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Hidrología Chiquiacá.docx

Feb 17, 2015

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II. ANALISIS DE LA FUENTELa subcuenta del ro Chiquiac pertenece a la cuenca del ro Tarija, presenta un curso permanente con variacin estacional de sus caudales presentndose el mximo en los meses de enero - febrero y el mnimo en el mes noviembre. La cuenca hidrogrfica del ro Chiquiac, presenta un rea de 290 Km2 y una pendiente media de 4.5 %, con una cobertura vegetal del 95 %. El anlisis de la fuente consiste en realizar un estudio hidrolgico que nos permita: Estimar los volmenes de agua disponibles con fines de riego definidos por los caudales mnimos. Estimar caudales mximos ocurridos en eventos extremos, con diferente probabilidad de ocurrencia, para realizar el diseo del aliviadero de crecidas de la presa derivadora.

Se realiz el anlisis de agua procedente del ro Chiquiaca, y el resultado nos da la aprobacin de la calidad del agua para ser usada con fines de riego. INFORMACION DISPONIBLE La informacin disponible para realizar el estudio hidrolgico es la siguiente: Cartografa del Instituto Geogrfico Militar (IGM) Los mapas utilizados fueron:

Hidrometeorologa

No existen datos metereolgicos en la cuenca del ro Chiquiaca, por lo tanto para realizar las estimaciones de las variables hidrolgicas utilizaremos datos de las cuencas ms cercanas y de similares caractersticas climatolgicas y de altitud. Registros del Servicio Nacional de Meteorologa e Hidrologa (SENAMHI) de lasestaciones: Salinas y El Pajonal.

Estudio Integrado de los Recursos Naturales del Departamento de Tarija

Mapas de cobertura vegetal y riesgos de erosin a escala 1:500.000. Inspeccin de campo

Se realizaron varias visitas al lugar del proyecto, durante las cuales se inspeccion toda el rea de influencia del proyecto, especialmente la posible ubicacin de la obra de toma. Levantamiento Topogrfico

El levantamiento topogrfico realizado por la consultora comprende un levantamiento del rea de influencia del proyecto levantamiento a detalle de la obra de toma, levantamiento Del alineamiento horizontal y vertical para el trazo del canal, secciones transversales. HIDROLOGA E HIDROMETRA. PRECIPITACIONES

La comunidad de Chiquiac, no cuenta con estacin meteorolgica, sin embargo se dispone de la informacin de las estaciones de Salinas, el Pajonal y Narvez, siendo estas las ms cercanas a la cuenca en estudio y cuyas datos de presentan en los anexos. Se tiene registros de precipitaciones medias mensuales y de precipitacin mxima en 24 horas, sin embargo se trata de series de no ms de 15 aos, las series de tiempos no son continuas presentando algunos vacos que se completan mediante la correlacin entre las diferentes estaciones. Analizando la informacin disponible podemos decir lo siguiente:

Se asume que el ao hidrolgico empieza en Septiembre. Desde el punto de vista de la distribucin espacial de la precipitacin, en las proximidades de Chiquiaca se tiene una precipitacin alta, cuyo valor promedio anual es de 1300 mm. La variabilidad de los registros es importante y en algunos casos el desvo estndar de la serie resulta ser del orden del valor que se considera. La amplitud del registro muestra que existe una gran diferencia entre los valores de un ao seco y un ao hmedo. Es conveniente utilizar los registros de precipitacin de la estacin Salinas, pues resultan ser los ms representativos del rea de estudio.

TEMPERATURA Los valores de temperatura varan entre 23 C en diciembre y 14 C en julio. Las series de tiempo no son continuas y presentan diferentes vacos. Por tanto, se conformaron los aos hidrolgicos aceptando alguna falta razonable de informacin, que luego se complet con los promedios ms significativos. De acuerdo al anlisis de la informacin se tiene: La temperatura presenta valores medios bien definidos y los desvos estndares de las series de tiempo analizadas son pequeos. Los valores son tpicos del rea de estudio.

A. ESTIMACION DE CAUDALES MINIMOS No existe datos de caudales ni de aforos realizados en el ro Chiquiac, por lo que es casi imposible realizar la estimacin de caudales mnimos, el hacerlo nos llevara a cometer errores muy groseros, sin embargo pueden estimarse los caudales medios anuales y mensuales, mediante la modelacin matemtica respectiva, partiendo de los datos de precipitaciones de Estaciones Meteorolgicas cercanas a la subcuenca en cuestin y de similares caractersticas. La estacin de Entre Ros, realiz la medicin de caudales en el ro Santa Ana, por lo tanto disponemos de los datos obtenidos de esta medicin y que fueron recopilados del ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCENTRAL TERMOELECTRICA SALINAS, elaborado en el ao 1983 por ENDE.

