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Curso: Lab. Hidraúlica 2017

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Facultad: FIA USMP- FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA Asignatura: LABORATORIO HIDRAULICA Tema: CAUDALES HIDRAÚLICOS Y PRESA GALLITO CIEGO

 Profesora: Ing. Fernando Paz Zagaceta  Estudiante: Estrada Reyes Sofia Solange  Sección: aula 104

2017 - II

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Curso: Lab. Hidraúlica 2017

Índice

Introduccion -------------------------------------------------------------------------------- 3 Capitulo I ----------------------------------------------------------------------------------- 4 Capitulo II ---------------------------------------------------------------------------------- 10 Conclusiones ------------------------------------------------------------------------------- 14 Recomendaciones -------------------------------------------------------------------------- 15 Referencias bibliográficas --------------------------------------------------------------- 16

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INTRODUCCIÓN Hidrográficamente el territorio peruano se divide en tres vertientes; la vertiente del Pacífico con un área de 283 600 km2 (22%), la vertiente del Amazonas con 952 800 km2 (74%), y la vertiente del Titicaca con 48 800 km2 (4%). La masa anual promedio de agua superficial que producen las 106 cuencas de las tres vertientes del territorio peruano es de 780 000 MMC (millones de metros cúbicos), pero el 90 % es agua que se va al Atlántico a través del río Amazonas, y del otro 10 % sólo se aprovecha una pequeña parte, debido al régimen estacional de nuestras corrientes de agua El relieve del Perú es como gran cueco que permite que cualquier gota de agua que drene su territorio lo haga únicamente en tres posibles direcciones: hacia el Océano Pacífico, hacia el Océano Atlántico o hacia el lago Titicaca. Es por esta razón que hablamos de tres grandes conjuntos hidrográficos: la vertiente del Pacífico, la cuenca del Amazonas y la hoya del Titicaca. Cada una de ellas con características distintas. Son las cumbres de la cadena occidental de los Andes las que definen si las aguas de los ríos van a parar ya sea al Océano Pacífico o al Océano Atlántico por esta razón a esta línea de cumbres se le denomina la divisoria continental. En el Sur del país los Andes se abren a manera de dos grandes brazos que obligan a los cursos a entregar sus aguas en el lago del Titicaca, a ello se le llama cuenca cerrada u hoya, de ahí el nombre de hoya del Titicaca. Es decir, el Perú cuenta con cuencas, sub cuencas, ríos, etc. en donde le damos un buen uso, como el de realizar una presa es por ello que en este informe explicaré el uso de la presa más conocida y más grande llamada “Gallito Ciego”, el cual está ubicado en Cajamarca y viene funcionando desde años atrás. Así mismo, explicaré en si que es una cuenca hidrográfica y sus características.

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Curso: Lab. Hidraúlica 2017 CAPITULO I CUENCAS HIDROGRÁFICAS 1.1.Antecedentes Un rápido resumen de las funciones, valores y beneficios de las cuencas pone de manifiesto que éstas son un elemento clave para hacer frente a la crisis ambiental; debido a que los principales beneficios de las cuencas, son fruto de las funciones inherentes a los ecosistemas. En términos generales, los aportes de las cuencas según Rendón (2003) son los siguientes: 1.1.1. Abastecimiento continúo de agua dulce Las cuencas son un elemento fundamental en la obtención de agua para atender las necesidades de los diferentes usuarios, a largo plazo. Los procesos naturales que se producen en la cuenca, a través de la interacción entre el agua, suelo, clima y vegetación favorecer la captación de agua, abasteciendo los cauces incluso en secas; además, la cuenca puede cumplir mucho mejor la función de tratamiento de aguas residuales que un sistema técnicamente avanzado que cuesta miles de dólares. 1.1.2. Regulación de la cantidad de agua Los ríos son una fuente segura de agua durante todo el año; debido a que en ocasiones el caudal alimenta zonas de pantanos y ciénagas. Esto propicia que el agua en la temporada de lluvias fluya más lentamente, lo cual amplía, en las épocas más secas, el período en el que puede disponerse de agua. 1.1.3. Regulación climática La preservación de los sistemas hidrológicos naturales como los humedales, pantanos y bosques dentro de la cuenca tiene efectos microclimáticos y macroclimáticos evidentes. 1.1.4. La evapotranspiración Es una fuente de niveles locales de humedad y la biodiversidad local. En las áreas con vegetación arbórea, gran parte del agua de las lluvias regresa a la atmósfera por evaporación o transpiración volviendo a precipitar en la zona circundante. Zonas en donde la evapotranspiración real es más alta, tienden a albergar mayor biodiversidad. Por ello, es importante conocer los procesos físicos de generación y circulación por las que pasa el agua dentro de una cuenca. De acuerdo con Llerena (2003), “el concepto de cuenca como unidad territorial natural es el más importante ya que a partir de esta apreciación se puede comprender que únicamente en la cuenca hidrográfica es posible realizar balances hídricos. Es decir, cuantificar la oferta de agua que “produce” la cuenca durante el ciclo hidrológico. Es por sus cualidades de unidad hidrológica y de medio colector-almacenador-integrador de los procesos naturales y antrópicos que ocurren en la cuenca, que esta puede ser también una unidad política, administrativa, de gestión ambiental o de manejo de los diversos recursos naturales que alberga”. 1.2. Definiciones Dentro de los términos que generalmente se utilizan, para definir e identificar los componentes que identifican las características de una cuenca tenemos:

