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INSTALACIN DE LA CH ARICOTA 3 INFORME FINAL

VOLUMEN III ANEXO N1: ESTUDIO HIDROLGICO

Doc. 312.009-IFF-EL-01 Cod. Proy. 312.009 Fecha 21/01/2015

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Cliente: EMPRESA DE GENERACION ELECTRICA DEL SUR S.A. EGESUR

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ESTUDIO HIDROLGICO

NDICE 1. CARACTERIZACIN GENERAL DEL REA DE ESTUDIO ...................................................... 3

1.1 CUENCAS DEL REA DEL ESTUDIO ............................................................................................... 31.1.1 Cuenca Curibaya.......................................................................................................... 3

1.2 INFRAESTRUCTURA HIDRULICA PRINCIPAL ................................................................................. 31.2.1 Derivacin ro Ancoaque ............................................................................................ 41.2.2 Tnel Kovire ................................................................................................................. 4

1.3 CARACTERIZACIN MORFOMTRICA ............................................................................................ 41.3.1 Ancho promedio (Ap) .................................................................................................. 51.3.2 Coeficiente de Compacidad o ndice de Gravelious (Kc) ........................................ 51.3.3 Factor de forma (Ft) ..................................................................................................... 6

1.4 PARMETROS DE RELIEVE ........................................................................................................... 71.4.1 Curva hipsomtrica y elevacin media de la cuenca ............................................... 71.4.2 Curva de frecuencia de altitudes ............................................................................. 101.4.3 Pendiente promedio de la cuenca ............................................................................ 101.4.4 Perfil longitudinal del cauce principal ..................................................................... 111.4.5 Pendiente del cauce .................................................................................................. 11

1.5 PARMETROS DE RELATIVOS A LA RED HIDROGRFICA ............................................................... 121.5.1 Orden de las corrientes o grado de ramificacin ................................................... 121.5.2 Densidad de drenaje (Dd) ......................................................................................... 14

2. CARACTERIZACIN CLIMATOLGICA DEL REA DE ESTUDIO ....................................... 162.1 ECOLOGA SEGN ZONAS DE VIDA ............................................................................................ 162.2 CLIMA SEGN ZONAS DE VIDA ................................................................................................... 182.3 TEMPERATURA .......................................................................................................................... 19

2.3.1 Rgimen de temperaturas medias ........................................................................... 192.3.2 Rgimen de temperaturas mnimas ......................................................................... 212.3.3 Rgimen de temperaturas mximas ........................................................................ 232.3.4 Anlisis de la temperatura ........................................................................................ 25

2.4 HUMEDAD RELATIVA ................................................................................................................. 263. PRECIPITACIN ........................................................................................................................ 29

3.1 INFORMACIN BASE ................................................................................................................... 293.2 ANLISIS DE CONSISTENCIA DE LA INFORMACIN PLUVIOMTRICA ............................................... 29

3.2.1 Anlisis de saltos....................................................................................................... 293.3 ANLISIS DE LA PRECIPITACIN CON INFORMACIN COMPLETADA ............................................... 34

3.3.1 Mtodo de Curvas Isoyetas ...................................................................................... 353.3.2 Mtodo de Polgonos de thiessen ............................................................................ 47

4. ANLISIS DE LA INFORMACION HIDROMTRICA ................................................................ 494.1 CAUDALES DE INGRESO A LA LAGUNA ARICOTA ......................................................................... 49

4.1.1 Oferta hdrica del ro Callazas .................................................................................. 504.1.2 Oferta hdrica del ro Salado ..................................................................................... 504.1.3 Caudales de trasvase del tnel Kovire .................................................................... 51

4.2 CAUDALES EN CAPTACIN DE LA C.H. ARICOTA 3 ...................................................................... 524.2.1 Caudales turbinados en la CH. Aricota N 2 ........................................................... 524.2.2 Caudales medidos en el vertedero aguas abajo de la CH. Aricota N 2 .............. 53

5. DEMANDA DE AGUA EN EL REA DE INTERS ................................................................... 545.1 DEMANDA PARA USO AGRCOLA EN EL VALLE DEL RIO CURIBAYA .............................................. 54

5.1.1 reas bajo riego Valle Curibaya ............................................................................... 545.1.2 Dotacin de agua al Bloque de Riego Poquera Chulibaya - Ticapampa .......... 54

5.2 DEMANDA PARA USO AGRCOLA AGUAS ARRIBA DE LA LAGUNA ARICOTA .................................... 555.2.1 Demanda para uso agrcola existente ..................................................................... 555.2.2 Demanda para uso agrcola proyectada ................................................................. 555.2.3 Demanda para uso poblacional ................................................................................ 56

5.3 DEMANDA PROYECTADA ............................................................................................................ 56




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6. MXIMAS AVENIDAS ................................................................................................................ 586.1 GENERALIDADES ....................................................................................................................... 586.2 DETERMINACIN DE MXIMAS AVENIDAS ................................................................................... 58

6.2.1 Anlisis de la precipitacin mxima en 24 horas ................................................... 586.2.2 Anlisis de la precipitacin mxima en 6 horas ..................................................... 606.2.3 seleccin de la curva nmero .................................................................................. 626.2.4 Condicin de humedad antecedente (cha) ............................................................. 626.2.5 Estimacin del caudal de mxima avenida ............................................................. 636.2.6 Aplicacin del modelo HEC-HMS ............................................................................. 63

7. SEDIMENTOLOGA.................................................................................................................... 697.1 GENERALIDADES ....................................................................................................................... 697.2 CARACTERSTICAS DE LA QUEBRADA CURIBAYA ......................................................................... 697.3 MTODOS EMPRICOS PARA ESTIMAR LA PRODUCCIN DE SEDIMENTOS ....................................... 69

7.3.1 Frmula emprica de Namba ..................................................................................... 708. MODELAMIENTO HIDRAULICO ............................................................................................... 74

8.1 GENERALIDADES ....................................................................................................................... 748.2 MODELACIN HIDRULICA DEL RIO CURIBAYA EN LA ZONA DONDE SE PROYECTAN LAS

CASAS DE MAQUINAS 1 Y 2 ........................................................................................................ 748.2.1 Metodologa para la modelacin hidrulica con hec-ras....................................... 748.2.2 Coeficiente de manning (n) ....................................................................................... 758.2.3 Resultado de la simulacin hidrulica .................................................................... 77

8.3 ANLISIS DE SOCAVACIN ......................................................................................................... 858.3.1 Enfoque y metodologa ............................................................................................. 858.3.2 Resultado del anlisis de socavacin ..................................................................... 88

9. CALIDAD DE AGUA................................................................................................................... 929.1. CUENCA DEL RO LOCUMBA ....................................................................................................... 929.2. CALIDAD DEL AGUA EN RELACIN CON EL PROYECTO .................................................................... 929.3. DIAGNSTICO DE LA CALIDAD DEL AGUA .................................................................................... 93

9.3.1. Ubicacin de Puntos de Muestreo ............................................................................. 939.3.2. Evaluacin e interpretacin de resultados ............................................................... 959.3.3. Anlisis de Resultados ............................................................................................... 95

10. CONCLUSIONES ..................................................................................................................... 10110.1 CARACTERIZACIN MORFOMTRICA ........................................................................................10110.2 CLIMATOLOGA........................................................................................................................10110.3 PRECIPITACIN .......................................................................................................................10110.4 INFORMACIN HIDROMTRICA ..................................................................................................10210.5 MXIMAS AVENIDAS ................................................................................................................10210.6 SEDIMENTOS ...........................................................................................................................10210.7 MODELAMIENTO HIDRULICO ...................................................................................................102

ANEXOS N 1.1 : CLIMATOLOGA N 1.2 : ANLISIS DE CONSISTENCIA DE CAUDALES DIARIOS N 1.3 : RESULTADOS DE ANALISIS DE CALIDAD DE AGUA N 1.4 : INFORMACIN DE CAMPAA DE AFOROS N 1.5 : CAUDAL ECOLGICO N 1.6 : ANLISIS DE CONSISTENCIA DE CAUDALES DE INGRESO A LA LAGUNA

ARICOTA




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1. CARACTERIZACIN GENERAL DEL REA DE ESTUDIO

1.1 CUENCAS DEL REA DEL ESTUDIO

La cuenca como unidad dinmica y natural (DGAS, 1978), refleja las acciones reciprocas entre el suelo, factores geolgicos, agua y vegetacin, proporcionando un resultado de efecto comn: escurrimiento o corriente de agua, por medio del cual los efectos netos de estas acciones recprocas sobre este resultado pueden ser apreciadas y valoradas.

En este contexto hidrogrfico, el rea para el desarrollo del proyecto involucra a las

sub-cuencas aportantes a la laguna Aricota: sub-cuenca del ro Callazas y sub-cuenca del ro Salado. El ro Callazas tiene su naciente en la laguna de Suches a ms de 4000 msnm, la cual es alimentada por los ros Huaitire y Humapalca, las precipitaciones de la zona y los deshielos de los nevados existentes. Por su parte, la cuenca del ro Salado recibe aguas de las cuencas del ro Ancoaque y del ro Cano, gracias al trasvase del Proyecto de Derivacin Tnel Kovire. 1.1.1 Cuenca Curibaya

El ro Curibaya, cuya cuenca se ubica en la provincia de Candarave, regin Tacna, nace a partir de las filtraciones de la Laguna Aricota, la cual como se mencion anteriormente, es alimentada por el ro Salado y el ro Callazas.

