3.20 HIDROLOGÍA Y AGROLOGÍA PARA LA PRESA

COCHAPAMPA ANQEA

GENERALIDADES

UBICACIÓN

El área del proyecto se encuentra en una cuenca ubicada en la comunidad de Anqea que

en la Carta Nacional, hoja 27-O, recibe el nombre de quebrada Ccochapampa Anqea,

que es tributario directo del Río Pampas. La ubicación geográficos de la cuenca en

coordenadas UTM comprende:

ESTE :647551.0639

NORTE :8540515.5749

ALTITUD MEDIA DE LA CUENCA: 4025msnm

A esta misma cuenca, los habitantes del lugar, la nombran sucesivamente hacia

aguas arriba con distintos nombres, es así que el eje de la Presa se encuentra ubicado en

el lugar de desmbocadura de la laguna Anqea, cotas arriba de la comunidad de anqea.

Políticamente, la cuenca forma parte de la comunidad de Anqea que pertenece al

distrito de Chungui en la Provincia de La Mar, perteneciente a la Región Ayacucho.

DESCRIPCIÓN DE LA CUENCA.

El área de la cuenca es de 0.95 Km2. Es de forma alargada y orientada de Este a Oeste

con una longitud de 1.5 Km. Y un ancho que varía entre 0.4 y 0.82 Km. Los puntos más

altos están ubicados en el Cerro Ccarahullcca una cota de 4256 m.s.n.m. y en el cerro

Iscayccocha con una cota de 4 215 m.s.n.m. y el punto más bajo en el eje de la presa

tiene una cota de 3 575.54 m.s.n.m. El recorrido más largo de una gota de agua es de

1.544 Km. Y corresponde al punto más alto del cerro Ccarahullcca y el punto más bajo

del Eje de la Presa con un desnivel de 480.96 m. La región donde se ubica la cuenca

puede observarse en la Fig. 3.1.

Fig. 3.1 REGION DE LA CUENCAY ZONAS DE CULTIVO

DE ANQEA

Además del recurso hídrico proveniente de la mencionada cuenca se hará uso de un

caudal regulado caudal proveniente de la quebrada Anqea, cuyo volumen se describe

posteriormente.

VÍAS DE ACCESO.

El área del Proyecto se accede mediante vía y terrestre. Por vía terrestre se dispone de las siguientes rutas

de acceso:

Cuadro Nº 1: Rutas de Acceso

Tramo Distancia (km) Carretera Tiempo (horas)

Lima-Pisco 71 Asfaltada 2,5

Pisco-Ayacucho 514 Asfaltada 6,0

Ayacucho- San Miguel 80 Afirmada 3

San Miguel - Área de presa

CCOCHAPAMPA, ANQEA90 Afirmada - Trocha 5

TotalAsfaltada 8,5

Afirmada 8

3.2.1. HIDROLOGÍA

3.2.1 METODOLOGÍA Y PROCEDIMIENTO.

METODOLOGÍA.

El método a desarrollarse para determinar la capacidad de embalse es el experimental

SCS, y Método o simulación emperica de las series hidrológicas de entrada al sistema

(embalse), considerando las salidas respectivas iguales al promedio de las entradas

mediante una regulación total mensual, el cual proporciona diferentes capacidades

efectivas de embalse.

La simulación o método de generación de datos trata de resolver el problema de

embalses por medio de la generación de numerosas muestras de secuencias de caudales

estadísticamente semejantes a los registros históricos

PROCEDIMIENTO.

El procedimiento a seguir para alcanzar los objetivos delineados anteriormente, es como

se describe a continuación.

1. Obtención y actualización de la información hidrológica existente.

2. Análisis de consistencia de la información existente.

4. Generación de muestras sintéticas de un tamaño igual a la longitud de la serie

histórica.

5. Generación de muestras para las condiciones hidrológicas de la cuenca en estudio

para determinar analíticamente la capacidad de embalse.

3.2.2 CARACTERÍSTICAS DE LA CUENCA

GEOMETRICAS

La cuenca tiene las siguientes características geométricas:

Cuenca Area (Km2) L (Km) Lc (Km)(agua)

01 0.95 1.5 1.54

DEL SUELO

La cuenca de la Presa Ccochapampa Anqea tiene las siguientes características de

acuerdo a la clasificación del SCS:

El 15 % de tierra cultivada sin tratamiento convencional con grupo de suelo B,

40% pastizal de mala conducción grupo de suelo A, 20% de bosques de cubierta pobre

del grupo B, 25% de Áreas abiertas del grupo B. Esto se muestra en la Fotografía 3.2.1.

Fotografía 3.2.1. VISTA PANORAMICA DE LA ZONA DEL PROYECTODE LA PRESA ANQEA

PRECIPITACIÓN

En la zona de estudio no existe en la actualidad estación meteorológica en servicio. Por

lo cual se tomará datos de precipitaciones en estaciones cercanas con similitud

hidrológica a la cuenca en estudio y se seleccionarán aquellos que tengan mayor

correlación. El régimen de precipitaciones en la zona muestra que los meses más secos

corresponden a los meses comprendidos entre mayo a octubre y que la época más

lluviosa corresponde al periodo entre diciembre y marzo.

CAUDALES.

En la zona de estudio no existe en la actualidad estación hidrométrica en servicio. Por lo

cual se tomará datos de caudales obtenidos con el método del US Soil Conservation

Service (SCS) a partir de las precipitaciones generadas para la cuenca.

3.2.3 ANALISIS DE PRECIPITACIONES Y OBTENCIÓN DE CAUDALES.

ANÁLISIS DE PRECIPITACIONES

Para el análisis de las precipitaciones utilizaremos los datos de las Estaciones

Pluviométricas más cercanas y mejor correlacionadas entre sí, para esto se realizaron

cálculos para obtener los coeficientes de correlación entre nueve estaciones cuyo

resultado se muestra en el Cuadro 3.3.1.

Cuadro3.3.1 Coeficientes de correlación para distintas estaciones.

ESTACION ATUNSULLA PUTACCACUCHO

QUESERAALLPACHACA

PAMPA CANGALLO

SACHA BAMBA

TAMBILLO

ATUNSULLA 1.000     0.999      PUTACCA   1.000   0.997      CUCHOQUESERA     1.000 0.996      ALLPACHACA 0.999 0.997 0.996 1.000 0.997 0.997 0.998PAMPACANGALLO       0.997 1.000    SACHA BAMBA       0.997   1.000  TAMBILLO       0.998     1.000

Luego de este análisis se elige la estación Atunsulla por presentar mejor correlación y

por la similitud hidrológica con la cuenca en estudio, la cual mencionamos en la

Cuadro 3.3.2. por tener mejor correlación para realizar los respectivos análisis.

Cuadro 3.3.2 Estaciones Pluviométricas seleccionadas para el análisis.

Estación Latitud

Sur

Longitud

Oeste

Altitud

m.s.n.m.

Distrito Provincia Departa.

TUNSULLA 13º19'57 74º34'59” 3900 Paras Cangallo Ayacucho

El registro histórico disponible de cada una de las estaciones mencionadas en el Cuadro

3.3.1 se muestran en los cuadros (3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7), Se debe mencionar

que se completaron los datos faltantes por el método del promedio.

ANALISIS DE CONSISTENCIA

La falta de homogeneidad e inconsistencia son las causales del cambio a que están

expuestas las características hidrológicas, por lo cual, su estudio, es de mucha

importancia para determinar los errores sistemáticos a que están afectas las

informaciones hidrológicas.

