informe de hidrologia

FACULTAD DE INGENIERIACARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

AVANCE DE TRABAJO N°1

“CALCULO DE LA DEMANDA POBLACIONAL Y AGRICOLA DE RECURSOS HIDRICOS DEL PROYECTO ESPECIAL CHIRA - PIURA”

AVANCE DEL TRABAJO FINAL – ENTREGABLE N°1

PRESENTADO POR LOS ALUMNOS:

CAMARGO GARCIA, Drusso Badik U911950TORRES SENMACHE, Abraham David U820422

ARAMBURU SAMANEZ, Daniel U201010822

PROFESOR DEL CURSO:

ING. JUAN JOSÉ VELASQUEZ DIAZ

Monterrico, Agosto del 2015

INFORME N 1 – PROYECTO ESPECIAL CHIRA-PIURA

INTRODUCCION

La ley 17752 o “Ley General de Aguas (LGA)”, vigente desde 1969, es la base de todas las normativas de aprovechamiento del agua del Perú.

En la actualidad, el buen uso y aprovechamiento de los recursos hídricos en nuestro país y el resto del mundo se ha convertido en agenda principal de todos los gobiernos. Además, el desarrollo de las ciudades costeras se ha visto disminuido debido a su calidad de desiertos y el mal uso de los recursos hídricos.

Es en este ámbito político y geográfico, que en los últimos años se han generado la idealización de macro proyectos para el uso eficiente y eficaz de las mayores cuencas en el Perú. De esta forma, teniendo en cuenta las características climáticas, topográficas, socioeconómicas, niveles tecnológicos y disponibilidad de recursos naturales, se evidencia la necesidad de mejorar la gestión del agua en nuestro país, y que este enfoque, tiene una vital importancia y urgencia en la zona costera del Perú, ya que es aquí donde se ubica la mayor población de nuestro país.

Con esto en mente, se identificaron las once principales cuencas de la vertiente del Pacifico, la cuenca del Mantaro, y la de Puno, las cuales se enumeraran a continuación.

CUADRO N°1: CARACTERISTICAS DE LAS CUENCUAS Y SEDES DE ACCION SELECCIONADAS

Fuente: ANA (1995)

UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS 1


CAPITULO 1: GENERALIDADES

ANTESCEDENTES

El Proyecto Especial Chira Piura, es actualmente un órgano desconcentrado de ejecución del Gobierno Regional Piura, pero su creación en la década setenta, tuvo como objetivo principal, resolver el problema de escasez de recurso hídrico para el desarrollo agrícola sostenido del valle del río Piura, así como el desarrollo óptimo del valle del Chira e Irrigación de San Lorenzo.

Entre los años 40 al 70, el valle de Piura mejoró notablemente gracias la actividad agrícola privada, y a la construcción del reservorio San Lorenzo hasta convertirse en uno de los más prósperos de la costa, sin embargo mantenía limitada y estacional la oferta de agua que frenaba su desarrollo.

Estudios integrales de la disponibilidad de recurso hídrico, efectuados en la década del sesenta, demostraron que el rio Chira tenía una oferta de agua muy superior a su potencial demanda, que permitía que masas de agua superiores a los 2,500 MMC se perdieran inútilmente en el mar.

Surge así el esquema de integración hidráulica de los ríos Chira y Piura, para proveer agua de riego para atender satisfactoriamente en cantidad y oportunidad a 150,000 hectáreas. La conversión de esta idea en realidad fue la tarea que se encomendó al Proyecto Especial Chira Piura, por lo que se constituyó en pionero y escuela de desarrollo hidráulicos de esa magnitud.

La regulación del recurso hídrico en la presa o reservorio Poechos y su optima distribución a través de una compleja infraestructura de riego, constituida por canales principales, secundarios y terciarios en su mayoría revestidos, complementada también de una amplia red de drenaje agrícola y sistema de defensas ribereñas contra inundaciones convirtieron a los valles del Chira y Piura en prósperos emporios de producción agrícola destinada al consumo, a la industria y exportación. El sistema Chira Piura, hoy, asegura el abastecimiento de agua a las poblaciones de las ciudades de Piura, Sullana, Paita y Talara a través de la EPS GRAU, y atiende gran parte de la demanda de la creciente industria local.

OBJETIVOS DEL PROYECTO

Los objetivos del proyecto se enumeraran a continuación:

Desarrollar infraestructura hidráulica para garantizar el abastecimiento de recurso hídrico que demanda el uso poblacional y uso productivo del tipo: agrario, acuícola, energético, industrial, minero, recreativo y turístico.

