ESTUDIO HIDROLOGICO PARA LA CARRETERA PANAMERICA
INFORMACIÓN HIDROLÓGICA Y DEL MODELO HIDROLÓGICO
LIMA, Junio DE 2013
1
1. INTROD ODUC UCC CION 1.1. 1.1.
DESCRIPC PCIÓ IÓN N DE DE LA LA CU CUENCA
La cuenca del río Chillón se encuentra ubicada en las provincias de Canta y Lima, en el departamento de Lima, al Norte de la Ciudad de Lima. Geográficamente se encuentra entre las coordenadas E !" #$% &&%% a " $'% ()%% * y N $$" $+% #%% a $#" ''% ''%% -. La cuenca del río Chillón es integrante de la cuenca hidrográfica del c/ano 0acífico, desciende desde &,''' m.s.n.m. hasta el mar. -u sistema fluvial está formado por los ríos Chillón y 1uis2uichaca, y presenta un área de drena3e de #,((( 4m#. El cual (#5 de dicha área, es decir $,') 4m#., corresponde a la cuenca h6meda 2ue está sobre la cota #,&'' m.s.n.m., 2ue es el límite inferior del área 2ue contribuye efectivamente al escurrimient escurrimientoo superficial. superficial. La cuenca presenta presenta una forma alargada alargada de $#! 4m. de largo con un ancho variable variable de $& a ' 4m.7 las sub 8 cuencas cuencas son parcialmen parcialmente te reguladas reguladas por lagunas lagunas ubicadas en las cabeceras de las mismas. El río Chillón tiene un r/gimen de descarga irregular y torrentoso, con una pendiente en su curso superior de !5, hasta la localidad de Canta7 en su curso medio la pendiente es &5, de Canta hasta -anta 9osa de 1uives7 en su curso inferior la pendiente disminuye a #5, a partir de -anta 9osa de 1uives en donde el valle empie:a abrirse. En este 6ltimo tramo tramo el río forma un cono de deyección, sobre el cual se encuentra la :ona agrícola más importante de la cuenca. La cuenca del rio Chillón limita por el norte con las cuencas de Chancay 8 ;uaral, por el sur con la cuenca del 9ímac, por el este con la cuenca del
e los tres valles de la Gran Lima el 2ue conserva las mayores áreas cultivadas es 3ustamente el valle del Chillón. Chillón. En $)) e?istían apro?imadamen apro?imadamente te +,''' hectáreas hectáreas ba3o riego. Los cultivos cultivos predominantes son las hortali:as, en desmedro del maí: y algodón. Este cambio en los cultivos implica una mayor dotación de agua para riego. La actividad agropecuaria en la cuenca es de suma importancia, importancia, pues constituye constituye una de las fuentes fuentes abastecedo abastecedoras ras de productos productos alimenticios alimenticios para la población de Lima
1.2.
OJETI!O DE ESTUDIO
El ob3etivo del presente estudio es la determinación de las avenidas características 2ue pueden ocurrir en el rio chillón a su paso por la ciudad de Lima como consecuencia de las lluvias 2ue se producen en la parte de la cuenca aguas arriba de la :ona urbana. Es importante destacar 2ue durante los impactos del fenómeno del ni@o, las precipitaciones en la cuenca ba3a sobrepasan las intensidades de las precipitaciones en la parte media y alta de la cuenca. Los resultados de estudio hidrológico son importantes para el análisis de parámetros hidráulicos del flu3o del rio Chillón en la :ona del estudio, 2ue se han determinar usando modelo matemático de flu3o y model modeloo físic físico. o. Las Las avenid avenidas as típica típicass en la :ona :ona del del estudi estudioo define definenn la intens intensid idad ad y las las características del impacto hidráulico de parámetros tales como, las fuer:as hidráulicas, velocidades, profundidad de agua, :ona de inundación, erosión o sedimentación y otros. El área de estudio ha sido dividida en dos :onas bien definidas con diferentes ob3etivos cada una de ellasA Bona aDA >istrito de puente piedra, Carabayllo, comas, =entanilla, =entanilla, parte de -an
olivos pertenecen a la provincia de Lima. Bona bDA rahuay, Canta, ;uamantanga, ;uaros, Lacha2ui, -an Fuena =entura, y -anta rosa de 1uives estos pertenecen a la provincia de Canta. En estas dos :onas se reali:arán un estudio hidráulico para dise@ar los sistemas de defensas de la :ona urbana de los distritos distritos de lima, ante la amena:a potencial potencial del río. Los parámetros climatológicos, hidrológicos e hidrom/tricos disponibles 2ue influyan en la forma de intensidad de las avenidas en la :ona aD y bD, especialmente las precipitaciones en la cuenca y los datos datos relaciona relacionados dos a avenidas avenidas históri históricas cas registra registradas das en las estacione estacioness hidrológ hidrológicas icas típica típicas, s, 2ue controlan y determinan los parámetros de las avenidas. eniendo en cuenta la problemática del estudio, se decide usar dos grupos de análisisA nálisis estadístico de avenidas en la estación hidrológica Estación bra3illo, de la ciudad de Lima.
1.3.