La ausencia de homogeneidad en una serie de tiempo hidrológica se debe a factores

humanos (tala indiscriminada de una cuenca, construcción de estructuras hidráulicas,

etc.) o a factores naturales de gran significancia. Procesos evolutivos o repentinos

(desastres naturales).

La inconsistencia de una serie de tiempo está dada por la producción de errores

sistemáticos (déficits en la toma de datos, cambio de estación de registros, etc.).

Esta inconsistencia y falta de homogeneidad se pone de manifiesto con la

presencia do saltos y/o tendencias en las series hidrológicas afectando las características

estadísticas de dichas series, tales como la media, desviación estándar y correlación

serial.

ANÁLISIS VISUAL GRÁFICO

En coordenadas cartesianas ploteamos la información histórica de las estaciones

mencionadas en el Cuadro 3.3.1, en las ordenadas se ubica los valores de precipitación

anuales, en mm y en las abscisas el tiempo en años. Esto se muestra en las Figuras (3.1,

3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6), De la observación de los datos se concluyó que los datos no

muestran una inconsistencia significante, se llegó a esta conclusión observando la

tendencia de los datos individual y conjuntamente con estaciones cercanas para los

mismos periodos de tiempo.

COMPLETACIÓN Y EXTENSIÓN DE LA INFORMACIÓN.

La completación y extensión de la información faltante, para tener en lo posible series

completas, más confiables y de un periodo uniforme. Para esto se utilizaron las

estaciones las estaciones mejor correlacionadas.

En forma general, el modelo matemático más usado para transferir información

hidrológica entre estaciones medidas es el modelo de regresión simple.

El proceso que se sigue, es como se explica a continuación:

1. Dadas las series:

Y1, Y2, Y3, ... , YN

X1, X2, X3, ... , XN, XN+1, ... , XN1+N2

Donde:

Yt = serie de registro “corto”

Xt = serie de registro “largo”

N1 = tamaño del registro común a ambas series o tamaño del registro corto

N2 = tamaño del registro no común

N = N1 +N2 = tamaño del registro largo

2. Se puede obtener la ecuación de regresión lineal:

donde:

Yt = variable hidrológica dependiente

Xt = variable hidrológica independiente

a y b = parámetros

3. La ecuación de completación o extensión resulta:

donde:

: son los estimados de las medias de los periodos comunes de tamaño N1

de las variables Xt é Yt.

: son los estimados no sesgados de las desviaciones estándar de X t

é Yt de los periodos comunes de tamaño N1.

r : coeficiente de correlación.

Con estos criterios se procedió a completar los datos de las precipitaciones

anuales de la estación Allpachaca a partir de las estaciones Tunsulla y Cuchoquesera

por ser los que guardan mejor coeficiente de correlación con la estación a completar.

3.3.2 PRECIPITACIÓN EN LA CUENCA DE LA PRESA CCOCHAPAMPA

ANQEA

Como se mencionó anteriormente, en la cuenca donde se construirá la presa

Ccochapampa Anqea no existen datos de precipitaciones por lo cual se asumirá una

serie de datos de precipitación para esta cuenca. La altura media de la cuenca es de 4025

m.s.n.m. La Figura 3.3.1 muestra el gráfico de la función de dependencia de la

precipitación anual en función de la altura, para esto, en las abscisas se plotea la cota en

m.s.n.m. y en las ordenadas la precipitación anual de la siete estaciones de Atunsulla,

Putacca, Cucho Quesera, Allpachaca, Pampa cangallo, Sacha Bamba y tambillo, como

se puede ver, la precipitación es función de la altura sobre el nivel del mar para esta

región, guardando una buena correlación.

Del análisis tomaremos como representativa la serie de datos correspondiente a

la estación Atunsulla del cuadro 3.1, con estos datos se procederá a generar las

precipitaciones para la cuenca Anqea conociendo las altitudes medias en zona de la

cuenca y en la zona de áreas de riego. Las precipitaciones generadas se muestran en los

cuadros 3.8, 3.9

CUADRO 3.8

REGISTRO DE PRECIPITACIONES MENSUAL (mm)

ESTACION : ANQEA GENERADA DISTRITO : CHUNGUI ALTITUD : 4025.0 msnm

PARA LA CUENCA PROVINCIA : LA MAR ESTE :647551.1

DEPARTAMENTO : AYACUCHO NORTE :8540515.6

AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC TOTAL

1990                     161.0 144.7  

1991 117.9 238.2 244.1 95.8 60.4 47.2 24.3 23.5 24.2 112.0 111.4 87.8 1186.7

1992 107.4 119.6 186.1 47.0 13.3 51.4 35.3 44.0 57.4 162.0 70.6 101.7 995.7

1993 321.1 194.5 278.5 162.1 45.7 39.9 37.3 51.6 76.6 220.4 209.6 238.8 1876.0

1994 233.6 265.7 326.3 128.5 23.4 8.8 8.8 16.2 63.4 85.5 120.7 140.6 1421.3

1995 154.7 181.4 179.2 72.3 19.4 4.6 7.8 5.3 38.4 78.6 131.3 200.4 1073.3

1996 151.3 209.5 168.5 127.7 21.7 6.2 2.2 66.8 40.6 35.1 80.5 190.6 1100.7

1997 230.2 376.7 149.0 93.7 40.9 0.0 0.0 117.8 107.3 69.2 162.1 255.3 1602.3

1998 430.9 336.4 243.5 154.8 7.3 22.2 0.0 69.2 21.3 193.3 168.2 228.5 1875.6

1999 245.0 335.1 238.7 290.4 42.8 22.1 10.4 23.6 104.7 207.1 51.6 177.7 1749.2

2000 379.0 275.1 245.6 32.4 73.0 39.8 39.8 47.9 6.6 226.4 45.7 297.9 1709.4

2001 388.6 293.5 244.1 78.9 116.5 26.5 61.2 17.4 64.9 50.1 142.3 134.2 1618.4

2002 140.0 269.9 266.2 121.7 54.6 4.6 64.1 58.3 61.7 97.3 105.7 326.7 1570.8

2003 301.2 319.3 284.7 154.9 20.1 0.0 8.8 61.2 61.9 46.5 82.8 74.7 1416.1

2004 301.2 298.7 198.4 63.4 23.6 48.7 40.6 39.8 90.0 72.3 98.4 181.5 1456.4

2005 70.6 147.0 213.1 30.9 8.4 0.0 28.2 18.3 107.2 91.5 33.5 176.8 925.4

MEDIA 238.2 257.4 231.1 110.3 38.1 21.5 24.6 44.1 61.8 116.5 111.0 184.9 1438.5GENERADA APARTIR DE LA PECIPITACIONES DE LA ESTACION TUNSULLA

CUADRO 3.9

REGISTRO DE PRECIPITACIONES MENSUAL (mm)

