (m3/s) Requerimiento Bruto (m3/s) Requerimiento Bruto (MMC) Modulo de Riego (l/s/Ha)
DEMANDA TOTAL DE RIEGO (MMC)
Ene.
Feb.
Abril
Mayo
Oct.
Nov.
3500.0 0.38 0.64 3.81 2.44 1.48 0.39 1.03 2.77 0.30
3500.0 0.38 0.65 4.301 2.80 2.02 0.31 0.84 2.02 0.24
Marzo
3500.0 0.38 0.63 4.165 2.63 2.69 -0.02 -0.06 -0.17 -0.02
3175.0 0.38 0.65 3.876 2.52 0.74 0.65 1.74 4.52 0.55
3230.0 0.38 0.64 3.315 2.14 0.10 0.76 2.03 5.45 0.63
Junio
3230.0 0.38 0.65 2.737 1.77 0.03 0.65 1.73 4.49 0.54
Julio
3230.0 0.38 0.65 2.533 1.64 0.00 0.61 1.64 4.38 0.51
Agos.
620.0 0.38 0.63 2.72 1.72 0.00 0.12 0.33 0.88 0.53
Sept.
115.0 0.38 0.65 3.009 1.96 0.03 0.03 0.07 0.18 0.59
2610.0 0.38 0.65 3.2725 2.13 0.03 0.63 1.69 4.52 0.65
3060.0 0.38 0.65 3.502 2.28 0.10 0.77 2.06 5.33 0.67
3500.0 0.38 0.62 4.012 2.50 0.22 0.92 2.46 6.58 0.70
Dic.
2.77
2.02
-0.17
4.52
5.45
4.49
4.38
0.88
0.18
4.52
5.33
6.58
Cuadro Nº 5.10 Demanda de Agua Agrícola de la Situación Con Proyecto (MMC) Parametro Area Bajo Riego Gravedad Eficiencia de Riego Kc Pond. Eto (mm/dia) Etr (mm/dia) Pp efectiva (mm/dia) Requerimiento Neto (M3/Seg) Requerimiento Bruto (M3/Seg) Requerimiento Bruto (MMC) Modulo de Riego (l/s/Ha)
DEMANDA TOTAL DE RIEGO (MMC)
Ene.
Feb.
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agos.
Sept.
3500.0 0.39 0.61 3.81 2.33 1.48 0.34 0.87 2.33 0.25
3500.0 0.39 0.64 4.301 2.75 2.02 0.29 0.75 1.80 0.21
3500.0 0.39 0.65 4.165 2.72 2.69 0.01 0.03 0.09 0.01
3350.0 0.39 0.67 3.876 2.61 0.74 0.73 1.84 4.77 0.55
3350.0 0.39 0.64 3.315 2.12 0.10 0.78 1.99 5.32 0.59
3350.0 0.39 0.63 2.737 1.71 0.03 0.65 1.65 4.29 0.49
2950.0 0.39 0.65 2.533 1.65 0.00 0.56 1.43 3.82 0.48
2950.0 0.39 0.65 2.72 1.77 0.00 0.60 1.53 4.10 0.52
1550.0 0.39 0.65 3.009 1.96 0.03 0.34 0.88 2.27 0.56
1200.0 0.39 0.65 3.2725 2.13 0.03 0.29 0.74 1.98 0.62
1400.0 0.39 0.65 3.502 2.28 0.10 0.35 0.90 2.32 0.64
1900.0 0.39 0.63 4.012 2.51 0.22 0.50 1.28 3.42 0.67
2.33
1.80
0.09
4.77
5.32
4.29
3.82
4.10
2.27
1.98
2.32
3.42
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Oct.
28
Nov.
Dic.
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Estudio Hidrológico
CAPITULO VI: BALANCE HÍDRICO
El balance hídrico para el proyecto se formuló analizando los aportes y demandas a nivel mensual para una serie de años de 1980 hasta 2010. Se ha realizado el balance (Ofertas versus Demandas) tanto para la situación actual ó sin proyecto (No Regulado) como para la situación con proyecto (Valle Regulado) donde se simuló la operación del embalse para diferentes volúmenes útiles.
6.1
OFERTA Y DEMANDA
6.1.1 Oferta La oferta de agua para el proyecto está definida por:
A.Oferta Hídrica del Río Chiniama.- Se cuenta con el registro histórico de la estación Marripon que mide los caudales del rio Chiniama, la cual se encuentra próximo a la presa proyectada. B.Oferta Hídrica del Acuífero.De acuerdo al estudio del Aguas Subterráneas del Acuífero de Motupe del año 2001 se tiene una explotación de 17 MMC/Año, potencialmente se cuenta con un acuífero de 34 MMC/Año, sin embargo el proyecto contempla las áreas de Tongorrape y Arrozal principalmente y de acuerdo al análisis del capítulo de Hidrogeología se tiene una oferta actual de las aguas subterráneas de 3.70 MMC/Año, que son explotados durante los meses de estiaje entre los meses de Junio a Diciembre.
6.1.2 Demanda La Demanda de agua en el área de estudio está definida por: A.-
La Demanda Hídrica agrícola; considera 3,500 Has bajo riego.
B.- La Demanda Hídrica Poblacional; considera la población de Tongorrape y Arrozal.
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29
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6.2
Estudio Hidrológico
BALANCE HÍDRICO DE LA SITUACIÓN ACTUAL Ó SIN PROYECTO
Para la situación actual ó sin proyecto se considera un área bajo riego de 3,500 has, para el valle no regulado alcanzándose una garantía mensual de 42%, dadas las siguientes condiciones:
Área Bajo Riego Eficiencia de Riego (%)
: 3,500 : 38%
Resultados
Garantía Mensual Garantía Anual Déficit Anual
: 48% : 0 (cero) : 10.0 MMC
En el cuadro Nº 6.1 se presenta el Resumen del Balance Hídrico de la situación actual. Cuadro Nº 6.1 Balance Hídrico Situación Actual DESCRIPCION
Ene. 1.03
Feb. 0.84
Marzo -0.06
Abril 1.74
Mayo 2.03
Junio 1.73
Julio 1.64
Agos. 1.75
Sept. 1.62
Oct. 1.69
Nov. 0.30
Dic. 0.53
Oferta Rio Motupe 50% (m3/s) Oferta Rio Motupe 50% (MMC)
2.77 0.00 0.00 2.77 0.90 2.41
2.02 0.00 0.00 2.02 1.90 4.61
-0.17 0.00 0.00 -0.17 4.16 11.15
4.52 0.00 0.00 4.52 4.47 11.58
5.45 0.00 0.000 5.45 2.23 5.97
4.49 0.25 0.648 3.84 1.01 2.62
4.38 0.25 0.670 3.72 0.70 1.87
4.70 0.25 0.670 4.03 0.53 1.41
4.19 0.25 0.648 3.54 0.46 1.20
4.52 0.20 0.536 3.98 0.51 1.38
0.78 0.25 0.648 0.14 0.49 1.26
1.43 0.25 0.670 0.76 0.57 1.51
(02) BH SIN PROYECTO (MMC)
-0.36
2.58
11.32
7.06
0.52
-1.22
-1.84
-2.62
-2.34
-2.61
1.13
0.75
Demanda de las areas bajo riego (m3/s) Demanda de las areas bajo riego (MMC) Oferta del Agua Subterranea (m3/s) Oferta del Agua Subterranea (MMC)
(01) BH SIN REGULACION (MMC)
Elaboración Propia.
