Estudio hidrologico del rio Huallaga (margen derecha) defensa ribereña desde Afilador, Brisas y Tingo María, Perú
Introducción
Para el presente estudio que tiene un análisis completo se ha tomado como fuente elemental los datos hidrológicos en las diferentes estaciones que nos darán una visión acerca del comportamiento de los procesos que son sumamente complejas que se encuentran en función de las características de las subcuencas trazadas dentro de la cuenca alta del río Huallaga, cuyo cauce principal lo constituye el río Huallaga y las sub. cuencas que lo constituyen el sistema hídrico donde sus afluentes secundarios, terciarios, de cuarto orden ó más refleja un comportamiento de acuerdo a cómo se están manejando los recursos agua, suelo y bosque, donde los criterios de topografía, altitud y cobertura es importante para el cálculo del coeficiente de Escorrentía dentro del espacio del territorio delimitado de la cuenca del río Huallaga desde la altitud de 4500 hasta los 600 msnm.,donde se encuentra conformado por un sistema hídrico que conducen sus aguas al Río Huallaga,donde integra las interacciones entre la cobertura sobre el terreno de profundidades del suelo y entorno de la línea divisoria de las aguas, existiendo entradas y salidas, dónde el ciclo hidrológico permite cuantificar el ingreso de la cantidad de agua por medio de sus precipitaciones pluviales y salida por medio de su río y la evaporación de la misma, las sub cuencas con mayores áreas que, cuenta con recursos hídricos provenientes de manantiales, aguas superficiales, aguas del sub. Suelo y ojos de agua con permanente vegetación. La fuente principal de agua en las subcuencas del Huallaga, es originada por las precipitaciones pluviales que ocurren en ella y se manifiestan en la escorrentía, durante la época lluviosa, que fluye por las pequeñas quebradas que conforman la red de drenaje de las subcuencas.
Ubicación del Proyecto
La Defensa ribereña se localiza sobre el río Huallaga, del Distrito de Rupa Rupa, de la, provincia de Tingo María y región Huánuco, en el margen derecha del río Huallaga.
1.2. Objetivos del estudio
El objetivo del presente Estudio Hidrológico tiene como fin la construcción de defensas ribereñas en el margen derecho del río Huallaga.
Determinar las características hidrológicas de respuesta lluvia-escorrentía, con intensidades máximas y diferentes períodos de retorno.
– Estimar el cálculo del caudal Máximo con diferentes períodos de retorno en el
Tramo donde se ubica la estructura de la defensa ribereña.
2.- ETAPAS DE DESARROLLO DEL ESTUDIO.
El estudio fue realizado en tres etapas sucesivas que comprendieron desde la fase de recopilación de información hasta el procesamiento y elaboración del Proyecto Hidrológico, donde el sistema de la información nos servio comouna cadena de operaciones que nos lleva desde la planificación de la observación y la recolección de los datos hasta su almacenamiento y análisis para luego ser utilizado la información obtenida en el proceso, mejorando nuestra capacidad de conseguir los resultados mas consistentes, con el uso de la metodología empleada, facilitándonos la ejecución de las etapas con la información teórica y práctica.
ETAPA DE PRECAMPO
Comprendió la recopilación y ordenamiento de la información disponible referida a planos, perfiles y estudios del proyecto, hidrogramas de precipitaciones pluviales, y otras informaciones metereológicas, etc.
En esta etapa se procedió a la delimitación de la Cuenca, sub cuencas que lo conforman el río Huallaga y a la elaboración del plano base. Las sub cuencas fueron delimitadas a escala 1/25,000.
Los materiales utilizados han sido obtenidos del Instituto Geográfico Nacional (IGN) y son los siguientes:
Carta Nacional del Instituto Geográfico Nacional (IGN), a escala 1/100,000. Hoja 19- K, 19- l, 20-K, 20-l, 21-K, 21-l, y 22-K.
Planos topográficos a escala 1/25,000
Hojas: 19-K- IV NO y 20 K – IV NE
Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI).
Guía Explicativa del Mapa Ecológico del Perú, ex ONERN – 1976.
ETAPA DE CAMPO
Las actividades realizadas durante la etapa de campo abarcaron principalmente las labores de investigación.
– Reconocimiento de la zona (Tramo del río)
– Recopilación de información metereológica complementaria.
– Reconocimiento de fuentes de agua
– Reconocimiento del clima del Área de Influencia.
– Informaciones verbales de parte de las comunidades beneficiarias zona (Rupa
Rupa) de la ciudad de Tingo María.
ETAPA DE GABINETE
En ésta etapa consiste, en el procesamiento, análisis de los datos meteorológicos y la determinación de los parámetros de diseño para el dimensionamiento de obra de la Defensa Ribereña del río Huallaga, margen derecha de la localidad de Rupa Rupa de Tingo María.
