CAPITULO l: INTRODUCCINGENERALIDADES.Mediante La presente
investigacin se pretende determinar los caudales de mximas avenidas
en la seccin transversal de emplazamiento del embalse, en funcin a
diferentes periodos de retorno y probabilidad de ocurrencia acorde
a criterios hidrolgicos, las mismas que permitirn instalar una
adecuada infraestructura de defensa ante posibles eventos de
inundacin.Asimismo, se tiene previsto realizar la investigacin
correspondiente al estudio de embalses y presas hacia aguas arriba
y aguas abajo de los puntos de inters, el mismo que permitir
realizar un adecuado paso de la avenida de diseo, sin tener
problemas de inundacin de planicies.El presente estudio permitir
conocer la disponibilidad hdrica, a nivel de la cuenca y
sub-cuencas, el modelamiento de la cuenca, la informacin bsica, el
anlisis y tratamiento de la informacin pluviomtrica, el anlisis y
tratamiento de la informacin hidromtrica, la determinacin de la
disponibilidad de agua, el anlisis de mximas avenidas, la capacidad
de almacenamiento de la cuenca colector, estudio de embalse. Dicha
informacin obtenida permitir realizar una adecuada toma de
decisiones en relacin con el presente trabajo.
OBJETIVOS:Objetivos Generales.Realizar el Estudio Hidrolgico e
Hidrulico de la sub - cuenca de la presa Cuchoquesera, para
determinar los aspectos de hidrulica fluvial de las zonas de
Huamanga.Objetivos Especficos.1)Determinar la disponibilidad hdrica
de la cuenca y de las sub-cuencas o tributarios
importantes.2)Determinar el balance hdrico para cada sector dentro
de la cuenca de la presa Cuchoquesera.3) Estimar los caudales
mximos en los puntos de inters del ro Cachi y la socavacin local y
general.4) Definir el ancho estable del rio que facilite el drenaje
del caudal de avenidas ordinarias, corrigiendo los tramos
trenzados, estrangulamiento y ensanchamiento del
cauce.5)Identificar puntos crticos de desborde y erosin por
avenidas ordinarias y extraordinarias.6)Proponer medidas
estructurales y no estructurales para el plan de tratamiento de la
presa Cuchoquesera.Informacin del cauce fue obtenida enfatizndose
en la composicin de los materiales que conforman los lechos de los
ros; niveles de las avenidas; evidencias de procesos de erosin de
riberas y del cauce; y caractersticas hidrulicas de utilidad para
el estudio.ALCANCES DEL SERVICIOEn el desarrollo del servicio se
deber tener en cuenta, sin que sean de carcter \imitativo para el
consultor, los siguientes estudios:
HIDROLOGA:-Se efectuar una evaluacin integral de las cuencas,
considerando el comportamiento de los ros y sus afluentes, durante
crecidas extraordinarias. As mismo, se determinarn las
caractersticas de la cuenca (extensin, altitud, longitud del curso
principal, pendiente, cobertura vegetal, suelos, etc.).-Se efectuar
consistentemente el anlisis del rgimen hdrico de las cuencas
hidrogrficas de los ros y obtener magnitudes de las descargas en
las secciones de inters, donde se proyecta la ubicacin de la
defensa riberea.-Se realizar el anlisis de frecuencia de los
eventos mximos hidrolgicos para diferentes periodos de retorno y
determinar el caudal de diseo compatible con riesgo admisible y
vida til de la estructura proyectada.HIDRULICA:Se evaluar los
flujos de aguas superficiales a lo largo de los tramos de ubicacin
de las defensas ribereas proyectadas.-Se efectuar el anlisis
respectivo sobre el rgimen del rio y quebrada en la amplitud y
longitud necesaria para predecir la probabilidad de permanencia o
cambio de direccin de lujo de agua, con incidencia en la ubicacin
de la defensa riberea proyectada.Se establecern las caractersticas
geomtricas e hidrulicas de las respectivas obras de proteccin, las
mismas que deben ser compatibles con el rgimen hidrodinmico de los
ros.-Se efectuar el estudio de socavacin potencial total (general y
local) a lo largo del embalse, en base a granulometra del cauce y
modelos hidrulicos ms convenientes.
Los estudios de Hidrologa e Hidrulica para el diseo de los
embalses deben permitir establecer lo siguiente:-Caudal mximo de
diseo. Comportamiento hidrulico de los ros en los tramos que
comprende el proyecto. Nivel mximo de agua en la ubicacin del
proyecto,
CARACTERSTICAS GENERALES DEL REA DE ESTUDIO.UBICACIN DEL REA DE
ESTUOIOEl rea de estudio se emplaza en la cuenca de los ros
Chicllarazo, Apacheta y Choccoro. El inicio del mbito de estudio se
encuentra ubicado a 9.94 Km del distrito de Vinchos hacia aguas
arriba en la localidad denominada Cusibamba y termina a 4.0 Km
aguas hacia abajo en la comunidad de Arizona.La ubicacin geogrfica
de la zona de estudio sobre el rio de acuerdo a la informacin
cartogrfica a escala 1. 00,000 del lGN, cuadrcula 27-
(Ayacucho),FIGURA N 1: CARTAS NACIONALES UTILIZADOS PARA LA
CARTOGRAFA DELPROYECTO
UBICACIN POLITICA.La sub-cuenca Cuchoquesera se encuentra
ubicado polticamente en.Regin: AyacuchoDepartamento: Ayacucho
Provincia: HuamangaDistrito: Vinchos Lugares: ChuspiGeogrficamente
se localiza en la regin central de la Cordillera Occidental de los
Andes, a una altitud que va desde los 4500 a 3000, metros sobre el
nivel del mar.En la Figura adjunta se muestra la ubicacin general
del proyecto y especficamente la delimitacin de la cuenca de
estudio.
