Cap 06 - Hidrologia Rev 2

Actualización del Estudio Repotenciación de la Pequeña Central Hidroeléctrica HerccaEstudio de Factibilidad

6.1

6. HIDROLOGIA

6.1 Objetivo

El objetivo de la presente evaluación hidrológica es determinar las descargas en el Río Hercca para propósitos de formulación y evaluación de las alternativas del proyecto.

Consecuentemente el estudio se abocará principalmente a la estimación de las series hidrológicas en la Laguna Langui Layo y en el punto de captación de la Central Hidroeléctrica Hercca.

Para propósitos del diseño de las obras de captación, se evalúan los eventos hidrológicos extremos en el Río Hercca para diferentes períodos de retorno.

Con respecto a la regulación de los recursos de la Laguna Langui Layo con fines de afianzamiento del Río Hercca para la producción de energía, actualmente EGEMSA tiene en proceso de convocatoria los estudios de afianzamiento de esta laguna con el propósito de aumentar los recursos hídricos de la C.H. Machupicchu. Este afianzamiento favorecería a la pequeña Central Hidroeléctrica Hercca.

6.2 Descripción de la cuenca

Cuenca Vilcanota

La subcuenca del Río Hercca pertenece a la cuenca del Río Vilcanota. Esta cuenca abarca una extensión de 51,000 km² hasta su confluencia con el Río Tambo, ambos Ríos dan origen al Río Ucayali.

El área de cuenca del Río Vilcanota hasta la toma de la Central Hidroeléctrica Machupicchu, ubicada en la cota 2 069 msnm, abarca una extensión de 9,374 km².

El Río Vilcanota tiene dos tramos diferenciados; el primero se desarrolla entre los 3 500 y 4 600 msnm de pendientes moderadas a fuertes, y el segundo, donde se ubica la C.H. Machupicchu, con zona de características de ceja de selva.

El Río Vilcanota se inicia hidráulicamente como curso de agua en el Abra de la Raya a 4,326.00 msnm siendo la estación de control final la estación limnimétrica de Lucumachayoc (km 105 de la Vía férrea Cuzco – Machupicchu) a 2,262.00 msnm, presentando un pendiente promedio en el cauce principal de 0.77 %.

La cuenca del Río Vilcanota se ha distribuido en once cuencas tributarias, las cuales aportan en función a áreas y al número de orden de sus cauces principales de la siguiente manera:

LAHMEYER AGUA Y ENERGIA S.A. COD.096-A/E/tt/file_convert/563dbaa2550346aa9aa70a9b/document.doc


6.2

Subcuencas del Río Vilcanota

Orden CuencaAreakm2

Longitudkm

1 Vilcanota Alto 495.55 37.002 Hercca 620.65 60.003 Salcca 2,217.30 88.004 Pitumarca 689.89 45.005 Chuquicahuana 1,007.48 47.006 Huambutío 989.35 58.007 Huatanay 515.73 42.508 Pisaq 535.43 30.009 Urubamba 938.77 55.20

10 Huarocondo 623.44 68.0011 Machupicchu 740.71 43.80

Total 9,374.30

Cada cuenca tributaria cuenta con un río principal, cada uno de los cuales posee una estación de control principal, a continuación se describen los cursos principales y los puntos de entrega a lo largo del Río Vilcanota. En la cuenca de Urubamba cambia el nombre del Río Vilcanota, por el de Río Urubamba.

Cuenca Hercca

Se encuentra en la parte sur de la cuenca principal, entre las coordenadas geográficas 70º58´53” y 71º23´03” longitud oeste y 14º38´46” y 14º07´07”, latitud sur.

Su área se encuentra subdividida en cinco microcuencas y tiene un pendiente promedio del 1.67%.

La cuenca del Río Hercca posee dos estaciones hidrometeorológicas. Langui, instalada en 1979 actualmente descontinuada en sus registros y Sicuani, instalada el año 1964. La cuenca presenta marcadamente cuatro pisos térmicos con un rango de variación de temperaturas promedio entre los 12ºC y los 6ºC.

La fisiografía es variada y accidentada, cuenta con una superficie glaciar localizada en las cotas superiores a los 4,800 msnm, con áreas de origen Fluvioglaciar a partir de los 4,300 msnm. Entre los 4,700 y los 4,200 msnm la zona es de superficie Puna, dividiéndose en Puna Montañosa, Meseta Extensa en la zona de la Laguna de Langui-Layo y Quebrada hacia los 3,800 msnm Por debajo de los 4,200 msnm existen los valles interandinos con granulometría de suelos heterogénea.