ESTACION : ANQEA GENERADA DISTRITO : CHUNGUI ALTITUD : 3580.0 msnm PARA ZONA DE RIEGO PROVINCIA : LA MAR ESTE :647551.1

DEPARTAMENTO : AYACUCHO NORTE :8540515.6

AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC TOTAL

1990                     163.4 206.4  

1991 80.7 163.0 167.1 65.6 41.3 32.3 16.6 16.1 16.5 76.7 76.3 60.1 812.3

1992 73.5 81.8 127.4 32.1 9.1 35.2 24.1 30.1 39.3 110.9 48.3 69.6 681.5

1993 219.8 133.1 190.6 111.0 31.3 27.3 25.6 35.3 52.4 150.9 143.5 163.5 1284.1

1994 159.9 181.9 223.3 87.9 16.0 6.0 6.0 11.1 43.4 58.5 82.6 96.2 972.9

1995 105.9 124.1 122.6 49.5 13.2 3.2 5.4 3.7 26.3 53.8 89.9 137.2 734.7

1996 103.5 143.4 115.3 87.4 14.8 4.2 1.5 45.8 27.8 24.1 55.1 130.4 753.4

1997 157.6 257.8 102.0 64.2 28.0 0.0 0.0 80.6 73.5 47.4 111.0 174.8 1096.7

1998 294.9 230.3 166.7 106.0 5.0 15.2 0.0 47.4 14.6 132.3 115.1 156.4 1283.8

1999 167.7 229.4 163.4 198.8 29.3 15.1 7.1 16.2 71.7 141.8 35.3 121.6 1197.2

2000 259.4 188.3 168.1 22.2 50.0 27.3 27.3 32.8 4.5 155.0 31.3 203.9 1170.0

2001 266.0 200.9 167.1 54.0 79.8 18.2 41.9 11.9 44.4 34.3 97.4 91.9 1107.7

2002 95.8 184.7 182.2 83.3 37.4 3.2 43.9 39.9 42.2 66.6 72.4 223.6 1075.2

2003 206.1 218.6 194.8 106.0 13.8 0.0 6.1 41.9 42.4 31.8 56.7 51.1 969.3

2004 206.1 204.4 135.8 43.4 16.2 33.3 27.8 27.3 61.6 49.5 67.3 124.2 996.8

2005 48.3 100.6 145.8 21.1 5.7 0.0 19.3 12.5 73.4 62.6 22.9 121.0 633.4

MEDIA 163.0 176.2 158.1 75.5 26.1 14.7 16.8 30.2 42.3 79.7 79.3 133.2 984.6GENERADA APARTIR DE LA PECIPITACIONES DE LA ESTACION TUNSULLA

3.3.3 CAUDALES EN LA CUENCA DE LA PRESA ANQEA

Previamente expondremos el método a utilizar para el cálculo de los caudales en la

cuenca.

COEFICIENTES DE ESCORRENTÍA.

La diferencia entre el hietograma de lluvia total que se observa y el hietograma del

exceso de precipitación se conoce como abstracciones o pérdidas. Las abstracciones

también pueden utilizarse por medio de los coeficientes de escorrentía. Un coeficiente

de escorrentía puede tener varias definiciones y puede definirse como la relación entre

la escorrentía y la precipitación sobre un periodo de tiempo dado. Estos coeficientes se

aplican comúnmente a precipitación y escorrentía de una tormenta, pero también pueden

utilizarse para información de precipitación y caudales mensuales o anuales (V.T. Chow

1994). Si es la precipitación total y rd la correspondiente profundidad de

escorrentía, entonces el coeficiente de escorrentía puede definirse como:

METODO DEL US SOIL CONSERVATION SERVICE (SCS)

El método S.C.S. es un procedimiento empírico desarrollado por hidrólogos del Soil

Conservation Service, con base a numerosos datos de cuencas experimentales en los

Estados Unidos, con áreas de hasta 2,600 Km2, para estimar la escorrentía directa,

basándose en la precipitación ocurrida y las condiciones de la cuenca.

CONDICIONES INICIALES DE LA CUENCA

El volumen de precipitación en un período de 5 a 30 días precediendo a una tormenta

determinada, se le llama precipitación inicial y las condiciones que se producen en la

cuenca con respecto al escurrimiento potencial se les llama condiciones iniciales. En

general, cuanto mayor es la precipitación inicial, mayor será el escurrimiento directo

que ocurre en una tormenta dada. Los efectos de la infiltración y de la

evapotranspiración durante el período inicial también son importantes, porque pueden

aumentar o disminuir el efecto de la lluvia inicial.

Debido a las dificultades para determinar las condiciones iniciales producidas por la

lluvia de los datos normales disponibles, el S.C.S. reduce estas condiciones a los

siguientes casos:

Condición I: (suelo seco)

Es el caso en que los suelos se secan sin llegar al punto de perder la cohesión; o sea,

cuando se puede arar o cultivar en buenas condiciones (lámina 0-35 mm).

Condición II: (suelo normal)

Es el caso medio para crecidas anuales, es decir, las condiciones medias existentes antes

de que se produjera la máxima crecida anual en dichas cuencas (lámina 35-50mm).

Condición III: (suelo húmedo)

Cuando en los cinco días anteriores a la tormenta dada, se han producido lluvias fuertes

o lluvias tenues con bajas temperaturas y el suelo está casi saturado (lámina mayor de

50mm)

La relación entre la precipitación y el escurrimiento para estas tres condiciones

es expresada mediante un determinado Número de Curva, que depende de la condición

de humedad antecedente, de la clasificación de los suelos según sus características

hidrológicas (indicador de la infiltración), de la condición hidrológica (indicador de la

cobertura vegetal) y de os usos de la tierra.

CLASIFICACIÓN HIDROLÓGICA DE LOS SUELOS

Los suelos han sido clasificados en cuatro grupos: A, B, C, D, de cuerdo con el

potencial de escorrentía:

A) Bajo potencial de escorrentía. Suelos que tienen alta tasa de infiltración, aun

cuando muy húmedos. Consisten de arenas o gravas profundas, bien o

excesivas drenadas. Esos sus tienen una alta tasa de transmisión de agua.

B) Moderadamente bajo potencial de escorrentía. Suelos con tasas de infiltración

moderadas, cuando muy húmedas. Suelos moderadamente profundos a

profundos, moderadamente bien drenados a bien drenados, suelos con texturas

moderadamente finas o moderadamente gruesas y permeabilidad

moderadamente lenta a moderadamente rápida. Son suelos con tasas de

transmisión de agua moderadas.

C) Moderadamente alto potencial de escorrentía. Suelos con infiltración lenta

cuando muy húmedos. Un estado que impide el movimiento del agua hacia

abajo; texturas moderadamente finas a finas; infiltración lenta debido a sales o

álcali o suelos con mesas moderadas. Esos suelos pueden ser pobremente, o

bien, moderadamente bien drenados con estratos de permeabilidad lenta a muy

lenta a poca profundidad (50-100cm).

D) Alto potencial de escorrentía. Suelos con infiltración muy lenta cuando muy

húmedos. Consiste de suelos arcillosos con alto potencial de expansión; nivel

freático alto permanente; suelos con “claypan” o estrato arcillosos superficial,

con infiltración muy lenta debido a sales o álcali y poco profundo sobre

material casi impermeable. Estos suelos tienen una tasa de transmisión de

agua muy lenta.

CONDICIÓN HIDROLÓGICA

El tipo de cobertura vegetal tiene un marcado efecto sobre el proceso de interceptación,

evapotranspiración, escurrimiento superficial e infiltración. Los diferentes tipos de

vegetación existentes sobre estos procesos; sin embargo, durante la tormenta prevalece

la infiltración.

La condición hidrológica, como indicador de la situación para la infiltración, se usa

como índice de la cobertura vegetal; así, se define como sigue:

Buena: cobertura del 75%

Regular: entre 50% - 75%

Mala: menor del 50%

USOS DE TIERRA

El uso de la tierra tiene efecto sobre la respuesta de la cuenca a los fenómenos

hidrometeorológicos. A medida que se deforesta una cuenca aumentan los picos de

crecida y baja el caudal de estiaje (caudal mínimo del río, a partir del cual se miden las

crecidas).

Dependiendo de la clasificación de los suelos, uso de la tierra, tratamiento o práctica y

de la condición hidrológica, se determina el Número de Curva a la condición II de

humedad antecedente, ya que ésta es representativa de la condición del suelo.

