4.4.2 Hidrología A. Hidrología regional

16
Plan de Manejo Ambiental del Proyecto “Línea de Transmisión Machupicchu Abancay Cotaruse a 220 kV” INFORME FINAL REV 0 CESEL Ingenieros CSL-112900-IT-11-01 Setiembre 2013 4.4.2 Hidrología El presente capítulo tiene como objetivo conocer la disponibilidad hídrica superficial de la zona de estudio que comprende el trazo de la línea de transmisión; asimismo, caracterizar la geomorfología de las cuencas que involucran dicho trazo (ver el Mapa de subcuencas hidrográficas CSL-112900-1-HI-01). A. Hidrología regional La Línea de Transmisión en 220 kV Machupicchu - Abancay - Cotaruse, regionalmente, de acuerdo a la clasificación de la Autoridad Nacional del Agua ANA, se encuentra en dos grandes cuencas: la intercuenca del Alto Apurímac y la cuenca del río Urubamba, ambas pertenecientes a la vertiente del Amazonas. El río Urubamba tiene una longitud aprox. de 862 km, y es el más importante tanto por el volumen de sus aguas como por la magnitud de su valle. Nace en los deshielos del nevado Cunurana a 5443 m.s.n.m. al noroeste del pueblo de Santa Rosa, y con el nombre de río Vilcanota atraviesa la alta meseta de Quequepampa y se dirige hacia el noroeste por un valle muy poblado con localidades como Marangani, Sicuani, Combapata, entre otras. Luego recibe las aguas del río Salcca y, al pasar por la ciudad de Urubamba, toma el nombre de río Urubamba, hasta su confluencia con el río Tambo. El río Urubamba, en su sector interandino, corre por un lecho con fuerte pendiente lo que origina que sus aguas se desplacen a gran velocidad. El valle que forma es estrecho y su ensanchamiento se produce cuando el río penetra a la Selva alta. Grandes cañones fluviales, como el que se observa en la zona de Machupicchu, alternan con valles amplios a lo largo del río Urubamba, hasta concluir con el imponente pongo de Mainique, donde el lecho fluvial que se angosta considerablemente genera una ruptura de pendiente. El valle que forma el río Urubamba y sus afluentes en la Selva alta, aguas arriba del pongo de Mainique, es conocido con el nombre de valle de La Convención. Finalmente, el río Urubamba entrega sus aguas al Tambo, a la altura de la localidad de Atalaya, para dar origen al río Ucayali, en la región del mismo nombre. Por otro lado, el río Apurímac tiene sus nacientes al norte del pueblo de Chivay, provincia de Caylloma, región Arequipa, en el sector conocido como cordillera de Chila, en el nevado de Mismi a 5597 m.s.n.m. Nace en pequeñas lagunas glaciares del nevado Mismi, con el nombre de quebrada Carhuasanta. Toma una dirección sur-norte y cambia su denominación por la de río Orcuyo. Discurre por una alta meseta, formando pequeños meandros; recibe las aguas de la quebrada Quinchohuayco, y, a partir de entonces, se denomina río Monigote, hasta confluir con el ramal que viene desde la zona de Caylloma, lugar desde donde se llama río Apurímac, y que, después de atravesar elevadas mesetas de las provincias de Caylloma, Espinar y Canas, comienza a profundizar su lecho, tomando un rumbo general de Este a Oeste, al sur del pueblo de Paruro, hasta confluir con el río Santo Tomás, el mismo que le da sus aguas por la margen izquierda. A partir de entonces sigue una dirección sureste-noroeste, sirviendo de límite a los departamentos de Apurímac y Cuzco, y formando un importante cañón que ha excavado en la antigua meseta andina. Luego recibe las aguas del río Pampas y, a partir de esa confluencia, el río Apurímac sirve de límite al departamento de Cuzco con Ayacucho y penetra a la Selva alta, originando siempre un valle profundo y encajonado.

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4.4.2 Hidrología

El presente capítulo tiene como objetivo conocer la disponibilidad hídrica superficial de la

zona de estudio que comprende el trazo de la línea de transmisión; asimismo, caracterizar

la geomorfología de las cuencas que involucran dicho trazo (ver el Mapa de subcuencas

hidrográficas CSL-112900-1-HI-01).