Es as que el rea del proyecto comprende a las subcuencas ubicadas aguas arriba de

C. H. Aricota N 2. El rea en mencin tiene una extensin de 1568.29 km2. Las cuencas que conforman el rea de estudio se visualizan en el plano N 312.009-

AR-HL-100-01-A3. El relieve general de la cuenca es el que caracteriza prcticamente a todos los ros de

la Costa, es decir, el de una hoya hidrogrfica escarpada, alargada, de fondo profundo y quebrado y de fuertes pendientes. La parte superior de la cuenca presenta cierto nmero de Lagos y Lagunas de origen pluvial.

1.2 INFRAESTRUCTURA HIDRULICA PRINCIPAL

La Laguna Aricota constituye el componente de regulacin ms importante dentro del rea de estudio.

La capacidad de almacenamiento de la Laguna Aricota es de aproximadamente 804

Hm3, sin embargo por ms de 30 aos fue explotada con fines de generacin hidroelctrica, estando a punto de colapsar en enero de 1997 registrando un volumen de 20,63 Hm3. En la actualidad cuenta con un volumen almacenado de 146 Hm3 (Agosto 2010).

Actualmente la Laguna de Aricota tiene cinco tneles y la regulacin promedio anual

que se extrae de la laguna es del orden de 1,5 m3/s lo que le permite operar con un factor de planta para Aricota I de 33% y el caudal promedio para Aricota II es de 2,3 m3/s con un factor de planta de 50%, es decir las centrales tienen limitaciones de agua para operar con factores de carga altos.




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El tnel de conduccin a la central de Aricota I tiene 4050 metros de longitud y es a pelo libre, luego a travs de la tubera forzada de 1414 metros llega a la casa de mquinas y el agua turbinada pasa al reservorio Aricota I de 6100 m3. El tnel hacia Aricota II tiene de 4212 metros de longitud a pelo libre, la tubera forzada tiene 647 metros de longitud y el agua es descargada al reservorio de compensacin de 45000 m3; luego el agua es utilizada por el sistema de riego del Valle de Locumba. 1.2.1 Derivacin ro Ancoaque La derivacin del ro Ancoaque se realiza mediante la bocatoma Ancoaque, la cual tiene una capacidad de derivacin de 5,5 m3/s hacia el tnel Kovire. En la actualidad, lo descargado por el ro Ancoaque se deriva hacia las cuencas de Sama y Locumba, respetando la dotacin de 210 l/s para el abastecimiento de los bofedales aguas abajo del portal de ingreso del tnel Kovire. 1.2.2 Tnel Kovire Con el objeto de interconectar las vertientes del Titicaca con el Pacfico se construy el tnel trasandino Kovire con capacidad de conduccin de 13,2 m3/s y de 8,43 Km de longitud. El trasvase de agua a travs del tnel Kovire se inici el 11 de enero de 1996. Las filtraciones provenientes de la intercepcin del flujo sub-superficial y el tnel Kovire se han estabilizado en aproximadamente 220 l/s. Permite derivar los recursos provenientes del tnel Kovire hacia la laguna de Aricota, lo constituye el canal Cano-Salado con capacidad de 5,2 m3/s y de 5,66 Km de longitud y el tnel Ichicollo con capacidad de 6,0 m3/s y de 0,67 Km. Se complementa con la bocatoma y el dique Cano construidos para captar hasta 5,5 m3/s. Actualmente segn resolucin de la ATDR Locumba - Sama, las aguas derivadas desde la cuenca del Maure (ro Ancoaque) son exclusivas para el afianzamiento de la Laguna Aricota, permitiendo un mximo de 80 l/s hacia la cuenca del ro Sama. El sistema hidrulico existente ubicado en las cuencas de inters se muestra en el plano N 312.009-AR-HL-101-03-A3.

1.3 CARACTERIZACIN MORFOMTRICA Hidrolgicamente, la cuenca funciona como un gran colector que recibe las precipitaciones y las transforma en escurrimientos. Esta accin es funcin de una gran cantidad de parmetros que influyen profundamente en el comportamiento hidrolgico de dicha zona tanto a nivel de micro cuenca como de las respuestas de la cuenca tomada como un sistema. As pues, el estudio sistemtico de los parmetros morfolgicos de las cuencas es de gran utilidad, pues con base en ellos se puede lograr una transferencia de informacin de un sitio a otro, donde exista poca informacin: bien sea que falten datos o bien que haya carencia total de informacin de registros hidrolgicos; si existe cierta semejanza geomorfolgica y climtica de las zonas en cuestin.




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Para el estudio y determinacin de los parmetros morfolgicos se precisa de la informacin cartogrfica y de la topografa. Los planos para estos anlisis son usados en escalas desde 1:5,000 hasta 1:100,000, dados los objetivos del estudio y el tamao de la cuenca en cuestin. Se podra decir que para cuencas de un tamao superior a los 100 km2 un plano topogrfico en escala 1:100,000 es suficiente para las metas pretendidas en el anlisis general del sistema de una cuenca. Para el rea de estudio (subcuencas aportantes a la laguna Aricota y cuenca del ro Curibaya), se caracterizaron los siguientes parmetros morfolgicos, particularmente asociados a la respuesta de la cuenca a la precipitacin como escorrenta: Parmetros bsicos. Parmetros de forma. Parmetros de relieve. Parmetros relativos a la red hidrogrfica. PARMETROS DE FORMA La forma de una cuenca, influye sobre los escurrimientos y sobre la marcha del hidrograma resultante de una precipitacin dada. As, en una cuenca de forma alargada el agua discurre en general por un solo cauce principal, mientras que en otra de forma ovalada los escurrimientos recorren cauces secundarios hasta llegar a uno principal, por lo que la duracin del escurrimiento es superior. DGAS (1978), refiere a su vez que, la forma de la cuenca determina la distribucin de las descargas de agua a lo largo del curso principal y es en gran parte responsable de las caractersticas de las crecientes que presentan en las mismas. Es expresado por parmetros tales como: ancho promedio, coeficiente de compacidad o ndice de Gravelius y factor de forma. 1.3.1 Ancho promedio (Ap)

Es la relacin entre el rea de la cuenca colectora (A) y su longitud de cauce principal (L), obtenindose con la siguiente expresin:

LAAp

Donde: Ap = Ancho promedio de la cuenca, en km. A = rea de la cuenca, en km2. L = Longitud mayor del ro, en km. 1.3.2 Coeficiente de Compacidad o ndice de Gravelious (Kc) El coeficiente de compacidad de una cuenca, definida por Gravelious, expresa la relacin entre el permetro de la cuenca, y el permetro equivalente de una circunferencia, que tiene la misma rea de la cuenca.




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Este coeficiente adimensional define la forma de la cuenca, respecto a la similitud con formas redondas, en la medida que el ndice se acerque ms a la unidad, la forma de la cuenca tiende a ser ms redondeada y con mayor peligro de que se produzcan avenidas mximas. La frmula para su obtencin es la siguiente:

APKc 28.0

Si Kc = 1, la cuenca ser de forma circular; por lo general, para cuencas alargadas se espera K > 1.Las cuencas de forma alargada, reducen las posibilidades, de que sean cubiertas en su totalidad por una tormenta, lo que afecta el tipo de respuesta que se presenta en un ro. TENREIRO (2003), indica que cuanto ms, el coeficiente de compacidad se acerca a la unidad, la cuenca es ms compacta, su tiempo de concentracin es ms pequeo y por tanto la tendencia a generar avenidas importantes ser mayor que en otras cuencas de superficie semejante pero con valores mayores de este coeficiente. 1.3.3 Factor de forma (Ft) El factor de forma (Ff, adimensional), es otro ndice numrico con el que se puede expresar la forma y la mayor o menor tendencia a crecientes de una cuenca, en tanto la forma de la cuenca hidrogrfica afecta los hidrogramas de escorrenta y las tasas de flujo mximo. El factor de forma, Ff, se define entonces como la relacin entre el ancho promedio de la cuenca (Am) y la longitud del curso de agua ms largo (L). El factor de forma tiene la siguiente expresin:

LApFf

:2LAFf

Donde: Ff = Factor de forma, adimensional. Ap = Ancho promedio de la cuenca, en km. A = rea de la cuenca, en km2. L = Longitud del curso ms largo; en km. De manera general, una cuenca con Factor de Forma bajo, est sujeta a menos crecientes que otra del mismo tamao pero con un Factor de Forma mayor. Las ecuaciones del factor de forma no implican una suposicin especial de la forma de la cuenca. Para un crculo Ff = / 4 = 0.79; para un cuadrado, con la salida en el punto medio de unos de los lados, Ff = 1; y para el cuadrado con la salida en una esquina, Ff = 0.5. Varios autores han sugerido el uso de un crculo o de una lemniscata como forma de referencia.