ESTUDIOS AN ANTERIORES
1.3.1.. E"#u$io 1.3.1 E"#u$io In#%& In#%&'() '() $% $% )o" R%*u R%*u'"o" '"o" Hi$'i Hi$'i*o" *o" $% $% )( Cu%n* Cu%n*(( $%) Rio C+i)) C+i))on on In-o'% In-o'% In#% In#%n$ n$%n %n*i *i(( $% R% R%*u *u'" '"o" o" H/$' H/$'i* i*o" o" IRH IRH $%) $%) INREN INRENA A %n )( *oo' *oo'$i $in( n(*i *in n *on *on )( ($ini"#'(*in #*ni*( $%) $i"#'i#o $% 'i%&o C+i))on4 R/(* Lu'/n. 9eali:aron el Estudio Jntegral de los 9ecursos ;ídricos de la Cuenca del río Chillón. El estudio tiene tres componentesA ;idrología -uperficial, guas -ubterráneas y Calidad del agua. El presente estudio corresponde 6nicamente al componente ;idrología -uperficial el cual considero como complemento el Jnventario de Kuentes de gua -uperficial y el -istema de Jnformación Geográfico. El estudio permitió conocer la disponibilidad y demanda hídrica de la cuenca, obteniendo el balance hídrico en situación actual y futura, así como los caudales de avenida en /poca de
lluvia y caudales mínimos en /poca de se2uía, lo 2ue permitió una adecuada planificación planificación del aprovechamiento aprovechamiento de los recursos hídrico en la cuenca. El inventario de las fuentes de agua superficial a lo largo de la cuenca involucro ríos, riachuelos, pu2uíos ó manantiales y lagunas, lo 2ue permitió conocer los vol6menes actuales ofertados y utili:ados por los diferentes usuarios de la cuenca. sta evaluación se llevará a cabo principalmente mediante aforos debidamente registrados georeferencialmente. georeferencialmente.
1.3. 1.3.2. 2. Cu%n Cu%n*( *( $%) $%) Rio Rio C+i C+i))))on on.. Mini"# Min i"#%'i %'ioo $% A&' A&'i*u i*u)#u )#u'(, '(, In" In"#i# #i#u#o u#o N(* N(*ion ion() () $% R%*u' R%*u'"o" "o" N(# N(#u'( u'()%" )%" INR INRENA ENA Di*i%5'% 1667. >esde el punto de vista hidrológico y tomando en cuenta, solamente, la cuenca del río Chillon, las características de la cuenca del 9io Chillon tiene una e?tensión apro?imada de #,((( Mm# de la cual cual el (#5, (#5, corr corres espo pond ndee a la deno denomi mina nada da cue cuenc ncaa hume humeda daDD llam llamad adaa así así por por encontrarse, por encima de la cota de los #&'' msnm, límite inferior fi3ado al área 2ue se estima contribuye, efectivamente, al escurrimiento superficial. El relieve general de la cuenca es el 2ue caracteri:a a prácticamente la mayoría de los ríos de la vertiente occidental, es decir el de una hoya hidrográfica alargada, de fondo profundo y 2uebrado y de pendiente fuerte, presenta una fisiografía escarpada y en partes abruptas, cortada por 2uebradas de fuerte pendiente y estrechas gargantas. La cuenca se encuentra limitada por cadenas de cerros 2ue en la dirección hacia aguas aba3o muestran un descenso sostenido a nivel de cumbres. La parte superior de la cuenca alta presenta un gran n6mero de lagunas, originadas originadas por la reducida pendiente, lo 2ue ha permitido el represamiento parcial del escurr escurrimi imient entoo superf superfici icial, al, fenóm fenómeno eno 2ue 2ue se ve favore favorecid cida, a, además además por la presen presencia cia de nevados. El rio chillón en su curso superior, hasta la localidad de canta, tiene una pendiente de !57 en su curso medio, de la localidad de canta a la de santa rosa de 2uives, una pendiente de &5 y, en su curso inferior, a partir de santa rosa de 2uives, en donde el valle empie:a a abrirse, la pendiente disminuye a #5. En este 6ltimo tramo el rio chillon ha formado un cono de deyección, sobre el cual se encuentra la :ona agrícola más importante de la cuenca.
1.3.3.. E"#u$io 1.3.3 E"#u$io L/n%( L/n%( ("% ("% A5i% A5i%n#() n#() $% $% )( Cu%n*( Cu%n*( $%) $%) Rio C+i)) C+i))on. on. Mini"#%'io $%) A5i%n#% $%) P%'8 A&o"#o $%) 2010. El ecre >ecreto to Legisl Legislati ativo vo N" $'$, $'$, 2ue 2ue aprueb apruebaa la Ley Ley de Creaci Creación, ón, rgani:ación y Kunciones del escontaminación en :onas prioritarias del 0aís. En este sentido el irección General de Calidad mbiental re2uiere la contratación de un consultor para el establecimiento de Línea Fase de la Cuenca del 9ío Chillón. O59%#i:o" O59%#i:o &%n%'() Elaborar la Línea Fase mbiental de la Cuenca del 9ío Chillón 2ue sirve de soporte t/cnico
para la elaboración ulterior del 0lan de Gestión mbiental mbiental de la Cuenca. O59%#i:o" %";%*/-i*o" Elaborar un diagnóstico biofísico y socio 8 económico de la cuenca Jdentificar los Jmpactos ambientales 2ue afectan la cuenca Establecer escenarios en prospectiva. Jdentificar y sistemati:ar planes, programas y proyectos en curso en la cuenca.
