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HIDROLOGIA GENERAL

INTRODUCCIÓN

El objeto del presente es estimar la magnitud de los caudales máximos que con una cierta probabilidad se presentaran en las diferentes cuencas en estudio; con el fin de establecer un plan de prevención en las zonas inundables. En la elaboración del estudio se ha aplicado técnicas de cálculo hidrometeorológico de avenidas, basado en la simulación del proceso precipitación-escorrentía a partir de los datos de lluvia sobre la cuenca y de las características físicas de la misma.

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HIDROLOGIA GENERAL ÁNÁLISIS Y TRATAMIENTO DE LA INFORMACIÓN HIDROLÓGICA Análisis de la Precipitación Generalidades El área de estudio comprende las cuencas de la vertientes delPacífico, donde el régimen de precipitaciones están gobernados principalmente por la interacción del Anticiclón del Pacífico (AP) y todas estas marcadas por la influencia de la cadena de montañas de los Andes peruanos. Estas precipitaciones se originan por la interacción de las masas de aire frío y húmedo, en el flanco occidental de la coordillera de los andes, las cuales son transportadas por los vientos que cruzan en dirección de Este a Oeste hasta el océano Pacífico, razón por la que se encuentra una buena correlación de la precipitación con la altitud.Y dependiendo de la posición de las masas de aire que motivan la precipitación, se puede presentar un año húmedo o un año seco y la presencia de anomalías como el fenómeno El Niño o La Niña que se originan por debilitamiento de los vientos del Este, lo cual pueden ocasionar sequías o inundaciones dentro de las cuencas.

Información Disponible

En la zona de estudio existe una red de estaciones pluviométricas las cuales cuentan con información diaria registradas a las 7 y 19 horas. Esta información se obtuvo de los registros del SENAMHI y fueron proporcionados por La Autoridad Nacional del Agua (ANA). Para el estudio se consideró el mayor número de estaciones ubicadas dentro y fuera de las cuencas, teniendo en cuenta la calidad de sus datos, la cantidad de registros y su influencia en la cuenca. Después de haber analizado la información, se seleccionó 70estaciones pluviométricas que intervienen directamente en la zona de estudio; dichas estaciones se muestra en la Tabla 10 y Figura 15, indicando sus coordenadas geográficas, ubicación y altitud, y en la Tabla 11 se muestra la extensión de sus registros históricos por estación

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El Método del Vector Regional (MVR) Para el análisis de consistencia de la precipitación se ha empleado el Método del Vector Regional (MVR) que consiste en elaborar, a partir de la información disponible, una especie de estación ficticia que sea representativa de toda la zona de estudio, luego para cada estación se calcula un promedio extendido sobre todo el período de estudio, y para cada año, se calcula un índice. A esta serie de índices anuales se le llama Vector Regional, ya que toma en cuenta la información de una región que es climáticamente homogénea.

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HIDROLOGIA GENERAL En la Tabla 13, se muestra las estaciones pluviometricas de la Zona Media Baja, se ha analizado la precipitación de las estaciones: La pampilla, Socabaya, Coalaque, Omate y Chichas, las cuales cumplen con la hipótesis de pseudo-proporcionalidad, tal como podemos observar en Tabla 14 en la columna correpondiente a “Correl. /Vector”. En la Figura 16 se muestra el análisis de curvas de dobles acumulados de las estaciones, donde a excepcion de la estacion de Socabaya y Chichas presentan irregularidades en su registro al comparar con las otras estaciones.