6.3
BALANCE HÍDRICO SITUACIÓN CON PROYECTO
La situación con Proyecto plantea dos alternativas; en la primera se proyecta un Sistema de regulación (Presa) que consiste en almacenar las aguas excedentes del río Chiniama, para abastecer las demandas poblacionales y agrícolas en los meses de déficit. En el mapa Nº H-03 se presenta el planteamiento Hidráulico del proyecto. La segunda alternativa consiste en cubrir el déficit Hídrico utilizando las aguas subterráneas mediante la implementación de pozos tubulares (incluyendo el sistema de bombeo y suministro eléctrico). Para la situación con proyecto se considera un área bajo riego de 3,500 has, considerando una eficiencia de riego de 39%. MINAG – ANA – Dirección de Estudios de Proyectos Hidráulicos Multisectoriales.
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Estudio Hidrológico
6.3.1 Simulación de Operación de Embalse – Alternativa Nº 01 Se llevo a cabo la simulación de operación de embalse para varios volúmenes útiles de presa 4.5 MMC, 5 MMC, 5.5 y 6 MMC, los criterios para establecer el volumen de Útil de la Presa se establecen mediante las garantías de la demanda (probabilidad que el suministro sea satisfactorio en un intervalo de tiempo) mensual y anual, considerando que la demanda mensual no debe ser menor del 90% y la anual del 75%; se obtiene el siguiente resultado:
Volumen Útil de Presa Garantía Mensual Garantía Anual
: 5.5 MMC : 91% : 75%
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MAPA 03 Planteamiento Hidráulico del Proyecto – alt. Nº 01
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A continuación se presenta el cuadro del balance hídrico promedio de la situación con proyecto donde se observa un déficit de 6.15 MMC/Año, sin embargo la simulación de operación de embalse define el volumen útil de la presa para una garantía determinada (90%) y considerando a la presa como una estructura de regulación por encima de la función de almacenamiento.
Nº 6.2 Balance Hídrico situación con Proyecto – Alternativa Nº01 DESCRIPCION Demanda Poblacional (MMC) Demanda de las areas bajo riego (m3/s) Demanda de las areas bajo riego (MMC) Oferta del Agua Subterranea (m3/s) Oferta del Agua Subterranea (MMC)
Ene. 0.020 0.87
Feb. Marzo 0.018 0.020 0.75 0.03
Abril Mayo 0.020 0.020 1.84 1.99
Junio 0.020 1.65
Julio 0.020 1.43
Agos. 0.020 1.53
Sept. 0.020 0.88
Oct. 0.020 0.74
Nov. 0.020 0.90
Dic. 0.020 1.28
Oferta Rio Motupe 50% (m3/s) Oferta Rio Motupe 50% (MMC) Q Ecologico (m3/s) Q Ecologico (MMC)
2.33 0.000 0.00 2.33 0.90 2.41 0.08 0.21
1.80 0.000 0.00 1.80 1.90 4.61 0.08 0.19
0.09 0.000 0.00 0.09 4.16 11.15 0.08 0.21
4.77 0.000 0.00 4.77 4.47 11.58 0.08 0.21
5.32 0.000 0.000 5.32 2.23 5.97 0.08 0.21
4.29 0.250 0.648 3.64 1.01 2.62 0.08 0.21
3.82 0.250 0.670 3.15 0.70 1.87 0.08 0.21
4.10 0.250 0.670 3.43 0.53 1.41 0.08 0.21
2.27 0.250 0.648 1.62 0.46 1.20 0.08 0.21
1.98 0.200 0.536 1.44 0.51 1.38 0.08 0.21
2.32 0.250 0.648 1.67 0.49 1.26 0.08 0.21
3.42 0.250 0.670 2.75 0.57 1.51 0.08 0.21
(02) BH CON PROYECTO (MMC)
0.06
2.79
11.05
6.78
0.63
-1.04
-1.30
-2.05
-0.44
-0.08
-0.43
-1.26
(01) BH SIN REGULACION (MMC)
A continuación en el cuadro Nº 6.3 se presenta la simulación de operación de embalse para un volumen útil de 5.5 MMC, donde se considera la serie de años de 1980 al 2010.
