CAPITULO 2

El Río Huancabamba Este capítulo se ocupa de las características del Río Huancabamba. Describe las definiciones básicas y proporciona una vista general de la geografía, la topografía, la cuenca, el recorrido y la pendiente del río, los caudales históricos y los problemas de erosión y sedimentación. A continuación, se describe la situación geográfica actual del cauce. 2.1 Descripción geográfica El Río Huancabamba cruza por los departamentos de Piura y Cajamarca. El Departamento de Piura se encuentra ubicado sobre la costa en el extremo norte. Se ubica a 1035 Km. al norte de la capital Lima, muy cerca de la frontera con el Ecuador. Su extensión es de 35892 Km2. Las ciudades con menor altitud son Paita y Los Órganos (3msnm) y la de mayor altitud es Ayabaca (2709msnm). El Departamento de Piura limita al norte con el Ecuador y el Departamento de Tumbes, al sur con el Departamento de Lambayeque y al este con el Departamento de Cajamarca. En el oeste, el Departamento de Piura se extiende hacia el Océano Pacífico.

Figura 2.1: Mapa de ubicación de Piura en el Perú

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El departamento está parcelado en 8 provincias: Talara, Sullana, Paita, Piura, Sechura, Ayabaca, Morropón y Huancabamba. Junto con el Departamento de Tumbes forma la Región Grau. En la figura 2.2 se grafica las provincias del Departamento de Piura.

Figura 2.2: Plano del Departamento de Piura La región del Departamento de Piura tiene un carácter típico del nor-oeste del Perú. Es un clima árido con altas temperaturas ambientales, debido a las circulaciones atmosféricas. Existen cuatro zonas climáticas en este departamento: en el norte, frente a la frontera con el Ecuador hay el Clima Selva, permanentemente húmedo. En el este del Departamento de Piura predomina el Clima Templado Moderado Lluvioso, en la zona central y costera del departamento se distingue el Clima de Estepa y de Desierto. Según el sistema de clasificación de Thorntwaite, el clima de la cuenca varía desde muy seco y cálido en la parte baja hasta seco y semi-cálido en la parte media, siguiendo con moderadamente húmedo y templado cálido y llegando hasta muy húmedo y frío moderado en las nacientes. La temperatura promedio anual es de 24º C (máxima de 35,2º C y mínima de 16º C). La temporada de lluvias es de Enero a Abril. La región tiene un carácter tropical, sin cambios extremos de la temperatura durante el año. La vegetación del departamento se divide en dos zonas: el Bosque Seco Ecuatorial, que constituye la mayor parte (con bosques secos y algarrobales), y el Desierto Costanero a lo largo de la costa piurana (con dunas litorales, lomas, bosques de galería y desiertos). El Departamento de Cajamarca se encuentra ubicado en la sierra nor oeste central del Perú. La extensión territorial de este departamento es de 34022 Km2. Limita por el norte con el Ecuador, por el este con Amazonas, por el sur con La Libertad y por el oeste con Piura y Lambayeque. La capital es Cajamarca la cual se encuentra a una altitud de 2720 msnm. La temperatura promedio anual es de 14º C (máxima de 21º C y mínima de 5º C). La temporada de lluvias es de Diciembre a Marzo. La ciudad de Cajamarca se encuentra a 865

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Km de Lima siguiendo la carretera Lima – Trujillo – Cajamarca. La ciudad con menor altitud es Nanchoc (400msnm) y la de mayor altitud es Hualgayoc (3590msnm).

Figura 2.3: Mapa de Ubicación de Cajamarca en el Perú

El Departamento de Cajamarca está parcelado en 13 provincias: San Ignacio. Jaén, Cutervo, Chota, Cajamarca, Santa Cruz, Hualgayoc, Celendín, San Miguel, San Pablo, San Marcos, Cajabamba y Contumaza. Junto con el departamento de Lambayeque y Amazonas formaban la Región Nor Oriental del Marañón. En la figura 2.4 se grafica las provincias del Departamento de Cajamarca.

Fig. 2.4: Plano del Departamento de Cajamarca

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En el Departamento de Piura el Río Huancabamba cruza por distritos de la provincia de Huancabamba y en el Departamento de Cajamarca cruza por distritos de la provincia de Jaén. En la provincia de Huancabamba el río atraviesa por los distritos de El Carmen de la Frontera, Huancabamba, Sondorillo, Sondor y en la línea fronteriza del distrito de Huarmaca con los distritos de Sallique y San Felipe, estos dos últimos pertenecientes a la provincia de Jaén. En la provincia de Jaén, además de Sallique y San Felipe, el río discurre sus aguas por los distritos de Pomahuaca y Pucará.

Fig. 2.5: Mapa distrital de las provincias de Huancabamba y Jaén

2.2 La cuenca y el recorrido La Cuenca del Río Huancabamba que tiene un área total de 3,710 Km², es asimétrica, de forma alargada siendo el área de drenaje de la margen derecha de 2,010 km² y el de la margen izquierda de 1,700 Km². La longitud del Río Huancabamba desde sus nacientes hasta su confluencia con el Río Chotano es de 151Km. La cuenca abarca parte de los territorios de los Departamentos de Piura, Lambayeque y Cajamarca. 2.2.1 Nacimiento y Subcuencas En este acápite se tratará acerca de la naciente del Río Huancabamba y se hará una breve descripción de las características principales del las subcuencas de este río. 2.2.1.1 Nacimiento El Río Huancabamba es un río de premontaña. Tiene su origen en la laguna Shimbe ubica-da en las vertientes orientales de la sierra de la Cordillera Central, a la cota 3,300 msnm; escurriendo sus aguas hacia el SSE. En la foto 2.1 se muestra la laguna Shimbe y el comienzo del cauce del Río Huancabamba.

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2.2.1.2 Subcuencas La cuenca del Río Huancabamba se ha dividido en 9 subcuencas. En la figura 2.6 se presentan las subcuencas del Río Huancabamba. A continuación se describe las características de algunas de ellas. Subcuenca Limón La superficie total de esta subcuenca es de 790 Km2 y su perímetro es de 170 Km. En la desembocadura de esta subcuenca se encuentra la Estación Hidrometereológica Limón. Las principales quebradas que forman parte de esta subcuenca son: Hualapampa, Piquijaca, Tasajeras, Mal Paso, Huabal y Los Burros. La Quebrada Hualapampa es un afluente por la margen derecha del Río Huncabamba y desemboca en él a 57.2 Km de su desembocadura. La superficie de la cuenca recolectora de dicha quebrada es de 276 Km2. La longitud del curso de agua es de 33.6 Km. Durante el período de estiaje la descarga varía entre 0.5 y 0.15 m³/s pero generalmente en temporada seca la escorrentía superficial no llega a la desembocadura. La Quebrada Piquijaca desemboca en el Río Huancabamba por la margen izquierda a 54.5 Km. de su desembocadura. La superficie de la cuenca recolectora de esta quebrada es de 198 Km2. La longitud del curso de agua es de 26.2 Km. La quebrada es de régimen regular. La descarga media varía entre 1.5 y 1.7 m³/s. Las máximas calculadas de frecuencia menor pueden alcanzar un valor de 90 a 100 m³/s. La Quebrada Tasajeras desemboca en el Río Huancabamba por la margen derecha a 52.4 Km de su desembocadura. La superficie de la cuenca recolectora es de 56 Km2 con una longitud del curso de agua por el thalweg de 13.6 Km. La quebrada es de régimen irregular. El curso de agua solo llega a la desembocadura al Río Huancabamba en época de avenidas. La Quebrada Mal Paso desemboca en el Río Huancabamba por la margen derecha a 45.7 Km de su desembocadura. La superficie de esta cuenca es de 9.91 K m2. Su longitud por el thalweg es de 4.8Km. Asimismo la quebrada Huabal desemboca en el Río Huancabamba por la margen izquierda a 42.8 Km de su desembocadura. La cuenca recolectora de dicha quebrada es de 44 Km2. La longitud desde la cabecera hasta la desembocadura es de 10.6 Km. La Quebrada Los Burros desemboca al Río Huancabamba por la margen derecha a 40.5 Km de su desembocadura. La cuenca recolectora de la quebrada es de 96.1 Km2. y su longitud es de 21.3 Km. Subcuenca Yerma Esta subcuenca tiene un área de 280 Km2. La quebrada Yerma desemboca en el Río Huancabamba por la margen derecha a 36.5 Km de su desembocadura. La longitud de esta quebrada desde su cabecera hasta la desembocadura es de 32.6 Km. La Quebrada Yerma es de régimen regular, se proyecta la instalación de la Bocatoma en la Quebrada Yerma a 3.5 Km de su desembocadura. Las normas de escorrentía en el eje de instalación es de 1.05