Propiciar la administración y uso eficiente del recurso hídrico. Promover la participación de la inversión privada en el financiamiento de la construcción,

operación y mantenimiento de la nueva infraestructura hidráulica.



ALCANCES DEL PROYECTO

El proyecto Chira – Piura, ha considerado como objetivo principal la regulación del rio Chira mediante la represa Poechos, para ser utilizado con fines agrícolas, el cual representa el mayor porcentaje del agua regulada y también con fines de uso poblacional, industrial, generación de energía eléctrica, entre otros.

El proyecto se ha ido desarrollando en 3 grandes etapas, como se podrá observar a continuación.

GRAFICO N°1: ESQUEMA PROYECTO ESPECIAL CHIRA - PIURA

Fuente: ANA (2005)

CARACTERISTICAS GENERALES DE LA CUENCA

DELIMITACION DE LA CUENCA

La cuenca esta subdividada en 2 partes, la primera es la cuenca Catamayo – Chira, ubicado en el Perú (Rio Chira) y Ecuador (Rio Catamayo), y la segunda, compuesta por la cuenca del Rio Piura, netamente en el Peru.



GRAFICO N°2: ESQUEMA HIDRAULICO DE LAS CUENCAS CATAMAYO – CHIRA Y PIURA

Fuente: ANA (1995)

ASPECTOS CLIMATICOS Y ECOLOGICOS

Clima

El clima de las cuencuas Chira y Piura, según se ubica en la clasificación de Koppen, corresponde al de una zona sub – tropical y según la clasificación de Pettersen al tipo de clima semi – tropical, ambos caracterizados por su nivel de pluviosidad moderada y altas temperatuas con minimas oscilaciones estacionales.

Ecología

El rasgo más notable de esta región, como la del resto del país, es su diversidad biológica, ecológica y cultural. Según el Mapa Ecológico de la ONERN, en Piura habría 17 de las 84 zonas de vida reconocidas para el Perú, distribuidas en dos grandes espacios geográficos: la llanura costera y el sistema de la Cordillera Occidental de los Andes. Los ecosistemas de la región son frágiles: por su gran inestabilidad climática (en parte generada por: el Fenómeno El Niño), por la existencia de suelos delgados y pobres en materia orgánica y por la débil cobertura (especialmente en la llanura costera).



CAPITULO 2: DEMANDA DE RECURSOS HIDRICOS

Para el desarrollo del estudio de los recursos hídricos, se tiene que realizar como principal paso el balance de los recursos, y esto, se lleva a cabo mediante el cálculo de las demandas y de la oferta existente.

Para ello se calculara la demanda, en primer lugar, y que constara de la estimación actual y proyectada para un lapso de 25 años de la demanda requerida por los usuarios del área de influencia. Por motivos de estudios, nos enfocaremos en solo dos aspectos de la demanda, la demanda poblacional y la demanda agrícola, dejando de lado otros usos para el recurso hídrico, tales como: el industrial, minero e hidro-energéticos que pudieran existir.

La demanda de agua está en función directa a la población servida. Los proyectos deben de permitir la satisfacción de las demandas futuras, debiéndose prever por lo tanto un horizonte de proyección, siendo en este caso 25 años, como se mencionó anteriormente.

DEMANDA POBLACIONAL

Según cifras extraídas del Instituto Nacional de Estadística e Informática (INEI), el departamento de Piura posee una población 1,676,315 habitantes, registrados en el censo del año 2007, representando el 6.11% de la población nacional.

Para el cálculo de las demandas tomaremos en consideración solamente los distritos y/o provincias que se ubiquen en el área de influencia del proyecto, esto dependerá de la información obtenida durante la investigación.


GRAFICO N°3: POBLACION DE LAS PROVINCIAS DE PIURA (CENSO 2007)

Fuente: INEI (2007)


CALCULO DE LA DEMANDA POBLACIONAL

Para el cálculo de la demanda poblacional utilizaremos 3 métodos, de entre los varios métodos existentes, esto debido a que, son métodos más sencillos para el estudio y estimación.