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1.4 PARMETROS DE RELIEVE 1.4.1 Curva hipsomtrica y elevacin media de la cuenca Es la curva que puesta en coordenadas rectangulares, representa la relacin entre la altitud, y la superficie de la cuenca que queda sobre esa altitud. La curva hipsomtrica es de importancia porque permite conocer como se distribuye el rea de una cuenca a distintos niveles topogrficos, a fin de comparar caractersticas de almacenamiento y flujo entre cuencas. Las caractersticas topogrficas de la cuenca de estudio son las presentadas en el Cuadro N 1.1.

Cuadro N 1.1 Caractersticas Topogrficas de la Cuenca de estudio

Fuente: Elaboracin propia De la misma forma, las caractersticas topogrficas de la cuenca Curibaya, la cual, como se mencion, nace de las filtraciones de la laguna Aricota, son las presentadas en el Cuadro N 1.2.

Cuadro N 1.2 Caractersticas Topogrficas de la cuenca del ro Curibaya

Fuente: Elaboracin propia

Menor Mayor1700 0 0 1568.35 0.00 100.00

1700 2000 1,850.00 6.87 6.87 1561.48 0.44 99.562000 2400 2,200.00 22.70 29.57 1538.78 1.45 98.112400 2800 2,600.00 35.15 64.72 1503.63 2.24 95.872800 3200 3,000.00 110.99 175.71 1392.64 7.08 88.803200 3600 3,400.00 105.51 281.22 1287.13 6.73 82.073600 4000 3,800.00 121.95 403.17 1165.18 7.78 74.294000 4400 4,200.00 140.47 543.64 1024.71 8.96 65.344400 4800 4,600.00 737.39 1281.03 287.32 47.02 18.324800 5200 5,000.00 273.68 1554.71 13.64 17.45 0.875200 5500 5,350.00 13.64 1568.35 0.00 0.87 0.00

1568.35 100.00

% acumulado

sobre la altitud

TOTAL

Cotas (msnm)P rea Parcial (km2)

rea acumulada

(Km2)

reas que quedan sobre las altitudes

(Km2)

% del total

Menor Mayor1700 0 0 110.09 0.00 100.00

1700 2000 1,850.00 6.87 6.87 103.22 6.24 93.762000 2400 2,200.00 22.70 29.57 80.52 20.62 73.142400 2800 2,600.00 35.15 64.72 45.37 31.93 41.212800 3200 3,000.00 26.42 91.14 18.95 24.00 17.213200 3600 3,400.00 10.34 101.48 8.61 9.39 7.823600 4000 3,800.00 8.61 110.09 0.00 7.82 0.00

110.09 100.00

% acumulado

sobre la altitud

TOTAL

Cotas (msnm)P rea Parcial (km2)

rea acumulada

(Km2)

reas que quedan sobre las altitudes

(Km2)

% del total




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Grfico N 1.1 Curva hipsomtrica cuenca del ro Curibaya

Fuente: Elaboracin propia Con las curvas anteriores se puede determinar la siguiente altitud caracterstica: ALTITUD MEDIA La Altura o Elevacin Media de la cuenca es la ordenada media de la curva hipsomtrica, en ella, el 50% del rea de la cuenca, est situado por encima de esa altitud y el 50% est situado por debajo de ella. Tiene importancia principalmente en zonas montaosas donde influye en el escurrimiento y en otros elementos que tambin afectan el rgimen hidrolgico, como el tipo de precipitacin, la temperatura, etc. Grficamente la elevacin media de la cuenca se obtiene, entrando con el 50% del rea en el eje x, trazando una perpendicular por este punto hasta interceptar a la curva hipsomtrica. Luego por ste punto trazar una horizontal hasta cortar el eje y. Numricamente la elevacin media de la cuenca se obtiene con la siguiente ecuacin:

Aac

H ii *

Siendo: H : Elevacin media de la cuenca. Ci : Cota Media del rea i, delimitada por dos curvas de nivel. Ai : rea i entre curvas de nivel. A : rea total de la cuenca. Con los datos mostrados en el Cuadro N 1.1, el valor de la elevacin media en la cuenca total es de 4292.73 msnm. En la cuenca del ro Curibaya, este parmetro toma el valor de 2735.70 msnm. Las elevaciones en el rea de estudio se visualizan en el plano N 312.009-AR-HL-101-05-A3.




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Figura N 1.1 Mapa de Elevaciones de la Cuenca de estudio




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1.4.2 Curva de frecuencia de altitudes Es la representacin grfica, de la distribucin en porcentaje, de las superficies ocupadas por diferentes altitudes. Este diagrama de barras puede ser obtenido de los mismos datos de la curva hipsomtrica. Realmente contiene la misma informacin de sta pero con una representacin diferente, dndonos una idea probabilstica de la variacin de la altura en la cuenca. Para la cuenca de estudio se presenta la siguiente curva de frecuencia de altitudes.

Grfico N 1.2 Curva de frecuencia de altitudes - Cuenca de estudio

Fuente: Elaboracin propia De la grfica presentada, se observa que el 47.02% de la superficie total de la cuenca se ubica entre las altitudes de 4400 4800 msnm. 1.4.3 Pendiente promedio de la cuenca La pendiente de una cuenca, es un parmetro muy importante en el estudio de toda cuenca, tiene una relacin importante y compleja con la infiltracin, la escorrenta superficial, la humedad del suelo, y la contribucin del agua subterrnea a la escorrenta. Es uno de los factores, que controla el tiempo de escurrimiento y concentracin de la lluvia en los canales de drenaje, y tiene una importancia directa en relacin a la magnitud de las crecidas. El valor de la pendiente en la cuenca de estudio, calculado mediante el uso del Software ARCGIS, es de 9.3%.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

1700 2000 2400 2800 3200 3600 4000 4400 4800 5200 5500

%de

rea

respecto

altotal

Cotas(msnm)

CuencadeestudioFrecuenciadeAltitudes




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1.4.4 Perfil longitudinal del cauce principal El perfil longitudinal proporciona una idea de las pendientes que tiene el cauce, en diferentes tramos de su recorrido, y que es un factor de importancia para ciertos trabajos, como control de las aguas, puntos de captacin y ubicacin de posibles centrales hidroelctricas. El perfil longitudinal del cauce principal, aportante a la laguna Aricota y del ro Curibaya que nace de sus filtraciones, se muestra en el siguiente grfico.

Grfico N 1.3 Perfil longitudinal del cauce principal cuenca de estudio


1.4.5 Pendiente del cauce El conocimiento de la pendiente del cauce principal de una cuenca, es un parmetro importante, en el estudio del comportamiento del recurso hdrico, como por ejemplo, para la determinacin de las caractersticas ptimas de su aprovechamiento hidroelctrico, o en la solucin de problemas de inundaciones. En general, la pendiente de un tramo de un cauce de un ro, se puede considerar como el cociente, que resulta. Ic = (HM - Hm) / (1,000 * L)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

0.0 28.4 54.9 80.8 108.0

Altitud

(msnm)

LongituddelCaucePrincipal(Km.)

Perfillongitudinal Cauceprincipal

Laguna Aricota




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Dnde: Ic = Pendiente media del ro. L = Longitud del ro, en km. HM, Hm = Altitud mxima y mnima del lecho del ro, referidas al nivel medio de las aguas del mar, en m.

1.5 PARMETROS DE RELATIVOS A LA RED HIDROGRFICA La forma en que est conectada la red hidrogrfica en una cuenca determinada, influye en la respuesta de sta a un evento de precipitacin. Estos parmetros son muy importantes porque manifiesta la eficiencia del sistema de drenaje en el escurrimiento resultante, es decir la rapidez con que desaloja la cantidad de agua que recibe. Con la finalidad de determinar las caractersticas del Sistema o Red Hidrogrfica, se definen los siguientes parmetros: Grado de Ramificacin y Densidad de Drenaje. 1.5.1 Orden de las corrientes o grado de ramificacin Para determinar el orden de las corrientes o grado de ramificacin en una cuenca se utiliza el modelo de STRAHLER. Segn este modelo se toman como corrientes de primer orden todos aquellos que no tengan afluentes. Cuando se unen dos corrientes de primer orden forman una corriente de segundo orden y as sucesivamente como lo muestra el diagrama, siendo este parmetro muy sensible a la escala del mapa utilizado.




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Figura N 1.2 Mapa de Ordinalidad - Cuenca de estudio




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1.5.2 Densidad de drenaje (Dd) La Densidad de Drenaje, Dd, indica la relacin entre longitud total de los cursos de agua: efmeros, intermitentes y perennes de la cuenca (Li) y su rea total (A). Valores altos de densidad reflejan una cuenca muy bien drenada que debera responder relativamente rpido al influjo de la precipitacin (tiempos de concentracin cortos). Una cuenca con baja densidad de drenaje refleja un rea pobremente drenada con respuesta hidrolgica muy lenta. Una baja densidad de drenaje es favorecida en regiones donde el material del subsuelo es altamente resistente bajo una cubierta de vegetacin muy densa y de relieve plano. La densidad de drenaje tiende a uno en ciertas regiones desrticas de topografa plana y terrenos arenosos, y a un valor mayor en regiones hmedas, montaosas y de terrenos impermeables. La expresin de la Densidad de Drenaje, Dd, es: Dd = Li / A Dnde: Dd = Densidad de Drenaje, en km/km2. Li = Longitud total de los cursos de agua, en km. A = rea de la cuenca, en km2. MONSALVE, refiere que es usual que Dd tome los siguientes valores: Entre 0.5 km/km2 para hoyas con drenaje pobre. Hasta 3.5 km/km2 para hoyas excepcionalmente bien drenadas. En el siguiente cuadro se presenta el resumen de los parmetros morfolgicos de la cuenca analizada.

