2016
[CUENCA
NEPEÑA]
UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL CUENCA NEPEÑA 2016 FACULTAD DE INGENMIERÍA GEOGRÁFICA, AMBIENTAL Y ECOTURISMO ESCUELA DE INGENIERÍA GEOGRÁFICA
ESTUDIO HIDROLÓGICO DE LA CUENCA NEPEÑA
MELISSA INGA
2017
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CUENCA NEPEÑA 2016 ÍNDICE I.
ASPECTOS GENERALES .......................................................................... 4 1.1
INTRODUCCIÓN .................................................................................. 4
1.2
OBJETIVOS .......................................................................................... 5
1.3
INFORMACIÓN BÁSICA....................................................................... 6
1.4.1
Cuenca Hidrográfica ....................................................................... 6
1.4.2
Delimitación De Una Cuenca .......................................................... 8
1.4.3
Sub Cuenca .................................................................................. 10
1.4.4
Año Hidrológico ............................................................................ 10
1.4.5
Ciclo Hidrológico ........................................................................... 10
1.4.6
Precipitación ................................................................................. 14
1.4
DIAGNÓSTICO GENERAL DE LA CUENCA ...................................... 17
II. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA CUENCA NEPEÑA............................ 20 2.1
UBICACIÓN Y DEMARCACIÓN DE LA CUENCA .............................. 20
2.1.1
Ubicación Geográfica ................................................................... 20
2.1.2
Ubicación Política ......................................................................... 20
2.1.3
Demarcación Hidrográfica ............................................................ 21
2.1.4
Demarcación Administrativa ......................................................... 21
2.2
COBERTURA VEGETAL .................................................................... 22
2.3
DELIMITACIÓN DE LA CUENCA NEPEÑA........................................ 28
2.4
HIDROGRAFÍA DE LA CUENCA NEPEÑA ........................................ 30
2.4.1
Descripción De La Cuenca ........................................................... 30
2.4.2
Sistema De Drenaje De La Cuenca .............................................. 32
2.5
PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE LA CUENCA NEPEÑA.. 36
2.5.1
Variables Que Definen El Tamaño De La Cuenca........................ 36
2.5.3
Variables Que Definen La Forma Del Contorno De La Cuenca ... 39
2.5.4
Variables Que Determinan El Relieve De La Cuenca................... 45
2.5.5
Variables Que Determinan El Drenaje De La Cuenca .................. 52
III. EVALUACIÓN DE LA PRECIPITACIÓN .................................................. 55 3.1. RED DE ESTACIONES ............................................................................. 55 3.2. REALACIÓN PRECIPITACIÓN ALTITUD ................................................. 58 3.2.1 Método De Thiessen..................................................................... 61 3.2.2 Método De Isoyetas ...................................................................... 65 2
CUENCA NEPEÑA 2016 3.2.3 Método De Curvas De Nivel ......................................................... 67 3.2.4 Precipitacion Media De La Cuenca Por El Centro De Gravedad . 68 3.2.5 Precipitacion Media De La Cuenca Por La Altitud Media ............ 69 IV. CONCLUSIONES ...................................................................................... 70 V. REFERENCIAS ......................................................................................... 71
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CUENCA NEPEÑA 2016 I.
ASPECTOS GENERALES
1.1 INTRODUCCIÓN Durante su vida sobre la tierra el hombre ha sido testigo, muchas veces sin entenderlo, del desarrollo del ciclo del agua en la naturaleza. La distribución de los climas, la formación de las nubes y su inestabilidad, la producción de las lluvias, la variación de los niveles de los ríos, y el almacenamiento de agua en depósitos superficiales o subterráneos son temas en cuyo estudio se ha venido profundizando a lo largo de los años, conformando una rama de la física que se conoce como Hidrología. El presente informe complementa con información descriptiva y analítica de las condiciones físicas, geomorfológicas y la evaluación de las precipitaciones de la cuenca del Río Nepeña. El cálculo de los parámetros así como la precipitación media de la cuenca por cinco métodos han sido realizados en función a datos que se han tomado de instituciones como el ANA, SENAMHI y estudios hidrológicos que se han realizado a nivel de cuenca o departamento.
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CUENCA NEPEÑA 2016 1.2 OBJETIVOS 1.2.1 OBJETIVO GENERAL Determinar los parámetros y la precipitación media de la cuenca del Río Nepeña para elaboración de isoyetas.
1.2.2 OBJETIVO ESPECÍFICO Describir las características físicas de la cuenca del río Nepeña. Calcular los parámetros geomorfológicos de la cuenca del río Nepeña. Calcular la precipitación por tres métodos.
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CUENCA NEPEÑA 2016 1.3 INFORMACIÓN BÁSICA 1.4.1 CUENCA HIDROGRÁFICA La cuenca es la unidad hidrológica superficial más utilizada. Consiste en una porción de territorio que se puede aislar de forma que si esta fuese impermeable toda el agua que escurriría por ella drenaría por un mismo punto. Se pueden reconocer dos tipos de cuencas: endorreicas y exorreicas. Las cuencas endorreicas son aquella que terminan en un lago central y cuenca exorreicas aquellas cuencas que drenan fuera de la unidad hidrológica. Es un elemento que permite controlar las cantidades de agua para poder hacer una contabilidad de la misma. (Bateman, 2007) La cuenca hidrográfica se define como una unidad territorial en la cual el agua que cae por precipitación se reúne y escurre a un punto común o que fluye toda al mismo río, lago o mar. En esta área viven seres humanos, animales y plantas, todos ellos relacionados (Sing, 1989). A. Elemento de una cuenca a) Río: Es un sistema dinámico de flujo de agua y sedimentos que controlan la función biológica de la tierra. Son los corredores activos más importantes que tiene la naturaleza y dependen de estos para el equilibrio de la vida. b) Vegetación Presenta un papel crucial en la morfología fluvial y se considera la que estabiliza el terreno. Tanto a nivel de río como a nivel de cuenca la vegetación es un retardador del flujo. c) Lago Es un cuerpo de agua natural que mantiene un equilibrio biológico muy delicado con el resto de la naturaleza. Los fenómenos asociados en lagos son complejos y requieren para su estudio de un grupo interdisciplinario. Incluye la biología, la limnología, hidrología, hidráulica, sedimentología, termodinámica, etc.
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CUENCA NEPEÑA 2016 d) Superficie del terreno Es la superficie que compone la cuenca, contiene los lagos y ríos y alimenta los acuíferos por medio de la infiltración. Además la fuente para obtener el sedimento que alimenta los ríos y lagos. Contiene los nutrientes para la
vegetación y en parte es utilizada por el
hombre para su explotación. Está íntimamente ligado con el agua pues es su conductor y contenedor.
B. Características de una cuenca El parteaguas es la línea imaginaria que divide la parte más alta de las cuencas de manera que las aguas de lluvia que caen se reparten en una u otra cuenca. De esa forma la cuenca sólo tiene una salida por donde pasa el cauce principal de la misma. Los demás cursos de agua desembocan en el cauce principal y se denominan tributarios. Las cuencas formadas por el cauce tributario son cuencas tributarias o subcuencas. Entre mayor densidad de tributarios una cuenca responde más rápido a una precipitación o tormenta. De hecho una de las formas como se distingue una cuenca es por el orden de tributarios que la conforman
C. Ecuación de conservación de la masa de una cuenca Para esto se ha de escoger un volumen de control en el territorio. La cuenca puede ser un buen limitador del espacio en cuestión. Debe incluir el volumen inmediatamente por encima y por debajo de la misma superficie del terreno pero no mucho más allá. (Bateman, 2007). La ecuación de puede expresar como el volumen que entra en el volumen de control menos el volumen que sale del volumen de control es exactamente el volumen que se queda. Este balance descrito así parece simple pero en la práctica es complejo porque implica una labor de medición de las cantidades que entran y salen de la cuenca durante periodos de tiempo elevados. Estos volúmenes son básicamente la lluvia y las fuentes de agua que provienen de los acuíferos. Las aguas que salen de la cuenca son la infiltración del terreno y el cauce y el flujo de agua del cauce principal. 7
CUENCA NEPEÑA 2016 El agua almacenada corresponde a las aguas que se recogen en los depósitos, embalses y lagos dentro de la cuenca. Esta relación en forma de ecuación se puede expresar como:
𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑛𝑡𝑒 − 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑎𝑙𝑚𝑎𝑐𝑒𝑛𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑎
𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑛𝑡𝑒 = 𝑖𝑛𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 + 𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑐𝑎𝑢𝑐𝑒 𝑝𝑟𝑖𝑛𝑐𝑖𝑝𝑎𝑝𝑙 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝐿𝑙𝑢𝑣𝑖𝑎 + 𝐹𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 𝐼𝑛𝑐𝑟𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑎𝑙𝑚𝑎𝑐𝑒𝑛𝑎𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑙𝑎𝑔𝑜𝑠 𝑦 𝑒𝑚𝑏𝑎𝑙𝑠𝑒𝑠
1.4.2 DELIMITACIÓN DE UNA CUENCA La delimitación de una cuenca se hace sobre un plano a curvas de nivel, siguiendo las líneas de divortium acuarum o líneas de las altas cumbres.
Figura 1. Delimitación de un río X correspondiente al punto P
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CUENCA NEPEÑA 2016 Con el fin de establecer grupos de cuencas hidrológicamente semejantes, se estudian una serie de características físicas en cada cuenca:
a) Superficie: se refiere al área proyectada en un plano horizontal, la cual se determina con planímetro. b) Topografía: se describe a través de dos gráficos característicos: Curva hipsométrica: representa la relación entre la altitud en m.s.n.m. y la superficie que queda por encima de dicha altitud Polígono de frecuencia de altitudes: es la representación gráfica de la distribución en porcentaje de las superficies ocupadas por diferentes escalones altitudinales. c) Altitudes características: se obtienen a partir de los gráficos obtenidos de la topografía. Altitud media: es la ordenada media de la curva hipsométrica. Altitud más frecuente: es el escalón que alberga el mayor porcentaje de área. d) Geología y suelos: es la información útil sobre todo para el estudio de las napas de agua subterránea y para la determinación de la escorrentía, porque la geología y el tipo de suelo son factores importantes de la infiltración. e) Glaciología: se refiere a la ubicación en la cuenca de los nevados. estos nevados cuando existen, aseguran u cierto caudal permanente en los ríos, aún en las épocas en que no hay lluvias, actúan como reservorios. f) Perfil: en muchos casos conviene dibujar el perfil longitudinal de la cuenca del curso principal, para tener una idea de las pendientes que tiene en los diferentes tramos., esto es especialmente útil en el caso de los aprovechamientos
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CUENCA NEPEÑA 2016 1.4.3 SUB CUENCA Unidad de drenaje de menor superficie que una cuenca y que forma parte de esta, constituyendo un tributario de la misma, o sea una cuenca que sale o que drena a una cuenca más grande (Sing, 1989).
1.4.4 AÑO HIDROLÓGICO Período continuo de doce meses seleccionados de manera que los cambios globales en el almacenamiento sean mínimos, por lo que la cantidad sobrante de un año al siguiente, se reduce al mínimo. En el Perú, el año hidrológico empieza en septiembre y termina en agosto del año siguiente.
