hid rolo gia

GOBIERNO REGIONAL DE HUANCAVELICA ESTUDIO DE HIDROLOGICO

GOBIERNO REGIONAL DE HUANCAVELICA

COMITE REGIONAL DE EVALUACION DE EXPEDIENTES TECNICOS

ESTUDIO HIDROLOGICO DEL PROYEC-TO MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE RIEGO SOCCOCOCHA – LOS ANDES –

SAN ANTONIO – YAURECCAN – LOCRO-JA

DEPARTAMENTO: HUANCAVELICAPROVINCIA : CHURCAMPA

DISTRITO: LOCROJA

HUANCAVELICA

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Proyecto Mejoramiento del sistema de riego Soccococha-Los Andes- San Antonio-Yaureccan- Locroja


2010

II: ESTUDIO HIDROLOGICO

2.1.-GENERALIDADES:

El proyecto “Mejoramiento del Sistema de Riego Soccococha-Los Andes-San Antonio-

Yaureccan-Locroja”, captará las aguas provenientes del aporte de la precipitación de la

microcuenca Soccococha y de la laguna del mismo nombre, que escurren por la quebrada

hacia la cuenca del rio Mantaro, pero este escurrimiento solo se da en las épocas de lluvia

y no así en la temporada seca, por tal motivo con el estudio hidrológico se determinará el

balance hídrico teniendo en cuenta la demanda de agua para riego de la cedula de cultivo ,

calendario agrícola propuesto y la oferta de la microcuenca Soccococha.El proyecto

contempla la irrigación de las áreas agrícolas de las localidades de Los Andes, San

Antonio,Yaureccan y Locroja que en total tiene 386 Has de terreno cultivable para el

presente proyecto, en la actualidad son deficitarias del recurso Hídrico requiriéndose del

Represamiento de la de las aguas de escorrentía superficial de la microcuenca y de la

laguna Soccococha en las épocas de lluvia ,con lo cual se abastecerá la demanda de agua

de los cultivos en las épocas secas.

El Estudio consistió en la revisión , evaluación, actualización y complementación de los

estudios Hidrológicos estimando las disponibilidades hídricas que conforma la microcuenca

de la Laguna Soccococha, optimizándose la demanda de agua con un balance hidrológico

adecuado centrado en el plan de desarrollo agrícola.

La Microcuenca materia del presente estudio se ubica en la sierra central de la cordillera de

los andes a una altitud de 4,300 m.s.n.m., no cuenta con información pluviométrica pero si

estaciones vecinas hidrometeorológicas ubicadas a una altitud muy por debajo de la zona en

estudio tal es el caso de estación churcampa a 3680 con registros de precipitación desde el

año de 1962 hasta 1991. No se cuenta con estaciones hidrométricas. Por esta limitacion ,

para la generación de descargas se empleará un modelo de J.R. TEMEZ usando Registro de

Series Históricos para fines de irrigación, cuidando un margen de seguridad en la generación

de caudales medios mensuales y al 75% de persistencia, puesto que los cultivos soportan un

25% de deficit hidrológica sin alterar sus rendimientos.

2.2.-UBICACIÓN Y LÍMITE DE LA MICROCUENCA SOCCOCOCHA

El esquema hidráulico para el aprovechamiento de las aguas precipitadas sobre la

microcuenca se plantea en función al aprovechamiento óptimo del recurso hídrico.2



2.2.1.-Ubicación Geográfica:

La cuenca aportante de la quebrada donde se construirá la presa de tierra, se extiende

sobre los 4,300 m s n m, se ubican geográficamente entre las latitudes

Latitud Sur: 12º44’10”.

Longitud Oeste 74º 26’23”.

2.2.2.-Ubicación Política:

Políticamente pertenecen al Distrito de Locroja, Provincia de Churcampa de la región

Huancavelica y forma parte del sistema hidrográfico del Río Mantaro, afluente por la margen

izquierda.

2.2.3.-Limite:

La microcuenca limita con los siguientes.

Por el Norte con el distrito de San Pedro de Coris.

Por el Sur con el distrito de Caja Espíritu.

Por el este con la provincia de Churcampa.

Por el oeste con el distrito de El Carmen.

2.3.-CARACTERÍSTICA DE LA MICROCUENCA SOCCOCOCHA

La microcuenca de la Laguna Soccococha nace entre el cerro Ojoropata, ubicado a una

altitud de 4,500 m.s.n.m. en la parte mas alta del cerro.

Para el presente estudio se a efectuado un recorrido por las líneas divisorias (divortium

acuárium de la Microcuenca), efectuando la toma de datos necesarios.