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HIDROLOGIA GENERAL Análisis de la Precipitación Máxima en 24 Horas Para el análisis de la precipitación máxima en 24 horas, primero se realizoel tratamientio de datos de las precipitaciones diarias de todas lasestaciones que involucran la zona de estudio. Seguidamente se seleccionó las estaciones mas representativas por su calidad de información y su período de registro. Tercero se realizó el análisis de consistencia por el Método del Vector Regional. Y por último se determinó sus valores de precipitación máxima anual para cada una de las estaciones y su variación de las mismas por zonas, como se muestra en la Tabla 19 y Figura 19 respectivamente. Para determinar que tan adecuado es el ajuste de los datos a una distribución de probabilidades se han propuesto una serie de propuestas estadísticas que determinan si es adecuado el ajuste. Las pruebas de ajuste son de Kolmogorov-Smirnov y la prueba de ChiCuadrado, siendo empleada la prueba de ajuste la de Kolmogorov-Smirnov. Variabilidad Espacial y Temporal de la Precipitación Variabilidad espacial. La precipitación en las cuencas de la costa Sur del Peru, presentan una alta variabilidad espacial con precipitaciones escasas y/o nulas en las zonas bajas, llegando a incrementar en la cuenca media de los 100 mm/año hasta los 500 mm/año y en las zonas altas desde los 600 mm/año llegando a los 900 mm/año. Esta variabilidad esta ligada a la influencia de la Cordillera de los Andes, siendo sus precipitaciones de orígen orográfico es decir que dependen del relieve y la altitud. Zona Baja y Media Baja: Para estas zonas no se realizo la correlación debido a que son zonas áridas y presentan precipitaciones bajas Zona Media Alta: Pp = 0.5768 * Z - 1477.1 R 2 = 0.6138 Zona Alta: Pp = 0.6136 * Z – 1785.3 R 2 = 0.5584 Donde (P) es precipitacion total anual y (Z) la altitud. En la Figura 20 se presenta la relación precipitación total anual - altitud para la zona media alta y alta;.

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HIDROLOGIA GENERAL Para una mayor apreciación de la distribución espacial de las precipitaciónes en las cuencas tambien se empleo el Método de Interpolación de Isoyetas, existiendo dos métodos de interpolación como son: Método de la inversa de la distancia: Este método considera que en un punto cualquiera de la cuenca el valor de la precipitación en ese punto depende de los valores observados en el conjunto de las estaciones de la cuenca, donde cada estación tiene una influencia dependiente de la inversa de su distancia a este punto, elevada a una potencia, usualmente igual a 2. Con este sistema, las estaciones más cercanas tendrán mayor influencia que las estaciones más lejanas. Este método de interpolación es más fino y espacializado, sin embargo, lejos de las estaciones tiende a un valor medio y el trazo de isolíneas es en forma circular, e igualmente que el método de los polígonos de Thiessen no toma en cuenta un gradiente espacial.

Método de Kriging: Este método consiste en establecer para cada punto de la grilla un variograma que evalúa la influencia de las estaciones próximas en función de su distancia al punto y de su rumbo. El Kriging es así el único método que puede tomar en cuenta un eventual gradiente espacial de la información, por lo tanto tiene como ventaja una interpolación de mejor calidad con menor sesgo y adicionalmente por tomar en cuenta un gradiente espacial de variación de valores puede realizar extrapolaciones más consistentes. Entonces, cuando las estaciones son mal repartidas, y es necesario hacer en ciertas zonas de la cuenca extrapolación y no interpolación, es preferible utilizar este método. Una de sus principales desventajas del método es que se necesita una buena comprensión del método y un mayor tiempo de cálculo.

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HIDROLOGIA GENERAL Variabilidad temporal El análisis de la variabilidad temporal fue determiando en función de las zonas: La zona baja, la zona media baja, la zona media alta y la zona alta. En cuanto al aporte de lluvias se analizó un año promedio, observándose que su régimen de precipitaciones media anual de la zona baja y media baja son escasas y/o casi nulas, que van incrementando a medida que se deplaza hacia las partes altas de las divisorias de las cuencas. En las zonas media alta y alta las precipitaciones son intensas presentándose un régimen estacional bien marcado, observándose que en los meses de mayo a octubre representa las épocas secas y en los meses de noviembre a abril las epocas lluviosas; como se muestran en la Tabla 21 y Figura 22.