Cuadro N 1.3

Resumen de parmetros morfolgicos de la cuenca de estudio

Parmetro

Unidades Valor

rea km2 1568.29 Permetro km 267.33 Ancho Promedio km 14.34 Longitud del Cauce Principal km 109.36

Parmetros de formaCoeficiente de Compacidad 1.89 Factor de Forma 0.131

Parmetros de relieveAltitud media msnm 4292.73 Pendiente Promedio de la Cuenca % 9.297 Pendiente del Cauce Principal % 2.6

Parmetros de la red hidrogrficaOrden de las Corrientes 5 Densidad de Drenaje Km/Km2 0.729





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Cuadro N 1.4 Resumen de parmetros morfolgicos de la cuenca del ro Curibaya

Parmetro

Unidades Valor

rea km2 110.09 Permetro km 51.90 Ancho Promedio km 9.10 Longitud del Cauce Principal km 12.09

Parmetros de formaCoeficiente de Compacidad 1.39 Factor de Forma 0.753

Parmetros de relieveAltitud media msnm 2735.70 Pendiente del Cauce Principal % 9.9

Parmetros de la red hidrogrficaOrden de las Corrientes 4 Densidad de Drenaje Km/Km2 0.803





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2. CARACTERIZACIN CLIMATOLGICA DEL REA DE ESTUDIO

2.1 ECOLOGA SEGN ZONAS DE VIDA La configuracin geomorfolgica, climtica y cobertura vegetal del mbito de incidencia de la cuenca de estudio ha determinado la definicin de las siguientes Unidades Bioclimticas: Desierto Sper rido Templado Clido (ds-Tc) Esta Unidad Bioclimtica se encuentra entre 800 y 2 600 m.s.n.m. Presenta un clima sper rido y templado clido, con temperaturas moderadas entre 13 y 17 C, con temperaturas mnimas extremas de 5,4 C y precipitaciones muy bajas, alrededor de 50 a 70 mm anuales. Morfolgicamente presenta medios planos, colinas y montaas bajas sper ridas, de relieve moderado a accidentado. Casi sin cobertura vegetal. Los principales usos en esta Unidad Bioclimtica son la agricultura con riego, de frutales y pan llevar. Desierto Per- rido Montano Templado Clido (dp-Mtc) La zona del desierto per-rido, se encuentra entre los 2 600 y 3 400 m.s.n.m.; en el que ocurren precipitaciones pluviales entre 50 y 70 mm/ao; temperaturas medias entre 9 y 13 C donde predomina la insolacin y la humedad relativa muy baja. El relieve es montaoso bajo, con laderas abruptas, quebradas y valles secos, con dispersas en las partes bajas hasta densas con Matorrales (Ma) y pajonales en las partes altas. Esta unidad es casi sin uso, debido a las limitaciones morfolgicas y climticas ridas. El desierto rido se encuentra entre los 3 400 y 3 600 m.s.n.m; con temperaturas entre 6,5 y 12 C; as como, precipitaciones entre 70 y 100 mm/ao. Predominando la aridez del territorio. Morfolgicamente est formada por montaas con laderas abruptas ridas, con cobertura de cactceas, matorrales (Ma) ralos y pajonales secos. En esta Unidad se practica la ganadera de caprinos en forma temporal. Matorral Desrtico Montano Templado Clido (md-Mtc) Se encuentra por encima del desierto rido, entre 3 600 y 3 800 m.s.n.m. Con un clima semi-rido y templado fro; temperaturas promedio de 6,5 a 12 C, llegando en los meses de Junio y Julio a temperaturas bajo 0C. Las precipitaciones veran entre 100 y 120 mm/ao. Morfolgicamente est formada por montaas semi-ridas accidentadas, quebradas y valles secos, con escorrenta excepcional y huaycos. La cobertura vegetal est representada por las cactceas, Chilgua y malezas leosas arbustivas y en los fondos de los valles el molle. Los usos ms importantes son los cultivos de organo, maz, habas, papas, alfalfa, que sustentan la ganadera de vacunos y cuyes; as como el pastoreo de pajonales con cabras y ovinos.




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Matorral Desrtico Sub Alpino Templado Clido (md-Satc) Se encuentra a continuacin del matorral desrtico Montano, entre los 3 800 y 4 600 m.s.n.m.; con precipitaciones entre 120 y 200 mm/ao; temperaturas medias anuales entre 3 y 5 C. Se ubica en las partes altas de las montaas de la cordillera Huaylillas, con laderas de modelado moderado; con una cobertura vegetal de malezas leosas arbustivas, Chilgua y pajonales densos secos e hidromrficos. Los usos de esta Unidad son: el pastoreo de la ganadera de vacunos, ovinos y caprinos; as como, la reserva de guanaco, que se encuentra en vas de extincin. Pramo Hmedo Sub-Alpino Sub-Tropical (ph-Sas) Se encuentra por encima del matorral, extendindose desde 4 200 hasta los 4 600 m.s.n.m.; con un clima hmedo y frgido, caracterizado por precipitaciones pluviales entre 300 y 550 mm/ao; temperaturas promedio entre 3 y 6,5 C; siendo estables las temperaturas de congelacin. Morfolgicamente corresponde a la meseta altoandina, formada por planicies y montaas volcnicas con caractersticas periglaciales. La cobertura vegetal est representada por los pajonales altoandinos, los bofedales, totorales y los queuales; constituyendo el recurso socioeconmico ms importante de la zona altoandina para el desarrollo de las comunidades campesinas locales. El uso ms importante es la ganadera de camlidos en los pajonales naturales alto andinos. Pramo Hmedo Sub-Alpino Templado Clido (ph-Satc) Esta Unidad Bioclimtica es de las mismas caractersticas que la anterior, siendo un tanto ms clida, por la influencia de las Unidades Bioclimticas de la vertiente occidental en proceso de desertificacin. Tundra Hmeda Alpino Templado Clida (th-Atc) Esta Unidad Bioclimtica, se encuentra entre los 4 500 y 4 900 m.s.n.m.; precipitaciones entre 200 y 300 mm/ao; temperaturas entre 1,5 y 3 C. En esta Unidad son estables las temperaturas de congelamiento. La morfologa corresponde a montaas altas con laderas rocosas abruptas con incidencia de los procesos glaciales. Tundra Muy Hmeda Alpino Sub-Tropical (tmh-As) Esta Unidad Bioclimtica se encuentra por encima del pramo, formando zonas circulares a los nevados y picos montaosos, desde los 4 450 m.s.n.m. hasta los 4 950 m.s.n.m. Con un clima per-hmedo muy fro, definido por temperaturas medias entre 1,5 y 3 C, manteniendo bajo el grado de congelacin durante las noches y precipitaciones medias superiores a 220 mm, siendo con frecuencia de tipo slido o granizadas y nevadas. La cobertura vegetal es representada por los yaretales, los musgos y lquenes.




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El uso primordial es la fuente de recursos energticos y medicinales, como la yareta y otras especies. Tundra muy Hmeda Alpino Templado Clido (tmh-Atc) Esta Unidad tiene las mismas caractersticas que la anterior, variando a templado clida; por la influencia de la desertificacin del Sur. Nival Templado Clido y Nival Sub-Tropical (N-S y N-Tc) Corresponde a la zona glaciar y periglaciar, entre los 4 850 y 5 700 m.s.n.m., influenciada por la desertificacin que avanza desde el Sur del Continente Sudamericano.

2.2 CLIMA SEGN ZONAS DE VIDA Siendo el clima, conjunto fluctuante de condiciones atmosfricas caracterizado por los estados y la evolucin del tiempo en un lugar determinado y estar constituido por el conjunto de todos los valores medios de los elementos meteorolgicos. Se puede afirmar que las condiciones climticas tienen una influencia decisiva sobre las condiciones hidrolgicas y estn definidas por las variaciones estacionarias y por los factores climticos, como los continentes, los ocanos, la latitud, la altitud y las corrientes marinas. Se analizan, a efectos de su caracterizacin los principales parmetros meteorolgicos siguientes: temperatura, precipitacin, humedad relativa, horas de sol, velocidad de viento y evaporacin. Esta descripcin de los principales parmetros meteorolgicos, sirve de base para la caracterizacin climatolgica general del rea de la cuenca de estudio. Estos anlisis de los principales parmetros climatolgicos tienen sustento en los reportes de 03 estaciones: Pampa Umalzo, Candarave e Ilabaya, cuyas caractersticas generales como: tipo de estacin climatolgica, ubicacin geogrfica e institucin operante se detallan en el Cuadro N 2.1 y se visualizan en el plano N 312.009-AR-HL-100-02-A3. La informacin fue adquirida y recopilada de estudios anteriores e instituciones de la regin como el SENAMHI.