Demarcación de la Cuenca Alta del río Huallaga desde el origen del río Huallaga hasta el punto de estudio Tramo del distrito de Rupa Rupa –Tingo María.
Demarcación de las subcuencas y/o áreas que componen las subcuencas principales
1ro.- La información que se esta utilizando se refiere a los siguientes aspectos:
a. Pluviometría
La escorrentía existente y producida en el área de estudio, proviene exclusivamente
de las precipitaciones pluviales caídas en toda las sub cuencas y áreas que contiene
la cuenca alta del río Huallaga, hasta la zona considerada en el estudio.
Las estaciones pluviométricas, localizadas en la zona de estudio o cercanas a ellas, son la que se anotan a continuación.
b. Hidrometría
Las quebradas que cortan la zona en estudio, no cuentan con estaciones de medición de caudales, donde las aguas van al Río Huallaga, el principal dren colector.
Se cuenta con dos estaciones de Puente Taruca y Tingo María, que servirán para poder calibrar nuestro estudio Hidrológico en éstos puntos de Controles, donde se llevará una mejor calidad de control de los caudales generados en los puntos estimados como se indica en el plano adjunto, que son tomados de cada uno de las sub cuencas y/o áreas cuyas aguas confluyes hacia el río Huallaga hasta el tramo que incluye el estudio para su cálculo de máximas descargas con diferentes períodos de retorno..
Se cuenta con valores de precipitación total mensual en todas las estaciones mencionadas y máximas en 24 horas registradas en las estaciones de Ambo, Yanahuanca, Jacas Chico, Tingo María, Tananta, para periodo de registro de 10 á 16 años.
- a) COMPLEMENTACIÓN DE REGISTROS
Las estaciones anteriormente mencionadas, cuentan con distintos periodos de registro y/o actualmente se encuentran paralizadas. En algunos casos fue necesario completar períodos faltantes para lo cual se recurrió a análisis de regresión a nivel anual. Luego los valores mensuales fueron determinados mediante una repartición porcentual tomando como base el promedio mensual y el valor anual determinado. De esta manera se cuenta hasta con 36 años de registro continuo para el periodo 1966-2001, de la Estación mas cercana Jacas Chico, que permite caracterizar el comportamiento de la micro cuenca haciendo posible la generación de caudales en la sub. Cuencas del punto de control ·C", así mismo se trabajó con todas las estaciones que componen cada uno de las subcuencas del río Huallaga desde la parte más alta.(nacimiento del río) hasta el tramo del estudio, del Río Huallaga del distrito de Rupa-Rupa, Tingo María de la provincia de Leoncio Prado.
- b) ANÁLISIS GRÁFICO
Este primer análisis se realizó en base a los datos de precipitación registrados en las estaciones anteriormente indicadas. Se confeccionaron histogramas de precipitación total mensual para un periodo común de análisis (1966-2001), con el fin de comparar el comportamiento del parámetro. Los histogramas se muestran en los gráficos Nº 1 y Nº 2 del anexo Recurso Hídrico, correspondientes a las estaciones, Jacas Chico, Yanahuanca, Huariaca, Huanuco, Corpac, puente Taruca, Panao, Rupa-Rupa (tingo María), Tananta del distrito de Pólvora (San Martín) .
Se realizó un análisis visual por estación para detectar saltos y valores extremos pronunciados que no podrían ser de ocurrencia en un periodo determinado y luego verificado su estado de consistencia se determinó los valores para cada uno de las sub cuencas ó àreas donde se producen los escurrimientos superficiales que llegan al cauce principal del río Huallaga.
En esta evaluación se observó buena correspondencia entre los histogramas en algunos casos los datos se cambiaron por la poca consistencia, donde se supone podría ser por mala lectura, desconocimiento de datos del parte del lector, anotación al azar y otros motivos que pudieran existir.
3.0.-CLIMA DEL AREA DE INFLUENCIA
Este aspecto se ha analizado de acuerdo al mapa ecológico Nacional (ONER-1976),y según la clasificación climática de Leslie R.Holdrigde, el área de influencia de donde provenía las avenidas en los ríos Huertas y Huallaga Alta, se ubica en la región altitudinal Tropical, lo que se clasifica en forma general dentro de las tres sub cuencas demarcadas para su estudio de las máximas avenidas en sus respectivos puntos de controles, presentándose las siguientes formaciones ecológicas, en lo que se consiguieron datos en el mapa expuesto faltando algunos qué es necesario para su calculo de su coeficiente de escurrimiento dentro del área considerado de 0.022 a 0.046 y su recorrido del río en máximas avenidas donde se interpone con todo los obstáculos considerando para el cálculo del caudal su coeficiente de rugosidad considerado en 0.068.