A. Hidrología regional

La Línea de Transmisión en 220 kV Machupicchu - Abancay - Cotaruse, regionalmente, de

acuerdo a la clasificación de la Autoridad Nacional del Agua ANA, se encuentra en dos

grandes cuencas: la intercuenca del Alto Apurímac y la cuenca del río Urubamba, ambas

pertenecientes a la vertiente del Amazonas.

El río Urubamba tiene una longitud aprox. de 862 km, y es el más importante tanto por el

volumen de sus aguas como por la magnitud de su valle. Nace en los deshielos del

nevado Cunurana a 5443 m.s.n.m. al noroeste del pueblo de Santa Rosa, y con el nombre

de río Vilcanota atraviesa la alta meseta de Quequepampa y se dirige hacia el noroeste

por un valle muy poblado con localidades como Marangani, Sicuani, Combapata, entre

otras. Luego recibe las aguas del río Salcca y, al pasar por la ciudad de Urubamba, toma

el nombre de río Urubamba, hasta su confluencia con el río Tambo. El río Urubamba, en

su sector interandino, corre por un lecho con fuerte pendiente lo que origina que sus

aguas se desplacen a gran velocidad. El valle que forma es estrecho y su ensanchamiento

se produce cuando el río penetra a la Selva alta. Grandes cañones fluviales, como el que

se observa en la zona de Machupicchu, alternan con valles amplios a lo largo del río

Urubamba, hasta concluir con el imponente pongo de Mainique, donde el lecho fluvial que

se angosta considerablemente genera una ruptura de pendiente. El valle que forma el río

Urubamba y sus afluentes en la Selva alta, aguas arriba del pongo de Mainique, es

conocido con el nombre de valle de La Convención. Finalmente, el río Urubamba entrega

sus aguas al Tambo, a la altura de la localidad de Atalaya, para dar origen al río Ucayali,

en la región del mismo nombre.

Por otro lado, el río Apurímac tiene sus nacientes al norte del pueblo de Chivay, provincia

de Caylloma, región Arequipa, en el sector conocido como cordillera de Chila, en el

nevado de Mismi a 5597 m.s.n.m. Nace en pequeñas lagunas glaciares del nevado Mismi,

con el nombre de quebrada Carhuasanta. Toma una dirección sur-norte y cambia su

denominación por la de río Orcuyo. Discurre por una alta meseta, formando pequeños

meandros; recibe las aguas de la quebrada Quinchohuayco, y, a partir de entonces, se

denomina río Monigote, hasta confluir con el ramal que viene desde la zona de Caylloma,

lugar desde donde se llama río Apurímac, y que, después de atravesar elevadas mesetas

de las provincias de Caylloma, Espinar y Canas, comienza a profundizar su lecho,

tomando un rumbo general de Este a Oeste, al sur del pueblo de Paruro, hasta confluir

con el río Santo Tomás, el mismo que le da sus aguas por la margen izquierda. A partir de

entonces sigue una dirección sureste-noroeste, sirviendo de límite a los departamentos de

Apurímac y Cuzco, y formando un importante cañón que ha excavado en la antigua

meseta andina. Luego recibe las aguas del río Pampas y, a partir de esa confluencia, el río

Apurímac sirve de límite al departamento de Cuzco con Ayacucho y penetra a la Selva

alta, originando siempre un valle profundo y encajonado.

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B. Hidrología local

El trazo de la línea de transmisión, en su recorrido atraviesa por las subcuencas Vilcanota

y Santa Teresa, las cuales forman parte de la cuenca del río Urubamba, y por las

subcuencas Apurímac y Chalhuanca, correspondientes a la intercuenca Alto Apurímac,

todas pertenecientes a la vertiente del Amazonas.

En la cuenca del río Urubamba se halla la subcuenca del río Vilcanota; este río se une con

el río Ahobamba a la altura de la C.H. Machupicchu, a 1800 m.s.n.m. El trazo de la línea

de transmisión atraviesa esta subcuenca hasta el vértice VMS-05, a 2550 m.s.n.m. aprox.

para luego ingresar a la subcuenca del río Santa Teresa que tiene como afluente principal

al río Sacsara, hasta llegar a los 4600 m.s.n.m. más o menos, entre los vértices VSA32 y

VSA33. Luego atraviesa la subcuenca Apurímac y cruza el río del mismo nombre en una

zona donde recibe los aportes de importantes quebradas, llega casi a los 4100 m.s.n.m.,

luego del vértice VAC-08. A continuación, la L.T. ingresa a la subcuenca del río

Pachachaca, en donde se emplaza la ciudad de Abancay, terminando su recorrido en la

subestación Cotaruse a 4100 m.s.n.m.