Seleccionando los caudales mnimos de cada ao hidrolgico obtenemos una serie de datos de caudales mnimos:

P.C.H. ENTRE RIOS RIO SANTA ANA ESTACION ENTRE RIOS CAUDALES MINIMOS (m3/s

Para esta serie de caudales mnimos determinamos la probabilidad de ocurrencia, obteniendo:

RIO SANTA ANA CAUDALES MINIMOS (m3/s) CON PROBABILIDAD DE OCURRENCIA

Donde P es la probabilidad de ocurrencia expresada en porcentaje. Esta informacin permite estimar los caudales mnimos para la cuenca del ro Chiquiac, mediante un artificio matemtico:

Dnde: Q Chiquiaca = Caudal mnimo en Chiquiaca. Q Santa Ana = Caudal mnimo en Santa Ana. f = factor de correccin que depende del rea y la precipitacin. A =rea de la cuenca. P = Precipitacin media anual en la cuenca. El factor de correccin depende directamente de la variacin del rea de la cuenca y la precipitacin que se presenta en la zona de estudio. A Chiquiaca = 290,00(Km 2 ) A SantaAna = 57,00(Km 2 ) P Chiquiaca = 1300mm P SantaAna = 650mm f = 10.175 Afectando con este valor f la serie de Caudales mnimos obtenidos para el ro Santa Ana, estimamos los caudales mnimos probables para el ro Chiquiac, con su probabilidad de ocurrencia.

RIO CHIQUIACA CAUDALES MINIMOS (m3/s) CON PROBABILIDAD DE OCURRENCIA

Cuando se trata de proyectos de aprovechamiento de recursos hdricos como en el presente que se captar agua para su aprovechamiento en un sistema de riego lo recomendable es adoptar valores que se encuentren entre el 75 % y 100 % de probabilidad de ocurrencia, un valor aceptable es el 80 %; por tanto nuestro caudal disponible ser de 4.78 metros cbicos con una probabilidad de ocurrencia del 80 %. Q disponible = 4.78 (m3 / s) P ocurrencia= 80% ESTIMACION DE CAUDALES MAXIMOS La estimacin del caudal mximo probable para un cierto perodo de retorno T (en aos) para diferentes probabilidades de ocurrencia nos servir para el diseo del aliviadero de crecida, en la obra de toma; con el cual podremos determinar todas las caractersticas de una determinada seccin crtica y otras condiciones hidrulicas que nos permitan disear la presa en altura, profundidad de los cimientos, etc.

Para el clculo de los caudales mximos probabilsticos emplearemos el mtodo racional cuya expresin matemtica es: Q = 2.78*C*i*A Donde: C = Coeficiente de escorrenta, (adimensional). i = La Intensidad de precipitacin para un cierto tiempo de concentracin en, (mm/h). A = rea de la cuenca aportante en, (ha). Se inicia este anlisis calculando la intensidad para posteriormente aplicar la frmula del mtodo racional. 1. ANLISIS DE FRECUENCIA DE PRECIPITACIN Para el clculo de la intensidad, se debe efectuar un anlisis de frecuencia de precipitacin con la finalidad de establecer las curvas de intensidad-duracin-frecuencia, y sus correspondientes ecuaciones para diferentes periodos de retorno. Perodo de retorno T (aos) es el tiempo que transcurre en el cual una cierta variable hidrolgica es alcanzada o excedida al menos una vez con una probabilidad (P = 1/T). Su estimacin tiene que ver con la determinacin del riesgo hidrolgico con el que se disea una cierta obra. Posteriormente se define el perodo de retorno ms aconsejable para este tipo de obras. El tiempo de concentracin (t), es el tiempo que tarda el agua o una determinada gota de agua en llegar desde el punto ms remoto de la cuenca hasta el punto de control hidrolgico, su determinacin se los efectuar posteriormente. Para efectuar el anlisis de frecuencia de precipitaciones, se debe contar con datos de precipitaciones de la estacin ms cercana con condiciones de clima, de precipitacin, de altura, etc., similares al punto donde se implementar el proyecto. Para este caso partiremos de los datos pluviomtricos de la estacin de Carreras de los aos hidrolgicos 1975 al 1983 y luego de aos aislados 1985, 2000 y 2002. La distancia de la estacin al punto del proyecto es de aproximadamente 25 Km. Con estos datos efectuaremos el anlisis de frecuencia utilizando la ecuacin de Ven Te Chow, para el clculo de la altura de precipitacin diaria para un cierto periodo de retorno T mediante la siguiente ecuacin:

Para el presente caso tenemos los datos extrados del pluvimetro de la Localidad de Salinas para el periodo sealado anteriormente: precipitaciones mximas diarias. PRECIPITACIONES MXIMAS DIARIAS

Para este anlisis emplearemos la Ley de Gumbel, y para esta ley Kt tiene la siguiente ecuacin:

Donde : T = Perodo de retorno en, (aos). Los coeficientes Kt (factor de frecuencia de Gumbel) para diferentes periodos de retorno y las alturas de precipitacin diarias correspondientes calculadas con la ecuacin de Chow son:

Calculando la media y desviacin estndar de la serie de valores de la tabla de Precipitaciones Mximas Diarias tenemos:

Aplicando la ecuacin de Vente Chow y el coeficiente Gumbel tenemos:

Para el clculo de las alturas de precipitacin de 2 a 24 horas empleamos la siguiente ecuacin:

Aplicando la ecuacin anterior tenemos: ALTURAS DE PRECIPITACION DE 2 A 24 HORAS (mm)

Para obtener los valores de la altura de precipitacin para tiempos memores a 2 horas extrapolamos las curvas de alturas de precipitacin que son las siguientes: Las condiciones de borde son las siguientes: para t = 0 h = 0

Los valores de l