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PROYECTOS DE PRESAS SHALLAP Y RAJUCOLTA Informacion Basica

Presa Ticllacocha.Afianzamiento Cuenca alta Cañete- 1992.

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PRESAS UBICADAS EN LOS EJES DE LAS LAGUNAS SHALLAP Y RAJUCOLTA Proyecto a desarrollar

I.

DESCRIPCIÓN DEL AREA DE ESTUDIO 1.1. Antecedentes

Las lagunas Shallap y Rajucolta se encuentran ubicadas en la Cuenca del Río Santa, en la vertiente Occidental de la Cordillera Blanca en su parte Sur-Central, hacia el Este de Huaraz, en el departamento de Ancash. Ambas Lagunas también se encuentran dentro del Parque Nacional Huascarán. Las primeras Obras llevadas a cabo en las Lagunas de la Cordillera Blanca estuvieron encaminadas a la seguridad de las poblaciones, comprometidas a los efectos de los aluviones y desbordes por encontrarse emplazadas en las zonas de influencia de estos. Estas Obras consistieron en rebajar los niveles de aquellas Lagunas que por tener contacto con glaciares o existir glaciares colgantes, representaban un peligro de aluviones (por el desborde que pudieran originar los desprendimientos de bloques de hielo sobre las Lagunas). En la actualidad, ante la evolución regresiva de los glaciares, muchas lagunas que se consideraban peligrosas han dejado de serlas. Para el caso de la Laguna Shallap, en que por razones de seguridad, se redujo el nivel original del espejo de agua, pero hoy en día al haberse alejado ostensiblemente frente glaciar del espejo de agua con el que contaba, las

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condiciones han variado favorablemente a la probabilidad de considerarse como una alternativa de embalse. Para el caso de la Laguna Rajucolta, la alternativa de embalse se ha considerado con una sobreelevación del terraplén por encima del nivel actual de la Laguna no mayor de 5.0 metros obedeciendo a las restricciones precisadas por la Dirección de Medio Ambiente del Instituto Nacional de Recursos Naturales (INRENA).

1.2. Laguna Shallap 1.2.1. Ubicación La Laguna Shallap se ubica en las coordenadas:



9° 30" 03' Latitud Sur



7° 31" 37" Latitud Oeste

La Laguna a los 4270 m.s.n.m. y Quebrada Shallap forman parte de la SubCuenca del río Quillcay, el cual atraviesa la ciudad de Huaraz antes de desembocar en la margen derecha del río Santa, cuyo recorrido mayor lo hace en el callejón de Huaylas, el cual se caracteriza por estar flanqueado por las cordilleras Blanca y Negra. El área de estudio se encuentra ubicada al Este de la ciudad de Huaraz, perteneciendo al Distrito de Restauración, Provincia de Huaraz, Departamento de Ancash. Ver Plano P-1.

1.2.2. Accesibilidad a la zona El acceso a esta laguna sigue el siguiente curso: En vehículo : De Huaraz hacia el Este hasta el lugar denominado Pitec, por una trocha carrozable de 20 Km., con una hora de duración.

3

En Acémila: De Pitec hacia la Laguna Shallap, por un camino de herradura y una distancia de 9.5 Km.

1.3. Laguna Rajucolta 1.3.1. Ubicación La laguna Rajucolta se ubica entre las coordenadas:



9° 31’ 17’’ Latitud Sur



77° 20’ 28’’ Latitud Oeste

La Laguna Rajucolta se encuentra ubicada a la cabecera de la quebrada de igual nombre, en la base de los nevados Huantsán, en la vertiente occidental de la Cordillera Blanca en su parte Sur-Central, hacia el Este de Huaraz, en la provincia de Huaraz, Departamento de Ancash. Los aportes de la Laguna se realiza a través de las Quebradas Rajucolta (parte superior) y Pariac; y el punto de afluencia hacia el río Santa se denomina igualmente Pariac, que se ubica 7 Km. hacia el sur de Huaraz. Ver Plano P-1. 1.3.2. Accesibilidad a la zona El acceso a esta laguna sigue el siguiente curso: En vehículo : De Huaraz hacia el Este hasta el lugar denominado Pitec, por una trocha carrozable de 20 Km., con una hora de duración. En Acémila : De Pitec hacia la Laguna Rajucolta, por una de camino de herradura y una duración de 5 horas.