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m3/s y las descargas máximas calculadas de menor frecuencia pueden alcanzar un valor de 130 a 150 m3/s. El valle tiene forma de canaleta asimétrica con ladera derecha alta de 50º reinclinación respecto a la superficie del agua. La ladera izquierda más suave se transforma en la terraza sobre la zona inundable, cuyo ancho es de 20 a 40 m. Aguas abajo del eje de la Bocatoma proyectada, en la ladera izquierda del valle se observan las deyecciones de huaicos de la quebradas laterales y derrumbes del material pedregoso. El coeficiente de rugosidad es de 0.080. Subcuenca Cañariaco La superficie de esta subcuenca es de 132 Km2. La quebrada Cañariaco tiene una longitud total de 26.2 Km. La descarga media multianual se evalúo igual a 2.54 m3/s. Las descargas máximas de menor frecuencia pueden alcanzar un valor de 100 a 150 m3/s. La quebrada Cañariaco en su desembocadura atraviesa la terraza alta sobre la zona inundable del Río Huancabamba y no tiene el cono de deyección definido. El coeficiente de rugosidad del fondo varía entre un valor de 0.070 a 0.080. El valle tiene forma de canaleta con altas terrazas sobre la zona inundable cubierta por arbustos y árboles. El cauce presenta saltos con una corriente exclusivamente turbulenta y prácticamente se encuentra abarrotado por los cantos rodados gruesos de ligera redondez. La velocidad máxima de la corriente en la época de estiaje es de 1.5 m/s. Subcuenca Quismache La superficie de esta subcuenca es de 275 Km2. la longitud del curso de agua de la Quebrada Quismache es de 25.9 Km. La Quebrada Quismache desemboca en la margen izquierda del Río Huancabamba a 24 Km de su desembocadura. La descarga media anual se evalúa igual a 2.10 m3/s. Las descargas máximas de menor frecuencia pueden alcanzar un valor entre 150 a 200 m3/s. El valle de la quebrada tiene forma trapezoidal con el fondo plano y muy ancho, en parte aprovechado para cultivos y el resto cubierto de árboles y arbustos. En época de estiaje las velocidades máximas de la corriente varían entre 1.4 a 1.6 m/s. Cada año, con una frecuencia menor, en el período de avenidas los niveles de agua sobrepasan a los de estiaje a un metro, aproximadamente el coeficiente de rugosidad se evalúo con un valor de 0.067. Subcuenca El Chorro La superficie total de esta subcuenca es de 100 Km2. La Quebrada El Chorro desemboca por la margen derecha del Río Huancabamba. El valle de la quebrada es de forma de “V”, con las laderas estables y escarpadas en grado moderado, cubiertas por hierbas y vegetación de montaña. El cauce de la quebrada atraviesa el fondo del valle en forma asimétrica en dos partes más o menos iguales. En la tabla 2.1 se presenta la subcuencas de la cuenca del Río Huancabamba con sus respectivos valores de área y perímetros1.

Tabla 2.1 : Subcuencas del Río Huancabamba

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Subcuenca Area

(Km2)Perímetro (Km)

Shumaya 920 150 Sallique 560 105 Sauzal 320 94 Limón 808 170 Yerma 280 75 Cañariaco 132 60 Quismache 275 70 El Chorro 100 61 Chaupe 315 75

------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 Información obtenida del estudio “Breve información acerca de las características principales de los cauces y los suelos que los componen en la zona del embalse Limón” por Víctor A. Indenok en Chiclayo, 1977.

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Fig 2.6 : Cuenca del Río Huancabamba 2.2.2 Recorrido El río nace en las alturas de la Laguna Shimbe a 3,300 msnm y comienza a dirigir sus aguas en la dirección SSE. A lo largo de su recorrido el Río Huancabamba se hace bastante meandroso formándose en algunos lugares varios brazos. En algunos tramos del curso superior del río suelen observarse deslizamientos y descargas de huaycos. La pendiente media del río es de 0.016. La velocidad media de la corriente en estiaje es aproximadamente de 0.4. a 0. 5 m/s hasta 1 m/s, mientras que en las crecidas, según las observaciones, llega de 3.5 a 4.0 m/s hasta 5 m/s. Los afluentes principales de la margen izquierda son los ríos Shumaya, Piquijaca y Quismache; los de la margen derecha - Yerma, Cañariaco y Chorro. La cuenca del Huancabamba generalmente es poco forestosa. Como tierras agrícolas se utiliza tan solo una porción del territorio la cual forma parte, principalmente, de los valles fluviales o depresiones entre cerros.

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2.3 Geología de la cuenca La cuenca del Río Huancabamba está constituida por un macizo potente de rocas metamórficas y vulcanógenas interrumpidas por una intrusión de granitos. Un amplio desarrollo de fallas tectónicas determinó la estructura fragmentada de la región. Debido a éste, para toda la zona es característico el alto fallamiento tectónico de diferentes órdenes. La situación tectónica tensa se manifiesta también por una actividad neotectónica y por una alta sismicidad (8 grados). El valle del río, labrado profundamente, tiene un ancho del fondo de 150 a 500 m. El relieve del territorio de este río se caracteriza por laderas escarpadas, muy falladas, recortadas intensamente por los valles angostos y profundos de los afluentes laterales. Las laderas del valle son abruptas y se caracterizan en todas partes por presentar altas pendientes (promedio de 30º a 40º y en algunas partes ángulos mayores a 60º). Asimismo se presenta una gran denudación (escasa vegetación) que contribuye a la generación de la erosión pluvial. El flanco del valle está constituido por andesitas, lavas y lavas de toba de composición andesítica del Jurásico. Estos se encuentran atravesados por granodioritas y dacitas del Cretáceo-paleogénico. El fondo del valle está constituido por depósitos aluviales compuestos de gravas y cantos rodados, con una potencia de 35 a 38 m. El valle de este río tiene, en general una forma trapezoidal. En algunos tramos del curso superior del río suelen observarse deslizamientos y derrumbes. Las deformaciones por deslizamiento en las laderas se manifiestan tanto en las rocas como en terrenos sueltos. El cauce del Río Huancabamba constantemente errante por el fondo aplanado del valle, se caracteriza por una alta actividad erosiva. La altura de las crecidas en el río llega a 2 m y a la vez se observa una intensa erosión de las márgenes. El valle del Río Huancabamba representa un graven delimitado por grandes fallas tectónicas. Las rocas de basamento son bastante duras, difícilmente alterables, pero intensamente fracturadas por el tectonismo y la distensión en los flancos. Una particularidad del área de Limón es el amplio desarrollo de fallas tectónicas con zonas de fallamiento, representadas por terrenos arcillosos alterados, de 5 a 30 m. de potencia. En los flancos del valle se destacan dos zonas: zona de meteorización y de distensión y zona de rocas prácticamente inalteradas. 2.3.1 Hidrología El objetivo del estudio hidrológico el Río Huancabamba fue la determinación de parámetros hidrológicos necesarios para la construcción de las obras complejas a realizarse en el Proyecto Olmos. La concepción, diseño y operación de dichas obras requiere de información amplia, detallada y confiable del comportamiento hidrológico del río en estudio. Para lograr dicha información, en un río resultan indispensables y fundamentales realizar las mediciones correspondientes. Como sabemos toda medición implica un error, pero las mediciones hidrológicas trabajan con una aproximación mucho menor que en otros aspectos de la ingeniería. Por eso es importante contar con el mayor registro histórico de datos que permita una mayor y mejor aproximación.

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2.3.1.1 Información hidrológica disponible Las primeras observaciones sobre niveles y aforos de caudales en la cuenca del Huancabamba se iniciaron en julio de 1922 en la Estación el Tambo situada a 58 Km aguas arriba de la desembocadura. A partir de este año se han registrado datos hidrológicos del río en estudio. Con la creación de nuevas estaciones hidrométricas e implementación constante de equipos e instrumentos de acorde al avance de la tecnología el registro de datos se hace más contundente y confiable. Se tiene registro de precipitaciones pluviométricas, humedad, temperatura, etc. Asimismo los aforos constantes que se realizan en cada estación hidrométrica han permitido contar con un buen registro histórico de caudales medios diarios, medios mensuales, medios anuales, instantáneos, tirantes, etc. En la tabla 2.2 se presenta los caudales medios anuales en las estaciones de Sauzal (1923 – 1979) y Limón (1923 – 2004). En Sauzal, algunos datos correspondientes al período entre 1980 y 2004 están siendo revisados. Los caudales medios anuales, medios mensuales, medios diarios, niveles diarios y otros registros históricos se detallan en el anexo 1.

Tabla 2.2 : Caudales medios anuales (m3/s) del Río Huancabamba. Estaciones Sauzal y

Limón

Año Sauzal Limón Año Sauzal Limón Año Sauzal Limón1923 16,4 19,3 1962 22,8 25,7 1984 …… 31,29 1925 32,4 35,2 1963 15,2 18,1 1985 …… 18,98 1926 17,2 20,1 1964 24,7 27,6 1986 …… 20,02 1927 26,6 29,4 1965 18,9 22,2 1987 …… 23,85 1928 28,0 30,8 1966 17,8 19,7 1988 …… 20,78 1929 22,0 24,9 1967 19,4 21,9 1989 …… 31,14 1946 35,0 37,8 1968 15,3 17,3 1990 …… 28,50 1947 19,4 22,3 1969 17,5 20,4 1991 …… 19,69 1948 19,2 22,1 1970 35,8 38,3 1992 …… 20,33 1949 14,6 17,6 1971 38,9 41,1 1993 …… 24,05 1950 13,0 16,0 1972 27,7 30,6 1994 …… 31,03 1951 14,3 17,3 1973 29,6 32,9 1995 …… 18,74 1952 17,1 20,0 1974 25,00 29,1 1996 …… 18,57 1953 19,60 22,5 1975 34,30 38,2 1997 …… 26,70 1954 21,00 23,9 1976 26,00 29,3 1998 …… 24,33 1955 19,10 21,9 1977 28,5 32,1 1999 …… 38,31 1956 13,9 16,1 1978 21,30 24,0 2000 …… 34,25 1957 9,38 12,4 1979 13,5 15,8 2001 …… 29,85 1958 11,80 14,8 1980 …… 21,46 2002 …… 30,52 1959 14,3 17,3 1981 …… 20,70 2003 …… 28,95 1960 16,2 19,1 1982 …… 19,36 2004 …… 21,09 1961 19,1 22,0 1983 …… 27,11 Prom 21,29 24,6