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Cuadro Nº6.3 Simulación de Operación de Presa (1990-2010) V.U. = 5.5 MMC Tiempo
MES ene-80 feb-80 mar-80 abr-80 may-80 jun-80 jul-80 ago-80 sep-80 oct-80 nov-80 dic-80 ene-81 feb-81 mar-81 abr-81 may-81 jun-81 jul-81 ago-81 sep-81 oct-81 nov-81 dic-81 ene-82 feb-82 mar-82 abr-82 may-82 jun-82 jul-82 ago-82 sep-82 oct-82 nov-82 dic-82 ene-83 feb-83 mar-83 abr-83 may-83 jun-83 jul-83 ago-83 sep-83 oct-83 nov-83 dic-83
Oferta Q Rio Cuenca Rio Chiniama Chiniama
MMC 0.88 1.30 2.38 4.75 1.81 1.68 1.30 0.74 0.47 1.86 1.49 1.09 1.23 3.08 7.53 3.98 2.78 2.57 1.62 1.06 0.62 1.97 1.51 1.56 1.33 1.79 1.35 3.33 2.31 1.69 1.04 0.65 0.41 1.48 0.91 3.24 9.41 9.05 73.99 271.77 103.85 17.40 4.72 3.33 3.77 3.14 1.96 2.54
m3/s 0.33 0.54 0.92 1.77 0.70 0.63 0.49 0.28 0.18 0.69 0.57 0.41 0.46 1.27 2.90 1.49 1.07 0.96 0.61 0.39 0.24 0.74 0.58 0.58 0.50 0.74 0.52 1.24 0.89 0.63 0.39 0.24 0.16 0.55 0.35 1.21 3.51 3.74 28.54 101.47 40.07 6.50 1.76 1.24 1.46 1.17 0.76 0.95
Oferta Agua subterranes
MMC 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.65 0.67 0.67 0.65 0.54 0.65 0.67 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.65 0.67 0.67 0.65 0.54 0.65 0.67 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.65 0.67 0.67 0.65 0.54 0.65 0.67 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.65 0.67 0.67 0.65 0.54 0.65 0.67
Demanda Agricola Tongorrape & Arrozal
MMC 2.33 1.80 0.09 4.77 5.32 4.29 3.82 4.10 2.27 1.98 2.32 3.42 2.33 1.80 0.09 4.77 5.32 4.29 3.82 4.10 2.27 1.98 2.32 3.42 2.33 1.80 0.09 4.77 5.32 4.29 3.82 4.10 2.27 1.98 2.32 3.42 2.33 1.80 0.09 4.77 5.32 4.29 3.82 4.10 2.27 1.98 2.32 3.42
Demanda Poblacional
MMC 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02
Demanda Total
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Q Ecologico
MMC 0.21 0.19 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.19 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.19 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.19 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21
Balance Hidrico (01) Sin Regulacion
Superavit
Deficit
MMC
MMC
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BALANCE HIDRICO CON REGULACIÓN - PRESA Marripon VU 5.5 MMC
Volumen inicial de embalse
Vol. Presa Despues de la Regulacion
Deficti con embalse
Excedente sobre el vertedero
Vol. Medio del Mes
Area de Espejo de Agua
Tasa de Evaporacion
Vol. Evaporado en Presa
Precipitacion Media sobre el Vaso
Vol. Final en Embalse
MMC
MMC
MMC
MMC
MMC
M2
mm/mes
MMC
mm/mes
MMC
1.5 0.5 0.0 0.0 3.5 2.0 1.9 2.7 1.2 0.0 0.2 1.7 1.1 0.0 0.0 0.8 2.6 1.1 1.5 2.4 1.0 0.0 0.2 1.2 1.0 0.0 0.0 1.5 3.0 2.0 2.1 2.8 1.2 0.0 0.8 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.1 0.0 0.0 0.0 0.2
MINAG – ANA – Dirección de Estudios de Proyectos Hidráulicos Multisectoriales.
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34
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3.99 3.44 5.47 5.38 1.83 0.00 0.00 0.00 0.00 0.39 0.18 0.00 0.00 1.25 5.47 4.62 2.05 0.95 0.00 0.00 0.00 0.51 0.33 0.00 0.00 0.00 1.24 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.02 0.00 0.46 5.47 5.46 5.46 5.46 5.46 5.47 5.46 5.30 5.46 5.45 5.45 5.17
Estudio a nivel de Perfil Proyecto: “Presa Marripón – Cruz de Colaya para riego y agua potable”
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2.69 8.70 7.77 4.36 4.97 3.14 4.18 1.20 1.51 3.03 2.88 4.11 4.48 4.07 6.94 3.41 2.93 2.28 1.43 1.42 1.50 2.16 1.14 2.09 2.84 1.79 2.45 6.35 4.82 2.28 1.53 1.60 1.37 1.45 1.33 1.14 5.31 6.41 7.26 5.95 4.95 2.03 2.11 1.64 0.91 0.96 0.03 0.85
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0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02
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0.21 0.19 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.19 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.19 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.19 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21
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Estudio Hidrológico
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MINAG – ANA – Dirección de Estudios de Proyectos Hidráulicos Multisectoriales.
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35
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Estudio a nivel de Perfil Proyecto: “Presa Marripón – Cruz de Colaya para riego y agua potable”
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Estudio Hidrológico
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MINAG – ANA – Dirección de Estudios de Proyectos Hidráulicos Multisectoriales.
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Estudio a nivel de Perfil Proyecto: “Presa Marripón – Cruz de Colaya para riego y agua potable”
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Estudio Hidrológico
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MINAG – ANA – Dirección de Estudios de Proyectos Hidráulicos Multisectoriales.
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Estudio a nivel de Perfil Proyecto: “Presa Marripón – Cruz de Colaya para riego y agua potable”
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Estudio Hidrológico
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Estudio a nivel de Perfil Proyecto: “Presa Marripón – Cruz de Colaya para riego y agua potable”
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Estudio Hidrológico
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MINAG – ANA – Dirección de Estudios de Proyectos Hidráulicos Multisectoriales.
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Estudio a nivel de Perfil Proyecto: “Presa Marripón – Cruz de Colaya para riego y agua potable”
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Estudio Hidrológico
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MINAG – ANA – Dirección de Estudios de Proyectos Hidráulicos Multisectoriales.