FIGURA N 2: UBICACIN POLITICA DEL DISTRITO DE EN LA PROVINCIA
DEHUAMANGA
FIGURA N 3: UBICACIN DE LA REGION HIDROGRAFICA DE ANALISIS
FIGURA N 4: UBICACIN DE LA SUBCUENCA CUCHOQUESERA
INFORMACIN BSICA
a) Informacin cartogrfica:-Carta Nacional 1:100000 del Instituto
Geogrfico Nacional.-Carta Nacional 1:25000 del Instituto Geogrfico
Nacional.-Mapas temticos digitales cuencas de la Autoridad Nacional
del Ag ua,-Base Grfica en GIS.-Modelo de Elevacin Digital del
Terreno.La informacin utilizada en el presente proyecto, son
bsicamente las cartas racionales del Instituto Geogrfico Nacional
(IGN). Para la obtencin de calidad de precisin en la delimitacin de
la cuenca hidrolgica de la presa Cuchoquesera, que influye en la
zona de estudio del proyecto, se ha utilizado los siguientes
cuadrngulos:TABLA N 1: CUADRANGULO DEL IGN DEL
PROYECTOCUADRANGULODESCRIPCION
27 - Ayacucho
27 -oAyacucho
b) Informacin pluviomtrica.Para el anlisis hidrolgico del
presente estudio, se dispone de los registros de precipitaciones
mximas en 24 horas en estaciones vecinas circundantes al rea de
intervencin. Se considerar los registros de las estaciones del
SENAMHI de Ayacucho por su cercana con el rea de intervencin del
proyecto y por tener similitud hidrolgica. Asimismo, se disponen de
datos de estaciones pluviomtricas y climatolgicas del SENAMHI y del
PERC que servirn para caracterizar las cuencas de intervencin y
generar las variables necesarias para la estudio del proyecto.c)
Imgenes satelitales.El proyecto dispone de imgenes obtenidas
mediante el uso del programa Google Earth y ESRI Explorer, los cul
son fuentes de almacenamiento de vistas satelitales, para una mejor
definicin de extensin de la zona de estudio.METODOLOGA DE
TRABAJOTrabajos de Gabinete.Los trabajos de gabinete durante la
ejecucin del estudio correspondieron a: Revisin de estudios
hidrolgicos realizados, teniendo en cuenta su relevancia y su
cronologa. Diagnstico general de la situacin actual de la cuenca
desde el punto de vista de recursos hdricos. Caracterizacin y
zonificacin de la cuenca desde el punto de vista ecolgico,
cobertura vegetal y geologa principalmente y su procesamiento en un
Sistema de Informacin Geogrfica. Delimitacin de las unidades
hidrogrficas ms importantes. Descripcin de las caractersticas
fisiogrficas de la cuenca, como son los parmetros de forma, relieve
y drenaje, de la cuenca y sub-cuencas ms representativas.
Desarrollo del aspecto hidro-climtico de la cuenca, describiendo
las diferentes variables climticas como son las precipitaciones y
caudales. Descripcin de los registros histricos hidrometeorolgicos
disponibles para el estudio, y la generacin de los modelos
hidrolgicos. Anlisis de la informacin hidrometeorolgica que
incluye: el anlisis de consistencia (anlisis grfico de hidrogramas,
doble masa, anlisis estadstico de saltos y tendencias); completar y
extensin de series. Evaluar eventos hidrolgicos extremos,
determinacin de caudales mximos para diferentes periodos de
retorno, con fines de diseo y que serviran con fines de prevencin y
planificacin hidrolgica. Determinacin de las avenidas mximas
extraordinarias. Determinacin de la socavacin general y local en
los puntos de inters
MODELAMIENTO DE LA CUENCAa) GENERALIDADES.Ciertas aplicaciones
de la Ingeniera hidrolgica puede r requerir anlisis complejos que
involucra la variacin temporal y/o espacial de la precipitacin,
abstracciones hidrolgicas, y escorrenta. Tpicamente, tales anlisis
implican un gran nmero de clculos y son por lo tanto satisfechos
con la ayuda de una computadora digital. El uso de las computadoras
en todos los aspectos de la ingeniera hidrolgica ha incrementado el
nfasis en el modelamiento de cuencas.Un modelo de cuenca es un
conjunto de abstracciones matemticas que describen las fases
relevantes del ciclo hidrolgico, con el objetivo de simular la
conversin de la precipitacin en escorrenta. En principio, la tcnica
de modelamiento de cuenca es aplicable a cuencas de cualquier
tamao, pequeas (unas hectreas), medianas (decenas de kilmetros
cuadrados) o grandes (miles de kilmetros cuadrad05]. En la prctica,
sin embargo, aplicaciones de modelamiento de cuenca son
generalmente confinados al anlisis de cuencas para el que la
descripcin de la variacin temporal y/o espacial de la precipitacin
sea garantizada. Usualmente este es el caso de cuencas medianas y
grandes.Una aplicacin tpica de modelamiento de cuenca consiste de
lo siguiente. 1) Seleccin del tipo de modelo,2) Formulacin y
construccin del modelo,3) Comprobacin del modelo, y4) Aplicacin del
modelo.b) CLASIFICACIN DE MODELOS DE CUENCAHay muchas
aproximaciones a la Ingeniera Hidrolgica, ellos pueden ser
considerados como modelos que buscan representar el comportamiento
de un prototipo (es decir el mundo real). Generalmente, los modelos
pueden ser clasificados como (a) materia!, o (b) formal.Un modelo
material es una representacin fsica de un prototipo, ms simple en
estructura y con propiedades similares. Un modelo formal es una
abstraccin matemtica de una situacin Idealizada que preserva las
propiedades estructurales importantes. Los modelos materiales
pueden ser icnicos o anlogos. Los modelos icnicos son
representaciones simplificadas del sistema hidrolgico, tal corto
lismetros, simuladores de lluvia. Los modelos anlogos son aquellos
que basan sus mediciones en sustancias diferentes de aquellas del
prototipo, como por ejemplo para representar el flujo de agua.En
ingeniera hidrologa, todos los modelos formales son matemticos en
naturaleza, por lo tanto el uso del trmino modelo matemtico se
refiere a todos los modelos formales, este ltimo trmino es el ms
ampliamente utilizado en Ingeniera Hidrolgica.Los modelos
matemticos pueden ser:1) tericos,2) conceptuales, o3) empricosUn
modelo terico est basado en un conjunto de leyes generales;
contrariamente, un modelo emprico es basado en inferencias
derivadas de! anlisis de datos. Un modelo conceptual esta de algn
modo entre modelos tericos y empricosEn Ingeniera Hidrolgica,
cuatro modelos matemticos son de uso comn:(1) Determinstico,(2)
Probabilstico.(3) Conceptual, y(4) Paramtrico.Un modelo
determinstico es formulado usando las leyes de los procesos fsicos
o qumicos, como el descrito por ecuaciones diferenciales. Un modelo
probabilstico, sea estadstico o estocstico es gobernado por las
leyes del cambio o probabilidad. Los modelos estadsticos tratan con
muestras observadas, mientras que los modelos estocsticos se
centran en las propiedades aleatorias de centran en las propiedades
aleatorias de ciertas series hidrolgicas de tiempo, por ejemplo,
caudales diarios. Un modelo conceptual es una representacin
simplificada de los procesos fsicos, obtenida agregando sus
variaciones espaciales y/o temporales, y descrito en trminos de sus
ecuaciones diferenciales ordinarias o ecuaciones algebraicas. Un
modelo paramtrico (es decir, emprico, o de caja negra) representa
los procesos hidrolgicos por medio de ecuaciones algebraicas que
contienen parmetros a ser determinados.c) COMPONENTES Y
C0NSTRUCCltl DEL MODELO:Las componentes bsicas del modelo de cuenca
son:(1) precipitacin,(2) abstracciones hidrolgicas, y(3)
escorrenta.Usualmente, la precipitacin es la entrada del modelo,
las abstracciones hidrolgicas son determinadas de las propiedades
de la cuenca, y la escorrenta es la salida del modelo.Modelamiento
cartogrfico del relieve de la cuencaSobre la base cartogrfica de
curvas de nivel se ha determinado en ArcGis los Modelos Numricos
del Terreno de las cuencas de estudio, y a partir de los cuales se
ha derivado las caractersticas del relieve de las cuencas como el
aspecto, sombra y pendiente. Este proceso de mapeo ha sido
automatizado en Arcgis mediante la utilizacin de la herramienta de
programacin grfica Model Builder.La determinacin de estos parmetros
fsicos del relieve, permite entre otras aplicaciones, modelizar las
variables del clima en funcin a parmetros del relieve mediante
modelos de regresin mltiple, que ha sido la metodologa utilizada en
este estudio.Anlisis de las variables hidroclimticas
Se utiliza informacin climtica regional de la Cuenca
Cuchoquesera, para formular modelos matemticos que representen el
clima del sector de intervencin con el proyecto y luego llevarlo a
nivel de unidades hidrolgicas menores.Se analiz el escurrimiento
superficial con el tratamiento de las variables precipitacin,
procesadas a nivel semi-distribuido mediante la aplicacin de
modelos de regresin mltiple utilizando la informacin del clima y
del relieve de las cuencas. Esta forma de analizar las variables
del clima permite tener una mejor representacin espacial en funcin
a las caractersticas topogrficas de la zona de intervencin.Otras
fuentes de datos secundarias utilizadas, para comparar patrones
espaciales y temporales de las series observadas, han sido la
informacin climtica del Worldclim, que es una base de datos global
de alta resolucin, La Base de datos est disponible en
http://www.worldcllm.org/tiles.php. Las variables seleccionadas a
nivel de las microcuencas de estudio son Pp (mensual) y Temperatura
(mx, min).Anlisis de la PrecipitacinLa estimacin de esta variable
es la que mayor complejidad ha presentado para su estimacin. Se han
probado diferentes modelos de regresin mltiple a fin de representar
adecuadamente el comportamiento espacial de esta variable.Un modelo
de precipitacin ha sido tomado de los estudios de Naoum, Tsanis
(2004), quienes desarrollaron una metodologa para correlacionar la
precipitacin con la topografa en zonas de montaa mediante tcnicas
de regresin lineal mltiple. Estos investigadores han demostrado una
mejor eficiencia de este mtodo frente a los mtodos tradicionales de
interpolacin como IDW, Krigging, Cokriggin.