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2.0

Cartografía y Topografía

2.1.

Cartografía

-

Cartas Nacionales 1/100000 Carhuaz (19-h), Huari (19-i), Huaraz (20-h), Recuay (20-i).

-

Cartas nacionales 1/25000 19i – III SE, 19i – III SO,21i – IV NO, 21i – IV NE

-

Fotografías aéreas del área.

-

Fotografías de campo

2.2

Batimetría y Topografía.

Batimetría Los planos batimétricos de las Lagunas Shallap y Rajucolta a Escala 1:2500 fueron obtenidos de la Unidad de Hidrología y Geología de ELECTROPERU S.A., y ha servido de base para elaborar las curvas Area-Altura-Volumen de cada Laguna. Ver Figuras 2.1 y 2.2. Los volúmenes actuales de las Lagunas Shallap y Rajucolta se presentan en el Cuadro N° 2.1.

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FIGURA 2.1 CURVA ALTURA-AREA-VOLUMEN LAGUNA SHALLAP

FIGURA 4.1 : CURVA ALTURA - AREA - VOLUMEN LAGUNA SHALLAP VOLUMEN 0

3

2

1

4285

4

1.0 MMC

5

1.0 MMC

(MMC) 6

1.4 MMC

(m.s.n.m)

4280

9

10

11

12

2.45 MMC

Nivel Máximo de Regulación Recomendado

4275 Nivel Actual de la Laguna

Volumenes Regulados (MMC)

4270

AR EA

4265 4260

ELEVACIONES

8

7

4255

Elevaciones (m.s.n.m)

Altura de Regulación (m)

2.45

4277 - 4270

7

3.85

4277 - 4265

12

4.85

4277 - 4260

17

MMC = Millones de metros cúbicos

EN M LU VO

4250 4245 4240 4235 4230

0.5

0.3

0.4

AREA

6

2

(Km )

0.2

0.1

0

FIGURA 2.2 CURVA ALTURA-AREA-VOLUMEN LAGUNA RAJUCOLTA

FIGURA 4.2 : CURVA ALTURA - AREA - VOLUMEN LAGUNA RAJUCOLTA VOLUMEN 2

6

4

8

10

12

(MMC)

16

14

18

4290

20

22

26

24

28

30

Nivel Máximo de Regulación Recomendado

(m.s.n.m)

Nivel Actual de la Laguna

4280 3.5 MCC

4270

6.0 MMC 5.7 MMC

ELEVACIONES

4260

8.2 MMC

EN M U OL

4250

V

Volumenes Regulados (MMC)

4240

4230

Elevaciones (m.s.n.m)

AR

Altura de Regulación (m)

3.50

4280 - 4275

5

6.00

4280 - 4270

10

5.70

4285 - 4275

10

8.20

4285 - 4270

15

EA

MMC = Millones de metros cúbicos

4220

4210 0.6

0.5

AREA

7

0.4

(Km )

0.3

0.2

0.1

0

CUADRO 2.1 VOLUMEN ACTUAL EN LAS LAGUNAS SHALLAP Y RAJUCOLTA

Laguna

Volumen Total

Area Superficial

m3

m2

Shallap

6'850000

275000

Rajucolta

23'260000

577240

Topografía Se ha efectuado el levantamiento Topográfico de la boquilla de las Lagunas Shallap y Rajucolta así como de la zona de desembocadura aguas abajo, los resultados se muestran en los Planos P - 3 y P - 4. a. Topografía Laguna Shallap El plano topográfico elaborado a escala Plano P-3 nos muestra una vista bastante amplia respecto a la boquilla de la Presa y desembocadura aguas abajo. Este plano ha sido fundamental para el planteamiento de alternativas considerando posibilidades de regulación de los recursos en niveles por debajo de los actuales considerados por rebose.