a) Estepa Espinosa- Montano Bajo tropical (ee-MBT).-donde ésta zona de vida se encuentra entre los 2000 y 3100 m.s.n.m.,donde sus características climáticas son: precipitación promedio anual que varía entre 532.8 a 226.6 mm. Con una temperatura promedio anual de 18.8 °C a 24.5 °C,ubicada en la provincia Humedad Semiárida, donde se cuenta con una evapotranspiración potencial total por año entre 2 y 4 veces el valor promedio anual de la precipitación.
b) Bosque seco-Montano Bajo Tropical (bs- MBT).- Donde ésta zona se encuentra ubicado entre los 2500 a 3200 m.s.n.m.,donde sus características climáticas posee una temperatura promedio anual entre los 16.5 °C á 10.9°C.,ubicado en la provincia de Humedad Sub-Húmedo, donde la precipitación promedio total anual es de 972.9 a 449.3 mm.
c) Bosque muy Húmedo-Montano Tropical (bmh –MBT).- Esta zona se distribuye desde los 2800 a 3800 m.s.n.m.cuya característica climática se cuenta con una precipitación promedio anual que varía entre los 1722 a 838.4 mm.y una temperatura media anual variable entre los 10.9°C a 6.5°C, donde la provincia se ubica en humedad-perhúmedo y con una evapotranspiración potencial total por año variable entre los 0.25 y 0.5 del promedio de la precipitación total por año.
d) Páramo Muy Húmedo-Sub Alpino Tropical (pmh – SAT ).- se extiende desde los 3900 y 4500 m.s.n.m.donde sus características climáticas son: precipitación promedio anual entre los 1254.8 á 584.2 mm. Y una temperatura anual variable de 6°C a 3.8°C, donde se ubica en la provincia de húmedo-perhúmedo contando con una evapotranspiración promedio anual de 0.25 a 0.5 veces de la precipitación media anual.
4.-PARAMETROS GEOMORFOLOGICOS CUENCA ALTA DEL RIO HUALLAGA.
La cuenca Alta del río Huallaga,como unidad dinámica y natural refleja las acciones recíprocas entre el suelo, factores geológicos, agua y vegetación, proporcionando un resultado de efecto común: escurrimiento o corriente de agua, por medio del cual los efectos netos de estas acciones recíprocas sobre este resultado pueden ser apreciadas y valoradas. De allí que una de las premisas básicas del manejo de cuencas considera que la cantidad y velocidad de la corriente de agua representan las características naturales de cultivo de la cuenca que las origina.
Numerosos son los estudios que tratan de establecer relaciones entre el comportamiento del régimen hidrológico de una cuenca y las características físico-geográficas de la misma. Casi todos los elementos de un régimen fluvial están relacionados directa o indirectamente con las características físicas de las áreas de drenaje de una cuenca siendo las más sensibles a las variaciones fisiográficas aquellas relativas a las crecientes. Estos factores físicos – llamados también geomorfológicos son considerados generalmente en forma aislada sin tener en cuenta la posible interdependencia entre ellos y se representan en forma numérica.
La descripción sistemática de la geometría de una cuenca y de su red hidrográfica requiere mediciones de aspecto lineales de la red de drenaje, del área de la cuenca y del relieve, teniendo una mayor incidencia la distribución de pendientes en el primero de los aspectos mencionados. Las dos primeras categorías de medición son planimétricas, es decir, tratan de propiedades proyectadas sobre un plano horizontal. La tercera categoría, trata de desigualdad vertical de la forma de la cuenca.
4.1.-OBJETIVO Y ALCANCE
El propósito del presente estudio técnico, es el de presentar una descripción breve de las características geomorfológicos más importantes del complejo físico de una cuenca y de su determinación matemática, a fin de que puedan ser usadas en conjunción con ciertos índices hidrológicos, llámese estos caudal medio, caudal máximo absoluto et. De esta manera se puede contar con un elemento de juicio adicional en el estudio de la geometría y los aspectos mecánicos de una cuenca.
Finalmente, se presenta un ejemplo práctico del cálculo de los parámetros geomorfológicos de las sub-cuencas en los distintos puntos de control, que lo conforman el espacio (pertenecientes a las sub. cuencas del río Huallaga desde su naciente hasta la ciudad de Tingo María).
4.2.-PARAMETROS GEOMORFOLOGICOS DE UNA CUENCA
Diversos son los parámetros geomorfológicos que se pueden determinar en una cuenca, sin embargo, los más estudiados son las siguientes:
Superficie.- Dentro de esta característica de la cuenca se tiene los siguientes conceptos.
Área total de la cuenca (A) Se considera así a todo el área de terreno cuyas precipitaciones son evacuadas por un sistema común de causes de agua, estando comprendida desde el punto donde se inicia esta evacuación hasta su desembocadura u otro punto elegido por interés. Puede considerarse en su delimitación el divisor topográfico por ser prácticamente fijo.
