DISEÑO FINAL PROYECTO PRESA “CASAS VIEJAS” ESTUDIO HIDROLOGICO
ESTUDIO HIDROLOGICO 1
UBICACIÓN
El área del proyecto de riego Casas Viejas, se encuentra ubicado al sudoeste del departamento de Santa Cruz de la Sierra, en la jurisdicción de los Municipios de Vallegrande y Trigal que corresponden a la Primera y Segunda Sección Municipal de la Proincia Vallegrande del !epartamento indicado" El área del proyecto comprende a las comunidades que se #allan en la margen izquierda del r$o %a Cienaga, las cuales son& Casas Viejas, El 'ello, Mataralcillo, San (erónimo, Murillo, Trigo Pampa y San (os) de Pujio" %as coordenadas geográ*icas que limitan el área del proyecto, son& +- ./0 a +- .10 de %atitud Sur, y /23 +40 a /23 ++0 de longitud oeste" %a altitud media es de +.4 msnm" 5simismo, el proyecto de encuentra a una distancia de 67+ 8m desde la capital departamental" El recorrido desde la ciudad de Santa Cruz se realiza en 2 #oras en moilidad liiana, utilizando el antiguo camino carretero as*altado #acia Coc#abamba #asta la localidad de Mataral 9+7 8m: y a partir de all$ se ingresa #acia Vallegrande 97+ 8m:, mediante carretera as*altada" 5mbas $as son transitables durante todo el a;o" Tanto la zona de riego como la cuenca de aporte se encuentran contenida en la carta geográ*ica <=M #oja /16 < serie > 16+ Vallegrande" 2
CARACTE CTERÍST ÍSTICAS CAS GENERAL RALES DE LA CUENCA
%a cuenca en estudio corresponde a la cuenca del r$o %a Cienaga, que surca la Proincia Proincia de Valle Vallegran grande de de ?orte ?orte a Sur y es a*luente a*luente del r$o @apaca @apacani" ni" %a cuenca . tiene una super*icie de +4/ 8m y un per$metro de 2A,2 8mB la longitud del cauce principal es de ..,7 8m, el desniel máimo de 16 m, el $ndice de pendiente 9
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desarrolladas y con rami*icaciones que ar$an desde los 7 #asta los metros y diámetro de *uste entre los 24 y 74 cm" Tambi)n se presentan cactus, bromeliáceas y egetación abusia espinosa" %a cobe cobert rtur ura a ege egeta tall ar$ ar$a a de acue acuerd rdo o a los los pais paisaj ajes es o reli relie ee e del del terr terren eno, o, encontrándose desde suelo erosionado poco protegido, cultios en limpio que cubre una cierta área y el resto protegida por cobertura egetal" El bosque bosque originar originario io presenta presenta las siguient siguientes es especies especies&& 5lgarro 5lgarrobo, bo, ceibo, ceibo, c#a8atia, c#a8atia, c#irimolle, gargateo, jar8a, lanzaFlanza, llo8e, quine, sunc#o, tipa, cara#uata, 8ayara, ulala" %a temperatura máima etrema es de 6+,+ 3C, la m$nima F+ 3C y la media +/, 3C, presentándose una tendencia de temperaturas altas en los meses de octubre a abril" El inierno es *r$o con presencia de #eladas en los meses de mayo y junio" 3
PRECIPITACIÓN
3.1 Precipitaci! "e!#$a% & a!$a% En la cuenca se encuentra la estación de Vallegrande, que cuenta con registros de precipitaciones desde el a;o +A22" %as precipitaciones anuales tienen una media de /7/,6 mm, una máima +"677 mm y una m$nima .2, mm" El periodo lluioso se concentra de ?oiembre a Marzo con unos dos meses muy #Gmedos y periodos de cinco meses e*ectiamente secos, alargándose ocasionalmente ocasionalmente a 1 y meses" C$a'r( N(. 1. Re#$"e! 'e Precipitaci(!e# Me'ia# Me!#$a%e# E#taci! )a%%e*ra!'e )a%%e*ra!'e Precipitaci! Ma 9mm: Min 9mm: Media 9mm:
E!e 6A4,4 22,6 +22,.
+e, 6+,1 +4,4 +.4,+
Mar .76,2 +,+ 12,7
A,r ++6,1 4,4 2+,A
Ma& 76,1 4,4 +1,+
-$! 1A,7 4,4 +6,+
Me# -$% 6,7 4,4 +4,.
A*( /,6 4,4 +.,1
Sep ++7,4 4,4 .4,A
Oct +62,4 4,4 24,+
N( ..4,6 4,4 /.,A
Dic .+2, ,1 A,/
%as series de precipitación a niel mensual, no tienen comportamiento regular en los periodos obserados, mostrando desiaciones estandard que oscilan entre el 74D del alor promedio en los meses de lluia #asta el ++4D del alor medio en los meses de estiaje, ello indica claramente que la utilización de alores promedio nos llean a sobreestimaciones relatias al olumen Gtil del recurso #$drico" %a precipitación anual distribuida por meses está sujeta a marcadas *luctuaciones, por lo que el alor medio no es representatio en la zona 9por ello para el análisis #idrológico se utilizará las series completas de datos:" %a serie original de precipitaciones se muestra en el A!e/( 3" 3" 3.2. Caracteri0aci! 'e L%$ia# E/tre"a# 3.2.1. A!%i#i# 'e ca%i'a' 'e %a# #erie# 'e precipitaci! "/i"a 'iaria Hna etapa preia antes del uso de ariables obseradas en #idrolog$a, es su control de calidad, como en este caso los alores de precipitación precipitación máima diaria constituyen una seri serie e de etr etrem emos os,, se recu recurr rre e al test test de #omo #omoge gene neid idad ad de Mann Mann Iend Iendal all,l, que que establece las siguientes #ipótesis"
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A!$a% +677,4 .2,4 //+,.A
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desarrolladas y con rami*icaciones que ar$an desde los 7 #asta los metros y diámetro de *uste entre los 24 y 74 cm" Tambi)n se presentan cactus, bromeliáceas y egetación abusia espinosa" %a cobe cobert rtur ura a ege egeta tall ar$ ar$a a de acue acuerd rdo o a los los pais paisaj ajes es o reli relie ee e del del terr terren eno, o, encontrándose desde suelo erosionado poco protegido, cultios en limpio que cubre una cierta área y el resto protegida por cobertura egetal" El bosque bosque originar originario io presenta presenta las siguient siguientes es especies especies&& 5lgarro 5lgarrobo, bo, ceibo, ceibo, c#a8atia, c#a8atia, c#irimolle, gargateo, jar8a, lanzaFlanza, llo8e, quine, sunc#o, tipa, cara#uata, 8ayara, ulala" %a temperatura máima etrema es de 6+,+ 3C, la m$nima F+ 3C y la media +/, 3C, presentándose una tendencia de temperaturas altas en los meses de octubre a abril" El inierno es *r$o con presencia de #eladas en los meses de mayo y junio" 3
PRECIPITACIÓN
3.1 Precipitaci! "e!#$a% & a!$a% En la cuenca se encuentra la estación de Vallegrande, que cuenta con registros de precipitaciones desde el a;o +A22" %as precipitaciones anuales tienen una media de /7/,6 mm, una máima +"677 mm y una m$nima .2, mm" El periodo lluioso se concentra de ?oiembre a Marzo con unos dos meses muy #Gmedos y periodos de cinco meses e*ectiamente secos, alargándose ocasionalmente ocasionalmente a 1 y meses" C$a'r( N(. 1. Re#$"e! 'e Precipitaci(!e# Me'ia# Me!#$a%e# E#taci! )a%%e*ra!'e )a%%e*ra!'e Precipitaci! Ma 9mm: Min 9mm: Media 9mm:
E!e 6A4,4 22,6 +22,.
+e, 6+,1 +4,4 +.4,+
Mar .76,2 +,+ 12,7
A,r ++6,1 4,4 2+,A
Ma& 76,1 4,4 +1,+
-$! 1A,7 4,4 +6,+
Me# -$% 6,7 4,4 +4,.