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Como podemos apreciar e las Fotografias, la Laguna Shallap cuenta actualmente con una presa de mampostería y un aliviadero de descargas no regulados a fin de mantener permanentemente el nivel actual del embalse sobre la elevación 4270 m.s.n.m., nos permite identificar fácilmente la boquilla estrecha de 50 m de longitud para la elevación máxima de regulación recomendada por el geólogo (4277 m.s.n.m.) La Curva Area-Altura-Volumen (Figura 2.1), muestra el aprovechamiento del vaso considerando el nivel actual (4270 m.s.n.m) y el máximo recomendado por razones de seguridad (4277 m.s.n.m) es solo de 2.45 MMC. Este resultado nos ha obligado a plantear soluciones de aprovechamiento por debajo del actual considerando para todos los casos el nivel máximo de represamiento en la elevación 4277 m.s.n.m. Así se ha planteado la posibilidad de proyectar un Rajo de 5 a10 m. de profundidad obteniendo en estos casos longitudes de corte de 215m. y 305m, lo que nos permite una regulación aprovechando la conformación original de la laguna y de esta manera se asegura la estabilidad de los taludes. b. Topografía Laguna Rajucolta Como es posible apreciar en el levantamiento Topográfico realizado en la zona, la boquilla estrecha de solo 30.0 m de longitud ubicada en el rebose de la Laguna permite definir la zona como apropiada para proyectar una Obra de Regulación económica y de fácil construcción. Ver Plano P – 4 Otra característica es la posibilidad de proyectar un rajo de 5.0 m a 10m. De profundidad obteniendo en estos casos longitudes de corte de 152 m y 208 m, respectivamente.

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Esta posibilidad permite una regulación aprovechando la conformación original de la Laguna, lo cual asegura una estabilidad de los taludes correspondientes a la zona ubicada bajo la Laguna y el aprovechamiento de mayores recursos, principalmente si tomamos en cuenta que la Laguna Rajucolta se ubica en una zona primitiva del Parque Nacional Huascarán, situación que limita la altura de presa a solo 5.0 m.

3.0

Geología, Geomorfología y resultados de las investigaciones Geotécnicas 3.1

Laguna Shallap

Geología y Geomorfología Para el presente estudio, nos interesa el modelado del relieve que corresponde a la Laguna y Quebrada Shallap; ambas geoformas son de valles de cordilleras con precipitaciones superiores a los 400 mm. (Nieve) con temperaturas mínimas entre –10º y –200. La quebrada se formo durante las crisis climáticas pluvio glaciares del cuaternario cuyo modelado favoreció la formación de la Laguna, aguas arriba de morrenas frontales con presencia de morrenas laterales. El principal proceso geomorfológico fue la acción glaciar por limadura, corración atrición y transporte de los materiales por tracción y/o suspensión. El valle formado por la acción glaciar es de la forma típica de valles en “U”, donde la erosión glaciar a actuado en rocas intrusivas y areniscas (rocas de basamento). Es notable la geoforma: Morrenas terminales y laterales; así como depósitos del cuaternario reciente o depósitos coluviales o escombros de talud y depósitos aluviales.

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Resultados de las investigaciones geotécnicas a. Vaso Litología : Como roca de basamento están presentes: la formación rocosa de areniscas (Formación

Chicama)

con

excelente

capacidad

portante

>1000

Kg/cm2,

efectivamente impermeables (10-9 cm/s), con morrena meteorizada y/o con espesor superior a 100m. Cubriendo a las areniscas están las morrenas laterales y frontales y de fondo con espesor no conocido. Caracterizadas por ser resistentes (> 500 Kg/cm2), permeabilidad ligera a efectivamente impermeable (10 -9 – 10-5) y ambos materiales (areniscas y morrenas) le confieren buenas condiciones de estanqueidad al vaso. b. Dique de Cierre o Zona de Boquilla Es preciso resaltar que el nivel de actual de la Laguna corresponde a la cota 4285 m.s.n.m y hasta antes del año 1948 el nivel correspondía a la cota 4285 m.s.n.m, es decir 15 m por encima del nivel actual, habiéndose construido en le año 1974 un dique de 16m de altura, cuya densidad de compactación alcanzada es de 78 a 129%. El dique esta cimentado en morrenas frontales. Litología Tal como se indico anteriormente la zona de la boquilla se caracteriza por estar compuesta de materiales morrénicos terminales caracterizados por ser de naturaleza gravo-arenosos con limos y arcillas cuyas características físicas mecánicas serian: resistencia mayor a 4 Kg/cm2, considerado como material duro y permeabilidad de 10-5 a 10-9 cm/s. Yace sobre rocas intrusivas de tipo diorítico, cuyo espesor en el eje no conocido, indicándose que es del orden de los 100m. Por lo que la obra de cierre se emplazaría en morrenas glaciares de buena impermeabilidad. c. Estabilidad de Taludes