1.3. 1.3.7. 7. E"#u E"#u$i $ioo $% I;( I;(*# *#oo A5 A5i% i%n# n#() () $%) $%) P'o P'o<% <%*# *#oo =R%=R%-o' o'>( >(i i%n %n#o #o $% )( )/n% )/n%(( $% T'(n"i"in C%n#'o no'#% %$io %n ?00@: L/n%( $% T'("i"in %)*#'i*( B(;())() T'u9i))oo < Su5%"#(*ion%" A"o*i($(" I. T'u9i)) CESEL Ingenieros. 2010.
Este capítulo tiene como ob3etivo describir las principales características geomorfológicas y regímenes de caudales de cada una de las unidades hidrográficas 2ue recorre la Línea de ransmisión HL..I Centro Norte
1.7. .7.
P(' ('%# %#'o 'o"" &%o &%oo o''-o) -o)&i* &i*o" o" La cuenca estudiada ofrece una topografía agresiva, con variaciones altim/tricas de ' a &,''' msnm en una distancia apro?imada de $#! Mm. La cuenca está constituida por altas monta@as, en su mayor parte desprovistas de vegetación, las 2ue dominan los fondos de 2uebradas y ríos, con diferencias de altura 2ue pueden llegar hasta los ,''' m. En las partes altas de la cuenca h6meda e?isten relieves relativamente llanos, testigos de antiguas superficies de erosión, donde ha sido posible la formación de lagunas. van:ando hacia la costa el relieve se hace más suave y los materiales acarreados por el río forman una pe2ue@a planicie dispuesta en las mediaciones de los cauces antiguos y modernos, en terra:as fluviales, cuyas alturas no e?ceden sobre el lecho del río en más de $'' m. En el plano costero, la vegetación se circunscribe a los cultivos 2ue se e?tienden sobre los fondos de los valles. 0roducto de la descripción anterior anterior se puede concluir tres condiciones condiciones 2ue podrían influir influir en el comportamiento hidrológico de la cuencaA La alta permeabilidad de las rocas compactas precuaternarias de la cuenca h6meda permite suponer la e?istencia de una interrelación hidráulica subterráneas subterráneas grande, la influencia climática del frente occidental andino y finalmente la e?istencia de una morfología regional de valles cortos, estrechos de gran pendiente y de laderas en su mayor parte desprovistas de vegetación. En este acápite se detallan los parámetros geomorfológicos geomorfológicos de toda la cuenca del río Chillón, así como de las subcuencas seleccionadas.
(.
'%( '%( $% )( Su Su5* 5*u% u%n* n*(( < Mi*' Mi*'o* o*u% u%n* n*(" (" S S La Cuenca del rio Chillón tiene un área de #,&.& Mm # y un perímetro de #+.$) Mm, respectivamente características 2ue le dan la categoría de CuencaD H=er Cuadro .$.+P$aI, encontrándose dentro de la cuenca del río Chillón.
Cu($'o 1.7.14 Qnidad ;idrográfica seg6n ama@o de Cuenca Uni$($ Hi$'o&'-i*( Cuenca -ubcuenca
T((o $% Cu%n*(
'%( @2
Grande Jntermedia a grande 0e2ue@a a intermedia
# &''P& ''' &''P# &'' #&P&''
KuenteA Eduardo Chavarri HQNL
i n$ n$i*% i*% $% $% G'(:%) G'(:%)iu" iu" o Co%Co%-i*i i*i%n# %n#%% $% Co;( Co;(*i$ *i$($ ($ G El coeficiente de compacidad se define como el cociente adimensional entre el perímetro de la cuenca H0I y la circunferencia HpI de un círculo con área igual al tama@o H-I de la cuenca. El coeficiente de compacidad tendrá como límite inferior la unidad, indicando entonces 2ue la cuenca es circular, y conforme su valor crece, indicará una mayor distorsión en su forma, es decir, se volverá más alargada o asim/trica. K G R P/p = 0.282P/(S)0.5
Este coeficiente define la forma de la cuenca, respecto a la similaridad con formas redondas, dentro de rangos 2ue se muestran a continuación HK, $)+&IA •
Clase 4G$A 9ango entre $ y $,#&, corresponde a una forma redonda a oval redonda.
•
Clase 4G#A 9ango entre $,#& y $,&, corresponde a una forma oval redonda a oval oblonga.
•
Clase 4GA 9ango entre $,& y $,&, corresponde a una forma oval oblonga a rectangular oblonga.
-i este coeficiente fuera igual a la unidad H4 G$I, significa 2ue habrá mayores oportunidades de crecientes o avenidas, debido a 2ue los iempos de Concentración HcI son mayores 2ue para las cuencas alargadas H4 G# y 4GI. En el Cuadro .$.+P# se muestran los valores del coeficiente de compacidad para la microcuenca alta del rio 9imac.