La cuenca presenta dos afluentes principales, que son los aportes de los Ríos Jeruma y Payacchuma, estos alimentan a la Laguna de Langui-Layo, adonde ésta recibe aportes de numerosos cauces temporales perpendiculares, desembocando a la laguna, la salida de la laguna se le denomina el Río Langui, para luego confluir con el Rió Hercca, formando el cauce principal de este, para finalmente entrar en la zona de la ciudad de Sicuani al Río Vilcanota Alto, formando el Río Vilcanota Bajo.



6.3

Los cauces naturales no han sufrido modificaciones naturales, inclusive en la parte baja donde fluye la corriente principal, se presentan pendientes moderadas a fuertes.

6.3 Climatología

A continuación se presenta una descripción sucinta acerca de los principales parámetros climatológicos:

6.3.1 Temperatura

En el Perú las temperaturas tienen un comportamiento asociado particularmente con la altitud, en el cuadro adjunto se indican las estaciones seleccionadas para obtener una relación entre la temperatura media anual y la altitud.

Estación CuencaAltitudmsnm

Latitud LongitudTemperatura °C

Max. Media Min.SicuaniCombapataUrcosKayraPañeImataSibayoLlallyChuquibambillaMacusaniAngostura

VilcanotaVilcanotaVilcanotaVilcanotaColcaChiliColcaTiticacaTiticacaSan GabánApurímac

35503474314932194524443638103980397142504155

14°17’14°06’13°42’13°34’15°25’15°50’15°28’14°56’14°47’14°03’15°11’

71°13’71°26’71°38’71°54’71°04’71°05’71°57’70°53’70°47’70°06’71°39’

21.822.523.822.813.414.821.018.019.716.717.3

11.7111.8713.4412.62

3.112.507.827.687.315.125.80

-0.30.22.0

-0.5-7.5

-12.7-6.8-6.3-8.9-7.5

-10.0

La ecuación lineal obtenida con la información disponible y válida para altitudes entre 3,000 y 4,500 msnm tiene la siguiente expresión:

T = a+bH

Siendo:a = 39.2813b = 0.008T = Temperatura media anual (°C)H = altitud (msnm)

Esta ecuación indica que existe un gradiente de temperatura de 0,8°C por cada 100 metros de desnivel.

La temperatura media anual en algunas zonas de interés son:

ZonaElevación(msnm)

Temperatura media(°C)

Lag. Langui-LayoC.H. Hercca

40003700

7.289.70



6.4

En relación a la fluctuación de valores extremos de temperatura, por ejemplo en la estación Combapata las diferencias de las temperaturas medias entre el verano e invierno es de aproximadamente 3.5°C; siendo mucho más pronunciada las variaciones entre el día y la noche que oscila en 13°C en el verano y 17.3°C en el invierno.

Con los valores de temperatura máximo y mínimo se ha efectuado una correlación con la altitud.

Tmax = 46.918 – 0.007HTmin = 30.422 – 0.009H

Las temperaturas máximas y mínimas para la zona de interés del proyecto se muestra en el cuadro siguiente:

ZonaElevación(msnm)

Temperatura (°C)Max. Min.

Lag. Langui-LayoC.H. Hercca

40003700

18.9021.00

-5.6-2.9

6.3.2 Humedad Relativa

La fluctuación estacional de la humedad es relativamente pequeña; en la estación Combapata ubicada a 3 525 msnm el valor medio anual es de 57,7%, el valor medio máximo es de 71% y el mínimo de 40%, correspondiendo estos valores a los meses de Febrero y Septiembre respectivamente.

Los valores diarios de la humedad por lo general siguen los ciclos de la temperatura. Durante el día el valor de la humedad es bajo, mientras que en la noche tiende a aumentar como consecuencia de las temperaturas más bajas.

6.3.3 Evaporación

Para el estudio interesan especialmente los registros de evaporación correspondientes a alturas superiores a los 3 900 msnm.

En la cuenca del Río Vilcanota la estación más alta que registra evaporación es la estación de Sicuani, que se encuentra a una altitud de 3,550 msnm. Debido a ello se ha tenido que recurrir a técnicas de correlación para verificar la posibilidad de extrapolar valores de evaporación a los puntos de interés del proyecto.

Para el análisis se han considerado información de la cuenca del Vilcanota (Sicuani, Urcos, Kayra y Combapata), del Apurimac (Caylloma y Angostura) y del Ramis (Pampahuata). Los registros se muestran en el Anexo.

Con los valores medios anuales homogéneos se analizó el comportamiento de la evaporación respecto a la altitud sobre el nivel del mar, sin lograr un ajuste adecuado por presentar los valores una significativa dispersión.