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2.3.1.2 Precipitaciones En la cuenca del Río Huancabamba, las precipitaciones fueron registradas durante el período desde 1963 hasta 1980 en varias estaciones meteorológicas y puestos pluviométricos. Esto ha permitido obtener un cuadro representativo de la cantidad y el carácter de distribución de precipitaciones dentro de esta cuenca. La cantidad media anual de acuerdo a estos puestos de registro se consigna en la tabla 2.3. La cantidad media mensual de precipitaciones según lo registrado en las estaciones meteorológicas de Huancabamba se da en la tabla 2.4. El análisis de la información disponible permitió establecer una serie de regularidades que rigen la formación de precipitaciones en la cuenca del Río Huancabamba. La fuente principal de formación de las precipitaciones son las nubes pluviosas procedentes de la cuenca del Amazonas. Esta fuente de alimentación viene condicionando el proceso temporal equivalente de la caída de precipitaciones en la cuenca del Huancabamba y en la cuenca del Tabaconas. Por otro lado, la diferencia de condiciones topográficas, viene a ser causa de una considerable diferencia cuantitativa de las precipitaciones de estas cuencas: en la cuenca de Tabaconas cae la parte principal de precipitaciones, en la cuenca del Huancabamba, una parte insignificante. La cuenca del Tabaconas es una especie de "Trampa" gigantesca natural para las nubes. Estas nubes, en su masa principal, entregan las precipitaciones justamente en la cuenca del Tabaconas determinando así un alto grado de regularidad de caudales de los ríos de esa parte. Una pequeña parte de nubes procedentes de la cuenca amazónica pasa por la divisoria de aguas de las dos cuencas dejando la parte restante en la cuenca del Huancabamba.

Tabla 2.3 : Precipitaciones medias anuales de la cuenca del Río Huancabmba

Estación Altitud Precipit. medias Período de información (m.s.n.m) anuales (mm) complementada

1 Laguna Shimbe 3,250 1088 1964 - 1995 2 Salalá 3,100 848 1964 – 1995 3 Zapaiache 2,350 444 1964 - 1995 4 Jacoche Matara 1,870 597 1964 – 1995 5 Tailin 1,900 795 1964 - 1995 6 Palamble 2,400 832 1964 – 1995 7 Sallique 1,650 542 1964 - 1995 8 Congona 2,200 470 1964 – 1995 9 Porculla 2,150 606 1964 - 1995 10 Tambo 1,200 252 1964 – 1995 11 San Felipe 1,855 568 1964 - 1995 12 Quismache 1,500 924 1964 – 1995 13 Limón 1,200 310 1964 - 1995 14 Cañaris 3,400 1063 1964 – 1995 15 Santa Lucía 2,200 362 1964 - 1995 16 Shumaya 2,000 885 1964 – 1995

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El análisis muestra que en la cuenca del Huancabamba la cantidad media plurianual de precipitaciones varía entre 250 y 300 mm a las cotas del orden de 1,200 msnm (Limón, Tambo) y 900 - 1200 mm a las cotas 3,000-3,200 msnm (Salalá, Shimbe). En las altitudes de hasta 3,500 msnm puede pronosticarse el promedio anual de precipitaciones de hasta 1500 mm. Asimismo la cantidad anual total de precipitaciones que caen dentro de la cuenca del Huancabamba es de 1,500 Hm³. Las precipitaciones máximas se presentan en Marzo y las mínimas se observan en Agosto.

Tabla 2.4 : Precipitaciones medias mensuales y anuales de la cuenca del Huancabamba

Mes Precipitaciones ( mm)

Enero 44.1 Febrero 56.6 Marzo 86.9 Abril 46.9 Mayo 26.2 Junio 15.1 Julio 9.5

Agosto 6.9 Setiembre 12.6

Octubre 30.7 Noviembre 33.0 Diciembre 34.8

Año 403.0 2.3.1.3 Avenidas Las avenidas en la cuenca del Río Huancabamba se presenta, generalmente, en el primer semestre, y en algunos años, en la segunda quincena de Diciembre. El período más prolongado de observaciones (1923-30, 1946-79) de los caudales máximos se refiere a la estación hidrométrica Sauzal del Río Huancabamba. Aquí, desde el inicio de observaciones hasta 1965 se presentan solo los máximos medios diarios, pero desde 1966 se tienen datos de sus valores instantáneos. Los caudales máximos medios diarios registrados en las estaciones hidrométricas del Río Huancabamba están en la tabla 2.5.

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Tabla 2.5 : Caudales máximos medios diarios en estaciones del Río Huancabamba

Nº Años HUANCABAMBA

Nº Años HUANCABAMBA

SAUZAL LIMON SAUZAL LIMON 1 1923 43,8 35 1972 97,7 135 2 1924 46,2 36 1973 164 120 3 1925 190 37 1974 155 160 4 1926 138 38 1975 125 126 5 1927 118 39 1976 85,6 147 6 1928 120 40 1977 86 150 7 1929 53 41 1978 94,4 151 8 1930 70,4 42 1979 90 84 9 1946 287 43 1980 86,6 10 1947 75 44 1981 140 11 1948 74,8 45 1982 115 12 1949 74,1 46 1983 123 13 1950 47,7 47 1984 120 14 1951 43,9 48 1985 105 15 1952 42,8 49 1986 104 16 1953 90,9 50 1987 133 17 1954 35,2 51 1988 85,6 18 1955 48,7 52 1989 173 19 1956 42,7 53 1990 118,4 20 1957 19 54 1991 189,5 21 1958 23,9 55 1992 93,5 22 1959 41,4 56 1993 115 23 1960 40,8 57 1994 146,1 24 1961 77,8 58 1995 105,8 25 1962 243 59 1996 90,61 26 1963 111 60 1997 194,85 27 1964 101 61 1998 202,5 28 1965 81,7 75,7 62 1999 205 29 1966 104 109,6 63 2000 146,5 30 1967 110 112,8 64 2001 152,8 31 1968 75 77,9 65 2002 215,6 32 1969 73,6 78,9 66 2003 98,8 33 1970 159 212 67 2004 139,4 34 1971 236 340

Como se ve en la tabla 2.5, los caudales máximos medios diarios en la Estación Sauzal del Huancabamba varían de 19.0 m³/s en 1957 a 287 m³/s en 1946. El caudal máximo diario registrado el 1° de abril de 1971 fue de 340 m³/s. Los módulos de caudales máximos durante el período de observación fueron de 287 l/s/Km² en la cuenca del río Huancabamba. Los parámetros de los caudales máximos medios diarios, obtenidos por una serie de observaciones durante 40 años en la Estación Sauzal del Río Huancabamba, se muestran en la tabla 2.6. En esta misma tabla se dan los parámetros de caudales máximos medios diarios de la Estación Limón, transferidos a la serie plurianual de Sauzal según la

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correlacción de los caudales máximos en estas secciones durante el período de observaciones paralelas (el coeficiente de correlación es de 0.86).

Tabla 2.6 : Caudales máximos medios diarios y caudales máximos instantáneos para

diferente período de retorno

Sección Característica PERÍODO DE RETORNO (Años) HIdrométrica de los

10000 1000 100 20 10 máximos

Sauzal medio diario 925 516 318 209 169

instantáneo 1200 670 413 272 220

Limón medio diario 1510 800 460 290 230

instantáneo 1740 1000 720 380 300 En la tabla 2.6 se tiene datos de caudales máximos medios diarios, así como los máximos instantáneos de diferente período de retorno. En este caso, para determinar los máximos medios diarios, fue aceptado el coeficiente de asimetría igual a 4 Cv, teniendo en cuenta la naturaleza pluvial de estos caudales máximos. El cálculo de las avenidas máximas estaba basado sobre la gamma - distribución triparamétrica (Q,Cv,Cs) donde Q y Cv se determinaron respectivamente:

QQi

hi

n

= =∑ 1

2.1

vi

n

CQiQh

=−

=∑( )1 2

1

2.2 El valor Cs máximos pluviales - generalmente está en los límites de (2 a 5) Cv y en casos específicos llega a (5 a 6) Cv. En el caso del Huancabamba ha sido efectuado un análisis individual minucioso para ver como se corresponden las curvas de probabilidad analítica y empírica. Partiendo de una mejor correlación de estas curvas en el Estudio se asignó Cs= 4Cv. Este fue el factor que se usó para convertir los máximos medios diarios a instantáneos. Es un factor promedio, determinado según los datos de observaciones desde 1965 hasta 1979 en las secciones hidrométricas del río estudiado.

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Hay que subrayar, que según las normas de construcción vigentes de la URSS, para los cálculos de la capacidad de conducción de las obras hidráulicas de primera categoría se acepta el caudal máximo con la probabilidad de ocurrencia de 0.01% con la introducción de la corrección de garantía. Esta corrección se determina según la fórmula:

∆QaEp

NQp= × ,m³/s

2.3 Siendo : a - Coeficiente que caracteriza la información hidrológica disponible en la cuenca del río.

En el cálculo presente se aceptó igual a 1.0 para el río medianamente estudiado en cuanto a su hidrología.