0.00 0.02 0.00 2.15 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.86 5.48 5.46 2.11 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 4.64 5.46 5.46 4.29 3.31 1.75 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.54 1.59 5.47 5.46 4.27 2.31 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.02 0.00 2.15 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.86 5.50 5.50 2.13 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 4.66 5.50 5.50 4.32 3.33 1.77 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.54 1.60 5.50 5.50 4.30 2.33 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.0 0.1 0.0 0.3 3.8 2.8 2.4 3.1 1.2 0.6 0.5 0.8 1.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.6 2.6 3.1 1.6 0.9 1.0 2.0 1.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.3 0.9 0.8 0.8 1.5 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.2 2.9 1.0 0.6 0.6 1.6
40
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 1.9 0.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 10.6 3.5 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.6 0.9 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
0.01 0.01 1.08 1.07 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.43 3.18 5.49 3.80 1.05 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2.33 5.07 5.48 4.89 3.81 2.54 0.88 0.00 0.00 0.00 0.00 0.27 1.07 3.54 5.49 4.88 3.30 1.15 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
5972 5947 90626 90283 5340 5340 5340 5340 5340 5340 5340 5340 5340 39325 256854 439711 305918 88661 5340 5340 5340 5340 5340 5340 5340 189834 406820 439144 392707 307123 206484 74780 5340 5340 5340 5340 26854 89979 285924 439601 391883 266476 96653 5340 5340 5340 5340 5340
106.40 91.20 95.52 84.48 87.28 79.20 84.56 95.52 97.68 106.40 108.24 111.84 106.40 91.20 95.52 84.48 87.28 79.20 84.56 95.52 97.68 106.40 108.24 111.84 106.40 91.20 95.52 84.48 87.28 79.20 84.56 95.52 97.68 106.40 108.24 111.84 106.40 91.20 95.52 84.48 87.28 79.20 84.56 95.52 97.68 106.40 108.24 111.84
0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.02 0.04 0.03 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.02 0.04 0.04 0.03 0.02 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.03 0.04 0.03 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.02 0.00 2.15 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.86 5.48 5.46 2.11 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 4.64 5.46 5.46 4.29 3.31 1.75 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.54 1.59 5.47 5.46 4.27 2.31 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Estudio a nivel de Perfil Proyecto: “Presa Marripón – Cruz de Colaya para riego y agua potable”
ene-08 feb-08 mar-08 abr-08 may-08 jun-08 jul-08 ago-08 sep-08 oct-08 nov-08 dic-08 ene-09 feb-09 mar-09 abr-09 may-09 jun-09 jul-09 ago-09 sep-09 oct-09 nov-09 dic-09 ene-10 feb-10 mar-10 abr-10 may-10 jun-10 jul-10 ago-10 sep-10 oct-10 nov-10 dic-10
2.24 17.02 16.21 33.56 6.93 3.81 2.44 1.77 0.98 1.12 1.41 0.97 3.99 12.40 17.65 8.50 5.50 3.17 2.26 1.67 1.10 0.97 1.06 1.76 2.30 5.71 5.97 7.29 4.76 2.35 1.40 1.09 0.64 1.08 0.92 1.12
0.84 7.03 6.25 12.53 2.67 1.42 0.91 0.66 0.38 0.42 0.55 0.36 1.49 5.13 6.81 3.17 2.12 1.18 0.84 0.63 0.43 0.36 0.41 0.66 0.86 2.36 2.30 2.72 1.84 0.88 0.52 0.41 0.25 0.40 0.36 0.42
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.65 0.67 0.67 0.65 0.54 0.65 0.67 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.65 0.67 0.67 0.65 0.54 0.65 0.67 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.65 0.67 0.67 0.65 0.54 0.65 0.67
2.33 1.80 0.09 4.77 5.32 4.29 3.82 4.10 2.27 1.98 2.32 3.42 2.33 1.80 0.09 4.77 5.32 4.29 3.82 4.10 2.27 1.98 2.32 3.42 2.33 1.80 0.09 4.77 5.32 4.29 3.82 4.10 2.27 1.98 2.32 3.42
0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02
2.35 1.82 0.11 4.80 5.34 4.31 3.84 4.12 2.29 2.00 2.34 3.44 2.35 1.82 0.11 4.80 5.34 4.31 3.84 4.12 2.29 2.00 2.34 3.44 2.35 1.82 0.11 4.80 5.34 4.31 3.84 4.12 2.29 2.00 2.34 3.44
0.21 0.19 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.19 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.19 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21 0.21
0.0 15.2 16.1 28.8 1.6 0.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 1.6 10.6 17.5 3.7 0.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 3.9 5.9 2.5 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
0.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.7 1.7 0.7 0.3 0.3 1.8 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.5 0.9 1.8 0.5 0.5 0.6 1.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.6 1.3 1.8 2.4 1.0 0.4 0.8 1.6
Estudio Hidrológico
0.00 0.00 5.48 5.46 5.46 5.46 5.47 4.70 2.99 2.31 1.95 1.65 0.00 1.64 5.47 5.46 5.46 5.46 4.94 3.99 2.19 1.64 1.14 0.50 0.00 0.00 3.88 5.46 5.46 4.85 3.51 1.72 0.00 0.00 0.00 0.00
0.00 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50 4.74 3.02 2.33 1.97 1.67 0.00 1.64 5.50 5.50 5.50 5.50 4.97 4.02 2.21 1.65 1.15 0.50 0.00 0.00 3.89 5.50 5.50 4.88 3.54 1.74 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
MINAG – ANA – Dirección de Estudios de Proyectos Hidráulicos Multisectoriales.
0.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.5 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.6 1.0 0.4 0.8 1.6
0.0 9.7 16.1 28.7 1.6 0.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 6.7 17.5 3.7 0.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 4.2 2.5 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
41
0.00 2.75 5.49 5.48 5.48 5.48 5.10 3.86 2.66 2.14 1.81 0.83 0.82 3.57 5.49 5.48 5.48 5.22 4.48 3.10 1.92 1.39 0.82 0.25 0.00 1.95 4.69 5.48 5.17 4.19 2.63 0.86 0.00 0.00 0.00 0.00
5340 223011 439877 439019 439214 439164 409059 310811 215771 174485 148409 70721 70421 287795 439643 439019 439214 418154 359961 251017 157435 115591 70230 24990 5340 159388 376483 439258 414864 337293 213250 73530 5340 5340 5340 5340
106.40 91.20 95.52 84.48 87.28 79.20 84.56 95.52 97.68 106.40 108.24 111.84 106.40 91.20 95.52 84.48 87.28 79.20 84.56 95.52 97.68 106.40 108.24 111.84 106.40 91.20 95.52 84.48 87.28 79.20 84.56 95.52 97.68 106.40 108.24 111.84
0.00 0.02 0.04 0.04 0.04 0.03 0.03 0.03 0.02 0.02 0.02 0.00 0.01 0.03 0.04 0.04 0.04 0.03 0.03 0.02 0.02 0.01 0.01 0.00 0.00 0.01 0.04 0.04 0.04 0.03 0.02 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
0.00 5.48 5.46 5.46 5.46 5.47 4.70 2.99 2.31 1.95 1.65 0.00 1.64 5.47 5.46 5.46 5.46 4.94 3.99 2.19 1.64 1.14 0.50 0.00 0.00 3.88 5.46 5.46 4.85 3.51 1.72 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Estudio a nivel de Perfil Proyecto: “Presa Marripón – Cruz de Colaya para riego y agua potable”
6.3.2
Estudio Hidrológico
Garantía de la Demanda
Realizada la simulación de operación de embalse para distintos volúmenes útiles de presa (4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5 y 7 MMC) se estima la garantía mensual (probabilidad que el suministro sea satisfactorio en cualquier mes) para cada caso, luego se graficó la curva porcentaje de garantía versus Volumen Útil (Ver Gráfico Nº 6.1). Finalmente se recomienda un volumen útil para el embalse de 5.5 MMC, con una garantía mensual de 90% (para demandas agrícolas en sistemas regulados se recomienda que la garantía mensual no esté por debajo del 90%), volúmenes mayores incrementarían los costos de la obra sin aumentar significativamente la garantía de la demanda. Grafico Nº 6.1 Garantía Vs. Volumen Útil
% Garantia Vs Volumen Util de Embalse (MMC)
7.0
6.5
6.0
5.5
5.0
4.5
4
% Garantía
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Volumen Útil MMC
Elaboración Propia.