Anlisis de caudales mximos de avenidas
La informacin climtica generada ha sido mapeada a nivel de
cuenca para representar el comportamiento espacial de las variables
climticas y del escurrimiento escorrenta, Por otro lado la
evaluacin de campo aporta informacin relevante de oferta hdrica en
trminos de calidad y cantidad. La informacin climtica generada ha
sido mapeada a nivel de cuenca para representar el comportamiento
espacial de las variables climticas y del escurrimiento.
2.3CARACTERIZACIN CLIMTICA
La caracterizacin del clima en la zona, se basa fundamentalmente
en la reunin de elementos y factores fsicos que permiten definir
condiciones homogneas en el ambiente. Los elementos climticos estn
referidos a los diversos fenmenos atmosfricos como temperatura,
precipitacin, humedad, viento, nubosidad y evaporacin, los factores
climticos estn referidos a las caractersticas propias y las del
lugar, dadas por su ubicacin y caracterizadas por su altitud,
latitud, suelo, vegetacin y continentalidad. Segn la clasificacin
de Copen, el clima es templado de verano hmedo subtropical e
invierno hmedo.A continuacin se presenta la caracterizacin de los
elementos climticos, tomando como referencia, considerando el rea
de riego representativo del proyecto, la estacin climatolgica de
Ayacucho. Se presenta los principales factores climatolgicos
promedio mensuales registrados en la estacin de Ayacucho.VARIABLES
CLIMTICASEn el rea de estudio, especficamente para los ros
Chicllarazo, Apacheta y Choccoro pertenece la Sub Cuenca de
Cuchoquesera, y a la vez forman parte la Cuenca del Rio Cachi que
desembocar hacia la cuenca del rio Mantaro. La investigacin
hidrolgica se dificult por la escasez de datos climatolgicos a la
que se suma la carencia de series confiables de datos en Tas
estaciones vecinas pertenecientes a dicha cuenca, lo que
obstaculiza la aplicacin y desarrollo de modelos hidrolgicos. En
esta regin las redes 1idrometeorolgicas se disponen en las cercan
las, con registros climatolgicos bsicos.La subcuenta de anlisis se
caracteriza por presentar una baja densidad de estaciones
climticas, cortos e incompletos periodos de registro, Para aminorar
este dficit de informacin es posible obtener de fuertes
alternativas, registros histricos para diferentes variables
hidrolgicas en lugares donde no existen estaciones climticas in
situ segn la informacin climtica georreferenciada.Debido a la
extensin de las sub-cuenca Cuchoquesera, el tratamiento de la
informacin se compatibiliz con la caracterizacin climtica que se
realiz en la plataforma del ArcGlS, luego con las herramientas de
anlisis espacial se calcul el valor medio de la variable climtica
para cada sub-cuenca en estudio, posteriormente estos valores se
utilizaban en el modelamiento hidrolgico.CLASIFICACIN CLIMTICAPara
caracterizar el clima de la sub-cuenca Cuchoquesera se utiliz la
metodologa de Thornthwaite, el cual considera como datos de entrada
la precipitacin y la evapotranspiracin y a partir de ella realizar
el balance hdrico, determinndose los perodos de exceso y dficit con
el cual es posible la caracterizacin climtica.La nomenclatura de la
caracterizacin Climtica de Thornthwaite est compuesta por cuatro
letras y unos sub ndices Las dos primeras letras, maysculas, se
refieren al ndice de humedad y a la Eficacia Trmica. La letra
tercera y cuarta, minsculas, corresponden a la Variacin estacional
de la humedad" y a la Concentracin trmica en verano"
respectivamente.Determinacin del ndice de Humedad segn
ThornthwaiteEs necesario hacer un balance de agua del suelo en el
que intervengan. Precipitaciones medias mensuales (P)
Evapotranspiraciones potenciales medias mensuales (ETP) Dficits
mensuales de agua (D) Excesos mensuales de agua (E).El ndice de
humedad de Thornthwaite se determina por la expresin:
Dnde: IE = el ndice de exceso, que se calcula por la siguiente
expresin:
Dnde: ID = el ndice de dficit y se calcula de la siguiente
forma:
Determinacin de la Eficiencia Trmica.Segn Thornthwaite, la
evapo-transpiracin potencial (ETP) es un ndice de eficacia trmica.
La suma de las evapotranspiraciones potenciales medias mensuales
sirve de ndice de la eficacia trmica del clima
considerado.Determinacin de la Variacin Estacional de la
Humedad.Interesa determinar si en los climas hmedos existe periodo
seco y viceversa, si en los climas secos existe periodo
hmedo.Determinacin de la concentracin trmica en verano.Est
determinada por la suma de la ETP durante los meses de verano, en
relacin con la ETP anual, y expresada en %.