Cu($'o 1.7.24 9esultado de =alores de Coeficiente de Compacidad de las Sreas de Estudio Cu%n*( $%) 'io C+i))n 4G
$.)'+
Los valores de índice de compacidad para las microcuencas en el área de estudio indican 2ue todas son de forma alargada, ya 2ue sus valores caen en las clases 4G, como resultado se tiene 2ue hay una ba3a tendencia a producir crecientes pronunciadas pronunciadas o avenidas.
ii ii F(*# F(*#o' o' $% Fo' Fo'(( G El factor de forma se define como la relación entre el ancho medio y la longitud del cauce principal de la cuenca. 0ara cuencas redondeadas, el factor de forma puede resultar mayor 2ue la unidad. Los factores de forma inferiores a la unidad, corresponden a cuencas alargadas, con un flu3o de agua más velo:, y
con con mayo mayorr desa desarr rrol ollo lo de ener energí gíaa cin/ cin/titica ca en el arra arrast stre re de sedi sedime ment ntos os haci haciaa el nive nivell base base,, principalmente. -in embargo, las cuencas de forma alargada, no son características de un flu3o torrencial, debido a 2ue tienen una larga duración del tiempo de concentración con respecto a las cuencas redondeadas, las cuales tienen una corta duración, con un elevado pico de descarga despu/s de un evento fuerte de precipitación. 4G R
S 2
L
>óndeA L R Es la longitud a?ial de de la cuenca se mide siguiendo el el curso de agua más largo desde la la desembocadura hasta la cabecera más distante en la cuenca. - R Es el área de la Cuenca.
Cu($'o 1.7.3. Korma de Cuenca F(*#o' $% Fo'(
Fo'(
C('(*#%'/"#i*(
$ o mayor a $
Cuenca 9edondeada
Cuenca largada
Klu3o lento del agua, con poco arrastre de sedimentos, y son torrentes con elevada creciente de descarga. Klu3o de agua velo:, con arrastre de sedimentos, menos torrenciales, con ba3a creciente de descarga.
Cu($'o 1.7.7. 9esultado de los =alores de Kactor de Korma Cu%n*( $%) 'io C+i))n Kactor de forma
'.$(+
El factor de forma de acuerdo a los cuadros .$.+P y .$.+P(, indican 2ue las microcuencas del área de estudio son de forma largada Hmenor a $I, por lo tanto no son propensas a presentar crecidas cuando hay lluvias intensas simultáneamente en toda o en gran parte de la superficie de /stas.
iii iii R%*# R%*#n&u n&u)o )o Eui: Eui:()%n ()%n#% #% G -e asimila la cuenca a un rectángulo de igual superficie y perímetro de lados L y l. -e utili:a el coeficiente de gravelius. 0 R #HLTlI R
K C A 0.28
>onde A LTl R -istemas de dos ecuaciones, de donde se obtienen L1+L2
Lmayor =
l menor =
K C * A 1.12
K C * A 1.12
1 +
1.12 1− Kc
1 −
1
2
2
1.12 − Kc
>e la cuenca del rio Chillón se encontró L R $(+.#$ Mm, l R $&.++ Mm valores 2ue corroboran lo se@alado por el coeficiente de compacidad hallado para la cuenca
5.
D%n" D% n"i$ i$($ ($ $% D'%n D'%n(9 (9%% D$ D$
La densidad de drena3e H>dI se define como la relación entre la longitud total de los cauces de una cuenca y el área de la misma. -eg6n ;orton H$)(!I la >d es inversamente proporcional a la capacidad de infiltración, varía en el mismo sentido 2ue la escorrentía superficial y en sentido inverso a la escorrentía subterránea. >d RLC HMmI O - HMm #I Las investigaciones de Canuti y acconi H$)$I determinan & clases de >d asociadas a diferentes clases litoestratigráficas a fin de determinar unidades hidrogeomorfológicasA •
•
•
•
•
Clase 'A la densidad de drena3e presenta valores menores a ( MmOMm #, corresponde a travertinos H9oca sedimentaria, formada por depósitos de carbonato de calcioI. Clase $A la densidad de drena3e presenta valores mayores a ( MmOMm # y menores a ! MmOMm #, corresponde a una litoestratigrafia litoestratigrafia cavernosa. Clase #A la densidad de drena3e presenta valores mayores a ! MmOMm # y menores a ) MmOMm #, corresponde a arenas y cali:as. Clase A la densidad de drena3e presenta valores mayores a ) MmOMm # y menores a $# MmOMm #, corresponde a arenas arcillosas. Clase (A la densidad de drena3e presenta valores mayores a $# MmOMm #, corresponde a arcillas .
-e han calculado las >d para la Cuenca del rio Chillón. En el Cuadro .$.+P& se presentan los resultados de esos cuadros los 2ue indican 2ue estas áreas tienen una buena capacidad de infiltración y pertenecen a la Clase ' Hroca sedimentariaI.
Cu($'o 1.7.?
9esultados de los =alores de >ensidad de >rena3e Cu%n*( $%) Rio C+i))n >ensidad de >rena3e H4mO4m#I
*.
O'$% O'$%nn $% )(" )(" Co Co'' ''i% i%n# n#%" %" $% A& A&u( u(
'.&&$#
El orden de los ríos proporciona el grado de bifurcación dentro de una cuenca. El Cuadro .$.+P! detalla el resultado del análisis del orden de las corrientes de agua en la microcuenca alta del río 9imac y sus microcuencas.