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Curso: Lab. Hidraúlica 2017  Cuenca: Sistema integrado por varias subcuencas o microcuencas.  Subcuencas: Conjunto de microcuencas que drenan a un solo cauce con caudal fluctuante pero permanente.  Microcuencas: Una micro cuenca es toda área en la que su drenaje va a dar al cauce principal de una Subcuenca; es decir, que una Subcuenca está dividida en varias microcuencas.  Quebradas: Es toda área que desarrolla su drenaje directamente a la corriente principal de una microcuenca.  Cuenca alta: Corresponde generalmente a las áreas montañosas o cabeceras de los cerros, limitadas en su parte superior por las divisorias de aguas.  Cuenca media: Donde se juntan las aguas recogidas en las partes altas y en donde el río principal mantiene un cauce definido.  Cuenca baja o zonas transicionales: Donde el río desemboca a ríos mayores o a zonas bajas tales como estuarios y humedales.

 Zona de Cabecera: Es la zona donde nacen las corrientes hidrológicas, por ende, se localizan en las partes más altas de la cuenca. Generalmente la rodean y por su función –principalmente de captación de agua presentan la mayor fragilidad hidrológica.  Zona de Captación: – Transporte Es la porción de la cuenca que en principio se encarga de captar la mayor parte del agua que entra al sistema, así como de transportar el agua proveniente de la zona de cabecera. Esta zona puede considerarse como de mezcla ya que en ella confluyen masas de agua con diferentes características fisicoquímicas.  Zona de Emisión: Se caracteriza por ser la zona que emite hacia una corriente más caudalosa el agua proveniente de las otras dos zonas funcionales.

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 Río principal: El río principal suele ser definido como el curso con mayor caudal de agua (medio o máximo) o bien con mayor longitud. Tanto el concepto de río principal como el nacimiento del río son arbitrarios, como también lo es la distinción entre el río principal y afluente. Sin embargo, la mayoría de cuencas de drenaje presentan un río principal bien definido desde la desembocadura hasta cerca de la divisoria de aguas. El río principal tiene un curso, que es la distancia entre su naciente y su desembocadura.

 Curso alto o superior, ubicado en lo más elevado del relieve, en donde la erosión de las aguas del río es vertical. Su resultado: la profundización del cauce.  Curso medio, en donde el río empieza a zigzaguear, ensanchando el valle.  Curso bajo o inferior, situado en las partes más bajas de la cuenca. Allí el caudal del río pierde fuerza y los materiales sólidos que lleva se sedimentan, formando las llanuras aluviales o valles. 1.3.Tipos De Cuencas Existen tres tipos de cuencas:  Exorreicas: drenan sus aguas al mar o al océano. Un ejemplo es la cuenca del Plata, en Sudamérica.  Endorreicas: desembocan en lagos, lagunas o salares que no tienen comunicación fluvial al mar. Por ejemplo, la cuenca del río Desaguadero, en Bolivia.  Arreicas: las aguas se evaporan o se filtran en el terreno antes de encauzarse en una red de drenaje. Los arroyos, aguadas y cañadones de la