Clasificacin Climtica segn Thornthwaite, Tablas y parmetros de
Clasificacin.Los lmites de separacin entre los tipos hdricos, estn
determinados por los valores del ndice hdrico y se designan con las
letras maysculas sin acentuar. Se presenta la clasificacin climtica
segn el ndice Hdrico.TABLA2: CLASlFlCACl0tl CLIMATICA SEGN
THORNTHWAITEPROVINCIAS DE HUMEDAD
CLASIFICACION SEGN INDICE HDRICO
TIPOINDICE PLUVIALCLIMA
A>a 1008
Super Hmedo
B480 a 100Muy Hmedo
B360 a 80Hmedo
B240 a 60Moderadamente Hmedo
B120 a 40
Ligeramente Hmedo
C20 a 20Semi Hmedo
C1(-20) a 0Semi Seco
D(-40 a -20)Seco
E(-60 a -40)rido
Estas provincias de humedad se subdividen atendiendo el rgimen
pluviomtrico anual, mediante la determinacin de la falta de exceso
de agua. Los sub-tipos de humedad se designan por letras minsculas
sin acentuar y su significado, se presenta en el siguiente
Cuadro.
Como parmetro para la clasificacin trmica que usa la
evapotranspiracin potencial, que no es un ndice hidrolgico sino una
funcin de la temperatura media solar. Los lmites entre los tipo
trmicos se designan con letras maysculas acentuadas; el siguiente
cuadro indica la clasificacin trmica segn la
evapotranspiracin.Estos tipos climticos se subdividen en sub-tipos
teniendo en cuenta el rgimen trmico anal, segn el porcentaje de
concentracin de calor anual, dentro del periodo estival o de
verano. Estos sub-tipos se especifican por medio de letras
minsculas acentuadas y su significado se seala en el siguiente
cuadro.
Se ha efectuado la clasificacin del clima para la cuenca de
Vinchos, la informacin utilizada su muestra en los siguientes
tems:TemperaturaLa temperatura es un elemento importante, por
cuanto es determinante para tipificar el clima. El valor medio
multianual es de 13.48C, variando entre una mxima de 25. 39C
(Noviembre) a una mnima de 3.58C (Julio).La temperatura media
mensual varia a lo largo del ano entre 12.32 y 14.73C, presentndose
un perodo fro (Mayo a Agosto) y un periodo clido (Septiembre a
Abril).Humedad AtmosfricaLa humedad atmosfrica depende de la
temperatura del aire y de la presin atmosfrica, y se refiere al
contenido de vapor de agua en la atmsfera.El valor de la humedad
relativa media mensual a nivel multianual es de 64.24%. La humedad
relativa media al nivel mensual a travs del ao, vara entre un mnimo
de 54.50% (Julio) a un mximo de 76.43% (Febrero).PrecipitacinEl
valor promedio multianual de la precipitacin total anual, es de 811
mm. Al nivel mensual, la precipitacin vara de 10.68 (Julio) a
137.21 mm. (Febrero); los meses de mayor precipitacin son de Enero
a Marzo, disminuyendo significativamente de Abril a Septiembre.
Asimismo, es perceptible la diferencia de precipitacin entre las
partes altas y partes bajas del proyecto.Horas de solEl promedio
anual de horas de sol es de 6.45 horas por da; a nivel mensual el
promedio de horas de sol por da vara de 4.59 (Enero y Febrero) a
8,04 (Mayo a Julio).Velocidad de VientoLa velocidad promedio
mensual del viento es de 1.64 m/s y vara de 1.13 a 2.11 m/s
clasificndose como vientos dbiles.
MODELAMIENTO HIDROLGICO
El caudal de diseo en la cuenca (mximo diarios para distintos
periodos de recurrencia), se calcular bajo las consideraciones
siguientes.1 Con in formacin hidromtrica. La obtencin de lluvias y
caudales de manera indirecta, mediante regionalizaciones, obliga a
tomar valores conservadores al Consultor, mediante la verificacin
de los parmetros tpicos de la regin, las que se ha obtenido en la
experiencia profesional y en los estudios realizad0S en la regin.
Los registros de precipitacin anual y mensual servirn para comparar
la similitud hidrolgica de las estaciones ubicadas en las cuencas
del rio Cachi. Luego de demostrar la similitud se proceder a
obtener la ecuacin regional de precipitacin mxima diaria.2 Con
informacin bsica de la cuenca. En el tramo de la cuenca, no existe
estaciones de aforo de caudales, motivo por el cual, el caudal en
este tramo se estimar empleando el mtodo emprico e hidrolgicos.3
Con informacin pluviomtrica. En el mbito de la cuenca existen
estaciones pluviomtricas con registros de precipitaciones totales,
medias mensuales y mximas para 24 horas del SENAMHI y del PERC.
Considerando esta informacin se emplear el modelo precipitacin-
escorrenta, para determinar el caudal del diseo.
ANALISIS DE LA SIMILITUD HIDROLOGICA
Como se ha indicado, no se cuenta con informacin hidromtrica ni
pluviomtrica en la zona del proyecto, por lo que se proceder a
obtener lluvias para la zona y luego avenidas mximas mediarte la
regionalizacin. Para tal propsito deber demostrarse que los
regmenes hidrolgicos son similares. Esta similitud probabilstica se
refiera a magnitudes de eventos, al rgimen de ellos y a cierto
grado de simultaneidad de periodos de ocurrencia.No se cuenta
registros de lluvias medias para periodos recientes, en la zona del
proyecto. Las lluvias en la selva son orogrficas, donde la altitud
sobre el nivel del mar es importante. Se ha estimado que la altura
media o representativa de la cuenca de la quebrada es de 3,500
msnm, con pisos altitudinales comprendidos entre los 3000 msnm
hasta 4500 msnm. La estacin meteorolgica considerada, estn ubicadas
en una cota de 2700 msnm.Sin embargo, s se puede comparar el
comportamiento estacional, para ello se ha elaborado en base a las
lluvias mensuales multianuales.FIGURA N5: DELIMITACIN DE LA SUB
CUENCA DE CUCHOQUESERA
FIGURA N 6: MODELO DIGITAL DE LAS ELEVACIONES DE LA SUB CUENCA
CUCHOQUESERA
Cules son los perodos de retorno normalmente nados en el
diseo?En Hidrologa, los periodos de retorno varan tpicamente de 10
a 100 aos, y en lugares donde la Precipitacin Mxima Probable no ha
sido definida, hasta 10,000 aos. La seleccin de perodo de retorno
depende de varios factores, entre las cuales se incluyen el tamao
de la cuenca, la importancia de la estructura, y el grado de
seguridad deseado.Cul es el perodo de retorno para otras regiones
de control de inundaciones?Las obras regionales de control de
inundaciones tales como embalses cubren grandes reas de drenaje. En
este caso, los perodos de retorno pueden variar entre los 50 y 100
aos. El tiempo de concentracin es ms largo, por ejemplo, unas
horas, y la intensidad de lluvia es correspondientemente menor;
esto resulta en una descarga pico pequea (por unidad de rea). Sin
embargo, la descarga pico total puede ser grande, reflejando en
este caso ms el tamao del rea de drenaje que la intensidad de
lluvia.Por qu es usual el perodo de retorno de 100 aos?El periodo
de retorno de 100 aos significa cuatro generaciones. Es un nmero no
muy alto y no muy bajo. El valor de 100 aos no implica que la
estructura estar en riesgo de falla cada 100 aos. En vez, significa
que la estructura estar en riesgo de falla, por ejemplo, 10 veces a
lo largo de 1000 aos.El criterio de la avenida de 100 aos se aplica
al desarrollo de llanuras aluviales, obras de proteccin de mediana
envergadura. Como regla general, cuanto mayor es el rea de drenaje,
ms largo es el perodo de retorno. ltimamente, reas menores de 250
ha no justifican perodos de retorno mayores a los 25 aos. Sin
embargo, para reas mayores, hasta las 10000 ha o ms, se pueden
justificar periodos de retorno hasta d 100 aos o ms.Qu es la