1.4.5 CICLO HIDROLÓGICO El ciclo hidrológico expresa la circulación global del agua entre la superficie terrestre, los océanos, y la atmósfera. Este movimiento continuo del agua y su constante transformación configuran un proceso dinámico y complejo donde el equilibrio entre la humedad que sale de la superficie terrestre como vapor y la que regresa como líquido se mantiene. (Cuadrat, 2004). La precipitación es el conjunto de cambios que experimenta el agua en la naturaleza, tanto en su estado (sólido, líquido y gaseoso) en su forma (agua superficial, sub-superficial, subterránea, etc.) (Chereque, 1989). La presencia del agua en la naturaleza se da en diversas formas y aspectos, siguiendo un orden, una secuencia natural de una forma a otra y obedecen a leyes físicas. El ciclo hidrológico se asume que empieza con el desprendimiento de vapor de las masas de agua, oceánicas y continentales, debido al calentamiento solar y se incorpora a la atmósfera donde es desplazado por los cinturones de viento del planeta y ascendiendo a través de la atmósfera hasta cierta altura, donde al enfriarse el vapor de agua se condensa en pequeñas gotas formando niebla y nubes, que darán lugar a las precipitaciones que puede ser de nuevo evaporada y mantenerse en el aire , el resto regresa a los océanos y 10
CUENCA NEPEÑA 2016 continentes. La fracción de agua que cae sobre la tierra se almacena temporalmente en el suelo siguiendo varios caminos, parte se evapora inmediatamente desde la superficie del suelo o desde las hojas y tallos de las plantas sobre las que ha caído, parte se infiltra penetrando en el suelo desde donde reaparecerá bajo la forma de manantiales o constituirá la napa de agua subterránea que después pueden ser empleadas por el hombre; o regresará a la atmósfera como consecuencia de la transpiración vegetal, el agua precipitada que no se ha infiltrado ni evaporado, forman junto con parte del agua del subsuelo cursos de agua superficiales, como riachuelos, ríos, los que va a desembocar en lagos, mareas y océanos, desde donde comienza nuevamente el ciclo
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CUENCA NEPEÑA 2016
Fuente: Programa hidrológico Internacional de la Unesco, 2006.
Figura 2. Representación del ciclo hidrológico
Figura 3. Esquema de los principales flujos de agua en el sistema Tierra - atmósfera, mostrando el equilibrio hidrológico del planeta. E: evaporación, P: precipitación, las cifran indican la proporción de la precipitación media anual (según Chow, “Hydrologic cycle”, Encyclopedia británica, 1975)
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CUENCA NEPEÑA 2016
Fuente: Balance Hídrico Superficial, 2011
Figura 4.Esquema del Balance Hídrico
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CUENCA NEPEÑA 2016 1.4.6 PRECIPITACIÓN La precipitación es toda agua meteórica que cae en la superficie de la Tierra, tanto en forma líquida (llovizna, lluvia, etc.) y sólida (nieve, granizo, etc.) y las precipitaciones ocultas (rocío, la helada blanca, etc.). Ellos son provocados por un cambio de la temperatura o de la presión. La precipitación constituye la única entrada principal al sistema hidrológico continental (Musy, 2001). La nubes son en consecuencia, la fuente principal de la precipitación, por que las diminutas gotitas y cristales de hielo que las forman no alcanzan al suelo hasta que crecen lo suficiente para vencer el empuje de las corrientes de aire ascendentes que las mantiene e suspensión (Cuadrat, 2004). Para la formación de la precipitación se requiere la condensación del vapor de agua atmosférico. La saturación es una condición esencial para desbloquear la condensación. Varios procesos termodinámicos son convenientes para realizar la saturación de las partículas atmosféricas inicialmente no saturadas y causar su condensación:
Saturación y condensación isobárica (a presión constante),
Saturación y condensación por presión adiabática,
Saturación y condensación por presión de vapor de agua,
Saturación por mezcla y turbulencia
CUADRO 1. VELOCIDADES DE CAÍDA DE DIFERENTES GOTAS DE AGUA EN AIRE DE REPOSO (SEGÚN MUSK, 1988)
Gota de nube
Gota de llovizna
Gota de lluvia
Diámetro
Velocidad Terminal
Tiempo Empleado En Caer
(mm)
(cm/S)
100m
0.01
0.3
5 días
0.04
5.4
6 horas
0.10
27
1 hora
0.40
170
10 minutos
1.00
390
4 minutos
2.00
690
2.3 minutos
4.00
930
1.8 minutos
Fuente: José Cuadrat, Climatología, 2004.
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CUENCA NEPEÑA 2016 El enfriamiento del aire al ascender verticalmente origina no solo la condensación y el desarrollo de nubes, sino también la precipitación, existen varios tipos de precipitación según el modo por el cual el aire adquirió el movimiento ascendente, las cuales son convectiva, convergente, orográfica.
A. Precipitación Convectiva: Se relaciona con las intensas corrientes ascendentes que tienen lugar en las células de convección y suelen ser lluvias de tipo tormentoso, con chubascos y fuertes aguaceros procedentes de nubes cúmulos y cumulonimbos. Este tipo de precipitación es propio de áreas cálidas y húmedas como son las regiones ecuatoriales y tropicales y van perdiendo intensidad y frecuencia hacia las latitudes medias, donde quedan limitadas a cuatro o cinco meses durante el verano.
B. Precipitación Orográfica Se produce cuando una masa de aire es forzada a ascender por encima de una barrera montañosa, al elevarse por la ladera del barlovento, el aire se enfría, condensa y precipita. En el sotavento el efecto es contrario, las nubes se disipan, mientras el aire desciende, dando origen a un viento cálido y seco.
C. Precipitación frontal Se asocian a las superficies de contacto entre la temperatura de la masa de aire, el gradiente térmico vertical, la humedad y de los diversos índices del recorrido, que uno nombra Frentes. Los frentes fríos crean precipitaciones cortas e intensas. Los Frentes calientes generan precipitaciones de larga duración pero no muy intensas
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CUENCA NEPEÑA 2016
Fuente: Programa hidrológico Internacional de la Unesco, 2006.
Figura 5. Principales tipos de precipitación: convectiva, orográfica y frontal
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CUENCA NEPEÑA 2016 1.4 DIAGNÓSTICO GENERAL DE LA CUENCA El diagnóstico enmarcado en los siguientes aspectos fue realizado por “La evaluación de los recursos hídricos en las cuencas de los ríos Santa, Lacramarca y Nepeña en el año 2009”, estos son los siguientes:
Organizacional: La Autoridad Local Santa-Lacramarca-Nepeña comprende a la parte Media y Baja de la cuenca del río Santa, la Cuenca Lacramarca y la Cuenca Nepeña, su sede administrativa es la ciudad de Chimbote. En la parte baja de la cuenca Nepeña se encuentra la Junta de Usuarios de Riego Nepeña constituida por 08 Comisiones de Regantes. En el valle Nepeña existen 15,137 Ha. bajo riego, esta información es producto de los planes de cultivo y riego y corroborado por el PROFODUA en el año 2004.
Recurso Hídrico: El
río
Nepeña
tiene
tributarios
importantes
como
los
ríos:
Uchupacancha, Chunya, Huarapampa, Lampanin, Jimbe y el río Loco, que constituyen las fuentes de agua superficial más importantes. La capacidad máxima de captación del valle se estima en 7.00 m3/s, valor que incluye las aguas superficiales del río Nepeña, aguas de puquíos y filtraciones, agua subterránea utilizada por la Empresa San Jacinto y aguas del río Santa (Proyecto CHINECAS).
Patrón de usuarios La Junta de Usuarios cuenta con un padrón de usuarios de agua para riego, elaborado durante el año 2004-2005, el cual fue obtenido como producto del Programa de Formalización de Derechos de Uso de Agua, En el valle Nepeña el área bajo riego es 15,137 Ha, el número de predios es 4,733, y el número de usuarios es 2,655; estableciéndose 1,959 usuarios con la condición de licencias equivalente a 3,495 predios formalizados con un área total de 13,101.60 Ha.
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CUENCA NEPEÑA 2016 CUADRO 2. COMISIÓN DE REGANTES EN EL VALLE NEPEÑA COMISIONES
AREA BAJO
NUMERO DE
NUMERO DE
REGANTES
RIEGO (ha)
USUARIOS
PREDIOS
Río Loco
Macash
553
181
258
Río Loco
Pocos
658
233
389
Río Loco
Monte Común -M-V
669
129
208
Cushipampa
449
162
232
Río Larea
Larea
425
147
294
Río Jimbe
Jimbe
1 321
661
1 373
Río Nepeña
Salitre
1 360
435
758
Río Nepeña
Nepeña
9 702
707
1 221
15 137
2 655
4 733
FUENTE
Río Nepeña
TOTAL Fuente: PROFODUA
Inventario de Infraestructura de Riego y Drenaje En el valle Nepeña existen 120 canales de derivación que se localizan a las márgenes de los ríos Nepeña, Loco, Larea, Jimbe y Lampanin. En su mayoría estos canales están construidos en tierra, con estructuras de captación rústicas y en regular estado de conservación. Para el control del recurso hídrico existe una red hidrométrica conformada por 112 medidores RBC operativos, localizados en la cabecera de los canales de derivación y en algunos laterales importantes, sin embargo se requiere evaluación hidráulica.
Distribución del Agua En el periodo de estiaje (Mayo a Diciembre), la forma de distribución de aguas en el Valle Nepeña es por “Turno o Tandeo”. La desventaja de este método es que, no considera la variabilidad espacial de los suelos y, debido a que la oportunidad de riego está determinada por la duración del turno, puede haber cultivos que reciban el recurso hídrico inoportunamente. El proceso de distribución del agua para riego a nivel de comisiones de regantes se realiza con la participación directa de la 18
CUENCA NEPEÑA 2016 Gerencia Técnica de la Junta de Usuarios en coordinación con los canaleros designados para cada comisión de riego. La base para realizar esta distribución son las estimaciones de los caudales en las diferentes fuentes de abastecimiento como puquíos, filtraciones y aguas superficiales para la época de avenida. El periodo de programación para los puquíos y filtraciones (Abril a Diciembre) es cada 08 días. La distribución en cada comisión de regantes está a cargo por un sectorista de riego, entregando en promedio 1 a 2 horas/hectárea con un caudal que varía de 30 a 100 l/s. El módulo de riego aplicado actualmente en el valle Nepeña, varía de 7,200 a 14,000 m3/Ha/año en promedio; el mayor valor corresponde a algunos usuarios que realizan dos campañas al año o tienen instalados cultivos permanentes; es muy probable que estos valores sean menores en la parte baja del valle debido al elevado nivel freático existente, situación que debería analizarse.
Plan de Cultivo y Riego De acuerdo al Plan de Cultivo y Riego para la campaña agrícola 20072008, se estableció para este periodo un área bajo riego de 10,053.12 Ha en la Junta de Usuarios Nepeña.
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CUENCA NEPEÑA 2016 II.
DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA CUENCA NEPEÑA
2.1 UBICACIÓN Y DEMARCACIÓN DE LA CUENCA 2.1.1 Ubicación Geográfica La cuenca del Río Nepeña, esta localizada en el norte del Perú. Sus coordenadas geográficas están comprendidas entre los Paralelos 8°49’’ y 9° 19’’ Latitud Sur y Meridianos 77° 50’’ y 78° 41’’ Longitud Oeste.