Una vez recogida la información de campo y procesada se tiene las siguientes caracteristicas

de la Microcuenca.

Ubicación:

En el plano topográfico se presentan la ubicación de la laguna Soccococha materia del

estudio.

Area de la Microcuenca:

El área de la microcuenca alcanza a 1.658 km2

Altitud Media:

La microcuenca de la Laguna de Soccococha tiene una altitud promedio de 4400 m.s.n.m.

Pendiente:

La pendiente promedio del cauce principal es de 16.42%.

Cobertura Vegetal:

La cobertura vegetal mayormente es el ichu que sumado a las otras especies cubren un

área de 80% y el 20 % lo constituye los afloramientos de roca. Estos afloramientos de roca

son fisurados y cuarteados y retienen humedad que complementados con la capacidad de

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retensión de agua de los suelos mantienen manantes durante mucho tiempo, permitiendo

una descarga base en época de estiaje.

2.4.-METODOLOGIA DEL ESTUDIO REALIZADO

2.4.1.-Informacion y Datos Utilizados

Para el Estudio Hidrológico del Proyecto se uso la siguiente información.

a).-Cartografía

Carta Nacional del Instituto Geográfico Nacional ( IGN ) a escala 1/100 000 Hoja Nº

26ñ (Huanta)

Las cartas del PETT del Ministerio de Agricultura a escala 1:25,000, hojas: 26ñ-IV-NE,

26ñ-IV-NO, 26ñ-IV-SE, 26ñ-SO, 26ñ-III-NE y 26ñ-III-NO.

b).-Hidrometeorología

La información meteorológica recopilada consiste básicamente en los registros históricos de

la serie hidrológica de precipitaciones tomando como referencia las estaciones

meteorológicas ubicadas en la cuenca alta del proyecto especial Río Cachi, por tener una

similitud en altitud, características hidrometeorológicas ala zona del proyecto.Para ello se ha

tomado las estaciones meteorológicas siguientes:

En el análisis par generación de caudales se ha considerado las siguientes estaciones

meteorológicas:

Estación

Meteorológica Coordenadas

Altitud

m.s.n.mSub-Cuenca

Putacca

Allpachaka

Tunsulla

13º23`27” S

13º23`19” S

13º19`57” S

74º21`13” W

74º16º00” W

74º34'59 ” W

3,550

3,550

3,900

Cachi

Cachi

Cachi

En cuadro Nº 2.4.1a, 2.4.1b y 2.4.1c se tiene los registros de las estaciones consideradas.

En cambio para el cálculo de la demanda de agua para el cultivo se ha usado la estación de

CHIARA (3400m.s.n.m)

c).- Información de campo

Durante la evaluación de campo se ha obtenido los siguientes resultados:

Carencia de estaciones hidrométricas y registros de aforos.

Características físicas e hidrográficas de la microcuenca a utilizarse.

Aforo de los puntos de salida de agua en la microcuenca (manantial de ladera y con-

centrado).

Lugar de Aforo Fecha Q(l/s) Método

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Manantial 01 02/04/10 8 Volumetrico



2.4.2.-Análisis de Consistencia.

Este análisis consiste en detectar, cuantificar y corregir posibles saltos o tendencias en los

registros históricos debido a errores sistemáticos cometidos durante las mediciones.

El análisis de consistencia se hará en tres análisis que mencionan continuación:

1).-Análisis gráfico.

Los gráficos del Nº 2.4.2.1a, 2.4.2.1b y 2.4.2.1c muestran los histogramas de precipitación

total mensual de las 03 estaciones utilizadas con registros desde el año 1991 hasta el año

2007.

En este analisis se observa los quiebres o tendencias en forma grafico, los cuales se

corregirán en los siguientes análisis.

2).-Análisis de doble masa.

Con la finalidad de detectar posibles saltos en los registros históricos y determinar si son

causados por errores sistemáticos o por fenómenos naturales; se realizó el análisis de doble

masa para cada estación.

El cuadro Nº 2.4.2.2a se muestra los resultados del análisis.

Del análisis de doble masa se ha seleccionado como la estacion base la estacion Tunsulla por

presentar menor número de quiebres en el grafico.

En los Gráficos Nº 2.4.2.2a y 2.4.2.2b se muestran los diagramas de doble masa respectivos

donde se aprecian “quiebres y/o tendencias” ,la estacion elegida en este caso la estacion

Tunsulla se someterá a un análisis estadístico por presentar quiebre en el diagrama de

doble masa.

3).-Análisis Estadístico

Para evaluar si los principales parámetros estadísticos de los períodos definidos por los

quiebres en el diagrama de doble masa son homogéneos para un nivel de significación igual

a 0.05, se aplicaron las pruebas estadísticas de T y F.