6.5

Puede asumirse para extrapolar valores para mayores altitudes, que la tendencia de la evaporación con la altitud, sea concordante con la calculada para la cuenca del Chili, la cual señala una disminución de la evaporación para mayores altitudes.

De acuerdo con lo anterior, asumir el valor medio anual de evaporación y la distribución de la evaporación a nivel mensual registrada en la estación de Combapata para la cuenca del Río Hercca es un criterio conservador.

Se aprecia que en Combapata la media anual de evaporación es 1,657.3 mm. Este valor fluctúa a lo largo de los años unos 250 mm para más o para menos. A nivel mensual el comportamiento es uniforme a lo largo de los años. Los valores mínimos se presentan entre febrero y marzo y son del orden de 85 mm con valores extremos de 61 mm y, los máximos, entre agosto y setiembre, son del orden de 180 mm con valores extremos de aproximadamente 230 mm; esto indica un comportamiento inverso a la precipitación de acuerdo a la presencia de nubes.

Evaporación Total mensual en mm

Estación Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Set. Oct. Nov. Dic. Total

Sicuani 80.5 69.2 78.5 93.7 111.5 117.4 128.9 133.5 124.9 128.7 112.6 97.6 1277.1

Combapata 98.9 85.2 96.7 110.0 140.0 151.9 169.0 180.2 180.2 171.1 150.8 123.3 1657.3

6.3.4 Velocidad de Viento

Este parámetro se requiere para el diseño de las líneas de transmisión, La estación más próxima al Proyecto es la de Combapata, en la cual los valores medios mensuales de la velocidad del viento son los siguientes:

Velocidad del viento – m/sEstación Combapata

E F M A M J J A S O N D MEDIA

3.6 4.1 3.0 4.2 3.8 4.0 5.8 4.8 4.7 4.1 5.7 4.8 4.38

En la estación Combapata, a las 13 horas, se ha registrado un máximo mensual de 5,8 m/s ó 21 km/h. Los vientos soplan con dirección predominante Norte-Sur.

En la estación Pañe, situada en la cuenca alta del Río Colca, estación vecina también a la zona del proyecto, que puede dar una magnitud de referencia para la laguna Langui-Layo, se ha registrado:

Velocidad del viento – m/sEstación Pañe

E F M A M J J A S O N D

Vmedia 3,5 3,0 2,9 2,6 3,0 3,7 3,8 3,8 4,1 4,0 3,2 3,3



6.6

Se reporta que a las 13 horas el valor máximo alcanzado fue de 20 m/s ó 72 km/h.

Por lo tanto para el diseño se deben considerar los valores máximos observados en las estaciones próximas y con condiciones semejantes, en este caso 20 m/s ó 72 km/h.

6.3.5 Precipitación

Las lluvias en la cordillera, se originan parcialmente por las corrientes húmedas que suben desde el Pacífico y desde la Cuenca Amazónica.

Las corrientes húmedas de la Cuenca Amazónica son de mayor volumen que las del Pacífico, cuyo nivel de evaporación se encuentra en parte controlada por las peculiares condiciones de clima que genera la corriente marítima de Humboldt. Por este motivo las precipitaciones en la vertiente Atlántico son mayores que las del Pacífico.

Las precipitaciones por lo general, se presentan después del mediodía, evidenciando él carácter convectivo de las mismas. En efecto el sol calienta por las mañanas masas de aire que suben hacia zonas más frías provocando la caída de lluvias.

Entre los 3500 y 4500 msnm, las precipitaciones pueden ser líquidas o sólidas. Para mayores altitudes la precipitación sólida se vuelve predominante. En el embalse Sibinacocha, ubicado a más de 4800 msnm, de acuerdo con las informaciones recabadas, las precipitaciones líquidas son prácticamente nulas.

Debe señalarse, que las precipitaciones de tipo sólido (granizo y nieve), las cuales también aportan un cierto porcentaje de escorrentía, especialmente en época de estiaje ya que los deshielos en esta área son muy abundantes por la amplia extensión que cubren los nevados. De esto, se deduce la necesidad de intensificar los estudios de Glaciología mediante la instalación de nivómetros y pluviógrafos de registro mixto de precipitaciones líquidas y sólidas. Es decir, que para los fines del estudio del régimen de los caudales de los Ríos, resulta muy importante estudiar con mayor detenimiento el régimen de precipitaciones sólidas y la intensidad de los deshielos tanto como el propio régimen de las precipitaciones pluviales

La época de mayores precipitaciones se dan durante los meses de diciembre a marzo, siendo los meses de octubre, noviembre y abril meses de transición. La época seca corresponde al resto de año, esto es, entre los meses de mayo a setiembre.