Ep - Valor que depende del coeficiente de variabilidad de los máximos. En este cálculo se

aceptó igual a 1.316 (según la tabla de cálculo). N - número de años en la serie (40 años) Qp- Valor del caudal máximo con la probabilidad de ocurrencia de 0.01 % (1,255 m³/s) En el eje de la Presa Limón en diseño, situado cerca de la sección hidrométrica Limón, los datos de los caudales máximos calculados han sido aceptados sin cambiarlos. Los caudales máximos instantáneos, determinados en el eje de la Presa Limón para diferentes probabilidades de ocurrencia, se muestran en la tabla 2.7.

Tabla 2.7 : Caudales máximos instantáneos del Río Huancabamba

Eje de la Cuenca PROBABILIDAD DE OCURRENCIA %

Obra receptora 0.1 1 5 10

Km2 Eje de Presa

Limón 2,700 1000 720.0 380.0 300.0 2.3.1.4 Estiaje El período de estiaje en el río estudiado es inestable, siendo frecuentemente alterado con avenidas pluviales. La aportación más baja del Río Huancabamba se registra por lo general, en el segundo semestre. El caudal medio mensual más bajo durante una serie de observaciones (1946 - 1979) en la Estación Sauzal fue igual a 4.51 m³/s (XI-1979). Los caudales medios mensuales mínimos con 75, 90 y 95 % de probabilidad de ocurrencia en el eje de la Presa Limón se evaluaron según la curva empírica, donde la probabilidad de ocurrencia de cada miembro de la serie fue determinado por la fórmula : m - 0.3 P = ----------- x 100% n + 0.4 2.4

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siendo: m - número de orden del miembro de la serie, n - cantidad de años observados. Los caudales medios mensuales en el eje de la Presa Limón para probabilidades de ocurrencia de 75%, 90% y 95% son 9.62 m³/s, 7.73 m³/s y 7.37 m³/s respectivamente. 2.3.1.5 Niveles de agua Las fluctuaciones anuales del nivel del agua tienen carácter de muchas puntas. Las crecidas, pluviales se observan durante todo el año. Los niveles más altos del año se observan, como regla, en el primer semestre, y con más frecuencia de Enero a Abril. En algunos años los niveles más altos se observan en la segunda mitad de Diciembre. La elevación de los niveles es muy rápida con una duración de 2 a 3 días. En caso de lluvias prolongadas la elevación de nivel puede durar hasta 7 días (1970). El descenso de nivel se realiza más suavemente durante 3 a 15 días. Después, nuevamente empiezan las elevaciones del nivel a causa de crecidas pluviales. Según la intensidad de lluvias, el hidrograma de crecida puede tener varias puntas de altura casi igual (1971). El rasgo característico del régimen hidrológico de esta cuenca es que los niveles bajos no se mantienen largo tiempo, como durante el estiaje. Los niveles altos se mantienen durante varios días, generalmente de noviembre - diciembre, a veces, en enero. El carácter de variación de los caudales de agua corresponde a las fluctuaciones de nivel. Los hidrogramas muestran muchas puntas sin dependencia de la aportación anual. El módulo o caudal específico medio anual del Huancabamba en la región de Obras es de 8.9 l/s Km². Las curvas de caudales han sido extrapoladas según la formula de Chezy - Manning, utilizando perfiles transversales. El coeficiente de rugosidad (n) adoptado para la extrapolación y cálculos según los datos de observación hidrométrica, en la parte del cauce toma el valor de 0.025 y según la clasificación de M.F. Sribny, en la parte anegadiza, es de 0.067. La sección hidrométrica donde se tomó estas mediciones es la del Limón en la cual se midió la pendiente promedio de la superficie de agua siendo de 0.0042. Para dibujar las curvas de caudales versus niveles de agua, en el eje Presa-Limón se aprovecharon los perfiles transversales elaborados según los datos de los estudios llevados a cabo en 1975 - 2004 y según los planos topográficos a la escala de 1: 2,000. 2.3.2 Geología 2.3.2.1 Conformación geológica La región está conformada por formaciones geológicas con rocas metamórficas, sedimentarias, volcánicas e instructivas cuya edad varía del Paleozoico Inferior al reciente. Paleozoico. La división del Paleozoico adoptada fue en dos partes, inferior y superior. Las rocas indivisas del Paleozoico inferior son esquistos y areniscas cuarzoso-micáceos, arcilloso-

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micáceos, carbonífero-arcillosos que contienen lentes y capas intercaladas de cuarcitas de grano fino. Las rocas del Paleozoico superior comprende cuarcitas con intercalaciones subordinadas de esquistos y areniscas metamorfizadas. Su potencia es de 600 a 1,000 m. Mesozoico Las formaciones de edad mesozoica en la zona estudiada tienen una clasificación fraccionada. Estas formaciones están comprendidas por los Sistemas Triásico, Jurásico y Cretáceo. Los depósitos del Sistema Triásico comprenden areniscas de la formación Sibila del grupo Zaña, con un espesor de 250 a 300 m mientras que al sistema jurásico pertenece la formación del grupo Oyotún. La formación Oyotún está representada por porfiritas, andesíticas, andesitas, por brechas de lava y tobas con una potencia aproximada de 1000 m. Por otro lado el Cretáceo inferior está representado por las formaciones Tinajones, Gollarisquizga e lnca-Chulec-Pariatambo. La formación Tinajones se compone de areniscas, cuarcitas y limolitas con capas intercaladas de calizas que cubren en discordancia las formaciones paleozoicas y jurásicas. El espesor de la secuencia varía de 700 a 1700 m. La formación Gollarisquizga contiene areniscas y aleurolitas con capas intercaladas de calizas que yacen en discordia sobre rocas de la formación Tinajones. La formación Inca-Chulec-Pariatambo está representada por calizas y argillitas de 200 m de espesor. Cenozoico A las formaciones del cenozoico en la zona estudiada se les aplica también la clasificación corriente. Se dividen en Sistema Paleogénico, Sistema Geogénico, Sistema Cuaternario y las rocas intrusitas y filonianas. El Sistema Paleogénico está representado por las rocas volcánicas de las formaciones Llama y Porculla. La formación Llama se compone de tobas, tobas de brechas y tobas soldadas de composición media a mixta. La potencia de formación Llama es de 500 m. La Formación Porculla está representada por lavas, tobas soldadas y brechas de lava de composición cuarzoso-porfídica y liparítica. La potencia de esta formación varía de 275 a 1,000 m. En el Sistema Neogénico las formaciones de esta edad están desarrolladas en forma de arcillitas intercaladas con mantos de lignitas y guijarros con relleno arcillo-arenoso de espesor no determinado. El Sistema Cuaternario comprende, fundamentalmente depósitos aluviales y proluviales las que se encuentran ampliamente desarrolladas. Los depósitos glaciales, fluvioglaciares, coluviuales, de huaycos (proluviales) tienen un desarrollo limitado. Las rocas intrusivas más antiguas son los granitos y granitos genéricos del Paleozoico Superior que intrusionan a las rocas metamórficas del Paleozoico inferior. Las rocas

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intrusivas son las granodioritas y plagiogranitoa hornblenda-biotíticos del cretáceo y Terciario inferior, constituyentes del gran batolito andino. 2.3.2.2 Tectónica En la región estudiada se demarcan los siguientes elementos estructurales: piso inferior (Herciniano), medio (Mesozoico) y superior (Cenozoico). El piso estructural inferior (Herciniano) Acá se desarrolla un tipo de corte estructural en la formación con rocas carbonosas, cuya edad se considera convencionalmente como Devónico a Pérmico inferior. La actividad magnética, relacionada con el ciclo herciniano, se manifiesta muy débilmente. El piso estructural medio (mesozoico) En la depresión del Huancabamba el mesozoico comienza en la formación Oyotún de edad jurásica. En ésta yace transgresivamente, en discordancia angular, la formación Tinajones del Cretáceo inferior, seguida de las formaciones Gollarisquizga e Inca-Chulec-Pariatambo también del Cretáceo inferior. La columna mesozoica termina con la formación Pulluicana del Cretáceo superior. En el flanco occidental del grabensinclinal, a lo largo de una gran falla de orientación meridional, las formaciones mesozoicas están en contacto con el complejo metamórfico del paleozoica. Esta falla, originada probablemente aún en el Paleozoico, simultáneamente con la falla principal del herciniano inferior, es la falla principal que determina el esquema estructural general del desarrollo de la depresión de Huancabamba en la fase del mesozoico inferior. El flanco oriental del graben está completamente recubierto por formaciones más jóvenes de edad Terciaria. El ancho total del graben se evalúa como de 10 a 12 Km. Por dentro, el graben está complicado por grandes fallas tectónicas longitudinales de tipo falla normal con una amplitud de hasta 100 m. Las fallas tectónicas más pequeñas de direcciones submeridionales y oeste-noreste determinan la conformación en bloques muy complicada del Piso estructural mesozoico. El piso estructural superior (cenozoico) Comprende los siguientes elementos estructurales: cinturón volcánico andino, desarrollado en la parte montañosa de la región y el manto de la plataforma pos-mesozoica en el extremo oriente de la región. El cinturón volcánico andino está constituido por las formaciones Llama y Porculla. Estas rocas cubren con fuerte discordancia las formaciones paleozoicas y mesozoicas, así como los granitoides del Cretáceo superior en la parte montañosa de la región. Al manto de la plataforma posmesozoica pertenecen los depósitos continentales del Terciario superior-Cuaternario de poco espesor que yacen horizontalmente sobre el complejo plegado del mesozoico que forman la depresión tectónica mesozoica oriental.