Cuadro N 2.1 Estaciones climticas en el rea de estudio

N ESTACIN CDIGO LATITUD () LONGITUD

() ALTITUD (msnm)

UBICACIN TIPO INSTITUCIN

DEPARTAMENTO PROVINCIA DISTRITO

1 Pampa Umalzo (Titijones)

158309 16 52' 30" 70 25' 24.8" 4609 Tacna Candarave Candarave CoM SENAMHI

2 Candarave 000876 17 16' 16" 70 15' 14" 3435 Tacna Candarave Candarave CoM SENAMHI

3 Ilabaya 000863 17 24' 23" 70 31' 30" 1645 Tacna Jorge

Basadre Ilabaya CoM SENAMHI

Fuente: Elaboracin propia en base a informacin del SENAMHI




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2.3 TEMPERATURA La temperatura es un factor importante en el ciclo hidrolgico, pues interviene en todas sus etapas; adems interviene en el desarrollo de las plantas y en consecuencia de la agricultura, por consiguiente se realizar un anlisis de la frecuencia y distribucin de las temperaturas medias, mnimas y mximas. 2.3.1 Rgimen de temperaturas medias En base a la informacin recopilada y adquirida de las estaciones del SENAMHI, se cuenta con informacin de 03 estaciones: Pampa Umalzo, Candarave e Ilabaya. El registro de datos existentes se visualiza en el Cuadro N 2.2 El registro completo se observa en el Anexo N 1.1.1: Climatologa.

Cuadro N 2.2 Datos existentes Temperatura media mensual

Nombre de

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

Estacin Pampa Umalzo (Titijones) x x x x x x x x x x

Candarave x x x x x x x x x x x x x x x

Ilabaya x x x x x x Fuente: Elaboracin propia en base a informacin del SENAMHI




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Grfico N 2.1 Rgimen de temperatura media multianual

16.0

17.0

18.0

19.0

20.0

21.0

22.0

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

Tempe

ratura

med

iam

ensual

(C)

EstacinIlabaya

0.0

1.5

3.0

4.5

6.0

7.5

9.0

10.5

12.0

13.5


Tempe

ratura

med

iam

ensual

(C)

EstacinCandarave

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0


Tempe

ratura

med

iam

ensual

(C)

EstacinPampaUmalzo




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Cuadro N 2.3 Temperatura media mensual (C) Promedio multianual

Estacin ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC MEDIA 1 Pampa Umalzo 4.8 4.3 4.5 4.2 3.0 2.0 1.7 2.6 3.3 4.2 4.7 4.6 3.7 2 Candarave 11.1 10.8 10.9 11.0 10.1 9.4 9.2 10.1 10.5 11.3 11.6 11.7 10.7 3 Ilabaya 20.9 21.2 20.9 19.8 18.9 18.1 18.0 19.0 19.1 20.2 20.3 20.6 19.7


Grfico N 2.2 Distribucin de la temperatura media mensual (C)

La temperatura media mensual en la parte alta de la cuenca en estudio (4400 4800 msnm) estacin Paedia de la cuenca en estudio estos valores alcanzan los 19.7 y 10.7C respectivamente. 2.3.2 Rgimen de temperaturas mnimas En base a la informacin de las 03 estaciones, Pampa Umalzo, Candarave e Ilabaya, para diferentes periodos de registro, se procedi al anlisis de este parmetro. Ver Anexo N 1.1.1: Climatologa.

Cuadro N 2.4 Datos existentes Temperatura mnima mensual

Nombre de

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

Estacin Pampa Umalzo x x x x x x x x x x

Candarave x x x x x x x x x x x

Ilabaya x x x x x x Fuente: Elaboracin propia en base a informacin del SENAMHI

0.02.55.07.5

10.012.515.017.520.022.5


Tempe

ratura

Med

iaM

ensual

(C)

Distribucindelatemperaturamediamensual(C)

PampaUmalzo

Candarave

Ilabaya




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Grfico N 2.3 Rgimen de temperatura mnima multianual

Cuadro N 2.5 Temperatura mnima mensual (C) Promedio multianual

Estacin ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC MEDIA 1 Pampa Umalzo -2.9 -3.1 -3.5 -4.8 -7.7 -9.2 -9.5 -8.5 -7.8 -6.5 -6.9 -4.7 -6.2 2 Candarave 5.0 5.3 5.2 3.9 2.6 1.5 0.9 2.3 3.4 3.5 3.8 4.3 3.5 3 Ilabaya 14.1 14.8 14.3 13.1 11.9 11.0 11.1 12.1 11.6 12.4 12.5 13.0 12.6


0.02.04.06.08.0

10.012.014.016.0


Tempe

ratura

mnim

amen

sual

(C)

EstacinIlabaya

10.09.08.07.06.05.04.03.02.01.00.0


Tempe

ratura

mnim

amen

sual

(C)

PampaUmalzo

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00


Tempe

ratura

mnim

amen

sual

(C)

EstacinCandarave




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Grfico N 2.4 Distribucin de la temperatura mnima mensual (C)

La temperatura mnima en la zona baja y media de la cuenca en estudio es de 12.6 y 3.5C respectivamente y en la zona alta este valor es de 6.2C. 2.3.3 Rgimen de temperaturas mximas

Se procedi al anlisis, en base a la informacin de 03 estaciones: Pampa Umalzo, Candarave e Ilabaya. Ver Anexo N 1.1.1: Climatologa.

Cuadro N 2.6 Datos existentes Temperatura mxima mensual

FueFFuente: Elaboracin propia en base a informacin del SENAMHI

12.510.07.55.02.50.02.55.07.510.012.515.017.5

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DICTem

peratura

Mnim

aMen

sual

(C)

Distribucindelatemperaturamnimamensual(C)

PampaUmalzo

Candarave

Ilabaya

Nombre de

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

Estacin

Pampa Umalzo x x x x x x x x x x

Candarave x x x x x x x x x x x

Ilabaya x x x x x x




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Grfico N 2.5 Rgimen de temperatura mxima multianual

24.0

24.5

25.0

25.5

26.0

26.5

27.0


Tempe

ratura

mxim

amen

sual

(C)

EstacinIlabaya

14.0

15.0

16.0

17.0

18.0


Tempe

ratura

mxim

amen

sual

(C)

EstacinCandarave

0.01.53.04.56.07.59.010.512.013.5


Tempe

ratura

mxim

amen

sual

(C)

EstacinPampaUmalzo




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Cuadro N 2.7 Temperatura mxima mensual (C) Promedio multianual

Estacin ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC MEDIA1 Pampa Umalzo 10.1 11.1 10.9 11.3 11.1 10.5 10.1 11.1 11.1 12.1 12.3 11.6 11.1 2 Candarave 16.6 16.1 16.6 16.6 16.0 15.7 15.4 16.2 17.0 17.4 17.6 17.5 16.6 3 Ilabaya 26.2 26.6 26.2 25.3 25.1 24.9 24.9 25.6 25.4 26.0 25.8 26.0 25.7


Grfico N 2.6 Distribucin de la temperatura mxima mensual (C)

Los valores de la temperatura alcanzan valores de 16.6 y 25.7C en la zona media y baja de la cuenca respectivamente y en la zona alta (estacin Pampa Umalzo) la temperatura mxima alcanza un valor promedio de 11.1C. 2.3.4 Anlisis de la temperatura De la red meteorolgica existente, en lo que respecta a las mediciones mximas y mnimas se puede concluir que estas diferencias son relativamente bajas. En el siguiente cuadro se presenta el resumen de la distribucin de la temperatura mnima, media y mxima para todas las estaciones con influencia en el rea de estudio.

Cuadro N 2.8 Resumen de temperaturas mensuales (C) en el rea de estudio

Temperatura (C) ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC MEDIA

Mxima 17.6 17.9 17.9 17.7 17.4 17.0 16.8 17.6 17.8 18.5 18.6 18.4 17.8 Media 12.3 12.1 12.1 11.7 10.7 9.8 9.6 10.6 11.0 11.9 12.2 12.3 11.3 Mnima 5.4 5.7 5.3 4.1 2.3 1.1 0.8 2.0 2.4 3.1 3.1 4.2 3.3


8.0

10.5

13.0

15.5

18.0

20.5

23.0

25.5

28.0

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DICTem

peratura

Mxim

aMen

sual

(C)

Distribucindelatemperaturamximamensual(C)

PampaUmalzo

Candarave

Ilabaya




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Grfico N 2.7 Distribucin de las temperaturas mnimas, medias y mximas mensuales (C)

Estaciones del rea de estudio


2.4 HUMEDAD RELATIVA Para el estudio de este parmetro climatolgico se ha contado con informacin disponible de 03 estaciones ubicadas dentro del entorno del rea de estudio y para diferentes periodos de observacin, se ha realizado el anlisis de la distribucin espacial de este parmetro. Ver Anexo N 1.1.1: Climatologa.

