MICROCUENCA SEOR DE HUANCA

HIDROLOGIA

1.0 GENERALIDADES:

1.1 AMBITO DEL ESTUDIO HIDROLOGICO:

El mbito del Estudio Hidrolgico desarrollado con la finalidad de determinar la mxima avenida probable para la Torrentera de Mariano Melgar, Microcuenca del PP. JJ. Seor de Huanca, comprende el estudio de la micro-cuenca, aguas arriba del eje proyectado analizada mediante parmetros indirectos tales como las mximas precipitaciones diarias producidas, y el caudal de ingreso de la canalizacin existente.

Para determinar los Caudales Mximos, se han efectuado anlisis con un modelo hidrolgico determinstico - conceptual en el que se consideran la precipitacin y la escorrenta superficial, debido a las caractersticas geomorfolgicas de la zona de estudio, que son de aplicacin general para la obtencin de los caudales. Se ha usado este mtodo, por la limitacin de registros existentes, ya que el Mtodo Racional utiliza datos histricos, en los que considera la probabilidad de ocurrencia de un evento, una vez cada 100 aos. Puesto que en la regin no existe informacin para el horizonte de prediccin de este Mtodo, se han optado por este tipo de anlisis con los registros de precipitaciones en 24 horas desde el ao 1971. (SENAMHI).

En el mbito de estudio, se ha considerado, la recoleccin de datos, cartogrficos, topogrficos y pluviomtricos de la Sub Cuenca Mariano Melgar, incidiendo directamente en la microcuenca del PP. JJ. Seor de Huanca, de acuerdo a la siguiente descripcin:

SUB CUENCA MARIANO MELGAR.

En la zona de estudio, PP. JJ. Seor de Huanca, la contribucin de caudal a la seccin diseada, aguas arriba y aguas abaj0, va a estar determinada por el volumen adicional de agua que avanza sobre la superficie del terreno, hasta alcanzar la zona canalizada, que pueda transportar corrientes de agua con flujo turbulento, durante un periodo corto despus de haberse suscitado el evento pluvial.

Se debe tener en cuenta, que las distancias recorridas por la escorrenta superficial, son relativamente cortas, y en la zona por la condicin topogrfica de la zona de estudio, alcanza velocidades mayores a los 10m/seg., que en su recorrido transporta material de arrastre de diferentes volmenes.

Debido a que los caudales por escorrenta superficial, llegan pronto a los canales de evacuacin es que se pueden presentar picos importantes en la creciente de los caudales a controlar.

Se debe tener en cuenta, que la sub cuenca Mariano Melgar, nace en las estribaciones del Volcn Misti, tiene como uno de sus principales tributarios a la quebrada El Huarangal, en su recorrido existen tributarios en ambas mrgenes siendo las siguientes:

MARGEN DERECHA: Existen ramales en las cotas 3 218, 3137, 2 673 m.s.n.m., las cuales an no han sido denominadas. Pampa Blanca, en la cota 2 599 m.s.n.m. El Chilcal, sobre los 3 400 m.s.n.m., que nace en las estribaciones del volcn Misti. Este tributario en su recorrido, aguas abajo, es incrementado en su caudal por dos tributarios menores, denominados Chilcal 1 a 2 775 m.s.n.m., y Chilcal 2 a 2 645 m.n.s.m. Finalmente, en la cota 2588 m.s.n.m., llegan las aguas de la quebrada, el Huarangal.

MARGEN IZQUIERDA: Existe un ramal sin nombre, en la cota 2 746 m.s.n.m. Tributan tambin a esta microcuenca los ramales Huajane, Huajane 1, Huajane 2, en la cota 2 673 m.s.n.m.

Esta, microcuenca, conjuntamente con las de Bustamante y Seplveda, dan origen a la Sub Cuenca Mariano Melgar, cuyas aguas descargan directamente al ro Chili.