2.1.2 Ubicación Política Políticamente la Cuenca del Rio Nepeña forma parte de las provincias de Santa, Huaylas y Yungay del departamento de Ancash; sus cauces principales discurren por los centros poblados de Moro, Jimbe, Pamparomas. Los distritos que alberga la cuenca del Río Nepeña se muestra en el siguiente cuadro: CUADRO 3. UBICACIÓN POLÍTICA DE LA CUENCA NEPEÑA
CUENCA
DEPARTAMENTO
PROVINCIA
DISTRITOS Samanco,
NEPEÑA
Ancash
Santa,
Nepeña, Moro,
Huaylas,
Cáceres del
Yungay
Perú, Pamparomas
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CUENCA NEPEÑA 2016 2.1.3 Demarcación Hidrográfica La cuenca del Río Nepeña forma parte de la Cordillera Negra, pertenece a la vertiente del Océano Pacífico e Hidrográficamente limita con las siguientes cuencas: CUADRO 4. DEMARCACIÓN HIDROGRÁFICA DE LA CUENCA NEPEÑA
PUNTO CARDINAL
CUENCA
NORTE
Cuenca del Río Lacramarca
SUR
Cuenca del Río Casma
ESTE
Cuenca del Río Santa
OESTE
Océano Pacífico
2.1.4 Demarcación Administrativa La Autoridad Local Santa- Lacramarca-Nepeña, es la encargada de administrar los recursos hídricos, en todo el ámbito de la cuenca Nepeña, la que depende administrativamente y normativamente de la Autoridad Nacional del Agua (ANA).(MINAGRI – ANA, 2009)
CUADRO 5. LÍMITES DE ÁMBITO JURISDICCIONAL PUNTO CARDINAL
ADMINISTRACIÓN LOCAL DEL AGUA
NORTE
Moche, Virú, Chao y Santiago de Chuco
ESTE
Huamachuco, Pomabamba y Huaraz
SUR
Casma y Huarmey
Fuente: MINAGRI - ANA, Evaluación de los Recursos Hídricos en las cuencas de los Ríos Santa, Lacramarca y Nepeña, 2009.
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CUENCA NEPEÑA 2016 2.2 COBERTURA VEGETAL La cuenca del Río Nepeña debido a su ubicación geográfica presenta paisajes característicos,
llanura
de
inundación,
terrazas
no
inundables,
áreas
depresionadas y áreas de cerros (PLANREHATIC, 1982). La combinación de coberturas entres desierto costero y tierras agrícolas en el valle de la cuenca, son sostenidas por el riego artificial; mientras que en la parte media de la cuenca la agricultura se practica por secano y en la parte alta de la cuenca la cobertura se caracteriza por la presencia de bofedales, pastos y lagunas formadas por los nevados. La descripción de las zonas de vida en la cuenca del río Nepeña, han sido obtenidas de estudios realizados por la Oficina Nacional de Evaluación de Recursos Naturales (ONERN) (MINAGRI – ANA, 2009).
2.2.1 Desierto Pre – Montano Esta formación ecológica se encuentra ubicada en la parte baja de la cuenca, entre el litoral y el nivel altitudinal que varía entre los 0 - 600m. Abarca 363.09 Km2, que representa un 19.23 % del área total de la cuenca. El medio ambiente se caracteriza por un clima extremadamente árido con temperaturas semi-cálidas, las precipitaciones son prácticamente nulas y muy escasas, oscilando entre 17 mm. en el sector del valle agrícola y 100 mm. sobre el nivel altitudinal superior de la formación, la temperatura
media
varía
desde
los
18°C
hasta
los
22°C,
correspondiente al sector del valle y la parte alta de la formación respectivamente. Esta formación no presenta problemas para la agricultura diversificada, en cambio, en lo que respecta a las lluvias, es sumamente crítica, por cuanto la escasez casi total de precipitaciones no permite actividad agrícola. Morfológicamente, se caracteriza por presentar dos sectores bien definidos: uno que va de plano a ligeramente ondulado, que comprende el valle agrícola y las pampas eriazas factibles de riego; y el otro, que 22
CUENCA NEPEÑA 2016 corresponde al sector de pampas y colinas sin factibilidad de riego, varia de ondulado a semi-accidentado,. Esta formación ecológica es más bien pródiga en recursos edáficos y muy pocos en recursos vegetales naturales aprovechables. No obstante, se le puede calificar como de excelente potencial económico. Presenta tres sectores o áreas diferenciadas entre sí, de acuerdo con el aprovechamiento de sus recursos edáficos y vegetales: Valle Agrícola de la Costa, Pampas Erizas y Pampas y Colinas Per-Áridas. La formación se caracteriza por presentar un tipo de vegetación arbustiva cercana a los cauces de los ríos y quebradas, especies como el huarango (Acacia macacantha) sauce llorón (Salís babilónica), pájaro bobo, sauce (Salíx humboldtiana) en forma aislada. Se aprecia otras especies como molle (Shinus molle) matico (Pipper sp) bambú (Guadua angustifolia) pacay (Inga feuiller) papaya, plátano, mango y, malezas de diversificada composición florística, así como caña brava, junco (Juncus sp), y Carrizo (Arundo donax). Casi todo el área agrícola productiva del valle de Nepeña se encuentra en esta formación asimismo se ubican las poblaciones más importantes de la cuenca como son Samanco, Nepeña y Moro.
2.2.2 Matorral desértico Pre-Montano Esta formación ecológica se extiende desde el nivel superior de la formación desierto Pre-Montano, hasta una altura que varía entre 1,800 y 2,000 m.s.n.m., abarca 605.50 Km2 que representa un 32.06 % del área total de la cuenca. El medioambiente se caracteriza por un clima de tipo árido y semi-cálido, es decir, con precipitaciones pluviales bajas, del orden de los 180 mm como promedio anual, variando desde los 100 mm en el nivel altitudinal inferior hasta los 250 mm., en el nivel superior; la temperatura promedio anual se estima en 20° C. Morfológicamente, la formación presenta dos áreas bien definidas: una constituida por las montañas áridas y fuertemente accidentadas, que ocupan la mayor extensión de la formación, y la otra, conformada por el 23
CUENCA NEPEÑA 2016 área agrícola de quebradas y piedemonte, cuyo relieve es mayormente semi-accidentado. Edáficamente, los suelos son en general, de baja fertilidad, y de origen coluvio-aluviales en las pequeñas áreas agrícolas, siendo su material madre de composición heterogénea (principalmente arenas y cantos). La vegetación natural está compuesta por Cactáceas, principalmente por el género Cereus; se destaca la presencia de molle (Schinus molle), sauce (Salix spp.), huarango (Acacia macracantha), pacay (Inga feuiller), y caña brava (Gynerium spp.) en las áreas aledañas a los cauces de los ríos. En esta formación se encuentran algunas de las principales fuentes de agua, identificadas como los ríos; Jimbe, Larea y Loco.
2.2.3 Estepa espinosa Montano Bajo Se ubica en el piso altitudinal comprendida entre el tope de la formación matorral desértico Pre-Montano y la cota que varía entre los 2,000 y 3,100 m.s.n.m.; abarca 403.52 Km2, que representa un 21.37 % del área total de la cuenca. El medio ambiente se caracteriza por presentar un clima de tipo semiárido y templado, es decir, con precipitaciones regulares del orden de los 300 mm, promedio anual, variando entre 250 mm en el altitudinal inferior y 380mm. en el nivel más alto; la temperatura tiene un valor promedio que se estima en 14°C, oscilando entre 15°C a 13°C en los niveles bajo y alto respectivamente. El régimen de lluvias permite llevar una agricultura bajo secano incipiente y reducido en tiempo (Enero-Marzo). Morfológicamente, la formación es en general muy accidentada, y se puede señalar dos áreas definidas: el área agrícola de ladera y piedemonte, en la cual el relieve es semiaccidentado con algunas áreas planas entre laderas, cuya pendiente suave permite aprovecharlas para la agricultura, además los suelos son mayormente residuales, de textura arcillo-arenosa, y de profundidad variable; también comprende el sector de las montañas semi-áridas, donde los suelos son superficiales y de fertilidad baja a nula. 24
CUENCA NEPEÑA 2016 La vegetación natural está representada, en el nivel más bajo de la formación, por especies de Cereus candelaris, y en los niveles más altos, por plantas muy características, entre las que se destaca la presencia
de
tara
(Caesalpinea
spinoza),
eucalipto
(Eucalyptus
globulus), molle serrano (Shinus molle), sauce (Salíx babilonica), lloque (Kangeneckia lanceolata), melocotón amarillo y rojo, y palto duro (Persea americana) entre otros. En esta formación, se encuentra toda el área agrícola productiva de los centros poblados de Pamparomas, Ancoy, Iscopampa Chaclacay, Chunga, Llacta, Pampap y Pichiu. Las principales fuentes de agua que se encuentran en esta formación, están identificadas como las quebradas; Lampanin, Ticlla, Grande, Cosma y Quebrada Loco.
2.2.4 Estepa Montano
Se encuentra ubicada en el piso altitudinal comprendido entre la formación anteriormente descrita y la cota de los 3,800 m.s.n.m.; abarca 145.36 Km2, que representa un 7.7 % del área total de la cuenca. El medio ambiente de esta formación se caracteriza por un clima de tipo sub-húmedo y frío, es decir, con precipitaciones pluviales cuyo promedio anual se estima en 450 mm., variando desde los 380 mm. en el nivel altitudinal inferior, hasta los 500 mm. en el nivel más alto, y la temperatura promedio anual se estima en 11°C. Morfológicamente, la formación es muy accidentada, pudiendo señalarse dos áreas bien definidas: un sector de montañas sub-húmedas de relieve abrupto, y otra conformada por áreas agrícolas de ladera, de tamaño variable (con un relieve semi-accidentado, más o menos suave que las hace adecuadas para la actividad agrícola) y con suelos de buena fertilidad. La vegetación natural en su nivel superior está conformada por pastos, debido principalmente al mayor volumen de precipitación recibido, esta formación posee áreas de pastos aprovechables que pueden ser
25
CUENCA NEPEÑA 2016 sometidas a una explotación racionalizada para su mejor conservación y aprovechamiento. Se encuentran especies como el maguey (Agave americana), eucalipto (Eucalyptus globulus), aliso (Alnus jorullensis), entre otros. En esta formación se ubican las poblaciones de Horna Pampa, Rayan, Santa Teresa y se encuentran varias de las principales fuentes de agua, identificadas como las quebradas; Yanacunca, Cahuish, Uchupacancha, Sisuran, Tingouran y Pinculluyoc.
2.2.5 Páramo muy húmedo Sub-Alpino Se encuentra ubicada entre el límite superior de la formación estepa Montano y aproximadamente la cota altitudinal de los 4,800 m.n.s.m.; abarca 336.53 Km2, que representa un 17.82 % del área total de la cuenca. El medio ambiente se caracteriza por un clima de tipo muy húmedo y frígido, es decir la precipitación promedio anual es alrededor de 900 mm., variando desde 800 hasta 1000 mm.; en este ambiente, la temperatura se estima alrededor de los 5°C como promedio anual, siendo de esperarse temperaturas de congelación en forma ordinaria durante casi todo el año; esto último limita en forma absoluta la utilización del área para actividades agrícolas. Morfológicamente, esta formación presenta una superficie ondulada, poco accidentada cuya altitud máxima está alrededor de los 4,800 m.s.n.m.; los suelos son en general, de origen coluviales y residuales, de profundidad variable, y grado de fertilidad medio. La cubierta vegetal está constituida casi exclusivamente por gramíneas de tipo forrajero, que son las que le dan valor económico a la formación. También se hallan diseminadas en el área especies arbustivas y/o arbóreas de quinuar. Esta formación cuenta con el mayor potencial de vegetación natural aprovechable, específicamente pastizales y explotación de bosques residuales de quinuar.