Los valores de CN para las condiciones I y III se encuentran tabulados en la bibliografía

o se estiman mediante las siguientes ecuaciones:

Donde:

CN I = condición de humedad antecedente seca

CN II = condición de humedad antecedente normal

CN III = condición de humedad antecedente húmeda

FORMULACION MATEMÁTICA DEL METODO SCS

El Soil Conservation Service (1972) desarrollo un método para calcular perdida por

infiltraciones de la precipitación. Para una precipitación como un todo la profundidad de

exceso de precipitación o escorrentía directa Pe es siempre menor o igual a la

profundidad de precipitación P; de manera similar, después de que la escorrentía se

inicia, la profundidad adicional del agua retenida en la cuenca Fa es menor o igual a

alguna retención potencial máximo S. Existe una cierta cantidad de precipitación Ia

(infiltración inicial antes del encharcamiento) para la cual no ocurre escorrentía, luego

la escorrentía potencial es P-Ia. La hipótesis del método del SCS consiste en que las

relaciones de las dos cantidades reales y dos cantidades potenciales son iguales, es

decir:

Del principio de continuidad:

Combinado las dos ecuaciones anteriores, se encuentra:

La cual es la ecuación básica para el calculo de la profundidad de exceso de

precipitación o escorrentía directa de una tormenta utilizando el método de SCS.

Al estudiar los resultados obtenidos para muchas cuencas experimentales

pequeñas, se desarrollo una relación empírica:

Con base a esto

Al representar en gráficas la información de P y Pe para muchas cuencas, el SCS

encontró curvas que son dadas en la bibliografía. Para estandarizar estas curvas, se

define un número adimensional de curva CN, tal que 0<CN<100. Para superficies

impermeables y superficies de agua CN=100; para superficies naturales CN<100.

El CN y S se relaciona por

Donde S esta en pulgadas. Los números de curva que se aplican para condiciones

antecedentes de humedad (AMC) normales (AMC II), para condiciones secas (AMC I)

o condiciones húmedas (AMC III).

OBTENCIÓN DE CAUDALES EN LA CUENCA DE LA PRESA ANQEA

Utilizando el método del SCS expuesto anteriormente procederemos al cálculo de los

caudales en la cuenca de la Presa Anqea.

Los datos antecedentes son los siguientes:

Area de la cuenca : 0.95 Km2.

Grupo hidrológico de la cuenca : 40% del Grupo A y 60% del Grupo B

Condición antecedente de humedad : I

Uso de la tierra : 40% pastizal de mala conducción grupo de suelo

A.

20% de bosques de cubierta pobre del grupo B.

25% de Áreas abiertas del grupo B.

15 % de tierra cultivada sin tratamiento

convencional con grupo de suelo B.

Con las condiciones antecedentes se calculan el Número de Curva ponderado como se

muestra en el Cuadro 3.3.3.1. Con este valor se calculan los caudales para la cuenca

hasta el eje de la presa proyectada, los cuales se muestran en el cuadro 3.3.3.2

Cuadro 3.3.3.1. Calculo de Número de Curva Ponderado par la Cuenca

Uso de la TierraGRUPO HIDROLOGICO DEL SUELO

A B

% CN % x CN ) % CN % x CN )

Pastizales de mala condición 40.00 68.00 2720 0

Bosques de cubierta pobre 20 45 900

Áreas abiertas 25 39 975

Tierra cultivada sin tratamiento convencional 15 72 1080

Total 40.00 2720.00 60.00 2955.00

CN Ponderado (CAH II) : 57

CN Ponderado (CAH I) : 36

CN Ponderado (CAH III) : 75

S (CAH I) : 18.15

S (CAH II) : 7.62

S (CAH III): 3.31

Área de la cuenca 952091.94 m2

Los caudales así calculados en el cuadro 3.3.3.2 son los que discurrirían si es que no

hubiese ninguna estructura de retención o captación en la cuenca hacia aguas arriba del

eje de la presa proyectada.

CAUDAL BASE.

Para de determinar el Caudal Base se han hecho aforos mediante el método volumétrico

en el cauce de la quebrada donde se ubicará el eje de la presa. Este trabajo se realizó en

dos oportunidades en el mes de mayo de 2008 obteniendo un caudal de 6.54 lps y en el

13 de octubre de 2008, donde se obtuvo un caudal promedio de 3.5 litros por segundo

(3.5 lps). Para el cálculo de caudal base medio del cauce se asumirá en 2 lps

considerando el período más crítico.

3.3.4 DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD

3.2.4.1 DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE EMBALSE

Debido a la naturaleza estocástica de las variables hidrológicas, no se puede hablar de

una capacidad de almacenamiento en un sentido determinístico. La capacidad necesaria

de almacenamiento para una muestra de un tamaño dado es una variable aleatoria y por

lo tanto, es necesario considerar mediciones estadísticas (valor esperado y variancia) de

la distribución de probabilidades de esta variable en la determinación óptima de un

embalse.

El método experimental trata de resolver el problema de la determinación de

capacidad de embalse por medio de la generación de varias muestras de caudales, a

partir de las cuales se determinan las características estadísticas relacionadas con el

almacenamiento del agua, lográndose obtener capacidades de almacenamiento como

muestras generadas se tengan, con las cuales se estima la función de distribución de

probabilidades de la variable relacionada.

ECUACIÓN MATEMÁTICA DE ALMACENAMIENTO

El problema físico que se genera en un sistema de regulación es el siguiente:

Xt St Yt

(Entrada) (Almacén) (Salida)

donde la relación básica entre el gasto de la entrada, la salida y el almacenamiento es

expresada por la ecuación matemática de almacenamiento:

Expresión que se denomina la ecuación estocástica de almacenamiento, cuya solución

es expresada en términos de momentos y distribución de probabilidades dado que Xt e

Yt son generalmente variables aleatorias. Como salida Yt consideraremos el valor

promedio de las entradas, es decir

METODOS DE SOLUCION

Para determinar la capacidad efectiva de embalses de acuerdo a la ecuación anterior en

la regulación de un río, considerando solamente los factores hidrológicos y las normas

de manejo de las presas, existen 3 métodos generales de acuerdo a la tipificación de las

variables de entrada, esto es:

- Método tradicional, denominado también método de RIPPL o curva de masa

- Método analítico

- Método experimental, conocido también como método de generación de datos,

simulación estocástica o de Montecarlo.

-

METODO TRADICIONAL.

Se denomina así porque ha sido el mas usado para analizar la relación entre las

disponibilidades de agua, las demandas del proyecto y el volumen de almacenamiento

Curva de Masa.

Es la curva resultante de la relación entre los volúmenes parciales acumulados de las

disponibilidades con el tiempo en años, en los ejes de ordenadas y abscisas,

respectivamente.

Del análisis de la curva (fig. 3.4.2), el volumen requerido para embalsar sin secar ni

rebalsar con una demanda de media histórica para 14 años de 16 lps es de 700 000 m3;

sin embargo la topografía y el costo de inversión determinan un volumen total de

124000 m3 con un volumen útil Vu = 110000 m3, el cual será utilizado para el diseño

de la conducción aguas debajo de la presa realizando el balance hídrico respectivo. Por

otra parte del análisis de la curva de duración (fig: 3.4.3), se asegura una dotación de

10.0 lps para el 89% de persistencia del caudal.