Análisis de Consistencia de la Media.(prueba t de Student)

Con las siguientes ecuaciones se calcula los parámetros estadisticos:

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Análisis de Consistencia de la Desviación .(prueba F de Fisher)

En el Cuadro Nº 2.4.2.3 se muestra los parámetros de los períodos definidos por los quiebres

y los resultados del análisis estadístico efectuado.

2.4.3.-Corrección de la Información

Para corregir los periodos no homogéneos se utilizó al siguiente ecuación:

Donde:

X’ = valor corregido

X = valor a ser corregido

En el Cuadro Nº 2.4.3a y 2.4.3b se muestra los parámetros necesarios para la corrección y

de los datos corregidos.

2.4.4.-Completación

Los registros de la estación Tunsulla han sido sometidos a completacion por presentar

algunos huecos en su serie hidrológica.

La serie se completaron los registros históricos mediante correlación y regresión simple.

En el Cuadro Nº 2.4.4 se muestra la serie completada.

2.5.- PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE LA MICROCUENCA.

El comportamiento hídrico de las cuencas se analiza teniendo en cuenta o identificando los

parámetros y características básicas que nos permiten definir los coeficientes que ayuden a

explicar los fenómenos naturales, para lo cual se analizarán los siguientes parámetros

conforme se evalúen su comportamiento físico.

Índice de forma de la microcuenca determinada por :

K = Perímetro de la microcuenca / Perímetro del circulo del área equivalente

Tiempo de concentración

Densidad de Drenaje

Factor de Forma

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Coeficiente de Escorrentía

Así mismo los parámetros básicos de las cuencas como:

Perímetro

Área

Longitud

Pendiente

Diferencia de Nivel (m.s.n.m.)

Estos parámetros se definieron una vez que se ha evaluado el comportamiento físico de

microcuenca y la posibilidad de uso (escurrimiento) para ser considerada dentro del aporte

hídrico complementario a laguna Soccococha.

2.6.-OFERTA HIDRICA.

2.6.1.-Disponibilidad del Recurso Hídrico Para el Proyecto.

Para el presente proyecto, los recursos hídricos disponibles provienen del escurrimiento de

las precipitaciones sobre la microcuenca de la Laguna Soccococha y los pequeños

manantiales existente en la microcuenca. Para ello se ha procedido a determinar el caudal

de escurrimiento media mensual mediante metodología siguiente Generación Descarga

mediante el Modelo Temez.

Las cuales describiremos a continuación:

El Recurso hídrico disponible para el proyecto Represamiento Laguna Soccococha, se

determinó utilizando los registros de precipitación de la estación similar ubicado en la parte

alta del proyecto especial Rio Cachi, esta por tener características similares al lugar de

represamiento.

La Microcuenca en estudio no cuenta con estaciones hidrométricas que registren las

descargas naturales; por ello, ha sido necesario determinar la disponibilidad hídrica mediante

un modelo de generación de caudales medios mensuales; Seleccionándose para ello el

modelo hidrológico del modelo Temez, por adecuarse a las características de la zona.

El Modelo "Temez" consiste en la simulación del Ciclo Hidrológico, con ciertas

simplificaciones; en consecuencia las entradas al modelo están constituidas por la

precipitación total mensual de la estación Tunsulla; y por algunas de sus características

principales de la microcuenca como: área, coeficiente de uniformidad, coeficiente de

escorrentía, Umbral de escorrentía ,tiempo de concentración, intensidad de tormenta y

precipitación al 75% de persistencia; cuyos valores son calculados de la siguiente manera:

a. Área de la Microcuenca(A).

Del plano a curvas de nivel de la microcuenca Soccococha se tiene un área de:

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b.-Pendiente de la Microcuenca (J).

Su cálculo es mediante la siguiente relación:

Donde:

L = Longitud de cauce principal (Km).

c.-Coeficiente de Uniformidad (K).

Este coeficiente se determino utilizando la siguiente formula empírica:

Donde:

Tc = Tiempo de concentración, definido como el tiempo que demora en recorrer la

precipitación caída en la parte más remota de la microcuenca hasta el punto de

interés (Hora).

d.- Coeficiente de Escorrentía (C)

Este coeficiente se determino utilizando la formula coeficiente de escorrentía siguiente:

Donde:

Pd = Precipitación media mensual al 75% de persistencia (mm).

Po = Umbral de escorrentía, que es el parámetro de modelo de infiltración (mm).

e.-Tiempo de Concentración (Tc).