Cu($'o 1.7.. 9esultados de N6mero de órdenes. O'$%n Cu%n*( 'io C+i))n
C(n#i$($ $% *o''i%n#%" $% (&u( N
$
$
#
(
#
(
$
&
' otal
#'
La subcuenca alta del rio 9imac con sus órdenes de ríos, 2uebradas y riachuelos suman #( corrientes de agua y el orden má?imo de estas corrientes es & Hrío ChillónI.
d.
D%n"i$($ $% C(u*%" C(u*%" N*@ 2
La densidad de cauces H>cI es la relación del n6mero de cauces HNcI dividida entre el área de la cuenca HMm2I. El valor de densidad de cauces está estrechamente relacionado con las características litológicas de la :ona y su permeabilidad. Qn valor alto de >c refle3a un substrato de roca blanda, con ba3a capacidad de infiltración y con predominio de la escorrentía superficial. 0or el contrario, un ba3o valor de >c indica la e?istencia de un substrato de roca de alta permeabilidad y con predominio de escorrentía subterránea HUavier Cru: -an3ullán, >epartamento de Geomorfología y Geot/cnica de la Kacultad de Ciencias, Qniversidad del 0aís =asco, Espa@aI. La >c de la Cuenca del 9io Chillón, mostrada en el Cuadro .$.+P, indica 2ue e?isten '& cauces por cada Mm# de área. odas presentan una buena infiltración, seg6n la definición establecida por Uavier Cru: HQniversidad del 0aís =asco, Espa@aI.
Cu($'o 1.7.K. 9esultados de >ensidad de Cauces Cu%n*( $%) Rio C+i))on >ensidad de cauces HNcO4m#I
%. R% R%)( )(*i *in n $% 5i-u 5i-u'* '*(* (*i inn R5 R5
'.''#$
La relación de bifurcación H9bI fue definida por ;orton H$)(&I, como la relación entre el n6mero total de cauces de un cierto orden y el n6mero total del n6mero de cauces del orden inmediatamente superior. -eg6n lo establecido por ;orton, el 9b es mayor para las áreas accidentadas. 0or otro lado, -trahler verifica 2ue el resultado mínimo del 9b 2ue se puede obtener es #, mientras 2ue los valores de esta relación 2ue oscilan entre y & son característicos de los sistemas fluviales. -e ha comprobado 2ue el 9b es más alto para los suelos menos permeables, y por el contrario representa valores más ba3os para los más permeables. El Cuadro .$.+P+ muestra las características de las cuencas 2ue se puede deducir seg6n el valor de 9b obtenido.
Cu($'o 1.7.. Cuadro 9esumen de Características de la 9elación de Fifurcación !()o'%" R5
C('(*#%'/"#i*(" $% )( '%)(*in $% 5i-u'*(*in
2
Generalmente nunca se encuentran valores cercanos a este valor ba3o condiciones naturales.
34?
Jndica 2ue la estructura geológica no distorsiona el drena3e natural.
?
Jndica la e?istencia de regiones regiones muy monta@osas y rocosas o generalmente en cuencas alargadas en las cuales tambi/n se producen ba3os caudales picos.
KuenteA Qniversidad Nacional de los ndes 8=ene:uela
-e han calculado los valores de 9b para la subcuenca alta del río Chillón y sus microcuencas, los cuales se muestran en el Cuadro .$.+P). >e acuerdo a los resultados obtenidos, la relación de bifurcación de la cuenca varía de a &, indicando la e?istencia de cuencas redondeadas 2ue producen ba3os caudales pico. Jndicando 2ue la estructura geológica no ha distorsionado el drena3e natural en las mismas.
Cu($'o 1.7.6
9esultados de 9elación de Fifurcación i-u'*(*in NuNu1
Cu%n*( $%) 'io C
N$ON#
$.!
N#ON
(
NON(
#
N(ON&
. CARACTERSTICAS CARACTERSTI CAS DEL RELIE!E DE LA SUCUENCA Y MICROCUENCAS MICROCUENCA S
(. P%n$ P%n$i% i%n# n#%% % %$i $i( ( El Cuadro .$.+P$', muestra las pendientes medias calculadas para cada unidad hidrográfica estudiada. La pendiente media para la Cuenca del rio Chillon es de '.(5. odos odos los valores calculados indican un relieve moderadamente llano.
Cu($'o 1.7.10 9esultados de las 0endientes de cada Qnidad ;idrográfica
Cu%n*( Rio C+i))on P%n$i%n#%
'.(
5. Cu Cu': ':(( +i;" +i;"o o# #'i 'i*( *( Es el diagrama de curvas utili:ado para indicar la proporción de superficie de una cuenca con relación a la altitud. 0ara el caso de la subcuenca alta del rio 9imac HKigura .$.+P$I, la curva hipsom/trica indica 2ue el &'5 del área acumulada está por encima de la cota ( +#' msnm. La curva hipsom/trica de la microcuenca 0($! HKigura .$.+P #I muestra 2ue el &'5 del área acumulada en la microcuenca está sobre la cota ( '' msnm. 0ara la microcuenca 0($ el &'5 del área acumulada está sobre la cota ( !'' msnm HKigura .$.+PI y finalmente, en la microcuenca 0' el &'5 del área acumulada se presenta sobre la cota ( &!' msnm HKigura .$.+P(I. H=er
Fi&u'( Fi& u'( 1.7 1.7.1 .1
Cu':( Cu' :( Hi; Hi;"o "o#' #'i*( i*( 4 Su5* Su5*u%n u%n*( *( A)# A)#(( 'io 'io Ri Ri(* (*
KuenteA Estudio Jntegral de los recursos hídricos de la cuenca del rio Chillón 8 ;idrología -uperficial.
