¡Descarga hidrologia de las cuencas y más Apuntes en PDF de Biología solo en Docsity!
Ancash-Huánuco
CSL- 134500 - 2 - AM-IT- 01 - Rev 0 CESEL INGENIEROS
4.4.5 Hidrología
El presente capítulo permite conocer las características hidrológicas de la cuenca en las epocas humeda y seca donde se emplaza el sistema hidroeléctrico Hidrochilia, se determino los caudales en ocho puntos de monitoreo los cuales corresponden a la epoca humeda, ademas se determino los caudales máximos de avenidas para diferentes períodos de retorno en el área de influencia del proyecto. Los caudales máximos fueron determinados mediante el estudio de Trau – Gutierrez en el cual se estimo las magnitudes de las descargas máximas para diferentes periodos de retorno,dicha metodologia se utiliza en cuencas sin mediciones hidrométricas o donde éstas sean deficientes.
A. Introducción El rio Marañon recorre en dirección Nor noreste ( NNO) entre las cordilleras Occidental y Central, hasta la boca del Chinchipe^1 , donde corta la cordillera central dando origen al Pongo de Rentema luego sigue la direccion hacia el noreste a 160 Km. del citado paso, después del aporte del río Santiago, atraviesa la Cordillera oriental por el Pongo de Manseriche^2 (Departamento de Amazonas).
B. Objetivos El objetivo del estudio consiste en la caracterizacion morfologica e hidrologica del area de influencia del proyecto con el fin de realizar el balance hidrico y determinar los caudales maximos.
C. Ubicación Geográfica El area de influencia del proyecto, se ubica en la vertiente del Océano Atlántico en el río Marañón, entre los 2 215 m s.n.m. y 2 100 m s.n.m., aguas arriba de la confluencia con el río Pushka, que es uno de los principales tributarios. Polticamente el área de influencia del proyecto se encuentra ubicado en dos departamentos entre el departamento de Ancash, provincia de Huari y distrito de Paucas y el departamento de Huanuco, provincia de Huacaybamba y distrito de Huacaybamba.
D. Hidrografia
a. Hidrografia Regional El río Marañón se va conformando por la contribución de varios afluentes. Al sur confluyen los ríos Lauricocha y Nupe, luego en su recorrido al norte recibe a los ríos Vizcarra, Tantamayo, Puchca, Yupán, Pinra, Yanamayo, Chunqui, Pauca, Huaylas, Huacrachuco, Actuy, Cajas, Mayas, Rupaybamba, Llamara, San Sebastián, San Miguel, además de numerosas quebradas. Se trata de un tramo de río encajonado
(^1) Estudio Hidrologico rio Marañon , C.H. CHilia, Hidrochilia S.A.C, Agosto 2011. (^2) Evaluacion del potencial hidroelectrico nacional, Ministerio de Energia y minas, Direccion General de Electricidad,Diciembre de 1978,Pag 1.
Ancash-Huánuco
CSL- 134500 - 2 - AM-IT- 01 - Rev 0 CESEL INGENIEROS
entre las cordilleras Occidental y Central con un ancho máximo de cuenca del orden de los 70 km y una longitud de 340 km, es decir, se trata de una cuenca estrecha y alargada. La cuenca forma parte de la cuenca hidrográfica del Atlántico, también llamada Vertiente del Amazonas.
b. Hidrografia Local En la zona de estudio se aprecia como principales a aportes de la margen derecha a las quebradas Pagayragra y Tamiajalian y por la margen izquierda al rio Puchca que es un de los afluentes principales de la cuenca alta del rio Marañon. Grafico 4.4.5-1 Hidrografia del area de influencia del proyecto
Fuente: Cesel S.A.
E. Parametros Geomorfológicos Los parámetros dependen de la morfología (forma, relieve, etc.), de los tipos de suelos, la capa vegetal, la geología, las prácticas agrícolas, etc. Los principales parámetros geomorfológicos que están asociados a la respuesta de la cuenca son:
Parámetros básicos
Área de la Cuenca
Es la superficie delimitada por la divisoria de aguas. El tamaño de la misma influye en mayor o menor grado en los escurrimientos fluviales.
Rio
Qda. Tamiajalian
Rio Puchca
Qda. Pagayragra
Embalse Proyectado
Casa de Maquinas Proyectado
Ancash-Huánuco
CSL- 134500 - 2 - AM-IT- 01 - Rev 0 CESEL INGENIEROS
Factor de forma (Ff)
El factor de forma se define como la relación entre el ancho medio de la cuenca y la longitud del cauce principal.