A*( /,6 4,4 +.,1
Sep ++7,4 4,4 .4,A
Oct +62,4 4,4 24,+
N( ..4,6 4,4 /.,A
Dic .+2, ,1 A,/
%as series de precipitación a niel mensual, no tienen comportamiento regular en los periodos obserados, mostrando desiaciones estandard que oscilan entre el 74D del alor promedio en los meses de lluia #asta el ++4D del alor medio en los meses de estiaje, ello indica claramente que la utilización de alores promedio nos llean a sobreestimaciones relatias al olumen Gtil del recurso #$drico" %a precipitación anual distribuida por meses está sujeta a marcadas *luctuaciones, por lo que el alor medio no es representatio en la zona 9por ello para el análisis #idrológico se utilizará las series completas de datos:" %a serie original de precipitaciones se muestra en el A!e/( 3" 3" 3.2. Caracteri0aci! 'e L%$ia# E/tre"a# 3.2.1. A!%i#i# 'e ca%i'a' 'e %a# #erie# 'e precipitaci! "/i"a 'iaria Hna etapa preia antes del uso de ariables obseradas en #idrolog$a, es su control de calidad, como en este caso los alores de precipitación precipitación máima diaria constituyen una seri serie e de etr etrem emos os,, se recu recurr rre e al test test de #omo #omoge gene neid idad ad de Mann Mann Iend Iendal all,l, que que establece las siguientes #ipótesis"
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A!$a% +677,4 .2,4 //+,.A
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H T('(# %(# a%(re# 'e %a #erie re#$%ta! 'e $! #(rte( a%eat(ri( 'e %a "i#"a p(,%aci!. H1 N( t('(# %(# a%(re# 'e %a #erie re#$%ta! 'e $! #(rte( a%eat(ri( 'e %a "i#"a p(,%aci!. El test de #ipótesis *ue aplicado a la serie de precipitación precipitación máima diaria de la estación de Vallegrande, la cual se indican en el Cuadro ?o" ., obserándose que con un niel de signi*icancia del 7D se acepta que esta serie es #omog)nea" C$a'r( N(. 2. Serie A!$a% 'e Precipitaci! M/i"a Diaria N4 + . 6 2 7 / 1 A +4 ++ +. +6 +2 +7 +/ +1 + +A .4 .+ .. .6 .2 .7
A5( +A22 +A27 +A2/ +A21 +A2 +A2A +A74 +A7+ +A7. +A76 +A72 +A77 +A7/ +A71 +A7 +A7A +A/4 +A/+ +A1/ +A11 +A1 +A1A +A4 +A+ +A.
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P' 6""7 /4"4 17"4 /4"7 ."4 7."6 +6."/ 7+"/ 7A"/ 6A"4 /2"/ 12"4 AA"4 6A"2 72"7 A2"4 74"6 7+"4 2"4 6"4 71"+ 2+"6 6"+ 61"6 61"+ ./"7
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C$a'r( N(. 2. Serie A!$a% 'e Precipitaci! M/i"a Diaria 6C(!t.7 N4 ./ .1 . .A 64 6+ 6. 66 62 67 6/ 61 6 6A 24 2+ 2. 26 22
A5( +A6 +A +AA +AA4 +AA+ +AA. +AA6 +AA2 +AA7 +AA/ +AA1 +AA +AAA .444 .44+ .44. .446 .442 .447
P' 6""7 +"+ /+". 1+"1 71"6 27"+ +"4 27"2 74"6 61"4 72"+ 76". 7"6 2+"2 27"1 6/". 2/"2 72"+ ++"6 6A"4
Con la *inalidad de isualizar el comportamiento de la serie indicada, en la Jigura +, se muestra una ilustración de la eolución temporal de los alores de precipitación máima diaria, obserando que la serie no muestra una tendencia de alores creciente o decreciente monótona, aspecto detectado por el test de Mann Iendall" +i*$ra N(. 1. Serie a!$a% 'e precipitaci! "/i"a 'iaria e! e#taci(!e# i!'ica'a#
3.2.2 Precipitaci! "/i"a e! 28 9(ra#
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%os datos de precipitación máima de .2 #r son alores registrados para tiempo *ijo por ejemplo de am a am diarios" %as medidas de la precipitación en una estación pluiom)trica se acostumbra a e*ectuarlas en *orma diaria y a la misma #ora 91 u a"m":, por consiguiente esta medida diaria no siempre corresponde a una sola precipitación continua, si no a todas las precipitaciones en el interalo de tiempo transcurrido entre dos lecturasB por consiguiente el control pluiom)trico es considerado como precipitación diaria" Cuando el control de precipitación es realizado con equipo automáticos como los pluiógra*os, estos registran los tiempos reales de duración de cada precipitación, pudi)ndose por lo tanto, determinar la precipitación para cualquier duración" 5nte la ausencia de estos registradores automáticos en la estación, se #a buscado una metodolog$a por medio de un *actor que pueda correlacionar las precipitaciones diarias a .2 #oras" %a metodolog$a se basa en la a*ectación de la precipitación diaria por un coe*iciente que aria segGn las caracter$sticas climáticas regionales& P28 : M / P' donde& P28 : Precipitación en .2 #oras" P' : Precipitación diaria M : Coe*iciente que aria de +"+6 a +".4, siendo estos alores para clima semiárido, sub#Gmedo y clima #Gmedo respectiamente" Se #a adoptado un alor de M K +"+6 para a*ectar las precipitaciones diarias y obtener las correspondientes precipitaciones de .2 #oras" !e los alores registrados de precipitación máima diaria, se elige el máimo alor por a;o" %os alores obtenidos para las precipitaciones máimas en .2 #oras se resumen a continuación"
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DISEÑO FINAL PROYECTO PRESA “CASAS VIEJAS” ESTUDIO HIDROLOGICO Cuadro No. 3.
Precipitaci(!e# "/i"a# 'iaria# para 28 9r. N4
A5(
+ . 6 2 7 / 1 A +4 ++ +. +6 +2 +7 +/ +1 + +A .4 .+ .. .6 .2 .7 ./ .1 . .A 64 6+ 6. 66 62 67 6/ 61 6 6A 24 2+ 2. 26 22
+A22 +A27 +A2/ +A21 +A2 +A2A +A74 +A7+ +A7. +A76 +A72 +A77 +A7/ +A71 +A7 +A7A +A/4 +A/+ +A1/ +A11 +A1 +A1A +A4 +A+ +A. +A6 +A +AA +AA4 +AA+ +AA. +AA6 +AA2 +AA7 +AA/ +AA1 +AA +AAA .444 .44+ .44. .446 .442 .447
Prec. M/i"a 'iaria P' 6""7 /4"4 17"4 /4"7 ."4 7."6 +6."/ 7+"/ 7A"/ 6A"4 /2"/ 12"4 AA"4 6A"2 72"7 A2"4 74"6 7+"4 2"4 6"4 71"+ 2+"6 6"+ 61"6 61"+ ./"7 +"+ /+". 1+"1 71"6 27"+ + 27"2 74"6 61"4 72"+ 76". 7"6 2+"2 27"1 6/". 2/"2 72"+ ++"6 6A"4
Prec. M/i"a Diaria P28 6""7 /1" 2" /"2 A."1 7A"+ +2A" 7"6 /1"6 22"+ 16"4 6"/ +++"A 22"7 /+"/ +4/". 7/" 71"/ 72". 2."A /2"7 2/"1 26"+ 2."+ 2+"A .A"A .4"7 /A". +"4 /2"1 7+"4 A+"7 7+"6 7/" 2+" /+"+ /4"+ /7"A 2/" 7+"/ 24"A 7."2 /+"+ +66"1 22"+
3.2.3. Precipitaci! "/i"a 'iaria para 28 9r & para 'i;ere!te# peri('(# 'e ret(r!(
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Para el cálculo de la precipitación máima diaria para di*erentes periodos de retorno se utilizarán las distribuciones de probabilidad que son más aplicadas para alores etremos, como es nuestro caso" %as distribuciones seleccionadas son& =umbel, %ogF Pearson tipo <<< y %ogF?ormal" 5l aplicar estas distribuciones de probabilidad a la serie de datos del Cuadro ?o" 6, se obtienen los alores que se indican a continuación& C$a'r( N(. 8. Precipitaci(!e# "/i"a# 'iaria# para 'i;ere!te# peri('(# 'e ret(r!( 6""7 PERIODO DE RETORNO 6A
TIPO DE DISTRIBUCIÓN GUMBEL 7A"26 +"A A/"1/ ++7"77 +.A"2A +26"66 +71"+. +17"6+ +A"47 .4."4
LOG=PEARSON TIPO III 6>7 7A"4/ 4"AA A7"7 ++2"A1 +.A"21 +22".4 +7A"./ +1A"+ +A7"A4 .+."76
LOG=NORMAL 7A"6A +"+2 A7"7. ++6"/ +.1"+A +24"1. +72"6/ +1."// +/"1 .4+"+1
9L: Valores adoptados
3.2.8. Caracteri0aci! 'e %a %%$ia e! t?r"i!(# 'e I!te!#i'a'=D$raci!=+rec$e!cia En la estación de Valle =rande se cuenta tan solo con registros a niel diario, resolución insu*iciente para la caracterización de la precipitación en t)rminos de
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C$a'r( N(. @. Precipitaci(!e# "/i"a# 'iaria# para 'i;ere!te# peri('(# 'e ret(r!( 6""7 Re%aci! 47 Min64 Min +4 Min64 Min +7 Min64 Min .4 Min64 Min .7 Min64 Min 64 Min+ > + > .2 > / > .2 > > .2 > +4 > .2 > +. > .2 > .2 > Pdiaria
AASANA CBBA 4"6 4"7 4"12 4". 4"A+ 4" 4"7/ 4"1+ 4"12 4"1A 4"A +"./
TAUI
TE-AR TARI-A 4"61
BRASIL
4"/7
4"1.