A = 12,374.268 Km2.
Perímetro (P).- Esta característica tiene influencia en el tiempo de concentración de una cuenca, es el mismo que será menor cuando esta se asemeje a una forma circular. Se expresa en Km.
P = 2,489.90 Km.
Pese a que los parámetros de forma cuenca alta del río Huallaga, puede afirmarse que los valores obtenidos, nos indican que ésta tendrá mayores oportunidades de creciente en las partes bajas, en razón de la mejor distribución de sus áreas tanto en el largo como en el ancho. Sin embargo, la cuenca son de forma alargada e irregular.
Cálculo de los parámetros relativos al sistema de Drenaje:
a) Grado de Ramificación: Del planos No 1 y mediante el uso de la computadora se han obtenido los siguientes valores:
CUENCA ALTA DEL RIO HUALLAGA
Los valores obtenidos en el cálculo de los parámetros relativos al sistema de drenaje indicarán:
Que el grado de ramificación alcanzado por la cuenca alta del río Huallaga es de quinto orden.
La densidad de drenaje de la Cuenca es relativo, lo cual indica que los tiempos de concentración serían más o menos largos. Esto puede corroborarse con los valores obtenidos para la "extensión media de escurrimiento superficial" los que indican cuantitativamente, pero sin embargo la cuenca alta estudiada posee una diferencia entre las sub cuencas de cada uno de los controles, los datos obtenidos son en promedio para la Cuenca Alta del río Huallaga.
Cálculo de los parámetros relativos a las variaciones altitudinales de la cuenca: Altitud media de la cuenca: Del Plano No 1 se obtienen los siguientes valores:
Polígono de frecuencia de altitudes: Del plano No 1 se obtienen los siguientes valores:
ESQUEMESQUEMA DE RAMIFICACION DE UN CURSO PRINCIPAL
Altitud media de la Cuenca (A): Este parámetro se obtiene mediante la siguiente relación:
Siendo:
hi = Altitud media de cada área parcial comprendida entre las curvas de
nivel. Es tomada con respecto a la desembocadura.
Si = Área parcial entre curvas de nivel.
A = Área total de la cuenca.
Polígono de frecuencia de Altitudes: Es un diagrama de relación entre las superficies parciales de una cuenca expresadas en porcentaje y las alturas relativas a dichas áreas comprendidas entre las curvas a nivel.
Curva Hipsométrica: Representa las superficies dominadas por encima o por debajo de cada altitud considerada y por lo tanto caracteriza en cierto modo el relieve.
CURVAS HIPSOMETRICAS DE LA CUENCA DEL RIO HUALLAGA
Del plano, por planimetría, se ha obtenido los valores que aparecen en los gráficos No 1 y No 2
DISTRIBUCION ALTIMTETRICA DEL AREA DE LA CUENCA DE RECEPCION DEL RIO HUALLAGA
El valor de la altitud media de la cuenca Alta del río Huallaga resulta encontrarse a una cota de 2750 msnm , debido a que la distribución de sus áreas parciales con mayor valor corresponden igualmente a las menores altitudes tomadas con respecto al nivel del mar. Esto puede ser apreciado gráficamente a través de los "polígono de frecuencia de altitudes", como en las correspondientes curvas hipsométricas (Graf. No 1, 2, ). Es de anotar que la altitud mediana (llamada también altitud de frecuencia media) difiere del valor hallado de la "altitud media", en razón de que es un concepto de tipo geométrico resultando del cálculo de un promedio ponderado.
5.- AJUSTE DE DATOS DE DATOS DE PRECIPITACIONES MÁXIMAS
En los cuadros expuestos se muestran los ajustes a la distribución Log Normal, Log Pearson Tipo III, de las precipitaciones máximas en 24 horas y de la precipitación total mensual para cada uno de las subcuencas y/o áreas trazadas, para lo cuál se presenta sólo los cuadros calculados del área para el punto de control "A" y los demás se encuentran en el anexo de metodología de los cálculos, para los diferentes puntos de controles.cuadros 9.
El coeficiente de escorrentía para las subcuencas en los diferentes puntos de controles fue calculado en función de todas las zonas de vida presentes, de acuerdo a su participación dada por las superficies que ocupan.
Tomando los valores promedio de cada provincia de humedad se calcula un valor ponderado para las subcuencas.
6.-INTENSIDAD DE LLUVIAS
Se cuenta con registros de precipitaciones máximas en 24 horas en las estaciones de Yanahuanca, Ambo, Jacas Chico, Tingo María, con la finalidad de que en el presente estudio se tenga resultados mas consistentes y confiables en cuanto concierne en cada uno de los puntos de controles.