Las estaciones pluviométricas seleccionadas para el presente análisis se encuentran ubicadas en la cuenca de los Ríos Vilcanota, Apurimac, Ramis e Inambari. En la cuenca del Vilcanota, que es la de mayor interés para el proyecto, las estaciones meteorológicas, salvo pocas excepciones, presentan registros de lluvias a partir de los años 1963-1964. La única estación con registros con extensión superior a los 50 años es la estación de Chuquibambilla ubicada en la cuenca del Ramis.

Los datos fueron obtenidos del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI) y EGEMSA. La información pluviométrica contiene precipitaciones totales mensuales. En el Cuadro 3 se presenta la relación de estaciones pluviométricas seleccionadas para el presente estudio.



6.7

Cuadro Nro. 3Relación de Estaciones Pluviométricas

Estación Latitud LongitudAltitudmsnm

Sicuani

CombapataCaycayKayra

ChitapampaCuscoPisacAntaZutireUrcos

CcatccaColquepata

PaucartamboMacusani(*)

1417'1406'1336'1334'1332'1332'1326'1328'1328'1342'1337'1322'1316'1402'

7113'7126'7142'7154'7155'7154'7151'7209'7216'7138'7134'7141'7137'7026'

3550

3474

3100

3219

3298339929713435339134193700365028304250

(*) Cuenca del Río San Gabán

La consistencia de la información fue analizada mediante técnicas de análisis por doble masa.

El análisis de doble masa permitió además descartar los datos de las estaciones de Caycay y Pisac por no ser coherentes con los registros de estaciones vecinas.

Adicionalmente se procedió a completar los valores de cada estación mediante la estaciones que presentaban mejores correlaciones. para ello se utilizo el programa HEC-04 (http://www.haestad.com/software/hecpack/). El programa HEC-04 analiza descargas mensuales en estaciones interrelacionadas, analiza estadísticamente los datos de descargas y genera una secuencia de flujos hipotéticos para cuencas con características similares para cualquier período de tiempo deseado. El programa reconstruye asimismo datos no consignados de descargas sobre la base de flujos concurrentes observados en otras estaciones.

Los valores de precipitación media anual estimados para algunos puntos de interés son:


http://www.haestad.com/software/hecpack/


6.8

ZonaPrecipitación Media Anual

(mm)km 105PisacHuancaraneTinquiñaCayacpataSibinacochaLangui LayoC.H. Hercca

1100811978

102010301057900900

6.4 Análisis de la Información Hidrométrica

Este análisis incluye la verificación de las descargas disponibles en la C.H. Machupicchu, el embalse Sibinacocha y la laguna Langui Layo.

6.4.1 Estaciones de Aforos

En la cuenca del Río Vilcanota se cuenta con 4 estaciones hidrométricas, cuyas características principales son:

Estación RíoAltitud(msnm)

Cuenca(km²)

Operador

Km 105PisacHuancaraneSibinacochaPte. Acco

VilcanotaVilcanotaSalccaSibinaAcco

20692971391048703900

916069112035137305

EGEMSASENAMHIEGEMSAEGEMSAEGEMSA

La Estación km 105 controla el caudal disponible en la central Machupicchu con un período disponible desde 1958 hasta la fecha; está ubicada en un tramo recto y estable del Río, junto al campamento del personal que opera las obras de toma de la central. Es del tipo limnimétrico y se toma las lecturas dos veces al día.

En el año 1996 el Consultor S&Z realizó un estudio por encargo de EGEMSA para analizar y corregir la información de los registros de caudales del Río Vilcanota de los años 1958 hasta 1996.

La Estación Pisac es limnimétrica y se ubica cerca al pueblo de Pisac, sus registros históricos fueron obtenidos del SENAMHI.

La Estación Huancarané se ubica en el Río Salcca cerca de la confluencia de este con el Río Acco, fue controlada por Electroperú y en el año 1994 su administración pasó a EGEMSA; que continua llevando su control.

La Estación Sibinacocha se ubica en las descargas de la laguna del mismo nombre, hasta el año 1993 Electroperú llevaba el control pero con muchas interrupciones; también pasó a control de EGEMSA, en el año 1996 se construyo el embalse del mismo nombre y se reporta la información de la operación del embalse.



6.9

6.4.2 Caudales en la Estación km 105

Como se menciona anteriormente, en el Informe de S&Z se concluye que se debe corregir la información histórica en el período de 1970 hasta 1996, considerando que los caudales en la época de estiaje estuvieron subestimados, ya que no se realizó controles periódicos de la estación, arrastrando el error por muchos años. La consultora se basó en una serie de aforos realizados en el año 1996 para contrastar la curva de aforos vigente y que daban como resultado del contraste, valores de caudales subestimados por la curva de aforos.