4"1
4"1+ 4"6A 4"1+
4"1/ 4"2 4"71
4"12 4"2. 4"1.
4"1A
4"2 +"+/
+"+6
+"+2
+"+6
4"62
U.S. EATHER BUREAU 4"61 4"71 4"1.
DEN)ER 4"2. 4"/6 4"17 4"2 4"A. 4"26
)ALLEGRANDE 6>7 4"6 4"7 4"1. 4". 4"A+ 4" 4"22 4"1. 4"12 4"1A 4"/ +"+7
9L: Valores adoptados
5plicando los coe*icientes de desagregación adoptados y los alores correspondientes a las precipitaciones máimas para di*erentes periodos de retorno 9distribución %ogF Pearson Tipo <<<: se obtienen las precipitaciones para los periodos de retorno y duraciones indicadas en el Cuadro ?o" / 5simismo, se #an calculado los alores de la intensidad pluiom)trica que se indican en el Cuadro ?o" 1 y la Jigura ?o" ." C$a'r( N(. . Precipitaci! 6""7 D$raci! +rec$e!cia Tie"p( 6"i!7 7 +4 +7 .4 .7 64 /4 6/4 24 /44 1.4 +224
2@ +7"2 .6"7 .A"+ 66". 66". 24"7 74"/ ." 7"+ A4" A"A ++7"4
@ +1"6 ./"2 6." 61"2 61"2 27"/ 71"4 A6". A7" +4."6 +++"6 +.A"7
Peri('( 'e Ret(r!( 6a5(#7 1 @ +A"6 .2"+ .A"2 6/"1 6/"7 27"/ 2+"/ 7+"A 2+"/ 7+"A 74" /6"6 /6"2 1A"+ +46" +.A"7 +4/"1 +66"+ ++6"A +2."4 +.2"4 +72"/ +22". +1A"
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1 ./". 24"4 2A"/ 7/"7 7/"7 /A"4 /". +2+"4 +27"4 +72" +/"7 +A7"A
2 ."2 26"2 76"A /+"6 /+"6 12" A6"7 +76"4 +71"6 +/1"A +." .+."76
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C$a'r( N(. . I!te!#i'a' 6""F9r7 D$raci! +rec$e!cia Tie"p( 6"i!7 7 +4 +7 .4 .7 64 /4 6/4 24 /44 1.4 +224
2@ +2"7 +24" ++/"/ AA"/ 1A"/ 4"A 74"/ +6" +4"/ A"+ ". 2"
@ .41" +7"/ +6+"6 ++."+ A"1 A+"+ 71"4 +7"7 +."4 +4". A"6 7"2
Peri('( 'e Ret(r!( 6a5(#7 1 @ .6+"7 ."/ +1/"/ ..4"6 +2/". +."6 +.2"A +77"1 AA"A +.2"/ +4+"7 +./"/ /6"2 1A"+ +1"6 .+"/ +6"6 +/"/ ++"2 +2". +4"6 +."A /"4 1"7
1 6+2"2 .24"4 +A"/ +/A"/ +67"1 +61"A /". .6"7 +"+ +7"7 +2"4 ".
2 62+"+ ./4"6 .+7"7 +2"4 +21". +2A"/ A6"7 .7"7 +A"1 +/" +7". "A
+i*$ra N(. 2. C$ra# I!te!#i'a' D$raci! = +rec$e!cia
8
RELACIÓN PRECIPITACIÓN = ESCORRENTIA
%a cuenca del proyecto no cuenta con registros *luiom)tricos, por lo que se requiere de una modelación #idrológica para generar una serie de caudales promedios mensuales que re*leje el r)gimen *luial de la cuenca, en el sitio de la *utura presa" %a serie deberá ser de su*iciente etensión para re*lejar la ariabilidad natural intermensual como interanual de manera tal que permita conclusiones estad$sticas y permitirá la simulación del embalse para su optimación en t)rminos de capacidad y operabilidad" Considerando que se dispone de registros de precipitaciones desde el a;o +A22, el calculo de la serie de caudales se basará en la simulación del proceso PrecipitaciónF Escurrimiento 9PE: mediante un ModeloFPE, que será calibrado con datos precipitacióncaudales conocidos de cuencas comparables o re*erenciales, que en el caso presente son las cuencas de 'ermejo y Comarapa, que se encuentran en la zona y cuentan con la in*ormación requerida"
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Hn resumen de las precipitaciones y de los caudales obserados en la cuenca del r$o 'ermejo para el periodo +A1/ a .442, se muestra en el Cuadro ?o" B y para la cuenca del r$o Comarapa para el periodo +AA+ a +AA1 en el Cuadro ?o" A" C$a'r( N(. . Re#$"e! precipitaci(!e# & ca$'a%e# e! %a c$e!ca 'e% r( Ber"e( peri('( 1J a 28 E!e
+e,
Mar
A,r.
Ma&
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-
%$A*(
Sep
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T(ta%FPr("e'i(
Prec" Media NmmO
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2"16
6"7
C$a'r( N(. J. Re#$"e! precipitaci(!e# & ca$'a%e# e! %a c$e!ca 'e% r( C("arapa peri('( 1JJ1 a 1JJ E!e
+e,
Mar
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+".
En el estudio de *actibilidad del proyecto Casas Viejas, elaborado por el PQR?5Q en el a;o .44., se obtuo una serie de caudales a partir de los datos de precipitación y la estimación de los coe*icientes de escurrimiento mensuales" Con *ines comparatios en el Cuadro ?o" +4, se indican los coe*icientes de escurrimiento promedio mensuales para las cuencas del r$o 'ermejo y ComarapaB como asimismo los coe*icientes estimados en el estudio de *actibilidad para la cuenca del proyecto Casas Viejas" C$a'r( N(. 1. C(e;icie!te# 'e E#c$rri"ie!t( 6C7 C$e!ca
E!e
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Mar
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4"6/
4"6
4".4
4".4
4"+7
4"+7
4".+
4"./
Comarapa
4"./
4"6
4"6+
4"1
+"7.
4"A1
4"AA
4"2+
4"6
4"22
4"24
4"66
4"2.
Casas Viejas
4"+2
4"+2
4"+2
4"41
4
4
4
4
4
4"41
4"+2
4"+2
4"+.
Por otra parte, los caudales espec$*icos de las tres cuencas indicadas se indican a continuación" C$a'r( N(. 11. Ca$'a%e# E#pec;ic(# )aria,%e# 6
Caudal Promedio 9m s: rea Cuenca 98m.: Caudal Espec$*ico 9ls8m.: Precipitación Promedio 9mm: Coe*iciente Escurrimiento Escurrimiento 9mm:
C("arapa +". +7+ 1"A /4+ 4"2. .74"76
C$e!ca Ber"e( 6"7 2A+ 1" A/6 4"./ .21".