*.
A)#u A)#u'( '( $% F'%* F'%*u% u%n* n*i( i( M% M%$i $i( (
La altura de frecuencia media para la Cuenca del rio Chillon indica 2ue el &'5 del área total de la subcuenca se ubica entre las cotas #,$' msnm, sólo el $.!5 del área total total de la subcuenca se encuentra entre las altitudes de (&y !'' msnm.
$.
A)#i A)#i#u #u$$ M% M%$i $i(( $% )( *u%n *u%n*( *(
0ara anali:ar los rangos altitudinales de la Cuenca alta del rio Chillon y sus microcuencas se utili:arán las siguientes medicionesA
La altitud media ponderada H;I se obtiene multiplicando la altura media de cada intervalo de altura en 2ue se divide la cuenca, por la superficie de cuenca e?istente en dicho intervalo, sumando todos los valores obtenidos y dividiendo entre la superficie total de la cuenca.
H =
∑ hiSi A
>ondeA -i A
Srea parcial de terreno entre curvas de nivel seleccionadas.
hi A ltitud media de cada área parcial parcial comprendida entre curvas de nivel seleccionadas. A
Srea total de cuenca.
En el Cuadro .$.+P$$ se muestra el resumen de las altitudes medias calculadas en la subcuenca lta del rio Chillon. -e observa 2ue los valores de altitud media para todas las áreas evaluadas se encuentran sobre los ( ' msnm.
Cu($'o 1.7.11. 9elación de 9ango de =alores ltitud media de la cuenca D%"*'i;*in $% A)#i#u$ ltitud media
Cu%n*( $%) 'io C+i))on #'.''
%. P%n P%n$i% $i%n#% n#% < Lon Lon&i# &i#u$ u$ $%) $%) '/o " " )('&o )('&o -e construye trasladando en las ordenadas la altitud sobre el nivel del mar del cauce o lecho del rio y en
abscisas la distancia a partir de su origen o nacimiento. frece una idea de la 3uventud o madure: del rio, y de su torrencia torrencialida lidad, d, para nuestras nuestras microcuencas microcuencas se ha consider considerado ado el n6mero n6mero de orden de los ríos, para verificar me3or la velocidad del escurrimiento de las corrientes de agua de la pendiente de sus canales. mayor pendiente mayor la velocidad, en los siguientes gráficos se muestra los perfiles longitudinales, longitudinales, con sus respectivas cotas mínimas y má?imas así como la longitud total de los ríos desde las estaciones de aforo aguas arriba. El perfil longitudinal del río Chillón tiene una distancia total de $#!.' Mm y una pendiente promedio de
.+&5. El río Chillón, en su curso superior, hasta la localidad de Canta, tiene una pendiente de !57 en su curso medio, de la localidad de Canta a la de -anta 9osa de 1uives, una pendiente de &5 y, en su curso inferior, inferior, a partir de -anta 9osa de 1uives, en donde el valle v alle empie:a a abrirse, la pendiente disminuye a #5. En este 6ltimo tramo, el río Chillón forma un cono de deyección, sobre el cual se encuentra la :ona agrícola más importante de la cuenca. El río Chillón, en su recorrido, recibe el aporte de varios ríos o 2uebradas, siendo la más importante livar, livar, rapiche, -ocos, araracra, araracra, ;urimayo, ;uancho, Vamecoto Vamecoto y cocancha, por la margen derecha, y Culebras y rahuay, por la margen i:2uierda, siendo esta ultima la más importante de toda la cuenca.
1.?. CAUDALES El análisis temporal de caudales, se reali:ó en base a datos de caudales medios mensuales históricos registrados en las estaciones hidrom/tricas de la Estación ;idrom/trica bra3illo. -e ubica a la altura de la cuenca del 9io Chillon. La serie histórica de las descargas han sido proporcionadas por el -ervicio Nacional de
Cu($'o 1.7.12. Jnformación disponible de Caudales Estaci ón
Tipo
Departam Provinc Distri ento ia to
Obrajil Hidrométri lo ca
Lima
Canta
Canta
Este
Norte
Altit ud msn m
3236 41
87337 69
2700
Periodo Hidroló gico
Años de Regis tro
Opera dor
19992007
8
S!"# H$
laboraci%n& '(a )*r
( !('i(*i !('i(*in n #%;o'() #%;o'() $% C(u$( C(u$()%" )%" -e anali:ó los flu3os medios mensuales a trav/s de cuartiles 2ue es un parámetro de dispersión 2ue asocia probabilidades de ocurrencia. En el diagrama de ca3as se muestra los siguientes valores de caudalesA promedio, primer cuartil H2ue es e2uivalente a percentil #&, indica 2ue hay una probabilidad probabilidad de ocurrencia del #&5I, segundo cuartil o mediana H2ue es e2uivalente al percentil &', indica 2ue e?iste un &'5 de probabilidad de ocurrenciaI, tercer cuartil Hes e2uivalente al percentil &, significa 2ue hay una probabilidad probabilidad del &5I, mínimo, má?imo y valores de la serie histórica de cada mes del a@o.
