Estudio Hidrológico de la cuenca del río Jequetepeque (página 3)

Gráfico comparativo:

• LLAPA

Tabla de precipitaciones:

Gráfico comparativo:

• Granja Porcón

Tabla de precipitaciones:

Gráfico comparativo:

• Quebrada Honda

Tabla de precipitaciones:

Gráfico comparativo:

Calculo de la Precipitación Media Anual por los Métodos De Promedio Aritmético, Polígono De Thiesen y de Las Isoyetas

• Promedio Aritmético

Para aplicar el siguiente método necesitamos ubicar estaciones que se encuentren dentro de la cuenca estudiada:

donde :

n : Numero de estaciones dentro de la cuenca

Pi: La precipitación media anual de cada una de

las estaciones

A continuación se aplicara dicho método a la Cuenca del Río Jequetepeque:

Diagrama que muestra las estaciones que han sido utilizadas para el informe.

De la tabla de utiliza los datos de la precipitación media anual para mediante un promedio aritmético obtener la precipitación media anual.

De la fórmula utilizada podemos obtener el siguiente resultado:

• Método de la Triangulación

Para realizar este método de las utilizamos las estaciones dentro de nuestra cuenca y también fue una de las cuales porque nuestras estaciones estén ubicadas al borde de nuestra cuenca (divisoria de aguas).

Para este método tratamos que los triángulos sean acutángulos ( ángulos menores a 90º).

Diagrama de estaciones utilizadas para el método de la triangulación que se ubican en cuencas vecinas a las del Río Jequetepeque.

Diagrama de estaciones para la triangulación, abarcando la mayoría de la cuenca. Las sectores muestran el área que abarcan el km2.

Según el método, en los vértices de cada triangulo se encuentran precipitaciones que le pertenecen a cada estación, para cada triangulo se saca el promedio de las tres precipitaciones y se multiplica por su área, así para cada triangulo. Luego de haber realizado en mismo calculo para cada triangulo, a la suma total se divide por el área que abarcan todos los triángulos y así se obtiene la precipitación media anual.

De los siguientes cuadros se procede de a calcular la precipitación media anual.

Método de las Isoyetas

Para este método necesitamos la precipitación media anual de las estaciones y además las altitudes en metros sobre el nivel del mar para poder graficarlas y saber que tipo de relación hay entre ellas para poder determinara la ecuación a utilizar por el método de mínimos cuadrados.

Obteniéndose la siguiente:

La correlación y las constantes son las siguientes:

La ecuación quedara de esta manera:

Luego de la tabla del polígono de frecuencias obtenemos las alturas pues de esa tabla es donde tenemos el área entre las curvas.

De la tabla anterior y la ecuación obtenemos lo siguiente:

Con estas dos tablas podemos ya utilizar la formula general para determinar la precipitación media anual:

Aplicando la formula y los datos de las tablas obtenemos:

ANALISIS DE PRECIPITACIÓN POR Período 1965 – 1983 DE ESTACIÓN LLAPA

Se presentara a continuación la ficha técnica y su ubicación en la cuenca así como los cambios de precipitación el periodo indicado.

Ubicación en la cuenca del Jequetepeque:

A continuación se presentara los datos registrados de la precipitación en la estación llapa de 1965 – 1983:

Donde la precipitación media anual es:

Obteniéndose la grafica del comportamiento mensual de la precipitación en el tiempo indicado:

El siguiente grafico nos brinda el comportamiento anual de la precipitación en la estación relacionada con las máximas, mínima, desviación estándar:

ANALISIS DE TIEMPO DE RETORNO DE LAS PRECIPITACIÓN (mm) ESTACIÓN LLAPA 1965 – 1983

El siguiente paso para el analisis completo de la estacion es determionar el tiempom de retorno de la precipitación con los datos de las tablas anteriores. Las siguientes formulas se utilizaran para resolver la tabla:

Donde:

n: # orden , m: # datos

Por ejemplo si nos referimos al ultimo caso, podemos determinar lo siguiente:

****HAY UN 95% DE POSIBILADAD QUE LA PRECIPITACIÓN SEA MAYOR QUE

605.2 mm.