Cuadro N 2.9 Datos existentes Humedad Relativa Mensual

Nombre de

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

Estacin

Pampa Umalzo x x x x x x x x x x Candarave x x x x x x x x x x x x x x x Ilabaya x x x x x x


0.0

2.5

5.0

7.5

10.0

12.5

15.0

17.5

20.0


Tempe

ratura

(C)

Distribucindelastemperaturasmnimas,mediasymximas

Mxima

Media

Mnima




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Grfico N 2.8 Rgimen de Humedad Relativa Mensual


Cuadro N 2.10

Humedad Relativa media mensual (%) Estaciones del rea de estudio Estacin ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC MEDIA

1 Pampa Umalzo 69.6 71.2 67.1 67.8 63.2 59.7 59.8 61.5 59.0 60.2 58.2 65.5 63.6 2 Candarave 73.6 76.9 74.4 65.0 58.7 57.5 55.7 54.7 55.1 56.2 58.5 61.5 62.3 3 Ilabaya 74.4 75.4 74.0 71.9 66.9 65.5 66.0 65.5 65.4 65.2 67.5 70.6 69.0


60.062.565.067.570.072.575.077.5


Humed

adRe

lativ

a(%)

EstacinIlabaya

45.0

50.0

55.0

60.0

65.0

70.0

75.0

80.0


Humed

adRe

lativ

a(%)

EstacinCandarave

45.0

50.0

55.0

60.0

65.0

70.0

75.0


Humed

adRe

lativ

a(%)

EstacinPampaUmalzo




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Grfico N 2.9 Distribucin de la humedad relativa mensual (%) Estaciones del rea en estudio


En base a la informacin mostrada, la humedad relativa media mensual vara desde 65.5% (Agosto) a 75.4% (Febrero) en la zona baja (estacin Ilabaya); de 54.7% (Agosto) a 76.9% (Febrero) en la zona media y de 58.2% (Noviembre) a 71.2% (Febrero) en la zona alta (estacin Pampa Umalzo).

50.052.555.057.560.062.565.067.570.072.575.077.580.0

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DICHumed

adRe

lativ

aMed

iaM

ensual

(%)

DistribucindelaHumedadRelativaMediaMensual(%)

PampaUmalzo

Candarave

Ilabaya




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3. PRECIPITACIN El objetivo de este captulo, es la estimacin de la precipitacin total anual y mensual en las cuencas y puntos especficos de inters con la finalidad de tener valores que permitan conocer la magnitud y distribucin de la lluvia en el rea del proyecto.

3.1 INFORMACIN BASE Se ha tomado como base de informacin los datos proporcionados por el PET (estudio de prefactibilidad) y los registros disponibles en SENAMHI. Las estaciones consideradas para el presente anlisis as como sus caractersticas se muestran en el siguiente cuadro.

Cuadro N 3.1 Estaciones Pluviomtricas en el rea de Estudio

N ESTACIN CDIGO LATITUD () LONGITUD

() ALTITUD (msnm)

UBICACIN TIPO INSTITUCIN DPTO. PROVINCIA DISTRITO

1 Pampa Umalzo (Titijones) 158309 16 52' 30" 70 25' 24.8" 4609 Tacna Candarave Candarave CoM SENAMHI

2 Candarave 000876 17 16' 16" 70 15' 14" 3435 Tacna Candarave Candarave CoM SENAMHI 3 Vilacota 000861 17 7' 6" 70 3' 3" 4440 Tacna Tarata Susapaya CoM SENAMHI 4 Susapaya 158317 17 21' 3" 70 7' 58" 3420 Tacna Tarata Susapaya CoM SENAMHI 5 Aricota 117054 17 19' 32.2" 70 14' 7.3" 2825 Tacna Candarave Quilahuani CoM SENAMHI 6 Suches 19101103 16 56 70 23 4452 Tacna Candarave Candarave CoM SENAMHI

Fuente: Elaboracin propia en base a informacin del SENAMHI En el Anexo N 1.2: Anlisis de consistencia, se muestran los registros con la data histrica de precipitacin total mensual de las estaciones mencionadas en el cuadro N 3.1.

3.2 ANLISIS DE CONSISTENCIA DE LA INFORMACIN PLUVIOMTRICA Es el primer paso a realizar en la evaluacin de la precipitacin, analizando la no homogeneidad e inconsistencia, errores, anlisis de saltos y tendencias. La no homogeneidad en series hidrolgicas, representa uno de los temas de partida muy importantes para los estudios hidrolgicos especialmente en el control y diseo de las estructuras hidrulicas, ya que cuando los datos son inconsistentes y la muestra no es homognea, ocasionan errores significativos en los resultados y que se infiere en los anlisis que se efectan a las series hidrolgicas. Esta inconsistencia y no homogeneidad se observa con la presencia de saltos y/o tendencias en la serie hidrolgica afectando sus caractersticas estadsticas como la media y la desviacin estndar. 3.2.1 Anlisis de saltos Los saltos Jump, llamados tambin resbalamientos, son formas determinsticas transitorias que permiten a una serie estadstica peridica pasar de un estado a otro, como respuesta a cambios hechos por el hombre, debido al continuo desarrollo y explotacin de recursos hidrulicos en la cuenca o varios cambios continuos que en la naturaleza pueden ocurrir. Los saltos se presentan en la media, desviacin estndar y otros parmetros, pero generalmente el anlisis ms importante es en los dos.




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El Anlisis de Saltos se realiza desde tres puntos de vista: 1.1 Anlisis Visual de los Grficos Originales, 1.2 Anlisis de Doble Masa, y 1.3 Anlisis Estadstico de la Media y Desviacin Estndar, segn las Pruebas de T

de Student, y F de Fisher, respectivamente. Combinando estos criterios se llega a tener una idea de la confiabilidad de la muestra para corregirla si fuese necesario aumentando su bondad estadstica. 3.2.1.1 Anlisis visual Los histogramas son grficas que describen el comportamiento de la precipitacin respecto al tiempo. El anlisis visual de los grficos originales, consiste, como su nombre lo indica, en analizar visualmente la informacin original, para lo cual sta se grafica en coordenadas aritmticas, cuyos ejes representan en las ordenadas el valor de la informacin (precipitacin, temperatura, descargas u otros) y, en las abscisas el tiempo (anuales, mensuales, semanales o diarios). De la apreciacin visual de estos grficos se deduce si la informacin es aceptable o dudosa. Con la informacin histrica de la precipitacin mensual de las estaciones del Cuadro N 3.1 se realiz el anlisis de consistencia efectuando como primer paso el anlisis visual. Los histogramas de precipitacin se visualizan en los Grficos N 1.2.1 al N 1.2.6 del Anexo N 1.2. Estos grficos indican que no se han detectado quiebres o saltos significativos y las grficas presentan la misma variabilidad a travs de los aos por lo cual se concluye que la informacin es aceptable. Sin embargo es necesario un anlisis de doble masa o doble acumulacin, para descartar las posibles inconsistencias no detectadas a simple vista en el anlisis grfico. 3.2.1.2 Anlisis de doble masa Los diagramas de doble masa junto con el anlisis visual sirven para determinar el rango de los periodos dudosos y confiables para cada estacin en estudio. Los errores posibles se pueden detectar por el quiebre o quiebres que presentan los diagramas, considerndose una estacin con menos errores consistentes, en la medida que presente un menor nmero de puntos de quiebre. Se debe tener en cuenta que slo para efectos del ADM, la informacin incompleta se llena por interpolacin o con el promedio multianual, si el anlisis es anual. En el procedimiento para efectuar el ADM se siguen los siguientes pasos: 1 Plotear en el eje de las abscisas el promedio de la informacin anual acumulada

de todas las estaciones de la cuenca y, en el eje de las ordenadas la informacin anual acumulada de cada una de las estaciones de estudio.

2 De esta informacin de doble masa se selecciona la que presente menor nmero de quiebres como la ms confiable.

3 La estacin elegida en (2) como la ms confiable se plotea en el eje de las abscisas y, en las ordenadas cada una de las dems estaciones. En ambos ejes la informacin ploteada es la acumulada.