26
CUENCA NEPEÑA 2016 En esta formación se ubican las poblaciones de Cajabamba Alta y Huaracuran, asimismo se encuentran las principales fuentes de agua, identificadas como las quebradas; Capado, Huampucayan, Meza, Collapampa, y Tingo, así como las lagunas; Capado, Tocanca, y Capalococha.
2.2.6 Tundra Pluvial Alpino Es un área correspondiente a una faja angosta y atravesada por nevados (4,800 a 5,000 m.n.s.m.) abarca 34.40 Km2 que representa un 1.82% del área total de la cuenca. Esta formación presenta un clima de tipo pluvial y gélido, es decir, excesivamente lluvioso y con temperaturas de congelación casi estables, donde se desarrollan especies vegetales hemicriptofíticas almohadillas o arrosetadas, entremezcladas con algunas gramíneas de desarrollo muy reducido. Esta formación ecológica, presenta muy severas restricciones medio ambientales para la utilización de sus recursos vegetales y/o edáficos; su poco potencial de vegetación natural apreciado, puede ser calificado desde el punto de vista de su aprovechamiento económico, como muy pobre o nulo.
27
CUENCA NEPEÑA 2016 2.3 DELIMITACIÓN DE LA CUENCA NEPEÑA Tradicionalmente, la delimitación de cuencas se ha realizado mediante la interpretación de los mapas cartográficos. Este proceso ha ido evolucionando con la tecnología; hoy en día, con los sistemas de información geográfica (SIG) y los Modelo Digitales de Elevación se puede delimitar el área de escurrimiento en forma sencilla. La cuenca con fines hidrológicos se acepta como una cuenca topográfica que está formada por una línea imaginaria llamada divisoria de aguas y que se traza a partir de un mapa de curvas de nivel siguiendo. (Gomez, 1987). La línea divisoria corta ortogonalmente a las curvas de nivel, cuando la divisoria aumenta o disminuye de altitud se corta la curva de nivel por su parte cóncava o convexa. La línea divisoria corta en un punto la curva de nivel, en excepción de las partes más elevadas. La línea divisoria nunca corta a un arroyo, río o vaguada. Si existe alguna laguna en el límite de la cuenca, por donde pasa la línea divisoria, se debe tener en cuenta hacia donde aporta agua la laguna para tomarla o no en cuenta en la delimitación de la cuenca. La delimitación de la cuenca se realizó teniendo en cuenta los criterios ya mencionados, donde se encontraron lagunas aportantes a la cuenca del río Nepeña en la parte alta.
28
CUENCA NEPEÑA 2016
29
CUENCA NEPEÑA 2016 2.4 HIDROGRAFÍA DE LA CUENCA NEPEÑA 2.4.1 DESCRIPCIÓN DE LA CUENCA El río Nepeña nace en las alturas de la laguna Chupicocha a 4600 m.s.n.m., entre los cerros Tres Cruces y Tocanca Punta, tomando inicialmente el nombre de quebrada Capado hasta la localidad de Ticlla, siguiendo su curso hasta la confluencia con el río Colcap tomando el nombre de río Jimbe, el cual llega a unirse con el río Lampanin originando el río Nepeña a la altura del centro poblado con el mismo nombre, desembocando en el Océano Pacífico. En la cuenca del río Nepeña se puede identificar las siguientes zonas: Alto Nepeña: Formado por los ríos Ticlla y Colcap Medio Alto Nepeña: Formado por los ríos Uchupacancha y Chaclancayo que dan origen al río Chumbe Medio Nepeña: Formado por los ríos Chumbe y los que constituyen el Medio Alto Nepeña Medio Bajo Nepeña: Formado por los ríos Loco y Tambari, que se unen a los ríos del Medio Nepeña. Bajo Nepeña: Formado por todos los ríos anteriores y que finalmente toma el nombre de Río Samanco. Su escurrimiento se debe exclusivamente a las precipitaciones que ocurren en su cuenca húmeda (establecida por encima de los 2 000 m.s.n.m.), producidos por la parte alta de las sub cuencas que la conforman. La napa del valle de Nepeña es libre. Esta se forma con las filtraciones de las aguas de los ríos Colcap, Pocos, Ticlla y Nepeña y es incrementada por las avenidas temporales que se producen a través de las quebradas intermitentes. El sentido general del flujo subterráneo es de NE a SO y drena al Océano Pacífico, su nivel de base.
30
CUENCA NEPEÑA 2016
CUADRO 6. FUENTES NATURALES DE AGUA SUBTERRÁNEA DEL VALLE NEPEÑA NOMBRE DE LA FUENTE Puquio santa rita
LOCALIZACIÓN Dsto.: Nepeña, al pie del cerro blanco
COTA DEL NIVEL DE AGUA
CAUDAL
160
10
Puquio san pedro
Dsto.: Nepeña
280
8
Puquio Captuy
Dsto.: Nepeña Captuy
610
7
Puquio Pipí
Dsto.: Nepeña al Este del pueblo de Nepeña
CAUSAS DE AFLORAMIENTO Afloramiento del substrato rocoso que impide el flujo del agua subterránea Presencia de una depresión del terreno que actúa como drenaje Afloramiento del sustrato rocoso y lugar topográfico más bajo que sus alrededores
USO
Agrícola
Agrícola
doméstico
Requerimiento del agua por parte del cerro Las 170
80
Lomas y por encontrarse en una zona
Agrícola
topográficamente deprimida Requerimiento del agua por parte del cerro Las
Puquio Huarayco
Cerca al puquio Pipí
160
120
Lomas y por encontrarse en un lado antiguo del río
Agrícola
que actúa como drenaje Puquio Chocaspuquio
El en distrito de Moro
Puquio Tambo -
Entre Huambacho y
Huarapo
Huancatambo
601
15
33.5
--
Afloramiento del sustrato rocoso que impide el flujo del agua subterránea Lecho antiguo de río que actúa como drenaje
doméstico
===
Fuente:Plan de Acondicionamiento Territorial de la provincia de Santa ", 2012 - ONERN (1972)
31
CUENCA NEPEÑA 2016 2.4.2 SISTEMA DE DRENAJE DE LA CUENCA El sistema de drenaje está constituido por un cauce principal y sus cuencas tributarios, mientras más largo sea el cauce de agua principal, más ramificaciones tendrá la red de drenaje. Existen diversos criterios para establecer el orden de los cauces para cuantificar la magnitud de la red drenaje en la escorrentía superficial directa, en el criterio que se usa en el informe es la jerarquización de la red de drenaje por el método de Horton – Strahler. A. Jerarquización de la red de drenaje superficial Las propiedades lineales de la red de drenaje permiten deducir en una primera instancia la interacción entre el sistema fluvial y las demás características ambientales del territorio de la cuenca, tales como geología y estructura geológica, energía del relieve y pendiente, suelos dominantes e impermeabilidad, vegetación dominante y uso del suelo. La jerarquización pretende subdividir los distintos cursos de agua que integran la red de drenaje superficial en segmentos de cauce clasificados en función del orden de magnitud de los mismos. (http://www.prontubeam.com/) Horton (1932,1945) introdujo un concepto de clasificación de arroyos que permiten asignar valores enteros a arroyos en redes hidrológicas que determinan su importancia relativa en una jerarquía de tributarios mayores y menores. Una versión mejorada de este concepto fue introducida por Strahler (1957). (García – Hinojosa, 2001) Este método consiste en asignarle un número a cada uno de los cauces tributarios en forma creciente, desde el inicio de la línea divisoria de aguas hasta llegar al cauce principal de manera que el número final señale el orden de la red de drenaje en la cuenca.
32
CUENCA NEPEÑA 2016 Los criterios en los cuales se fundamentan este método son los siguientes:
Se consideran corrientes de primer orden aquellas corrientes fuertes, portadoras de aguas de nacimientos y que no tienen afluentes.
Cuando dos corrientes de orden uno se unen, resulta una corriente de orden dos.
Cuando dos corrientes del mismo orden se unen, resulta una corriente de oren superior, es decir la unión de dos corriente de orden i forman una de orden i +1.
Cuando una corriente se une con otra de orden mayor, resulta una corriente que conserva el mayor orden.
Otros indicadores del grado de eficiencia de una cuenca son la densidad de las corrientes, definida como el número de corrientes perennes e intermitentes por unidad de área y la densidad de drenaje, definida como la longitud de corrientes por unidad de área. B. Quebradas intermitentes Son quebradas que se activan con las intensas precipitaciones condicionando la forma de los cauces en U o V con la presencia de focos de erosión al pie de las barracas de los lechos, con el consiguiente derrumbe de las mismas. Transportan agua durante la época de lluvias de cada año, cuando el nivel freático asciende hasta la superficie (Aparicio, 1989) En el informe las quebradas se han identificado en los mapas para realizar la jerarquización de los ríos por el método de Horton-Strahler, siendo estas no consideradas en las shapefile que se puede adquirir en las instituciones. Teniendo como número de uno el número de orden que se ah designada a cada una.
33
CUENCA NEPEÑA 2016
Figura 6. Ramificación de un cauce principal según el modelo de Horton - Strahler.
Figura 7. Esquema de una cuenca de orden 4
34
CUENCA NEPEÑA 2016
La cuenca se ha jerarquizado en cinco órdenes siguiendo el Método de Horton con el programa ArcGIS, así como la extensión de cada orden, se indican en el siguiente cuadro: CUADRO 7. JERARQUIZACIÓN DE LOS RIÓS DE LA CUENCA NEPEÑA POR EL MÉTODO DE HORTON
VERTIENTE HIDROGRÁFICA
PACÍFICO
CUENCA
NEPEÑA
NÚMERO DE ORDEN
CANTIDAD
EXTENSIÓN (km)
1
337
730.842549
2
174
291.077053
3
72
100.48358
4
33
55.274046
5
1
84.855142
617
1262.53237
TOTAL Fuente: Propia
Fuente: Propia
Figura 8. Perfil Longitudinal del río Principal.
35
CUENCA NEPEÑA 2016 2.5 PARÁMETROS GEOMORFOLÓGICOS DE LA CUENCA NEPEÑA Los parámetros analizados fueron: Área, Perímetro, Coeficiente de compacidad, Factor de forma, Altitud Media, y Pendiente media, para lo cual se utilizó la información de las cartas del IGN a escala 1/100 000; previamente y de manera resumida, se presenta los respectivos aspectos conceptuales o marco teórico.\
2.5.1 VARIABLES QUE DEFINEN EL TAMAÑO DE LA CUENCA Las dos variables que cuantifican el tamaño de la cuenca son de medición directa. La primera, la superficie, que nos indica la idea exacta del tamaño de la misma; mientras que el perímetro, nos da idea
del
tamaño de la cuenca, por lo que no existe una relación directa entre área y perímetro de una cuenca de drenaje. 2.5.1.1
Área de la cuenca (A): Se define como la superficie, en proyección horizontal, delimitada por la divisoria de aguas. Existen varios métodos para hallar la superficie de una cuenca de drenaje, obteniéndose mayor o menor exactitud según sea el método que se utilice, la unidad de esta variable, al tratarse de una superficie es km 2.