BALANCE HIDRICO

Evapotranspiración

Existe acuerdo entre los diversos autores al definir la ETP, concepto introducido por Charles Thornthwaite en 1948, como la máxima cantidad de agua que puede evaporarse desde un suelo completamente cubierto de vegetación, que se desarrolla en óptimas condiciones, y en el supuesto caso de no existir limitaciones en la disponibilidad de agua[ ] . Según esta definición, la magnitud de la ETP está regulada solamente de las condiciones meteorológicas o climáticas, según el caso, del momento o período para el cual se realiza la estimación.

La Evapotranspiracion en la cuenca del rio Jequetepeque oscila entre los valores de de 40.68mm en el mes de febrero y 46.86mm en el mes de diciembre; la Evapotranspiracion potencial promedio de la cuenca para un año es de 530.32 mm.

Para hallar evapotranspiracion se utilizo la formula de Charles Thornthwaite porque ela que mejor se adecuaba al terreno y debido principalmente porque contábamos con los datos necesarios.

Balance Hídrico

Para el balance hidrico se utilizo los datos de ETP y PP obtenidas de los estudios de ONERN para la cuenca.

El estudio muestra que existe un déficit del recurso hídrico para los meses de agosto y septiembre de 21.5 mm. y 20.1 mm. Respectivamente obteniéndose un tota l de 41.6 mm. Para un año

También se encontró que existe un excedente en los meses de febrero, marzo y abril de 54.5 mm. 101.0 mm. Y 43.3 mm. Respectivamente lo que da como resultado un total de 198.8 mm al año. también se encontró una escorrentía total de 199.4 mm .

Demanda de agua de los cultivos

Para la demande de agua de los cultivos se tomo como ejemplo aplicativo las cultivos de Maíz, Papa y Arroz pro ser la que mas se cultiva en el valle de, siendo el Arroz uno de los mas principales pues representa el 70% de los cultivos en la parte baja de la cuenca.

Ademas se utilizó la constante de cultivo (kc) de J E Christiansen, correlacionándose para los periodos de cada cultivo.

Un dato que resaltar es que tomamos un Kc de cultivo promedio, algo que no se tiene que hacer y que solo se uso para fines ilustrativos ya que la demanda de agua se toma para cada cultivo y luego después se toma los valores en una tabla donde se suma la demande de cada cultivo.

CAUDALES

CAUDALES

1. CAUDALES DIARIOS

En los Gráficos a se muestran las series históricas de descargas diarias ocurridos en las estaciones hidrométricas Ventanillas y Pampa Larga, el registro histórico de caudales diario en el cual nos basamos para el análisis de este capitulo se adjuntan el en anexo.

Grafico Nº a CAUDALES DIARIOS, ESTACION DE AFORO VENTANILLAS

AÑO 2001

Grafico Nº xx CAUDALES DIARIOS. ESTACION DE AFORO PAMPA LARGA

AÑO 2000

C.1 – ANALISIS DE MAXIMAS AVENIDAS DIARIAS

Son caudales que al transitar por el cauce, causan severos daños a las estructuras de captación (tomas y bocatomas), e inundan algunos terrenos de cultivos, causan destrucción total o parcial de los puentes, así como la destrucción de parte de la carretera. De ahí que el estudio de los caudales máximos diarios, son de amplio interés para la toma de decisiones en el campo de la construcción.

• ESTACION VENTANILLAS:

Cuadro Nº c1 – Caudales Máximos Diarios – Estación Ventanillas

2001 – 2007

Cuadro Nº c2 – Caudales Máximos Diarios – Estación Pampa Larga

2001 – 2007

PERIODO DE RETORNO

El período de retorno es uno de los parámetros más significativos a ser tomado en cuenta en el momento de dimensionar una obra hidráulica destinada a soportar avenidas, como por ejemplo: el vertedero de una presa, los diques para control de inundaciones; o una obra que requiera cruzar un río o arroyo con seguridad, como por ejemplo un puente.

El período de retorno, generalmente expresado en años, puede ser entendido como el número de años en que se espera que mediamente se repita un cierto caudal, o un caudal mayor. Así podemos decir que el período de retorno de un caudal de 100 m3/s, para una sección específica de un río determinado, es de 20 años, si, caudales iguales o mayores de 100 m3/s se producen, en media a cada 20 años.