Para obtener los caudales naturales en la central Machupicchu hasta el año 1995 se considera la estadística de la estación km 105 y para los años 1996 al 2000 se debe corregir por el efecto de la regulación del embalse Sibinacocha con la siguiente relación:

Q MACHUPICHU = Q KM 105 - QR SIBINACOCHA + QN SIBINACOCHA

QR Caudal regulado en el embalse SibinacochaQN Caudal natural en el embalse Sibinacocha

6.4.3 Caudales en la Estación Sibinacocha

Para determinar las descargas naturales medias mensuales en Sibinacocha tienen dos fases: antes que se construya el embalse y después de la construcción del embalse.

En la primera fase se estimaron mediante correlaciones con la estación Huancarane mientras que en la segunda fase se reconstruyeron los caudales naturales mediante la ecuación de naturalización que involucra información de precipitación, evaporación, descarga de salida por el embalse, volúmenes almacenados.

En primer lugar se presenta la metodología para obtener las descargas en Huancarané:

Se buscó de emplear una relación matemática para completar los registros de Huancarane, correlacionando los períodos históricos comunes y debidamente consistenciados de la estación Pisac y Huancarane se obtuvo:

QHUANCARANE= -0.39801 + 0.43595 QPISAC

r = 0.8985

Válida para caudales en Pisac mayores de 0.9 m3/s, lo que siempre acontece.

Se verificó también la bondad de la información obtenida, haciendo un contraste con la precipitación media en la cuenca, de la siguiente manera:

La precipitación media en la cuenca del Río Salcca, según mapa de isohietas es de 978 mm y en este caso para obtener la precipitación anual en cada año en el período 1965-1995, se empleó el método de Thiessen. El polígono citado que determina las áreas de influencia de cada estación sobre la cuenca del Río Salcca, tiene la expresión:



6.10

P'SALCCA = 0.47 PMACUSANI + 0.08 PCOMBAPATA + 0.45 PSICUANI

Para la cuenca del Río Salcca la precipitación media anual resulta 817.8 mm, para lo cual se utilizó un factor de corrección teniendo en cuenta el efecto de las isohietas, dando como resultado un factor de 1.2 (978/817.8), luego:

PSALCCA = 1.2 P'SALCCA

El diagrama de doble masa entre los volúmenes descargados por el Río Salcca hasta Huancarané expresado en lamina de agua versus la precipitación en la cuenca del Salcca, muestra una buena correlación y no presenta ninguna incongruencia.

Las descargas medias mensuales en el embalse Sibinacocha se obtuvieron, tomando como base los caudales mensuales en la estación Huancarané desde 1965 hasta 1995 y mediante relaciones obtenidas por correlación para el período común obteniéndose una expresión polinómica

QSIBI= 0.1026 QHUANCA - 0.00071 QHUANCA² + 0.00000899 QHUANCA3

r = 0.944

Mediante la expresión anterior se obtuvo la estadística mensual de la estación Sibinacocha desde 1965 a 1995.

Para el período 1996-2000 se hizo mediante la ecuación de naturalización, aunque hay que señalar que solamente se contaba con registros de caudales descargados por el embalse de los años 1999 y 2000.

Los valores que no se disponían se asumió la hipótesis que el embalse no descargaba, esto se baso que revisando los registros de volúmenes almacenados en esos años el nivel del embalse ha estado por debajo de su capacidad máxima, y solamente descargaba cuando disminuía el volumen embalsado.

A estos valores, en el caso que no descargaba, se le agrego la descarga de 0.15 m3/s, que es el caudal que necesita la minicentral hidroeléctrica para dar energía al campamento y otras instalaciones del embalse.

6.4.4 Caudales en la laguna Langui Layo y C.H. Hercca

La áreas de interés en la subcuenca del Río Hercca son las siguientes:

Area de la cuenca en el punto de captación de la C.H. Hercca; AH = 548 km2

Area de la cuenca de la laguna Langui Layo en el punto de su desembocadura; ACUENCA

LANGUI LAYO = 448 km2. Area de la laguna Langui Layo en el punto de su desembocadura; ALAG = 52 km2



6.11

En la cuenca del río Hercca no existen registros de descargas en la cuenca para el periodo comprendido entre 1965 y 2002. Para este período las descargas medias mensuales en la zona de captación de la C.H. Hercca se ha generado en base a la información disponible de la serie de caudales de la estación Huancarane, mediante la siguiente relación:

Donde:QHERCCA Serie de Caudales medios en la captación de la C.H. HerccaQHUANCARANE Serie de Caudales medios mensual en la estación HuancaranePHERCCA 900 mm/año; Precipitación media anual en la cuenca en el punto de captación

de la C.H. Hercca.AHERCCA 548 km2; Area de la cuenca en el punto de captación de la C.H. HerccaPHUANCARANE 859 mm/año; Precipitación media anual en la cuenca del Río Salcca en la

Estación Huancarane.AHUANCARANE 2,035 km2; Area de la cuenca del Río Salcca en la Estación Huancarane.