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Los diagramas de doble masa, junto con el anlisis de los grficos originales sirven para determinar el rango de los periodos dudosos y confiables para cada estacin en estudio. Una pobre correlacin entre dos variables puede originar inconsistencia en los anlisis de doble masa, por lo cual se deben considerar un grupo de estaciones que cumplan con cierta similitud climtica. Nota: Pequeo quiebres en la curva de doble masa por lo general son causados por la inherente variabilidad hidrolgica de la precipitacin. Generalmente se reconoce que quiebres que no persisten por ms de 5 aos deben ser ignorados. Para el Anlisis de Doble Masa se procedi a agrupar las estaciones en dos grupos, teniendo en cuenta su similitud climtica y ubicacin geogrfica. Estos grupos son: Grupo I : Estacin Vilacota, Pampa Umalzo y Suches Grupo II : Estacin Candarave, Susapaya y Aricota En los Cuadros N 1.2.7 y 1.2.8 del Anexo N 1.2 se presentan los datos de precipitacin total anual de las estaciones de los dos grupos y el procedimiento de acumulacin ao a ao para efectuar el ADM. En el Grupo I, la estacin representativa base para el Anlisis de Doble Masa es la Estacin Vilacota, con la cual se realiz el anlisis de los quiebres de las Estaciones Pampa Umalzo y Suches. En el Grfico N 1.2.9 se visualiza la identificacin de periodos confiables y dudosos de las estaciones analizadas. En el Grupo II, la estacin representativa base para el Anlisis de Doble Masa es la Estacin Aricota, con la cual se realiz el anlisis de los quiebres de las Estaciones Susapayay Candarave. En el Grfico N 1.2.10 se visualiza la identificacin de periodos confiables y dudosos de las estaciones analizadas. 3.2.1.3 Anlisis Estadstico Conociendo los periodos de posible correccin de los datos, se procede a analizarlos estadsticamente, en la media y la desviacin estndar, para ver si sus valores estn dentro del rango permisible para un cierto nivel de significacin, segn la hiptesis que se plantea. Combinando estos criterios se llega a tener una idea de la confiabilidad de la muestra, para corregir, si fuese necesario, mejorando su bondad estadstica y obteniendo finalmente una serie de datos homogneos y consistentes. Prueba estadstica T de Student El valor absoluto de T calculado (tc) se compara con el valor de T de tabla de la distribucin Student con (n1+n2-2) grados de libertad y con 5% de nivel de significancia. Si y solo si, el valor absoluto de Tc es mayor que el de T de tabla, se concluye que la diferencia entre las medias, es evidencia de inconsistencia o falta de homogeneidad.




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Prueba estadstica F de Fisher El anlisis consiste en probar, mediante la prueba F de Fisher, si los valores de la desviacin estndar de las muestras son estadsticamente homogneos con un 5% de nivel de significancia. Si y solo si, el valor absoluto de Fc es mayor que el de Ff de tabla, se concluye que la diferencia entre las medias, es evidencia de inconsistencia o falta de homogeneidad. De acuerdo a lo mencionado, se realiz el anlisis estadstico de los periodos dudosos identificados previamente en el anlisis de doble masa. El anlisis se realiz para una aceptacin del 95% de probabilidad. Los parmetros estadsticos, los clculos realizados y los resultados obtenidos se visualizan en el Anexo N 1.2.4. En el cuadro N 1.2.9 del Anexo N 1.2.4 se visualizan los datos de precipitacin anual de los periodos dudosos y confiables de la estacin Pampa Umalzo, informacin a partir de la cual se realizar el anlisis estadstico. Igualmente, en el cuadro N 1.2.10 del citado anexo, se visualizan los datos de precipitacin anual de los periodos dudosos y confiables de la estacin Susapaya. Los resultados indican que en el Grupo I, las medias X1 y X2 de la estacin Pampa Umalzo son estadsticamente homogneas (T calculado < T tabular); y que las desviaciones estndar S1 y S2 son estadsticamente homogneas (F calculado < F tabular); no debindose realizar la correccin a los valores de la precipitacin total anual del perodo dudoso. El proceso de clculo se detalla en el Cuadro N 1.2.10 y 1.2.11 del Anexo N 1.2.4.

Cuadro N 3.1 Resultados de prueba T de Student de precipitacin total anual

ESTACIN PERIODO DUDOSO

PARMETRO "T"

CALCULADO TABULARRELACIN RESULTADOS CONCLUSIN

tc tt

Pampa Umalzo 1 -1.510 2.414 tc




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Cuadro N 3.3 Resultados de prueba T de Student de precipitacin total anual

ESTACIN PERIODO DUDOSO

PARMETRO "T"

CALCULADO TABULARRELACIN RESULTADOS CONCLUSIN

tc tt

Susapaya 1 -0.161 2.490 tc




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En los cuadros N 1.2.15 al 1.2.20 del Anexo N 1.2.5 se visualizan los registros de precipitacin media mensual completada de las seis estaciones de estudio. Finalmente, en el cuadro siguiente, se presenta el resumen de los valores promedio de la precipitacin total mensual histrica, corregida, completada y extendida, en las seis estaciones analizadas, para el perodo 1986-2011:

Cuadro N 3.5 Registros completados y extendidos

ESTACIN ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ANUAL

VILACOTA 114.8 120.3 77.3 18.0 4.0 0.6 2.9 1.0 2.0 8.7 13.0 53.0 415.7 CANDARAVE 50.6 60.4 30.0 2.3 0.2 1.2 1.5 0.6 1.4 0.7 1.5 15.2 165.7 PAMPA UMALZO 100.3 91.1 75.9 18.1 2.4 0.8 2.3 5.0 4.8 3.1 11.6 47.8 363.3 SUSAPAYA 82.9 121.4 37.6 1.0 0.5 0.7 2.1 0.9 2.1 1.7 1.3 14.2 266.5 ARICOTA 19.5 28.2 16.5 1.0 0.1 2.1 0.9 0.2 0.5 0.2 0.2 11.6 81.1 SUCHES 103.5 102.7 61.2 22.0 1.9 3.6 3.4 1.6 2.5 6.4 15.2 49.2 373.1

Fuente: Elaboracin propia Los histogramas con los registros de precipitacin media mensual completada se ubican en el Anexo N 1.2.6, en los Grficos N 1.2.11 al 1.2.16.


3.3 ANLISIS DE LA PRECIPITACIN CON INFORMACIN COMPLETADA

Con la informacin consistenciada, completada y extendida para un periodo de registro de 1986 a 2011 (Ver Anexo N 1.2.5 Precipitacin Media Mensual Completada) se analiz y determin la precipitacin media mensual y media anual utilizando los siguientes mtodos:

y=0.1804x 416.81R=0.8952

0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

300.0

350.0

400.0

450.0

500.0

0 1000 2000 3000 4000 5000

precipita

cion

(mm)

Altitud(msnm)

Relacionaltitudvsprecipitacion




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3.3.1 Mtodo de Curvas Isoyetas Para el clculo de la precipitacin media anual mediante este mtodo, se calcul la precipitacin promedio entre dos curvas isoyetas consecutivas y este valor se multiplic por el rea comprendida entre las mismas. Luego se aplic la siguiente ecuacin:

P P P2 A

A

Donde: Pm Precipitacin media sobre la cuenca (mm). Pi Valor de precipitacin de la isoyeta i (mm). Ai rea comprendida entre dos isoyetas consecutivas (i y i+1) (km2). n Nmero total de isoyetas. El clculo realizado para determinar la precipitacin media anual se muestra en el siguiente cuadro:

Cuadro N 3.6 Precipitacin media anual Mtodo de Isoyetas

i rea entre isoyetas

Precipitacin media entre isoyetas Pi * Ai

Ai (km2) Pi (mm) (mm.km2)

1 32.96 40 1318.6 2 143.83 75 10787.6 3 30.83 125 3854.2 4 50.55 175 8846.6 5 92.39 225 20786.9 6 149.88 275 41217.9 7 320.49 325 104160.7 8 747.34 375 280251.7

Total 471224.2 Al realizar la divisin entre la sumatoria de todos los productos Pi x Ai (valor de 471224.2 mm.km2) y el rea total de la cuenca (1568.3 km2), se obtiene como resultado: Precipitacin Media Anual en la cuenca = 300.5 mm. En los grficos que se muestran a continuacin se presentan las curvas isoyetas generadas a nivel mensual y a nivel anual. Estas ltimas tambin se visualizan en el plano N 312.009-AR-HL-101-04-A3.




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3.3.2 Mtodo de Polgonos de thiessen Para el clculo de la precipitacin media anual mediante este mtodo, se identific el rea de influencia de cada estacin pluviomtrica y luego se aplic la siguiente ecuacin:

P P A

A P AA

Siendo: Pm Precipitacin media sobre la cuenca (mm). Pi Precipitacin observada en la Estacin i (mm). Ai rea de influencia de la Estacin i (km2). A rea total de la cuenca (km2). N Nmero de estaciones pluviomtricas y/o pluviogrficas con influencia en la cuenca. El clculo realizado para determinar la precipitacin media anual se muestra en el siguiente cuadro:

Cuadro N 3.7 Precipitacin media anual Mtodo de Polgonos de Thiessen

Estacin Precipitacin Media Anual rea de influencia

de la Estacin i Pi * Ai

Ei Pi (mm) Ai (km2) (mm.km2) Vilacota 415.7 0.0 0.0

Candarave 165.7 505.2 83695.2

Pampa Umalzo 363.3 115.9 42095.4

Susapaya 266.5 59.2 15763.8

Aricota 81.1 215.7 17501.9

Suches 373.1 672.3 250852.8

Total 1568.3 409909.2 Al realizar la divisin entre la sumatoria de todos los productos Pi x Ai (valor de 409909.2 mm.km2) y el rea total de la cuenca (1568.3 km2), se obtiene como resultado: Precipitacin Media Anual en la cuenca = 261.4 mm. En la siguiente figura se observan las reas de influencia de cada estacin pluviomtrica determinadas mediante el mtodo de los polgonos de Thiessen.




