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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO – PUNO FACULTAD DE INGENIERIA AGRICOLA

CURSO: HIDRAULICA FLUVIAL “DETERMINACION DE TRANSPORTE DE SEDIMENTOS DEL RÍO CACACHI EN LA CUENCA COATA-SAN ROMAN” INTEGRANTES: QUISPE HUAQUISTO, Eduardo Timoteo RAMIREZ MAMANI, Oscar ARPI CONDORI, Anthony AQUINO CALLALLA, Julio Cesar HANCCO CAHUAPASA, German Visnay

DOCENTE:

PUNO –PERU 2020

INDICE: 1. OBJETIVOS: ............................................................................................................................ 3 1.1. OBJETIVO GENERAL: .................................................................................................... 3 1.2. OBJETIVO ESPECIFICO: ................................................................................................ 3 2. DESCRIPCION DEL RIO ........................................................................................................ 3 3. GRANULOMETRIA ................................................................................................................ 6 4. HIDROLOGIA DEL RIO ........................................................................................................ 9 5. DETERMINACION TRANSPORTE DE SEDIMENTO ...................................................... 21 5.1. FONDO ............................................................................................................................ 21 5.2. SUSPENSION.................................................................................................................. 21 6. CONCLUSIONES .................................................................................................................. 21 ANEXOS..................................................................................................................................... 21

1. OBJETIVOS: 1.1. OBJETIVO GENERAL: Estudio de la determinación de transporte de sedimentos del río CACACHI en la cuenca Coata-San Román 1.2. OBJETIVO ESPECIFICO: Determinar el volumen de sedimento en suspensión y fondo 2. DESCRIPCION DEL RIO El sedimento puede ser transportado tanto en suspensión como por arrastre de fondo. La estimación del arrastre de sedimentos en suspensión es necesaria para el diseño de estructuras para proyectos de defensa de los ríos, en la evaluación de cambios en el uso de la tierra aguas arriba de la cuenca, y en la determinación de arrastre de materiales radioactivos, pesticidas, metales pesados, y nutrientes que son acarreados en las partículas de sedimento. En estas aplicaciones, la estimación de la variación del arrastre de sedimento de un año a otro es tan necesaria como la identificación del valor medio. El movimiento de los sedimentos en las corrientes y ríos presenta dos formas. Los sedimentos en suspensión están constituidos por las partículas más finas mantenidas en suspensión por los remolinos de la corriente y sólo se asientan cuando la velocidad de la corriente disminuye, o cuando el lecho se hace más liso. Las partículas sólidas de mayor tamaño son arrastradas a lo largo del lecho de la corriente y se designan con el nombre de arrastre de fondo.

CONCENTRACIÓN DE SEDIMENTOS 1. TOMA DE MUESTRAS DEL RIO TORO COCHA. Muestras tomadas al azar para los sedimentos en suspensión La forma más sencilla de tomar una muestra de sedimentos en suspensión consiste en sumergir un recipiente en la corriente, en un punto en el que esté bien mezclada, como aguas abajo de un vertedero. El sedimento contenido en un volumen medido de agua se filtra, se seca y se pesa. Esto da una medida de la concentración del sedimento y cuando se combina con el caudal se obtiene la tasa de descarga de sedimentos. Mediciones directas para cálculo de arrastre de fondo La forma más sencilla de calcular el arrastre de fondo consiste en cavar un agujero en el lecho de la corriente. El presente trabajo consiste en el análisis de las características hidrométricas e hidráulicas del cauce del río toro cocha en un tramo modelo ubicado en la progresiva 0+000 a 0+600 aguas abajo del Puente ccacachi; además del transporte sólido del material del lecho o de fondo y el material suspendido que vine a ser la muestra de agua , así como las características de los sedimentos como son peso específico de la partícula sólida, La

granulométrica, densidad del agua, viscosidad, para poder extraer las muestras del rio ccacachi se tuvo una serie de dificultades debido a la contaminación del rio toro cocha.  Los Ríos:

Son corrientes de agua que circulan en la superficie continental motivado por la gravedad. ¿Cómo se produce el transporte de sedimentos en los Ríos? En un proceso continuo de la naturaleza, prueba de esto es la migración de los río