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Curso: Lab. Hidraúlica 2017 meseta patagónica central pertenecen a este tipo, ya que no desaguan en ningún río u otro cuerpo hidrográfico de importancia. También son frecuentes en áreas del desierto del Sáhara y en muchas otras partes. 1.4.Características Geomorfológicas Las características geomorfológicas de una cuenca hidrográfica dan una idea de las propiedades particulares de cada cuenca, estas propiedades o parámetros facilitan el empleo de fórmulas hidrológicas, generalmente empíricas, que sirven para relacionarla y relacionar sus respuestas, por ejemplo las curvas de avenidas, a otras cuencas con características geomorfológicas análogas. 1.5.Dimensiones  Perímetro de la cuenca (km): Es la longitud del contorno del área de la cuenca. Es un parámetro importante, pues en conexión con el área nos puede decir algo sobre la forma de la cuenca. Usualmente este parámetro físico es simbolizado por la mayúscula “P”.  Área de la cuenca (km2): Una cuenca tiene su superficie perfectamente definida por su contorno y viene a ser el área drenada comprendida desde la línea de división de las aguas, hasta el punto convenido (estación de aforos, desembocadura etc.). Para la determinación del área de la cuenca es necesario previamente delimitar la cuenca, trazando la línea divisoria, esta línea tiene las siguientes particularidades:  Debe seguir las altas cumbres.  Debe cortar ortogonalmente a las curvas de nivel.  No debe cortar ninguno de los cauces de la red de drenaje.

TABLA N° 1  Hidrograma Un hidrograma de caudal es una gráfica o una tabla que muestra la tasa de flujo como función del tiempo en un lugar dado de la corriente. En efecto el hidrograma es una expresión integral de las características fisiográficas y climáticas que rigen las relaciones entre la lluvia y escorrentía de una cuenca de drenaje particular. Según Heras (1983), el hidrograma permite representar la variación del caudal de un río, en función del tiempo.

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Curso: Lab. Hidraúlica 2017 El hidrograma, está en función del aporte de precipitaciones que puedan ocurrir en la superficie de la cuenca y de las características físicas de ella, tal como se puede apreciar en la imagen que se encuentra a continuación, donde se observa

una comparación de dos hidrogramas en función de la forma de la cuenca. Es decir, para este caso a mayor pendiente de la cuenca la respuesta del hidrograma es más directa.  Longitud del cauce principal: Es la medida del escurrimiento principal de la cuenca, medido desde la parte más alta hasta la salida.

TABLA N° 2  Índice De Compacidad (Kc)  También denominado coeficiente de compacidad o de Graveliús, definida como la relación entre el perímetro de la cuenca “P” y el perímetro de un circulo de área “A” de la cuenca hidrográfica, es decir, equivalente.

 Densidad de drenaje (Dd)  En cierto modo, es reflejo de la dinámica de la cuenca, de la estabilidad de la red hidrográfica y del tipo de escorrentía de superficie, así como de la respuesta de la cuenca a una precipitación. Se define como la relación entre la longitud total de los cursos de agua y su área total, tal como se aprecia en la expresión:

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Curso: Lab. Hidraúlica 2017 CAPITULO II PRESA GALLITO CIEGO 2.1. Antecedentes El Proyecto Especial Jequetepeque Zaña creado mediante D.S. N°420-77 A.G. del 26/10/77, es un proyecto de propósitos múltiples, siendo sus objetivos: 

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Mejoramiento de riego e incorporación de áreas agrícolas en el inter valle y valles Jequetepeque y Zaña. Generación de energía hidroeléctrica para lograr una agricultura más competitiva y moderna en los valles mencionados. Construido por el consorcio Asociación Gallito Ciego (AGC) (inicio 1981 y concluye 1988). Supervisión de la obra a cargo de la empresa alemana SALZGITTER CONSULT GmbH

2.2. Ubicación Considerada una de las más representativas del país y la cuarta represa más importante gracias a su volumen útil, la represa de Gallito Ciego cobra importancia debido a que está localizada en una región donde existe una alta tasa de productividad agrícola. Se encuentra ubicada en la región de Cajamarca, a aproximadamente 350 msnm y a 7° 13’ latitud sur y 79° 10’ oeste. (estudio inicial del aporte de sedimentos del rio jequetepeque al embalse gallito ciego 1999, 2016)

2.3. Tabla 1:Panorama Del Proyecto Ubicación

Tipo de proyecto

Cuenca del Jequetepeque, Departamentos de Cajamarca y La Libertad, Perú  Servicios hídricos: regulación del flujo del agua y reducción de la sedimentación;

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Tamaño de la cuenca y área del proyecto Socios institucionales clave Usuarios del agua

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Beneficios sociales: Mejoramiento de los medios de subsistencia de la población rural de bajos recursos económicos.