Ca#a# )iea# 4".72 +4/ ."2 /7/"6 4"+. 1"1/
!e acuerdo a los resultados obtenidos, parecer$a que la estimación de los caudales para la cuenca de Casas Viejas estar$a subestimada" Por otra parte, de acuerdo a los coe*icientes de escurrimiento mensuales obtenidos, se puede obserar que los comportamientos *luiales de la cuenca del 'ermejo y Casas Viejas son similares, en
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A!$a%
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lo que respecta a coe*icientes de escurrimiento eleados en el erano y bajos en el iniernoB y no as$ con la cuenca de Comarapa que tiene un *lujo base importante, ya que para la )poca de estiaje presenta coe*icientes de escurrimiento alrededor de la unidad" 8.1. E% M('e%( PFE %a siguiente ecuación básica de*ine el comportamiento del modelo adoptado& 6t7 : a1 K a26t=17 K a3P6t7 K a8E6t7 donde& 6t7 6t=17 P6t7 a1 a2 a3 a8 E6t7
: Caudal del mes t 9generado: : Caudal del mes anterior 9tF+: : Precipitación total del mes t : Parámetros del modelo : Variable aleatoria normal
5 partir de los registros de precipitación y caudales de la cuenca del r$o 'ermejo, que se detallan en el A!e/( 3, se #a calibrado el ModeloFPE, obteni)ndose la siguiente ecuación" 9t: K ."4+1461+ U 4"..+...AA6 P 9t: U 4"./117.4/11 9tF+: 'ajo el supuesto de que el comportamiento *luial de la cuenca del 'ermejo es similar a la cuenca de Casas Viejas, se #a ajustado el Modelo PFE de la cuenca del 'ermejo para la cuenca de Casas Viejas, considerando un caudal especi*ico promedio anual de 7"4 lts8m., obteni)ndose la ecuación que se indica a continuación& 9t: K +"74212 U 4"+/742 P 9t: U 4"+AA12 9tF+: %a serie de caudales generados con la utilización de este modelo se indican en el A!e/( @" 5simismo, de acuerdo a lo preisto en el estudio de *actibilidad elaborado por el PQR?5Q, y considerando un *actor de seguridad adicional, se #a ajustado la serie indicada asumiendo que no eiste escurrimiento en la )poca de estiaje, obteni)ndose la serie ajustada que se indica en el A!e/( @" Esta serie corresponde a la o*erta de agua de la cuenca y será la serie que se utilizará en el estudio de regulación" @
CONCENTRACIÓN DE SEDIMENTOS
En la cuenca de Casas Viejas no eiste una estación sedimentológica, por lo que para la estimación del trasporte de sedimentos se debe recurrir a *ormulas emp$ricas o a la in*ormación de cuencas semejantes" Para nuestro caso, la *uente mas *iable de in*ormación respecto de la concentración de sedimentos proiene tambi)n de la cuenca del Q$o 'ermejo donde el SE5QP< #a realizado un e#austio monitoreo con muestreos diarios del r$o" %a aplicación de *ormulas emp$ricas, eentualmente permiten aproimar o estimar olGmenes anuales de sedimentos no obstante su adaptabilidad a las condiciones locales normalmente genera incertidumbres en los resultados" 5simismo cabe #acer notar el carácter altamente relatio de las interpretaciones de imágenes satelitales donde se pretende ealuar nieles de riesgo de erosión, la práctica muestra que para asumir tales m)todos se deben cotejar las estimaciones con mediciones de campo" MTCB CONSULTORES ASOCIADOS S.R.L.
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Para el cálculo del trasporte de sedimentos en la cuenca de Casa Viejas, se #a tomado como re*erencia las estimaciones para la presa Mairana 9 A!e/( @: en base a las mediciones del Q$o 'ermejo correspondientes al periodo +A/ al +AA., ajustándolas directamente por relación de áreas& CtC) : 6AM / CtM 7 F AM CtC) Transporte total de sedimentos por a;o en la cuenca de Casas Viejas 9sitio de presa:" C) A rea de la cuenca Casas Viejas 9+4/ 8m .: AM rea de la cuenca presa Mairana 92A+"4 8m.: CtB Carga anual de sedimentos estimados para la presa Mairana, que resulta de componer y totalizar el >idrograma anual con las respectias concentraciones de sedimentos diarios" %os alores caracter$sticos de transporte de sedimentos que resultan para la cuenca de Casas Viejas se muestran a continuación" Carga media anual& /A".62 m 6 Carga especi*ica media anual& /76 m 68m.a;o Carga Total 9n K .7 a;os: K +"164"274 m 6 Por otra parte, con lo propósito de ampliar el análisis sobre la producción de sedimentos en la cuenca, se realizó una estimación de la erosión de los suelos a partir de la utilización de un modelo param)trico" %os m)todos param)tricos permiten in*erir la erosión de los suelos a partir de los *actores ambientales que interienen en el desarrollo de los procesos erosiosB para ello usan *unciones como la siguiente y donde la resolución de la ecuación da una indicación num)rica de la elocidad de la erosión& E : ; 6c # t % "7 E Erosión del suelo c Jactor de agresiidad climática # Jactor topográ*ico Jactor de egetación natural % Jactor de uso de la tierra " Jactor de eplotación El modelo utilizado es el de !joroic que calcula la degradación espec$*ica en *unción de una serie de parámetros que son representatios de los procesos erosios como ser& precipitación, clima, suelo, reliee y egetaciónB asimismo, este modelo incluye a su ez un parámetro para estimar el grado de intensidad de los procesos erosios en la cuenca y el tipo de erosión predominante" El modelo de !joroic esta de*inido por la siguiente ecuación& :T+H
1.@
donde& Caudal sólido 9m 6a;o:, como medida de la degradación espec$*ica de una cuenca" T Jactor en *unción de la temperatura media anual"
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+ rea de la cuenca, en 8m ." H Precipitación media anual en mm" 6"+2+7A Coe*iciente de erosión que re*leja la intensidad y etensión del *enómeno erosio de una cuenca y aloriza la in*luencia de los *actores de suelo, egetación y reliee" %os alores de , pueden ser obtenidos en base a una clasi*icación de los procesos erosios en las siguientes cinco categor$as& <& erosión ecesia, de +"4+ a +"74B <<& erosión intensia, de 4"1+ a +"44B <<<& erosión media, de 4"6+ a 4"14B
S$per;icie 6"27 /+
a#$"i'( 6>7 4"+
p(!'era'(
'ajo
64
4"6
4"42A
Moderado
+4
4"7
4"421.
5lto
6
4"7
4"4.2+
Muy alto
.
+".7 K
4"4.6/ 4".616
4"4717
9L: Valores promedios de los coe*icientes
El alor de J adoptado es de +4/ 8m ., que corresponde al área de la cuenca" %a precipitación media anual de la cuenca es de /7/"6 mm, que corresponde al alore de >" El parámetro T se relaciona con la temperatura media anual y se calcula con la siguiente *ormula& T
=
0,1 * t + 1
Considerando una temperatura media anual de +/" 3C para la cuenca, se obtiene +"/2 como alor de T" Hn resumen de los alores de T, J, > y adoptados se indica a continuación& C$a'r( N(. 13. Par"etr(# ec$aci! 'e D(r(ic C$e!ca Q$o %a Cienaga
+ 6"27 +4/
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a#$"i'( 4".616
H 6""7 /7/"6
T +"/2
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Qemplazando estos alores en la ecuación de !joroic, se obtiene una carga de sedimentos anual de la cuenca de 2+"67A m 6a;o, que corresponde a una carga espec$*ica de 6A4"+ m 68m.a;o" 5simismo, si consideramos una ida Gtil de .7 a;os, la carga total de sedimentos es de +"466"A4 m 6, si se adoptan los alores máimos para los coe*icientes de , se obtiene un carga total de +"+2"+26 m 6" Para el dise;o se adopta un olumen de sedimentos de+".64"144
DEMANDA DE AGUA PARA RIEGO
El cálculo de los requerimientos de riego #a sido realizado utilizando el paquete para el Calculo del rea 'ajo Qiego Rptimo 95'QR 6"+:, obteni)ndose los resultados que se indican en el A!e/( " El proceso de cálculo para los requerimientos de riego, parte de la de*inición de la c)dula de cultios para el proyecto, para luego calcular la Eapotranspiración Potencial 9ETp:, los Coe*icientes de Cultio 9Ic:, la Eapotranspiración Qeal de los Cultios 9ETC:, la Precipitación E*ectia 9Pe: y *inalmente el Qequerimiento ?eto de Qiego para los cultios" a7 Ce'$%a 'e c$%ti(# ,a( rie*( !e con*ormidad a los objetios del proyecto, se plantea como base de la producción agr$cola, una cedula de cultio compatible con la o*erta de agua preista con la regulación de la presa y de acuerdo con el potencial #$drico de la cuenca" 5simismo, esta c)dula es compatible con la operación del sistema de riego adoptado, puesto que en el área del proyecto, no esta preisto cultios de mayor demanda #$drica relatia, que puedan alterar la indicada operación" Con la participación de los agricultores bene*iciarios del proyecto de riego, se llegó a establecer los cultios para los di*erentes periodos en el a;o agr$cola, tomando en cuenta las prácticas de rotación y el uso sostenible del suelo, obteniendo de esta manera el modelo de *inca para una #ectárea" El actual uso de la tierra está adecuado a los patrones culturales y tradicionalesB y las condiciones de clima y suelos permitirán lograr un desarrollo normal de los di*erentes cultios" El detalle de la cedula de cultios propuesta se indica en el Cuadro ?o" +2"
C$a'r( N(. 18. Ce'$%a 'e C$%ti(# C$%ti( Ma$z 9c#oclo: Papa mis8a precoz 5reja 9erde: Pimentón Ma$z 9grano:
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Me# 'e #ie",ra 5gosto (ulio Mayo Marzo ?oiembre
rea 6Q7 +/"2 +/"2 +"4 7"7 +1".
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Jr)jol 9grano: Tomate precoz Papa 9precoz: !urazno Cebolla 9erde: 5l*al*a Pasto Panicum máimo
?oiembre Marzo ?oiembre 5gosto Marzo !iciembre !iciembre TOTAL
+."6 6"2 "6 2"A +6"1 4"7 4"7 1.