La intensidad máxima horaria ha sido estimada a partir de la precipitación máxima en 24 horas y la precipitación máxima mensual para el mismo periodo de retorno, registrada en las diferentes estaciones que componen las subcuencas ó áreas de la cuenca alta del río Huallaga.
La intensidad en forma general es representada por la siguiente relación:
Posteriormente se elabora la curva de intensidad –duración – frecuencia y se calculan las intensidades de diseño, para lo cuál mostraremos los cuadros de la intensidades máximas para diferentes puntos de controles de las subcuencas y/o áreas consideradas.
Para el cálculo del tiempo de concentración se utiliza la siguiente ecuación:
Finalmente las intensidades máximas caídas en una hora para diferentes periodos de retorno y un tiempo de concentración de los diferentes puntos de controles de las sub cuencas trazadas en el plano, estimado por el método de Kirpich, son:
7.-GENERACIÓN DE DESCARGAS PROMEDIOS
7.1.-Estimación de la descarga media
El escurrimiento superficial de las subcuencas se originó por las precipitaciones pluviales que ocurre durante el año. Para determinar las descargas disponibles en el punto de interés ó puntos de control, se ha empleado el modelo matemático de transformación de lluvias en escorrentía sustentado en el balance hídrico y en un proceso markoviano.
La expresión generalizada que permite la generación de descarga es:
El paso más importante consiste en calibrar los valores de los coeficientes B1, B2, B3, S y R, los mismos que se obtienen a partir de una regresión múltiple donde la variable dependiente es el caudal medio escurrido en el mes presente Qt y las variables independientes son: el caudal medio escurrido en el mes anterior Qt-1 y la precipitación media efectiva del mes presente PEt .
Los valores para la variable aleatoria se pueden tomar de una tabla o como en el presente caso generarlos con el auxilio de la computadora, la única condición que deben cumplir es que se ajusten a la distribución normal, con media igual a cero y desviación estándar igual a uno N (0,1).cuyos datos se presenta en el cuadro No 17 datos aleatorios utilizados las demás estaciones.
Cuando no se cuenta con información de descargas en las subcuencas y tan solo se tiene rendimientos referenciales, como en el presente caso, se puede calibrar el modelo aprovechando algunas similitudes con otras subcuencas.
Donde:
ai – distribución porcentual de los meses de mayor incidencia de lluvias.
Con estas referencias se procede a determinar los principales componentes del balance hídrico a nivel mensual.
Los componentes del modelo son:
7.2.- PRECIPITACIÓN EFECTIVA
Precipitación efectiva desde el punto de vista hidrológico, es aquella que realmente produce el escurrimiento luego de satisfacer los requerimientos de los cultivos y las pérdidas por evaporación, etc. El modelo proporciona tres curvas polinómicas asociadas a coeficientes de escurrimiento que varían de 0.15 a 0.49, para el presente caso se ha usado directamente el coeficiente de escorrentía en las diferentes sub cuencas.
7.3.- RETENCIÓN DE LOS ALMACENES HÍDRICOS
Para efectos de calcular la retención de las subcuencas que es justamente la que abastece en el periodo de estiaje, se ha utilizado la siguiente expresión:
7.4.- COEFICIENTE DE AGOTAMIENTO
La retención de las subcuencas es almacenada en los depósitos hídricos en el periodo de lluvia según la distribución mensual adoptada anteriormente. Para que pueda existir el balance hídrico al fin del año hidrológico, ésta retención debe abastecer de agua a las subcuencas en la época de estiaje; su distribución estacional se realiza siguiendo la curva exponencial que es representada por el coeficiente de agotamiento. El modelo utilizado plantea cuatro formulas empíricas para estimar este coeficiente, para una temperatura mayor a 10º C le corresponde un agotamiento muy rápido, esto es:
Este coeficiente está vinculado con otro que es la relación que existe entre la descarga del mes y la del mes anterior con la siguiente expresión.
7.5.- APORTE Y ABASTECIMIENTO DE LA RETENCIÓN
Una vez establecidos estos parámetros y calculados sus valores, se procede a calcular la lámina escurrida para cada mes. En el periodo de estiaje existirá aporte de la retención, este se calcula para cada mes con la siguiente expresión:
En la época de lluvias se presenta el abastecimiento de los almacenes que se calcula con la ecuación:
7.6.- LÁMINA ESCURRIDA MENSUALMENTE
Debido a que el flujo de agua sobre la tierra ó escorrentía superficial, corresponde al volumen de agua que avanza sobre la superficie hasta alcanzar el dren principal, donde tiene lugar cuando la intensidad de la lluvia es mayor que la capacidad de infiltración, para ello influyen los siguientes parámetros: Los factores climáticos, Intensidad de precipitación, Duración de la precipitación, factores fisiográficas, permeabilidad etc.
