AGROPECUARIA LAS PAMPAS

Universidad Nacional Escuela Profesional de de Trujillo Ingeniera Agrcola

2014

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS ESCUELA DE AGRCOLAINFORME DEL CURSO DE:HIDROLOGIA

TESIS: "APLICACION DE TRES MODELOS PRECIPITACION- ESCORRENTIA PARA ESTIMAR CAUDAL MAXIMO DE DISEO EN LA CUENCA DE LA QUEBRADA CARRIZAL, DISTRITO LLAMA PROVINCIA CHOTA-DEPARTAMENTO DE CAJAMARCA" ALUMNOS: ALVA RODRIGUEZ CRHISTOFER BANDA NUEZ JOSE CABANILLA RODRIGUEZ GUSTAVO GUTIERREZ RODRIGU EZ CRHISTIAN RUBIO VALLE EDINSON MAX RUBIO VALLE MAX EDINSON BAILON CALDERON CARLOS UNIVERSIDAD: UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD: CIENCIAS AGROP E CUARIAS ESCUELA ACADEMICA: INGENIERIA AGRICOLA ASESOR (A): Ing. EMILIO PAZ VERGARA TRUJILLO PER 2014

"APLICACION DE TRES MODELOS PRECIPITACION- ESCORRENTIA PARA ESTIMAR CAUDAL MAXIMO DE DISEO EN LA CUENCA DE LA QUEBRADA CARRIZAL, DISTRITO LLAMA PROVINCIA CHOTA-DEPARTAMENTO DE CAJAMARCA".

I. INTRODUCCION DEL TEMA DE LA TESISEl hombre ha sido testigo durante su vida en la tierra, muchas veces sin entenderlo, del desarrollo de los fenmenos naturales que suceden en su medio, tales como el ciclo del agua, la precipitacin del agua presente en la atmsfera (lluvia) y otros, situaciones que lo han motivado a profundizar en los orgenes que generan estas manifestaciones. Este inters ha permitido lograr desarrollos especializados en el campo de la hidrologa, meteorologa e ingeniera ambiental (Botero, 2008).En general, los registros de precipitacin son ms abundantes que los de escurrimiento y, adems, no se afectan por cambios en la cuenca, como construccin de obras de almacenamiento y derivacin, talas, urbanizacin, etc. Por ello, es conveniente contar con mtodos que permitan determinar el escurrimiento en una cuenca mediante las caractersticas (parmetros geomorfolgicos) de la misma y la precipitacin (Aparicio, 1992).El propsito de esta investigacin es expandir el conocimiento sobre los modelos precipitacin-escorrenta que mejor estimen caudales mximos en la regin norte del Per, para as facilitar su aplicacin en actividades de ingeniera hidrolgica e hidrulica.II. DEFINICION DEL TEMA DE LA TESISLas precipitaciones representan el elemento ms importante del ciclo hidrolgico. Para Fernndez (1995), la precipitacin, junto con la temperatura, es el elemento climtico ms influyente en el medio natural, ya que afecta directamente en la distribucin de las especies vegetales y animales, y a la vez en las actividades del hombre, como son las agrcolas, las forestales y las econmicas entre otras.Una vez que se ha estudiado el rgimen de precipitaciones de una cuenca, y obtenido una lluvia de diseo asociada a un determinado periodo de retorno y estimado las prdidas con alguno de los modelos disponibles, de manera tal de encontrar la lluvia neta o efectiva, el paso siguiente es transformar esa lluvia efectiva en escorrenta o caudal.Dentro del mbito de los modelos precipitacin-escorrenta existe gran variabilidad entre los procedimientos disponibles, pues ellos abarcan desde relaciones empricas muy simples hasta complejos modelos de simulacin que representan las variaciones espaciales y temporales del proceso de transformacin. A medida que aumenta la complejidad del mtodo se incrementan tambin las necesidades de informacin bsica para aplicarlo.

III. REVISIN BIBLIOGRFICA ADICIONAL AL TEMA DE LA TESIS1. CUENCA HIDROGRAFICA:Se entiende por cuenca hidrogrfica, hoya hidrogrfica, cuenca de drenaje o cuenca imbrfera el territorio drenado por un nico sistema de drenaje natural, es decir, que drena sus aguas al mar a travs de un nico ro, o que vierte sus aguas a un nico lago endorreico.

2. CARACTERISTICAS FISICAS DE UNA CUENCA:

rea de drenaje: El rea de drenaje es la superficie, en proyeccin horizontal, delimitada por la divisoria de aguas. Cuenca grande, es aquella cuenca en la que predominan las caractersticas fisiogrficas de la misma (pendiente, elevacin, rea, cauce). Una cuenca, para fines prcticos, se considera grande, cuando el rea es mayor de 250 Km2. Cuenca pequea, es aquella cuenca que responde a las lluvias de fuerte intensidad y pequea duracin, y en la cual las caractersticas fsicas (tipo de suelo, vegetacin) son ms importantes que las del cauce.3. SISTEMA DE DRENAJE DE UNA CUENCA Se refiere a las trayectorias o al arreglo que guardan entre s, los cauces de las corrientes naturales dentro de ella. Est constituido por el ro principal y sus tributarios.