Cuadro Nº 6.4 De Garantías de la Demanda VOLUMEN UTIL DE EMBALSE (MMC)
Nº MESES DE DEFICIT
GARANTIA (%)
4 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0
108 82 60 33 26 22 22
71.00 78.00 84.00 91.00 93.00 94.00 94.00
Elaboración Propia.
MINAG – ANA – Dirección de Estudios de Proyectos Hidráulicos Multisectoriales.
42
Estudio a nivel de Perfil Proyecto: “Presa Marripón – Cruz de Colaya para riego y agua potable”
6.3.3
Estudio Hidrológico
Balance Hídrico Situación Con Proyecto Alternativa Nº 02
En la alternativa Nº02 se proyecta utilizar las aguas subterráneas mediante la implementación de pozos, incluyendo estaciones de bombeo y el suministro energético, con lo cual se cubrirá el déficit hídrico que se presenta en los meses de estiaje (de Junio a Diciembre). El volumen incremental del aporte de agua subterránea es de 5.5 MMC/Año, que corresponde con la oferta de agua subterránea en el ámbito del proyecto determinada en el capítulo de Hidrogeología del presente estudio. A continuación en el Cuadro Nº 6.5 se presenta el balance hídrico para la alternativa Nº 02.
Cuadro Nº6.5 Balance Hídrico Alternativa Nº02 DESCRIPCION Demanda Poblacional (MMC) Demanda de las areas bajo riego (m3/s) Demanda de las areas bajo riego (MMC) Oferta Actual del Agua Subterranea (m3/s) Oferta Actual del Agua Subterranea (MMC) Oferta Superficial Rio Motupe (m3/s) Oferta Supèrficial Rio Motupe (MMC) Oferta Agua Subterranea Con Proyecto (MMC) Q Ecologico (m3/s) Q Ecologico (MMC)
(02) BH CON PROYECTO (MMC) Alt. Nº 02
Ene. Feb. Marzo Abril Mayo Junio Julio Agos. Sept. Oct. Nov. Dic. 0.020 0.018 0.020 0.020 0.020 0.020 0.020 0.020 0.020 0.020 0.020 0.020 0.87 0.75 0.03 1.84 1.99 1.65 1.43 1.53 0.88 0.74 0.90 1.28 2.33 0.000 0.00 0.90 2.41 0.00 0.08 0.21
1.80 0.000 0.00 1.90 4.61 0.00 0.08 0.19
0.09 0.000 0.00 4.16 11.15 0.00 0.08 0.21
4.77 0.000 0.00 4.47 11.58 0.00 0.08 0.21
5.32 0.000 0.000 2.23 5.97 0.00 0.08 0.21
4.29 0.250 0.648 1.01 2.62 0.90 0.08 0.21
3.82 0.250 0.670 0.70 1.87 1.10 0.08 0.21
4.10 0.250 0.670 0.53 1.41 1.90 0.08 0.21
2.27 0.250 0.648 0.46 1.20 0.35 0.08 0.21
1.98 0.200 0.536 0.51 1.38 0.00 0.08 0.21
2.32 0.250 0.648 0.49 1.26 0.30 0.08 0.21
3.42 0.250 0.670 0.57 1.51 1.00 0.08 0.21
0.06
2.79
11.05
6.78
0.63
-0.14
-0.20
-0.15
-0.09
-0.08
-0.13
-0.26
De la misma manera que la alternativa Nº 01, el Balance Hídrico se realiza al 90% de garantía, con lo cual es necesario cubrir el déficit de 5.5 MMC.
MINAG – ANA – Dirección de Estudios de Proyectos Hidráulicos Multisectoriales.
43
Estudio a nivel de Perfil Proyecto: “Presa Marripón – Cruz de Colaya para riego y agua potable”
CAPITULO VII:
7.1
Estudio Hidrológico
MÁXIMAS AVENIDAS
GENERALIDADES
El Análisis de Frecuencia para caudales máximos del Río Chiniama se realizo para los siguientes periodos de Retorno 2, 5, 10, 25, 50, 100, 500 y 1000 años, este cálculo se realizó mediante métodos Estadísticos Parametritos; No Paramétricos, y la Ecuación de Creager (Análisis Regional de Avenidas en los Ríos del Perú), para finalmente de acuerdo al análisis de los distintos métodos, estimar los máximos caudales de avenida en el punto de la presa. La infraestructura de regulación proyectada, represa Marripon, se encuentra ubicada sobre el rio Chiniama y aguas abajo muy próximo a la zona de presa se ubica la estación hidrométrica Marripon, que mide las aguas del mencionado rio, por tanto asumiremos los valores máximos de la estación hidrométrica para el punto de presa.