3.2.5. CAUDAL MÁXIMO PROBABLE DE AVENIDA.

En la quebrada donde se ubicará el vaso de la presa Anqea no existen datos

hidrométricos de que registren avenidas por lo cual, un hidrograma de avenidas máximo

probable se ha generado a partir de los datos de precipitación máximas horaria de la

estación Tunsulla en el periodo de 1992 a 2005, los valores se muestran en el cuadro

3.12, simulación mediante la metodología Gumbel que se presenta en el cuadro 3.2.5.1

Los cálculos correspondientes a la determinación del caudal de máximas avenidas se ha

realiza mediante las metodologías SCS y Metodo Racional. Los valores de se muestran

el cuadro 3.2.5.1 y la Fig. 3.2.5.1

Tiempo de Concentración:

Caudal de máximas avenidas

Mitología SCS

Donde:

Q: caudal de máximas avenidas.

A: Área de la cuenca

Pe: Precipitación efectiva para un tiempo igual al tiempo de concentración

Método racional.

Q: caudal de máximas avenidas.

A: Área de la cuenca

C: Coeficiente de escorrentía de la zona

i: Intensidad de la lluvia.

Los cálculos se han realizado para las características de la Cuenca

tc 0.0195L

3

H

0.385

tc 8.99 min

L: Longitud del cauce principal (m)H: Diferencia de altura entre el punto más alto del cauce y el más bajo (m)A: Área de la Sub Cuenca (Km2)

QA Pe

tp

QC i A

3.6

i

CUADRO 3.12 PRECIPITACIONES MAXIMAS DIARIAS ANUALES (mm)

ESTACION ATUNSULLA PUTACCACUCHO

QUESERAALLPACHACA

PAMPA CANGALLO

SACHA BAMBA

TAMBILLOANQEA

GENERADA

ALTITUD (msnm) 3900.00 3550.00 3750.00 3550.00 3350.00 3540.00 3250.00 4025.00

P media anual (mm) 1375.21 884.60 888.85 843.07 705.02 950.81 766.62 1438.50

AÑO PRECIPITACIONES MAXIMAS DIARIAS ANUALES (mm)

1991 27.30

1992 35.30 23.50 27.00 45.70 35.30 36.92

1993 38.10 31.80 31.10 57.40 37.90 39.85

1994 42.30 29.00 27.00 35.90 52.20 44.25

1995 47.90 37.10 39.80 34.50 37.80 53.60 24.50 50.10

1996 24.50 35.40 35.20 38.10 27.30 38.50 28.30 25.63

1997 50.10 43.40 28.40 28.30 29.80 51.70 41.70 52.41

1998 49.30 39.20 27.00 35.20 30.60 29.20 31.20 51.57

1999 47.90 45.10 42.60 21.10 35.40 24.40 28.60 50.10

2000 38.78 45.92 43.94 41.90 25.09 26.00 41.47 40.56

2001 43.71 35.70 37.86 28.50 28.60 42.21 48.49 45.72

2002 35.25 29.10 39.34 28.50 47.58 80.00 41.08 36.87

2003 35.25 21.50 23.30 25.40 29.90 37.90 38.40 36.87

2004 45.12 35.10 30.30 69.00 27.40 29.60 27.90 47.20

2005 25.00 31.40 30.60 27.60 25.50 30.70 47.00 26.15

MAX(mm) 50.10 45.92 43.94 69.00 47.58 80.00 52.20 52.41

MEDIA (mm) 39.89 34.03 33.10 36.94 31.36 40.35 37.43 41.73

Cuadro 3.12

FUENTE PERC

Cuadro 3.2.5.1.ANALISIS DE PRICIPITACION - ESCORRENTIA CON METODO DE GUMBEL

Pamx 24 hr (mm)

P(mm) par t=tc

Pefectiva (mm) Q(m3/s) m Q (m3/s)

ordenada T=Wiebull Y Q (m3/s) (gumbel)

36.92 40.62 5.24 1.589 1 1.589 15.00 2.67 4.36239.85 43.84 6.56 1.989 2 1.989 7.50 1.94 3.67844.25 48.67 8.74 2.650 3 2.650 5.00 1.50 3.26250.10 55.11 11.97 3.629 4 3.629 3.75 1.17 2.95325.63 28.19 1.35 0.409 5 0.409 3.00 0.90 2.70252.41 57.65 13.33 4.042 6 4.042 2.50 0.67 2.48551.57 56.73 12.83 3.890 7 3.890 2.14 0.46 2.29150.10 55.11 11.97 3.629 8 3.629 1.88 0.27 2.11040.56 44.62 6.90 2.091 9 2.091 1.67 0.09 1.937

L 1544.12 m. A

952091.94

10002

0.952 Km2H 4256.5 3812.63 443.87 m

45.72 50.29 9.52 2.886 10 2.886 1.50 -0.09 1.76736.87 40.56 5.22 1.582 11 1.582 1.36 -0.28 1.59436.87 40.56 5.22 1.582 12 1.582 1.25 -0.48 1.40947.20 51.92 10.32 3.130 13 3.130 1.15 -0.70 1.19826.15 28.77 1.48 0.449 14 0.449 1.07 -1.00 0.921

Area = 952091.94 m2 Media =2.396N = 75 S = 1.202tc = 0.15 hr α = 0.938q = 0.32 m3/mm/Km2 u = 1.855

RESUMEN DE CAUDALES DE MAXIMAS AVENIDAS PARA PERIODOS DE

RETORNO DISTINTOS

Pdo retorno T(años)

Q(m3/s)SCS M. Racional

50 6.09 3.22360 6.32 3.31370 6.51 3.38975 6.60 3.42380 6.68 3.45590 6.83 3.513

100 6.96 3.565150 7.47 3.765200 7.83 3.906

300 8.34 4.106500 8.98 4.358

1000 9.84 4.699

De los resultados el caudal de máximas avenidas que se usará para el diseño del

vertedero de demasías considerando un periodo de retorno de 100 años es de 6.96 m3/s

calculado por la metodología SCS.

3.2.2 AGROLOGÍA

3.2.2.1 ÁREA AGRÍCOLA DEL PROYECTO

El área agrícola se detalla en los cuadros 3.2.2 lo que corresponde a la cédula de cultivo

que se determinado a partir del contraste entre estudio de campo, visualización de carta

Nacional 27-o San Miguel y fotografías aéreas que se muestra en la Fig. 3.2.1, la cédula

de cultivo, muestra la Superficie y Uso de la Tierra por tipos y periodos de cultivo que

viene ser una conclusión de los estudios insitu.

Las áreas de cultivo correspondiente son:

El Área efectiva de Riego será el 90% del Área Potencial de RiegoZona Alta 289,388 m2 = 28.94 HasZona Baja 245,079 m2 = 24.51 HasTotal 53.45 Has

Área Potencial de Riego = A = 53.45 HasÁrea Efectiva de Riego =

En Periodo de Estiaje = 25.0 HasEn Periodo Lluvioso = 48.1 Has

Del total de hectáres ha sembrarse el 20% será irrigada con riego por aspersión y el 80% bajo el sistema de gravedad.

Según las observaciones de campo los suelos son de textura franco arenosa a franco,

con grava y gravillas subangulares y redondeadas, con textura variable, de color marrón

oscuro en húmedo que varía de pardo gris oscuro a pardo y anaranjado en seco, de

estructura granular o grano simple, de consistencia muy friable a friable en húmedo y

suave a ligeramente duro en seco. Superficie destinada a una agricultura destinada

principalmente a cultivos de panllevar. En al Fotografía 3.2.1 se puede observar parte

del área a ser regada con las aguas provenientes de la presa Anqea, esta está constituida

por un sistema de andenerías que datan de las épocas prehispánicas, al igual que estas

áreas existen otras aledañas a ellas sin disponibilidad de riego, La suma de estas áreas

totalizan aproximadamente 53 Has, de las cuales sólo el 10% es aprovechada en la

actualidad.