2.0 CARACTERISTICAS FISICAS DE LA MICRO-CUENCA:

Las caractersticas fsicas de la sub - cuenca son:

Area.El rea de la Sub Cuenca Mariano Melgar ha sido calculada en AUTOCAD, a partir de la delimitacin digitalizada de la sub cuenca. Se ha obtenido un valor de: 45.69 km2, La Microcuenca de Seor de Huanca, tiene un rea de influencia de 0.46 km2, (461 210.85 m2).

Permetro.El permetro de la cuenca Mariano Melgar fue determinado en AUTOCAD, obtenindose un valor de: 2.879 km, (2 879.01) m.

Pendiente de la cuencaEsta caracterstica controla en buena parte la velocidad con la que se da la escorrenta superficial y afecta por lo tanto, el tiempo de concentracin de las aguas en un determinado punto. Se ha utilizado distintos criterios para obtener valores representativos de este parmetro:

El valor de la pendiente para la Microcuenca de Seor de Huanca, Mariano Melgar, se ha determinado, considerando la diferencia de cotas a lo largo del recorrido, entre la longitud lo que nos da un promedio de 11.57 %, dato que se tomar como pendiente principal para este sector.

Fisiogrficamente, la micro - cuenca en estudio es parte integrante de la cuenca del ro Chili, y pertenece a la vertiente occidental de la Cordillera de los Andes, desarrollndose entre las estribaciones de los Volcanes Misti y Pichupichu.

3.0 ESTACIONES PLUVIOMETRICAS:

Las estaciones metereolgicas utilizadas en el anlisis pluviomtrico para determinar la mxima avenida probable, estn operadas por el SENAMHI y son:

ESTACIONALTITUD

CHIGUATA2 897 m.s.n.m.

LA PAMPILLA2 356 m.s.n.m.

Se ha adoptado periodos de anlisis comprendidos entre los 14 a 20 aos, dependiendo del periodo de operacin de las estaciones; y en las cuales se analiz la variable de precipitacin mxima diaria.

Se debe indicar que la Red de Registro Pluviomtrico, no se encuentra adecuadamente distribuida, para el anlisis de la micro cuenca, de los datos obtenidos podemos determinar, un muestreo tpico de la zona de estudio que sea considerado como vlido, teniendo en cuenta que, no se considera como dato el registro de febrero del 2013 de la estacin de La Pampilla, por ser extraordinario y atpico.

A continuacin, presentamos un grfico de ubicacin de las estaciones pluviomtricas, materia del estudio.

ESTACIONES PLUVIOMETRICAS

Archivo SIG:

ESTACIONALTITUDLATITUD LONGITUD DISTRITO CUENCA

LA PAMPILLA2 3561624 18.22713124ArequipaCHILI

CHIGUATA2 894162432.86712432.86ChiguataCHILI

FUENTE: SENAMHI-Arequipa

Registros de precipitacin.aunque la informacin pluviomtrica constituye el parmetro ms aleatorio, los datos registrados histricamente; constituyen sin duda la fuente ideal o ms ptima para un anlisis estadstico de las variables hidrolgicas.

Para el presente estudio se usar la serie de precipitaciones mximas de 24 horas. Los registros para cada estacin se muestran en los cuadros siguientes.