Por otro lado, si un evento tiene un periodo de retorno real de tp años, la probabilidad P de que dicho evento se presente o sea superado en un año determinado es:

El período de retorno para lo cual se debe dimensionar una obra varía en función de la importancia de la obra (interés económico, socio-económico, estratégico, turístico), de la existencia de otras vías alternativas capaces de remplazarla y de los daños que implicaría su ruptura: pérdida de vidas humanas, costo y duración de la reconstrucción, costo del no funcionamiento de la obra, etc.

En muchos lugares, se podría por ejemplo proponer la construcción de badenes en vez de un puente, derivando los esfuerzos financieros hacia otras zonas, donde se estima necesaria mayor seguridad.

Al contrario, se tiene a veces la posibilidad de sobredimensionar un puente sin mayor costo adicional (por ejemplo en el caso de un valle estrecho, se puede, sin mayor costo sobreelevar el puente), permitiendo así prevenir huaicos y aluviones cuya descarga pico es imprevisible. La idea es de evitar el superdimensionamiento de toda la obra, concentrando los esfuerzos en algunas partes definidas como vitales o esenciales, y adoptar disposiciones constructivas permitiendo minimizar los daños en caso de eventos excepcionales

Períodos de retorno generalmente aceptados:

• Obras hidráulicas para canalización de aguas de lluvia en ciudades de mediano porte o grandes: de 20 a 50 años;
• Obras hidráulicas para canalización de aguas de lluvia en ciudades de pequeño porte: de 5 a 10 años.
• Puentes importantes: 100 años;
• Vertederos para presas con poblaciones aguas abajo 1.000 a 10.000 años.

Evidentemente en estos casos se trata de estimaciones basadas en procedimientos estadísticos. En algunos casos para obras hidráulicas cuya ruptura significaría un riesgo muy elevado de pérdidas de vidas humana.

A continuación aplicaremos estos conceptos en los datos hidrométricos diarios obtenidos de las estaciones Ventanillas y Pampa Larga:

Cuadro – Frecuencia y Periodo de Retorno de Caudales Máximos Diarios

Estación Ventanillas

2001 – 2007

Cuadro – Frecuencia y Periodo de Retorno de Caudales Máximos Diarios

Estación Pampa Larga

2000 – 2007

Donde: f^-1 , Es el periodo de retorno en años, el tiempo en el cual se espera que ese caudal o mayores, vuelva

C.2 PROYECCION DE MAXIMAS AVENIDAS DIARIAS.- Para saber el periodo de retorno de máximas avenidas en un futuro de años, se utilizan diferentes tipos de ecuaciones que nos permiten ajustar los datos de caudales máximos diarios en una función lineal, tal que podamos utilizar esta función para especular cuanto va ser el periodo de retorno de las máximas avenidas, en este caso utilizamos la ecuación de GUMBEL

• Donde:

Para el presente análisis, se utilizo el papel de distribuciones de GUMBEL, el cual ajusto satisfactoriamente nuestros datos de caudales con sus respectivos periodos de retorno, tanto en la estación Ventanillas como en la estación Pampa Larga.

• ESTACION VENTANILLAS:

Cuadro – Proyección de Periodo de Retorno de Caudales Máximos Diarios

Estación Ventanillas

• ESTACION PAMPA LARGA :

Cuadro – Proyección de Periodo de Retorno de Caudales Máximos Diarios

Estación Pampa Larga

• DONDE :
• 

A = área de la cuenca, para el punto de análisis.

• De este último cuadro, podemos concluir el siguiente ejemplo: "Si se planea construir unos Diques, en las alturas de las de la estación Pampa Larga, con periodo de 25 años, debe entenderse que en media de 25 años ocurrirá una avenida que sobrepase los diques con caudales medios instantáneos de 870.84 m3/s, sin embargo, nadie puede asegurar que ese evento no sucederá pocos meses después de concluida la obra.

REPRESA

La represa Gallito Ciego: Está ubicado en el distrito de Yonán, provincia de Contumazá en Cajamarca, aproximadamente a 7º13’ latitud Sur y 79º10’ longitud Oeste. Su altitud media es de 350 m.s.n.m.

La Represa Gallito Ciego localizado a la altura del Km 35 de la carretera a Cajamarca, sobre cuya margen derecha recorre la carretera a Cajamarca hasta la Localidad de Tembladera.