Si una cuenca tiene mayor factor de forma que otra, existe mayor posibilidad de tener una tormenta simultánea en toda la extensión de la cuenca. En cambio, si tiene menor factor de forma, hay una menor tendencia a concentrar las intensidades de lluvia que una cuenca de igual área, pero de factor de forma mayor. Parámetros de relieve
Pendiente media
La pendiente media del cauce es la relación entre la diferencia de elevación de los extremos del tramo, dividido por la longitud entre dichos puntos. El método considerado para la obtención de este parámetro está basado en la ecuación de Taylor y Schwarz: 2
1
- 5
1
n
i (^) i
i
n
i
i
S
L
L
S
Siendo: S : pendiente media del cauce Li : longitud del tramo i Si : pendiente del tramo i.
Altitud media
Se determina mediante la curva hipsométrica que representa la relación entre altitud y superficie de la cuenca (Villón, 2 002); divide a la cuenca en 2 áreas iguales, el 50% del área de cuenca se sitúa por encima de dicha altitud, y el otro 50% por debajo de esta.
Tiempo de concentracion
Se han propuesto diversas fórmulas para el cálculo del tc. No obstante no existe una expresión universal válida. Se ha comprobado que las fórmulas que parten de la geomorfología de las cuencas dan buenos resultados en México, tales como las que propone Kirpich, dicha fórmula consiste en evaluar los siguientes parámetros:
Dónde: L = longitud del cauce principal, en m S = pendiente del cauce principal, en m/m Tc= tiempo de concentración, en horas.
CP
p
f L
A
F
Ancash-Huánuco
CSL- 134500 - 2 - AM-IT- 01 - Rev 0 CESEL INGENIEROS
a. Subcuenca zona de toma C.H. Hidrochilia Cuadro 4.4.5-1. Resumen de parámetros geomorfológicos - subcuenca Zona de Toma C.H. Hidrochilia
Área (km^2 )
Perímetro (km)
Longitud del cauce principal (km)
Pendiente media del río %
Altitud media (m.s.n.m.)
Coeficiente de compacidad (Kc)
Factor de forma (Ff)
Tiempo de Concentracion (Tc) Horas 6 ,333.2 511.25 221 0.12 4 , 000 1.81 0.13 9.
Fuente: CESEL S.A.
Gráfico 4.4.5-2. Curva hipsométrica de la subcuenca Zona de Toma C.H. Hidrochilia
Fuente: CESEL S.A. Gráfico 4.4.5-3. Frecuencia de altitudes de la subcuenca Zona de Toma C.H. Hidrochilia
Fuente: CESEL S.A.
Altitudes (msnm)
% de Area Por arriba y Por debajo de altitudes Areas por Debajo Areas por Encima
Ancash-Huánuco
CSL- 134500 - 2 - AM-IT- 01 - Rev 0 CESEL INGENIEROS
Gráfico 4.4.5-6. Frecuencia de altitudes de la subcuenca Pushka
Fuente: CESEL S.A. Gráfico 4.4.5-7. Curva hipsométrica y frecuencia de altitudes de la subcuenca Puchca
Fuente: CESEL S.A.
Altitudes^ (msnm)
% del Area total
Altitudes (msnm)
% de Area Por arriba y Por debajo de altitudes
Frecuencia de Altitudes Areas por Encima
Ancash-Huánuco
CSL- 134500 - 2 - AM-IT- 01 - Rev 0 CESEL INGENIEROS
b. Subcuenca quebrada Pagayragra Cuadro 4.4.5-3. Resumen de parámetros geomorfológicos - subcuenca Pagayragra
Área (km^2 )
Perímetro (km)
Longitud del cauce principal (km)
Pendiente media del río %
Altitud media (m.s.n.m.)
Coeficiente de compacidad (Kc)
Factor de forma (Ff)
Tiempo de Concentracion (Tc) Min
23.04 24.37 9.14 0.12 3800 1.43 0.27 50.
Fuente: CESEL S.A. Gráfico 4.4.5-8. Curva hipsométrica de la subcuenca Pagayragra
Fuente: CESEL S.A. Gráfico 4.4.5-9. Frecuencia de altitudes de la subcuenca Pagayragra
Fuente: CESEL S.A.
Altitudes (msnm)
% de Area Por arriba y Por debajo de altitudes
Areas por Debajo Areas por Encima
Altitud
es (msnm
% del Area total
Ancash-Huánuco
CSL- 134500 - 2 - AM-IT- 01 - Rev 0 CESEL INGENIEROS
Gráfico 4.4.5-11. Curva hipsométrica de la subcuenca Tamiajalian
Fuente: CESEL S.A. Gráfico 4.4.5-12. Frecuencia de altitudes de la subcuenca Tamiajalian
Fuente: CESEL S.A.
Altitudes (msnm)
% de Area Por arriba y Por debajo de altitudes
Areas por Debajo Areas por Encima
Altitudes^ (msnm)
% del Area total
Ancash-Huánuco
CSL- 134500 - 2 - AM-IT- 01 - Rev 0 CESEL INGENIEROS
Gráfico 4.4.5-13. Curva hipsométrica y frecuencia de altitudes de la subcuenca Tamiajalian
Fuente: CESEL S.A.