Precipitacin Mxima Probable?La PMP implica una probabilidad. El PMP
es una maximizacin razonable de la precipitacin (de evento) que
puede esperarse en una localizacin geogrfica, para na duracin
determinada. Los estimados de PHP, incluyen estimados generalizados
(con mapas), y otros basados en mtodos estadsticos. En pases donde
no existe una PMP generalizada, es Prctica comn usar la avenida de
los 10000 aos como substituto de la PMP. El valor de 10000 aos se
ha usado por muchas dcadas para designar el valor mximo de periodo
de retorno a ser usado en el diseo hidrolgico Este valor es
aproximadamente equivalente a la PMP.Cundo se utilizan periodos de
retorno hasta 10000 aos?El valor de PMP basado en mtodos
estadsticos se usa comnmente en lugares donde el PMP generalizado
no est disponible). No es raro que el valor de PMP basado en
estadstica sea diferente que la avenida de P obtenida usando mtodos
estadsticos.Para lugares en los cuales no se han determinado
valores de PHP generalizado, y donde el riesgo de falla pone en
peligro la vida humana, se usar perodos de retorno mayores a 100
aos, incluyendo 200, 500, 1000, 2000, 5000, y 10000 aos.Para
escoger el perodo de retorno, de acuerdo a los resultados de las
inspecciones de campo y la revisin del acervo documentario de las
avenidas en la cuenca en estudio, siguiendo la prctica establecida,
para la seleccin se consider una estimacin adecuada del riesgo para
un proyecto de bocatoma y teniendo en cuenta que la zona de
influencia del proyecto presenta un ALTO GRADO DE PELIGRO de
probabilidad de ocurrencia de erosin e inundacin por el incremento
del caudal de los ros Chicllarazo, Apacheta y Choccoro en pocas de
avenidas, de acuerdo a la gua, en conjuncin con las reglamentos y
experiencia locales, se considerar un Periodo de Retorno T = 100
aos.
Es pertinente indicar que el dise, puede verse influenciada por
las condiciones de calentamiento global, donde se espera que los
climas cambien local y regionalmente.Algunas regiones se secarn y
otras se volvern ms hmedas. Todo el registro de precipitaciones
podra estar en riesgo de obsolescencia. Un diseo existente o
planeado, basado en el registro disponible, se convertir en menos
conservador bajo un cambio de condiciones hmedas a secas
(desertificacin), y en ms conservador bajo un cambio de condiciones
secas a hmedas (humidificacin).MTODO ANLISIS DE RIESGOEl periodo de
retorno de recurrencia, T, se define como el tiempo promedio en el
cual un evento de cierta magnitud va a ser igualado o superado por
lo menos en una ocasin; su determinacin es funcin del grado de
importancia que tenga la estructura, as como del grado de seguridad
que desee dotrsele.El tiempo promedio, en aos, en que el valor del
caudal pico de una creciente determinada es igualado o superado una
vez cada "T aos, se le denomina Periodo de Retorno T". Si se supone
que los eventos anuales son independientes, es posible calcular la
probabilidad de falla para una vida til de "n " aos. Para adoptar
el periodo de retorno a utilizar en el diseo de una obra, es
necesario considerar la relacin existente entre la probabilidad de
excedencia de un evento, la vida til de la estructura y el riesgo
de falla admisible, dependiendo este ltimo, de factores econmicos,
sociales, tcnicos y otros.El criterio de riesgo es la fijacin, a
priori, del riesgo que se desea asumir por el caso de que la obra
llegase a fallar dentro de su tiempo de vida til, lo cual implica
que no ocurra un evento de magnitud superior a la utilizada en el
diseo durante el primer ao, durante el segundo, y as sucesivamente
para cada uno de los aos de vida de la obra.
El riesgo de falla admisible es funcin del periodo de retorno y
vida til de la obra est dado por:
CAPITULO III: CARACTERIZACIN DE LA CUENCADESARROLLO
METODOLGICOa) Delimitacin de cuencas.Se ha utilizado la extensin
ArcMap para ArcGis que es una herramienta de anlisis hidrolgico
desarrollado por Centro de investigaciones en Recursos de Agua
(CRWR) de la Universidad de Texas, de los EE.UU. Su distribucin es
gratuita,http://www.crwr.utexas.edu/archydrotools/tools.htmlArcMap
utiliza un Modelo Numrico del Terreno para delimitacin automtica de
cuencas hidrogrficas y red de drenaje. Adems esta herramienta posee
la capacidad de administrar una base de datos geogrfica
(Geodatabase) que permite integrar los diferentes elementos del
sistema hidrolgico de la cuenca, que lo diferencia de otros modelos
que realizan similares tareas como Hec GeoHms o Taudem muy
utilizados en el anlisis hidrolgico en entorno SIG.
b) UbicacinLa cuenca de los ros Chicllarazo, Apacheta y
Choccoro, se encuentra ubicada en la zona sierra del departamento
de Ayacucho. Geogrficamente est comprendida entre los paralelos
13.3520 y 13. 1706 de Latitud Sur y los meridianos 74.6666 y
74.4037 de Longitud Oeste En coordenadas UTM: 571015.99 m Este y
8514662.94 m Norte.Polticamente la cuenca pertenece a/l
departamento de Ayacucho, provincia de Huamanga, distrito de
Vinchos.c) FisiografaLa cuenca de los ros Chicllarazo, Apacheta y
Choccoro pertenece en su totalidad al sistema de los andes, cerros
bajos y altos, con vegetacin natural escasa, encontrndose quebradas
con cultivos de secano. En la parte media y alta de la cuenca
predomina el paisaje de colinas altas, que comprenden pastos
naturales, paisajes de laderas y quebradas montaosas que abarcan
altitudes de 3000 y 4500 msnm.d) TopografaEn la parte del Divortium
Acuarum, la configuracin topogrfica es variada, desde ligera
ondulada y colina con laderas de gradiente moderada, hasta fuertes
refieres de quebradas que en muchos casos presentan afloramientos
rocosos. Su parte media, posee una configuracin topogrfica
dominante de quebrada, donde los cursos principales son encaonados,
refieres muy accidentados, laderas de fuertes pendientes. En la
parte baja existe un valle de suave topografa, largo y estrecho,
desde donde hasta los lmites de la cuenca en la parte alta,
presenta una topografa agreste.e) Sistema Hidrogrfico y
clasificacin jerrquica de los cursosLa hidrografa de los ros
Chicllarazo, Apacheta y Choccoro, est formado bsicamente por la
confluencia de ros que nacen de una serie de tributarios
alimentados por quebradas de caudal perenne y otros temporales,
cuyo escurrimiento se produce slo en los meses de
precipitacin.Existen muchas y muy variadas clasificaciones para
situar un rio dentro del mbito geogrfico entre las que se
encuentran: El modelo de Shreve (1966). El modelo de Mock (1971) El
modelo de Horton-Strahler (1957).Este ltimo es la ms utilizada hoy
en da, bsicamente se considera que la cuenca en una nica salida o
punto de desage, de esta manera Strah!er clasifica los ros de
acuerdo al siguiente criterio:Los ros originados en un nudo externo
son definidos como ros de primer orden.Cuando dos ros del mismo
orden, i, se unen en un nudo interno, dan lugar a un rio de orden
superior, i+1, aguas abajo.Cuando se unen dos ros de distinto orden
en un nudo interior dan lugar a otro rio que conserva el mayor de
los rdenes.El orden de la cuenca, es el rio de mayor orden. Con
todo lo anterior, se obtendr un diagnstico de las caractersticas
hidrogrficas de la cuenca.
