ESTUDIO HIDROLOGICO

1. INTRODUCCIÓN

El presente estudio tiene como objetivo principal determinar las características hidrológicas del río Huanchay a lo largo de 53.63 Km, en el sitio de emplazamiento de la ciudad de Yamachupan (tales como servicios públicos, instituciones, terrenos de cultivo y sobre todo la protección de la vida de la población), con la finalidad de determinar: el ancho de encauzamiento, las cotas de los máximos niveles de agua esperados, la profundidad de cimentación por efectos de socavación general y local y las protecciones necesarias que no permitan el asentamiento o volteo de la estructura asentada sobre el lecho del río, ante la ocurrencia de caudales máximos normales y eventualmente extraordinarios de un determinado período de retorno y probabilidad de ocurrencia, acorde a consideraciones usuales de diseño.

2. GENERALIDADES

En el presente estudio se ha efectuado la recopilación de información básica disponible tanto en gabinete como en campo, relacionada a aspectos hidrometeorológicos, hidráulicos, topográficos, morfológicos y otros, que permitan plantear la metodología de trabajo apropiada, con la finalidad de determinar los procesos hidráulicos del río.

La visita y recopilación de información de campo es importante pues ha permitido apreciar en el mismo lugar la probabilidad de ocurrencia de diversos caudales en función a indicadores físicos presentes, tales como marcas o huellas de máximos niveles de agua ocurridos, variación de cauce del río y otros. De igual manera, se ha observado las características favorables del lecho del río ante procesos de mecánica fluvial y erosión.

Con los datos obtenidos en campo y en gabinete, se procedió con el cálculo de los principales indicadores hidráulicos y de mecánica fluvial del río: caudales máximos, velocidades medias, velocidades erosivas, socavación general, socavación local, socavación total, capacidad de arrastre, capacidad de trasporte de sedimentos y determinación del cauce de equilibrio.

Con los valores obtenidos y la experiencia en este tipo de trabajos, se procede a calcular y verificar la profundidad de cimentación por efectos de socavación, el ancho de encauzamiento, las obras de protección necesarias en el lecho del río para mitigar los efectos de la erosión y las necesidades de encauzamiento en la zona de emplazamiento de la ciudad y sus principales instituciones, de tal forma que no se interrumpa la capacidad productora de bienes y servicios.

3. INFORMACIÓN BÁSICA DISPONIBLE DEL ÁREA DE ESTUDIO

3.1 UBICACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO

El área de estudio que comprende el emplazamiento de la captación, se encuentra ubicada sobre el río Omaya. La ubicación del área de estudios se presenta en la PLU-01

La ubicación geográfica de la zona de estudio sobre el río de acuerdo a la información cartográfica a escala 1:100,000 del IGN, cuadrícula 21-i (Chiquian) y 22i (Ámbar), Esta ubicación corresponde a las siguientes coordenadas UTM:

Norte : 8826606.00Este : 234668.00Altitud : 712.00 msnm

En este lugar se encuentra construido el puente ( colocar ), la cual se emplaza en la carretera( colocar ).Se ha verificado las condiciones naturales del emplazamiento de los muros, cuya ubicación actual cumple con los siguientes criterios generales:

Protección de la vida humana, como principal criterio, la cual se encuentra en peligro en época de fuertes precipitaciones pluviales.

Ubicación de los muros fuera del cauce del río, o lo más alejado posible, que permita un mejor comportamiento hidráulico, sin modificar sus condiciones naturales o reemplazarlas por uno del mismo entorno (enrocado).

Ubicación de los muros en zonas lo suficientemente estables en donde se necesite, sin cambiar mucho la forma de la sección del río.

Ubicación de los muros en zonas en la cual el historial de migración del río y sus tendencias geomorfológicas se muestren estables y sin mayores cambios.

Existencia de puntos potenciales sobre el río para un posible control hidráulico. Disponibilidad relativa de materiales de construcción. Máxima eficiencia económica. Mínimo impacto ambiental

El eje del río y sus secciones, se encuentran indicadas en el plano topográfico del río, presentado en la PT-01.

3.2 LA CUENCA DE INTERÉS

La cuenca de interés comprende la del río huanchay y sus afluentes hasta el lugar donde se ubica la estructura de protección y que corresponde a una cota de 712.00 msnm.

La información cartográfica obtenida corresponde a Cartas Nacionales a escala 1:100,000 y Planos Departamentales del Atlas Geográfico del Perú, ambos del IGN, se determina que la cuenca de la quebrada es de 472.54 Km² aproximadamente y corresponde a una cuenca de forma Alargada denotado en los valores de factor de forma e índice de compacidad encontrados y que por el tiempo de concentración del orden de más de media hora, han de producir en el río hidrogramas de avenidas con caudales pico agudos y de carácter torrentoso debido a la alta pendiente del curso principal de agua igual a 2.32%. En el

CUADRO N° 01, se muestran los valores característicos de la cuenca con terrenos escarpados.

Según la altitud de la zona tiene un clima cálido, con predominio de precipitaciones pluviales intensas entre los meses de Noviembre y Marzo.