Finalmente la lámina escurrida mensualmente se calcula con la siguiente relación:
8.– GENERACIÓN DE CAUDALES PROMEDIOS MENSUALES
Utilizando las precipitaciones generadas para las subcuencas, se ha procedido a la generación de caudales para el periodo de registros con que contaban cada uno de las estaciones.Se ha asumido como valor inicial para comenzar la generación, el caudal correspondiente al mes de diciembre, los, Nº 19 , muestran los valores de precipitación efectiva, los números aleatorios empleados en la generación y los caudales generados, para el caso de la sub cuenca de Yanahuanca y así tomados para las demás sub cuencas.,respectivamente.
CAUDALES PROMEDIOS GENERADOS PARA EL AREA DEL CONTROL "A"
Cuadro No 19
Fig. No 02
9.- CAUDALES MÁXIMOS.
Las descargas máximas para las Sub cuencas ó áreas que lo componen el área de drenaje que escurre al río Huallaga se determinó mediante la fórmula de Mac Math, cuya expresión es la siguiente:
Las descargas máximas calculadas por el Método de Mac Math, se muestran en los cuadros respectivos de cada uno de los puntos de controles, tomando en cuenta las precipitaciones máximas de 24 horas donde se contaban con datos y/o datos máximos de precipitaciones mensuales.
10- RÍOS PRINCIPALES DE CADA SUBCUENCA QUE LO COMPONEN EL
RÍO HUALLAGA-HIDRAULICA FLUVIAL
La red hidrográfica de la Cuenca Alta del río Huallaga es la confluencia de subcuencas con ríos y quebradas importantes de agua que nacen en la parte alta desde los 4200 m.s.n.m., aproximadamente, hasta una altitud de 641 m.s.n.m.de de Tingo María hasta donde abarca el Estudio Hidrológico para la construcción de la Defensa Ribereña del río Huallaga tramo de Rupa Rupa de la ciudad de Tingo María para luego proseguir su curso y formar una Gran Cuenca Hidrográfica que sus aguas desembocan al océano Atlántico en unificación con otros ríos de zona Baja, sin embargo el río Huallaga en éste tramo se puede considerar en estado de equilibrio, por que no varía el perfil del fondo del río, donde los sedimentos son que son transportados se encuentra en estado redegradación.
10.1.- La Sub cuenca que conforma las estaciones de Cerro de Pasco, Huariaca y San Rafael, con varias quebradas y ríos que desembocan al dren principal son los ríos de Ticlacayan, Pallanchacra, Río Blanco, y otros que tienen sus nacientes en pequeñas lagunas y manantiales , en ambas márgenes, ubicadas en la parte mas alta de su micro cuenca, a una altitud aproximada de 4000 á 4500 m.s.n.m.desde sus orígenes hasta el lugar punto de control "B"donde se propone calcular el caudal máximo con diferentes períodos de retorno, que tiene una longitud 42.41 Km.y un área conformado de 1,583.22 Km2. ver planos adjunto en el anexo.
La fuente principal de agua en la sub cuenca, es originada por las precipitaciones pluviales que ocurren en ella y se manifiestan en la escorrentía, durante la época lluviosa, que fluye por las pequeñas quebradas que conforman la red de drenaje de la micro cuenca, además en las pequeñas quebradas existentes en la parte alta, existen ojos de agua que la alimentan. En general las subcuencas y micro cuencas cuenta con recursos hídricos en forma permanente, que le permitirá satisfacer en el futuro aguas subterráneas, pozos y manantiales, donde en las partes altas de la micro cuenca, existen quebradas, que permiten que las filtraciones formen los llamados ojos de agua que de alguna manera mantienen un caudal base en la quebrada principal. No se ha observado la presencia de explotación de agua subterránea.
10.2.- La Sub cuenca que conforma las estaciones de Yahahuanca y Ambo, tienen varias quebradas y ríos que desembocan al dren como son los ríos de Vilcabamba,Chaupihuaranga,Yanahuanca y Huacarmayo, y otros que tienen sus nacientes en pequeñas lagunas y manantiales , en ambas márgenes, ubicadas en la parte mas alta de su micro cuenca, a una altitud aproximada de 4200 á 4600 m.s.n.m.desde sus orígenes hasta el lugar punto de control "A"donde se propone calcular el caudal máximo con diferentes períodos de retorno, que tiene una longitud 62.93 Km.y un área conformado de 2,211.55 Km2. ver planos adjunto en el anexo.
La fuente principal de agua en la sub cuenca, es originada por las precipitaciones pluviales que ocurren en ella y se manifiestan en la escorrentía, durante la época lluviosa, que fluye por las pequeñas quebradas que conforman la red de drenaje de la Subcuenca, además en las pequeñas quebradas existentes en la parte alta, existen ojos de agua que la alimentan. La subcuenca cuenta con recursos hídricos en forma permanente, que le permitirá satisfacer en el futuro aguas subterráneas, pozos y manantiales, donde en las partes altas de la micro cuenca, existen quebradas, que permiten que las filtraciones formen los llamados ojos de agua que de alguna manera mantienen un caudal base en la quebrada principal. No se ha observado la presencia de explotación de agua subterránea.