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Cuenca del Jequetepeque: 437.250 ha (4372,5 km2) Área del proyecto piloto: 2.047 ha (La Succha, Ayambla y las subcuencas de Ahijadero)

World Wildlife Fund (WWF), CARE, Gobierno Regional de Cajamarca (GORE Cajamarca) y el Proyecto Especial del Gobierno para Jequetepeque y Zaña (PEJEZA). 389.859 habitantes, SN Power (planta hidroeléctrica Gallito Ciego), y los 15.072 miembros usuarios del agua de la Jurisdicción del Servicio de Riego Regulado Jequetepeque (JUSDRRJ).

Proveedores de 1.338 personas (317 familias) viviendo junto a las tres servicios subcuencas hídricos Fase I. Diseño del proyecto y preparación (2006-2007); Fase Estado del II. Trabajo en el área piloto de las tres subcuencas (2008proyecto 2012); estas dos fases se han completado. Financiación Donantes: La cooperación internacional de DANIDA del proyecto y (Dinamarca), DGIS (Países Bajos), GIZ (Alemania) y el mecanismo de Challenge Program for Water and Food; adicionalmente SN pago Power, JUSDRRJ, el Gobierno Regional de Cajamarca y PEJEZA contribuyeron los recursos para la implementación en el área piloto. Más de US$1.700.000 de donantes, agencias Nivel de gubernamentales y otros usuarios del agua. inversión Escalabilidad

Ocho subcuencas fueron seleccionadas para ampliar el proyecto y potencialmente otras más se añadirán en el futuro, por lo que es un modelo de retribución multilateral aplicable a otras cuencas.

2.4. Cuenca del Rio Jequeque La temperatura varía desde 23°C en el desierto costero (400 a 800 m.s.n.m) hasta 3°C en el páramo pluvial andino (4000 m.s.n.m), la humedad relativa varía desde el océano hacia tierra

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Curso: Lab. Hidraúlica 2017 adentro entre 80 a 90 % en el valle a 60% en el día y durante la noche en sentido inverso (CONDESAN, 1993). 2.5. Características de la Represa Gallito Ciego:  Fue construida de 1981 a 1988  Longitud de 15 km y su capacidad es de 574 MMC, de los cuales 400 MMC es el volumen útil  Esta represa permite el mejoramiento de riego de 36000 ha y la incorporación de 6700 ha a la agricultura  Posee un aliviadero de crecidas que permite evacuar los caudales de avenidas del río. El agua cae desde 35 m a la poza disipadora de energía. Esta poza permite disipar la energía cinética de la caída de agua proveniente del aliviadero o de las válvulas Howel Bungger  Tiene la capacidad instalada de 34.0 MW y está conectada al sistema eléctrico Centro-Norte mediante la línea de transmisión Limoncarro - Gallito Ciego – Cajamarca

2.6. Datos Importantes Posee una capacidad útil de almacenamiento de hasta 404,4 millones Mm3 con una extensión de 14 km2, que comprende parte de la carretera a Cajamarca hasta la localidad de Tembladera, distrito de Yonán, provincia de Contumazá. Permite regular el flujo en la cuenca del río Jequetepeque, lo cual es primordial para el abastecimiento y mejoramiento en campos de regadíos de arroz, maíz y caña de azúcar y, además, permite tener una reserva permanente disponible durante la época de bajas precipitaciones. Gallito Ciego también es considerada como una de las represas de tierra zonificada más altas de Latinoamérica, posee una configuración simétrica, núcleo central de impermeabilización de concreto armado y presenta un enrocado protector del tipo rip rap distribuido en la zona de operación, así como alrededores para proteger los taludes de la acción erosiva del caudal aguas arriba y el efecto de agentes atmosféricos aguas abajo. (convenio inrena-pejeza, 2014)