2. AREA DE ESTUDIO. El área estudiada es la micro cuenca cacachi en la ruta Juliaca Huancané, Se encuentra ubicado en el distrito de san miguel, en la provincia de san Román. Este río atraviesa por el intermedio de la ciudad de Juliaca. Esta ciudad cuenta con 260 mil 607 habitantes. Las fuentes de contaminación del Río de Toro cocha, son: El Río de Toro cocha se ha convertido en una fuente de contaminación biológica y visual de la población que vive en las orillas del Río la trascendencia de este alcanza a sectores de las comunidades campesinas de Canchi Chico, Canchi Grande y Suchis del distrito de Caracoto y a mucha gente de las comunidades campesinas de la jurisdicción de Coata de la provincia de Puno que están asentadas en las riberas del Río Coata que es uno de los tributarios del Lago Titicaca UBICACIÓN GEOGRAFICA Y COORDENADAS:  Departamento: Puno  Provincia: San Román  Distrito: San Miguel  Paraje: Puente ccacachi. La

microcuenca

Cacachi,

en particular

la micro cuenca Cacachi son las

corrientes donde capta agua para el desfogue de la cuenca coata en épocas de avenidas para la regulación de riesgos ambientales. Es el área de ubicación del estudio de valorización eco sistémica de la micro cuenca cacachi está ubicada: Coordenadas:  3825 m.s.n.m  15°27.476’S Latitud Sur

 70°6.085’37.18’’ O Latitud Oeste.

Mapa del lugar de estudio de Transporte de Sedimento de Fondo y suspensión, del Rio cacachi.

Imagen n°1: mapa del estudio

3. GRANULOMETRIA Se refiere a las porciones relativas en que se encuentra las diferentes partículas minerales del suelo (grava, limo y arcilla) expresadas con base de peso del suelo en porcentaje. La granulometría estudia la distribución de las partículas que con forman en el suelo según su tamaño lo cual ofrece un criterio obvio para una clasificación descriptiva Procedimiento de la granulometría:  Procesamos a un cuarteo el material del sedimento de transporte del lecho.  Procedemos a pesar el material  Ponemos en orden los tamices para tamizar y pesar el porcentaje que queda retenido en los diferentes tamaños de tamices.

Muestras:

Imagen n°2: Peso específico del sedimento: 2000.0 gr

Imagen n°3 : pesos retenido en cada malla

Registro de datos del laboratorio: Malla

Retenido 1/2" 3/8" 4 8 10 16 20 30 40 50 80 100 200

76.1 114.7 379.6 393.9 118.2 215.1 113.9 133.2 201.5 116.8 102.4 8.4 21.2 3.7

Peso específico del sedimento: 2000.0 gr Curva granulométrica: Malla

Abertura 1/2" 3/8" 4 8 10 16 20 30 40 50 80 100 200

base total

12.700 9.520 4.750 2.380 1.900 1.190 0.840 0.595 0.420 0.297 0.117 0.149 0.074

Retenido 76.1 114.7 379.6 393.9 118.2 215.1 113.9 133.2 201.5 116.8 102.4 8.4 21.2 3.7 1998.7

% Retenido 0.038 0.057 0.190 0.197 0.059 0.108 0.057 0.067 0.101 0.058 0.051 0.004 0.011 0.002 100

% R. acumulado 0.038 0.095 0.285 0.482 0.542 0.649 0.706 0.773 0.874 0.932 0.983 0.988 0.998 1.000 100

% Pasa 0.962 0.905 0.715 0.518 0.458 0.351 0.294 0.227 0.126 0.068 0.017 0.012 0.002 0.000

CURVA GRANULOMETRICA 1.200

1.000

0.800

0.600

0.400

0.200

0.000 0.010

0.100

1.000

10.000

100.000

4. HIDROLOGIA DEL RIO Descripción de la cuenca hidrográfica. La cuenca del río Coata se ubica íntegramente dentro del Departamento de Puno, ocupa las superficies de las provincias de San Román, Lampa y parte de las provincias de Puno y Huancané. La cuenca Coata se encuentra ubicada según coordenadas UTM  Este : 282907 – 401525  Norte : 8328509 – 8239696  Variación Altitudinal: 5,300 – 3,800 m.s.n.m. Para los efectos del presente de la presente investigación la estación de estudio cercana al distrito de Juliaca se encuentra ubicada en las coordenadas geográficas: latitud 15° 26’, longitud 70° 12’ y a una altitud 3892 msnm. La naciente del río Coata se encuentra sobre los 3800 m.s.n.m., formándose en la confluencia de las subcuencas de los ríos Cabanillas y Lampa. Desde sus nacientes hasta

la desembocadura con el Lago Titicaca, la cuenca del rio Coata tiene un área de 4908.44 km². El 87% del volumen total anual de agua es descargado en el período de avenidas (diciembre a abril). Pendiente de la cuenca La pendiente media de la cuenca del río Coata calculamos con la Ecuación

Considerando: Sc = 0.1312 Dónde: Sc: Pendiente de la Cuenca y Pendiente media del cauce principal Para el cálculo de la pendiente media del cauce principal aplicamos la diferencia de cotas entre los extremos del cauce y la longitud total en metros. S = 0.007% Dónde: S: Pendiente del cauce principal.