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2.3.2.3 Sismicidad El nivel general del riesgo sísmico en la zona de estudio se ha evaluado en base a un análisis de los datos macrosísmicos e instrumentales disponibles sobre los terremotos fuertes en el norte del Perú. En el mapa del Instituto Geofísico del Perú se distinguen tres zonas de riesgo sísmico, generalmente elogiadas en la dirección de las estructuras. La zona más peligrosa (zona 3) corresponde a la intensidad de VII grado con ascensos locales hasta IX grado. La zona 2 se caracteriza por un nivel de intensidad de VII a VI grado y, por fin, la zona 1 con una intensidad de V grado o menos. Conforme a este mapa las áreas de los Hidráulicos Olmos y Tabaconas quedan en la zona con un riesgo de VIII grado, encontrándose el Hidráulico Limón en la zona de VI a VII grado. Partiendo de la situación general geotectónica, parece más probable que toda la región noroeste, incluyendo todas las obras del Complejo Olmos, se tiene que apreciar por una sismicidad general de VIII grado. Para el Norte del Perú se puede destacar dos tipos de zonas principales potencialmente peligrosas en lo que se refiere a la sismicidad. La primera es la zona profunda del manto o zona de Benioff, que sale al fondo del océano bajo la vertiente continental de la fosa Peruana submarina. La otra zona es la de focos superficiales de la corteza (profundidad de 50 a 60 Krn) en las Cordilleras, relacionada con las fallas dentro de esta estructura montañosa. 2.3.2.4 Condiciones geológicas del embalse limón El embalse de limón se origina por la presa Limón que elevará el nivel del río Huancabamba a una altura de 80 m. Es un embalse tipo valle, cuyos parámetros y configuración se determinan por el relieve de las laderas del valle. Aguas arriba de la presa el embalse se extiende hasta una distancia de 12.3 Km. (hasta el Río Tasajeras). El ancho máximo del embalse (hasta 1 Km) estará en la parte adyacente a la presa entre los valles Los Burros y Chontas. Más arriba, hasta la zona superior del embalse, su ancho varía de 0.6 km, cerca de la desembocadura de la Quebrada Huabal, hasta 0.2 Km en su curso superior. En las desembocaduras de grandes afluentes laterales se forman lagunas con una longitud de 0.5 Km (Huabal) a 2.0 Km. (Los Burros) que se extienden hacia las laderas rocosas. El volumen del embalse a la cota del NAN = 1156.5 m es del orden de 200 Hm3. En la foto 2.2 se ilustra el área del embalse Limón en la zona donde se ejecutará la Presa.

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Foto 2.2 : Área del embalse Limón Dentro del área del embalse se distinguen tres áreas que se diferencian de una manera muy clara por la morfología de las laderas del valle y por los tipos litólogo-genéticos de rocas que las componen. Asimismo se diferencian por el carácter y grado de manifestación de los procesos fisico-geológicos contemporáneos en estas rocas. La primer área del valle del Río Huancabamba adyacente a la presa, de 600 m de longitud (desde el eje de la presa hasta la desembocadura de la Quebrada de Los Burros) se caracteriza por su perfil de base ancha y por sus laderas abruptas (35 a 40°) atravesadas moderadamente por pequeños barrancos y canalones de la escorrentía pluvial. Las rocas de basamento de las laderas están bien denodadas, al pie de las laderas se registran capas de material deluvial-proluvial. Los procesos físico-geológicos principales que determinan el estado y estabilidad de las laderas en el área son los de meteorización y, especialmente los de distensión de los macizos de rocas del basamento. Estos se manifiestan por la debilitación de la resistencia y el grado elevado defisuramiento. El ancho del espejo del embalse dentro del área mencionada será de 0.5 a 0.7 Km. la línea marginal es poco tortuosa. La erosión de las márgenes en la zona de oscilaciones del nivel del embalse, conformadas generalmente por rocas duras, tendrá extensión limitada. Sólo las acumulaciones de poco espesor de pequeños derrubios y de depósitos eluviales pueden ser llevados a la zona del embalse. La segunda área del valle se extiende desde la desembocadura de la quebrada Los Burros hasta el nivel de la desembocadura de la quebrada Chontas. Esta área se caracteriza por un ancho considerable (hasta 1 km) y por un perfil del valle de base ancha y por laderas relativamente suaves (hasta 30-35°). Ambas laderas están intensamente cortadas por numerosos pequeños barrancos y canalones de escorrentía pluvial. Al pie de las laderas se registran numerosos conos de deyección de los afluentes laterales que se juntan con frecuencia con las capas premontañosas. El valle anegadizo y la primera terraza supranegadiza se ensanchan considerablemente (hasta 300-500 m) en esta área. El ancho del espejo del embalse dentro del área llega hasta 1 Km. La Línea marginal tiene una configuración muy tortuosa. La erosión de las márgenes del embalse a las cotas de oscilaciones de su nivel puede tener dimensiones considerables. Los productos de meteorización de rocas de basamento y los depósitos de derrumbes y derrubios se llevarían

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al embalse. La erosión en la base de los deslizamientos existentes y la abrasión en la ladera pueden provocar la desestabilización de los cuerpos de deslizamiento estabilizados originando otros nuevos. La tercera área del embalse se extiende desde la desembocadura de la quebrada Chontas hasta la zona de remanso (quebrada Tasajeas). Las laderas del valle están bien denodadas con pendientes de 30 a 45°. El perfil del valle es muy estrecho en su parte interior, el ancho del valle anegadizo y la primera terraza supranegadiza es de 100 a 200 m. Las laderas del valle del Río Huancabamba en las cotas de influencia de las aguas están conformadas por rocas del complejo metamórfico. Éstas están representadas por areniscas, esquistos cuarcitas muy metamorfizadas e intensamente dislocadas. La dirección predominante y de las rocas metamórficas en los flancos del valle es noreste, próxima a la normal al valle. Los depósitos están macro y microdislocados buzando por lo general con un ángulo de 40° a 60º. En las rocas metamórficas del Paleozoico inferior se manifiestan con mayor fuerza los procesos de meteorización y distensión. Las areniscas y esquisitos meteorizados forman en laderas (30°) derrubios de material aluvial en forma de cascajo y gravilia angulosa. En las laderas de más de 30 a 35° se registran derrubios limitados, el espesor de estos depósitos raras veces excede 1 m. Cabe señalar que en la excavación para el tendido del Oleoducto se activaron algunos deslizamientos. Esto provocó frecuentes desprendimientos de bloques rocosos. 2.3.3 Topografía La topografía de la cuenca del Río Huancabamba es bastante compleja. La pendiente promedio del Río Huancabamba es fuerte siendo de 0.016. Las pendientes de las laderas del valle son bastante empinadas. Debido a esta complejidad se han hecho diferentes estudios de levantamientos topográficos y geodésicos para representar con mínimo error la topografía de la cuenca de este río. Aquí se describen los trabajos topográficos que se han hecho en algunas zonas principales de la cuenca del Río Huancabamba. Estos trabajos han sido realizados como parte de los estudios para la ejecución del Proyecto Olmos. Los levantamientos topográficos que se han realizado se han hecho a escala 1: 1000 y 1: 2000. 2.3.3.1 Presa Limón En el área de la Presa Limón fue realizado en 1976, el levantamiento fototeodolítico para la confección del plano topográfico a escala 1:1,000 con curvas de nivel cada 2 m en zonas escarpadas y cada 1 m en zona plana. Desde 9 estaciones se tomaron 21 pares de fotos estereoscópicas. Durante el levantamiento se midieron 57 puntos de control. Las estaciones fotográficas y los puntos de control fueron determinados mediante intersecciones geodésicas desde tres puntos de la triangulación. El levantamiento y los planos cubren un área de 150 Ha incluyendo el portal de entrada del Túnel piloto. En la zona del eje Yerma, variante del eje Limón, se realizó un levantamiento fototeodolítico y se confeccionó un plano topográfico a escala 1:2,000 con curvas de nivel cada 2 m en un área de 80 Ha.

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2.3.3.2 Quebrada Los Burros En el sector de entrada del Túnel Trasandino, en la Quebrada Los Burros, se efectuó un levantamiento con plancheta a escala 1: 2,000 con curvas a nivel cada 2 m en un área de 70 Ha. La margen derecha del río fue levantada hasta la cota 1,180 msnm, la margen izquierda hasta la cota 1,180 msnm. 2.3.3.3 Yacimiento de materiales de construcción En las zonas de los yacimientos estudiados, se realizó un levantamiento con plancheta a escala 1: 2,000 con curvas a nivel cada 1 y 2 m; el levantamiento se efectuó desde los puntos de la triangulación, desarrollada aguas abajo y aguas arriba del Río Huancabamba, a partir de los puntos del Túnel Trasandino y desde los puntos de la triangulación de I orden, creada en la zona del Hidráulico Limón. Se establecieron 9 puntos aguas arriba del río y 11 aguas abajo. Además, en esta red se midió una base. En la zona del Hidráulico Limón, el lugar de los puntos parcialmente destruidos durante la construcción del Oleoducto, fueron establecidos 7 puntos nuevos (Nºs. 91 al 97) de la triangulación de II orden. Los ángulos horizontales en los puntos fueron medidos con teodolito T2 en dos posiciones; los verticales, en una sola. El error medio cuadrático de medición angular, calculado por errores de cierre, fue de ± 16". Las cotas de los puntos fueron obtenidas por nivelación trigonométrica efectuada a partir de los lados de la triangulación en sentido directo e inverso; los errores de cierre de las cotas en los triángulos no sobrepasaron 8 cm. Como puntos de partida, fueron tomados 4 puntos cuyas cotas fueron determinadas anteriormente por nivelación geométrica. El levantamiento con plancheta a escala 1:2,000, con curvas de nivel cada 1 m fue rea-lizado en la zona yacimiento Nº 1 cubriendo un área de 90 Ha. y en la zona del yacimiento Nº 5. un área de 44 Ha. En las zonas de los yacimientos Nº 6 y Nºs. 15 al 19, el levantamiento con plancheta fue efectuado con curvas de nivel cada 2 m en un área de 142 Ha. Los trabajos topográficos realizados también han servido para calcular y estimar la capacidad del futuro embalse Limón. La capacidad de regulación del embalse Limón fue proyectada en base a la planimetría de los planos a escala 1: 10,000 con curvas de nivel cada 5 ó 10 m. Los niveles de agua y volúmenes regulables se muestran en la tabla 2.8.