Si se considera una super*icie bajo riego de +,4.2 #ectáreas, la super*icie correspondiente a cada cultio es la siguiente& C$a'r( N(. 1@. S$per;icie para %(# C$%ti(# C$%ti(
rea 69a7
Ma$z 9c#oclo: Papa mis8a precoz 5reja 9erde: Pimentón Ma$z 9grano: Jr)jol 9grano: Tomate 9precoz: Tomate precoz !urazno Cebolla 9erde: 5l*al*a Pasto Panicum máimo TOTAL
+/"4 +/"4 +4"4 7/"4 +1/"4 +./"4 67"4 7"4 74"4 +24"4 7"4 7"4 1.28.
El calendario de producción para los cultios agr$colas de la c)dula propuesta, se muestra en el Cuadro ?o"+/"
C$a'r( N(. 1. Ca%e!'ari( Pr('$cti( Pr(p$e#t( 'e %(# C$%ti(# Me# Ma$z grano Ma$z c#oclo 5reja erde Jr$jol 9grano: Papa mis8a precoz Tomate 9precoz: Pimentón
-
I!ier!( A S
S
O
N S
D
E
)era!( + M C
A
M
C C
S S
S C C
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C
C S S
T
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S
Papa precoz Cebolla !urazno 5l*al*a Pasto Panicum máimo Fuente: Elaboración
Simbolog$a&
C
C
T B
B
C
C
C
C C
S S
C
propia.
S K Siembra, T K Trasplante, C K Cosec#a, J K Jloración"
,7 Eap(tra!#piraci! P(te!cia% 6ETp7. %os resultados de la eapotranspiración por d$a, obtenidos con el paquete 5'QR 6,4, en *unción de los datos proporcionados, en este caso las temperaturas medias m$nimas y máimas y la #umedad relatia, se indican a continuación" C$a'r( N(. 1. C%c$%( 'e %a Eap(tra!#piraci! P(te!cia% 6""F'a7 ETp
-$! ."12
Fuente: Elaboración
-$% A*( ."14 6"+A
Sep 6"16
Oct N( 2".+ 2"+4
Dic E!e 6"11 6"A+
+e, 6"7
Mar 6"/2
A,r Ma& 6"+ ."A2
propia sobre la base del ABRO 3.1.
c7 C(e;icie!te 'e c$%ti( 6c7 Para el proyecto se #an asumido los coe*icientes de cultio incorporados en el paquete 5'QR 6,+, de acuerdo a las caracter$sticas climáticas de la zona" %os alores asumidos corresponden a los datos ya procesados en *unción de la c)dula de cultios y el ciclo de estos que tambi)n ya se encuentran inmersos en el paquete" En *unción de los datos introducidos en el paquete, se #an obtenido los alores que se indican a continuación"
C$a'r( N(. 1. C(e;icie!te 'e C$%ti( c C$%ti( Ma$z 9c#oclo: Papa mis8a precoz 5reja 9erde: Pimentón Ma$z 9grano: Jrijol 9grano: Tomate 9precoz: Papa precoz !urazno Cebolla 9erde: 5l*al*a Pasto Panicum m"
Fuente: Elaboración
-$! 4"4 4"A7
-$% 4"2+ +"+7 4"7
A*(
Sep
Oct
N(
4"6. 4"1 +"4.
4"16 +"+7
+"+7 4"17
4"/4
Dic
E!e
+e,
Mar
A,r
Ma&
4"2+ 4"/4 4".7 4"2+
4"16
4"27 +"47
4".
+".4
4"A4 4"2. 4". 4"4
4"7 4"16 4"/1 4"17
+"47 4"1+ 4"14
4"6+ 4"2+
4"16 4"1
+"+7 +"+7
4"1 4"14
4"2+ +"+7
4"1 +"+7
+"+7 +"+7
4"17 +"+4
4"/7 4"77 4"A. +"4A 4"74
+"+6 4"64
4"14 4"+4
4"A7 +"+2 4".4
+"47 +"+7 4"64
propia sobre la base del ABRO 3.1.
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4"// 4"74
4"6 4"/4
+"41 4"14
4"// 4"7
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'7 Eap(tra!#piraci! Rea% 6ETR7 %a Eapotranspiración real 9ETQ: para cada uno de los cultios programados se determina a partir de la ETp y el Ic de cada cultio" %a ETQ mensual para los di*erentes cultios se obtiene multiplicando los coe*icientes ponderados de Ic de cada mes por los alores de eapotranspiración potencial sobre la base de la ecuación siguiente& ETR : c / ETp donde& ETR : Eapotranspiración Qeal mensual c : Coe*iciente de cultio ponderado para cada mes ETp : Eapotranspiración potencial %os resultados encontrados para la ETQ mensual con el paquete 5'QR 6,4, se muestran en el Cuadro ?o" +A" C$a'r( N(. 1J. Eap(tra!#piraci! Rea% T(ta% p(r Me# 6""7 ETR
-$! -$% A*( Sep Oct N( Dic E!e +e, 246"+6 6.+"6 626"7+ 2//"A. 716"1+ 2A1"47 7/"7+ 11+"21 764"AA
Mar A,r Ma& 7.4"/1 266"1A 214".+
e7 Precipitaci! e;ectia 6Pe7 %a precipitación e*ectia se determinó aplicando el paquete 5'QR 6,+, en base a los datos de la precipitación de la estación climatológica de Vallegrande, que tiene in*ormación registrada desde +A27 #asta la actualidad" Para la determinación de la precipitación e*ectia 9Pe*:, se empleó el m)todo del porcentaje *ijo de precipitación, de acuerdo a la siguiente *órmula& Pe; : a / Prec donde& Pe; : Precipitación e*ectia mensual en mm" a : Porcentaje *ijo que se da en *unción a la escorrent$a y percolación pro*unda de la zona, normalmente las perdidas son de +4 a 64 D" Prec. : Precipitación media mensual en mm" %a región se caracteriza por aportar parte de la demanda de agua en *orma de lluia, cuyos olGmenes ar$an mes a mes y de a;o en a;o, por lo que es necesario calcular el alor de la precipitación mensual al 17 D de persistencia o precipitación con*iable, que es el 17D de probabilidad de ocurrencia 9seguridad de presentarse 6 de cada 2 a;os:" %os resultados obtenidos en el paquete 5'QR 6,+ se presentan en el Cuadro ?o" .4" C$a'r( N(. 2. Precipitaci! E;ectia 6""7 MTCB CONSULTORES ASOCIADOS S.R.L.
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Prec. Pe;
-$!
-
%$A*(
Sep
Oct
N(
Dic
+6"+4 4"44
+4".4 4"44
+."14 4"44
.4"A4 4"1.
24"+4 +/"4
/."A4 62"6.
A"/4 +22".4 +.4"+4 /." AA"6/ 4"4
E!e
+e,
Mar
A,r
Ma&
12"74 26"/4
2+"A4 +1"7.
+1"+4 /7/"64 44"44 672"7/
T(ta%
;7 De"a!'a !eta ( C(!#$"( teric( 6D!7 Qepresenta la demanda teórica de agua que requiere un cultio en un periodo de tiempo dado" Se obtiene restando la precipitación e*ectia 9Pe*: de la eapotranspiración real 9ETQ:" D! : ETR = Pe; donde& D! ETR Pe;
: Qequerimiento de riego mensual del cultio, en mm" : Eapotranspiración mensual del cultio, en mm" : Precipitación e*ectia mensual en mm"
Para trans*ormar a metro cGbico por #ectárea, se multiplica por +4 los alores encontrados, toda ez que un mil$metro de altura de agua equiale a +4 m6#a" %os resultados obtenidos con el paquete 5'QR 6,+, se presentan en el Cuadro ?o" .+" y Cuadro ?o" .." C$a'r( N(. 21. De"a!'a !eta ( Re$eri"ie!t( Net( 6D! e! ""7 -$!
-
%$A*(
1."+A
2/"67
77".6 +46"A+ +4"/A
D!
Sep
Oct
N(
Dic
E!e
./"16
64"72
6A"72
+e,
Mar
A,r
Ma&
+2".4
77"4+
A2"+/ @.1
A"A.
T(ta%
C$a'r( N(. 22. Re$eri"ie!t(# Net(# & U!itari(# 6%F#7 & 6%F#F9a7 -$!
-
%$A*(
R!
/A"A+
2.".6
6"1. +7"17 +/4"14
R!
4".
4"+1
4".+
Sep 4"24
Oct 4"2+
N(
Dic
E!e
+e,
Mar
A,r
Ma&
/6"2.