La subcuenca Apurímac tiene como principales afluentes al río Lambrama, la quebrada

Sojos, Huauja, y los ríos: Silcon, Accomayo, Pichirhua y Supalla.

El río Pachachaca nace al sur de la región Apurímac, en el cerro Chucchurana (4712

m.s.n.m.), con el nombre de río Collpa. Luego se denomina río Cotaruse, hasta pasar por

la ciudad de Chalhuanca, donde toma la denominación de este centro poblado, hasta

confluir con el río Antabamba que llega por su margen derecha, lugar en donde recibe la

denominación de río Pachachaca, nombre que conserva hasta dar sus aguas al río

Apurímac, cerca de la desembocadura del río Pampas. En su recorrido drena grandes

áreas de la región Apurímac, y en su valle existen varios centros poblados.

Aproximadamente, a partir del vértice VAC-05A, la línea de transmisión se ubica paralelo

al río Pachachaca hasta el vértice VAC-12B, para después encontrarse esta vez con el río

Cotaruse, cerca al vértice VAC-17N, y recorrer paralela a esta hasta su nacimiento,

cercano al vértice VAC-20N; luego la línea de transmisión sigue su recorrido en dirección

suroeste, hasta cruzarse con el río Jacultamayoc, y a poco más de un (01) km termina su

recorrido en la subestación Cotaruse.

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Figura 4.4.2-1

Cuencas del área de estudio

Fuente: elaborado por CESEL S.A.

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Figura 4.4.2-2

Diagrama topológico

Fuente: elaborado por CESEL S.A.

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C. Características de las subcuencas

Subcuenca del río Vilcanota

La subcuenca del río Vilcanota está ubicada en las provincias de Urubamba, Anta,

Cusco, Acomayo, Canchis, Quispicanchi y Paucartambo, en el departamento de

Cusco.

Esta subcuenca delimitada hasta la confluencia con el río Ahobamba, aprox. por

donde cruza la línea de transmisión; tiene un área de drenaje de 9359,7 km2 y un

perímetro de 784,4 km.

Subcuenca del río Santa Teresa

La subcuenca del río Santa Teresa, delimitada hasta su confluencia con el río

Vilcanota, tiene un área de drenaje de 372,9 km2 y un perímetro de 103,2 km,

localizándose en el departamento de Cusco, provincia de La Convención.

Drena sus aguas al río del mismo nombre y recibe los aportes, por la margen derecha,

de quebradas como Totorayoc y Humantay.

Subcuenca del río Apurímac

La subcuenca del río Apurímac, delimitada hasta pocos metros aguas abajo del cruce

con la línea de transmisión, tiene un área de drenaje de 24 367,2 km2 y un perímetro

de 972,3 km. En su recorrido cruza los departamentos de Cusco y Apurímac en las

provincias de Anta, Abancay, Grau, Cotabambas, Paruro, Cusco, Antabamba,

Chumbivilcas, Espinar y Condesuyos.

Subcuenca del río Pachachaca

La subcuenca del río Pachachaca drena sus aguas hacia el río del mismo nombre, el

cual tiene sus orígenes como río Cotaruse. Está ubicada en el departamento de

Apurímac, en las provincias de Abancay, Antabamba y Aymaraes.

A su vez, la subcuenca delimitada hasta la confluencia con el río Tincoc, aprox. a 16

km, aguas abajo del cruce del río Pachachaca con la línea de transmisión, posee un

área de drenaje de 7577,4 km2 y un perímetro de 577 km.

El mapa CSL-112900-1-HI-01 muestra las subcuencas comprendidas en el área de

estudio.

En el siguiente cuadro se resume las principales características de las subcuencas.

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Cuadro 4.4.2-1

Características físicas de las cuencas

Subcuenca Área

(km2)

Perímetro

(km)

Longitud

de río

(km)

Pendiente

(m/m)

Cota

mayor

(m.s.n.m.)

Cota

menor

(m.s.n.m.)

Vilcanota 9359,7 784,4 330 0,01 4850 1800

Santa Teresa 372,9 103,2 35,6 0,1 5200 1550

Apurímac 24367,2 972,3 379,9 0,01 5150 1650

Pachachaca 7577,4 577 181,5 0,02 5200 1700

Fuente: elaborado por CESEL S.A.