7.2
METODOLOGÍA
1.-
Se identificó la Serie de Caudales Máximos Anuales, obtenidos del Registro Histórico de caudales máximos mensuales. (En la Estación Hidrométrica Marripon). (Ver cuadro Nº 7.1)
2.-
Utilizando la Formula de Fuller se estiman los caudales máximos instantáneos. (Ver Cuadro Nº 7.2)
3.-
Utilizando el Método Estadístico no Paramétrico se asignan probabilidades muéstrales, mediante la fórmula de Gringorten (También se pudo Utilizar Weibull ó Hazen pero para valores extremos se recomienda Gringorten). (Ver cuadro Nº 7.3)
4.-
Utilizando los siguientes Métodos Estadísticos Paramétricos: Pearson Tipo III, Valores Extremos Generalizados, SQRT, Gumbel, Log. Normal, se calculó los caudales máximos para los diferentes periodos de retorno. (Ver cuadro Nº 7.4)
5.-
Se grafican los valores máximos obtenidos tanto por métodos paramétricos y no paramétricos, y se observa que la función GEV, Valores Extremos Generalizados, es la que más se ajusta a la distribución muestral de Gringorten. Se valida y elige la Función GEV. (Ver Figura Nº 7.1)
6.-
Utilizando la Ecuación de Creager, (ONERN, 1979) con los parámetros para la Región Nº 02 y la información del área de la subcuenca Vertiente a la Estación
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Marripon, se calculan los caudales máximos para los diferentes periodos de retorno. (Ver cuadros Nº 7.5 y 7.6) 7.-
Analizando los valores de Caudales de Avenida generados por VEG y por Creager, comparativamente se observa que los valores generados por el método regional de Creager son muy elevados debido a que representan la máxima envolvente y además se recomienda cuando no existe información histórica de caudales en el ámbito del proyecto. Por lo tanto, de acuerdo a lo descrito se validan los valores estimados por el método Paramétrico de Valores Extremos Generalizados VEG. Con estos caudales se procederá a diseñar las diversas estructuras hidráulicas. (Ver cuadro Nº 7.7)
Cuadro Nº 7.1 Registro Histórico de los Caudales Máximos Anuales – Estación Marripon Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47
Año
Caudal Maximo Diario (m3/seg)
1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999
1.65 0.57 1.89 2.45 1.72 14.34 0.73 1.48 1.48 3.97 33.73 3.29 2.10 7.43 4.52 2.40 2.69 3.22 1.77 2.90 1.24 35.00 3.60 2.68 2.37 2.80 1.68 4.21 1.35 0.53 2.29 3.52 6.70 1.77 1.39 1.29 14.52 5.20
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
5.46 4.76 5.21 1.65 0.88 2.57 4.46 2.12 4.75
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Cuadro Nº 7.2 Serie de Caudales Máximos Instantáneos Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47
Año 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
Q Max Caudal Maximo Factor K Instantaneo Diario (m3/seg) (Fuller) (m3/seg) 1.65 1.24 2.04 0.57 1.24 0.70 1.89 1.24 2.34 2.45 1.24 3.02 1.72 1.24 2.13 14.34 1.24 17.72 0.73 1.24 0.90 1.48 1.24 1.82 1.48 1.24 1.83 3.97 1.24 4.90 33.73 1.24 41.69 3.29 1.24 4.07 2.10 1.24 2.59 7.43 1.24 9.18 4.52 1.24 5.58 2.40 1.24 2.96 2.69 1.24 3.32 3.22 1.24 3.97 1.77 1.24 2.19 2.90 1.24 3.59 1.24 1.24 1.54 35.00 1.24 43.25 3.60 1.24 4.44 2.68 1.24 3.31 2.37 1.24 2.93 2.80 1.24 3.46 1.68 1.24 2.08 4.21 1.24 5.20 1.35 1.24 1.67 0.53 1.24 0.66 2.29 1.24 2.83 3.52 1.24 4.35 6.70 1.24 8.28 1.77 1.24 2.19 1.39 1.24 1.71 1.29 1.24 1.59 14.52 1.24 17.94 5.20 1.24 6.43 5.46 1.24 6.75 4.76 1.24 5.88 5.21 1.24 6.44 1.65 1.24 2.04 0.88 1.24 1.09 2.57 1.24 3.18 4.46 1.24 5.51 2.12 1.24 2.62 4.75 1.24 5.87
Elaboración Propia.
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Cuadro Nº 7.3 Asignación de las probabilidades de la muestra Q Máximos Mediante la Fórmula Gringorten – Met. No Paramétrico Dato
Q Max Inst.
Prob.Gringorten
T Retorno (Años)
Variable Reducida
1
0.53
0.01
1.01
-1.49
2
0.57
0.03
1.03
-1.23
3
0.73
0.05
1.06
-1.07
4
0.88
0.08
1.08
-0.95
5
1.24
0.10
1.11
-0.85
6
1.29
0.12
1.13
-0.76
7
1.35
0.14
1.16
-0.68
8
1.39
0.16
1.19
-0.60
9
1.48
0.18
1.22
-0.53
10
1.48
0.20
1.25
-0.47
11
1.65
0.22
1.29
-0.40
12
1.65
0.25
1.33
-0.34
13
1.68
0.27
1.36
-0.28
14
1.72
0.29
1.40
-0.22
15
1.77
0.31
1.45
-0.16
16
1.77
0.33
1.49
-0.10
17
1.89
0.35
1.54
-0.04
18
2.10
0.37
1.59
0.01
19
2.12
0.39
1.65
0.07
20
2.29
0.42
1.71
0.13
21
2.37
0.44
1.77
0.19
22
2.40
0.46
1.84
0.25
23
2.45
0.48
1.92
0.31
24
2.57
0.50
2.00
0.37
25
2.68
0.52
2.09
0.43
26
2.69
0.54
2.19
0.49
27
2.80
0.56
2.29
0.56
28
2.90
0.58
2.41
0.62
29
3.22
0.61
2.54
0.69
30
3.29
0.63
2.68
0.76
31
3.52
0.65
2.85
0.84
32
3.60
0.67
3.03
0.91
33
3.97
0.69
3.24
1.00
34
4.21
0.71
3.47
1.08
35
4.46
0.73
3.75
1.17
36
4.52
0.75
4.08
1.27
37
4.75
0.78
4.46
1.37
38
4.76
0.80
4.93
1.48
39
5.20
0.82
5.50
1.61
40
5.21
0.84
6.23
1.74
41
5.46
0.86
7.18
1.90
42
6.70
0.88
8.47
2.07
43
7.43
0.90
10.33
2.28
44
14.34
0.92
13.24
2.54
45
14.52
0.95
18.41
2.88
46
33.73
0.97
30.21
3.39
47
35.00
0.99
84.14
4.43
Elaboración Propia.
MINAG – ANA – Dirección de Estudios de Proyectos Hidráulicos Multisectoriales.
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Cuadro Nº 7.4 Q máximos – Métodos Paramétricos. Para distintas Funciones de Distribución Media 0.55 X0 2.46 Landa 5.94 X0 1.91 media Parametros de la Funcion D tipica 0.38 ALFA 1.74 Beta 3.726 ALFA 6.631 desv. Tipica de Distribucion Sesgo 0.872 BETA -0.574 individual c/ sesgo Met. de Ajuste Parametrico Mom. Pond. Prob. Max Verosimilitud Momentos muestral Funcion de Distribucion Probabilidad T (años)
5.74 8.49
Log. Pearson III
GEV
SQRT
Gumbel
Log. Normal
Q Max (M3/Seg)
Q Max (M3/Seg)
Q Max (M3/Seg)
Q Max (M3/Seg)
Q Max (M3/Seg)
0.5
2
3
3
4
4
6
0.8
5
7
7
7
12
13
0.9
10
11
11
10
17
17
0.96
25
20
15
13
23
21
0.98
50
26
24
17
28
23
0.99
100
33
26
20
32
26
0.995
200
40
34
24
37
28
0.998
500
48
44
29
43
30
0.999
1000
64
52
34
48
32
Elaboración Propia.
Gráfico Nº 7.1 Caudales de Avenida Vs. Periodos de Retorno 150 gringorten L Pearson III
130
GEV
SQRT
110
Gumbel Log Normal
90
M3/S
Potencial (GEV)
70 50 30
1000
900
800
700
T (años)
600
500
400
300
200
100
-10
0
10
Elaboración Propia.