74"A/
/7"/A
+"66
6+"26
/+"1/
".2
4"+4
4"++
4"+7
4"42
4"47
4".+
4"67
T(ta% 2.8J
*7 E;icie!cia t(ta% 'e rie*(. %a e*iciencia del sistema de riego #a sido estimada de acuerdo a la eperiencia en sistemas de riego similares, estando preisto un +44D para la e*iciencia de captación, A4D para el sistema de conducción principal que será reestido con #ormigón ciclópeo" Para la e*iciencia de conducción parcelaria se estableció un alor de 4D" %a e*iciencia de aplicación del riego, en sistemas similares de acuerdo a trabajos de inestigación realizados a escala nacional a cargo de un eperto en riegos de la J5R, reportó e*iciencias de aplicación entre 24 a 4DB considerando que en la zona del proyecto no eiste una tradición importante de riego se puede considerar que la e*iciencia de aplicación puede alcanzar a un 26D aproimadamente" Por lo tanto, la e*iciencia de riego total será& E;t : E;p / E;c / E;a / E;'
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E;t : + 4"A4 4"4 4,/4 K 4"26 donde& E;t E;p E;c E;' E;a
: : : : :
E*iciencia de riego total" E*iciencia de captación" E*iciencia de conducción" E*iciencia de distribución" E*iciencia de aplicación"
'ajo estos parámetros, se obtiene una e*iciencia total del sistema del 26D, lo cual se considera racionalmente alcanzable y sobre todo conserador" 97 De"a!'a ,r$ta ( re$eri"ie!t( 'e rie*( ,r$t( 6L"i!a Br$ta7. %a dotación de agua a las parcelas de cultio, se determina de la relación entre la necesidad de riego de los cultios y la e*iciencia del sistema" %os cálculos se realizaron solo para la situación *utura con proyecto, una ez implementadas las obras proyectadas" Estos datos ienen de la relación entre la necesidad de riego de los cultios y la e*iciencia del sistema por captación, conducción, distribución y aplicación al niel de área de riego o parcela, estimada en 26D para la situación con proyecto" En el análisis de la e*iciencia de riego se consideró el m)todo de riego por graedad ya sea por surcos o inundación, partiendo de la *orma de manejo del agua al niel de parcela y la eperiencia de los agricultores de la zona" %a demanda de agua de riego para el proyecto, de acuerdo al total de la super*icie a regar tanto en la )poca de inierno como en erano, está satis*ec#a con el caudal preisto a captarse mediante la obra de toma que esta ubicada en la presa de regulación y que captará las aguas reguladas en *unción de la demanda" %a determinación de las demandas brutas, se realizó mediante la ecuación siguiente& D, : D! / 1FE;t donde& D, : !emanda unitaria bruta al niel de parcela D! : !emanda unitaria neta al niel de parcela E;t : E*iciencia de riego total" %os resultados obtenidos se resumen en el Cuadro ?o" .6" C$a'r( N(. 23. De"a!'a Br$ta 'e rie*( 6D,7 6""7 & De"a!'a t(ta% 'e rie*( 6%F#7 -$! D, Dt
-
%$A*(
Sep
Oct
N(
+71". +44"A +.4"6. ../"6 .6/"+ 7".2 +7."6+ A+"AA +."6A 627"/ 674"+. +6"+
i7 Ca$'a% U!itari( C(!ti!$( 67 Qesponde a la ecuación siguiente& : D, / 1F6! / 9 / 3 #e*7
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Dic
E!e
//"76 7"1/ +++"46 +26"+.
+e,
Mar
A,r
.+"/+ 6A"A6
64"A6 ++A"7 /"21 +62"77
Ma& .47"+2 +A.".2
T(ta% +"2.A"6 +"A74".4
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donde& D, ! 9
: : : :
Caudal unitario continuo 9ltsseg#a: !emanda unitaria bruta 9m 6#a: ?Gmero de d$as del mes a regar ?Gmero de #oras del d$a a regar C$a'r( N(. 28. Ca$'a% U!itari( C(!ti!$( 67 6%F#F9a7
-$!
4"/+
-$% 4"6
A*(
Sep
4"27
4"1
Oct
N(
4"
4"..
Dic 4".7
E!e
+e,
4"6.
4"4A
Mar 4"+.
A,r
Ma&
4"2/
T(ta%
4"11
@.82
!e acuerdo a los resultados obtenidos, la demanda máima corresponde al mes de octubre con 4, litrosseg#a, siendo este el caudal entregado en la obra de toma, es decir se toma en cuenta la e*iciencia de captación, conducción y aplicación 927,AD:" 5simismo, se #a considerado un tiempo de riego de .2 #oras al d$a, durante todo el mes" 7 S$per;icie 'e rie*( 'e %(# c$%ti(# pre#e!te# e! e% "e# c(!#i'era'(. %os resultados de la super*icie total de riego de los cultios para cada mes, se presentan en el Cuadro ?o" .7" Para obtener estos resultados se utilizó la epresión& SUPt :
SUP
donde& SUPt SUP
: Super*icie total de riego, cultiada por mes en #a" : Sumatoria de la super*icie de riego de cada cultio por mes, en #a" C$a'r( N(. 2@. S$per;icie t(ta% 'e rie*( p(r "e# 69a7
SUPt
-$! -$% A*( Sep Oct N( Dic E!e +e, Mar A,r Ma& .//"17 ./1"/4 226"+ 2+6"+7 2+6"4 /6"1. 2/1"1 214"/ 2/"4 7A2".. .AA"74 ./2"41
7 )(%$"e! t(ta% 'e rie*( p(r "e#. Este olumen se calcula, e*ectuando la sumatoria de los olGmenes de riego de cada cultio, en el mes considerado, de acuerdo al siguiente procedimiento& )OLt :
)OL
!onde& )OLt : Volumen total de riego por mes, en m6" )OL : Sumatoria del olumen de riego de cada cultio por mes"
C$a'r( N(. 2. )(%$"e! t(ta% 'e rie*( p(r "e# 6"37
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-$! )OLt
-
%$A*(
Sep
Oct
N(
Dic
E!e
+e,
Mar
A,r
Ma&
T(ta%
2+A,77. .14,..6 766,.2 A67,6+4 A1,.4/ 61+,A/2 6++,.+ 246,1 +4+,6.+ +6,11A 67,A61 72+,/A7 7,24A,.2+
CALIDAD DEL AGUA PARA RIEGO
%os resultados obtenidos de los ensayos sobre la calidad del agua, trans*ormados a unidades estándar para la interpretación respectia, se presentan en el Cuadro ?o" .1" C$a'r( N(. 2. Re#$%ta'(# 'e a!%i#i# $"ic( 'e% a*$a 'e para rie*( IDENTI+ICACION Sitio de la presa
PH 1"6
CE Micr("9(#Fc" /67"4
CATIONES SOLUBLES 6"eF%tr7
Ca K 2
M* K2
NaK1
4"1
+"2
6"64
ANION SOLUBLE 6c%7 6"eF%tr7 4"24
BORO 6pp"7 F"F
+$e!te Qesultados de las muestras recientemente analizadas 9er A!e/( 1:
Qealizando un análisis de los resultados, los alores muestran que la calidad del agua para riego es apta para la irrigación aunque con ciertas medidas de precaución en la )poca de estiaje" Re%aci! 'e A'#(rci! 'e S('i( 6RAS7 En base a los cationes intercambiables CaU., MgU. y ?aU puede calcularse el alor de la Qelación de 5dsorción de Sodio 9Q5S:, para e*ectos de cálculo se tomará los alores de los resultados de los ensayos" %a interFrelación de la CE y Q5S se interpreta mediante el uso del diagrama para la clasi*icación de las aguas para riego que se encuentra en el manual del Centro Qegional de 5yuda T)cnica 5
RAS =
+2
Ca
+ +2
+ Mg 2
=
3,30 0 ,70 + 1 ,40
= 3.22
2
!e acuerdo al manual antes citado, el resultado de esta interFrelación corresponde a la Clasi*icación C.FS+B 9Tabla %"V" Wilco:" a7
C%a#i;icaci! Sa%i!a
C2
Corresponde a las aguas de salinidad media, puede usarse para riego en la mayor parte de los cultios, en casi cualquier tipo de suelo con muy poca probabilidad de que se desarrolle salinidad" 5unque se deben tener algunas precauciones sobre todo en la )poca de estiaje donde la concentración de las sales se incrementa, mientras que en la )poca lluiosa esta concentración baja a nieles de bajo riesgo"
,7
C%a#i;icaci! S'ica
S1
Corresponde a las aguas de bajo contenido en sodio, pueden ser usadas en todos los suelos y en todos los cultios, sin ningGn peligro" En suelos de tetura *ina, el sodio representa un peligro considerable, más aun, si dic#os suelos poseen una alta capacidad de intercambio de cationes, especialmente bajo
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condiciones de laado de*iciente, salo que el suelo, contenga yeso" El alor del Q5S de los análisis de aguas del área del proyecto tiene un alor de 6".." 5 partir de los parámetros ealuados, se puede concluir que las aguas del r$o %a Cienaga, de acuerdo a la clasi*icación de aguas para riego de la Hniersidad de Cali*ornia y el departamento de aguas de
ESTUDIO DE REGULACIÓN
El cálculo de regulación consiste, en esencia, en e*ectuar un balance #idráulico mensual de las aportaciones que llegan al embalse y de las demandas que se deben satis*acerB cuando las primeras son superiores se incrementa el olumen de embalse y en caso contrario disminuye" Como es natural, puesto que el olumen máimo de embalse está pre*ijado en cada una de las #ipótesis estudiadas, resulta que en unas ocasiones el embalse tendrá que erter y en otras no podrá suministrar, durante algunos meses, toda el agua que precisan los cultios de la zona" El estudio de regulación se basa en la ecuación *undamental de 'alance >$drico& A E I D : ) !onde& A : E : I : : ) :
5porte o olumen de entrada al aso durante el interalo t" Eaporación en el aso durante el interalo t"
En este sentido los datos necesarios para realizar los cálculos son, además de las caracter$sticas *$sicas del embalse, las series de aportaciones y demandas mensuales y la de*inición del concepto de garant$a" %a serie #istórica de aportaciones que #a sido calculada a partir de un Modelo PFE, se detalla en el A!e/( @" Para determinar las demandas mensuales, en primer lugar es preciso conocer los alores, mes a mes de las demandas de agua que se pretende satis*acer desde el embalse que son de dos tipos& +: demandas de riegos y .: p)rdidas de eaporación e in*iltración" Por cuanto se re*iere a las primeras se #an utilizado las dotaciones que corresponden a siguiente cedula de cultios" El balance #$drico correspondiente se adjunta en el A!e/( 8" En el caso de la eaporación es eidente que su olumen total mensual depende, además de los alores espec$*icos de la eaporación, de la super*icie de eaporación y, en de*initia, del olumen embalsado cada mes" C$a'r( N(. 2. Ce'$%a 'e C$%ti(# C$%ti(
Me# 'e #ie",ra
Ma$z 9c#oclo: Papa mis8a precoz 5reja 9erde:
5gosto (ulio Mayo
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rea 69a7 +/"4 +/"4 +4"4
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Pimentón Ma$z 9grano: Jr)jol 9grano: Tomate 9precoz: Papa precoz !urazno Cebolla 9erde: 5l*al*a Pasto Panicum m"
Marzo ?oiembre ?oiembre Marzo ?oiembre 5gosto Marzo !iciembre !iciembre TOTAL
7/"4 +1/"4 +./"4 67"4 7"4 74"4 +24"4 7"4 7"4" 1.28.