D. Análisis de consistencia de datos

Se utiliza para determinar si los registros históricos disponibles son confiables, mediante

procesos físicos y estadísticos que permiten identificar, evaluar, y eliminar los posibles

errores sistemáticos que pudieron ocurrir.

Los registros pluviométricos pertenecen a las estaciones mostradas en el siguiente

cuadro.

Cuadro 4.4.2-2

Ubicación de estaciones con información pluviométrica

Estación Ubicación Altitud

(m.s.n.m.)

Periodo de

registro Parámetro

Abancay Lat. 13º 36’ S

Long. 72º 52’ W 2750

1997-

2010,2012 Precipitación total mensual

Chalhuanca Lat. 14º 23’ S

Long. 73º 10’ W 3358 2000 - 2012

Precipitación total mensual

Precipitación máx. en 24 h

Machupicchu Lat. 13º 10’ S

Long. 72º 32’ W 2563 1999 - 2012 Precipitación total mensual

Curahuasi Lat. 13º 33’ S

Long. 72º 44’ W 2763 1984 - 2008 Precipitación máx. en 24 h

Granja Kayra Lat. 13º 33’ S

Long. 71º 52’ W 3219 1983 - 2001 Precipitación máx. en 24 h

Fuente: SENAMHI.

Análisis visual gráfico

Se utiliza para analizar la tendencia de los registros históricos con el fin de

determinar si existen saltos dentro de un periodo registrado.

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Figura 4.4.2-3

Análisis gráfico de las estaciones meteorológicas

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010

Años

Pre

cip

ita

ció

n (

mm

)

Abancay Chalhuanca Macchupicchu

Fuente: elaborado por CESEL S.A, en base a información proporcionada por SENAMHI.

En el gráfico no se observan saltos significativos en los datos anuales de

precipitación de las estaciones analizadas.

Análisis doble masa

Este método es utilizado para verificar la homogeneidad de los datos en una

estación pluviométrica.

El diagrama de doble masa se obtiene graficando en el eje de las abscisas los

acumulados de las precipitaciones de todas las estaciones, y en el eje de las

ordenadas, los acumulados de cada estación.

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Figura 4.4.2-4

Diagrama doble masa

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000

Precipitación Promedio Acumulado Total

Pre

cip

itació

n A

cu

mu

lad

a p

or

Esta

ció

n

ABANCAY CHALHUANCA MACCHUPICCHU

Fuente: elaborado por CESEL S.A., en base a información proporcionada por SENAMHI.

En el gráfico anterior se puede observar que la distribución de los datos de las

estaciones no sufre cambios de pendiente; por lo tanto, de acuerdo a los

análisis anteriores, los datos son homogéneos y no necesitan corrección.

E. Caudales medios

Las variaciones de caudal definen el régimen hidrológico de un río; a su vez, las

variaciones temporales súbitas se dan durante o después de las tormentas.

Así mismo, los ríos y quebradas presentan variaciones en su caudal, tanto más

acentuadas cuando más pequeña es la cuenca colectora.

Para la estimación de los caudales medios en las subcuencas del área de estudio, se

utilizó el método del número de curva o SCS.

a. Método del SCS para abstracciones

Este método se sustenta en la relación precipitación-escorrentía y en las

características de los suelos de la cuenca en estudio, desde el punto de vista

hidrológico, esto es su mayor o menor retención del agua precipitada antes de que

se produzca la escorrentía, considerando el tipo de cobertura (cultivos, pastizales

o praderas y bosques), el tipo de suelo (arena, gravas, limos y arcillas), su

profundidad y la morfología del área de la cuenca.

El método SCS consiste en:

Seleccionar para la cuenca una de las curvas de escorrentía CN (un número

en una escala de cero a cien) que refleje las características hidrológicas de los

suelos de la cuenca en estudio

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Hallar la lámina de escorrentía directa que es de esperar ocurra en la cuenca

de estudio después de una intensa y prolongada precipitación.

Estimación de la escorrentía directa

La abstracción inicial (Ia) es igual a la precipitación acumulada antes que

comience el escurrimiento; físicamente, la comprende la interceptación, el

almacenamiento y la infiltración. Según datos de cuencas medidas:

SIa 2,0

Dónde:

S: es la infiltración potencial máxima.