Datos Generales:

TABLA N°2: DATOS GENERALES DE POBLACION (AÑOS 1993, 2005 Y 2007)

Provincia

POBLACIÓN SEGÚN INEI

1993 2005 2007

Total Urbana Rural Total Urbana Rural Total Urbana Rural

PAITA 76070 70439 5631 100271 4,880 105,151 107818 102971 4847

SULLANA 234562 206706 27856 249337 28,657 277,994 285727 256988 28739

TALARA 120904 119733 1171 120061 2,101 122,162 127209 125021 2188

PIURA 544907 465374 79533 642428 550,936 91,492 665991 573,139 92,852

AYABACA 131310 12239 119071 138245 13,962 124,283 138403 15,845 122,558

TOTAL 1107753 874491 233262 125034

2 600536 721082 1325148 1073964 251184

Fuente: INEI (2007)

MÉTODO GRÁFICO

GRAFICO N°4: METODO GRAFICO POBLACIONAL (AÑOS 1993, 2005 Y 2007)

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

2008

900,000

1,000,000

1,100,000

1,200,000

1,300,000

1,400,000

f(x) = 14256.4244186047 x − 27308861.877907R² = 0.955298124944734

PROYECCIÓN GRÁFICA DE LA POBLACIÓN

Año

Pobl

ació

n (h

ab)

Fuente: INEI (2007)



Resumen:

TABLA N°3: CUADRO RESUMEN DE POBLACION PROYECTADA – METODO GRAFICO

AÑO POBLACIÓN (HAB)

1993 1’107,7532007 1’325,1482032 1’660,1932037 1’731,475

Fuente: Propia

La población para el año 2037, según el método gráfico, será de 1’731,475 habitantes.

MÉTODO ARITMÉTICO

Para el cálculo de la población futura se utilizó las siguientes fórmulas:

Pt=Po+k at

k a=P2−P1

∆ t

Obteniendo los siguientes resultados, según los datos obtenidos del INEI:

TABLA N°4: CUADRO RESUMEN DE POBLACION PROYECTADA – METODO ARITMETICO

AÑO POBLACIÓN (HAB)

1993 1’107,7532007 1’325,1482032 1’713,3532037 1’790,994

Fuente: Propia

La población para el año 2037, según el método aritmético, será de 1’790,994 habitantes.

MÉTODO GEOMÉTRICO

Para el cálculo de la población futura se utilizaron las siguientes fórmulas:

ln (Pt )=ln (Po )+k p t



k p=ln (P2)−ln (P¿¿1)∆ t

¿

Se obtuvieron los siguientes resultados:

Ka (1993-2005) 11882.41667Ka (2005-2007) 37403

TABLA N°5: CUADRO RESUMEN DE POBLACION PROYECTADA – METODO GEOMETRICO

AÑOPROYECCION GEOMÉTRICA

Kd0.012799322

1993 1’107,7532007 1’325,1482032 1’825,0432037 1’945,659

Fuente: Propia

La población para el año 2037, según el método geométrico, será de 1’945,659 habitantes.

TABLA N°6: RESUMEN DE RESULTADOS DE POBLACION PROYECTADA

POBLACIONAÑO M. GRAFICO M. ARITMETICO M. GEOMETRICO PROMEDIO

2037 1,731,475 1,790,994 1,945,659 1,822,709Fuente: Propia

En conclusión, la población en el año 2037 será de 1’822,709 habitantes.

Considerando que el consumo de agua potable es de 80 lt/hab/día, entonces:

Dotación diaria:

80∗1'822,709=145' 816,720litros /día

145'816,7201000∗86400

=1.69m3/ seg

DEMANDA AGRICOLA



El consumo agrícola está dado por el volumen de agua requerido por los cultivos durante el ciclo de cosecha. El cálculo del volumen del agua requerido está dado por la evapotranspiración que representa el conjunto producido por la transpiración de agua de la planta y el agua evaporada del terreno.

De acuerdo a los informes analizados y proporcionados por las Juntas de usuarios del Valle de Chira, de Sechura y de Piura se han suministrado información referente a las plantas de cultivo y las áreas de riego para los años 2000 – 2002.

Por lo tanto para calcular la demanda agrícola requerida por los usuarios del área de influencia, se tienen que analizar ciertos aspectos o factores para su posterior estimación según la ubicación, temperatura, cantidad de sol durante el día, entre otros.