2.5.1.2
Perímetro de la cuenca Es la longitud de la línea divisoria de aguas y conforma el contorno del área de la cuenca, es decir el borde de la forma de la cuenca proyectada en un plano horizontal. Cuando se compara cuencas de la misma área, este parámetro es útil para diferenciar la forma de la cuenca. Es decir, si es alargada o redondeada. Se conoce como el Divortium Acuarium, la unidad de medida es en km.
36
CUENCA NEPEÑA 2016 El perímetro y la forma del relieve están relacionados con la litología y edad de la cuenca de drenaje, materiales blandos darán formas redondeadas, mientras que materiales duros darán formas más quebradas o lobuladas. Igualmente, ya que la tendencia de las cuencas es la de conseguir formas redondeadas, a igualdad de litología, una cuenca redondeada implicará mayor desarrollo (Jardí, 1985).
Los parámetros de área y perímetro calculados de la cuenca fueron las siguientes: CUADRO 8. VARIABLES QUE DEFINEN EL TAMAÑO DE LA CUENCA
DESCRIPCIÓN
UND
VALOR
SUPERFICIE DE LA CUENCA NEPEÑA Área de la cuenca (A)
km²
1908.15
Perímetro de la cuenca (P)
m
247.79
COTAS Cota máxima
m.s.n.m
5300
Cota mínima
m.s.n.m
25
Fuente: Propia
2.5.2 VARIABLES QUE DEFINEN LA SIMETRÍA DE LA CUENCA Una característica muy importante en la forma de las cuencas de drenaje es su simetría, ya que en una cuenca simétrica será aquella que, independientemente de la forma que tenga, el curso principal transcurrirá más o menos por su centro o eje de simetría, dividiéndola aproximadamente en dos partes de parecidas dimensiones. Las dos variables, relativamente sencillas de calcular, que mejor nos definirán la simetría de la cuenca son el centro de gravedad y la distancia al centro de gravedad. (Jardí, 1985).
37
CUENCA NEPEÑA 2016 2.5.2.1
Centro de Gravedad (C.G.) Punto central de la cuenca atendiendo exclusivamente a la forma del perímetro (P). Su localización no es inmediata, sino que viene dada por el valor medio de las coordenadas x, y, de la superficie de la cuenca. La posición del centro de gravedad, nos señala cierta simetría de la cuenca respecto al punto central, indicando la redondez de la misma. Es adimensional.
2.5.2.2
Distancia al Centro de Gravedad
Esta variable se define por la longitud existente entre el C.G. y el punto en que el curso fluvial sale de la cuenca. Se puede medir en línea recta o siguiendo la línea del curso principal hasta, sus unidades en ambos casos es en km. CUADRO 9. VARIABLES QUE DEFINEN LA SIMETRÍA DE LA CUENCA
DESCRIPCIÓN
UND
VALOR
CENTROIDE (PSC:WGS 1984 UTM ZONE 18S) X centroide
m
153825
Y centroide
m
8993885
Z centroide
m.s.n.m
2634
Fuente: Propia
38
CUENCA NEPEÑA 2016 2.5.3 VARIABLES QUE DEFINEN LA FORMA DEL CONTORNO DE LA CUENCA Las variables que definen la forma del contorno de la cuenca, entendida como la lobulación que puede presentar la misma, lo hacen en función de comparar la longitud del perímetro (P) con a la longitud del círculo, índice de forma, coeficiente de compacidad. 2.5.3.1 Índice de compacidad o de Gravelius Establece la relación entre el perímetro de la cuenca y el perímetro de una circunferencia de área equivalente a la superficie de la cuenca correspondiente. Trata de expresar la influencia del perímetro y el área de una cuenca en la escorrentía, particularmente en las características del hidrograma. Si K=1, la cuenca será de forma circular, por lo general, para las cuencas alargadas se espera que K >1. (Villón, 2002). Deriva de la siguiente ecuación:
𝐾𝑐 =
𝑝𝑒𝑟í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑎 𝑝𝑒𝑟í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑢𝑛 𝑐í𝑟𝑐𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑖𝑔𝑢𝑎𝑙 á𝑟𝑒𝑎
𝐾𝑐 =
Si:
𝑃 𝑃0
𝐾𝑐 =
𝐴 = 𝑟2𝜋 →
𝑃 2𝑟𝜋
𝐴 𝑟=√ 𝜋
Sustituyendo en la primera ecuación:
𝐾𝑐 =
𝑃 𝐴 2𝜋√𝜋
=
𝑃 2√𝜋𝐴
39
CUENCA NEPEÑA 2016 Se expresa de la siguiente manera:
𝐾𝑐 = 0.28
𝑃 √𝐴
Donde: Kc: Índice de compacidad P : Perímetro de la cuenca (km) A : Área de la cuenca (km2) Este coeficiente define la forma de la cuenca a la similaridad con formas redondas, dentro de rangos que se muestran a continuación (FAO, 1985):
` CUADRO 10. RANGOS DE ÍNDICE DE COMPACIDAD DE UNA CUENCA (según FAO, 1985) CLASE
RANGO
FORMA DE LA CUENCA
Kc 1
1 – 1.25
Corresponde a forma redonda a oval redonda
Kc 2
1.25 – 1.5
Corresponde a forma oval redonda a oval oblonga
Kc 3
1.5 – 1.75
Corresponde a forma oval oblonga a rectangular oblonga
Fuente: MINAGRI - ANA, "evaluación de los recursos hídricos en las cuencas de los ríos Santa, Lacramarca y Nepeña", 2009.
40
CUENCA NEPEÑA 2016 Los datos de la cuenca del río Nepeña son los siguientes: AREA
1908.147 km2
PERÍMETRO TOTAL
247.794 km
Sustituyendo los valores en la formula
𝐾𝐶 = 0.28 𝑥
247.794 √1908.15
𝑪𝑶𝑬𝑭𝑰𝑪𝑰𝑬𝑵𝑻𝑬 𝑫𝑬 𝑪𝑶𝑴𝑷𝑨𝑪𝑰𝑫𝑨𝑫 = 1.588338031
2.5.3.2 Factor de forma
Parámetro que explica la elongación de una cuenca. Se expresa como la relación entre el área de la cuenca y la longitud de la cuenca. Se define por la siguiente expresión:
𝐹𝑓 =
𝐴 𝐿2
DONDE: 𝐹𝑓 : Factor de forma A: Área de la cuenca (km2) L: Longitud de la cuenca (km)
41
CUENCA NEPEÑA 2016 Este parámetro es adimensional, que considera tres criterios para su cálculo: La longitud del cauce principal considerando su sinuosidad. La longitud del cauce principal considerando el eje del mismo. La distancia en línea recta entre el punto de control de la cuenca y el punto más alejado de este.
CUADRO 11. RANGOS APROXIMADOS DEL FACTOR DE FORMA (Según Pérez, 1979)
FACTOR DE FORMA (valores aproximados)
FORMA DE LA CUENCA
< 0.22
Muy alargada
0.22 a 0.30
Alargada
0.30 a 0.37
Ligeramente alargada
0.37 a 0.45
Ni alargada ni ensanchada
0.45 a 0.60
Ligeramente ensanchada
0.60 a 0.80
Ensanchada
0.80 a 1.20
Muy ensanchada
> 1.20
Rodeando el desagüe
Fuente: www.Prontubeam.com
42
CUENCA NEPEÑA 2016
Figura 9. Factor forma para dos cuencas ( F1 - F2)
Para el cálculo del factor forma de la cuenca se tomará el primer criterio, el cual considera la longitud del cauce principal con las sinuosidades que presenta.
Los datos obtenidos de la cuenca son los siguientes:
AREA
1908.147 km2
LONGITUD DEL RIO PRINCIPAL
84.855142 km
Sustituyendo los datos:
𝐹𝐹 =
1908.147 km2 (84.855142 km)2
FACTOR FORMA : 0.26500587
43
CUENCA NEPEÑA 2016 2.5.3.3 Curva hipsométrica
INTERVALO DE ALTITUDES (m.s.n.m.)
25 411 856 1272 1687 2103 2519 2934 3350 3766 4181 4597
AREA PARCIAL (km²)
411 856 1272 1687 2103 2519 2934 3350 3766 4181 4597 5012
TOTAL
342.462513 256.012311 190.260618 149.850521 138.324521 125.416267 128.087719 99.293898 99.502004 140.633628 187.67176 50.630954
ÁREAS ACUMULADAS ASCENDENTES (km²)
% DE ÁREA
17.94738898 13.41680433 9.970963795 7.853197026 7.249155423 6.572674212 6.712676654 5.203682572 5.214588756 7.370168497 9.835289846 2.65340991
1908.146714
% DE ÁREA ACUMULADAS ASCENDENTES
342.462513 598.474824 788.735442 938.585963 1076.910484 1202.326751 1330.41447 1429.708368 1529.210372 1669.844 1857.51576 1908.146714
100
-
17.94738898 31.36419331 41.3351571 49.18835413 56.43750955 63.01018377 69.72286042 74.92654299 80.14113175 87.51130024 97.34659009 100
ÁREAS ACUMULADAS DESCENDENTES (km²)
% DE ÁREA ACUMULADAS DESCENDENTES
1908.146714 1565.684201 1309.67189 1119.411272 969.560751 831.23623 705.819963 577.732244 478.438346 378.936342 238.302714 50.630954
-
100 82.05261102 68.63580669 58.6648429 50.81164587 43.56249045 36.98981623 30.27713958 25.07345701 19.85886825 12.48869976 2.65340991
-
-
Curva Hipsometrica 6000 5000
Altitud (m.s.n.m.)
4000 3000 2000 1000 0 0
20
40
60
80
100
120
Área (km2)
44
CUENCA NEPEÑA 2016 2.5.4 VARIABLES QUE DETERMINAN EL RELIEVE DE LA CUENCA
2.5.4.1
Altitud Media de la Cuenca: Es importante por la influencia que ejerce sobre la precipitación, sobre las pérdidas de agua por evaporación, transpiración y consecuentemente sobre el caudal medio. Permite representar aspectos climáticos y naturales que están interrelacionados en la cuenca a través de un patrón climático de la zona (ANA, 2010). Es la ordenada media de la curva hipsométrica, en ella, el 50% del área de la cuenca, situado por encima de esa altitud y el 50% está situado por debajo de ella. (Villón, 2002).