El escurrimiento real está dado por la siguiente expresión:

SP

SPPe

8,0

)2,0( 2

Dónde:

Pe: es la escorrentía real en mm

P: es la precipitación en mm

S: es la infiltración potencial.

Los números de las curvas que caracterizan a los suelos desde el aspecto

hidrológico, se relacionan con S de acuerdo a la siguiente igualdad:

SCN

10

1000

Despejando S:

101000

CN

S

Siendo:

S: la infiltración potencial en pulgadas

CN: el número de la curva.

Selección del valor de la curva (CN)

El siguiente cuadro muestra los distintos valores de número de curva de

escorrentía para las diferentes coberturas.

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Cuadro 4.4.2-3

Número de curva de escorrentía

Descripción y tipo de cobertura Condición

hidrológica

Número de curva para grupos de

suelos hidrológicos

A B C D

Pastos, forraje para pastoreo

Mala 68 79 86 89

Regular 49 69 79 84

Buena 39 61 74 80

Prados continuos, protegidos de pastoreo, y

generalmente segado para heno ---- 30 58 71 78

Maleza mezclada con pasto de semilla, con la

maleza como principal elemento

Mala 48 67 77 83

Regular 35 56 70 77

Buena 30 48 65 73

Combinación de bosques y pastos (huertas o

granjas con árboles)

Mala 57 73 82 86

Regular 43 65 76 82

Buena 32 58 72 79

Bosques

Mala 45 66 77 83

Regular 36 60 73 79

Buena 30 55 70 77

Predios de granjas, construcciones, veredas,

caminos y lotes circundantes --- 59 74 82 86

Fuente: Soil Conservation Service

Estimación del caudal medio mensual

El caudal medio mensual se calcula a partir de la información pluviométrica

total mensual y de la elección de la curva (CN), y que como se ha indicado

caracteriza a los suelos desde el aspecto hidrológico.

A su vez, el caudal en un mes dado “i” no solo es dependiente de la

precipitación pluvial ocurrida en el mes “i”, sino también de la precipitación

ocurrida en el mes anterior “i–1”; por lo que se considera que la precipitación

efectiva (Pe), que genera la escorrentía, obedece a la siguiente expresión:

iiei PPP 6,04,0 1

Dónde:

Pei: precipitación efectiva en el mes considerado en mm

Pi – 1: precipitación ocurrida en el mes anterior en mm

Pi : precipitación del mes actual en mm.

Para obtener las series de precipitación que originan la escorrentía en las cuencas

comprendidas en el área de estudio, se consideró la ecuación para los registros

de las estaciones representativas.

Finalmente, el caudal medio mensual se determina multiplicando la precipitación

efectiva en el mes considerado por el área de la cuenca:

AxPQ eim

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b. Determinación de los caudales medios

En el siguiente cuadro se indica las descargas medias mensuales estimadas para

las subcuencas comprendidas en el área de estudio, y en el gráfico, la variación

mensual de las mismas.

Cuadro 4.4.2-4

Caudales medios mensuales (m3/s)

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

Vilcanota 773,5 905,7 846,4 584,2 161,4 34,8 29,9 29,2 51,6 188,7 298,9 476,5 365,1

Santa Teresa 30,8 36,1 33,7 23,3 6,4 1,4 1,2 1,2 2,1 7,5 11,9 19,0 14,5

Apurímac 827,6 1083,3 786,7 287,6 14,7 3,9 3,2 0,5 0,9 71,5 153,7 433,3 305,6

Pachachaca 246,2 369,0 304,4 131,9 5,6 3,5 0,2 0,0 0,1 9,0 17,0 86,8 97,8

Fuente: elaborado por CESEL S.A. en base a datos de SENAMHI.

Figura 4.4.2-5

Caudales medios mensuales estimados en las subcuencas (m3/s)

Fuente: elaborado por CESEL S.A. en base a datos de SENAMHI.

F. Descargas máximas

Los caudales máximos (avenidas) producidos por la escorrentía superficial se han

determinado mediante la metodología del hidrograma unitario del ex Soil Conservation

Service de los Estados Unidos (SCS).

a. Descripción del método SCS o método del número de curva

El método SCS o del Número de Curva (CN), del U.S. Soil Conservation Service,

fue desarrollado en 1982, inicialmente, para estimar avenidas e hidrogramas de

avenidas de cuencas pequeñas. Desarrollos posteriores permitieron aplicarlo a

cuencas mayores, al incorporar los efectos del almacenamiento del cauce.