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El estribo del lado derecho del vaso, presenta taludes empinados en morrenas laterales significando un relativo riesgo de remoción de materiales morrénicos. Los taludes del flanco izquierdo son de buena estabilidad tanto de las morrenas como de las formaciones rocosas. La parte posterior de la laguna corresponde a una zona de glaciar con taludes estables y que yacen sobre rocas masivas y de buena estabilidad. Estos glaciares se encuentran en evidente retroceso. En la zona de la boquilla, frente aguas debajo de las morrenas terminales o frontales conserva un talud de 59% lo que permite que la zona sea de una excelente estabilidad. d. Aliviadero y Obra de descarga Ambas estructuras hidráulicas se cimentarían sobre morrenas glaciares cuyas características físicas mecánicas se indico para el área de la boquilla e. Estanqueidad Las condiciones de estanqueidad para una obra de presa de regulación son buenas, pues se deduce una excelente impermeabilidad de las rocas de basamento y de muy buena en los materiales morrénicos en los terminales. Canteras y/o materiales de préstamo La necesidad de roca y agregados para cubrir las demandas de construcción de las obras de presa se proveerá de las canteras que a continuación se detallan: a. Cantera de Roca La cantera de roca para enrocado o roca fragmentada para la presa se utilizara de las inmediaciones de la boquilla o del afloramiento granítico en un radio de 500 a 800 metros.

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b. Suelos Finos En las cercanías de la zona de boquilla se ubican dos tipos de materiales: Depósitos Morrénicos: compuestos por materiales gravo arcillosos a areno arcillosos con abundancia de piedras se les ubica en un radio de 500 m. Depósitos Limo Arcillosos y/o Areno Limosos, se ubica en una distancia de 2.5 Km. Aguas debajo de la laguna. c. Agregados Los agregados para concretos es obtendrán de depósitos ubicados en la boquilla y de otros ubicados en la Quebrada Shallap en una distancia de 4 Km.

3.2

Laguna Rajucolta

Geología y Geomorfología La interpretación morfológica de la cuenca, como es natural en toda evolución glaciar de la Cordillera Blanca, nos indica diferentes procesos de retroceso glaciar; etapas que han originado embalses escalonados, delimitados por diques morrénicos que han ido rompiendo su cauce, posiblemente por avalanchas, por desprendimientos rápidos del frente glaciar. Los rasgos característicos de este proceso, en la Quebrada Rajucolta están dados por: Un dique morrénico en la parte media, muy antiguo por su fuerte cimentación y modelamiento, con alturas en su frente entre 10 a 20 m. Todo ello indica un embalse de las aguas o de fusión o de discurrimiento y un posterior rompimiento, posiblemente a causa de algún desprendimiento de masa glaciar. Confirman esta apreciación las características morfológicas de la base de la quebrada inmediatamente aguas arriba de este antiguo dique, donde se observa una planicie de suave pendiente, 3% en promedio, de aproximadamente 1500 m. De largo y actualmente cubierta por material fino de naturaleza arcillolimoso.