F. Monitoreo de caudales La primera medicion de campo (epoca humeda) se desarrollo entre los días 05 y 13 de febrero del 2014 y la segunda campaña de campo (epoca seca) se desarrollo entre los días 07 y 14 de junio del 2014, durante los trabajos de campo se realizaron las siguientes labores:
- Medición de Caudales en 8 puntos de aforo.
- Estimación de los tirantes y velocidades de los puntos de aforo.
Gráfico 4.4.5-14. Puntos de Monitoreo de caudal en el rio Marañon
Fuente: CESEL S.A.
a. Metodología de aforo
Para el trabajo de campo se ha utilizado dos equipos de aforo los cuales son: Global Water FP Acoustic Doppler current profiler (ADCP
MA- 01
MA- 05
Zona de Casa de Maquinas^ Presa
Rio Marañon
MA- 02 MA- 04 MA- 03
Altitudes (msnm)
% de Area Por arriba y Por debajo de altitudes
Frecuencia de Altitudes Areas por Encima
Ancash-Huánuco
CSL- 134500 - 2 - AM-IT- 01 - Rev 0 CESEL INGENIEROS
Metodología de aforo con el sistema Acústico Doppler Current Profiler Los aforos realizados han sido obtenidos mediante el uso de un Perfilador de Corrientes Acústico Doppler o sus siglas en ingles ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) modelo RiverRay de la marca RD Instruments, empresa dedicada y especializada en la fabricación y suministro de equipamiento con tecnología ADCP. Figura Nº 4.4.5-2. Metodologia de aforo con el sistema Acoustic Doppler Current Profiler
Fuente: Teledyne RD Instruments RiverRay ADCP
La tecnología y medición se basan en el efecto Doppler, el ADCP aprovecha este efecto enviando una señal de sonido con una frecuencia y amplitud normalizada hacia el fondo del cauce, esta señal rebota sobre el fondo y produce lo que podemos llamar eco, que tiene una frecuencia distinta a la señal de sonido normalizada. Son estas dos señales las que el equipo compara para estimar la velocidad del fluido producto de la existencia del efecto Doppler. Figura Nº 4.4.5-3. Equipo ADCP RiverRay
Fuente: Teledyne RD Instruments RiverRay ADCP
Rango de distribucion Configuracion delecho del
Ancash-Huánuco
CSL- 134500 - 2 - AM-IT- 01 - Rev 0 CESEL INGENIEROS
Figura Nº 4.4.5-4 Esquema de aforo mediante R iverRay
Fuente: Teledyne RD Instruments RiverRay ADCP Debido a que el equipo RiverRay, posee su propio barco de desplazamiento (Catamaran de 2 naves), el transducer ADCP no requiere una calibración de profundidad (Draft) por que el sensor se ubica a pelo de agua (superficie del río) lo cual gana área de medición y no se produce una zona ciega sin datos como en los otros equipos ADCP que no poseen el sistema de catamarán (Río Grande, Channel master, etc.).
b. Puntos de Medición
El trabajo de campo se ha dividido en tres sectores debido a que los accesos, el area de influencia del proyecto, pertenecen a zonas geográficas inaccesibles para realizar el trabajo en un solo sector, la primera etapa consistió en el aforo en la zona de casa de maquinas, la segunda etapa en la cola de embalse y por ultimo el sector de zona de eje de presa. En la figura N° 4.4.5-4 se muestra el esquema adoptado de los puntos de monitoreo para los aforos y en el cuadro N° 4.4.5-4 las coordenadas de los puntos de aforos establecidos.
Ancash-Huánuco
CSL- 134500 - 2 - AM-IT- 01 - Rev 0 CESEL INGENIEROS
Punto de Aforo
Coordenadas UTM WGS 84
Cota
Descripcion Este Norte Cota msnm
MA- 04 286914 8996437 2265 Rio Marañón Antes de la Confluencia con Rio Pushka.
MA- 05 284664 8997146 2184 Rio Marañón Aguas Debajo de la Confluencia con el rio Pushka
TA- 01 291492 8994187 2466 Quebrada Tamiajalian Margen Derecha
PU- 01 286143 8996089 2230 Rio Puchca Aguas Arriba del Marañón
PA- 01 289082 8996268 2450 Quebrada Pagayragra Margen Derecha Fuente: CESEL S.A.
c. Resultados
Estación MA-01 – Rio Marañon La estación se caracteriza por una baja pendiente, con una distribución de velocidades concentrado en el centro del cauce hasta la margen derecha y una profundidad alta al centro del cauce, además con un substrato que difieren en diámetros en donde van desde los 10 cm hasta los 50 cm como lecho del cauce, el caudal medido vario entre 103.01 m^3 /s y 56.59 m^3 /s, la velocidad media del flujo vario entre 0.85 m/s y 0.87 m/s, el tirante promedio vario entre 3.03 m y 1.95 m, el ancho del cauce vario entre 100 m y 20.8 m. Grafico N° 4.1.1-16. Comparación de caudales estación MA-
Fuente: CESEL S.A.