La presa se localiza sobre el curso inferior del río Jequetepeque, en un estrechamiento del valle con laderas inclinadas, forma un vaso de aproximadamente 12 km de largo y de 1 a 2 km de ancho, cubriendo un área de aprox. 14 km2 y su volumen útil de 400.4 millones de metros cúbicos, constituyéndose como el segundo de mayor capacidad en el Perú.

El clima es seco y soleado, y su temperatura promedio es de 24 grados centígrados durante todo el año.

Atributos Económicos     Las características de buena aptitud de suelos, recursos hídricos disponibles por la regulación del riego a través del Reservorio Gallito Ciego, caracterizan al valle con buenas posibilidades de inversión y desarrollo que, complementado con la incorporación de tecnologías apropiadas puede permitir una explotación eficiente.

     Actualmente con el Reservorio Gallito Ciego, se ha logrado incrementar en aproximadamente el 50% la producción agrícola en la parte baja de la Cuenca, alcanzando una producción promedio de 250,000 T.M./año, con un valor Bruto de la producción que ha variado de 30.8 a 80.6 Millones U.S.$.

Infraestructura 

Se ha determinado que en el ámbito de la cuenca Jequetepeque existen 5 centrales hidroeléctricas, siendo la de mayor potencia instalada la Central Hidroeléctrica Gallito Ciego, ubicada en la parte baja de la represa del mismo nombre, distrito de Yonán provincia de Contumazá. Esta infraestructura produce 38 MW y está conectado al Sistema Eléctrico Centro – Norte, mediante la línea de Transmisión Limoncarro – Gallito Ciego – Cajamarca.

POTENCIA DE LA CUENCA

En la cuenca del rio Jequetepeque es importante el emplazamiento de la Represa Gallito Ciego que constituye una fuente de agua que permite el desarrollo de una intensa actividad agrícola-ganadera, principalmente de maíz; debido a la gran capacidad de almacenamiento de la represa, cuya vida útil fue diseñada para 50 años; pero debido a que recepciona volúmenes considerables de sedimentos provenientes de la parte media y alta de la cuenca lo que viene colmatando la represa, reduciendo la vida útil para la que fue diseñada; dado que no recibe mantenimiento adecuado.

Las aguas de la represa Gallito Ciego son perturbadas debido a que recepciona aguas servidas del poblado de Tembladera.

Efectos negativos sobre el embalse Gallito:

Diariamente circulan vehículos de transporte de combustibles, lubricantes e insumos químicos que son utilizados por las minas localizadas en Cajamarca, constituyendo un potencial de contaminación a las aguas del Reservorio ante eventuales accidentes que puedan ocurrir, como los ya ocurridos en algunas oportunidades, con el derramamiento de combustibles

Asimismo, los derrames de petróleo ocurridos en los primeros meses del año 2001, aguas arriba de la localidad de Tembladera, llegaron al río Jequetepeque y a través de este hacia el embalse Gallito Ciego, debiendo efectuarse trabajos de limpieza; estos acontecimientos, actualmente, vienen perjudicando principalmente a la población rural de la parte media y baja de la Cuenca del Jequetepeque, que se abastecen del agua del río, habiendo sido perjudicado también las labores de pesca en el río y Reservorio.

  Por otro lado, el escenario geomorfológico presenta zonas de alta inestabilidad y el desarrollo de numerosos procesos morfodinámicos. Estos procesos son los originarios de todo el material de transporte aluvial, relacionadas con variadas condiciones climáticas que van desde zonas secas a húmedas; con precipitaciones que varían de 40 a 1,300 mm al año y que generan corrientes de caudales muy irregulares, llegando en algunos casos excepcionales, como durante el fenómeno El Niño, a movilizar ingentes volúmenes de sedimento en suspensión y arrastre.

     A esto se suma, la forma en que se están utilizando las tierras de las partes altas de la cuenca que favoreciendo el flujo rápido del agua y por lo tanto causa erosión de los suelos y el transporte de sedimentos finos y gruesos.

     Los resultados de estudios y otros documentos elaborados antes y durante la construcción de la Represa, muestran que el régimen sedimentario del río Jequetepeque en el Gallito Ciego, han sufrido variaciones sustanciales, lo que se considera como la consecuencia directa del cambio del régimen hidrometeorológico del río Jequetepeque y de su cuenca, que en general se observa a partir de 1968/69, de su aprovechamiento indiscriminado y del manejo inadecuado de la misma cuenca.   