PARAMETRO: PRECIPITACINMXIMAEN 24 HORAS (mm) - MAP LA PAMPILLA

ANOENEFEBMARABRMAYJUNJULAGSSETOCTNOVDIC

19713.104.600.200.200.2010.40

197211.9021 .316.20TRZ1.60TRZ

197322.1019.406.900.200.100.80TRZ

197416.0010.506.200.108.00TRZ2.50

19753.1018.4046.700.800.101.30

197624 .08.705.300.103.00TRZ

19776.606.809.00TRZSD

1978TRZTRZ3.50TRZ8.00

19790.300.5010.904.60TRZ

19800.806.204.20TRZ5.80

19813.005.404.003.60

19823.902.80TRZ1.003.50

19830.401.501.50

19844.9014.704.60TRZ2.90TRZ4.90

19853.6015.605.902.100.909.50

19866.1018.404.201.502.503.0011.70

198719.004.000.200.50

19883.5011.500.201.90

19891.4022.909.30

1990TRZ11.500.801.502.60

19915.500.207.70

19921.003.40

199313.502 .13.101.80

199413.6010.3011.70

199528.0021 .60.30

199612.108.900.30

199711.2033.4023.2012.402.506.60

19987.801.901.101.40

19993.0012.303.001.50

200020.209.2023.700.300.900.700.90

20014.9014.5030.001.80T0.60

20022 .88.906.300.200.30

20035.500.802.00

20048.408.100.402.30

20054.402 .92.700.704 .4

20065.7014.9010.300.30

20077.507.902.20

200825.505.400.900.700.30

20093.908.404.600.800.50

20100.804.700.500.400.50

201113.4014.201.003.100.205.00

201221 .835.3013.3018.400.301.00

201316.10124.506.40

.

PRECIPITACIONES MAXIMAS MENSUALES PERIODO 1971-2013

ENEFEBMARABRMAYJUNJULAGOSETOCTNOVDIC

28.00124.5046.7018.401.500.900.5012.403.001.808.0011.70

PROMEDIO GLOBAL PARA EL PERIODO DE ANALISIS21.45mm

PARAMETRO : PRECIPITACINMXIMA EN 24 HORAS (mm) - CO CHIGUATA

AOENEFEBMARABRMAYJUNJULAGOSETOCTNOVDIC

19718.003.804.202.0016.00

197223.2039.0039.00

197319.5017.7012.202.001.902.90

197430.9019.5014.004.4013.304.40

197516.2023.3013.203.008.20

197642.9010.3030.7015.00

197714.1029.7034.609.704.50

197812.803.200.900.501.407.40

19793.506.8024.804.805.80

19801.3010.2012.4010.40

198115.1028.9011.9017.001.20

19827.505.809.20S/D1.706.90

19833.800.903.10

198410.7021.0014.002.80

198511.4020.3010.301.40S/DS/D2.4016.50

198620.6017.306.200.800.508.603.1037.90

198739.403.901.402.70

198819.501.9022.700.904.10

19898.5032.2010.201.30

19902.602.8018.900.304.801.4015.80

19916.303.5013.503.607.40

19920.601.800.101.205.20

199321.8014.303.906.304.302.00

199435.3021.2015.002.502.50

199526.0048.80

199615.9010.202.600.90

199714.9044.0028.5019.004.8016.40

199810.4012.603.901.406.40

199910.2019.9025.003.60S/D

200014.3022.1036.201.400.400.602.20

200111.4019.4020.902.501.60

200210.4024.3021.706.108.904.00

20038.402.509.200.300.30

200417.7018.700.604.402.60

200511.1013.007.702.30s/d

20065.5014.4013.S1.30

200723.409.605.101.001.50

200820.7014.604.005.50

200922.409.906.404.200.400.200.40

20103.109.702.902.600.301.70

201116.5019.202.302.300.107.80

201225.3039.2036.6016.S1.80

201328.5018.0011.40

PRECIPITACIONES MAXIMAS MENSUALES PERIODO 1971-2013

ENEFEBMARABRMAYJUNJULAGOSETOCTNOVDIC

42.9044.0048.8017.000.807.408.9019.0015.004.309.7037.90

PROMEDIO GLOBAL PARA EL PERIODO DE ANALISIS21.31mm

1.2.4. Anlisis de consistencia.

Es el mtodo utilizado para verificar la homogeneidad de los datos de una estacin pluviomtrica. Cuando no se identifica, elimina ni se ajustan la inconsistencia y no homogeneidad en una muestra histrica, un error significativo puede introducirse en todos los anlisis futuros que se realicen, obteniendo resultados altamente sesgados.En el presente estudio se ha realizado el siguiente anlisis:

ANALISIS DE DOBLE MASA

La inconsistencia es sinnimo de error sistemtico y se presenta como saltos y tendencias (los datos pueden ser incrementados o reducidos sistemticamente).