U=K ∙∑ [ ρ (8.12+0.45 t ) ]=KF

Dónde:

U: Evotranspiracion o Uso Consuntivo (mm) F: Factor de temperatura-luminosidad (mm) K: Coeficiente global de uso consuntivo t: Temperatura media p: Horas de luz (%)

TEMPERATURA DEL ÁREA DEL PROYECTO

TABLA N°7: TEMPERATURA MEDIA DEL PERIODO DE REGISTRO (°C)

MESESTACION

Promedio

Mallares La esperanza

El tablazo

Diciembre 23.2 24.0 24.9 24.0Enero 29.2 24.2 25.9 26.4

Febrero 28.8 26.2 26.5 27.2

Marzo 29.1 27.1 28.4 28.2

Abril 27.4 26.7 26.2 26.8

Mayo 26.4 24.8 24.9 25.4

Junio 26.7 23.6 23.1 24.5

Julio 24.3 22.4 20.7 22.5

Agosto 24.9 23.3 21.8 23.3

Setiembre 24.5 22.5 24.3 23.8

Octubre 24.2 21.1 25.7 23.7

Noviembre 25.3 22.7 23.8 23.9



Promedio Anual 26.2 24.0 24.7 0.0 25.0

Fuente: ANA (2015)

Tener conocimiento de la temperatura promedio es muy importante, ya que este, junto con el porcentaje de horas luz, nos permiten calcular el factor de uso consuntivo f, el cual nos servirá para calcular la demanda de agua agrícola.

PRECIPITACIÓN EN EL ÁREA

TABLA N°8: PRECIPITACION PROMEDIO (mm)

ESTACIONPrecipitación

MES Promedio EfectivaMallar

e EsperanzaTablaz

o (mm)Enero 1.4 2 1.7 1.7

Febrero 5.0 1.3 3.2 3.2Marzo 6.0 2.1 4.1 4.1Abril 4.5 6.8 5.7 5.7Mayo 4.0 2 3.0 3.0Junio 3.1 1.5 2.3 2.3Julio 2.0 2.0 2.0

Agosto 8 8.0 8.0Septiembre 1.3 2 1.7 1.7

Octubre 1.2 1.7 1.5 1.5Noviembre 2.0 3 2.5 2.5Diciembre 4.0 2.8 3.4 3.4

Totalanual 0.0

0.0 38.9

Fuente: ANA (2015)

RADIACIÓN SOLAR



TABLA N°9: PORCENTAJE DE LAS HORAS DE SOL DIARIAS

DURACION DEL DÍA

PORCENTAJE DE LAS HORAS DE SOL DIARIAS

Latitud Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre ANUAL

0 8.50 7.66 8.49 8.21 8.50 8.22 8.50 8.49 8.50 8.22 8.50 100.00

1

2

3 8.61 7.72 8.50 8.17 8.40 8.12 8.40 8.42 8.54 8.31 8.61 100.00

4 8.65 7.74 8.51 8.16 8.37 8.08 8.36 8.40 8.55 8.34 8.65 100.00

5 8.68 7.76 8.51 8.15 8.34 8.05 8.33 8.38 8.56 8.37 8.68 100.00

6 8.72 7.78 8.51 8.14 8.31 8.01 8.29 8.36 8.57 8.40 8.72 100.00

7 8.76 7.80 8.52 8.13 8.28 7.97 8.25 8.34 8.58 8.13 8.76 99.70

8 8.79 7.83 8.52 8.11 8.24 7.94 8.22 8.31 8.60 8.46 8.80 100.00

9

10 8.86 7.87 8.53 8.09 8.18 7.86 8.14 8.27 8.62 8.53 8.88 100.00

11

12

13

14

15 9.05 7.98 8.55 8.02 8.02 7.65 7.95 8.15 8.68 8.70 9.10 100.00

16

17

18

19

20 9.24 8.09 8.57 7.94 7.85 7.43 7.76 8.03 8.76 8.87 9.33 100.00

21

22

23

24

25 9.46 8.21 8.60 7.84 7.66 7.20 7.54 7.90 8.86 9.04 9.58 100.00

26

27

28

29

30 9.70 8.33 8.62 7.73 7.45 6.96 7.31 7.76 8.97 9.24 9.86 100.00Fuente:

COEFICIENTES DE USO CONSUNTIVO

TABLA 10: COEFICIENTE K (MENSUALES) DE USO CONSUNTIVO MENSUAL



Fuente: Blaney y Criddle

TABLA N°11: COEFICIENTE DE USO CONSUNTIVO (K) UTILIZADOS

CULTIVO Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio

Julio Agosto

Septiembre Octubre Noviembre Diciembre

PLATANO 0.76 0.62 0.60 0.56 0.40 0.48 0.80 0.85 0.86

ALGODÓN 0.88 0.76 0.40 0.56 0.70 0.96 0.98

FRUTALES 0.80 0.74 0.70 0.65 0.60 0.45 0.46 0.50 56.00 0.67

ARROZ 1.15 1.10 0.85 1.00 1.12

Fuente: Propia

TABLA N°12: FATOR DE USO CONSUNTIVO “f” PARA EL VALLE DE PIURAMES f (mm)