El concepto de garant$a en el sericio que proporciona el embalse es muc#o más pol)mico que los anteriores ya que eisten arias posibilidades de de*inición, cada una con sus entajas e inconenientes, y no eiste una aceptación uniersal de ninguna" En de*initia se trata de determinar el porcentaje de *allos que se pueden producir durante la ida Gtil de la presa, ya sea re*erido al tiempo ó al olumen, puesto que es eidente que no es lo mismo un *allo de un mes que de tres seguidos, ni serir el 4D de la demanda mensual que no poder suministrar nada" Por otra parte la determinación de series de la su*iciente longitud y su tratamiento estad$stico son temas de enorme importancia, a *in de *ijar, con toda seguridad la altura óptima de la presa" En este caso se #an realizado los cálculos empleando las simples series #istóricas deducidas en el A!e/( 3 y se #a de*inido la garant$a de di*erentes maneras&
El cociente entre el olumen total que se #ubiera podido serir con las condiciones #idráulicas que se #an presentado durante la serie de a;os considerada, y el olumen total de la demanda" Porcentaje de meses sin *allas mensuales" Porcentaje de a;os sin *allas anuales"
%a simulación de la operación del embalse #a sido realizada para una altura de la presa de 66"+7 m desde el niel del lec#o #asta el ertedero, obteni)ndose los resultados que se indican en el A!e/( @B un resumen de los mismos se detalla a continuación" C$a'r( N(. 2J. Re*$%aci! 6128 9a7 H 6"7
)t(ta% 6"37
66,7
7,4+/,7/7
)"$ert( 6"37
)e",a%#e 6"37
)S 6"37
)NS7 6"37
+,.64,144 6,17,/7 621,+A6,274
D 6"37
N4 a5(# c(! ;a%%a
/A7,A+ 621,A,2+
VS& Volumen Serido V?S& Volumen ?o Sericio !& !emanda total 9riego, in*iltración y eaporación:
C$a'r( N(. 3. Gara!ta 'e% S$"i!i#tr( 6128 9a7 H 6"7 66"+7
)(% Seri'(FDe"a!'a 6Q7 AA"
Gara!ta Me#e# c(! ;a%%a# A5(# c(! ;a%%a# 6Q7 6Q7 4"21 7"/
+i*$ra N(. 3.
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6
N4 t(ta% 'e ;a%%a# "e!#$a%e# 6
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Gara!ta 'e S$"i!i#tr(
%os resultados obtenidos permiten comprobar que para una altura de la presa de 66"+7 m desde el niel del lec#o #asta el ertedero, se obtienen resultados satis*actorios para la garant$a del suministro de agua para riego considerando un área optima bajo riego de +,4.2 #a" J
CRECIDAS DE DISE
.1. Met('(%(*a El análisis #idrológico de crecidas de dise;o para la cuenca del r$o %a Cienaga en el sitio de la Presa Casas Viejas está basado en la aplicación de la metodolog$a del SCS, donde las precipitaciones empleadas corresponde a una serie anual de precipitaciones obtenidas a partir de precipitaciones máimas anuales de .2 #r, analizadas para distintas *recuencias y adaptadas a una distribución teórica óptima de acuerdo a pruebas estad$sticas aplicables en estos casos" El m)todo #idrológico que se aplica es del tipo precipitación F escurrimiento, segGn SCS, el mismo que usa como alores de entrada, parámetros de precipitación y de *isiogra*$a de la cuenca para determinar como alores de salida los #idrogramas de crecidas en el sitio determinado" El m)todo adoptado puede resumirse en los siguientes puntos& +: !e*inición de las crecidas de dise;o X Periodo de QetornoB .: 5nálisis de datos pluiom)tricos disponiblesB 6: !e*inición de los parámetros *$sicos de la cuenca, identi*icación de las áreas de inter)s, determinación del coe*iciente C? segGn SCS que depende de la *isiogra*$a, uso de la tierra y tipo de sueloFegetación de las cuencas, tiempo de concentraciónB 2: 5plicación del m)todo de la SCS que genera crecidas de dise;o" .2. Se%ecci! 'e %a Creci'a 'e Di#e5( Hno de los principales parámetros para la estimación de las crecidas de dise;o es el Yperiodo de retornoZ, que esta re*erido al interalo de recurrencia del mismo, es decir
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segGn la *recuencia de ocurrencia del eento que está de*inido como el periodo promedio de tiempo en el que uele a suceder el mismo eento con las mismas caracter$sticas de olumen y duración" 5 continuación se detallan criterios que in*luyen en la selección del periodo de retorno de dise;o& +: .: 6: 2:
Tipo y magnitud de la estructuraB Consecuencias en caso de *allaB Contrastes económicosB Hbicación de la estructura 9por ejemplo si aguas abajo de la estructura se ubican poblaciones yo áreas residenciales:
%as condiciones para determinar la crecida de dise;o *ueron de*inidas sobre la base de la clasi*icación de riesgos que se presentan en los Cuadros ?o" 6+ a ?o" 62, propuesta por la
A%t$ra M/i"a 'e %a Pre#a V"W Mayor a 7 m pero menor a +. m
C$a'r( N(. 32. C%a#i;icaci! #e*! e% p(te!cia% 'e rie*( Ra!*( P(te!cia% 'e Rie#*( 'ajo Signi*icatio 5lto
P?r'i'a P(te!cia% 'e i'a# 9$"a!a# ?inguna ?o mas de diez Mas de diez
P?r'i'a Ec(!"ica P(te!cia% M$nima Signi*icatia =rande
C$a'r( N(. 33. Cate*(ri0aci! 'e% tip( 'e pre#a #e*! e% !ie% 'e #e*$ri'a' Ma*!it$' 'e %a Pre#a Peque;a Media =rande
Ba( Categor$a < Categor$a << Categor$a <<<
Ra!*( P(te!cia% 'e Rie#*( Si*!i;icati( Categor$a << Categor$a << Categor$a <<<
A%t( Categor$a << Categor$a << Categor$a <<<
C$a'r( N(. 38. Ca$'a%e# 'e 'i#e5( rec("e!'a'(# #e*! %a "a*!it$' & p(te!cia% 'e rie*(
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Magnitud de la Presa
Qango Potencial de Qiesgo Signi*icatio >+ 444 >+ 444 >. 444
'ajo 4"7L>744 >+44 >.44
Peque;a Media =rande
5lto >+ 444 >. 444 >. 444
!e acuerdo con las recomendaciones descritas en los manuales mencionados anteriormente y considerando la capacidad de ida Gtil, el periodo de retorno de >.444 es apropiado para la determinación de la crecida de dise;o para la estructura de la presa Casas Viejas" .3. N$"er( 'e C$ra CN El numero de cura C? 9Quno**: es un numero adimensional que representa a la relación precipitaciónFescurrimiento de la cuenca" El C? es *unción de los tipos suelo, de su cobertura y de las condiciones de #umedad antecedentes" %os suelos #an sido clasi*icados en cuatro grupos 5, ', C y ! en acuerdo al potencial de escorrent$a" Hna ez clasi*icado el grupo de suelo que corresponden a la cuenca %a Cienaga se procede a determinar Yla clase de uso y tratamiento del sueloB con objeto de determinar los complejos de cubiertas >idrológicasZ re*iri)ndose a la naturaleza de la cubierta egetal" Es tambi)n el conocimiento de las condiciones de #umedad del suelo precedente y la H"S" Conseration se;ala las siguientes condiciones& Condición <& Esta es la condición que presentan los suelos de una cuenca en que los suelos están secos" Condición <<& El caso promedio de aenidas anuales, es decir, un promedio de las condiciones que #an precedido a la ocurrencia de la aenida máima anual en numerosas cuencas" Condición <<<& Esta se presenta cuando #a lloido muc#o y el suelo esta casi saturado" Con estos dos antecedentes de*inidos 9condición #idrológica de egetación y condiciones precedentes de #umedad:, se determinan el numero de las curas de escurrimiento directo" C$a'r( N(. 3@. C%c$%( CN Clasi*icación de Suelos Clasi*icación Clase << <<<