La serie generada de los caudales medios mensuales de 1965 al 2002 (38 años) en el punto de captación de la C.H. Hercca se presenta en el cuadro anexo.

Desde el año 2003 EGEMSA viene controlando los caudales del río Hercca en una sección del río ubicada aguas abajo de la casa de máquinas de la central, sobre el barraje de la bocatoma del canal de riego Totorani. Los caudales de estos años también se incluyen en el cuadro.

Se han calculado los valores promedios, máximos y mínimos para las serie total (1965-2004) y para una serie que considera los 5 años más recientes (2000-2004) la misma que tomaría en cuenta los valores registrados por EGEMSA desde el 2003. La comparación de los parámetros estadísticos muestra una clara diferencia siendo los valores de la serie 2000-2004 considerablemente superiores a la serie total.

Las probables razones de las diferencias encontradas son las siguientes:

La influencia de la laguna Langui Layo es muy grande en el comportamiento de la cuenca del río Hercca, en vista que el área que controla la laguna representa el 82% del área de cuenca en el punto de captación de la central.

La laguna Langui Layo desde el año 2002 viene siendo regulada hasta su capacidad límite determinada por el nivel máximo admisible del espejo de agua de la laguna para los centros poblados de Bangui y Layo. Esta regulación representa un cambio importante en el comportamiento de la cuenca al punto que el año 2004, que fuera catalogado como año seco, tuvo un comportamiento bastante regular durante el período de estiaje.

El siguiente gráfico muestra la curva de duración de caudales para las dos series mencionadas. Para propósitos del cálculo de la potencia y energía del proyecto de Ampliación de la C.H. Hercca, se ha utilizado la serie 2000-2004 que conservadoramente se acerca a la situación hidrológica actual existente en la cuenca.



6.12

Curva de Duración de CaudalesRío Hercca - Bocatoma

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Persistencia (% tiempo)

Cau

dal

(m

3/s)

1965-2004

2000-2004



6.13

CAUDALES MEDIOS MENSUALES GENERADOS Y REGISTRADOS EN EL RIO HERCCA

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

1965 6.228 14.763 17.675 9.319 6.248 4.027 2.806 2.223 2.426 3.249 4.179 6.954 6.675

1966 7.543 9.773 8.511 5.266 4.337 3.308 2.826 2.709 2.773 4.417 5.934 8.713 5.509

1967 8.580 10.525 18.370 12.874 5.563 3.562 3.017 2.633 2.676 4.387 6.542 11.252 7.498

1968 11.056 19.805 16.430 9.501 5.341 3.847 3.425 2.746 2.554 4.321 6.723 6.349 7.675

1969 16.582 22.041 13.889 11.550 3.488 3.091 2.905 2.745 2.749 3.252 3.838 6.820 7.746

1970 13.704 26.970 27.388 15.635 4.667 2.840 2.886 2.830 2.782 3.675 3.960 13.627 10.080

1971 30.650 47.683 30.185 16.913 6.115 3.773 3.008 2.985 3.044 3.397 5.275 7.162 13.349

1972 16.656 13.575 13.113 8.756 6.810 3.099 2.669 3.143 3.168 3.158 3.912 8.238 7.191

1973 21.606 33.914 33.069 24.082 6.624 3.595 3.161 2.682 2.618 3.030 3.404 4.996 11.898

1974 14.446 23.604 20.154 9.854 5.995 3.879 3.246 3.050 3.419 3.318 3.092 3.190 8.104

1975 8.392 14.341 11.284 8.185 5.710 2.969 2.453 2.233 2.152 2.626 3.120 7.995 5.955

1976 17.065 16.406 15.400 8.768 4.567 3.242 2.569 2.219 3.045 2.824 2.948 4.110 6.930

1977 7.836 11.987 15.046 10.949 4.562 3.474 2.605 2.499 2.729 3.093 3.778 3.421 5.998

1978 26.233 29.791 19.010 11.739 6.726 3.078 2.359 2.016 2.725 2.718 2.931 3.957 9.440

1979 18.061 37.315 45.087 10.332 4.909 2.990 2.381 2.381 2.690 3.067 2.984 3.301 11.291

1980 7.879 31.806 36.064 10.257 4.987 1.879 1.656 1.569 1.394 3.106 4.226 6.407 9.269