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Tabla 2.8 : Volúmenes de agua para diferentes cotas topográficas del futuro embalse Limón

Embalse Limón Nivel de Área Volumen

agua (msnm) Km² Hm³ 1100 1.04 8.2 1110 1.76 22.3 1120 2.50 44.0 1130 3.25 72.0 1140 4.00 110.0 1150 4.91 153.7 1160 5.90 213.0

2.3.4 Erosión y sedimentación La erosión y sedimentación son factores claves que se toman en cuenta para el diseño de obras hidráulicas. Para efectos de esta tesis, se tratará la erosión que se genera en el embalse Limón por encontrarse en la zona de río a modelar. Se tratará también la sedimentación que se produce en el río puesto que ese estudio es vital para la construcción de la presa Limón. 2.3.4.1 Erosión en el embalse Limón El cauce del río tiene un fondo deformable compuesto por gravas y guijarros, cantos escasos de 20 a 50 cm de diámetro con relleno de arenas limosas. La cuenca del Huancabamba, salvo en el curso superior del río, está prácticamente desforestado, la mayor parte de las laderas son abiertas con ciertos lugares cubiertos de vegetación. Según la ONERN en la cuenca del Huancabamba se identificaron 6 grados de erosión: -Erosión muy ligera 212 Km2 8,0% -Erosión ligera 76 Km2 2,8% -Erosión moderada 459 Km2 12,3% -Erosión moderada a severa 903 Km2 34,1% -Erosión severa 699 Km2 26,4% -Erosión extrema 302 Km2 11,4% Las erosiones que más interesan dentro del embalse Limón son las que se dan en las márgenes. La erosión de las márgenes del embalse provocaría el deslave y el arrastre de acumulaciones sueltas; sin embargo, los cuerpos deslizantes remojados y con base erosionada pueden perder su estabilidad. En la foto 2.3 se observa una de las márgenes del Río Huancabamba en la zona Limón. Se puede apreciar la deforestación de dicha margen lo cual incrementa el potencial de erosión.

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Al apreciar la erosión de las márgenes del embalse de Limón, en total, es preciso destacar lo siguiente: En toda la extensión del embalse el trazo del Oleoducto queda dentro de la zona de inundación. Al llenar el embalse habrá que reinstalar aproximadamente 6 Km del Oleoducto. La erosión en las márgenes de la zona de oscilaciones del nivel del embalse tendrá dimensiones limitadas. Las laderas rocosas a las cotas de nivel de agua están prácticamente privadas de manto de material suelto. Las acumulaciones poco potentes de derrubios, de depósitos deluvial-proluviales y eluviales no excederán los 2 a 3 millones de m3. En los años de abundantes precipitaciones, es posible que se formen flujos de huaycos en los valles laterales con un aporte simultáneo al embalse del orden de 500,000 a 700,000 m3

La inundación de las bases de los cuerpos de deslizamientos con saturación de agua de éstos y el recorte de las bases por la abrasión pueden provocar la desestabilización de los cuerpos de deslizamiento anteriormente estables. En vista de su alejada posición respecto a las obras principales, no se prevén efectos catastróficos. El volumen total de las masas deslizantes en los bordes del embalse que pueden perder su estabilidad con el rellenado por el humedecimiento de terrenos, por las fluctuaciones del nivel durante la operación y por la abrasión de rocas debe ser del orden de 2.5 millones de m3. En todo el tramo comprendido entre el eje de la presa y la zona de remanso del embalse ambas laderas a las cotas de fluctuaciones de nivel estarán representadas por márgenes rocosas abrasionables. 2.3.4.2 Sedimentación La estimación del valor del caudal sólido se hizo a partir de dos componentes: acarreos en suspensión y de fondo. El estudio de los sólidos en suspensión se hizo mediante la definición diaria de la turbidez (concentración) en un punto de control de cada estación. También se hizo mediante los aforos periódicos del caudal sólido en suspensión en la estación hidrométrica. Los sólidos de fondo se estudiaron esporádicamente, por lo que el método principal de estimación de la cantidad de sólidos de fondo fue el método de cálculo Sólidos en suspensión Hasta 1975 los registros de los sólidos en suspensión del Río Huancabamba se hacían en forma irregular. A partir del mes de mayo de 1975 los registros se hicieron según la metodología única. El total de registros de sólidos en suspensión, efectuados en la estación de Limón desde ese momento y hasta 1980 inclusive, es de 395. A pesar de que la frecuencia de aforos no es óptima, se obtuvo una aclaración bastante buena de un amplio rango de caudales del Huacabamba, desde 4 m³/s hasta 188 m³/s. A parte de esto, el procesamiento de los datos obtenidos, demuestra que la información obtenida es representativa. Se encontró que el valor máximo de la concentración registrada (valor de sólidos en suspensión) equivale según el aforo del 26 de marzo de 1976 a 22,900 g/m³, con una descarga de agua de 89 m³/s.

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El valor mínimo fue registrado el 22 de agosto de 1977 correspondiendo a 40.2 g/m³ con caudal de 53.6 m³/s. El tiempo en que se registró el valor máximo corresponde al período de ejecución de las obras para el tendido del Oleoducto Nor Peruano en el mismo valle del Huancabamba y a las labores de reconstrucción de la carretera Olmos - Marañón. Por lo tanto el valor de sólidos en suspensión en este caso no refleja la regularidad natural ya que el cauce en aquel momento se encontraba en régimen inestable de su nueva formación. El análisis comparativo del caudal sólido del Río Huancabamba en las estaciones Limón y Sauzal indica que el caudal sólido en Limón es casi dos veces mayor que en Sauzal. Los promedios registrados del aporte de sólidos en Limón equivalen a 1.5 millones. ton./año mientras que durante el mismo período de observaciones en Sauzal este aporte ha sido del orden de 0.8 millones. ton./año. En este caso, el considerable aumento del volumen de sólidos en suspensión que tiene lugar entre las secciones Sauzal y Limón se debería primera y básicamente a factores ligados a las actividades humanas. El primero es la alteración de condiciones naturales ingresando en el cauce mucha cantidad de material adicional durante la construcción del Oleoducto Nor-Peruano y la reconstrucción de la carretera Olmos - Marañón. El segundo es el Ingreso constante del material resultante de las obras de reparación. Sobre la base de los registros fue establecida una relación entre caudales de agua y caudales sólidos en suspensión del Río Huancabamba. Se determinó el volumen medio plurianual de sólidos en suspensión que es de 2.8 Hm³. La concentración media anual se determinó igual a 3,700 g/m³ . La composición granulométrica de sólidos en suspensión se caracteriza con los datos de la tabla 2.9. El diámetro medio de las partículas de suspensión es de 0.09 mm.

Tabla 2.9 : Composición granulométrica de sólidos en suspensión - Río Huancabamba Diámetro

(mm) 1.0-0.50

0.5-0.25

0.25-0.10

0.1-0.05

0.05-0.01

0.01-0.005

0.005-0.002

Menor a 0.002

% 0.8 11.5 14.5 19.1 24.3 10.4 12.4 7.0 El peso volumétrico de sólidos en suspensión para arenas finas limosas tiene un valor de 1.1 - 1.2 Tn/m³, para arenas finas y medias limosas 1.2 - 1.3 t/m³. Para los sólidos en suspensión del Huancabamba, al momento de la formación de sedimientos, se asignó el valor referencial del peso volumétrico de 1.2 Tn/m³. Con este valor de la densidad se determinó el volumen medio anual de sólidos en suspensión del Río Huancabamba, equivalente a 2.3 Hm³ aproximadamente. En la tabla 2.10 se muestra la masa sólida de sólidos suspendidos provenientes de caudales mayores de 26 m3 (M1), caudales máximos instantáneos (M2) y caudales menores de 26m3 (M3).