La fórmula para obtener el tiempo de concentración recomendada es una modificación de la

del US Army Corps of Engineers:

Donde:

J = Pendiente del cauce principal de la microcuenca (%).

f.-Umbral de Escorrentía (Po)

Se basa en que las gotas caídas al principio de una precipitación serán absorbidas y retenidas

por el suelo hasta un punto (P0) en el cual se iniciará la escorrentía. Conforme el suelo se va

saturando de agua permitirá la escorrentía de un porcentaje cada vez mayor de lluvia, que

tenderá al 100%. Todo esto se concreta en dos parámetros que son los que definen el

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modelo, la pérdida inicial (o umbral de escorrentía P0 en mm) y el número de curva (CN) de

carácter adimensional que describe las características de la cuenca y toma valores que van

de 100 a 0 de menor a mayor permeabilidad.

Donde:

CN= Numero de Curva (adimensional)

g.-Intensidad de Tormenta (It)

Su cálculo se basa en la relación empírica siguiente.

Donde:

It= intensidad media de la tormenta de diseño en mm/h.

Id= intensidad media diaria en mm/h

I1= intensidad media de la tormenta de 1 hora de duración

t= duración de la tormenta de diseño e igual al tiempo de concentración

La relación entre la intensidad horaria y la diaria (factor de torrencialidad) se obtiene

a partir de un estudio regional

h.-Persistencia de la Precipitación al 75% (PP 75%)

La probabilidad de ocurrencia de la precipitación al 75% de persistencia, se opta para

proyectos de riego; puesto que las plantas soportan un 25% de déficit hidrológica sin alterar

sus rendimientos.

Para el cálculo se utilizo la función estadística de Percentil para la serie mensual.

Con los resultados de las variables de entrada al modelo de balance hidrológico se procede

a la generación de descargas medias mensuales para el periodo considerado, en la

microcuenca.

2.6.2.-Generación de Descargas Medias Mensuales.

El método racional que usa el modelo Temez, supone que el caudal máximo es el generado

por la lluvia de duración igual al tiempo de concentración de la cuenca. De tal forma que:

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Donde:

Q = caudal pico en m3/s

C = coeficiente de escorrentía

It = intensidad de la tormenta de diseño en mm/h

A = superficie de la cuenca en km2

K = coeficiente de uniformidad

Mediante la ecuación anterior se ha generado un registro de descarga media mensual aporte

de la microcuenca en estudio. En el Cuadro Nº 2.6.2a y 2.4.6b se presentan las los

resultados.

2.6.3.-Disponibilidad Hídrica Aprovechable

La disponibilidad hídrica de la microcuenca en estudio consiste básicamente en agua

ofertada por las precipitaciones pluviales y los pequeños manantiales existentes en la zona.

a.-Aporte de la Precipitación:

La primera se ha obtenido con el modelo utilizado, cuya ecuación de balance es la siguiente:

Donde:

V = Volumen ofertado en m3

P = Precipitación media mensual (mm)

Po = Umbral de escorrentía (mm)

A = superficie de la cuenca en km2

Ka = coeficiente de distribución espacial de la precipitación

= coeficiente de retención de la microcuenca.

b.-Aporte de los Manantiales:

Los aforos de ojos de agua en la microcuenca Soccococha se ha hecho para ver el aporte

natural al embalse .el aforo se realizo en mes de marzo, resultando un caudal de 30 l/s, por lo

tanto para la simulación se ha considerado este caudal y homogenizado durante el año.

En el Cuadro Nº 2.4.6b se presentan las los resultados.

2.7.-DEMANDA HÍDRICA

2.7.1.-Cedula de Cultivo y Calendario Agrícola.

Para el presente estudio se ha tomado como datos la cedula de cultivo propuesto en el

estudio a nivel de perfil del presente proyecto que hace un total de 386 Has. Estos cultivos

son los que más se adecuan al lugar del proyecto y son los más rentables en el mercado.

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En los Cuadros 2.7.1 se presentan la cedula de cultivo y calendario agrícola del proyecto.

2.7.2.- Evapotranspiración de Cultivo de Referencia (ETO)

El cálculo de evapotranspiración de cultivo de referencia se ha hecho tomando como dato la

estación hidrometeorologica de CHIARA (3400 m.s.n.m), por tener una similitud al área de

riego del presente proyecto, para el cual se ha usado 05 formulas empíricas de los cuales

se tomó el promedio aritmético para el balance del proyecto.

En el cuadro Nº 2.7.2 se muestra los datos de entrada y los resultados del cálculo del ETO.