1981 21.939 19.973 32.215 19.688 3.016 2.000 1.377 1.253 1.168 2.505 4.249 10.411 9.983

1982 28.581 13.052 22.360 10.758 3.597 2.158 1.707 1.546 1.645 3.253 6.241 8.188 8.590

1983 14.437 19.487 11.980 7.688 3.479 2.251 1.603 1.828 2.093 3.479 5.172 5.042 6.545

1984 23.310 31.873 20.859 8.834 3.857 2.441 1.825 1.422 1.270 4.444 9.793 11.881 10.151

1985 24.315 19.109 17.803 13.114 5.812 3.699 2.054 1.456 2.474 2.632 12.770 12.378 9.801

1986 17.727 23.584 28.135 13.100 4.771 2.562 1.504 1.323 1.594 1.899 3.451 6.286 8.828

1987 24.306 12.462 6.314 3.910 2.009 1.261 1.050 1.185 1.789 2.813 7.099 12.050 6.354

1988 17.374 19.784 22.154 20.915 5.324 2.362 1.811 1.546 2.218 2.909 3.840 5.301 8.795

1989 16.821 18.861 20.083 8.746 3.154 2.201 1.405 1.272 1.713 4.407 3.716 6.077 7.371

1990 20.816 13.667 8.450 2.288 1.927 1.501 1.529 2.666 5.115 8.712 8.278 10.956 7.159

1991 13.955 14.790 17.464 9.299 6.263 4.834 1.453 1.292 1.777 2.488 2.937 6.046 6.883

CONT.



6.14

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

1992 18.466 14.375 13.630 3.950 2.271 1.512 1.165 1.016 1.058 1.763 3.829 5.318 5.696

1993 16.878 11.762 14.395 9.192 3.592 1.639 1.309 1.106 1.230 1.436 4.348 7.172 6.172

1994 20.645 29.431 21.781 13.895 5.757 2.460 1.841 1.545 1.732 2.644 3.972 12.641 9.862

1995 18.026 11.794 24.165 11.137 3.798 2.286 1.888 1.970 2.608 3.548 5.582 7.279 7.840

1996 16.829 18.967 15.195 11.382 4.919 2.530 2.913 2.845 2.696 3.182 4.389 8.676 7.877

1997 14.041 20.430 22.813 8.378 6.813 2.476 3.132 3.697 2.270 3.274 4.061 4.576 7.997

1998 5.810 11.604 6.856 5.378 3.596 2.590 1.860 1.640 3.176 3.055 3.137 4.965 4.472

1999 20.840 15.733 17.550 11.886 6.627 3.252 2.145 2.106 2.646 3.409 3.816 7.655 8.139

2000 20.577 29.574 24.305 9.382 4.819 3.122 2.768 2.613 3.385 5.409 5.843 9.143 10.078

2001 32.424 27.054 25.992 16.594 6.512 3.794 3.004 2.054 3.536 5.672 6.153 9.093 11.824

2002 25.335 36.827 38.968 23.636 10.712 6.647 6.295 4.750 7.473 10.676 14.575 19.309 17.100

2003 15.110 21.620 27.070 15.090 5.510 4.130 6.330 5.960 6.200 5.270 4.240 3.690 10.018

2004 12.780 17.570 10.130 7.070 5.170 4.530 3.300 4.310 4.180 3.880 4.530 4.900 6.863

PROMEDIO 17.347 20.942 20.284 11.232 4.999 3.022 2.481 2.327 2.700 3.660 5.072 7.638 8.475

DES.EST. 6.608 8.778 8.858 4.928 1.642 1.032 1.121 1.037 1.277 1.685 2.526 3.413 3.575

MAXIMO 32.424 47.683 45.087 24.082 10.712 6.647 6.330 5.960 7.473 10.676 14.575 19.309 19.246

MINIMO 5.810 9.773 6.314 2.288 1.927 1.261 1.050 1.016 1.058 1.436 2.931 3.190 3.171

ESTADISTICA CONSIDERANDO AÑOS 2000 – 2004

PROMEDIO 21.245 26.529 25.293 14.354 6.545 4.445 4.339 3.937 4.955 6.181 7.068 9.227 11.177

DES.EST. 7.928 7.416 10.266 6.510 2.414 1.335 1.811 1.596 1.801 2.607 4.276 6.145 4.509

MAXIMO 32.424 36.827 38.968 23.636 10.712 6.647 6.330 5.960 7.473 10.676 14.575 19.309 17.795

MINIMO 12.780 17.570 10.130 7.070 4.819 3.122 2.768 2.054 3.385 3.880 4.240 3.690 6.292



6.15

6.5 Eventos Hidrológicos Extremos

6.5.1 Precipitación Máxima Diaria

Para la estimación de descargas máximas que se calculan en base al análisis de precipitación, es necesario efectuar un análisis de frecuencia de precipitaciones extremas en la zona del proyecto.