Temperatur Horas de



amedia (ºC) luz (%)

Enero 26.4 8.65 175Febrero 27.2 7.74 159Marzo 28.2 8.51 179Abril 26.8 8.16 166Mayo 25.4 8.37 165Junio 24.5 8.08 156Julio 22.5 8.36 154

Agosto 23.3 8.40 158Septiembre 23.8 8.19 156

Octubre 23.7 8.55 162Noviembre 23.9 8.34 159Diciembre 24.0 8.65 165

ANUAL 25.0 100.00 1953Fuente: ANA (2014)

CÁLCULOS REALIZADOS PARA EL CULTIVO INDIVIDUAL DE PLÁTANO (DEMOSTRATIVO)

Latitud : 4°platanoEnero-Marzo Gravedad

Eficiencia de Riego : 85% AspersiónArea bajo riego : Goteo

Cedula A 100%Cedula B 0%

MES f k u Pe u - Pe I II(mm) (mm) (mm ) (mm) (mm)

Enero 174.8 0.76 132.9 1.7 131.2 154.3 154.3 1,543 0.000637842 0.638 19.14

Febrero 159.0 0.62 98.6 3.2 95.4 112.2 112.2 1,122 0.000463963 0.464 13.92

Marzo 178.9 0.60 107.3 4.1 103.3 121.5 121.5 1,215 0.000502183 0.502 15.07

Abril 166.1 0.56 93.0 5.7 87.4 102.8 102.8 1,028 0.000424852 0.425 12.75

Mayo 165.1 0 0 0.000 0.00

Junio 156.0 0 0 0.000 0.00

Julio 153.7 0 0 0.000 0.00

Agosto 157.9 0.40 63.1 8.0 55.1 64.9 649 0.000268176 0.268 8.05

Septiembre 155.5 0.48 74.7 1.7 73.0 85.9 859 0.000355046 0.355 10.65

Octubre 162.0 0.80 129.6 1.5 128.1 150.8 1,508 0.000623144 0.623 18.69

Noviembre 159.0 0.85 135.1 2.5 132.6 156.0 1,560 0.000644918 0.645 19.35

Diciembre 165.2 0.86 142.1 3.4 138.7 163.1 1,631 0.00067436 0.674 20.23

ANUAL 162.8 5.93 976.3 31.6 944.8 1111.5

f = factor de uso consuntivo (mm)k = coeficiente de uso consuntivo u = uso consuntivo (mm)Pe = precipitación efectivaI = demanda o dotación de agua requeridaII = demanda de agau al 50 % (mm)III = demanda de agua al 35 % (mm)

(l/s/ha)

Periodo de siembra :CULTIVO :

DEMANDAS DE RIEGO PARA CULTIVOS INDIVIDUALES(mm)

Método de Aplicación o Riego (Eficiencia)

volumen (m3/ha) (m3/s/ha)



A continuación, se detallara el cuadro resumen de los cálculos realizados y de los valores hallados para el cálculo de la demanda agrícola.

TABLA N°13: DEMANDAS DE AGUA PARA CULTIVOS

USO DE LA TIERRA = 100%

Área Sembrada (ha) 119,244

CULTIVOS % Area Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembresembrada

PLATANO 6069.5196 5% 154 112 121 103 0 0 0 65 86 151 156 163 1111 11,115

ALGODÓN 22322.4768 19% 176 136 0 0 0 0 0 74 102 133 179 190 991 9,912

frutales 40256.7744 34% 162 132 145 127 117 0 0 74 84 95 10472 130 11538 115,381

ARROZ 50595.2292 42% 235 200 0 0 0 0 0 0 0 162 187 218 1001 10,010

T O T A L (m3) 100% 23,282,178 19,166,114 6,559,008 5,728,223 4,690,943 0 0 5,024,793 6,173,801 15,900,414 435,983,805 21,497,000 146,418

T O T A L (m3/s) 100% 86.9257 79.2250 24.4885 22.0996 17.5140 0.0000 0.0000 20.7705 23.8187 59.3653 1,682.0363 80.2606 2,097

DEMANDAS DE AGUA EN CABECERA DE CHACRA

ANUAL (mm) ANUAL (m3/ha)Demandas por ha sembrada (mm)

Fuente: Propia

DEMANDA=2.097m3

s

Por lo tanto resumiendo tenemos que las demandas, tanto poblacional como agrícola serian las siguientes:

DEMANDAS CALCULADAS (m3/s)POBLACIONAL AGRICOLA

1.69 2.097


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