5 G'-i G'-i*o *o $% C(9( o P)o# Es utili:ado para tener información relativa a la concentración y variación de los datos. Cuando se obtienen varias de ellas se permite ilustrar los cambios en las medidas de concentración y la variación entre con3unto de datos.
* P%'"i P%'"i"#%n "#%n*i( *i( $% *(u$()%" *(u$()%" +i$'o# +i$'o#'i*o 'i*o"" -e ha determinado la persistencia de caudales en las dos estaciones hidrom/tricas, empleando el m/todo de *eibull y para una probabilidad de &'5, &5, )'5 y )&5 de persistencia. Los caudales de persistencia a paso mensual mensual se muestran en el Cuadro $.(.$, $.(.$, $.(.$(, $.(.$& $.(.$&
Fi&u'( Fi& u'( 1.7. 1.7.33
M%$i$( M%$ i$("" '%;'%" '%;'%"%n# %n#(#i (#i:(" :(" &'(&'(-i*( i*("" $% :('i( :('i(5) 5)%" %" *)i *)i#i* #i*(" ("
Estación Hidrométrica Obrajillo •
El caudal medio mensual mensual varía entre entre $. m Os hasta $. m Os, el promedio es de &.#! m Os.
•
El caudal <ínimo mensual varía entre '.) m Os hasta !.+ m Os, el promedio es de #.+' m Os.
•
El caudal <á?imo mensual varía entre $.) m Os hasta #'.& m Os, el promedio es de ).'# m Os.
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El caudal del mes de setiembre, para el primer cuartil, 2ue es e2uivalente a percentil #&, indica 2ue hay una probabilid probabilidad ad de ocurrenci ocurrenciaa del #&5 de 2ue el caudal sea menor ó igual igual a #,$& m Os con respec respecto to a todos todos los valores valores observ observado adoss del del mes de mar:o, mar:o, el segund segundoo cuarti cuartill 2ue es igual igual a percentil &', indica 2ue e?iste un &'5 de probabilidad probabilidad de 2ue se produ:ca un caudal de $&,( m Os ó menos, el tercer cuartil es seme3ante a percentil &, significa 2ue hay una probabilidad del &5 de 2ue el caudal en el mes de agosto sea menor ó igual a $,$' m Os, la misma interpretación se reali:a para los demás meses. El valor mínimo y má?imo histórico mensual registrado en la estación es de ',)m Os y #',& m Os, respectivamente. l r*ndimi*nto *(,*c.co d* la c/*nca a(ta la *(taci%n idrométrica *( d* 294 L(m2
uadro !"#"!$ !"#"!$ Par%metros del Diagrama de ajas de audales en m $&s ' Estación Obrajillo
Fi&u'( Fi& u'( 1.7 1.7.7 .7
D%"*(' D%" *('&( &( M%$i M%$i(( M%n"u M%n"u() () 3 3" " E"#( E"#(*i *inn O5'(9 O5'(9i)) i))oo
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Fi&u Fi&u'( '( 1.7. .7.
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R%)(*i R%) (*in n M%$ M%$i(" i(" Lo* Lo*()% ()%"" M%$ M%$i( i( &%n% &%n%'() '() 3 3" "
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En la ca3a se muestran los valores de los caudales medio, mediana y los caudales superiores e inferiores para los diferentes meses del a@o hidrológico distribuidos desde el a@o $))) al #'$'.
uadro !"#"!# !"#"!# Par%metros del Diagrama de ajas de audales en m $&s ' Estación Obrajillo
Fi&u'( Fi& u'( 1.7 1.7.K .K
D%"*(' D%" *('&( &( M/ni M/ni( ( M%n" M%n"u( u()) 3" 3" E"#(* E"#(*in in O5' O5'(9i (9i))o ))o
Fi&u'( Fi& u'( 1.7 1.7. .
Fi&u Fi&u'( '( 1.7.6 .7.6
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En la ca3a se muestran muestran los valores de los caudales caudales <ínimos <ínimos mensuales mensuales,, medio, medio, mediana y los caudales superiores e inferiores para los diferentes meses del a@o hidrológico distribuidos desde el a@o $))) al #''.
uadro !"#"!( !"#"!( Par%metros del Diagrama de ajas de audales en m $&s ' Estación Obrajillo
Fi&u'( Fi&u '( 1.7.10 1.7.10 D%"* D%"*('&( ('&( Mi Mi( ( M%n"u( M%n"u()) 3" 3" E"#( E"#(*in *in O5'(9 O5'(9i))o i))o
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Fi&u Fi&u'( '( 1.7. 1.7.12 12
•
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En la ca3a se muestran los valores de los caudales caudales <á?imos <á?imos mensuales mensuales,, medio, medio, mediana y los caudales E?tremos e inferiores para los diferentes meses del a@o hidrológico distribuidos desde el a@o $))) al #''.