1.1 Delimitación de la cuenca hidrográfica. Área de la cuenca La cuenca del río Coata abarca una extensión total de 4,908.44 km2 , de los cuales la cuenca regulada (cerrillos) le corresponde un área de 868.253 km2 , de acuerdo al estudio realizado por la Intendencia de Recursos Hídricos en el año 2007. Perímetro de la cuenca El perímetro de la cuenca del río Coata tiene una longitud total de 464.65 Km iniciando desde la confluencia de los ríos Coata y Lampa hasta el punto más alto de la cuenca siguiendo la línea divisoria de las aguas (divortium acuarium). Coeficiente de compacidad Perímetro = 464.65 km.

Perímetro de círculo (Pc)

Tendremos lo siguiente:

Esto indica que la cuenca del río Coata tiene una forma alargada y asimétrica según JIMENES (1986), forma de la cuenca. Factor de forma A = área de la cuenca = 4908.44 km2 L = longitud de la salida hasta el límite de la cuenca = 170.78 km.

Este factor indica que la cuenca esta menos sujeta a crecidas. 1.2 Curva hipsométrica. Gráficamente representamos la relación entre elevaciones del terreno y las áreas acumuladas por debajo y por encima de la elevación. La curva hipsométrica nos permitirá calcular la elevación mediana y media de la cuenca Coata. Distribución altimétrica - cuenca Coata

Curva hipsométrica de la cuenca del río Coata 1.3 Número de orden de la cuenca. 1.4 determinación del hidrograma unitario triangular El hidrograma triangular de la cuenca del río Coata se ha obtenido en base a los parámetros de la cuenca, obteniéndose los caudales picos, considerando duraciones de 2 y 6 horas para las precipitaciones totales. Parámetros físico de la cuenca Coata

Longitud de río

PUNTO DE

AREA

INTERES

(Km2)

COATA

4,041.92

Desnivel

(Km)

(m)

long. total 170.78

COTA m.s.n.m Maximo

1.600

5.400

Minimo 3.800

Determinación de caudales pico por hidrograma unitario triangular

PUNTO DE INTERES COATA

D(hrs)

Tc(hrs)

Tr(hrs)

Tp(hrs)

Tb(hrs)

QP(m3/s/cm)

2

20.97

12.58

13.58

36.26

618.99

6

20.97

12.58

15.58

41.6

539.54

Climatología de la cuenca

Valores de la temperatura media mensual para la cuenca de Coata en el periodo 19672006. Fuente: Elaborados con información del SENAMHI y la ANA

Valores de la Precipitación total para la cuenca de Coata en el periodo 1967-2006.

Fuente: Elaborados con información del SENAMHI y la ANA

Distribución de Precipitaciones Máximas por Subcuenca Para el cálculo de las precipitaciones máximas a 24 horas en cada una de las 15

Imagen n°4: polígono de thiessen

subcuencas se realizó por el método del polígono de thiessen, para periodos de retorno de 25, 50, 100, 200 y 500 años, el cual se realizó con la ayuda del software ArcGIS y Excel. Polígonos de Thiessen en la Cuenca Coata A partir del polígono de Thissen se calculó las precipitaciones máximas en milímetros a diferentes periodos de retorno en cada subcuenca como se muestra en la tabla. Distribución de Precipitaciones Máximas en cada Subcuenca

Medición del caudal El caudal es la cantidad, o volumen, de agua que pasa por una sección determinada en un tiempo dado. El caudal, pues, está en función de la sección a atravesar por la velocidad del agua. Se expresa en litros o metros cúbicos por segundo (l/seg o m3/seg). Para la medición de nuestro caudal empleamos el método del flotador. EQUIPOS Y MATERIALES  01 cinta métrica de 50m  Cuaderno de campo  Cámara fotográfica  Calculadora  Flotador(chapa) Procedimiento PASO 1: Seleccionamos un lugar adecuado para realizar la medición, en nuestro caso nos ubicamos ríos abajo del puente cacachi de la ciudad de Juliaca, ya que presentaba

una sección de rio con un tramo paralelo o uniforme donde se tenía un fácil acceso, lo cual nos facilitó para realizar nuestra practica de medición. PASO 2: Una vez ya seleccionado el tramo del rio pasamos a medir distancia de un extremo “A” al otro extremo “B” del rio las cuales fueron 20m de largo y 17.96 m de ancho en la sección “A” y 17.25 m de ancho en la sección “B”. PASO 3: Empezamos a medir el tiempo en la que la pelota de pin pon demora en llegar desde la sección “A” hasta la sección “B” , para esto empleamos un cronometro y realizamos cinco mediciones. PASO 4: Empezamos a medir las profundidades con la ayuda de una mira a lo largo de la cuerda referencial a cada 1m de distancia horizontal de extremo a extremo tanto para la sección “A” como para la secion “B”