Su fórmula es la siguiente:
∑𝑛𝑖=1(ℎ𝑚 𝑥 𝑎𝑖 ) 𝐻𝑚 = 𝐴𝑡
DONDE: Hm : Altitud media de la cuenca (m.s.n.m.) hm : Altura media entre dos curvas de nivel (m.s.n.m.) ai : Área entre dos curvas de nivel (km2) At : Área total de la cuenca (km2)
45
CUENCA NEPEÑA 2016 Para el cálculo de la altitud media de la cuenca es necesario, tener los rangos de altitudes de la cuenca: CUADRO 12. RANGOS DE ALTITUD DE LA CUENCA NEPEÑA INTERVALO DE ALTITUDES (m.s.n.m.) 25 411 411 856 856 1272 1272 1687 1687 2103 2103 2519 2519 2934 2934 3350 3350 3766 3766 4181 4181 4597 4597 5012 Fuente: Propia
Se realizan los cálculos por cada intervalo, luego sumar cada resultado, así como se muestra en el siguiente cuadro: CUADRO 13. ÁREAS PARCIALES Y ALTURA MEDIA POR INTERVALOS DE ALTITUD DE LA CUENCA NEPEÑA INTERVALO DE ALTITUDES (m.s.n.m.) 25 411 411 856 856 1272 1272 1687 1687 2103 2103 2519 2519 2934 2934 3350 3350 3766 3766 4181 4181 4597 4597 5012
AREAS PARCIALES (km2) 342.463 256.012 190.261 149.851 138.325 125.416 128.088 99.294 99.502 140.634 187.672 50.631
ALTURA MEDIA (m.s.n.m.) 218 633.5 1064 1479.5 1895 2311 2726.5 3142 3558 3973.5 4389 4804.5
𝒂𝒊 𝒙 𝒉𝒎 74656.828 162183.799 202437.298 221703.846 262124.967 289836.993 349231.166 311981.428 354028.130 558807.721 823691.355 243256.4185
TOTAL
1908.147
30194.500
3853939.948
Fuente: Propia
46
CUENCA NEPEÑA 2016 Obtenidos los cálculos, se reemplazan en la fórmula:
𝑯𝑴 =
𝑯𝑴 =
∑𝒏𝒊=𝟏(𝑎𝑖 𝑥 ℎ𝑚) 𝑨𝑻
𝟑𝟖𝟓𝟑𝟗𝟑𝟗. 𝟗𝟒𝟖 𝟏𝟗𝟎𝟖. 𝟏𝟒𝟕
2.5.4.2
𝑯𝑴 = 2019.7294 𝑚. 𝑠. 𝑛. 𝑚
Rectángulo Equivalente El rectángulo equivalente es una transformación, que permite
representar
a
la
cuenca,
de
su
forma
heterogénea, con la forma de un rectángulo, que tiene la misma área y perímetro (y por tanto el mismo índice de compacidad o índice de Gravelious), igual distribución de alturas (y por lo tanto curva hipsométrica), e igual distribución de terreno, en cuanto a sus condiciones de cobertura.
Figura 10. Transformación de una cuenca en el rectángulo equivalente.
47
CUENCA NEPEÑA 2016
Como se muestra en la figura anterior las curvas de nivel se convierten en rectas paralelas al lado menor, siendo esta la primera y última curva de nivel, respectivamente (MINAGRI, 1978). Los
lados
del
rectángulo
presentan
las
siguientes
relaciones:
𝐿=
𝑃 𝑃2 +√ −𝐴 4 16
𝑙=
𝑃 𝑃2 −√ −𝐴 4 16
DONDE: L : Lado mayor de la cuenca l :Lado menor de la cuenca P : Perímetro de la cuenca (km) A : Área de la cuenca (km2)
Para el cálculo del rectángulo equivalente se hace uso de los datos obtenidos por el programa:
PERÍMETRO
AREA
247.794 km
1908.147 km2
48
CUENCA NEPEÑA 2016 Lado Mayor Del Rectángulo Equivalente
𝐿=
𝐿=
𝑃 𝑃2 +√ −𝐴 4 16
247.794 𝑘𝑚 (247.794 𝑘𝑚)2 +√ − (1908.147 𝑘𝑚)2 4 16 𝐿 = 105.874 𝑘𝑚
Lado Menor Del Rectángulo Equivalente
𝑙=
𝑙=
𝑃 𝑃2 −√ −𝐴 4 16
247.794 𝑘𝑚 (247.794 𝑘𝑚)2 − √ − (1908.147 𝑘𝑚)2 4 16 𝐿 = 18.0223 𝑘𝑚
49
CUENCA NEPEÑA 2016 2.5.4.3
Índice de pendiente Representa la pendiente promedio de todas las áreas elementales de la cuenca y es un valor de gran importancia para el estudio de la infiltración, recarga de acuíferos y clasificación de cuencas. (Gomez, 1987). En la siguiente tabla se muestra al topografía adoptada por una cuenca según rangos aproximados de su pendiente media: CUADRO 14. RANGOS APROXIMADOS DEL ÍNDICE DE PENDIENTE DE LA CUENCA (Según Pérez, 1979)
ÍNDICE DE PENDIENTE
TERRENOS
(%) 0 a2
Llano
2a5
Suave
5 a 10
Accidentado medio
10 a 15
Accidentado
15 a 25
Fuertemente accidentado
25 a 50
Escarpado
>50
Muy escarpado
Fuente: www.Prontubeam.com
Este índice representa un valor medio de todas las pendientes que conforman las diversas zonas topográficas de la cuenca. Condiciona, en buena parte, la velocidad con que se da el escurrimiento superficial. Se representa de la siguiente manera:
𝑰𝑷 = ∑ √(𝟏)𝒙(𝟐) 𝒙
𝟏 √𝑳
50
CUENCA NEPEÑA 2016
Los cálculos obtenidos en la cuenca del Río Nepeña, son los siguientes: CUADRO 15. VALORES CALCULADOS PARA DETERMINAR EL ÍNDICE DE PENDIENTE INTERVALO DE ALTITUDES (m.s.n.m.) 25 411 856 1272 1687 2103 2519 2934 3350 3766 4181 597
411 856 1272 1687 2103 2519 2934 3350 3766 4181 4597 5012
DIFERENCIA DE ALTITUD (km) 0.386 0.445 0.416 0.415 0.416 0.416 0.415 0.416 0.416 0.415 0.416 4.415
AREA (Km²)
(1)x(2)
√(𝟏)𝒙(𝟐)
0.1795 0.1342 0.0997 0.0785 0.0725 0.0657 0.0671 0.0520 0.0521 0.0737 0.0984 0.0265
0.069 0.059704779 0.041479209 0.032590768 0.030156487 0.027342325 0.027857608 0.021647319 0.021692689 0.030586199 0.040914806 0.117148048
0.263 0.24434561 0.20366445 0.18052913 0.17365623 0.16535515 0.16690599 0.14713028 0.14728438 0.17488911 0.20227409 0.34226897
TOTAL
2.41150848
Fuente: Propia
PERÍMETRO
AREA
LADO MAYOR
105.874229 km
247.794 km
1908.147 km2
LADO MENOR
18.0227712 km
∑ √(𝟏)𝒙(𝟐)
LADO MAYOR DEL RECTANGULO EQUIVALENTE
2.41150848
INDICE DE PENDIENTE = 0.23436549
105.874229
1 √𝐿 0.09718626
23.44%
51
CUENCA NEPEÑA 2016 2.5.5 VARIABLES
QUE
DETERMINAN
EL
DRENAJE
DE
LA
CUENCA Esta
variable
determina
la
eficiencia
de
drenaje
en
el
escurrimiento resultante, es decir la rapidez con que se desaloja la cantidad de agua que recibe. El sistema o red de Drenaje de una cuenca está formado por un curso de agua principal y sus tributarios, sabiendo que cuanto más largo sea el curso de agua principal, más llena de bifurcaciones será la red de drenaje. 2.5.5.1
Orden de ríos
El orden de ríos de la cuenca ya se determinado en el aspecto hidrográfico de la cuenca, determinando cinco ordenes de ríos; el orden de corrientes se determina de la siguiente manera: Una corriente de orden 1 es un tributario sin ramificaciones. Así dos corrientes de orden 1 forman una de orden 2, dos de orden 2 forman una 3, etc. Entre más corrientes tributarias tenga una cuenca, es decir mayor el grado de bifurcación de su sistema de drenaje, más rápida será su respuesta a la precipitación.
CUADRO 16. ORDEN DE RÍOS DE LA CUENCA DEL RÍO NEPEÑA VERTIENTE HIDROGRÁFICA
PACÍFICO
CUENCA
NEPEÑA
TOTAL
NÚMERO DE ORDEN
CANTIDAD
EXTENSIÓN (km)
1
337
730.842549
2
174
291.077053
3
72
100.48358
4
33
55.274046
5
1
84.855142
617
1262.53237
Fuente: Propia
52
CUENCA NEPEÑA 2016 2.5.5.2
Densidad de drenaje
Este parámetro indica la relación entre la longitud total de los cursos de agua irregulares y regulares de la cuenca y la superficie total de la misma. De otra manera, expresa la capacidad de desalojar un volumen de agua dado (López Cadenas de Llano, 1998). Este parámetro es muy representativo respecto a la topografía de la cuenca en los estudios. Se expresa con la siguiente ecuación:
𝐷𝑑 =
𝐿𝑡 𝐴
DONDE: Dd: Densidad de drenaje Lt : Largo total de los cursos de agua (km) A : Área de la cuenca (km2)
CUADRO 17. RANGOS APROXIMADOS DE LA DENSIDAD DE DRENAJE (según IBAL, 2009)
DENSIDAD DE DRENAJE (valores aproximados)
CLASES
0.1 a 1.8
Baja
1.9 a 3.6
Moderada
3.7 a 5.6
Alta
Fuente: Parámetros geomorfológicos de cuencas hidrográficas, www.Prontubeam.com,
53
CUENCA NEPEÑA 2016 Sustituyendo los valores de la cuenca en la ecuación de la densidad de drenaje:
𝐷𝑑 =
1262.532 𝑘𝑚 1908.147 𝑘𝑚2
𝐷𝑑 = 0.662
𝑘𝑚 𝑘𝑚2
54
CUENCA NEPEÑA 2016 III.
EVALUACIÓN DE LA PRECIPITACIÓN 3.1. RED DE ESTACIONES La cuenca del río Nepeña cuenta con solo dos estaciones que miden la precipitación, San Jacinto y Huacatambo. Las dos climatológicas ordinarias, estando la primera suspendida y la segunda clausurada. El periodo de registro de la Estación Huacatambo es de 8 años (1956 – 1963), mientras que San Jacinto registra unos 15 años (1956 – 1970). La dirección Ejecutiva del Proyecto Especial de Rehabilitación de Tierras Costeras (PLANREHATIC), en 1982 realizó estudios climatológicos e hidrológicos a la cuenca del río Nepeña indicando respecto a la cobertura especial de la red, se puede decir que es pobre, pues la cuenca húmeda asumida a partir de la cota 2 000 m.s.n.m., no posee ninguna estación. La densidad, tomando las dos estaciones y el área total de la cuenca es de alrededor de 1 200 km2/pluviómetro, aunque el valor cae a cero si se toma en cuenta solo el área húmeda. En la cuenca no se cuenta con estaciones de precipitación que sirvan de base para definir el comportamiento hidrológico en la cuenca, motivo por el cual se ha recurrido al apoyo de estaciones vecinas pertenecientes a las cuencas Santa, Casma, Huarmey, Lacramarca. El estudio hidrológico de la cuenca del río Nepeña realizado por MINAGRI – ANA, en el 2009, hacen mención de un estudio en el 2007 realizada por el INRENA en la cuenca de los ríos Casma, Culebras y Huarmey, el cual analizó estaciones pluviométricas para 40 años de registro (1966 – 2006) considerado válido debido a la comparación realizada con estudios anteriores por la ONERN. La determinación de la caracterización climatológica de la cuenca del río Nepeña se elaboró por tres métodos, con las estaciones reales y creaciones de estaciones.
55
CUENCA NEPEÑA 2016
CUADRO 18. CARACTERÍSTICAS DE LAS ESTACIONES PLUVIOMÉTRICAS EN LA CUENCA DEL RÍO NEPEÑA
NOMBRE
CÓDIGO
LATITUD
LONGITUD
ALTITUD
TIPO
ESTADO ACTUAL
AÑO DE INICIO
AÑO FINAL
HUACATAMBO SAN JACINTO
11 04 18 11 04 24
9° 14’ 9° 09’
78° 25’ 78° 17’
56.0 255.0
CO CO
C F
1956 1956
1963 1970
Fuente: PLANREHATIC
Figura 11. Consistencia de la Información Pluviométrica
Dado la precipitación, esperada y registrada en la cuenca seca es significativa y no tiene efectos en la producción de escorrentía, no se realizó mayores análisis sobre las estaciones de precipitación mencionadas anteriormente. De todas formas para apreciar el comportamiento de la precipitación total mensual en estas estaciones, se muestra en el gráfico.