Fig. 3.1 FOTOGRAFIA SATELITAL DE LA REGION DE LA CUENCAY ZONAS DE CULTIVO

DE ANQEA

3.2.2.2 PRODUCCIÓN AGRÍCOLA

En el ámbito del proyecto al igual que en toda la sierra peruana, la agricultura se

desarrolla bajo riego y en secano. El cultivo de papa, maíz, ceriales, mashau , olluco,

haba, arveja, tal y como se muestra en el Cuadro N° 3.2.2.

CUADRO 3.2.2

CEDULA DE CULTIVO ANQEA - CHUNGUI

No. CULTIVO1ra.

CAMPAÑA (has)

2da. CAMPAÑA (has)

PORCENTAJE DE HECTAREAS

(%)

1 Papa/Maiz 9.62 7.22 202 Maiz/Ceriales 14.43 10.82 303 Cebada/Papa 7.22 3.61 154 Trigo, Cebada 3.37   75 Pastos asociado ** 1.92   46 Hortalizas** 0.96   27 Haba, Arbeja/Ceriales 3.37 1.68 7

8Oca, Mashua, Olluco/Ceriales

7.22 2.16 15

  TOTAL CULTIVOS 48.10 25 100

** Cultivos perennes* Del total de hectáreas ha sembrarse el 20% será irrigada con riego por aspersión y el 80% bajo el sistema de gravedad.

El área física bajo riego mínimo y los rendimientos de los cultivos de la zona,

están condicionados a la variedad de semilla empleada, disponibilidad de agua (riego,

lluvias), y a la forma de su conducción.

La producción de los tres cultivos mencionados supera aveces la demanda del

mercado local. Los excedentes son comercializados en la región. Los demás cultivos,

generalmente son de subsistencia, debido a la dificultad de comercialización. Sus

precios están sujetos a la oferta y demanda.

La siembra de los productos bajo riego y secano, generalmente se realizan en el

período comprendido entre octubre a diciembre, las cosechas se efectúan entre marzo a

junio. A todo este proceso se denomina “Campaña Grande” que para este proyecto

alcanza a 48.10 Has. La siembra que ocurre entre el tiempo comprendido entre el fin de

Campaña Grande e inicio de la misma se denomina “Campaña Chica” de 25.0 has. En

ellas generalmente se emplean variedades precoces, esto en pequeñas áreas que cuentan

con riego.

3.2.2.3 REQUERIMIENTO HIDRICO DE LOS CULTIVOS

En la zona de estudio los requerimientos hídricos de los cultivos no han sido

determinados experimentalmente y analílicamente, por lo que se requiere estimarlos

mediante el concepto de evapotranspiración potencial o de referencia. Al respecto

existen varios métodos empíricos. Uno de los más completos, que considera el balance

de energía, es el propuesto por Penman, modificado por Doorenbos y Pruitt (1977);

pero al observar que en ciertas condiciones sobrestimaba la evapotranspiración, la FAO

(1995) propuso el método de Penman- Monteith como herramienta para estimar la

evapotranspiración de los cultivos en zonas en las que se dispone de datos sobre

temperatura, humedad relativa, velocidad del viento y las horas de fuerte insolación o

nubosidad.

Además existen varios programas de cómputo que sirven para determinar las demandas

hídricas de los cultivos a través del método de Penman-Monteith. Uno de los mas

usados y recomendados por la FAO es el CROPWAT, útil para la planificación y el

manejo de sistemas de riego (FAO, 1995).

3.2.2.3.1. EVAPOTRANSPIRACIÓN

Introducción:

El calculo de la evapotranspiración es el primer paso para establecer las necesidades de

riego de los cultivos, y en el se unen dos procesos energéticos, evaporación y

transpiración, mediante los cuales se produce transferencia de vapor a la atmósfera

(PENMAN, 1984). Debido a las características climáticas de una región, donde se

registran elevadas tasas de evaporación y escasa pluviometría, se hace indispensable el

aporte extra de agua, mediante el riego para alcanzar un desarrollo adecuado de los

cultivos.

La evaporación varía dependiendo de factores meteorológicos, y de la naturaleza

de la superficie evaporante, que en este caso son el suelo y el agua interceptada por la

planta. Mientras que el proceso de transpiración, en su mayoría está relacionado con las

pérdidas a través de los estomas de las hojas, ya que del agua absorbida por las raíces de

las plantas, solo el 0.01% es empleado en el proceso fotosintético.

Desde que en 1948, independientemente PENMAN y THORNTHWAITE,

enuncian las primeras teorías sobre la evapotranspiración potencial, que según el

primero representa la tasa máxima de evaporación de una superficie completamente

sombreada por un cultivo verde, sin limitación en el suministro de agua de riego, se han

desarrollado y modificado otras, con el objetivo de perfeccionar el método de

estimación, así para que este término pueda aplicarse a cualquier especie, se introduce el

término de evapotranspiración del cultivo de referencia, siendo empleada la alfalfa por

JENSEN (1971) o las gramíneas por DOORENBOS y PRUITT (1977). Más

recientemente SMITH (1990) han propuesto una nueva definición basada en la ecuación

de PENMAN-MONTEITH (1965), de acuerdo con la cual la evapotranspiración de

referencia sería la tasa de evapotranspiración de un cultivo hipotético de gramíneas

verdes, sin falta de agua y con valores fijos de altura (12 cm.), Resistencia de la cubierta

vegetal (69 m/s) y albedo (0.23).

EL concepto de evapotranspiración, ha sufrido una continua revisión debido a la

dificultad para obtener mediciones directas y valores reales en condiciones de campo.

Por este motivo, emplearemos distintos métodos, siempre que sea posible, para

contrastar criterios obteniendo resultados que se ajusten al máximo la realidad.

Recibe el nombre de evapotranspiración (o uso consuntivo de agua), la cantidad

de agua transpirada por el cultivo y evaporación desde la superficie del suelo en donde

se encuentra el cultivo.

Existen dos formas de evapotranspiración:

1) Evapotranspiración potencial o máxima. Es la cantidad de agua consumida, durante

un determinado periodo de tiempo, en un suelo cubierto de vegetación homogénea,

densa en plena actividad vegetativa y con un buen suministro de agua.

2) Evapotranspiración Real. Es la cantidad de agua realmente consumida por un

determinado cultivo durante el periodo de tiempo considerado.

Tanto en la evaporación como en la transpiración, el agua pasa del estado líquido al

estado gaseoso, y este cambio de estado se ve favorecido cuando el aire esta

caliente, seco o muy movido (viento). Por otra parte, la cantidad de agua perdida por

evapotranspiración depende de la disponibilidad de agua en el suelo y la capacidad

de las plantas para absorber y transpirar ese agua contenido en el suelo,

3.2.2.3.2 ALGUNOS METODOS EXISTENTES

MÉTODO DEL TANQUE EVAPORIMÉTRICO DE CUBETA CLASE A.

Se basa en la estimación, por medida directa, de la evaporación producida en un tanque

que integra los efectos de la radiación, el viento, la temperatura y la humedad. El tanque

en el que se realizan las lecturas esta normalizado por el Nacional Weather Service de

E.E.U.U. y esta ampliamente difundido.

En el empleo de este método interviene no solo la medida directa de la evaporación

Eo, sino también un coeficiente corrector de las lecturas o coeficiente de cubeta

denominado Kp, pudiendo expresar la ETo por la expresión:

Eto = Kp*Eo

El valor de Kp esta relacionado con las condiciones de humedad relativa, viento y

ambiente circundante a la ubicación de la cubeta clase A, ajustándose a la ecuación de

regresión propuesta por Frevert et al en 1983.