Cabe señalar que el nombre del método deriva de una serie de curvas, cada una

de las cuales lleva el número N (o CN) que varía desde 1 hasta 100. Un número

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de curva N = 100 indica que toda la lluvia escurre, y un número N = 1 significa que

toda la lluvia se infiltra; por lo que los números de curvas representan coeficientes

de escorrentía.

Por otro lado, el método se desarrolló utilizando datos de un gran número de

cuencas experimentales, y se basa en la siguiente relación:

eP

Q

S

F …(1)

Dónde:

F: infiltración real acumulada (mm)

S: infiltración potencial máx. (mm)

Q: escorrentía total acumulada (mm)

Pe: escorrentía potencial o exceso de precipitación (mm).

La ecuación (1) se considera válida a partir del inicio de la escorrentía, donde Pe

se define como:

ae IPP …(2)

Mientras que F es definida de la siguiente forma:

QPF e …(3)

El término Ia (abstracciones iniciales) es definido como la precipitación acumulada

hasta el inicio de la escorrentía, y es una función de la intercepción,

almacenamiento en depresiones e infiltración antes del comienzo de la

escorrentía.

Haciendo las sustituciones respectivas, y considerando la relación establecida por

datos experimentales: Ia = 0,2 S, se presenta la ecuación principal del método:

SP

SPQ

8,0

)2,0( 2

… (4)

Cabe precisar que debe tenerse presente que en esta ecuación, P y S deben

tener las mismas unidades, y el Q obtenido también tendrá las mismas unidades.

El SCS, después de estudiar un gran número de pequeñas cuencas, estableció

una relación para estimar S a partir del número de curva N o CN, mediante la

ecuación que, finalmente, tiene la expresión:

101000

CN

S … (5)

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Donde la infiltración potencial máx. está expresada en pulg., y haciendo las

transformaciones se tiene:

)(1100

254 mmenCN

S

Determinación del hidrograma unitario triangular sintético

Este método consiste en estimar un hidrograma triangular unitario sintético, a

partir de las características físicas de la cuenca y un perfil de precipitación

efectiva, las cuales convergen para producir un hidrograma compuesto de la

avenida.

La geometría del hidrograma unitario se muestra a continuación:

Del gráfico anterior se tiene que el caudal máx. es:

b

pT

AQ

2 … (6)

Para un milímetro de lluvia efectiva el caudal pico resulta igual a:

P

pT

AQ

208,0 … (7)

Dónde:

Qp: caudal pico por milímetro de lluvia efectiva en m3/s

A: área de drenaje en km2

Tp: tiempo de ocurrencia del pico del hidrograma unitario triangular en

horas.

Además:

pp tde

T 2

… (8)

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“Línea de Transmisión Machupicchu – Abancay – Cotaruse a 220 kV”

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Dónde:

de: duración de la lluvia en exceso, en horas.

tp: tiempo de retardo, el cual se estima mediante el tiempo de concentración en

horas.

El tiempo de concentración se determina de acuerdo a la fórmula de Kirpich:

385.0

77.0

000325,0S

LTC … (9)

Dónde:

Tc: tiempo de concentración en horas

L: longitud del curso principal en metros

S: pendiente del cauce principal en m/m.

Finalmente, el caudal de avenidas se obtiene multiplicando el caudal unitario por la

altura de lluvia efectiva, la cual ha sido calculada a partir de la precipitación

máxima en 24 h para un tiempo de retorno de 500 años.

El estudio de avenidas tiene por finalidad determinar la intensidad de la

precipitación para un periodo de retorno de 500 años que servirá para obtener los

caudales de diseño de las obras de manejo de agua; para ello se utilizó la

información de la precipitación máxima en 24 h de las estaciones más cercanas a

la zona del proyecto. Para el análisis se considera las distribuciones estadísticas

como: Normal, Log normal, Log Pearson III y Gumbel; y mediante la Prueba de

Bondad de Ajuste de Kolmogorov-Smirnov, se determina la que mejor se ajusta a

los registros.

Las estaciones meteorológicas analizadas son: Chalhuanca, Curahuasi y Granja

Kayra.

Prueba de Bondad de Ajuste Kolmogorov - Smirnov

Permite determinar la distribución estadística que más se ajusta a los registros de

precipitación. Consiste en comparar el máximo valor absoluto de la diferencia ∆

entre la función de distribución de probabilidad observada Fo (Xm) y la estimada

por cada función F(Xm).