Subclase << es <<< es
#idrológica suelos 5 ' ' C C
rea D del área C? C? D ponderado 98m. : total Cond" << Cond" <<< Cond" << Cond" <<< ". 1"12 1+ / 7"74 /"// .+"6 .4"4A 1 A4 +7"/1 +"4 ++"/ +4"A7 /+ 1 /"/ "72 ."/ ."27 7A 11 +"27 +"A /."6 7"11 11 11 27".7 27".7 +4/ +44 ?umero de Curas& 12"72 4"2. ?umero corregido& 12 4
En la in*ormación de las caracter$sticas de la cuencaFsueloFcobertura se #a determinado el C? para la condición << que se considera como situación promedio y para la condición <<< que signi*ica una situación #Gmeda"
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Para el cálculo de una crecida máima con un periodo de retorno de +444 ó .444 a;os se usa el promedio de la condición << y <<<& C? 11" !urante una lluia etrema con una duración de aproimadamente / #oras #ay di*erentes condiciones de suelo" Por eso el alor promedio de las dos condiciones seria el alor el más representatio" .8. Creci'a# 'e Di#e5( para %a Pre#a Ca#a# )iea# Hna ez que se tiene determinadas las precipitaciones máimas para di*erentes periodos de retorno, junto con los parámetros *$sicos de las cuencas se determinaron las crecidas de dise;o aplicando el m)todo del SCS 9er A!e/( :" El #idrograma obtenido para una crecida de + 444 y . 444 a;os se presenta en la Jigura ?o" 2" %os alores de las crecidas de entrada para > + 444 y > . 444 *ueron aproimadamente de +2"6 m 6s y de +//".1 m6s respectiamente para el embalse de Casas Viejas" En el Cuadro ?o" .+ se muestran los caudales máimos de crecida para di*erentes interalos de periodos de retorno" En el A!e/( se presentan los listados completos de las crecidas de dise;o con per$odos de retorno de 7, 744, + 444 y . 444 a;os" Para el !ise;o !e*initio de las estructuras de aliio del presa Casas Viejas, se recomienda aplicar la crecidas de . 444 a;os para calcular el transito de aenidas, tomando en cuenta la topogra*$a de*initia del aso y el *uncionamiento de las compuertas"
+i*$ra N(. 8. Hi'r(*ra"a# 'e Creci'a# 'e Di#e5(
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C$a'r( N(. 3. Ca$'a%e# M/i"(# 'e %a# creci'a# 'e 'i#e5( para 'i;ere!te# peri('(# 'e ret(r!( Periodo de Qetorno 9a;os: 7 744 + 444 . 444 7 444
Caudal Máimo de la Crecida de !ise;o 9ms: /+"2 .6."72 +2"6 +//".1 .A4"A.
Para la estimación de las crecidas durante la *ase de construcción se recomienda el uso de las crecidas con periodo de retorno de 7 a;os segGn el Cuadro ?o" 6/, que se basa en la ealuación de eentos etremos" 1
TRANSITO DE A)ENIDAS
El transito de aenidas es un procedimiento para determinar el tiempo y la magnitud del caudal en un punto de un curso de agua utilizando #idrogramas conocidos o supuestos en uno o más puntos aguas arriba" Si el *lujo es una creciente, el procedimiento se conoce espec$*icamente como transito de crecientes" En un sentido mas amplio, el transito de caudales puede considerarse como un análisis para seguir el caudal a tra)s de un sistema #idrológico, dada una entrada" %a di*erencia entre el transito de sistemas agregados y distribuidos es que en un modelo de sistema agregado, el *lujo se calcula como una *unción del tiempo Gnicamente en un lugar particular, mientras que en un sistema de transito distribuido el *lujo se calcula como una *unción del espacio y el tiempo a tra)s del sistema"
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El transito por m)todos de sistemas agregados se conoce algunas eces como transito #idrológico, y el transito por m)todos distribuidos se conoce como transito #idráulico" .1. Tra!#it( 'e pi#ci!a !ie%a'a 6Tra!#it( A*re*a'(7 El transito de piscina nielada es un procedimiento para calcular el #idrograma de *lujo de salida desde un embalse con una super*icie de agua #orizontal, dado su #idrograma de entrada y sus caracter$sticas de almacenamientoFcaudal de salida" Calculado el transito con las planillas presentadas en el A!e/( J, para di*erentes periodos de retorno, se #an obtenido los caudales pico de entrada y salida que se indican en el Cuadro ?o" 61" C$a'r( N(. 3. Ca$'a%e# pic( para 'i;ere!te# peri('(# 'e ret(r!(
entrada9m6s: salida 9m6s:
T : @ +6.".4 ++A"A7
T : 1 +2"6 +2."/.
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T : 2 +//".1 +7A"A+
T : @ .A4"4. .1A"//
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BIBLIOGRA+IA +" Ministerio de 5gricultura y =anader$a" =u$a para Elaboración de Estudios a !ise;o Jinal para Proyectos de Qiego" .447 ." PQR?5Q" Estudio de Jactibilidad Proyecto de Qiego Casas Viejas" .446 6" Consorcio =*5FTerra systemsCESFConsulting Engineers Salzgitter =M'>" !ise;o Jinal idrológico Proyecto Mairana" .447 2" CRQ!ECQH F P?H! X J5R" Estudio de Suelos de la Proincia de Vallegrande 7" Proyecto de !esarrollo 5gropecuario 'R% /4++ /" Vent Te C#o[" >idrológica aplicada" Mac=ra[ >ill" +"AA2 1" 5paricio" >idrolog$a de Super*icie" %imusa" +AA/ " 5l*onso 'ottega X PaGl >oogendam" Rbras de Qiego para onas Monta;osas" PQR?5Q" ."442 A" Máimo Villon 'ejar" !ise;o de Estructuras >idráulicas" Editorial !\ %u$s" .444 +4" Máimo Villon 'ejar" >idráulica de Canales" Editorial !\ %u$s" ."444 ++" Vent Te C#o[" >idráulica de Canales" Editorial %imuza" +A6
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GLOSARIO DE SIGLAS X ABRE)IATURAS
5'QR&
rea bajo riego óptimo
5'QR 6"4&
Paquete desarrollado por el PQR?5Q para el cálculo del área bajo riego optimo
C&
Coe*iciente de escurrimiento
3C&
=rados centigrados
C+S+&
Clasi*icación de suelos con *ines agr$colas
CE&
Conductiidad el)ctrica
CaUU, MgUU ?aU, IU&
Cationes
cm&
Cent$metro
ETP&
Eapotranspiración potencial
ETQ&
Eapotranspiración real
J@&
Suelos de tetura *ranco F arcillosa
#r&
>ora
]ndice ombrot)rmico
]ndice de termicidad
l&
%itro
Ic&
Coe*iciente de cultio
Im&
Iilómetro
m&
metro
M5C5&
E Ministerio de 5suntos Campesinos y 5gropecuarios
?, P I&
Macro nutrientes
P&
Precipitación pluial
Pe&
Precipitación e*ectia
PFE&
PrecipitaciónFEscurrimiento
PQR?5Q&
Programa ?acional de Qiego
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