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El actual embalse de la laguna Rajucolta, como parte del proceso descrito, está delimitado por una amplia morrena que por la uniformidad de comportamiento induce a pensar que se ha producido en la misma etapa de formación. Su emplazamiento es muy definido y en su lado izquierdo tiene sus nacientes en la parte media de la laguna, en donde contacta con los sedimentos metamórficos descritos. En la margen derecha nace un poco mas ala fondo y contacta con la roca intrusiva que aparece en este lugar. Estas morrenas laterales tienen alturas que varían entre los 100 a 150 metros, con taludes de reposo tanto exteriores como interiores bien definidos y cubiertos casi íntegramente por vegetación. Tiene un alto grado de compactación, siendo que los efectos del sismo no han dejado huella alguna como lo hay en las morrenas de otras lagunas. Resultados de las investigaciones geotécnicas a. Vaso Localmente la Laguna Rajucolta se encuentra enclavada mayormente, en los sedimentos metamórficos descritos. Estos dominan la mayor parte de la cubeta y están constituidos, por una secuencia de areniscas, cuarcitas y pizarras fuertemente metamorfisadas, lo que nos da una gran dureza; presentando una superficie vertical muy modelada por acción del pulimento del hielo, en especial en su margen izquierda, hacia el fondo de la Laguna, donde estos sedimentos delimitan el perímetro, teniendo un rumbo promedio Este-Oeste y un buzamiento 40° - 65° Sur. Hacia el fondo de la laguna , a ambos lados de la lengua glaciar, se observa pequeños afloramientos de roca intrusiva, que posiblemente correspondan al emplazamiento total del Batolito de la Cordillera Blanca, puesto al descubierto por la acción erosiva del hielo en retroceso.

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Esta roca igualmente es de naturaleza granítico-granodiorítica se presentan fuertemente modelada, sin indicios de rasgos estructurales, y contacta discordantemente con los sedimentos metamórficos. La interpretación de los registros batimétricos nos indican que las rocas que afloran desde la parte media hacia el fondo de la laguna, continúan presentándose hasta aproximadamente unos 30m. Bajo el espejo de agua, para luego ser cubiertos por material morrénico y desprendimiento lateral. Por todas estas consideraciones descritas se puede asumir que el sustratum rocoso le da condiciones de seguridad a la cubeta de la laguna. b. Dique de cierre o zona de Boquilla Como queda indicado el cuerpo morrénico que delimita la laguna de Rajucolta se le considera como de una misma etapa de formación y se encuentra constituido por productos de desintegración de la roca base, por la acción mecánica del hielo en su movimiento. Este depósito glaciar tipo tilita o no estratificado es una mezcla heterogénea de materiales, tanto en su tamaño cuanto en su composición. Así en el corte del dique natural, del desagüe, son observables rodados sub-angulosos de cuarcitas, pizarras y areniscas, dominantemente, y en menos proporción los hay en granito, granodiorita y andesita. El tamaño medio de los bloques es dominante, habiéndolos también grandes y pequeños, en menor proporción. Todos estos elementos se encuentran aglutinados en una matriz de naturaleza areno-arcillosa. Algunos horizontes de arena y arcilla son definidos estando los primeros constituidos por arcilla pura en alguno casos y en otros contiene rodados pequeños de los elementos antes descritos. El espesor de estos horizontes de arcilla es entre 5 a 10 cm. Un cambio en la litología y textura es observable en los elementos del dique natural a medida que se avance hacia el fondo, por las morrenas naturales ya que gradualmente van presentándose una mayor dominancia de rodados de granito,

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granodiorita y andesitas, sobre areniscas y pizarras. Además lo son más angulosas y de mayor tamaño. La permeabilidad del suelo es bastante baja, siendo sólo los horizontes arenosos, poco potentes, los que permiten una percolación del agua de filtración proveniente de la lluvia. La presencia de una variedad de tamaños de los elementos y su heterogeneidad en el depósito, le confiere un alto grado de fricción interno, condiciones, aparte de su gran compactación y una gran resistencia al esfuerzo cortante. c. Estabilidad de Taludes La heterogeneidad de los elementos, la naturaleza areno-arcillosa del aglutinante y el gran modelamiento que han sufrido con el correr del tiempo, les han dado una buena compacidad, encontrándose actualmente taludes con el ángulo de reposo definido y cubiertos con una buena cantidad de vegetación, arbustos mayormente. Todo ello lo que garantiza una buena estabilidad al depósito. La percolación del agua producida a través de los estratos permeables de arenas, sólo se observa en el talud interior de la cubeta, no habiéndose observado en los taludes exteriores indicios de filtraciones de agua. d. Aliviadero y Obra de descarga Ambas estructuras estarán fundadas o cimentadas en un potente suelo morrénicos, conformados por gravas limosas, arenas limosas y alto porcentaje de pedrones con dimensiones hasta de 1 m de diámetro. f. Estanqueidad Las condiciones de estanqueidad para una obra de presa de regulación están aseguradas, pues se deduce una buena impermeabilidad en el substratum rocoso. Canteras y/o materiales de préstamo