METODO HARGREAVES

La siguiente formula fue desarrollada por Hargreaves (1985) a base de mediciones

realizadas en lisímetros.

Donde:

Eto: Evapotranspiración (mm/día)

Ra: Radiación extraterrestre (mm/día)

Tm: Temperatura media diaria en ºC

TD: Diferencia de temperatura promedio diaria en el considerado (ºC)

MÉTODO DE BLANEY-CRIDDLE-FAO.

Se basa en el método de Blaney & Criddle (1950), que fue modificado por Doorembos

y Pruit (1977) para la FAO, en el cual se incluía la influencia de la relación viento y

humedad relativa, pudiendo expresarse el valor de ETo por este método como:

ETo = a+b*f

En 1986, Allen y Pruitt, desarrollaron el método Blaney & Criddle con las

modificaciones introducidas por Doorembos y Pruitt, con el fin de ajustarlo a las

medidas de lisímetro y a su desviación estándar, teniendo en cuenta para ello la aridez

del lugar de ubicación de la estación y su entorno. La expresión, puede definirse como:

En esta ecuación, a y b representan los valores tabulados por Doorembos y Pruitt

(1977), y cuyas ecuaciones han sido desarrolladas por Frevert et al (1983).

MÉTODO DE THORNTHWAITE.

Thornthwaite (1948) propone la formula: e= 16*(10*tm/I)a

e: evapotranspiración mensual sin ajustar en mm (mm/mes)

tm: temperatura media mensual en °C

I: índice de calor anual

I= Sumatoria (ij); j = 1,..., 12 (que se calcula sumando los doce índices de calor

mensual).

Ij = (tmj/5)1,514

a: parámetro que se calcula a partir del I según la expresión:

a = 0,000000675*I3-0,0000771+I2+0,01792*I+0,49239

Para valores de temperatura media mensual superiores a 26,5°C la ETP sin ajustar (en

mm/mes) se obtiene directamente:

Para el cálculo de la ETP de un mes determinado será preciso corregir la ETP sin

ajustar “e” mediante un coeficiente que tenga en cuenta el número de días del mes y

horas de luz de cada día, en función de la latitud. Para lo cual se introduce el índice de

iluminación mensual en unidades de 12 horas, que deberá multiplicar a la ETP sin

ajustar para obtener la ETP según Thornhwaite (mm/mes) final: ETPtho = e*L (mm/mes)

e = evapotranspiración mensual sin ajustar en mm.

L = factor de corrección del número de días del mes (NDj) y la duración

astronómica del día.

Nj = horas del sol.

Lj = Nd j/30*Nj/12

MÉTODO DE PENMAN-MONTEITH-FAO

Monteith, desarrolló un modelo que incluye la resistencia de la superficie de la cubierta

vegetal y que es conocida como la ecuación de Penman-Monteith. En 1990, Smith,

propusieron una modificación de la anterior ajustando la ETo para un cultivo hipotético,

pudiendo expresarse como:

En esta ecuación están representados, la variación de la presión de vapor saturante

respecto a la temperatura, pendiente de la curva presión de vapor y temperatura

(Kph/°C), y constante psicrométrica (KPa/°C), Rn radiación neta expresada en términos

de evaporación (mm), G flujo de calor del suelo (MJ/m2*día), calor latente de

vaporización (MJ/kg), constante psicrométrica modificada (kPa/°C9 siendo

, T temperatura (°C), U velocidad del viento (m/s) y (ea-ed) déficit de

presión de vapor (kPa).

Este método es el que se utiliza en este estudio para el cálculo de Eto.

MÉTODO DE RADIACIÓN - FAO

Método desarrollado para la FAO por J. Doorembos y W. Pruith en 1977. Se diferencia

de otros métodos basados en ecuaciones de combinación en que emplean valores de

radiación solar y no valores de radiación neta.

Eto= a+b*W*Rs

En esta ecuación a y b representan los coeficientes de calibración climática propuestos

por Frevert (1982).

3.2.2.4 FACTORES METEOROLÓGICOS QUE SE DETERMINAN ETO

Los factores meteorológicos que determinan la evapotranspiración son los parámetros

del tiempo que proporcionan la energía para la vaporización y quitan vapor de agua de

la superficie que se evapora. Los parámetros principales del tiempo a considerar para la

comunidad de Tintay se presentan en el Cuadro 3.6 abajo, los gráficos de éstos

parámetros se muestran en: Figura 3.1 Temperatura máxima, mínima y promedio;

Figura 3.2 Humedad del aire, Figura 3.3 Velocidad del viento, Figura 3.4 Horas diarias

de sol.

TEMPERATURA DEL AIRE

La radiación solar absorbida por la atmósfera y el calor emitidos por la tierra aumenta

temperatura del aire. El calor sensible del aire circundante transfiere energía a la

cosecha y la ejerce como influencia tal que controla en el índice de evapotranspiración.

En tiempo asoleado, caliente la perdida de agua por el evapotranspiración es mayor que

en tiempo nublado y fresco.

HUMEDAD DEL AIRE.

Mientras que la fuente de energía del sol y del aire circundante es la fuerza impulsora

principal para la vaporización del agua, la diferencia entre la presión del vapor de agua

en la superficie evapotranspiración y el aire circundante es el factor de la determinación

para el retiro del vapor. Los campos Bien regados en regiones áridas secas calientes

consumen las cantidades grandes de agua debido a la abundancia de energía y de la

energía de desecación de la atmósfera. En regiones tropicales húmedas, a pesar de que

la entrada de alta energía, la humedad alta del aire reducirá la demanda de

evapotranspiración. En tal ambiente, el aire está ya cerca de saturación, para poder

almacenar menos agua adicional y por lo tanto la tarifa de la evapotranspiración sea mas

baja que en regiones áridas.

VELOCIDAD DEL VIENTO.

El proceso de retiro de vapor depende a un grado grande la turbulencia del viento y del

aire que transfiere grandes cantidades de excedente del aire la superficie que se evapora.

Al vaporizar el agua, el aire sobre la superficie que se evapora se satura gradualmente

con vapor de agua. Si este aire no se substituye continuamente por un aire mas seco, la

fuerza impulsora para el retiro del vapor de agua y la tarifa de la evapotranspiración

disminuye.

La demanda del evapotranspiración es alta en caliente seca el tiempo debido a la

sequedad del aire y de la cantidad de energía disponibles como la radiación directa y

calor latente. Bajo estas circunstancias, mucho vapor de agua se puede almacenar en el

aire mientras que el viento puede promover el transporte del agua permitiendo que se

tome mas vapor de agua. Por otra parte, bajo condiciones atmosféricas húmedas, la

humedad alta del aire y la presencia nubes hacen la tarifa de la evapotranspiración ser

más baja. Para las condiciones húmedas, el viento puede substituir solamente al aire

saturado por levemente menos aire saturado y energía térmica.

RADIACIÓN SOLAR

El proceso de evapotranspiración es determinado por la cantidad de energía disponible

vaporizar el agua. La radiación solar es la fuente de energía más grande y puede

cambiar cantidades grandes de agua líquida en vapor de agua. La cantidad potencial de

radiación que puede alcanzar la superficie que se evapora se determina por su

localización y época del año. Debido a las diferencias en la posición del sol, la radiación

potencial diferencia en las varias latitudes y en diversas estaciones. La radiación solar

real que alcanza la superficie que se evapora depende de la turbiedad de la atmósfera y

de la presencia de las nubes que reflejan y absorben las partes importantes de la

radiación. Al determinar el efecto de la radiación solar en la evapotranspiración, uno

debe también considerar que no toda la energía disponible esta utilizada para vaporizar

el agua. La parte de la energía solar se utiliza para calentar encima de la atmósfera y del

perfil del suelo.