10.3.- La Sub cuenca y/o el área que conforma las estaciones de Jacas Chico y Huánuco, tienen varias quebradas y ríos que desembocan al dren como son los ríos de Higueras, Cayran y Yarumayo, y otros que tienen sus nacientes en pequeñas manantiales , en ambas márgenes, ubicadas en la parte mas alta de su área delimitada, a una altitud aproximada de 4100 á 4300 m.s.n.m.desde sus orígenes hasta el lugar punto de control "C"donde se propone calcular el caudal máximo con diferentes períodos de retorno, que tiene una longitud 35.80 Km.y un área conformado de 1,437.41 Km2. ver planos adjunto en el anexo.
La fuente principal de agua en la sub cuenca, es originada por las precipitaciones pluviales que ocurren en ella y se manifiestan en la escorrentía, durante la época lluviosa, que fluye por las pequeñas quebradas que conforman la red de drenaje de ambas márgenes.
10.4.- La Sub cuenca y/o el área que conforma las estaciones de Huánuco y Molinos en la provincia de Panao, tienen varias quebradas y ríos que desembocan al dren como son los ríos de Chinchao,Mallgo Tingo, Garbanzo y Santo Domingo y otros que tienen sus nacientes en pequeñas manantiales , en ambas márgenes, ubicadas en la parte mas alta de su área delimitada, a una altitud aproximada de 3800 á 4000 m.s.n.m.desde sus orígenes hasta el lugar punto de control "D"donde se propone calcular el caudal máximo con diferentes períodos de retorno, que tiene una longitud 91.12 Km.y un área conformado de 3,110.16 Km2. ver planos adjunto en el anexo.
La fuente principal de agua en la sub cuenca, es originada por las precipitaciones pluviales que ocurren en ella y se manifiestan en la escorrentía, durante la época lluviosa, que fluye por las pequeñas quebradas que conforman la red de drenaje de ambas márgenes.
10.5.- La Sub cuenca y/o el área que conforma las estaciones de Tingo María en el tramo del distrito de Rupa Rupa en la provincia de Leoncio Prado, tienen quebradas y ríos que desembocan al dren como son los ríos de Cayumba y Jarahuasi y otros que tienen sus nacientes en pequeñas manantiales, que por cobertura verde y su temperatura promedio mayor a 20 ºC en todo el área se produce una evapotranspiracion potencial manteniendo así las precipitaciones continuas en todo el área delimitada, desde las partes altas hasta el lugar punto de control "E"donde se propone calcular el caudal máximo con diferentes períodos de retorno, que tiene una longitud 22.92 Km.y un área conformado de 1,359.93 Km2. ver planos adjunto en el anexo.
10.6.- La Sub cuenca del Río Monzón que conforma las estaciones de LLata y Tingo Maria tienen varias quebradas y ríos que desembocan al dren , y otros que tienen sus nacientes en pequeñas lagunas y manantiales que se encuentra ubicado en las partes altas de 4200 ms.n.m. de la provincia de Huamalíes , en ambas márgenes, ubicadas dentro de la sub cuenca, donde en las partes bajas cuentan con vegetación densa, desde sus orígenes hasta el lugar punto de control "F"donde se propone calcular el caudal máximo con diferentes períodos de retorno, que tiene una longitud 89.21 Km.y un área conformado de 2,671.87 Km2. ver planos adjunto en el anexo.
La fuente principal de agua de la sub cuenca, es originada por las precipitaciones pluviales que ocurren en ella y las evapotranspiraciónes en las partes bajas donde se manifiestan en escorrentías, durante la época lluviosa, que fluye por las pequeñas quebradas que conforman la red de drenaje de la Subcuenca, además en las pequeñas quebradas existentes en la parte alta, existen ojos de agua que la alimentan. La subcuenca cuenta con recursos hídricos en forma permanente, que le permitirá satisfacer en el futuro aguas subterráneas, y/o manantiales, donde en las partes altas de la subcuenca, existen quebradas, que permiten que las filtraciones formen los llamados ojos de agua que de alguna manera mantienen un caudal base en la quebrada principal. Y no observándose la presencia de explotación de agua subterránea.
10.8.- CURVAS ENVOLVENTES DE CAUDALES MAXIMOS HISTORICOS
En la figura se muestra la curva envolvente de los caudales máximos (m3/seg.) con al Área de las sub. Cuencas estimadas, con la finalidad de visualizar de que se cumple en el presente estudio de que los caudales máximos están en relación directa con el área.