4. ESTUDIO DE TORMENTASUna tormenta puede durar desde unos pocos minutos hasta varias horas y an das, y puede abarcar extensiones de terrenos muy variables, desde pequeas zonas, hasta vastas regiones.

En la hidrologa torrencial tiene especial significado el binomio precipitacin-tiempo. Este da lugar al concepto de aguacero. En sentido amplio se entiende por aguacero el conjunto de lluvias asociadas a una perturbacin 28 Meteorolgica concreta; pero en la acepcin ms usual del vocablo se entiende por aguacero a un perodo de intensa lluvia ininterrumpida y cuya duracin raramente sobrepasa algunas horas (Robredo J., 1998).

5. ELEMENTOS FUNDAMENTALES EN EL ANLISIS DE TORMENTAS Son: La Intensidad ( i ) La Duracin ( t ) La Frecuencia ( f ) Periodo de retorno (Tr) Anlisis de riesgo (R) Con respecto a las curvas Intensidad-Duracin-Frecuencia (IDF), es importante sealar que stas son curvas que resultan de unir los puntos representativos de la intensidad media en intervalos de diferente duracin, y correspondientes todos ellos a una misma frecuencia o perodo de retorno (Tmez, 1978).6. FUNCIONES DE DISTRIBUCIN DE PROBABILIDAD a. Distribucin Log normal de dos parmetros b. Distribucin Normalc. Distribucin Gumbel o extrema tipo I 7. TRANSFORMACION LLUVIA-ESCORRENTIA

Los principales parmetros que intervienen en el proceso de conversin de lluvia a escurrimiento son los siguientes:

IV. JUICIO CRITICO DEL TEMA DE LA TESISEl grupo estableci un juicio de cada mtodo aplicado en el estudio de la cuenca de la quebrada carrizal distrito de llama provincia de chota Departamento de CajamarcaMtodo Racional: Debido a sus pocas formulas de aplicacin y a las pocas variables con las que ests cuentan, sus resultados son menos confiables las dos nicas formulas que se usan son

Mtodo Unitario Triangular: Este mtodo es mas confiable que el anterior debido a que en sus ecuaciones entran muchas mas variables, lo que nos permite aprovechar mas la cantidad de datos con lo que dispone la cuenca:

Mtodo Hec-hms: Este mtodo es el mas confiable porque trabaja con mayores variables y a la vez hace uso de un software lo que facilita la mecanizacin del trabajoEn la conclusin final fue este mtodo de Hec-hms el que permiti obtener caudales con mayor eficiencia y confiabilidad adems que tienen mayor incidencia en la generacin de escurrimiento es la tasa de prdida y la impermeabilidad.

V. DESARROLLO DEL TEMA DE LA TESISEl presente estudio, se realiz debido a la ausencia de datos histricos de estaciones de aforo, por este motivo se decidi abordar la generacin de caudales haciendo uso de 3 modelos precipitacin-escorrenta para poderlos contrastar entre s, los mtodos usados fueron: mtodo Racional, Hidrograma Triangular y el modelo HEC-Hms, para series histricas de precipitaciones mximas en 24 horas registrada en la estacin Llama - Periodos (1964 - 2007).El estudio se centr en la cuenca de la quebrada Carrizal, ubicado en la costa norte del Per, en el departamento de Cajamarca, provincia de Chota, cuyo clima es del tipo tropical, clido y seco, con altas temperaturas, ms fresco hacia el este por el aumento de la altitud. La temperatura media anual est entre 23 C y 24 C. La informacin pluviomtrica se corrigi, para luego realizar un anlisis de frecuencia relacionando la magnitud de los eventos con su frecuencia de ocurrencia (perodos de retorno), para esto se us 5 distribuciones de probabilidad (Normal, Log-Normal, Gumbel, Gamma, y Log-Gamma). Para luego elegir el modelo con mejor ajuste mediante la prueba de Smirnov-Kolmogorov. El siguiente paso fue hallar las precipitaciones e intensidades mximas, datos necesarios para generar los caudales mximos correspondientes.El objetivo principal del presente estudio fue generar caudales mximos de diseo, y mostrar la metodologa adecuada con la finalidad de disear algn elemento de drenaje transversal, se tom como ejemplo; proyectar un puente para cruzar la quebrada Carrizal y dar transitabilidad permanente en la va que une los distritos de Chongoyape (Provincia de Chiclayo) y Llama (Provincia de Chota). Por consiguiente, segn la norma dada en el Manual de Diseo de Carreteras Pavimentadas de Bajo Volumen de Trnsito (MTC-2008), se analiz el caudal de diseo para 2 periodos de retorno (100 y 500 aos).