Fuente: PLANREHATIC
56
CUENCA NEPEÑA 2016
CUADRO 19. ESTACIONES CIRCUNDANTES A LA CUENCA NEPEÑA
UBICACIÓN GEOGRÁFICA N°
ESTACIONES
TIPO
UBICACIÓN POLÍTICA
CUENCA DPTO.
PROV.
DIST.
Longitud
Latitud
ALTITUD (m.s.n.m.)
COLCABAMBA BUENA VISTA ALTA AIJA MALVAS CATAC RECUAY HUARAZ YUNGAY HUAYLLAPAMPA PIRA HUARAZ CHIMBOTE SANTA CHIMBOTE CHIMBOTE HUALLANCA NEPEÑA
-77.8901111
-9.55966667
1450
-78.2082056
-9.43375278
220
-77.6069444 -77.65 -77.2333333 -77.4536528 -77.5315833 -77.75075 -77.5336111 -77.7071944 -77.7410833 -78.5669444 -78.6169444 -78.5669444 -78.250278 -77.983611 -78.2836111
-9.78165833 -9.93333333 -9.88333333 -9.72919444 -9.53422222 -9.14963889 -10.0502778 -9.58527778 -9.63288889 -8.90027778 -8.98361111 -8.95027778 -8.666944 -8.766944 -9.15027778
3360 3500 3920 3431 3052 2496 3191 3625 3028 81 30 75 620 780 255
1
PARIACOTO
METEOROLÓGICA
CASMA
ANCASH
HAURAZ
2
BUENA VISTA
METEOROLÓGICA
LACRAMARCA
ANCASH
CASMA
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
AIJA MALVAS MILPO RECUAY HUARAZ YUNGAY PARARIN PIRA CAJAMARQUILLA RINCONADA SANTA ALTO PERU CHUQUICARA PASHPAP SAN JACINTO
METEOROLÓGICA METEOROLÓGICA METEOROLÓGICA METEOROLÓGICA METEOROLÓGICA METEOROLÓGICA METEOROLÓGICA METEOROLÓGICA METEOROLÓGICA METEOROLÓGICA METEOROLÓGICA METEOROLÓGICA METEOROLÓGICA METEOROLÓGICA METEOROLÓGICA
HUARMEY HUARMEY SANTA SANTA SANTA SANTA FORTALEZA CASMA CASMA LACRAMARCA LACRAMARCA LACRAMARCA SANTA SANTA NEPEÑA
ANCASH ANCASH ANCASH ANCASH ANCASH ANCASH ANCASH ANCASH ANCASH ANCASH ANCASH ANCASH ANCASH ANCASH ANCASH
AIJA HUARMEY RECUAY RECUAY HUARAZ YUNGAY RECUAY HUARAZ HUARAZ SANTA SANTA SANTA SANTA HUAYLAS SANTA
Fuente: Propia
57
CUENCA NEPEÑA 2016 3.2. REALACIÓN PRECIPITACIÓN ALTITUD
Para conocer el comportamiento de la precipitación en la cuenca se relaciona la precipitación vs Altitud a nivel anual, de cuya ecuación que se uso fue la potencial, con un valor de r2= 0.9595, ecuación
que
se
ha
determinado,
fue
obtenido
por
el
comportamiento de la precipitación en la cuencas circundantes a la cuenca del río Nepeña que sirvió para elaborar las isoyetas anuales de la cuenca por tres métodos.
CUADRO 20. RELACIÓN PRECIPITACIÓN – ALTITUD ALTITUD PRECIPITACION (m.s.n.m.) ANUAL (mm)
N°
ESTACIONES
CUENCA
1
PARIACOTO
CASMA
1450
168
2 3
BUENA VISTA AIJA
LACRAMARCA HUARMEY
220 3360
3 462
4
MALVAS
HUARMEY
3500
504
5 6 7
MILPO RECUAY HUARAZ
SANTA SANTA SANTA
3920 3431 3052
954 797 662
8 9
YUNGAY PARARIN
SANTA FORTALEZA
2496 3191
386 566
10
PIRA
CASMA
3625
709
11
CAJAMARQUILLA
CASMA
3028
499
12 13
RINCONADA SANTA
LACRAMARCA LACRAMARCA
81 30
5.2 0.3
14
ALTO PERU
LACRAMARCA
75
2.8
15
SAN JACINTO
NEPEÑA
255
3.15
Fuente: Propia
58
CUENCA NEPEÑA 2016
GRÁFICO 1. RELACIÓN PRECIPITACIÓN - ALTIUD DE LAS ESTACIONES TOMADAS DE LAS CUENCAS CIRCUNDANTES
RELACIÓN PRECIPITACIÓN - ALTITUD 1200 y = 0.0017x1.5677 R² = 0.9595
Precipitación (mm)
1000 800 600
PRECIPITACION ANUAL (mm)
400
Potencial (PRECIPITACION ANUAL (mm))
200 0 0
1000
2000
3000
4000
5000
Altitud (m.s.n.m) Fuente: Propia
A partir de la ecuación de Precipitación vs de Altitud, se determinó para cada sub – cuenca las precipitaciones medias anuales tal como se aprecia para cada estación.
59
CUENCA NEPEÑA 2016 CUADRO 21. VALORES DE LA PRECIPITACION DE ESTACIONES FICTICAS EN LA CUENCA NEPEÑA
N
ESTACION
ALTITUD
PP
CUENCA
LONGITUD
ALTITUD
TIPO
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15 F16 F17 F18 F19 F20 F21 F22 F23 F24 F25
927 342 400 35 2147 580 3168 1188 2191 3400 620 780 2081 3193 2734 3671 3640 2123 2872 2315 34 680 492 1206 948
64.701 11.922 15.551 0.250 268.909 29.206 320.215 98.550 278.323 586.470 670.000 700.000 510.250 535.370 515.470 525.040 585.240 300.000 415.230 351.230 0.100 30.240 3.270 240.250 20.250
NEPEÑA NEPEÑA NEPEÑA NEPEÑA NEPEÑA NEPEÑA NEPEÑA NEPEÑA NEPEÑA NEPEÑA SANTA SANTA NEPEÑA NEPEÑA NEPEÑA NEPEÑA NEPEÑA NEPEÑA NEPEÑA NEPEÑA NEPEÑA NEPEÑA NEPEÑA NEPEÑA NEPEÑA
-78.178744 -78.308631 -78.216944 -78.416667 -77.991725 -78.184269 -78.105869 -78.152275 -78.146014 -77.999922 -78.250278 -77.983611 -78.085436 -78.059933 -78.047183 -77.974169 -77.994100 -78.185092 -78.120983 -78.044725 -78.454328 -78.172042 -78.289078 -78.104419 -78.193719
-9.035569 -9.176714 -9.150278 -9.233333 -9.208011 -9.124717 -9.089339 -9.099836 -9.029844 -8.932661 -8.666944 -8.766944 -8.968892 -8.915042 -9.013042 -9.027428 -8.938761 -8.947778 -8.928600 -9.075994 -9.253786 -9.109978 -9.128256 -9.128867 -9.218503
FICTIAS FICTIAS FICTIAS FICTIAS FICTIAS FICTIAS FICTIAS FICTIAS FICTIAS FICTIAS FICTIAS FICTIAS FICTIAS FICTIAS FICTIAS FICTIAS FICTIAS FICTIAS FICTIAS FICTIAS FICTIAS FICTIAS FICTIAS FICTIAS FICTIAS
Fuente: Propia
60
CUENCA NEPEÑA 2016 3.2.1 MÉTODO DE THIESSEN
Para evaluar la lluvia sobre un área determinada se puede realizar mediante el uso de la posición relativa de los pluviómetros respecto del área. Si sólo hay un pluviómetro en la zona, el área de la cuenca puede estar representada por este pluviómetro. Sin embargo, es usual que en la zona en cuestión existan varios pluviómetros para evaluar cual es el valor de lluvia que se puede asociar al área en cuestión por el cual se trabajó con estaciones ficticias y reales dentro de la cuenca, obteniendo más áreas que determinen el modelo de precipitación de la cuenca. Para este método, es necesario conocer la localización de las estaciones en la zona bajo estudio, ya que para su aplicación, se requiere delimitar la zona de influencia de cada estación, dentro del conjunto de estaciones. (Villón, 2002) El método consiste en; Ubicar las estaciones, dentro y fuera de la cuenca Unir las estaciones formando triángulos, procurando en lo posible que estos sean acutángulos (ángulos menores de 90°). Trazas mediatrices de los lados de los triángulos formando polígonos. Definir el área de influencia de cada estación, cada estación quedará rodeada por líneas del polígono. El área encerrada por los polígonos de Thiessen y el parteaguas será el área de influencia de la estación correspondiente. Calcular el área de cada estación. Calcular la precipitación media, como el promedio pesado de las precipitaciones de cada estación, usando peso el área de influencia correspondiente
61
CUENCA NEPEÑA 2016 La ecuación que se usa para el cálculo de la precipitación por este método es la siguiente: 𝑛
𝑃𝑚𝑒𝑑
1 = ∑ 𝐴𝑖 𝑃𝑖 𝐴𝑇 𝑖=1
DONDE: 𝑃𝑚𝑒𝑑 : Precipitación media 𝐴𝑇 : Área total de la cuenca 𝐴𝑖 : Área de influencia parcial del polígono de thiessen correspondiente a cada estación 𝑃𝑖 : Precipitación de la estación i 𝑛
: Número de estaciones en cuenta
Figura 12. Distribución de las áreas según el polígono de Thiessen
62
CUENCA NEPEÑA 2016 Los datos obtenidos en el cálculo de la precipitación en la cuenca del Río Nepeña, fueron los siguientes:
CUADRO 22. DATOS PARA EL CÁLCULO DE LA PRECIPITACIÓN POR EL MÉTODO DE THIESSEN AREA
N
ESTACIONES
ALTITUD (m.s.n.m.)