     La represa Gallito Ciego está sufriendo una colmatación acelerada, debido a la inestabilidad de las vertientes de los ríos tributarios que desembocan al río Jequetepeque; este proceso se ha incrementado con los recientes períodos húmedos que han ocurrido últimamente, este fenómeno está acortando la vida útil de la represa.

     Debido a los efectos del fenómeno El Niño de 1997/98, la represa Gallito Ciego ha incrementado su volumen de sedimentación, consistente en materiales sólidos en suspensión y materiales de arrastre. El aporte total promedio anual de sólidos del río Jequetepeque en la represa, para el período 1943/44 a 1998/99 ha alcanzado 2.9 MMC, en lugar de 1.7 MMMC considerados para el diseño; para el período de 1968/69 a 1998/99, se tiene un aporte de materiales sólidos de 3.4 MMC, con lo cual se tendría una vida útil de 33 años de la represa.

     La masa total de la descarga de los sólidos del río Jequetepeque a Gallito Ciego de 1987/88 a 1998/99 era de 52.4 MMC, de los cuales 38.9 MMC son sólidos en suspensión y 13.5 MMC de sólidos de acarreo, los cuales se han depositado en los volúmenes muerto e inactivo, así como en el útil.

     La última batimetría realizada en mayo de 1999 determinó que el embalse ha perdido 65 MMC en volumen sedimentado, de los cuales 41.7 MMC se encuentran depositados en la zona de "cola" del embalse; 15.1 MMC en la zona cercana al dique y estructuras de captación y los restantes 8.2 MMC repartidos a lo largo del vaso. El Volumen total de material fino ingresado por suspensión supera los 45 MMC que representa alrededor del 70% del material sedimentado.

     Informaciones del mes de Mayo 2001, después del período de las lluvias, el Río Jequetepeque está aportando a la presa 10 gr/l de agua y están saliendo 0.3 gr/l.

RECOMENDACIONES

-Realizar un estudio exhaustivo de los sedimentos de la Represa Gallito Ciego. Por sus características granulométricas y mineralógicas, ya que representa el comportamiento ambiental de los sólidos en la cuenca. Controlar la extracción de materiales de construcción que perturban el lecho de la cuenca propiciando la generación de sólidos suspendidos.

– Controlar el aporte de aguas residuales domésticas a la cuenca.

BIBLIOGRAFÍA

1.De Freitas H. Valdemar, Asistencia para la Protección de la Presa Gallito Ciego de los problemas de Sedimentación

Proyecto TCP/PER/0167. Mayo 2001

2- Higmans R. y Otros, El Uso de Información Geográfica en la Planificación del Manejo de los Recursos Naturales. Conservación de Suelos en la Encañada.

Cajamarca 2000

3- Hudson Norman, Conservación del Suelo

Editorial Reverté, España-1982

4- Kiersch Benjamín, Asistencia para la Protección de la Presa Gallito Ciego de los problemas de sedimentación.

Proyecto TCP/PER/0167. Julio 2001

5- Oficina Nacional Plan de Ordenamiento Ambiental de la Cuenca del río de Evaluación de Jequetepeque para la Protección del Reservorio Gallito Recursos Naturales Ciego y del Valle Agrícola

ONERN Diciembre 1988

6- Proyecto Especial Informe de Mediciones Topográficas y Batimétricas

Jequetepeque-Zaña en el Embalse Gallito Ciego para la determinación

de su capacidad de almacenamiento.

Junio 1999

7- Proyecto Especial Informe de Mediciones Topográficas y Batimétricas

Jequetepeque-Zaña en el Embalse Gallito Ciego.

Octubre 2000

ANEXOS

Caudales

Estaciones Hidrométricas

Caudales diarios Estación de Aforo Ventanillas

Registro Histórico Año 2001

Q (m3/s)

Caudales diarios Estación de Aforo Pampa Larga

Registros Históricos Año 2000

Q (m3/s)

Análisis de Máximas Avenidas

• Estación Ventanillas

Análisis de Máximas Avenidas

• Estación Pampa Larga

Análisis de Máximas Avenidas para la Microcuenca del Río Pallac

Autor:

Julio C. Cobeñas

Perú

2007

Partes: , 2, 3