DETERMINACIN DE PARMETROS MORFOMTRICOS DE CUENCAS.Se
determinaron los principales parmetros fsicos y de relieve para la
caracterizacin morfomtrica de las subcuencas.Se ha elaborado una
geodatabase asociada a la cartografa de las subcuencas, lo cual
permite desplegar en forma tabular elementos, atributos del sistema
hidrolgico.Una cuenca puede variar desde tan pequeo como una
hectrea a cientos de miles de kilmetros cuadrados. Cuencas pequeas
son aquellas donde la escorrenta es controlada por procesos de
flujo sobre el terreno. Cuencas grandes son aquellas donde la
escorrenta es controlada por procesos de almacenamiento en los
cauces de ros.Entre cuencas pequeas y grandes, hay un amplio rango
de tamaos de cuencas con caractersticas de escorrenta que est entre
aquella de cuencas pequeas y grandes. Dependiendo de su tamao
relativo, cuencas medianas son referidas como pequeas o
grandes.Debido al efecto de flujo superficial (interflujo y flujo
subterrneo), la divisin de cuenca hidrolgica no podra estrictamente
coincidir con la divisin topogrfica de la cuenca. La divisin
hidrolgica, sin embargo, es menos tratable que la divisin
topogrfica; por lo que, este ltimo es preferido para uso
prctico.Las caractersticas hidrolgicas de una cuenca son descritas
en trminos de las siguientes
propiedades:1)rea,2)Permetro3)Parmetros de forma,4)Parmetros
relativos al sistema de drenaje5) Parmetro relativo a las
variaciones altitudinales.6) Parmetros relacionados con la
declividad.[1] REAEs la superficie de la microcuenca comprendida
dentro de la curva cerrada de divortio aquarum, define las
caractersticas del escurrimiento ligado a la magnitud y frecuencia
de la precipitacin. Dependiendo de la ubicacin de la cuenca, su
tamao influye en mayor o menor grado en el aporte de escorrenta,
tanto directa como de flujo de base o de flujo sostenido.rea de
cuenca, o rea de drenaje, es quizs la propiedad de la cuenca ms
importante, sta determina el potencial del volumen de escorrenta,
proporcionado la tormenta que cubre el rea completa. La cuenca es
delimitada por la unin de puntos altos que separan las cuencas de
drenaje en salidas diferentes.En general, a mayor rea de cuenca,
mayor cantidad de escorrenta superficial y, consecuentemente, mayor
flujo superficial.[2] PERMETRO.Es la longitud de los contornos de
la microcuenca y est ligada a la irregularidad de la
cuenca.rea(Km2)Permetro(Km)Longitud de la cuenca(Km)
46.7331.8964.60
[3] PARMETROS DE FORMALa forma de la cuenca es el contorno
descrito por la proyeccin horizontal de una cuenca. Horton describi
el contorno de una cuenca normal como un ovoide en forma de pera.1)
FACTOR DE FORMAUna descripcin cuantitativa de la forma de una
cuenca es proporcionada por la siguiente formula:
DondeKf = factor de forma, A = rea de la cuenca, y L = longitud
de la cuenca, medido a lo largo del curso de agua ms largo.El rea y
la longitud son dadas en unidades consistentes tal como kilmetros
cuadrados y kilmetros, respectivamente.Para el caso de la cuenca
Alta Ro Cacchi tienen un factor de forma de 0.37 la que nos ndica
la forma de esta.2) COEFICIENTE DE COMPACIDADUna descripcin
alternativa de la forma de una cuenca est basado sobre la razn del
permetro de la cuenca al rea. Compara la longitud del permetro con
la circunferencia de un crculo con igual superficie que la cuenca.
Cuanto ms cercano est el ndice a la unidad, se considera que la
cuenca tiene una forma ms circular y que por tanto es ms compacta,
y va aumentando conforme disminuye la compacidad.
Donde:Kc = coeficiente de compacidad, P = permetro de la cuenca,
y A = rea de la cuenca, con P y A dados en cualquier grupo
consistente de unidades.La cuenca Alta Ro Cacchi tiene un
coeficiente de compacidad de 1.64, que manifiesta su rpida
respuesta de la cuenca a un suceso de precipitacin.3) COEFICIENTE
DE CIRCULARIDADCompara el rea de la cuenca con el rea de un crculo
cuya circunferencia es igual al permetro de la cuenca, es decir, lo
contrario al coeficiente de compacidad.
Donde A y P son rea y Permetro de la cuenca, estas deben estar
en unidades homogneas.Los valores oscilan entre 0 y 1, y el mximo
valor equivale a la unidad, lo que correspondera a una cuenca de
forma circular. La cuenca Alta Ro Cacchi tiene un coeficiente de
circularidad de 0.36.4) RAZN DE ELONGACINLa razn de elongacin
compara la longitud del eje mayor de la cuenca con el dimetro de un
crculo de igual rea.
Donde A y L son rea y longitud del recorrido de flujo desde la
parte ms extrema de la cuenca. Es la frmula ms extendida para
calcular la razn de elongacin, debido a que es la que mejor
correlacin guarda con la hidrologa de la cuenca. As valores de Re
inferiores a 1 implicarn formas alargadas, cuanto menor sea Re ms
alargada ser la forma de la cuenca. A diferencia de los anteriores
ndices analizados, la razn de elongacin atiende a la relacin del
rea con el cauce principal que la drena. La cuenca Alta Ro Cacchi
tiene una razn de elongacin de 0.68.CARACTERSTICAS DE FORMA
Factor de Forma0.39919412
Coeficiente de Compacidad1.31562909
Factor de Circularidad0.57735263
Razon de Elongacin0.71332264
[4] PARMETROS RELATIVOS AL SISTEMA DE DRENAJE.1)GRADO DE
RAMIFICACINDetermina el orden, la longitud y la frecuencia de los
cauces que conforman el sistema hidrogrfico, una forma muy
utilizada para establecer el orden de las corrientes es teniendo en
cuenta su grado de bifurcacin. De esta manera se puede considerar
como corriente de orden 1 a aquella que no tiene ninguna corriente
tributaria; de orden 2 a la que tiene solo tributarios de orden 1;
de orden 3 a la corriente con 2 o ms tributarios de orden
2.2)DENSIDAD DE DRENAJELa densidad de drenaje relaciona la longitud
total de los cursos de agua, sobre el rea de la subcuenta en km, La
densidad de drenaje de la cuenca es la razn de la longitud total de
corriente al rea de cuenca. Una densidad de drenaje alta refleja
una respuesta de escorrenta rpida y empinada, mientras que una
densidad de drenaje baja es caracterstica de una respuesta de
escorrenta tarda.Siendo LT la longitud total de la red de drenaje
natural y A el rea total de la cuenca se puede calcular el ndice de
drenaje (Id), empleando la expresin.