Humeda Seca
Caudales (m
3 /s)
Temporadas
Ancash-Huánuco
CSL- 134500 - 2 - AM-IT- 01 - Rev 0 CESEL INGENIEROS
Estación MA-02 – Rio Marañon La estación se caracteriza por una baja pendiente, con una distribución de velocidades concentrado en el centro del cauce y una profundidad alta en el centro del cauce, además con un substrato que difieren en diámetros en donde van desde los 10 cm hasta los 30 cm como lecho del cauce, el caudal vario entre 104.1 m^3 /s y 59.08m^3 /s, la velocidad media del flujo vario entre 0.97 m/s y 1.08 m/s, el tirante promedio vario entre 2.30 m y 2.06 m, el ancho del cauce vario entre 90 m y 27.41 m. Grafico N° 4.1.1-17. Comparación de caudales estación MA-
Fuente: CESEL S.A. Estación MA-03 Rio Marañon La estación se caracteriza por una pendiente pronunciada, con una distribución de velocidades concentrado en el centro del cauce y una mayor profundidad en el centro del cauce hasta la margen derecha del cauce, además con un substrato de gravilla y canto rodado como lecho del cauce, el caudal vario entre 105.90 m^3 /s y 60.85 m^3 /s, la velocidad media del flujo vario entre 0.77 m/s y 1.07 m/s, el tirante promedio vario entre 2.38 m y 1.52 m., el ancho del cauce vario entre 80 m y44.7 m. Grafico N° 4.1.1-18. Comparación de caudales estación MA-
Fuente: CESEL S.A.
Humeda Seca
Caudales (m
3 /s)
Temporadas
Humeda Seca
Caudales (m
3 /s)
Temporadas
Ancash-Huánuco
CSL- 134500 - 2 - AM-IT- 01 - Rev 0 CESEL INGENIEROS
Estación PU-01 – Rio Puchca La estación se encuentra en el rio Puchca aguas arriba de la confluencia con el rio Marañon aguas, con una sección uniforme, el caudal vario entre 57.5 m^3 /s y 27. m^3 /s, la velocidad media del flujo vario entre 0.66 m/s y 1.30 m/s , el tirante promedio vario entre 2.26 m y 0.99 m. Grafico N° 4.1.1-21. Comparación de caudales estación PU-
Fuente: CESEL S.A. Estación PA- La estación se encuentra en la quebrada Pagayragra, con una distribución de velocidades concentrado entre el centro del cauce hasta la margen derecha y una mayor profundidad en el centro del cauce hasta el margen derecha, además con un substrato de gravilla y canto rodado como lecho del cauce, el caudal vario entre 0. m^3 /s y 0.25 m^3 /s, la velocidad media del flujo vario entre 0.53 m/s y 0.3 m/s , el tirante promedio vario entre 0.24 m y 0.15 m. Grafico N° 4.1.1-22. Comparación de caudales estación PA-
Fuente: CESEL S.A.
Humeda Seca
Caudales (m
3 /s)
Temporadas
Humeda Seca
Caudales (m
3 /s)
Temporadas
Ancash-Huánuco
CSL- 134500 - 2 - AM-IT- 01 - Rev 0 CESEL INGENIEROS
Estación TA- La estación se encuentra en la quebrada Tamiajalian, con una distribución de velocidades concentrado entre el centro del cauce con mayor profundidad en el centro del cauce, además con un substrato de gravilla y canto rodado como lecho del cauce, el caudal vario entre 0.3 m^3 /s y 0.25 m^3 /s, la velocidad media del flujo vario entre 0. m/s y 0.3 m/s, el tirante promedio vario entre 0.27m y 0.18 m.
Grafico N° 4.1.1-23. Comparación de caudales estación TA-
Fuente: CESEL S.A.
En resumen se puede apreciar en el siguiente cuadro comparativo el resumen de ambas temporadas para cada estacion de monitoreo. Cuadro N° 4.4.5-6. Cuadro Comparativo de caudales de ambas temporadas
Punto de Aforo
Campaña de aforos época Húmeda (m3/s)
Campaña de aforos época Seca (m3/s) MA- 01 103.01 56. MA- 02 104.1 59. MA- 03 105.9 60. MA- 04 106.15 62. MA- 05 160.9 92. TA- 01 0.3 0. PU- 01 57.5 27. PA- 01 0.4 0.
Fuente: CESEL S.A.
Humeda Seca
Caudales (m
3 /s)
Temporadas