Tabla 2.10 : Evaluación anual de sólidos suspendidos en Río Huancabamba – “Limón”

FECHA M1 M2 M3 TOTAL FECHA M1 M2 M3 TOTAL

1965 0,52 0,32 0,05 0,89 1985 0,45 0,23 0,04 0,72

57

1966 0,56 0,32 0,04 0,92 1986 0,58 0,29 0,04 0,91 1967 0,80 0,39 0,05 1,24 1987 1,34 0,66 0,03 2,03 1968 0,35 0,18 0,03 0,56 1988 0,63 0,32 0,03 0,98 1969 0,85 0,42 0,05 1,32 1989 2,88 1,44 0,02 4,34 1970 6,34 3,15 0,04 9,53 1990 2,01 1,01 0,02 3,04 1971 22,25 11,07 0,04 33,36 1991 1,27 0,63 0,03 1,93 1972 2,14 3,15 0,05 5,34 1992 0,56 0,29 0,04 0,89 1973 2,18 1,08 0,03 3,29 1993 0,82 0,41 0,04 1,27 1974 2,34 1,17 0,06 3,57 1994 2,23 41,18 0,04 3,38 1975 3,22 1,61 0,03 4,86 1995 0,45 0,23 0,05 0,73 1976 1,46 0,74 0,03 2,23 1996 0,39 0,17 0,04 0,60 1977 2,44 1,22 0,05 3,71 1997 0,34 0,17 0,05 0,56 1978 3,29 1,64 0,03 4,96 1998 2,15 1,07 0,04 3,26 1979 0,37 0,18 0,02 0,57 1999 8,45 4,08 0,02 12,55 1980 0,73 0,36 0,04 1,13 2000 3,83 1,91 0,03 5,77 1981 1,37 0,68 0,03 2,08 2001 1,6 0,80 0,04 2,44 1982 0,39 0,20 0,04 0,63 2002 3,81 1,89 0,03 5,73 1983 1,67 0,83 0,03 2,53 2003 10,77 1,89 0,02 2,68 1984 2,17 1,08 0,04 3,29

Sólidos de fondo En el curso de registros se efectuó 25 aforos directos de sólidos de fondo. El valor máximo del caudal aforado de los sólidos de fondo fue de 3.86 Kg/s y el caudal líquido de 53.6 m³/s. Es de común conocimiento la complejidad del estudio directo del volumen de sólidos de fondo. El método principal de estimación del caudal sólido de fondo fue un método teórico basado sobre el cálculo con fórmulas. La fórmula de cálculo básica fue adoptada por K.I. Rossinki. La fórmula se recomienda sea empleada en condiciones de la composición areno-gravo-guijarroso de los sedimentos. Existen varias modificaciones de esta fórmula en función de la composición predominante de unas u otras fracciones. Gracias a su confiabilidad dicha fórmula es usada ampliamente en la solución de los problemas ligados al transporte de sólidos y al asoleamiento de los embalses. Para este caso la fórmula tiene el siguiente aspecto:

R K B e

VKV

Vs med med

oD

medB

x

D

d V VKV V

oD

med

x

D= − − + ⋅

−

−

0 2 0 4

1

2

2

2

. .( ( ) . )

( )

( )

γ ϕ ϕ

ς

ϕ ς

2.5 Siendo ϕ y ϕB funciones, que se determinan con las siguientes correlaciones:

58

ϕ ψ ς= −

−12

11

( ( )

VoD

med

x

D

KV

V

2.6

ϕ ψ ςB

B

med

x

D

V

KV

V= −

−12

11

( ( )

2.7 siendo: R caudal de sólidos en arrastre, Kg/s. γs peso específico de sólido, Kg/m³. dmed diámetro medio de las partículas de los sedimentos de fondo, m. Vmed velocidad media de la corriente, m/s. VpD velocidad media de la corriente de fondo, m/s. ςx raíz media cuadrática de las pulsaciones longitudinales de velocidad de fondo. VOD velocidad instantánea de fondo, que desplaza las partículas, m/s. VB velocidad instantánea de fondo, que levanta las partículas. K relación de la velocidad de fondo con respecto a la velocidad media de la corriente. Ψ signo de la integral de probabilidad de Gauss. B ancho del río. En el proceso del cálculo se determinó el diámetro medio según el análisis de 8 muestras de los sedimentos de fondo tomados en el cauce del Huancabamba (Estación Limón). La granulometría de estos sedimentos se muestra en la tabla 2.11. Cabe señalar que el diámetro medio de los sólidos de arrastre es de 0.025 m. El volumen medio plurianual del caudal de sólidos de fondo determinado con la fórmula de Rossinski resultó igual a 0.25 mlln. m³ siendo 2.0 Tn/m³ el volumen de sólidos de fondo.

Tabla 2.11 : Granulometría de los sedimentos de fondo del

Río Huancabamba

Diámetro (mm)

80 - 40

40 - 20

20 - 10

10 - 5

5 - 2

2 - 1

1 - 0.5

0.5 - 0.25

0.25 - 0.1

0.1 - 0.05

% 27.7 15.1 14.7 9.82 8.45 5.32 2.32 6.87 4.55 5.11 A partir de la metodología señalada ha sido hecho el cálculo del escurrimiento de los sólidos en arrastre utilizando 3 fórmulas adicionales de los autores soviéticos Shámov G.I., Goncharov V.M., y Eguiazarov I.V. Dichas fórmulas, lo mismo que la fórmula de Rossinski, han sido aprobados como normativas, siendo empleadas en la URSS para cálculos empíricos del escurrimiento de sólidos en condiciones de una insuficiente

59

disponibilidad de premisas acerca del transporte de sólidos a ser estimado en los diseños de Conjuntos Hidráulicos. Las 3 fórmulas mencionadas fueron comprobadas a través de un amplio volumen de estudios en laboratorio y de ensayos. Si el resultado de la definición del volumen de sólidos de fondo según la fórmula de K.I. Rossinki (250 mil m3 al año) se toma por 100 % conforme a las 3 metodologías adicionales los resultados serán, respectivamente:

• Con la fórmula de Shamov 65% • Con la fórmula de Goncharov 100% • Con la fórmula de Equiazarov 60%

De este modo, el volumen de acarreos determinado con la fórmula de Rossinski puede considerarse confiable en grado necesario. Transporte de sedimentos Definir el transporte de sólidos es un tema importante y complejo. Para el caso del Río Huancabamba se utilizó la información discreta de sólidos suspendidos de 1976 al 2004. De toda esta información se constituyó una serie que permitió establecer la relación Descarga líquida – Descarga sólida. Constituir esta serie que defina tal relación es complejo; son varios los factores que pueden ocultar la relación. Uno de ellos es el desfase entre la cresta del hidrograma y la cresta del sedimentograma. Otro factor importante son las construcciones de gran envergadura cuyo desmonte ha sido arrojado al río así como explosiones cuyo detritus han terminado en el río. A ello se suma errores propios de la medición de agua y sólidos. Las mediciones notables se han tenido que analizar particularmente para organizarr la serie que permita identificar la relación Descarga líquida – Descarga sólida. El principal criterio que se ha tenido es que la dependencia tiene una variación exponencial dado que a un pequeño incremento de descarga líquida, el incremento de descarga sólida es mucho mayor. A partir de este punto y después de una serie de análisis y cálculos se determinó finalmente la ecuación que gobierna dicha dependencia o relación (ecuación 2.8). De esta manera e incorporando la descarga máxima instantánea resultó un transporte de sólidos suspendidos del orden de 3.59x106 tn/año que implica una concentración media de 4.4gr/l. Qs = 8x10-5Qa3.56 2.8 La masa de sólidos suspendidos encontrada convertida en volumen (1.2 Tn/m3) es 3.00 Hm3/año al que se añade el volumen de sólidos del fondo (0.3 Hm3/año), lo cual determina un volumen total de sólidos de 3.3 Hm3/año. Proyectándose este dato a 15 años se tiene el valor de 49.5 Hm3/año y para 50 años de 165 Hm3/año. Se concluye que los sedimentos transportados determinan alto riesgo. En la tabla 2.12 se presenta los valores registrados de caudal sólido y caudal líquido, los cuales han servido para encontrar la relación Descarga líquida – Descarga sólida. En la figura 2.7 se grafica esta relación.

Tabla 2.12 : Registro de caudales líquidos y caudales sólidos

60

Nº FECHA h

(m) Qs

(Kg/s) Qa

(m3/s) Concentrac.

(g/m3) Nº FECHA h

(m)Qs

(Kg/s) Qa

(m3/s) Concentrac.