Se observa que la función de Valores Extremos Generalizado es la que más se ajusta a la distribución de probabilidades de la muestra (Gringorten). Ver línea de tendencia. MINAG – ANA – Dirección de Estudios de Proyectos Hidráulicos Multisectoriales.
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Cuadro Nº 7.5 Ecuación de Creager – Parámetros Paranetros Region 2
Valores
C1
0.1
C2
1.28
m
1.02
n Area Presa Marripon (Km2)
0.04 233.0
Elaboración Propia.
Cuadro Nº 7.6 Caudales de Avenida por el Método de Creager
2
Q Max. Presa Creager Region 2 (M3/Seg) 36
5
84
10
121
25
169
50
205
100
241
200
278
500
326
1000
362
2000
398
Region N º02 T (años)
Elaboración Propia.
7.3
RESULTADOS Cuadro Nº 7.7 Caudales de Máxima Avenida en la Presa X0 Parametros de la Funcion ALFA de Distribucion BETA Met. de Ajuste Parametrico Funcion de Distribucion
2.46 1.74 -0.574
Mom. Pond. Prob. GEV
Probabilidad T (años)
Q Max (M3/Seg)
0.5
2
0.8
5
3 7
0.9
10
11
0.96
25
15
0.98
50
24
0.99
100
26
0.995
200
34
0.998
500
44
0.999
1000
52
Elaboración Propia.
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CAPITULO VIII: TRÁNSITO DE AVENIDA EN PRESA 8.1
GENERALIDADES
En el presente capitulo se elaborará transito de avenidas ó propagación de caudales en la presa Marripon. Se denomina transito de avenidas, transito de hidrograma, propagacion de caudales, al procedimiento a traves del cual se puede determinar el hidrograma del caudal para un punto especifico dentro de un curso de agua utilizando hidrogramas conocidos en uno ó mas puntos aguas arriba. El estudio contempla realizar el tránsito de la avenida en el vaso de represamiento, el caudal milenario que ingresa al vaso fue determinado en el capitulo anterior de máximas avenidas, para el tránsito del hidrograma se utilizó el programa HEC-HMS que contiene la opción del método de la piscina nivelada y determinando las dimensiones de la estructura de alivio. Los resultados encontrados muestran el efecto atenuador de la presa Marripon sobre una avenida extrema calculada para un periodo de retorno de 1000 años.
8.2
MARCO CONCEPTUAL
8.2.1 Hidrogramas
Un hidrograma es una gráfica en la que se representa el caudal que pasa por una sección de un río, como función del tiempo. Se indica que un hidrograma se refiere al volumen de escurrimiento por unidad de tiempo, que pasa de manera continua por una determina sección transversal de un río. Así mismo sostiene que el hidrograma es una gráfica ó tabla que muestra la tasa de flujo como función del tiempo en un lugar dado de la corriente, además que el hidrograma es una expresión integral de las características fisiográficas y climáticas que rigen las relaciones entre la lluvia y la escorrentía de una cuenca de drenaje particular.
8.2.2 Tránsito en Reservorios
Un reservorio de almacenamiento cumple la función de regulación, esto es, permite almacenar los volúmenes que escurren en exceso para que puedan aprovecharse cuando los escurrimientos sean escasos.
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50
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Estudio Hidrológico
El tránsito de avenidas en reservorios es una técnica que se emplea para conocer el cambio de forma y el desplazamiento en el tiempo del hidrograma de entrada y salida del reservorio. Para efectuar un tránsito de avenidas en reservorios se debe conocer las relaciones entre almacenamiento y caudales de salida, para establecer esta relación es necesario manejar dos tipos de curvas: la de elevaciones - volúmenes de almacenamiento del reservorio, y la de elevaciones - volúmenes de salida por la obra de excedencias. La primera curva se obtiene a partir de los planos topográficos del vaso, la segunda, si se trata de un vertedero de cresta libre, es simplemente la curva de descarga de esa obra de excedencias. Mediante estas dos curvas se puede conocer, para cada volumen almacenado en la presa, la elevación del agua y con esta el gasto de salida, y de ahí la relación volumen de almacenamiento-caudal de salida (Chow, 1994). El tránsito de avenidas a través de reservorios o vasos de almacenamiento se realiza por los siguientes propósitos: •
• •
Conocer la evolución de los niveles a partir de uno inicial para confirmar si la regla de operación seleccionada (políticas de salidas por la obra de excedencias y la obra de toma) es adecuada, de manera que al presentarse la avenida no se pongan en peligro la presa, bienes materiales o vidas humanas aguas abajo. Dimensionar la obra de excedencias durante la etapa de estudio y proyecto. Fijar la altura de cortina, y dimensionar las obras de desvío de aguas.
8.2.3 Sistema de Modelamiento Hidrológico HEC-HMS
El centro de Ingeniería Hidrológica, del Cuerpo de Ingenieros del Ejercito de los EEUU, diseñó el programa de computación Sistema de Modelamiento Hidrológico (HECHMS), este provee una variedad de opciones para simular procesos de precipitación escurrimiento y también transito de caudales entre otros (US Army, 2000). El HEC-HMS comprende una interface gráfica para el usuario (GUI), componentes de análisis hidrológicos, capacidades para manejo y almacenamiento de datos, y facilidades para expresar los resultados mediante gráficas y reportes tabulados. La GUI provee los medios necesarios para especificar los componentes de la cuenca, para introducir los respectivos datos de estos componentes y para visualizar los resultados (US Army, 2000).
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51
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8.3
Estudio Hidrológico
METODOLOGÍA
8.3.1 Modelamiento Hec-HMS Para la modelación de la cuenca se definieron gráficamente la distribución de los elementos hidrológicos (cuencas, reservorio, tramo de transito, uniones y salida del sistema). En cada elemento hidrológico se asignó parámetros y atributos. Se cargo los shapes referentes a la cuenca y al rio y se ingresan los datos del caudal milenario. El esquema modelo de la cuenca de estudio se observa en la gráfica Nº 8.1 Se tiene a la cuenca Chiniama que vierte su hidrograma al reservorio, en este punto, se transita el hidrograma de ingreso hasta la salida del reservorio por el aliviadero, para diferentes dimensiones del mismo.
Grafico Nº 8.1 Modelo de Cuenca – Hec HMS.
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52
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Estudio Hidrológico
8.3.2 Tránsito de Hidrogramas en el Reservorio
El transito del hidrograma generado en la subcuenca Chiniama, fue calculado por el Hec HMS mediante el método de piscina nivelada, la información base necesaria es la relación altura – volumen de la presas, el nivel máximo de operación y las dimensiones de la estructura de alivio, además del hidrograma de ingreso al embalse.