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a. Cantera de Rocas En la zona estudiada existe suficiente cantidad de materiales rocosos para satisfacer los requerimientos constructivos de la presa de seguridad. Se observa yacimientos aluviales apropiados y roca in situ. 

Yacimientos aluviales

Los yacimientos aluviales presentan buenas características de resistencia y se encuentran depositadas en los siguientes lugares: a) Márgenes de la Laguna: Los bloques rocosos de las clases de andesitas, areniscas y granitos, con volumen aproximado de 500m3 y tamaños que superan los 0.5 m de diámetro. b) Aguas debajo de la boquilla: Bloques de rocas de tamaños adecuados para una presa de enrocamiento, en un volumen aproximado de 10,000m3 c) Cantera de material coluvial o de talud de escombros: En la margen derecha del río a 1 Km aguas debajo de la boquilla, se localiza un yacimiento en forma de abanico, con bloques de roca de buena calidad y con volumen superior a los 2000 m3. d) Cantera de roca in situ: En el mismo lugar indicado para la cantera interior (1 Km aguas debajo de la boquilla) se observa un macizo rocoso, de cuarcitas, areniscas y pizarras con volumen explotable en cantidad suficiente para requerimientos de obra. b. Suelos Finos Se ubica con potencia promedio superficialmente, de 0.84m, es del tipo de suelos arcilloso-limoso (Cl, Cl-ML), y se localiza por sectores; podría explotarse aguas debajo de la boquilla. Los requerimientos de este suelo serán escasos de acuerdo al tipo de presa a recomendar.

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c. Agregados A una distancia de 3.5 Km. de la laguna, agua abajo, en la margen derecha, se ubica una cantera de arena con potencia promedio de 1.00 m, 1.50 m; presenta también lentes de gravas, su volumen es pequeño. Gravas y arenas, se localizan también 5 Km. aguas debajo de la boquilla, son del tipo cuarcífero, pudiendo explotarse un volumen aproximado de 5000m3, suficientes para satisfacer los requerimientos de agregados de obra.

4.0

Hidrología

VOLUMEN PROMEDIO ANUAL APORTADO POR LA CUENCA DE LA LAGUNA SHALLAP

CUENCA LAGUNA SHALLAP

VOLUMEN PROMEDIO ANUAL MMC

METODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE

13.2

METODO DE HOLDRIGDE

9.9

METODO DEFICIT DE ESCORRENTIA

8.2

METODO REGIONAL

13.8

RELACION DE VOLUMENES

15.0

VOLUMEN PROMEDIO ANUAL APORTADO POR LA CUENCA DE LA LAGUNA RAJUCOLTA CUENCA LAGUNA RAJUCOLTA

VOLUMEN PROMEDIO ANUAL MMC

METODO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE

16.9

METODO DE HOLDRIGDE

12.7

18

METODO DEFICIT DE ESCORRENTIA

10.5

METODO REGIONAL

18.2

RELACION DE VOLUMENES

20.4

Aporte de Nevados Determinar el aporte de los nevados en las cuencas de las Lagunas Shallap y Rajucolta es difícil, debido a que no se tiene ninguna información al respecto; pero es indudable su participación en el fenómeno del escurrimiento. La experiencia en la cuenca del río Santa demuestra que los nevados aportan sus recursos al escurrimiento superficial en época de estiaje.

Caudales Medios Mensuales en ambas boquillas Shallap y Rajucolta se muestran en los Cuadros 4.1 al 4.15 que se facilitan en esta carpeta de información del Proyecto.

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