La Curva Doble Masa verifica la consistencia del registro de una estacin, comparando la precipitacin anual acumulada de cada estacin con los valores tambin acumulados de la precipitacin anual promedio de las mismas (en los grficos obtenidos se define el o los quiebres que pueden ser significativos para su posterior anlisis estadstico)

De los datos analizados, podemos colegir, que existe homogeneidad, en los en los registros de precipitacin diaria, en el perodo 1977-2012, para ambas estacionesNo as para la el ao 2013, en la Estacin de La Pampilla, debido al fenmeno pluvial del 08 de febrero del presente, habindo registrado una precipitacin de 124.50 mm, la que es considerada como extraordinaria y atpica, en comparacin con el registro de la Estacin pluviomtrica de Chiguata, que registra 18.00 mm, valor que se encuentra dentro del rango de los registros histricos.A Pesar de este hipo en el registro, podemos ver que las precipitaciones promedio comprendidas en el periodo, 1977 2013, para la estacin de La Pampilla es de 21.45 mm, y para Chiguata es de 21.31 mm.

Con estos datos podemos determinar la precipitacin mxima probable, para periodos de retorno de hasta 100 aos, para lo cual utilizaremos la Frmula de Fuller.

Qr =CA^0.8*(1+log T)75

Donde: Qr = Mayor Caudal con una duracin de 24 h (m3/seg)A = Superficie de la cuenca en km2T = Periodo de Retorno.C = Coeficiente (2 para pendientes muy abruptas, 0.5 para praderas)

El mayor caudal probable, es de 0.043 m3/seg. Proveniente de las precipitaciones pluviales, y como tributario debido a la escorrenta superficial.

A este caudal debemos agregarle, el caudal de llegada de la zona canalizada por el Fondo Italo Peruano, cuyas caractersticas hidrulicas son:

Canalizacin Existente entre Los Olivos y Nuevo Milenio.

Seccin: 3.00 x 1.60 m.Longitud: 520 m.Pendiente Promedio: 4.14 %.

Con estos datos se puede determinar el caudal que es de 48.3837 m3/seg.

Caudal total de diseo 48.43 m3/seg.

Transporte de sedimentos

La cantidad de sedimentos que transportan las torrenteras se origina en las cuencas respectivas entre los 2825 y 2 400 msnm, y son transportados a travs de los cauces de las quebradas.