Dd > 0,5 la Pp influye rpidamente en las descargas de la
subcuenca.Dd < 0,5 la Pp influye lentamente en las descargas de
la subcuenca.3) EXTENSIN MEDIA DEL ESCURRIENTO SUPERFICIALEs la
distancia media en lnea recta que el agua precipitada tendr que
recurrir para llegar al lecho de un curso de agua, se obtiene de la
siguiente relacin:
Donde:Es: Extensin Media de escurrimiento SuperficialLi, Suma de
la longitud de los ros de 1os ros de 1er., 2do. Y 3er. Orden
(km).A: rea de la microcuenca (km2)5) FRECUENCIA DE ROSEs el
parmetro que relaciona el total de los cursos de agua con el total
de la subcuenca. Se obtiene de la siguiente relacin:
Donde:F: Frecuencia de quebradasNq: Nmero de quebradas (nmero
total de cursos de agua) A: rea de la subcuenta (km)
[5] PARMETRO RELATIVO A LAS VARIACIONES ALTITUDINALES1) CURVA
HIPSOMTRICALa curva hipsomtrica determina la distribucin altimtrica
de las reas de la subcuenta, e indica el porcentaje del rea de
drenaje que se encuentra por encima o por debajo de cada altitud
considerada, caracterizando en cierta medida su relieve.El relieve
total de una cuenca es descrito por anlisis hipsomtrico. Esto se
refiere a una curva adimensional que muestra la variacin con la
elevacin del sub rea de cuenca sobre aquella elevacin. La curva
hipsomtrica de la cuenca y subcuencas se presenta en las figuras
adjuntas, muestra el porcentaje de rea en la abscisa y porcentaje
de elevacin en la ordenada, en el que se puede observar una relacin
casi lineal del rea con la elevacin.Para la cuenca Alta del Ro
Cacchi se tiene:Cota maxima4300
Cota minimaa3700
Numero de intervalos12
Altura de intervalo50
La curva hipsomtrica es usada cuando una variable hidrolgica tal
como la precipitacin, cobertura vegetativa, o nevados muestra una
tendencia marcada a variar con la altitud, En tales casos, la curva
hipsomtrica proporciona los medios cuantitativos para evaluar los
efeCt05 de la altitud.NroCotaArea
MINIMOMAXIMOPROMIntervaloAcumulado%Acum%inter
1370037503725577750046692500100.0012.37
237503800377560800004091500087.6313.02
33800.043850382550425003483500074.6110.80
43850.0283900387537150002979250063.817.96
53900.0293950392533250002607750055.857.12
63950.0184000397537075002275250048.737.94
740004050402541050001904500040.798.79
84050.0614100407542000001494000032.009.00
94100.0214150412532750001074000023.007.01
104150.037420041753947500746500015.998.45
114200.00242504225278500035175007.535.96
124250.011430042757325007325001.571.57
2) MEDICIONES LINEALESLas mediciones lineales son utilizadas
para describir la caracterstica unidimensional de una cuenca, en el
presente estudio se desarrolla algunas de las ms importantes
mediciones lineales de una cuenca, y en el cuadro adjunto se
presenta los clculos de las mediciones lineales de la cuenca.
ALTITUDAREAS PARCIALESAREAS ACUMULADAS
Cota ms baja (m.s.n.m.)Km2(%)Por DebajoPor Encima
Km2(%)Km2(%)
Punto ms bajo
37005.7812.375.7812.3746.69100.00
37506.0813.0211.8625.3940.9287.63
3800.045.0410.8016.9036.1934.8474.61
3850.0283.727.9620.6244.1529.7963.81
3900.0293.337.1223.9451.2726.0855.85
3950.0183.717.9427.6559.2122.7548.73
40004.118.7931.7568.0019.0540.79
4050.0614.209.0035.9577.0014.9432.00
4100.0213.287.0139.2384.0110.7423.00
4150.0373.958.4543.1892.477.4715.99
4200.0022.795.9645.9698.433.527.53
4250.0110.731.5746.69100.000.731.57
TOTAL46.6925
Altura ms frecuente (Hf)Es la altura que se presenta con mayor
frecuencia, es decir, corresponde a la mayor rea distribuida dentro
de dos cotas. Para la cuenca Alta Ro Cachi la altura ms frecuencia
corresponde a 3775 m.s.n.m.Altura media u ordenada media
(Hm)Representa la altura media de la subcuenca, es el parmetro
ponderado de las altitud del rea de estudio obtenida en el estudio
carta o mapa topogrfico y es un valor muy importante para los
estudios de anlisis hdricos.Resulto de la sumatoria del producto de
la semisuma de dos cotas por el rea comprendida entre las dos
cotas, dividida entre el rea total de la cuenca, en forma
sucesiva.
Altura promedio: Si=Superficie entre las os cotas.ST=Superficie
total.La elevacin media de la cuenca es obtenida el porcentaje de
altura correspondiente al 50 por ciento del rea.
aiciai*ci
5.78375021665.625
6.08380023104
5.04385019413.625
3.72390014488.5
3.33395013133.75
3.71400014830
4.11405016625.25
4.20410017220
3.28415013591.25
3.95420016579.5
2.79425011836.25
0.7343003149.75
45.96185637.5
H4039.1101m.s.n.m.
Para la cuenca Alta Ro Cachi la altura media corresponde a
4039.11 m.s.n.m.Altura de frecuencia media (Afm)Es la altura
correspondiente al 50% del rea total. En el grfico que corresponde
a la curva hipsomtrica, si se ingresa en el eje de las abscisas con
un valor del 50% del rea, se encuentra el valor de la altura de
frecuencia media. El valor hallado para la cuenca es 3775 m.s.n.m.
(Interseccin de las curvas hipsomtricas)Altura media Simple:
CM=4300 m.s.n.m.Cm=3750 m.s.n.m.