PRECIPITACIÓN (mm)
(km2)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
F5 F21 F17 F24 YUNGAY F26 F25 F23 F4 F3 F2 SAN JACINTO F22 F18 F6 F1 F20 F19 F16 F15 F14 F13 F12 F10 F9 F8 F7
2147 34 3640 1206 2496 465 948 492 35 400 342 255 680 2123 580 927 2315 2872 3671 2734 3193 2081 780 3400 2191 1188 3168
268.9086 0.1000 585.2400 240.2500 386.0000 9.2500 20.2500 3.2700 0.2496 15.5513 11.9225 3.1500 30.2400 300.0000 29.2064 64.7011 351.2300 415.2300 525.0400 515.4700 535.3700 510.2500 700.0000 586.4700 278.3228 98.5496 320.2152
303.7775 64.1908 48.9514 106.4367 23.8576 40.7747 104.6603 93.3147 103.4697 55.0787 75.8823 29.6171 23.2678 35.5914 42.0224 93.9108 95.9331 56.9282 149.1469 61.3601 73.6705 51.6932 0.5721 52.5237 54.2063 27.1779 40.1380
Fuente: Propia
63
CUENCA NEPEÑA 2016 CUADRO 23. MÉTHODO DE THIESSEN
PRECIPITACIÓN (mm)
N
ESTACIONES
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
F5 F21 F17 F24 YUNGAY F26 F25 F23 F4 F3 F2 SAN JACINTO F22 F18 F6 F1 F20 F19 F16 F15 F14 F13 F12 F10 F9 F8 F7 TOTAL
268.9086 0.1000 585.2400 240.2500 386.0000 9.2500 20.2500 3.2700 0.2496 15.5513 11.9225 3.1500 30.2400 300.0000 29.2064 64.7011 351.2300 415.2300 525.0400 515.4700 535.3700 510.2500 700.0000 586.4700 278.3228 98.5496 320.2152
AREA (km2)
PP X ÁREA
303.7775 64.1908 48.9514 106.4367 23.8576 40.7747 104.6603 93.3147 103.4697 55.0787 75.8823 29.6171 23.2678 35.5914 42.0224 93.9108 95.9331 56.9282 149.1469 61.3601 73.6705 51.6932 0.5721 52.5237 54.2063 27.1779 40.1380 1908.1540
81688.38277 6.419081547 28648.30553 25571.4117 9209.026855 377.1656258 2119.371891 305.1389593 25.8233579 856.5427123 904.7048356 93.29379058 703.6168 10677.43191 1227.323828 6076.137675 33694.5909 23638.30053 78308.0838 31629.3121 39440.99169 26376.43251 400.4596823 30803.57073 15086.86095 2678.375001 12852.79648 463399.8717
Fuente: Propia
Los valores obtenidos se reemplazan en la ecuación, obteniendo:
𝑛
𝑃𝑚𝑒𝑑
1 = ∑ 𝐴𝑖 𝑃𝑖 𝐴𝑇
𝑃𝑚𝑒𝑑 =
1 ( 463399.8717 𝑚𝑚 𝑥 𝑘𝑚2) 1908.15 km2
𝑖=1
𝑷𝒎𝒆𝒅 = 𝟐𝟒𝟐. 𝟖𝟓𝟐𝟒𝟓 𝐦𝐦
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CUENCA NEPEÑA 2016 3.2.2 MÉTODO DE ISOYETAS Las isoyetas son curvas que unen puntos de igual precipitación, este método es el más exacto, pero requiere de un cierto criterio para trazar el plano de isoyetas (Villón, 2002).
Figura 13. Esquema de distribución de las precipitaciones con isoyetas en una cuenca X
El cálculo de la precipitación se consigue de acuerdo a la siguiente ecuación:
𝑃𝑚𝑒𝑑 =
̅̅̅̅𝑥 𝑎𝑖 ) ∑𝑖𝑛=1(𝑃𝑃 𝐴𝑇
DONDE: 𝑃𝑚𝑒𝑑 : Precipitación promedio dela cuenca ̅̅̅̅ : Precipitación media entre rangos 𝑃𝑃 𝑎𝑖 : Áreas parciales de la cuenca
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CUENCA NEPEÑA 2016 CUADRO 24. DATOS PARA EL CÁLCULO DE LA PRECIPITACION MEDIA DE LA CUENCA POR EL MÉTODO DE ISOYETAS
RANGO DE PRECIPITACIÓN 12 31 51 71 90 110 129 149 168 188 207 227 247 266 286 306 325 345 364 383
31 51 71 90 110 129 149 168 188 207 227 247 266 286 306 325 345 364 383 403 TOTAL
PRECIITACION MEDIA 21.5 41 61 80.5 100 119.5 139 158.5 178 197.5 217 237 256.5 276 296 315.5 335 354.5 373.5 393
AREA
PP X A
12.04 403.46 110.34 72.23 85.46 60.43 42.59 45.92 65.26 131.60 120.05 79.29 89.48 87.75 72.82 64.04 58.69 122.46 98.57 85.67 1908.16
258.88 16541.83 6730.68 5814.14 8546.43 7221.25 5919.65 7278.28 11617.06 25990.30 26051.15 18792.86 22951.39 24217.91 21554.45 20205.82 19662.07 43412.85 36815.80 33669.46 363252.28
Fuente: Propia
̅̅̅̅𝑥 𝑎𝑖 ) ∑𝑖𝑛=1(𝑃𝑃 𝑃𝑚𝑒𝑑 = 𝐴𝑇
𝑃𝑚𝑒𝑑 =
363252.28 mm x km2 1908.1539 km2
𝑃𝑚𝑒𝑑 = 190.3680mm
66
CUENCA NEPEÑA 2016 3.2.3 MÉTODO DE CURVAS DE NIVEL Este método consiste en reemplazar los valore de las altitudes en la
ecuación
potencial,
obteniendo
de
esta
manera
las
precipitación medias anuales de la cuenca en curvas de nivel. La ecuación que se emplea para el cálculo de la precipitación media de la cuenca es la misma que la del método de las Isoyetas.
𝑃𝑚𝑒𝑑 =
̅̅̅̅𝑥 𝑎𝑖 ) ∑𝑖𝑛=1(𝑃𝑃 𝐴𝑇
DONDE: 𝑃𝑚𝑒𝑑 : Precipitación promedio dela cuenca ̅̅̅̅ 𝑃𝑃 : Precipitación media entre rangos 𝑎𝑖 : Áreas parciales de la cuenca
CUADRO 25. DATOS PARA EL CÁLCULO DE LA PRECIPITACION MEDIA DE LA CUENCA POR EL MÉTODO DE CURVAS DE NIVEL
N
RANGO DE PP (mm)
MEDIA (mm)
ÁREAS PARCIALES (km2)
PPM X AI
1
0-50
25
573.1359
14328.3975
2
50-163
106.5
339.157
36120.2205
3
163-325
244
259.0712
63213.3728
4
325-529
427
224.2545
95756.6715
5
529-772
650.5
208.0293
135323.06
6
772-1052
912
300.6942
274233.11
7
1052-1367
1209.5
3.8118
4610.3721
1908.1539
623585.204
TOTAL Fuente: Propia
67
CUENCA NEPEÑA 2016
𝑃𝑚𝑒𝑑 =
̅̅̅̅𝑥 𝑎𝑖 ) ∑𝑖𝑛=1(𝑃𝑃 𝐴𝑇
𝑃𝑚𝑒𝑑 =
623585.204 mm x km2 1908.1539 km2
𝑃𝑚𝑒𝑑 = 326.800267 mm
3.2.4 PRECIPITACION MEDIA DE LA CUENCA POR EL CENTRO DE GRAVEDAD
El valor del Centro de Gravedad de la cuenca se reemplazan en la ecuación potencial obtenida inicialmente:
RELACIÓN PRECIPITACIÓN - ALTITUD Precipitación (mm)
1200 y = 0.0017x1.5677 R² = 0.9595
1000 800
PRECIPITACION ANUAL (mm)
600 400
Potencial (PRECIPITACION ANUAL (mm))
200 0 0
1000
2000
3000
4000
5000
Altitud (m.s.n.m)
𝑃𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑎 = 0.00117𝑥 1.5677 𝑃𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑎 = 0.00117(2634)1.5677 𝑃𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑎 = 391.6952 𝑚𝑚
68
CUENCA NEPEÑA 2016 3.2.5 PRECIPITACION MEDIA DE LA CUENCA POR LA ALTITUD MEDIA
El valor de la Altitud Media de la cuenca se reemplaza en la ecuación potencial obtenida inicialmente:
RELACIÓN PRECIPITACIÓN - ALTITUD Precipitación (mm)
1200 y = 0.0017x1.5677 R² = 0.9595
1000 800
PRECIPITACION ANUAL (mm)
600 400
Potencial (PRECIPITACION ANUAL (mm))
200 0 0
1000
2000
3000
4000
5000
Altitud (m.s.n.m)
𝑃𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑎 = 0.00117𝑥 1.5677 𝑃𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑎 = 0.00117(2019.7294)1.5677 𝑃𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑎 = 258.3194 𝑚𝑚
69
CUENCA NEPEÑA 2016 IV.
CONCLUSIONES
La cuenca del río Nepeña está ubicada al norte del país, delimitando con las cuencas de santa, Lacramarca, Casma y el océano pacífico, con un área de 1908.15 km2, con una cota máxima de 5300 m.s.n.m. y una cota mínima de 25 m.s.n.m. y un perímetro de 247.79 km. Sus parámetros geomorfológicos determinara el escurrimiento de la cuenca, asi como la concentración. El índice de pendiente es de 23.44%, considerándose como terreno fuertemente accidentado. El factor forma calculado es de 0.265 considerándose como una cuenca alargada, según los rangos aproximados detallados en el informe. El número de orden de los ríos determinan la concentración de os ríos, de acuerdo al número de orden que tenga la cuenca, la cuenca de Nepeña tiene un orden 5. Las precipitaciones calculadas por tres métodos son aproximados, considerando que el método de Thiessen considera para cuencas en zonas costeras.
70
CUENCA NEPEÑA 2016 V.
REFERENCIAS
1. Municipalidad Provincial de Santa. Pan de acondicionamiento territorial de la provincia del Santa 2012-2022. (n.d). 2. Ministerio de Agricultura (MINAGRI) – Autoridad Nacional Del Agua (ANA) (2009). Evaluación de los Recursos Hídricos En Las Cuencas De Los Ríos Santa, Lacramarca Y Nepeña. Chimbote: Ministerio de Agricultura (MINAGRI) – Autoridad Nacional del Agua (ANA). 3. Ministerio de Agricultura (MINAGRI) (1982). Estudio Hidrológico y Climatológico del valle Nepeña. Lima: Dirección Ejecutiva del Proyecto Especialista de Rehabilitación de Tierras Costeras. 4. Bateman, Allen (2007). Hidrología Básica y Aplicada. Grupo de Investigación Transporte de Sedimentos. 5. Villón, Máximo (2002). Hidrología. Perú: Editorial Villón 6. Walsh (n.d). Línea base ambiental – Línea base Física. 7. Estudio Hidrológico Del Rio Nepeña Para Determinación De Máximas Avenidas Con Simulación De Inundaciones Para El Proyecto “Mejoramiento De Defensa Ribereña Con Enrocado En El Rio Nepeña, Sector Cerro Blanco, Distrito De Nepeña, Santa, Ancash” 8. PETROPERU. (n.d). Informe Socio Ambiental de la Zona Costera Lote Z-57 9. Parámetros geomorfológicos (n.d). obtenido de: file:///C:/xampp/htdocs/Prontuario/articulos/articulos_2016/04_2016_ing_valores/w ww.Prontubeam.com 10. Jardí, Monserrat. (1985).Forma de una cueca de drenaje. Análisis de las variables morfométricas que nos la define. Revista Geográfica, vol XIX. Barcelona. 11. Ordoñez, Juan (2011). Balance superficial Hídrico. Sociedad Geográfica de Lima. LimaPerú. 12. Secretaría de agricultura Ganadería Desarrollo Rural Pesca y Alimentación. Hidrología a las pequeñas obras hidráulicas. 13. Ministerio de transporte y Comunicaciones (MTC). Manual de Hidrología, Hidráulica y Drenaje. 14. Sánchez, Javier. (2008). Precipitaciones. Universidad de Salamanca: España. 15. Descripción de los componentes físicos y Caracterización Ambiental de la cuenca.
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CUENCA NEPEÑA 2016 ANEXOS
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