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Curso: Lab. Hidraúlica 2017 La máxima altura de la presa asciende a 105 m, con ancho de la cresta de 15 m, ancho de base de 473 m y longitud de cresta 797 m. La corona de la presa está a 413 msnm y dispone de un borde libre de diseño de 2,70 m; en el nivel 404 msnm se encuentra el umbral del aliviadero de crecidas cuya capacidad máxima de descarga es 1630 m3/s. muy por debajo de la descarga máxima de 3230,00 m3/s con período de retorno de 2000 años. (estudio inicial del aporte de sedimentos del rio jequetepeque al embalse gallito ciego 1999, 2016)

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CONCLUSION Una cuenca hidrográfica es un territorio drenado por un único sistema de drenaje natural, es decir, que drena sus aguas al mar a través de un único río, o que vierte sus aguas a un único lago endorreico. Una cuenca hidrográfica es delimitada por la línea de las cumbres, también llamada divisoria de aguas o en otras palabras una cuenca hidrográfica es un área de terreno que drena agua en un punto común, como un riachuelo, arroyo, río o lago cercano. Cada cuenca pequeña drena agua en una cuenca mayor que, eventualmente, desemboca en el océano. Es decir las cuencas hidrográficas cumplen muchas funciones tales como: 

Función hidrológica: el agua de lluvia se almacena y se distribuye en forma de escurrimiento, a través de los manantiales y ríos.



Función ecológica: es cuando se llevan a cabo interacciones entre las características de calidad física y química del agua, abasteciendo espacios para completar las fases del ciclo hidrológico.



Función ambiental: ayuda en la captura de dióxido de carbono (CO2), regulando la distribución del agua de lluvia durante el invierno, evitando las inundaciones en la parte baja de la cuenca. Además, alberga bancos de germoplasma, regula la recarga hídrica, mantiene la integridad y diversidad de los suelos.



Función socioeconómica: cuando suministra recursos naturales para el desarrollo de actividades productivas que dan sustento a la población y cuando proveen de un espacio para el desarrollo social y cultural de la sociedad.



Apoyo a la diversidad biológica: en relación con su superficie total, los humedales continentales de agua dulce tienen una diversidad de especies superior a la de los ecosistemas marinos o terrestres.



Zonas de criaderos de peces. Los criaderos de peces son especialmente importantes en las zonas costeras donde se encuentran los estuarios y los océanos.

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RECOMENDACIÓN

Estos conocimientos son de gran importancia ya que las presas son fuente de suministro para los pobladores de pueblos cercanos, además ellos utilizan de este recurso para los trabajos agrícolas que es base económica para ellos. Cabe resaltar que para llegar a la construcción de una presa debe pasar por un estudio general del lugar, mecánica de suelo, infraestructura, etc. porque manejar el agua es difícil por lo que es parte de la naturaleza, uno no puede saber en que momento comenzara las lluvias o aumentar el caudal. Es recomendable el estudio a nivel general y especifico ya sea estudio topográfico, geológico, hidráulico, actual y de años anteriores. Reconocer los conceptos básicos de cuenca, microcuencas, subcuencas entre otros.

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS  AUTORIDAD NACIONAL DEL AGUA, 2. (2016). POLITICA Y ESTRATEGIA NACIONAL DE RECURSOS HIDRICOS DEL PERÚ. LIMA, 79 p.: COMISION TECNICA MULTISECTORIAL.  AUTORIDAD NACIONAL DEL AGUA, A. (11 de 09 de 2016). RESERVORIO GALLITO CIEGO.2013. Obtenido de RESERVORIO GALLITO CIEGO.2013: http://www.ana.gob.pe/servicios-al-usuario/informaci%C3%B3n-deembalse/reservorio_gallito_ciego.aspx

 http://contenidosdigitales.ulp.edu.ar/exe/geo1/qu_es_una_cuenca_hidrogrfica.ht ml  http://mundogeografiaa.blogspot.pe/2013/06/cuencas-hidrograficas-delperu.html  https://www.statkraft.com.pe/acerca-de-statkraft/statkraft-en-peru/nuestrasoperaciones/central-hidroelectrica-gallito-ciego/

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