3.2.2.5 ETo, LLUVIA TOTAL Y LLUVIA EFECTIVA.

Los datos calculados para Eto utilizando el Método de METODO HARGREAVES se

muestra en el Cuadro 3.2.1, a partir de los datos de temperatura de la estación Chontaca

por la similaridad climática de la zona de estudio , las mismas que se muestran en los

cuadros 3.10 y 3.11, también se muestran en el cuadro 3.2.3 los valores de lluvia total y

lluvia efectiva calculada que se producen en el área de cultivo de la comunidad de de

Anqea.

CUADRO 3.2.3

REGISTRO DE PRECIPITACIONES MENSUAL (mm)

ESTACION: ANQEA GENERADA DISTRITO

: CHUNGUI ALTITUD

PARA ZONA DE RIEGO PROVINCIA : LA MAR ESTE :647551.1

DEPARTAMENTO : AYACUCHO NORTE :8540515.6

AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

1990                     163.4 206.4

1991 80.7 163.0 167.1 65.6 41.3 32.3 16.6 16.1 16.5 76.7 76.3 60.1

1992 73.5 81.8 127.4 32.1 9.1 35.2 24.1 30.1 39.3 110.9 48.3 69.6

1993 219.8 133.1 190.6 111.0 31.3 27.3 25.6 35.3 52.4 150.9 143.5 163.5

1994 159.9 181.9 223.3 87.9 16.0 6.0 6.0 11.1 43.4 58.5 82.6 96.2

1995 105.9 124.1 122.6 49.5 13.2 3.2 5.4 3.7 26.3 53.8 89.9 137.2

1996 103.5 143.4 115.3 87.4 14.8 4.2 1.5 45.8 27.8 24.1 55.1 130.4

1997 157.6 257.8 102.0 64.2 28.0 0.0 0.0 80.6 73.5 47.4 111.0 174.8

1998 294.9 230.3 166.7 106.0 5.0 15.2 0.0 47.4 14.6 132.3 115.1 156.4

1999 167.7 229.4 163.4 198.8 29.3 15.1 7.1 16.2 71.7 141.8 35.3 121.6

2000 259.4 188.3 168.1 22.2 50.0 27.3 27.3 32.8 4.5 155.0 31.3 203.9

2001 266.0 200.9 167.1 54.0 79.8 18.2 41.9 11.9 44.4 34.3 97.4 91.9

2002 95.8 184.7 182.2 83.3 37.4 3.2 43.9 39.9 42.2 66.6 72.4 223.6

2003 206.1 218.6 194.8 106.0 13.8 0.0 6.1 41.9 42.4 31.8 56.7 51.1

2004 206.1 204.4 135.8 43.4 16.2 33.3 27.8 27.3 61.6 49.5 67.3 124.2

2005 48.3 100.6 145.8 21.1 5.7 0.0 19.3 12.5 73.4 62.6 22.9 121.0

2006                        

MEDIA 163.0 176.2 158.1 75.5 26.1 14.7 16.8 30.2 42.3 79.7 73.7 128.4GENERADA APARTIR DE LA PECIPITACIONES DE LA ESTACION TUNSULLA

CÁLCULO DE LA PRECIPITACIÓN EFECTIVA

Utilizando la fórmula del Servicio de Conservación de Suelos de EE.UU. ( SCS ), tenemos:

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

120.50 126.51 118.13 66.38 24.97 14.34 16.38 28.71 39.41 69.56 64.99 102.00

REQUERIMIENTO DE AGUA EN LOS CULTIVOS

La suma de las aéreas para riego totaliza aproximadamente 48 Has.

Tomando en cuenta el Cuadro 3.2.2 se hizo el análisis para el requerimiento de

agua en ocho (08) cultivos, los cultivo<s analizados con coeficientes de cultivo se

presentan en el Cuadro 3.2.4.

La evapotranspiración de cultivo se muestra en el cuadro. 3.2.5

Las áreas de cultivadas mensualizadas se muestran en el cuadro 3.2.6

)/250(125

2.0125 mesmmPPPP

PPPE )/250(1251.0 mesmmPPPPPE

La demanda de agua por riego por aspersión para una eficiencia de 70% y al que

se ha considerado que se instalará en una 20% de área efectiva de riego, estos

valores se muestran en el cuadro 3.2.8.

La demanda de agua por riego por gravedad para una eficiencia de 45% y al que

se ha considerado que se instalará en una 80% de área efectiva de riego, estos

valores se muestran en el cuadro 3.2.9.

El resumen de la demanda total de agua, volumen requerido, modulo de riego se

muestra en el cuadro 3.2.10

El resultado del requerimiento de agua para cada uno de los 08 cultivos que muestra en

los cuadro 3.2.1 @ 3.2.10 están analizadas para campaña chica y campaña grande cada

caso con sus áreas de cultivo, Así obtenidos las demandas de agua en campaña grande

(primera campaña) 13 lps como máximo en el mes de enero y 20 lps como máximo para

campaña chica en el mes de agosto.

La demanda de 20 Lps será el caudal de diseño para la línea de conducción.

3.2.2.6 SIMULACIÓN DE OPERACIÓN DE EMBALSE DE LA PRESA ANQEA.

Finalmente, habiendo obtenido el requerimiento de agua en los cultivos y teniendo el

nivel normal de operaciones del embalse procedemos a realizar la simulación de

operación de embalse de la Presa ANQEA analizando dos situaciones y luego

combinando ambas. La situación analizada presentada es considerando las dos

campañas de siembra siembra.

Según los estudios precedentes:

La capacidad total del embalse es 124000m3 (determinado básicamente por

restricción la topográfica del vaso)

Volumen muerto 14000 m3

La capacidad útil del embalse es 110000m3.

Del estudio de caudal de oferta (Estudio Hidrológico) se tienes los caudales

promedios mensuales.

Con estos valores considerando que el caudal de oferta fluye las 24 horas diarias y el

riego de parcelas se da en un promedio de 16 horas diarias, calculamos el volumen de

agua en el embalse. Los valores se muestran en el cuadro 3.2.11

CUADRO 3.2.11 VOLUMEN EN EL EMBALSE

Mes DiasCuadal "Q" (lps) Vol en la

Presa (m3)Oferta Demanda

Mes anterior -- -- -- 50000Ene 31 40.84 13.57 110000Feb 28 48.88 6.16 110000Mar 31 36.60 7.95 110000Abr 30 11.77 1.78 110000May 31 2.74 8.13 103052Jun 30 2.00 11.24 88809Jul 31 2.00 18.71 61657Ago 31 2.03 20.01 32340Sep 30 2.03 16.15 9701Oct 31 12.58 4.14 35148Nov 30 10.40 5.87 51946Dic 31 26.76 7.42 108482

Promedio   16.55 10.10  

Del cuadro 3.2.11 podemos citar que en los meses enero a abril la prese se

encuentra llena en su 100% de su capacidad, el riego se efectúa solamente

con el caudal que discurre por el cauce, es decir el caudal de oferta es mayor

que la demanda.

A partir del mes de mayo hasta setiembre el volumen de embalse disminuye

siendo el crítico el mes de setiembre en la cual llega a 9700 m3 como

volumen que se ha considerado como volumen de limpia de la presa para su

mantenimiento y margen de seguridad en cuanto que el volumen muerto

(14000 m3) sea superado por los sedimentos, lo cual ha de ocurrir a medida

que pasen los años de su funcionamiento.