Imagen n° 5: medición de área del rio  CALCULOS Y RESULTADOS Hallando la velocidad promedio: Datos:

𝒕𝟏 = 31.50𝑠𝑒𝑔 𝒕𝟐 = 29.40𝑠𝑒𝑔 𝒕𝟑 = 28.03𝑠𝑒𝑔

𝒕𝟒 = 30.09𝑠𝑒𝑔 𝒕𝟓 = 29.11𝑠𝑒𝑔 Calculando el tiempo promedio: 𝒕𝟏 + 𝒕𝟐 + 𝒕𝟑 + 𝒕𝟒 + 𝒕𝟓 𝟓 31.50 + 29.40 + 28.03 + 30.09 + 29.11 𝒕𝒑𝒓𝒐𝒎 = 5

𝒕𝒑𝒓𝒐𝒎 =

𝒕𝒑𝒓𝒐𝒎 = 29.626𝑠𝑒𝑔 Hallamos la velocidad: Si: Distancia de AB es 20m

𝒗=

𝑫𝒊𝒔𝒕𝒂𝒏𝒄𝒊𝒂 𝒅𝒆 𝑨𝑩 𝑻𝒊𝒆𝒎𝒑𝒐 𝒑𝒓𝒐𝒎𝒆𝒅𝒊𝒐

𝒗=

20 𝑚 29.626 𝑠𝑒𝑔

𝒗 = 0.68𝑚/𝑠𝑒𝑔  Hallando el área Calculando la profundidad promedio

𝒉𝒎 =

(𝒉𝟏 + 𝒉𝟐 + 𝒉𝟑 + 𝒉𝟒 … + 𝒉𝒏 ) 𝒏

Datos:h

SECCION (cm) A

B

0

0

2

1

31

28

2

44

52

3

58

64

4

55

78

5

64

74

6

89

78

7

90

80

8

93

83

9

98

85

10

96

84

11

90

79

12

83

72

13

76

69

14

72

68

15

65

54

16

54

65

17

35

45

18

4

8

Calculando el área de la sección “A” ℎ𝑚𝐴

(31 + 44 + 58 + 55 + 64 + 89 + 90 + 93 + 98 + 96 + 90 + 83 + 76 + 72 + 65 + 54 + 35 + 4) 18

ℎ𝑚𝐴 = 66.5 𝑐𝑚 = 0.665𝑚 𝐴𝐴 = ℎ𝑚𝐴 𝑥𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 "𝐴" 𝐴𝐴 = 0.665𝑚 𝑥 17.96𝑚 𝐴𝐴 = 11.9434𝑚2 Calculando el área de la sección “B”

ℎ𝑚𝐵

(28 + 52 + 64 + 78 + 74 + 78 + 80 + 83 + 85 + 84 + 79 + 72 + 69 + 68 + 54 + 65 + 45 + 8) 18

ℎ𝑚𝐵 = 64.77 𝑐𝑚 = 0.6477𝑚 𝐴𝐵 = ℎ𝑚𝐵 𝑥𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 "𝐵" 𝐴𝐵 = 0.6477𝑚 𝑥 17.25𝑚 𝐴𝐵 = 11.1728𝑚2

Calculando el área promedio 𝑨𝒑𝒓𝒐𝒎 = 𝐴𝑝𝑟𝑜𝑚 =

𝑨𝑨 +𝑨𝑩 𝟐

11.9434 + 11.1728 2

𝐴𝑝𝑟𝑜𝑚 = 11.5581𝑚2  Hallando el caudal: 𝑄=𝑣𝑥𝐴 𝑄 = 0.68𝑚/𝑠𝑒𝑔 𝑥 11.5581𝑚2 𝑄 = 7.85𝑚3 /𝑠𝑒𝑔

5. DETERMINACION TRANSPORTE DE SEDIMENTO 5.1. FONDO 5.2. SUSPENSION

6. CONCLUSIONES ANEXOS

Imagen n° 7:Obteniendo la muestra de fond0

Imagen n°8: Midiendo el ancho del rio

Imagen n°9: Para poder medir la profundidad del rio

Imagen n°10: Obteniendo la muestra de suspensión

Imagen n°11: Asiendo secar las muestras obtenido del rio

Imagen n°12: Tamizando la muestra después del secado

Imagen n°13: grupal en el rio Cacachi