Hms=4000.01m.s.n.m.Longitud de CuencaLa longitud de cuenca (o
longitud hidrulica) es la longitud medida a lo largo del curso de
agua principal. El curso de agua principal (o corriente principal)
es el curso de agua central y ms largo de la cuenca y la nica que
conduce escorrenta hacia la salida.LONGITUD DE LA CUENCA ALTA RO
CACCHIMEDICIONES LINEALES
LONG (Km)PERIMETRO (Km)COTA MAXCOTA MINALTURA MS FRECUENTEALTURA
MEDIAALTURA FRECUENTE MEDIA
64.59969431.8906044300370037754000.010293977.05564
3) RECTNGULO EQUIVALENTEEs el rectngulo que tiene la misma rea y
el mis ro permetro que la cuenca. En estas condiciones tendr el
mismo coeficiente de compacidad Kc de Gravelius, as como tambin
iguales parmetros de distribucin de alturas, igual curva
hipsomtrica etc.Se deber tener, considerando L y l las dimensiones
de! rectngulo equivalente.
l
L
El ndice de Gravelious (K)
Indice de Gravelius1.32
Rectangulo equivalente
L12.24
l3.82
[6] PARMETROS RELACIONADOS CON LA DECLIVIDADPerfil
LongitudinalOtras medidas de relieve de cuencas estn basadas sobre
las caractersticas de corriente y cauce. En ausencia de controles
geolgicos (afloramientos rocosos), el perfil longitudinal de un rio
es usualmente cncava hacia arriba, es decir, muestra un decremento
persistente en la gradiente del cauce en la direccin aguas abajo,
en la figura adjunta se muestra el perfil longitudinal de la cuenca
Alta Ro Cacchi.La razn para este decremento, aguas abajo, en la
gradiente del cauce no es fcilmente aparente; sin embargo, se
conoce que la gradiente del cauce est directamente relacionado a la
friccin del fondo e inversamente relacionado al tirante del flujo.
Tpicamente, pequeas corrientes de montaa tienen valores altos de
friccin de fondo (debido a la presencia de guijarros y cantos
rodados en el cauce del lecho) y tirantes pequeos. Contrariamente,
ros grandes tienen corporativamente valores bajos de friccin de
fondo y tirantes altos.Pendiente del CauceLa gradiente del cauce de
un curso de agua principal es una medida conveniente del relieve de
cuenca. La gradiente del cauce obtenida de las elevaciones mximas y
mnima es referida como la pendiente S1. En el Cuadro adjunto, se
presenta los valores calculados para la pendiente de la subcuenca,
en el que se puede observar que la cuenca tiene una pendiente
promedio de 5.54%.Una medida de la gradiente del cauce que toma en
cuenta el tiempo de respuesta de la cuenca es la pendiente
equivalente. Para calcular est pendiente el cauce es dividida en n
sub tramos, y una pendiente es calculado para cada sub tramo.
Basado en la ecuacin de Manning, el tiempo de recorrido del lujo a
travs de cada sub tramo es asumido que es inversamente proporcional
a la raz cuadrada de esta pendiente. Igualmente el tiempo de
recorrido a travs del cauce total es asumido que es inversamente
proporcional a la raz cuadrada de la pendiente equivalente.Esto
conduce a lo siguiente:
En el que S3=pendiente equivalente, Li= cada longitud i de n
subtramos, y Si= Cada pendiente i de n subtramos.Clculo de
pendiente de Cauce principal. Ecuacin de Taylor y Schwarz:El
conocimiento de la pendiente del cauce principal de la cuenca es un
parmetro importante en el estudio del comportamiento del recurso
hdrico. Segn el perfil longitudinal del cauce, del cual se resumen
las cotas y los desniveles con sus respectivas longitudes en el
cuadro que sigue:PUNTOCLCULO DE LA PENDIENTE DEL CAUCE
PRINCIPAL
LONGITUDCOTADESNIVELSL/S
3700
11.343750500.362.24
21.413800500.372.31
31.173850500.302.12
40.863900500.221.83
50.773950500.191.74
60.864000500.211.85
70.954050500.231.96
80.974100500.242.00
90.764150500.181.77
100.914200500.221.96
110.644250500.151.66
120.174300500.040.85
TOTAL10.8122.30
Pendiente Media de la CuencaLa determinacin de la Pendiente
Media de una Cuenca Hidrogrfica, es una de las tareas no slo ms
laboriosas, sino tambin ms importantes en la realizacin de
cualquier estudio hidrolgico, pues sta pendiente Media controla la
velocidad con que se dar la escorrenta superficial en dicha
cuenca.Algunos de los parmetros de mayor uso en la Hidrologa
Superficial, como el Coeficiente de Escorrenta, se fundamentan en
la estimacin de la cantidad de volumen total de agua precipitada
sobre la cuenca hidrogrfica que se convertir en caudal, a partir de
parmetros diversos, entre los que destaca e valor de su pendiente
media.
Entre los mtodos existentes en la Hidrologa Superficial para la
determinacin de la Pendiente Media de una Cuenca Hidrogrfica, est
el de las cuadrculas asociadas a un vector el cual consiste en
realizar un "muestreo de las pendientes en una serie de puntos
dentro de los lmites de la Cuenca en estudio y, a partir del
estudio de distribucin de estas pendientes, obtener el valor de
Pendiente Media de nuestra Cuenca.
NroRango Pendiente (%)Nro de ocurrencias (2)(1)*(2)
InferiorSuperiorPromedio (1)
10105486824340
2102015258038700
32030254898122450
43040353623126805
5405045157770965
650605558131955
760706537324245
87080751259375
9809085443740
1090100958760
TOTAL18677453335
Pendiente Promedio de la cuenca=24.27%
3.3 TIEMPO DE CONCENTRACIN.El tiempo que demora una gota agua
desde el punto hidrulicamente ms distante al punto de inters se
denomina Tiempo de Concentracin. La determinacin de este parmetro
se realiz en funcin a diferentes ecuaciones planteadas, cada una
con sus caractersticas propias.Denominado tambin como tiempo de
respuesta o de equilibrio. Se define como el tiempo que tarde en
llegar a la seccin de salida la gota de cada en el extremo
hidrulicamente ms alejado de la cuenca.La importancia de la
determinacin de este permetro radica en el clculo de los periodos
de retorno para cada micro cuenca y para la generacin de caudales
medios y para eventos futuros. Los mtodos utilizados para el clculo
del Tc (datos en Hr) fueron los siguientes.
Tiempo de concentracin
1.26horas
Altura max4300.00m75.82minutos
Altura min3700.00m
Long tramo + largo10.82m0.01
Dif.600.00m
Pendiente55.46m/m5545.81%
PARMETROS MORFOMTRICOS CUENCA ALTA RO CACHI
DESCRIPCINUNDVALOR
De la Superficie
AreaKm246.725803
Permetro de la CuencaKm31.890604
Cotas
Cota mximamsnm4300
Cota mnimamsnm3700
Centroide
X centroidem572.645691
Y centroidem8511.20459
Z centroidemsnm4007.77431
Altitud
Altitud mediamsnm4000.01029
Altitud mas frecuentemsnm3775
Altitud de frecuencia mediamsnm3977.05564
Pendiente
Pendiente promedio de la cuenca%24.27
De la red Hdrica
Longitud de curso principalKm10.81898
Orden de la Red HdricaUND4
Longitud de la Red HdricaKm64.599694
Pendiente promedio dela red hdrica%2.173
Parmetros Generados
Tiempo de concentracinhrs1.26
Pendiente del cauce principalm/cm55.46