Los principales factores que afectan la cuenca y que influyen en la cantidad de sedimentos son:a) Volumen e Intensidad de las Precipitaciones en el rea de la CuencaLa mayor erosin en el cauce de las quebradas de las Torrenteras se produce durante las mximas avenidas, cuya mayor intensidad histricamente tiene una duracin de 20 a 30 minutos.b) Tipo de SueloLos cauces de las quebradas estn constituidos por arena o grava en matriz arenosa, material fcilmente erosionable por las fuertes precipitaciones.Los flancos de la quebrada por lo general ms estables, estn conformados por flujos de barro dispuestos en estratos subhorizontales, con materiales conformados por arcilla, arena y ocasionalmente grava.c)Cobertura VegetalPor debajo de los 3 500 msnm la zona se encuentra mayormente cubierta de una vegetacin silvestre tpica de la zona, no muy densa pero pareja. Esta vegetacin contribuye a disminuir la erosin de las laderas.El cauce se encuentra mayormente erosionado y con taludes de fuertes pendientes.d) Uso del TerrenoEn la parte baja, cerca de la zona urbana, se tiene una explotacin indiscriminada de material de cantera.e) GeomorfologaQuebradas de caractersticas morfolgicas similares. Flancos de las quebradas estables y canal de transporte en forma de U.f)Caractersticas del SedimentoPrincipalmente arena y grava mediana. La grava gruesa y la bolonera que se encuentran en la matriz areno limosa son arrastradas conjuntamente.g) Caractersticas Hidrulicas de las QuebradasLos cauces tienen por lo general una seccin de canal rectangular, con un grado de irregularidad moderado y sin vegetacin ya que esta en continuo proceso de erosin.El coeficiente de rugosidad de los cauces depende de estos factores y de la granulometra de los sedimentos depositados en el lecho.Para el presente estudio, el coeficiente de rugosidad de Manning es estimado aplicando el procedimiento de Cowan.Se considera un coeficiente de rugosidad promedio de 0,40, (Maximo Villn Bjar), Escuela de Ingeniera Agrcola del Instituto Tecnolgico de Costa Rica.El material que transporta los torrentes, incluye las partculas de arrastre de fondo y las que son transportadas en suspensin, siendo predominantes las primeras. Los slidos en suspensin estn constituidos por partculas finas como limos y arcillas, y se reducen a una mnima cantidad por su escasa presencia en las formaciones geolgicas de la zona erosionable de la cuenca. La cuantificacin del material transportado en suspensin deja de ser importante. Adems, de ser indispensable, la mejor poca del ao para investigar la concentracin del material en suspensin es durante la poca de lluvias y sobre todo durante los meses donde se produce la mayor precipitacin. El estudio de transporte de sedimentos estar orientado a estimar bsicamente el transporte de arrastre de slidos. Existen muchas metodologas para estimar el gasto slido de fondo. Al aplicar stas, los resultados obtenidos pueden diferir notablemente.El gasto slido depende de la rugosidad del fondo, y sta, a su vez, tambin depende del gasto slido, existiendo una mutua interdependencia.La funcin transporte constituye un mximo terico, y representa la mxima cantidad de material slido que puede transportar una corriente. Si supera la capacidad de transporte, no los arrastrar sino que se producirn bancos y sedimentaciones como ocurre en los tramos de baja pendiente.Cuantificacin del transporte total de fondo mtodo de meyerpeter y mllerEl mtodo de MeyerPeter y Mller sirve tanto para materiales de cualquier peso especfico como para muestras de material uniforme o con granulometra extendida. Esta basado en experiencias de laboratorio y permite tener una idea de la cantidad del material slido transportado. El transporte total de fondo as calculado resulta ser :CauceSlidos Transportados Por Evento (Ton)

Torrentera Seor de Huanca2.40

Esta masa potencial de arrastre, puede ser fcilmente incrementada por los siguientes factores :a) Materiales sueltos fcilmente erosionables, depositados en los conos donde la quebrada se ampla, como resultado de la explotacin indiscriminada para agregados.b) Cada del material de las mrgenes del cauce de la torrentera hacia el lecho cerrando el flujo, como consecuencia de la desestabilizacin de los taludes.c) Material de escombros y basura depositados a todo lo largo de la torrentera.El transporte del material slido es variable con el tiempo. Se puede presentar con alta intensidad en perodos tan cortos como unas pocas horas.Al estimar el gasto slido de fondo aplicando metodologas como la de Meyer-Peter, los errores en la estimacin pueden ser mayores al 60 %. Se puede ver entonces que la determinacin del material slido total tiene incertidumbres ligadas principalmente a la amplia variabilidad del fenmeno.El mtodo aplicado ha sido elaborado para aproximar prdidas de suelo por erosin laminar. Para el presente Estudio, como es usual, se ha hecho simplificaciones de los muy complejos tipos de flujos que se presentan en la realidad.Las descargas slidas anuales pueden aumentar de valor si se considera aos con eventos extraordinarios, como los del Fenmeno del Nio.Cabe resaltar que el transporte de slido se ha estimado contando con informacin actualmente disponible hasta la fecha.Los valores obtenidos deben ser tomados slo de manera referencial, resultando intil ajustar los parmetros que intervienen en el proceso, tratndose en realidad de cifras globales.Se toma esta informacin teniendo como documento de consulta, el Proyecto desarrollado por el FIP (Fondo Italo Peruano)