VI. LECCIONES APRENDIDAS

Una de las caractersticas principales de los fenmenos hidrolgicos es su constante evolucin, tanto en el espacio como en el tiempo. Por esta razn, la modelacin de su comportamiento en trminos cientfico-tcnico en la actualidad, slo es parcialmente predecible en forma determinstica, debiendo quedar una parte del fenmeno entregado a las leyes del azar. Las cuencas actan como sistemas de procesos y respuestas donde la escorrenta superficial es su consecuencia ms evidente, adems de la responsable de catstrofes y desastres naturales, y de numerosos daos relacionados con las avenidas e inundaciones. Los mbitos geogrficos con climas semiridos son un caso particular muy llamativo en donde la circulacin hdrica acontece como respuesta a precipitaciones que superan unos determinados umbrales de intensidad y de magnitud. En nuestro pas se encuentra el 4,6% de los recursos hidrulicos superficiales de nuestro planeta. Sin embargo, la desigual distribucin espacial y temporal del recurso crea enormes problemas para su aprovechamiento y control. A lo anterior debe aadirse la presencia cada vez ms frecuente del Fenmeno de El Nio. Todo esto dentro de un creciente proceso de erosin de cuencas que trae consigo que nuestros ros tengan un transporte slido intenso, lo que dificulta y encarece enormemente su aprovechamiento. En la hidrologa torrencial tiene especial significado el binomio precipitacin-tiempo. Este da lugar al concepto de aguacero. En sentido amplio se entiende por aguacero el conjunto de lluvias asociadas a una perturbacin meteorolgica concreta; pero en la acepcin ms usual del vocablo se entiende por aguacero a un perodo de intensa lluvia ininterrumpida y cuya duracin raramente sobrepasa algunas horas. Las curvas Intensidad-Duracin-Frecuencia (IDF), son curvas que resultan de unir los puntos representativos de la intensidad media en intervalos de diferente duracin, y correspondientes todos ellos a una misma frecuencia o perodo de retorno.

VII. CASO PRACTICO DE APLICACIN DEL TEMA DE LA TESISDentro de las comunidades campesinas del proyecto de riego de VIRU los sectores del valle de VIRU en la provincia de VIRU pertenecen a la comisin de regantes de VIRU , quienes representan un gran porcentaje de las zonas agrcolas de estas comunidades, presentan grandes sequias en pocas de estiaje ; lo cual dificulta el sembro y cultivo de las tierras bajo la jurisdiccin, como tambin se sabe que se sienten afectados durante los periodos de avenidas del recurso hdrico ocasionando en las bocatomas, canales y cultivos grandes erosiones socavaciones e inundaciones, lo que genera grandes prdidas a los agricultores de las comunidades ya mencionadas ya que se dificulta el riego en los cultivos e instalaciones el proyecto est orientado al diseo del reservorio en Carabamba que en el valle de Viru est proyectando la ejecucin , y esto beneficiara al valle de Viru y sus y sus respectivos centros poblados por los daos que ocasiona el rio VIRU durante las pocas de avenidas ; y de un buen riego controlando en pocas de estiajes.

OBJETIVOS ESPECIFICOS: Recolectar informacin de la zona de estudio Realizar estudios bsicos de ingeniera

HIDROLOGIA CUENCA DEL RIO VIRUAs mismo la estacin huacapongo no registra totalmente el rendimiento hdrico de La cuenca, porque el rio de carabamba , afluente del rio VIRU por su margen derecha, escapa a docho control ; sin embargo, como descarga media no tiene mayor importancia, pues este tributario descarga volmenes espordicos y de corta duracin, solo en pocas de avenidas, es relevante. De acuerdo a los estudio realizado por ONERN, esta estacin de aforo inicio sus operaciones en el mes de abril de 1923, habiendo sido controlada la administracin tcnica de aguas del ministerio de agricultura y por la junta de usuarios de viru el principal problema existe en pocas de estiaje ya que estos periodos son muy prolongadas, dejando a los agricultores con grandes periodos de sequa y sin poder cultivar sus terrenos agrcolas, debido a las irregularidades ya que el recurso hdrico no tiene control alguno en pocas de avenida; adems sabemos que estos periodos son muy cortos pero a las vez muy agresivos, deteriorando rpidamente a las obras ya existentes , como los canales, tomas de agua, defensas ribereas; ya que estas han sido construidas artesanalmente por los usuarios sin ningn tipo de asesoramiento tcnico siendo de esta manera insuficientes y vulnerables a los cortos , pero agresivos periodos de avenidas. HIDROLOGIAEl anlisis de descargas medias mensuales, permite sealar la ocurrencia de cuatro periodos estacionales, empezando el ao hidrolgico en setiembre y terminando en agosto. Avenidas: Enero - Abril Transicin: Mayo - Junio Estiaje: Julio - Octubre Transicin: Noviembre DiciembreDesde el punto de vista de concentracin de la escorrenta, el 48% del volumen anual, se concentra en el periodo de avenidas y el 4% durante el periodo de estiaje. La escorrenta que llega al rio Moche. Denominada tambin como escorrenta Terminal para este proyecto, equivale a 67% de la escorrenta aforada en la cabecera del valle. HIDROLOGIA 5