10.9.- RELACION DE CAUDAL MAXIMO ANUAL Y EL PERÍODO DE RETORNO
Siguiendo con la metodología de Gumbel se ha procedido con el análisis de las descargas máximas anuales de la Estación de Tingo María, Rupa-Rupa, presentando los cálculos en el cuadro No 26.
De acuerdo a la figura No 04 , se muestra que la relación entre el caudal máximo anual y el período de retorno, se puede apreciar que los caudales máximos de mayor valor que se ha producido en el mes de diciembre del año 2006 es de 2.208.6 m3/seg. Cuyo caudal tiene un período de retorno de 11 años, es decir que se presentaran con menor frecuencia que los caudales máximos que sean menores a 1,475.1 m3/seg. que se presentan cada año.
De igual manera en la figura No 05 , donde se relaciona el caudal máximo y su probabilidad de ocurrencia , indican que los caudales máximos tiene una probabilidad de ocurrencia menor que los caudales máximos de menor valor, como es el caso del caudal ocurrido en época de máxima precipitación que tiene una probabilidad de ocurrencia de 9.09%
Que, en la figura No 06 se presenta la curva de calibración de caudales máximos, la relación existente entre el tirante de agua y el caudal máximo en la estación de Tingo María calculados por el método sección pendiente ejecutado por el programa de H-canales y K-canales.
11.-DETERMINACION DEL HIDROGRAMA DE AVENIDAS EN LA CUENCA
Para determinar un hidrograma Unitario , ha sido necesario contar un hidrograma medido a la salida de la cuenca (Punto de control "G"), ademas de los registros de precipitación, debido a que como la cuenca tiene un área de 12,374.268 km2, algunas subcuencas no contaban con una estación hidrométrica y/o registros pluviométricos, para lo cual se tenía que generar datos en los puntos importantes por la metodología expuesta, por lo que usando datos de características generales de la cuenca alta del río Huallaga,donde se desarrolló:
11.1.- HIDROGRAMA UNITARIO TRIANGULAR.
Dicho Hidrograma nos proporciona los parámetros mas elementales como: Caudal Punta (Qp),tiempo base (tb) y el tiempo en que se produce la punta (tp)
La expresión del caudal se obtiene:
Vm = A*Pe *C
Donde: Vm = Volumen medio anual en m3.
Pe = Precipitación media anual en metros obtenidas en la estación de control.
A = Área de la Cuenca en m2.
C = Coeficiente de escorrentía.
Estos parámetros fuerón obtenidos por la metodología plantada en los cuadros Nos 21ª,21B, 21C, 21D, 21E, 21F del anexo, donde sus coeficientes de escurrimiento también se consideraron en función a la clasificación climática. Cuyo volumen de escumiento es:
2,928"424,365 m3 cuyo área es . 12,374.268 Km2, cuya precipitación de exceso es 21 mm. Á 23.67 mm Obteniéndose el hidrograma unitario sintético de forma triangular.
* Con los datos establecidos se calcula el tiempo de concentración (tc) con la siguiente ecuación:
De acuerdo a los resultados obtenidos en el cuadro adjunto mostramos la fig. del hidrograma triangular calculado
Fig. No 07
Cuadro No 22
12.- RESULTADO DE CAUDALES MAXIMOS EN EL RIO HUALLAGA
Desde que nace el río Huallaga en el departamento de Pasco, desde estas montañas, que recorre por su dren principal el río va cambiando y aumentando su caudal poco a poco según va descendiendo.
A veces nos cuesta reconocer desde el pequeño arroyo cristalino, que cuyo naciente cuando presenciamos el ancho del río de aguas profundas que recorre su curso. En los diferentes tipos de terreno donde en la primera parte de su recorrido el río empieza a descender de la montaña alta. Aquí el cauce es hondo y estrecho, la corriente es rápida, las aguas frías y limpias, dé fondo rocoso en un 80%, la corriente desprende muchas piedras que son arrastrabas aguas abajo. Al ir bajando, el río forma muchas caídas de agua en los desniveles del terreno. Donde esta primera parte del río se llama primera etapa o etapa juvenil. Más abajo, sus aguas van disminuyendo su velocidad donde su cauce se va ensanchando en forma de curvas, en las orillas hay playas con arena gruesa y en el fondo del agua se observan pequeñas piedrecillas y más arena. Esta es la segunda etapa o etapa de madurez, donde estas dos etapas cumple desde su naciente hasta el punto del estudio, donde es necesario este recorrido para poder tabular y calcular los caudales máximos en sus diferentes puntos de controles tomando la metodología más apropiado para éstos tipos de estudio dentro de una cuenca y para ello se hará su ajuste con los caudales de la estación de Tingo María, donde el río ha traído al bajar de las montañas, que al acumularse en sus orillas forma playas muy anchas.
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