8.3.3 Control de Especificaciones Se especificó 1 día con 18 horas, tiempo en el que se observó que ya no hay efecto de la tormenta a la salida de la presa Chiniama. De acuerdo la tiempo de concentración calculado en 1.15 horas. 8.3.4
Modelamiento de Transito en Presa
El caudal de salida de la represa está entre otras en función de las características del vertedero, las cuales son: Coeficiente de descarga: 2.00 Longitud vertedero simulado: 10, 12, 15, 18 y 20m El nivel Namo de la presa a la cual se encuentra el aliviadero y coincide con el nivel del espejo de agua al momento de transitar la avenida es de 291 m.s.n.m. La relación para determinar el caudal de salida se extrajo de Vente Chow (1994) la cual es:
𝑸𝒔𝒂𝒍𝒊𝒅𝒂 = 𝑪𝑳(𝑯 − 𝒉)3/2
C = Coeficiente de descarga (Valor = 2.00) L = Longitud efectiva H – h = Diferencia de cota entre el nivel de agua y de vertedero
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53
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8.4
Estudio Hidrológico
RESULTADOS
Se realiza el tránsito de avenida en la presa Marripón para el diseño del aliviadero, el caudal de ingreso a la presa es la avenida con periodo de retorno mil años (52.5 m3/s). A continuación se presenta los resultados del tránsito de la avenida milenaria en la represa Marripón para diferentes dimensiones de aliviadero. Cuadro Nº 8.1 Tránsito de Avenida (Aliviadero 15 m) T = 1000 Años
H
Grafico Nº 8.2 Hidrogramas de Entrada y Salida a la Represa
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C
Estudio Hidrológico
Cuadro Nº 8.2 Tránsito de Avenida Milenaria Para diferentes dimensiones de Aliviadero
ANCHO VERTDERO
ALTURA DEL VERTEDERO
CAUDAL SALIDA
(m)
(m)
(m3/seg)
10.00
1.10
23.5
12.00
1.07
25.8
15.00
1.00
29.3
18.00
0.90
32.1
20.00
0.80
36.4
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55
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CAPITULO IX:
Estudio Hidrológico
ANÁLISIS DE SEDIMENTOS
La presa es una estructura de almacenamiento por lo tanto disminuye la velocidad de la corriente y facilita la decantación de los sedimentos. El arrastre del material de fondo se va acumulando en el fondo y el transporte del material en suspensión sedimenta añadiéndose al de fondo, ambos formaran el volumen muerto de la presa. La cantidad de sedimentos de una cuenca depende de varios factores, destacándose la precipitación, tamaño de la cuenca, la cobertura vegetal, la pendiente de la cuenca y la estabilidad del suelo. La eficiencia de retención de la presa es la relación entre la cantidad de sedimento retenido y la cantidad de sedimentos que llegan al embalse, así mismo se debe considerar que el sedimento depositado en el fondo de los embalses sufre una acción de adensamiento que hace que su volumen disminuya con el tiempo.
9.1
EFICIENCIA DE RETENCIÓN
La eficiencia de retención de un embalse es una función de muchos factores que incluyen las propiedades fisicoquímicas de los sedimentos (tamaño, forma, granulometría, dureza y composición de las partículas); también la forma y capacidad de embalse, caudal de ingreso y operación del mismo. Un embalse de pequeñas dimensiones y poca capacidad de almacenamiento permite el paso de gran cantidad de sedimentos a través de él; en otras palabras tiene poca eficiencia de retención. Los grandes embalses con capacidad superior a 10 MMC retienen prácticamente todos los sedimentos. Se empleará la ecuación propuesta por Brown de 1943, dicha ecuación viene expresada en los siguientes términos:
Ct =100 (1-1/(1+K*C/W))
Donde:
Ct = Eficiencia de retención C = Capacidad de Embalse en Miles de M3 W = Área de Drenaje en Km2 K = Coeficiente, según tipo de embalse.
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Cuadro Nº 9.1 Valores de K Tipo de Embalse
Valor de K
I II III IV
2.1 1.43 0.76 0.09
Cuadro Nº 9.2 Eficiencia de Retención de la Presa
Presa Morripon
K coeficiente
Capacidad de Presa (MMC)
1.23
Area de Drenaje (Km2)
5.00
Eficiencia de Retencion
233.00
95%
Tipo de embalse: II, de acuerdo a la simulación de embalse, se tienen etapas de embalse lleno ó casi lleno, utilizando la ecuación de Brown se estima una eficiencia de retención de 95 %.
9.2
PESO ESPECÍFICO DE SEDIMENTOS
Por la existencia de vacíos dentro de los sedimentos, al transcurrir el tiempo y estar sometidos a presión por la carga de agua y capas posteriores de sedimentos, el peso específico varía con el tiempo. Según U.S Bureau of Reclamation el peso específico después de T años será:
WT = W i + 0.4343K [(T) * ln (T -1) ] T-1 Donde:
WT = Peso específico medio después de T años de operación del
reservorio.
Wi = Peso específico inicial, obtenido en forma ponderada (ά) K = Factor que depende del tipo de operación del reservorio y del tamaño de sedimento. Obtenido también de forma ponderada (β) MINAG – ANA – Dirección de Estudios de Proyectos Hidráulicos Multisectoriales.
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Los cálculos se realizan con la ayuda de las siguientes Tablas:
Cuadro Nº 9.3 Coeficientes para el Calculo de K
TIPO DE RESERVORIO SEGÚN OPERACIÓN
Arena (ks)
K(kg/m3) Limo(km)
I II III
0 0 0
91 29 0
Arcilla(kc) 256 135 0
K=ks ps + km pm + kc pc ... (β) Cuadro Nº 9.4 Tipos de Presas
TIPO DE RESERVORIO I II III IV
DESCRIPCION Sedimentos simple sumergido Embalse moderadamente vacío Embalse considerablemente vacío Embalse frecuentemente vacío
Cuadro Nº 9.5 Peso Específico Inicial de Sedimentos
TIPO DE RESERVORIO SEGÚN OPERACIÓN I II III IV
W Peso específico inicial – kg/m3 Arcilla(Ws) 416 561 641 961
Limo(Wm) 1120 1140 1150 1170
Arena (Wc) 1550 1550 1550 1550
Wi= wsps + wm pm + wc p c ....( ά )
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Según la American Geophysical Unión para la clasificación del sedimento en arena, limo y arcilla se tiene los siguientes rangos: Cuadro Nº 9.6 Clasificaión de los Sedimentos
Tipo de sedimento Arcilla Limo Arena
Tamaño rango mm