CUADRO: Nº 01PARAMETROS MORFOMETRICOS CUENCA HUANCHAY

DESCRIPCION UND VALORDe la Superficie

Área km2 472.54Perímetro de la cuenca km 125.28Cotas

Cota máxima msnm 5100Cota mínima msnm 707.19

Centroide(PSC:wgs 1984 UTM Zona 18S)X centroide msnm 241784.5166Y centroide msnm 8846619.5099Z centroide msnm 3286.42

AltitudAltitud media msnm 3286.42Altitud más frecuente msnm 4550.92Altitud de frecuencia media (1/2) msnm 3703.70

PendientePendiente promedio de la cuenca % 26.54

De la red HídricaLongitud del curso principal km 53.63Orden de la Red hídrica UND 5Longitud de la Red hídrica km 569.12Pendiente promedio de la Red hídrica % 2.32

Calculo del Índice de compacidad

K=0.28P/Raíz (Ac)

Perímetro de la subcuenca: P=125.28 kmÁrea de la subcuenca: 472.54km2

K=1.61

Coeficiente de Forma

Kf= A/Lc²Kf=0.164

Densidad de drenaje

Dd=Lc/Ac Lc=longitud total de todas las corriente Ac=Área de la cuenca

Dd=1.20km/km²

Selección del periodo de Retorno

Riesgo Admisible: 22 %Vida útil 25 añosR=1-(1-1/T)ⁿ T=100 años

Análisis de Frecuencia de altitudes

Cota máxima 4400Numero de intervalos 12Altura de intervalos 366.05

Nro.Cota (msnm) Área (km2)

Mínimo Máximo Prom. Intervalo Acumulado % %inter

Acum,1 707.38 1073.42 890.40 6.13 472.55 100.00 1.302 1073.43 1439.48 1256.46 16.10 466.42 98.70 3.413 1439.48 1805.53 1622.51 26.23 450.32 95.30 5.554 1805.53 2171.59 1988.56 28.90 424.09 89.75 6.125 2171.59 2537.64 2354.61 33.13 395.19 83.63 7.016 2537.64 2903.69 2720.66 34.67 362.06 76.62 7.347 2903.69 3269.74 3086.71 38.14 327.39 69.28 8.078 3269.74 3635.79 3452.77 47.30 289.25 61.21 10.019 3635.79 4001.84 3818.82 37.16 241.95 51.20 7.86

10 4001.84 4367.90 4184.87 42.48 204.80 43.34 8.9911 4367.90 4733.95 4550.92 115.61 162.32 34.35 24.4612 4733.95 5100.00 4916.97 46.71 46.71 9.88 9.88

Altura media 3286.42Altitud más frecuente 4550.92Altitud de frecuencia (1/2) 3703.70

Calculo del tiempo de concentración

Formula kirpich (1940

Tc=223.55 min

3.3 INFORMACION BASICA DISPONIBLE

Con la finalidad de tener valores promedios representativos de las variables meteorológicas e hidrológicas en la zona del Proyecto; se ha investigado la existencia de la estación hidrometeorológica de Ocros, cercana al área del proyecto que permita proporcionar información confiable

3.4 ANALISIS DE LA INFORMACION PLUVIOMETRICA DISPONIBLE

La información pluviométrica disponible corresponde a la estación indicada en el CUADRO N° 02, Los registros de precipitación anual y mensual servirán para comparar la similitud hidrológica de las estaciones ubicadas en las cuencas de la zona sierra norte. Luego de demostrar la similitud se procederá a obtener la ecuación regional de precipitación máxima diaria.

Los registros de precipitación de las estaciones, se aprecian en el siguiente cuadro:

CUADRO Nº 2

Estación AltitudCoordenadas

Entidad Periodo Registro

Precipitación Media Anual(mm) Este Norte

Ocros 3230 237216 8849355 Senamhi 1965-1998 301.4

Para el estudio de las precipitaciones se realiza una comparación de metodologías en el uso de la Ecuación Regional ´ IILA SENAMHI y datos de precipitaciones registradas en la Estación Ocros, se ubica dentro de la cuenca del rıo Huanchay, por lo que se tuvo en cuenta el registro de las precipitaciones máximas horarias realizadas por ´ SENAMHI. Los datos que se registran son desde el año 1965 al 1998.

En la Zona 2, que corresponde a estaciones ubicadas entre los 2000 msnm a 3200 msnm, las lluvias máximas varían de 10 mm a 90 mm

Distribución teórica de la serie Gumbel Tipo I

La función de distribución doble exponencial de valores extremos, llamada también distribución Gumbel Tipo I, en su forma acumulativa está definido como:

F(x) = exp [-exp (-α (x-µ))]

Donde:F(x) : Distribución de probabilidad de los valores extremos “x”α : Parámetro de escalaµ : Parámetro de localización

Aplicando el método de los momentos en la estimación de los parámetros, arriba indicados, se obtiene:

Β = Xm – 0.45σΑ = 1.281 σ

Donde:Xm : Media de la muestraσ : Desviación estándar de la muestra

CUADRO Nº 3Precipitación máxima para 24 horas

Estación Distribución Periodo de Retorno

25 años 50 años 75 años 100 años Ocros Gumbel tipo 1 36.51 40.66 43.04 44.77

Calculo de la intensidad de Diseño

Intensidades máximas para 24 horas

Coeficiente de escorrentía

Pendiente de la cuenca: 26.54%Tipo de suelo: semipermeable

CoberturaCoeficiente

de Escorrentía

Área parcial

Ci*Ai

Sin vegetación 0.65 307.15 199.65Pastos vegetación ligera 0.5 165.39 82.69

Totales 472.54 282.34

C.Ponderado 0.5975

Calculo del caudal de Diseño

Coeficiente Area(ha)Q(m3/S):Periodo de Retorno

25 50 75 1000.5975 47254 119.31 132.87 140.65 146.30

Intensidades maximas

I=mm/hora Periodo de Retorno 25 50 75 100

I 1.52 1.69 1.79 1.87