)()(0 mm XFXFmáx

La función de probabilidad observada se calcula como:

11

n

m)Xm(Fo

Dónde:

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m: es el número de orden del dato Xm en una lista de mayor a menor

n: es el número total de datos.

b. Cálculo de descargas máximas

El análisis de las descargas máximas se ha elaborado basándose en los registros

de precipitación procedentes de las estaciones Chalhuanca, Curahuasi y Granja

Kayra, debido a que cuenta con un amplio período de registro, además de ser las

más representativas para el objetivo del estudio. El registro de la precipitación

máxima se encuentra en el anexo 4.4.2-A Información histórica de precipitación

máxima en 24 h.

La precipitación máxima en 24 h de dichas estaciones fue ajustada para el análisis

de caudales máximos, por un factor que es el cociente de la relación entre la

precipitación total anual a una altitud media de cada subcuenca y la precipitación

total media anual de la estación.

Cuadro 4.4.2-6

Precipitaciones máximas con factor

Año Subcuenca Vilcanota

Subcuenca Santa Teresa

Subcuenca Apurímac

Subcuenca Pachachaca

1983 24,28 23,12

1984 41,41 39,43 26,83

1985 35,39 33,71 20,84

1986 31,20 29,71 21,85

1987 47,76 45,48 28,66

1988 39,93 38,03 31,31

1989 47,53 45,27 3,05

1990 30,06 28,63 11,89

1991 42,65 40,62 25,72

1992 28,59 27,22 17,48

1993 36,08

1994 44,92 42,78 45,74

1995 39,25 37,38 55,80

1996 35,51 33,81 26,43

1997 53,32 50,78 33,75

1998 40,73 38,78 23,28

1999 21,89 20,85 28,56

2000 28,93 27,55 29,68 28,25

2001 32,56 31,01 26,63 41,77

2002 35,47 29,65

2003 60,58 34,16

2004 23,99 41,07

2005 30,09 28,05

2006 30,29 56,50

2007 28,05 38,67

2008 27,54 50,69

2009 25,54

2010 39,57 Fuente: elaborado por CESEL S.A. en base a datos de SENAMHI.

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Con los datos procesados de precipitaciones máx. y mediante la prueba de

Bondad de Ajuste de Kolmogorov-Smirnov, se tiene la distribución que mejor se

ajusta.

Cuadro 4.4.2-7

Resultados - Prueba de Bondad de Ajuste Kolmogorov-Smirnov

Subcuenca Máximo valor

absoluto Distribución

Vilcanota 0,0768 Normal

Santa Teresa 0,0768 Normal

Apurímac 0,1350 Gumbel

Pachachaca 0,1250 Normal

Fuente: elaborado por CESEL S.A.

De los resultados se observa que la distribución probabilística Normal es la que

mejor se ajusta a los registros. En el siguiente cuadro se muestra las

precipitaciones máx. para un tiempo de retorno de 500 años.

Cuadro 4.4.2-8

Precipitaciones máximas por subcuenca

(TR = 500 años)

Subcuenca

Precipitación máx. (mm)

Vilcanota 61,8

Santa Teresa 58,9

Apurímac 81,7

Pachachaca 65,9

Fuente: elaborado por CESEL S.A. en base a datos de SENAMHI.

Cuadro 4.4.2-9

Descargas máximas (TR=500 años)

Subcuenca Área (km2)

Longitud del

cauce (km)

Pendiente (m/m)

Curva Número

CN

Tiempo de Concentración

tc (hr)

Tiempo de

retardo tp (hr)

Tiempo Pico

Tp (hr)

Altura de

Lluvia P

(mm)

Retención de

la cuenca S (mm)

Lluvia Efectiva

Pe (mm)

Caudal Máximo

Qp (m

3/s)

Vilcanota 9359,7 330 0,01 70 34,0 20,38 37,37 61,8 108,86 10,78 561,61

Santa Teresa

372,9 35,6 0,1 70 2,52 1,51 2,77 58,9 108,86 9,44 264,04

Apurímac 24367,20 379,9 0,01 75 37,9 22,72 41,65 81,7 84,67 28,05 3413,41

Pachachaca 7577,4 181,5 0,02 79 16,4 9,85 18,06 65,9 67,52 22,87 1995,61

Fuente: elaborado por CESEL en base a datos de SENAMHI.