En la zona de interés se cuenta con la estación Sicuani que dispone de registros de precipitación máxima diaria, estas precipitaciones corresponden a la precipitación diaria máxima ocurrida en cada año.

Los valores utilizados para el análisis de frecuencia, se muestran en el siguiente cuadro y corresponden al período 1958-2001

Precipitación Máxima Diaria –mmEstación Sicuani

10Pmax AÑO Pmax AÑO Pmax AÑO Pmax AÑO Pmax

1958 46,2 1971 31,8 1980 37,2 1989 17,6 1998 28,8

1959 29,0 1972 19,2 1981 25,5 1990 23,9 1999 24,8

1964 33,0 1973 26,8 1982 23,8 1991 19,5 2000 22,5

1965 24,0 1974 32,5 1983 46,2 1992 27,4 2001 36,0

1966 29,1 1975 25,4 1984 34,8 1993 27,7

1967 29,8 1976 22,6 1985 29,0 1994 24,5

1968 43,7 1977 24,8 1986 31,0 1995 27,0

1969 20,3 1978 42,8 1987 21,4 1996 40,6

1970 31,0 1979 28,7 1988 23,9 1997 40,5

A la información recopilada, se le efectuó el ajuste a través de las siguientes distribuciones: Gumbel, Lognormal, Lognormal de 3 parámetros y LogPearson III.

La distribución que mejor se ajusta a los datos históricos es la de Gumbel, lo que confirma la experiencia nacional con la que se obtuvo los siguientes resultados:

Período de Retorno Precipitación Zona del

Años Proyecto (mm)

25102050100

28.034.538.943.048.352.3



6.16

6.5.2 Caudales Máximos en la Zona de Estudio

Las avenidas en cuencas medianas se evalúan mediante la aplicación del Hidrograma Unitario del Soil Conservation Service (SCS), para lo cual se necesita la precipitación máxima en 24 horas, los parámetros fisiográficos de cada cuenca y la respectiva Curva Número (CN).

Para lo cual para poder estimar las avenidas de diseño se utilizo el programa HEC-1 (http://www.haestad.com/software/hecpack/) que tiene incorporado el método del Hidrograma unitario del Soil Conservation Service (SCS), utilizando la información de precipitación máxima diaria obtenida en el capitulo correspondiente y aplicando la distribución tipo II del Soil Conservation Service (tormentas convectivas), que se adaptan mejor a las cuencas ubicadas en la vertiente del Atlántico.

El programa HEC-01 permite la generación de hidrogramas a partir de datos de precipitación o fusión de nieve, adicionando o derivando flujos que luego son conducidos a cauces o reservorios. HEC -01 modela múltiples cauces y redes de reservorios y tiene la capacidad de simular rotura de presas. Maneja tránsito de avenidas en reservorios y pondajes de retención en base a las funciones de nivel – almacenamiento y asimismo efectúa el tránsito de avenidas en cauces usando la onda cinemática, Muskingum, Muskingum-Cunde, pulso modificado y otros métodos. HEC -01 mantiene cinco métodos para calcular pérdidas por infiltración y abstracción y calcula hidrogramas unitarios usando el método Clark, el método Zinder e hidrogramas SCS adimensionales.

La información básica utilizada se muestra en el Cuadro adjunto:

SecciónArea(km²)

Longitud (km)

Pendiente (m/m)

Tiempo de Concentración (horas)

Río JarumaRío PachachumaCuenca Intermedia

215.7189.8142.5

20.9422.2313.94

0.0340.0400.021

5.765.844.63

En el caso de la cuenca del Río Hercca existe la laguna Langui Layo, que es alimentada por los Ríos Jaruma y Pachachuma, que atenúa la avenida producida, para incluir su efecto se considero un volumen hipotético de laminación cuyas características se resumen en el siguiente cuadro.

Altitud(msnm)

Volumen(hm³)

Características del vertedero

40004001400240034004

5257626772

Nivel de excedencias= 4000Longitud del vertedero= 5 metrosCoeficiente=2.2Exponente=1.5

Al caudal laminado se le agrega la descarga calculada que aporta la cuenca intermedia la suma de estas dos descargas son el caudal de diseño de la C.H. Hercca:


http://www.haestad.com/software/hecpack/


6.17

Período de Retorno Caudal en la Años C.H. Hercca (m³/s)

25102050100

20.037.051.065.084.0100.0


Cap 06 - Hidrologia Rev 2

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