1.. G%n% G%n%'(*i '(*in n $% C(u$( C(u$()%" )%" Sin## Sin##i*o i*o"" M%$i(n#% M%$i(n#% Mo$%) Mo$%)oo $% T+o(" T+o(" Fi%'in Fi%'in&& 0ara la generación de caudales sint/ticos y 2ue responde de manera general a la relación de caudales futuros en base a caudales históricos y estacionarios. >e esa manera, se plantea un modelo de carácter estacionalD, haciendo mención a las características del flu3o de mes a mes, o estación a estación Hse refiere a estaciones referidas al climaI, donde esta característica tambi/n debe ser representada en el modelo. En este caso, la intención es generar caudales en periodos mensuales. partir de este, se puede, como se di3o con anterioridad, desagregar en tiempo menores, sean semanales sema nales o diarios. odo odo lo 2ue ha dicho en la sección del presente y, 2ue es aplicable al modelo de thomas Kiering representado por la ecuación H$I, es tambi/n aplicable a los flu3os estacionales, 2ue se describen a continuación. El modelo 2ue se plantea sigue la siguiente relaciónA
uadro !"#"!) !"#"!) Par%metros del Diagrama de ajas de audales en m $&s ' Estación Obrajillo
1.. 1..11
C()i)i5' C( 5'(* (*i inn < :( :()i)i$( $(*i *in n $%) $%) o$% o$%)o )o C()i5'(*in La calibración del modelo es un proceso de estimación de los parámetros del modelo por comparación de las salidas del modelo Hpara una determinada condiciónI con la información observada para la misma condición. An)i"i" $% S%n"i5i)i$($ El análisis de sensibilidad es un proceso de cálculo del cambio en la salida del modelo respecto a los cambios en los ingresos del modelo HparámetrosI. yuda a identificar los parámetros claves y la precisión 2ue re2uieren los parámetros para la calibración. H
E"#($/"#i*(" $% E:()u(*in
9esultados
Fi&u'( 1. 1.7.13
Co%-i*i%n#% $% $% Co Co''%)(*in ''2
1.K. 1.K. PR PREC ECIP IPIT ITA ACION CIONES ES Los análisis de las precipitaciones de este estudio, reali:adas, básicamente, con el ob3etivo de determinar las precipitaciones mensuales para relacionar la precipitación 8 Caudal como se observa 2ue en los meses de enero, febrero, mar:o, las precipitaciones son moderadamente e?tremos llegando hasta los $('mm H=er Kigura $.(.$(I. >e los anuarios hidrometeoro lógicos y otros documentos del 0royecto ;idrológico del rio Chillon y de -EN<;J, se ha recopilado la información meteorológica e hidrom/trica 2ue se emplea en el presente estudio. El Cuadro $.(.$. 0resenta la relación de estaciones pluviográficas pluviográficas de las 2ue 2ue se obtuvo información. eniendo en cuenta los parámetros, generalmente heterog/neos, de hidrología, climatología, forma y dimensiones dimensiones de la cuenca, cuenca, así como los re2uerimien re2uerimientos tos del modelo7 modelo7 del análisis análisis de las precipitaciones mensuales y de los caudales mensuales se observa 2ue e?iste relación h6meda y seca
a mayor precipitación mayor será el caudal del rio chillón, en base a la distribución de la curva ;ipsom/trica ;ipsom/trica de las subcuenca del rio chillón. >ebido a 2ue e?isten datos suficientes de mediciones de de 0recipitación mensual en la estación obra3illo en la cuenca del río Chillón, así como de caudales mensuales se ha determinado la persistencia de las precipitaciones para comparar con las descargas mensuales en la misma estación. 0recipitaciones
0recipitaciones
0recipitaciones
0recipitaciones
1.. ,eneración de caudales medios mensuales en -as estaciones P#!). P#!*. P$/*
Los caudales medios mensuales para las
Area AreaC C 1 Area AreaC C 2
>ondeA F p
A
Kactor de proporcionalidad
AreaC 1
A
Srea de de la la cu cuenca de de in inter/s H0 H0uente
AreaC 2
A
Srea Srea de la cuen cuenca ca con con inf infor orma maci ción ón HEst HEstac ació iónn br bra3 a3ilillo lo $!). $!).+$ +$ 4mXI mXI
F p
R .$+
Los caudales medios medios mensuales del del 9ío Chillón Chillón han sido registrados por por la -EN<;J en la estación estación
hidrom/trica del mismo nombre, para las microcuencas 9io Chillón estación hidrom/trica bra3illo se calcularon multiplicando multiplicando el factor de proporcionalidad proporcionalidad por la serie de caudales caudales medios mensuales del rio Chillón estación puente magdalena , con la siguiente e?presiónA
Q P
= F p * QS
5ond*& Q P & Ca/dal*( #*dio( #*n(/al*( #*n(/al*( d*l o d* la( *(tacion*( *(tacion*( )/*nt* madal*na madal*na
m(: QS & Ca/dal*( #*dio( #*dio( #*n(/al*( d*l d*l o Cill%n (taci%n (taci%n Obrajillo r*i(trado( r*i(trado(
d/rant* 'ario( a;o( m(:
0ara la generación de caudales medios mensuales de las estaciones estaciones 0uente
uadro !"#"!0 !"#"!0 Sreas de las
Cu($'o 1.7.16. 9egistro de Caudales
Cu($'o 1.7.20 9egistro de Caudales
1.6. Conclusiones
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El caudal 9io Chillón Estación 0te.