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HIDROLOGIA GENERAL Análisis de Información de Caudales Máximos Registrados

Las descargas de los rios provenientes de su escurrimiento natural, son originados principalmente por las precipitaciones que ocurren en la parte alta de las cuencas (en el flanco occidental de la Cordillera de los Andes), estas aguas que discrurren en la cuenca van formando rios principales llegando a la parte baja con un gran volumen de agua, las cuales son controladas y registradas en las Estaciones Hidrométricas y/o de aforo.

Información disponible

La información básica disponible para este análisis son las series históricas de las estaciones de aforo que cuenta con registros diarios, todas operadas por el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI).

Análisis de consistencia y homogenidad de la Información Para el análisis de consistencia y homogenidad de las series de descargas diarias se ha empleando el Método del Vector Regional (MVR) utilizando el mismo procedimiento aplicado a la información pluviométrica; que consiste en efectuar un análisis de dobles masas entre los valores de las estaciones hidrométricas tomadas.

Para este tratamiento primeramente se ha procedido a calcular los caudales promedio anuales para cada estación hidrométrica de las cuencas, las cuales correspondientes al período de registros de 1960 -2008, como se muestra en la Tabla 23.

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Análisis de Años Húmedos Las precipitaciones en las cuencas en estudio presentan fluctuaciones en el tiempo, presentándose periodos húmedos y periodos secos que condiciona en muchos casos las actividades antropicas en la zona, la presencia de estos periodos secos o húmedos esta directamente relacionado con la corriente peruana Humboldt, de manera que cuando el anticiclón del sur y lo vientos alisos disminuyen su intensidad, se produce una incursión de agua cálidas y masas de aire ecuatorial en la costa norte del Perú originado abundantes precipitaciones, cuando el anticiclón del sur y los vientos alisos aumentan su intensidad, los centros de afloramiento de agua fría se restablecen causando condiciones de estabilidad y sequia a lo largo de la costa peruana.

EVENTOS EXTREMOS MÁXIMOS EN LAS CUENCAS Análisis de Máximas Avenidas en el Valle Generalidades Para el desarrollo del presente item si hizo el análisis de frecuencias que onsiste en determinar los parámetros de las ditribuciones de probabilidad y la determinación de la magnitud del evento para un periodo de retorno dado. UNIVERSIDAD SAN PEDRO

HIDROLOGIA GENERAL En el análisis de frecuencias se ha utilizado la distribución de probabilidades más empleadas como son: la de Pearson Tipo III, Log Pearson Tipo III y Gumbel. A continuación se describen las distribuciones empleadas.

Análisis de frecuencia Distribución Pearson Tipo III

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HIDROLOGIA GENERAL Caudales Maximos para diferentes Periodos de Retorno.

Para la determinación de los caudales máximos para diferentes periodos de retorno se recurrió a la información de registros de caudales máximosregistrados en cada estación hidrométrica descritas en el item anterior; para el análisis de distribución de frecuencias se hizo con la aplicación delsoftware de cómputo, SMADA Versión 6.0 y con su respectiva prueba de bondad de ajuste, se ha estimado los caudales máximos para los diferentes periodos de retorno de las cuencas, como se muestra en la Tabla 26.

Cuenca del Rio Acarí Para la cuenca del río Acarí se analizó la información de caudales diariosde la estación hidrométrica de Bella Unión ubicado en las coordenadas geográficas 74°38' de longitud Oeste y 15°27' de latitud Sur y a una elevación sobre el nivel del mar de 70 msnm.

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Cuenca del Río Ocoña Para la cuenca del río Ocoña se analizó la información de caudales diarios de la estación Puente Ocoñan, ubicado en las coordenadas geográficas 73°06' de longitud Oeste y 16°26' de latitud Sur y a una elevación sobre el nivel del mar de 58 msnm. De acuerdo al análisis de distribución de frecuencias el que mejor se ajusta es la Distribución Pearson Tipo III como se muestra en la Tabla 29y Figura 27. A la vez se determinó su prueba de bondad de ajuste de Kolmogorov-Smirnov como se muestra en la Tabla 30.

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