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4. ANLISIS DE LA INFORMACION HIDROMTRICA En este acpite se realiz el anlisis de los volmenes de agua que ingresan a la Laguna Aricota, la cual constituye la fuente principal del recurso hdrico para el aprovechamiento en generacin elctrica, riego, consumo poblacional y otros usos, en el rea de influencia del proyecto. La explotacin de la laguna Aricota se inici el ao de 1967 con la finalidad de generar energa elctrica en las centrales hidroelctricas Aricota N 1 y 2 para satisfacer la creciente demanda de energa de Tacna y Moquegua lo que casi ocasion su agotamiento al haberse reducido el embalse natural original de 804 MMC a slo 20.63 MMC de volumen til, registrado el 13 de enero de 1997 cuando alcanz su nivel y volumen ms bajo: 2743.68 msnm y 56.63 MMC. Actualmente, debido al trasvase de los recursos hdricos del ro Ancoaque a travs del Tnel Kovire-Canal Cano Salado-Tnel Ichicollo, el 31 de marzo del 2007 la laguna registr un volumen total de 237.92 MMC. Los registros histricos de los ros Callazas y Salado tributarios de la laguna Aricota datan del ao 1963, y son registrados en las estaciones de Pallata y Yesera respectivamente, que sufrieron interrupciones en las mediciones del ao 1974 a 1990, a partir de la cual se viene efectuando controles en las estaciones hidromtricas mencionadas que han sido reubicadas a lugares estables debido a la alta erosin existente cerca de la laguna Aricota. De acuerdo al anlisis, el 59.65 % de la masa hdrica que aporta la laguna Aricota est concentrado en el periodo de lluvias. Es importante indicar que estas estaciones hidromtricas solo disponen de reglas limnimtricas cuyas lecturas de nivel de agua son registrados tres veces al da por el observador de la estacin, lo cual es una limitante en el registro de datos, sobre todo en el periodo de lluvias, los registros de nivel de agua no reflejan en su totalidad los aportes de agua de los ros Callazas y Salado.

4.1 CAUDALES DE INGRESO A LA LAGUNA ARICOTA La laguna Aricota es alimentada por las descargas de los ros Callazas y Salado. Este ltimo es afianzado con las aguas trasvasadas del rio Ancoaque y la quebrada Cano a travs del tnel Kovire, conduccin Cano Salado, y tnel Ichicollo. El Proyecto Especial Tacna (PET), monitorea los caudales de ingreso a la laguna Aricota mediante las estaciones Aricota la Yesera y Candarave (Pallata), ubicadas en los ros Salado y Callazas respectivamente. Asimismo, mide los caudales trasvasados en el tnel Kovire e Ichicollo. El estudio de prefactibilidad (FORTALEZA, 2009) utiliz las series histricas de caudales medios mensuales medidos en la estacin Ichicollo y a partir de dichos registros gener una serie sinttica de 43 aos. Se ha realizado el anlisis de consistencia de las series histricas de las estaciones Yesera, Pallata y Coranchay (Anexo 5.1). Se ha detectado una inconsistencia en la serie de caudales de la estacin Pallata y se han corregido los datos del periodo 1964-




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73 y 1991-1998. Luego las series de las estaciones Yesera y Pallata han sido completadas en base a los registros de la estacin Coranchay, a travs de regresin lineal simple. 4.1.1 Oferta hdrica del ro Callazas El siguiente cuadro muestra el resumen de las descargas del rio Callazas con la informacin manejada por el PET.

Cuadro N4.1 Oferta hdrica del ro Callazas

Mes Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Anual Promedio 1.661 2.705 2.534 1.177 0.908 0.841 0.842 0.836 0.748 0.706 0.700 0.847 1.209 Mximo 5.652 8.687 7.033 4.230 2.269 1.644 2.138 1.774 1.642 1.452 1.386 1.956 2.486 Mnimo 0.246 0.218 0.233 0.444 0.494 0.489 0.479 0.559 0.407 0.258 0.235 0.198 0.553

Fuente: Elaboracin Propia en base a informacin del PET y estudio de PF

Grfico N4.1

Oferta hdrica del ro Callazas (m3/s)


4.1.2 Oferta hdrica del ro Salado

El siguiente cuadro muestra el resumen de las descargas del rio Salado las cuales han han descontado los caudales de aporte del Tnel Kovire, el cual entr en funcionamiento en el ao 1997.

Cuadro N 4.2 Oferta hdrica naturalizada del ro Salado

Mes Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Anual Prom 1.238 1.988 1.722 0.740 0.530 0.492 0.463 0.461 0.434 0.404 0.409 0.531 0.784 Max 7.376 9.172 7.559 3.015 1.685 1.157 1.099 1.267 1.156 0.996 0.940 1.968 1.952 Min 0.096 0.168 0.044 0.011 0.187 0.073 0.193 0.243 0.186 0.171 0.193 0.013 0.320


0.0001.0002.0003.0004.0005.0006.0007.0008.0009.00010.000

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

Promedio

Mximo

Mnimo




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Grfico N4.2 Oferta hdrica naturalizada del ro Salado (m3/s)


4.1.3 Caudales de trasvase del tnel Kovire En el siguiente cuadro de muestran los caudales de afianzamiento del tnel Kovire e Ichicollo, generados para el mismo periodo de informacin que las estaciones Aricota La Yesera y Candarave. Como puede apreciarse, este afianzamiento es muy estacional por ende trabaja por debajo de su capacidad mxima. Solo en algunos aos, el tnel Kovire logra trasvasar el mximo caudal de 6 m3/s.

Cuadro N 4.3 Oferta hdrica generada Proyecto Kovire

Mes Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Prom Prom 1.40 3.01 2.38 1.36 0.48 0.35 0.33 0.29 0.23 0.17 0.19 0.21 0.87 Max 6.00 6.00 6.00 5.90 1.38 1.16 1.17 0.58 0.41 0.39 0.37 0.40 2.48 Min 0.09 0.08 0.20 0.20 0.12 0.13 0.13 0.07 0.07 0.07 0.06 0.06 0.10

Q 95% pers 0.17 0.28 0.30 0.23 0.19 0.15 0.17 0.12 0.15 0.09 0.10 0.13 0.17 Fuente: Elaboracin Propia en base a informacin del PET y estudio de PF

0.000

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

8.000

9.000

10.000

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

Promedio

Mximo

Mnimo




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Grfico N 4.3 Oferta hdrica generada Proyecto Kovire


4.2 CAUDALES EN CAPTACIN DE LA C.H. ARICOTA 3

EGESUR dispone de dos fuentes muy importantes y bastante detalladas de informacin hidromtrica en el mismo punto donde se tiene proyectada la captacin de la C.H. Aricota 3. La primera fuente de informacin corresponde a los caudales inferidos en base a los registros de generacin de energa de la CH. Aricota N 2, los cuales se miden cada 15 minutos. La segunda fuente de informacin consiste en las mediciones horarias del vertedero existente a la salida del reservorio de la CH. Aricota N 2.

4.2.1 Caudales turbinados en la CH. Aricota N 2 La serie de caudales turbinados fue construida en base a los registros de generacin de energa de la CH. Aricota N 2, para los aos 2001, 2002, 2007, 2008, 2009 y 2010. Para la obtencin indirecta de los caudales turbinados se utiliz la siguiente ecuacin: Q turb= Px1000

gxNtxNgxH Siendo: QTurb : Caudal turbinado (m3/s) P : Potencia (MW) Nt : Eficiencia de transmisin (0.94) Ng : Eficiencia del generador (0.9) H : Altura neta (m) g : Aceleracin de la gravedad (m/s2) El caudal turbinado en la CH. Aricota N 2 est conformado por el caudal turbinado por la central Aricota N 1 y las filtraciones principales del dique de la laguna las cuales ingresan a la captacin de la CH. Aricota N 2. Sin embargo, existe otro caudal de

0.000

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC

PROM Max Min




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filtraciones secundarias las cuales no son turbinadas en la CH. Aricota N 2 pero que son incluidas en las mediciones del vertedero.

Cuadro N 4.4

Caudales medios mensuales turbinados en CH. Aricota N 2 Ao Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Prom2001 1.76 1.70 1.79 1.97 2.06 1.99 2.12 2.00 2.05 2.18 2.10 2.12 1.992002 2.12 1.95 1.93 2.06 2.05 2.16 2.27 2.36 2.67 2.64 2.58 2.49 2.272007 1.62 1.73 2.01 2.11 2.11 1.71 2.05 2.01 1.96 1.92 1.87 1.86 1.912008 2.02 1.92 1.99 1.97 1.95 1.93 1.97 1.94 1.87 1.81 1.79 1.82 1.912009 1.84 1.85 1.74 1.83 1.89 1.91 1.89 1.81 1.82 1.77 1.78 1.74 1.822010 1.71 1.75 1.79 1.81 1.80 1.85 1.78 1.76 1.79 1.74 1.65 1.53 1.75

Fuente: Elaboracin Propia en base a informacin de EGESUR

Grfico N 4.4 Caudales medios mensuales turbinados en CH. Aricota N 2

Fuente: Elaboracin Pro

05.- vol iii - ane 01 - esthid - texto (f).pdf

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