2.7.3.-Coeficiente de Cultivo (Kc)

El coeficiente de cultivo de la cedula propuesta se ha obtenido teniendo en cuenta los fases

de desarrollo de las plantas, en este caso cada uno de los cultivos propuestos. Para tener un

coeficiente de cultivo en forma mensual se ha ponderado, los coeficientes de cada cultivo y

su respectiva área a instalar.

En el cuadro Nº 2.7.3 se presentan los cálculos correspondientes

2.7.4.-Evapotranspiración Real de Cultivo (ETP)

Con los datos de evapotranspiración de cultivo de referencia y el coeficiente de cultivo, se

calcula la ETP mediante la siguiente ecuación:

2.7.5.-Eficiencia de Riego

Para el proyecto se ha considerado una eficiencia de riego de 45% por ser un sistema de

riego por gravedad, puesto que en este tipo de riego la eficiencia de aplicación es muy baja

en comparación con otros sistemas.

2.7.6.-Horas de Riego

Se considero 12 horas de riego de las parcelas

2.7.7.-Demanda de agua del proyecto:

En el cuadro Nº 2.7.7a y 2.7.7b se presenta el resumen de los cálculos tales como el uso

consuntivo, precipitación efectiva y el modulo de riego entre otros.

2.8.-BALANCE HÍDRICO DEL PROYECTO.

Las precipitaciones y manantiales sobre la microcuenca en estudio constituyen la oferta

hídrica para el proyecto; en tanto que la demanda es la requerida por las plantas propuestos

en la cedula de cultivo en la zona de riego.

El balance de la oferta y demanda de agua se presenta en el cuadro Nº 2.8 adjunto.

2.9.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

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2.9.1.- Conclusiones

Para la zona de embalse se utilizó la estación Tunsulla como la estación base debido a

que mediante el análisis de doble masa, se observo que dicha estación es la más estable

y el pequeño quiebre que presenta ha sido analizada estadísticamente y corregida.

Para la zona de riego de proyecto se ha utilizado la estación CHIRA por presentar

características similares a las áreas a irrigar con el proyecto.

La demanda de agua para cubrir el riego de las 386.00 Has propuestas en el proyecto,

con una cedula de cultivo y calendario agrícola propuesto es de 1’651,889.60 m3

(anual), que corresponde a los meses de abril hasta noviembre, en el resto de los

meses la precipitación efectiva cubre los requerimientos de agua de los cultivos.

La oferta de agua de la Microcuenca estudiada es de 1’853,620.53 m3 (anual), lo que

indica que la oferta hídrica garantiza las obras a construir.

La carencia de registros hidrometeorologicos en la zona de la laguna Soccococha

facilitan para hacer reajustes convincentes.

2.9.2.- Recomendaciones

Se recomienda respetar la cedula de cultivo propuesto o tener un plan de manejo de los

cultivos para optimizar los requerimiento de agua.

Para el diseño de la línea de conducción considerar un caudal de diseño de 122 l/s, el

cual es caudal máximo demandado para el proyecto.

Una vez concluido el proyecto priorizar u optar por un sistema de riego con una

eficiencia de aplicación mayor a lo considerado para el presente proyecto, es decir los

sistemas de riego tecnificado, para ampliar la frontera agrícola en la zona.

La oferta mensual de agua no satisface los requerimiento de los cultivos por lo tanto la

acumulación mediante una represa regulara la demanda.

2.10 .OBSERVACIONES.

En estudio a nivel de perfil en lo que se refiere a la cuenca hidrográfica menciona un

área de de 2.80 km2, cosa que es incompatible con el área que se ha obtenido para

el presente estudio, es decir el área real de la microcuenca es de 1.658km2.

En el cálculo de la demanda de agua en el estudio de perfil, utiliza una eficiencia de

riego de 70% , que corresponde en este caso a la eficiencia de distribución y

aplicación por sistema de riego por aspersión; lo cual generaría una déficit hídrica

debido a que la aplicación de agua de riego será por gravedad.

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Para el cálculo de la evapotranspiración potencial de cultivo de referencia en el

estudio de perfil utiliza una estación no similar al lugar de riego planteado,

generando de esta manera la alta tasa de evapotranspiración y por ende un mayor

modulo de riego.

Por estas consideraciones y con los resultados obtenidos se modificará en los

diseños definitivos y reales para el proyecto.

El volumen a almacenar en la presa para cubrir la demanda de agua de los cultivos

es de 1’028,182.61 m3, es decir la capacidad máxima del embalse será diseñada

para este volumen, el cual corresponde el acumulado de los meses de diciembre a

marzo donde la demanda es satisfecha por la precipitación efectiva en la zona.

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ANEXOS

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