(g/m3) 1 10/06/1976 2810 125 22500 27 30/06/1994 1,26 5,6 25,8 214 2 19/04/1972 850 90,8 13964 28 08/07/1994 1,22 8,7 23,1 220 3 11/03/1981 1490 112 13323 29 20/07/1994 1,21 1,2 14,2 86 4 11/04/1982 2,3 2350 115 20406 30 26/07/1994 1,29 1,4 30,8 506 5 06/03/1983 1,84 1010 94,1 10694 31 03/08/1994 1,1 1,7 14,2 215 6 10/03/1983 2,16 2220 117 18939 32 10/08/1994 1,06 1,6 11,7 86 7 19/03/1983 1,85 539 74,3 7251 33 22/08/1994 1,22 19,8 26,5 810 8 03/03/1985 2,25 946 92 10287 34 31/08/1994 1,02 0,4 11,2 46 9 08/04/1986 1,99 488 71,7 7734 35 06/03/1995 1,87 113 58,5 1860

10 06/01/1989 1,72 657 72 9124 36 20/05/1995 1,75 297 62,5 4960 11 06/03/1989 1,91 2430 116 21057 37 04/07/1995 1,54 35,3 29,1 1200 12 20/03/1989 1,83 426 78,6 5423 38 19/07/1995 1,35 1,8 13,8 130 13 19/02/1990 1,01 3,7 18 218 39 21/08/1995 1,09 0,03 5,08 7,5 14 07/05/1990 1,24 4,15 30,7 157 40 20/02/2003 1,49 1,92 19,6 100 15 23/07/1990 1,1 3,78 31,2 122 41 25/02/2003 1,54 2,29 21,4 140 16 24/02/1991 2650 118 22445 42 12/03/2003 1,87 28,4 38,9 670 17 05/01/1992 1780 107 16652 43 14/03/2003 1,93 46,1 36,2 760 18 25/03/1993 2,34 3510 141 17582 44 17/03/2003 1,94 42,2 48,8 970 19 26/03/1993 2,06 1980 110 17995 45 31/03/2003 2,21 558 86,4 7380 20 24/01/1994 1,27 5,6 18,4 324 46 19/04/2003 1,55 3,8 21,9 240 21 30/03/1994 2,5 5310 146 36394 47 16/01/2004 1,33 0,34 10,5 30 22 02/04/1994 1,68 732 89 7061 48 21/01/2004 1,52 3,04 17,6 157 23 27/04/1994 1,31 38,8 34 1151 49 03/02/2004 1,31 0,46 11 36,4 24 30/04/1994 1,76 1345 101 13564 50 20/03/2004 1,92 40,4 46,7 792 25 06/05/1994 1,85 1390 105 11988 51 26/03/2004 1,77 13,6 33,4 467 26 09/06/1994 1,47 72,7 54,7 1366

61

RELACIÓN DESCARGA SÓLIDA - DESCARGA LÍQUIDARÍO HUANCABAMBA - " LIMÓN"

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000Descarga sólida (kg/s)

Des

carg

a líq

uida

(m3/

s)

Fig 2.7 : Relación de descarga sólida vs descarga líquida Riesgo en el embalse Limón por sedimentación La vulnerabilidad de los embalses está en función del peligro que representa el régimen de sólidos de los ríos, de tal manera que si estos embalses se ubican a medio desarrollo del río y en el eje mismo, el riesgo por sedimentación puede ser alto. Muchos embalses han fracasado por la colmatación de su volumen muerto comprometiendo su volumen útil en un progresivo e inmediato lapso, particularmente en épocas de crecidas. Medir sólidos es una operación compleja, delicada, ardua, que es inherente a la medición de agua. Los ríos en su estiaje, tienen una mínima turbidez y a medida que la curva de ascenso del hidrograma se manifiesta, la turbidez se incrementa alarmantemente. Las crecidas en los ríos es un fenómeno natural pero ciertas veces se ven pronunciadas por efectos climáticos sobrepasando extensamente sus valores normales en este lapso donde los sólidos constituyen un peligro. El proyectado embalse Limón tiene un volumen total de 191 MMC, de los cuales 80 MMC están reservados para el depósito de los sólidos acarreados por el Río Huancabamba a lo largo de 50 años. En consecuencia el volumen disponible para la regulación de caudales es de 111 MMC. Este último volumen debe regular una masa de agua que en la primera etapa del proyecto es 11 veces mayor. Se tiene que tener en cuenta que el volumen proyectado del embalse Limón de 191 MMC es el valor actual que se maneja el cual difiere un poco de los valores que se manejaban en el “Estudio Definitvo del Proyecto Hidroenergético y de Irrigación Olmos” de 1980 cuyo valor estimado del embalse era de 213 MMC (Ver tabla 2.8).

62

• Por ser el riesgo una función del peligro y la vulnerabilidad, es necesario el análisis de estos componentes. El peligro está caracterizado por la frecuencia de las crecidas del río Huancabamba en consecuencia es necesario conformar la serie de descargas máximas instantáneas. Según la distribución de Gumbel2 se produce, para una recurrencia de 15 años, una descarga máxima instantánea de 314 m3/s con una probabilidad de 93% y para 50 años una descarga de 387 m3/s con una probabilidad de 98%. Por otro lado la vulnerabilidad del embalse en este caso está definida por el proceso de colmatación de su volumen muerto que en nuestro caso es 80 Hm3. La serie identificada en la tabla anterior, ha conducido a efectuar un análisis de vulnerabilidad haciendo uso de su función de distribución binomial porque el fenómeno cumple con los requisitos exigidos por la distribución de Poisson. El riesgo del embalse por sedimentación está conformado en la tabla 2.13.

Tabla 2.13 : Riesgo del embalse debido a la sedimentación

Tiempo (años) Peligro (%) Vulnerabilidad (%) Riesgo (%)

15 93 99.9 93 50 98 100 98

En ambos casos los valores de riesgo son extremadamente altos involucrando el peligro inminente donde las acciones estructurales y no estructurales para reducir la vulnerabilidad son limitadas por el nivel de riesgo que es de contingencia. 2.4 Impacto del Fenómeno El Niño en la cuenca del Río Huancabamba La característica indiscutible del Fenómeno El Niño en la Costa Norte del Perú, es la transformación climática de subtropical a tropical con las consiguientes altas precipitaciones que originan descargas máximas en sus ríos que impactan negativamente en el medio físico de su presentación. Los registros en el Río Piura señala valores en 1998 de 4420 m3⁄s que originó inundaciones como el colapso de varios puentes que cruzan el río. En el Río La Leche las magnitudes hidrométricas en el año 1998 superaron los 1100 m3⁄s inundando poblados. Estos ejemplos indican que son los sucesos máximos con características de peligro que configura la presencia del Fenómeno El Niño. No cabe la menor duda que si la humedad permanece durante el año sin manifestar peligro estaríamos frente a un impacto positivo del fenómeno. La cuenca del Río Huancabamba es vecina a las cuencas donde ocurre este fenómeno. Remitiéndonos al registro histórico del Río Huancabamba en “Limón” (1965- 2003) discutiremos los años 1972, 1983 y 1998 que en la Costa Norte fueron extraordinarios. Previamente, en 1972 (exceptuando Mayo – Junio) y 1998 la estación de aforo Limón operó sin limnígrafo. Como consecuencia su caudales medios diarios se obtuvieron a partir de 3 lecturas limnimétricas (6 – 12 – 18 h) situación que no es coincidente con la presentación de las crecidas. Generalmente las crecidas ocurren en altas horas de la noche o en la madrugada y obtener un nivel medio diario con estas tres lecturas conduce a conformar caudales medios diarios por defecto que se agudiza en épocas de crecidas. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 Información obtenida del estudio “Transporte de sedimentos Río Huancabamba” (Oswaldo Vivar, Lambayeque 2004)

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Bajo esta forma de procesamiento, con niveles medios diarios se evaluaron los caudales medios diarios del Río Huancabmba en “Limón”. Por ello las crecidas de 1972,1983 y 1998 se encuentran subestimadas. En 1972 la descarga máxima anual indica 197 m3⁄s, su correspondiente caudal medio fue de 88.6 m3⁄s (23 de Junio) con una relación entre ambos de 2.22. La fecha de presentación del máximo anual es inusual. El hecho de operar con limnígrafo en este mes se le adjudica el máximo anual en Junio, sin embargo nos evidencia que aún persisten las crecidas. En los meses de verano se indica los caudales medios de 135 m3⁄s (11 de Enero), 130 m3⁄s (15 de Marzo), 110 (14 Abril). Estos valores adolecen del proceso indicado por tanto están dados por defecto así como sus descargas máximas instantáneas. Indudablemente son mayores que no es indicada por la falta del registro limnigráfico. En el año 1972 se presentó una aportación estacional (Enero a Mayo) de 483 Hm3 que lo califica el año prácticamente como húmedo. La aportación anual alcanzó los 994 Hm3 situándose como un año medio. No hay la menor duda que sus registros reales llevarían al año 1972, anual y estacionalmente como húmedo y como consecuencia el Fenómeno El Niño influyó en la cuenca del Río Huancabamba. En el año 1983, en la cual se operó con limnígrafo, señala un máximo instantáneo el 1 de Abril con 228 m3/s su correspondiente medio de 94.1 m3/s con una relación de 2.42. El 30 de Marzo se registró 197 m3/s con su correspondiente caudal medio diario de 112 m3/s, su relación de ellos es de 1.76. La aportación anual de 857 Hm3 la sitúa como año medio y la aportación estacional 593 Hm3 lo califica como húmedo. La influencia del Fenómeno El Niño en este año es evidente por la fecha de presentación de sus crecidas y por su aportación anual. En 1998 a pesar de no contar con limnígrafo presenta el 14 de Abril un caudal medio diario de 203 m3/s el tercer valor mayor de la serie histórica de los máximos caudales medios diarios. El instantáneo sin duda superó esta cifra. El 13 Marzo se registró 142 m3/s, sin embargo a partir de Agosto se observa en el estiaje valores muy por debajo del valor medio que podría ser coincidente con lo mencionado, pero los meses de Enero a Junio indica un sostenimiento permanente de humedad. La aportación anual de 765 Hm3 inclinada por los meses de estío lo sitúa como un año medio sin embargo el aporte estacional de 484 Hm3 lo coloca tan igual que el año 1983 sin dejar de mencionar que en este año, debido a las crecidas colapsó uno de los puentes en el río. Definitivamente como se ha demostrado en estos tres años sus crecidas presentaron características de peligro bajo la influencia del Fenómeno El Niño. Del análisis se puede concluir que el Fenómeno El Niño tiene una clara influencia en la hidrología de la cuenca del Río Huancabamba, sin embargo los parámetros hidrológicos más altos como precipitaciones o caudales máximos pueden darse en años ajenos a los de este fenómeno.