1 SEDIMENTACIÓN DEL RESERVORIO POECHOS Y PROPUESTA DE ALTERNATIVAS PARA SU AFIANZAMIENTO Por: Diomedes Alejandro Junes Cornejo 1. INTRODUCCIÓN En la década del año 1960, por encargo del Organismo Regional del Norte de la República del Perú (1964), la International Ingineering Company realizó estudios, proponiéndose la utilización y desarrollo de recursos hídricos existentes dentro de un Plan Integral. Entre otros, se propuso el abastecimiento de agua de riego para el actual Proyecto Especial Chira-Piura, que tiene como objetivo fundamental el mejoramiento hidráulico de los sistemas de riego y drenaje, el aumento del área bajo riego y la intensidad de uso de la tierra en su ámbito de influencia, a través de la regularización de las aguas del río Chira en el Reservorio Poechos y su derivación hacia el Valle del Piura. La finalidad fue irrigar un área estimada en 104,145 ha. Posteriormente, según el Plan de Desarrollo del Proyecto el área física a irrigar fue establecida en 123, 437 ha; sin embargo en 1980 el área era 92, 542 ha; en el 2010 el área fue 110,853 ha. Sin embargo, el Proyecto Especial Chira-Piura (2002) indica que el área cosechada esperada es 165,120 ha, pero el promedio anual de los últimos 12 años es alrededor de 85 000 ha., remarcando que sin Proyecto, el área cosechada habría sido de 56 233 ha El proyecto se ejecutó en tres etapas, resaltando la ejecución del reservorio Poechos en la primera etapa (1972-1978),el mismo entró en operación en el año 1976; su capacidad es de 885 MMC al nivel máximo de operación normal en la cota 103.00 metros, y un volumen útil de 791 MMC entre los niveles 78.5 y 103 metros. El reservorio fue diseñado en función a las demandas hídricas del valle (531 Millones de Metros Cúbicos-MMC) considerándose además un volumen adicional para las necesidades del proyecto y que servirá para el depósito de sedimentos (354 MMC), el cual según las proyecciones debía llenarse en el transcurso de 50 años. Según los reportes del Proyecto Especial Chira Piura (2002), con el inicio de la operación del reservorio Poechos, también se inició la sedimentación, más aun con las avenidas extraordinarias ocurridas en los años 1983, 1992 y 1998 por presencia del Fenómeno El Niño (FEN), la sedimentación fue acelerada. La causa principal de dicha sedimentación son los efectos erosivos del suelo que producen por los eventos hidrológicos en la cuenca. Según resultados de la medición batimétrica realizada en el año 2000, se determinó que el volumen de sedimentos acumulados desde la puesta en operación del reservorio hasta el año 2000 fue 379,4 MMC, el cual representaba el 42,87% de la capacidad de diseño original. Según Morocho, F. (2004) concluye que la sedimentación del reservorio Poechos se está produciendo con mayor celeridad que lo proyectado en el diseño, al año 2002 la cantidad acumulada de sedimentos es 394 MMC (43.3%) del volumen total del reservorio, equivalente a la
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SEDIMENTACIÓN DEL RESERVORIO POECHOS Y PROPUESTA DE ALTERNATIVAS PARA SU
AFIANZAMIENTO
Por: Diomedes Alejandro Junes Cornejo
1. INTRODUCCIÓN
En la década del año 1960, por encargo del Organismo Regional del Norte de la República del
Perú (1964), la International Ingineering Company realizó estudios, proponiéndose la utilización y
desarrollo de recursos hídricos existentes dentro de un Plan Integral. Entre otros, se propuso el
abastecimiento de agua de riego para el actual Proyecto Especial Chira-Piura, que tiene como
objetivo fundamental el mejoramiento hidráulico de los sistemas de riego y drenaje, el aumento
del área bajo riego y la intensidad de uso de la tierra en su ámbito de influencia, a través de la
regularización de las aguas del río Chira en el Reservorio Poechos y su derivación hacia el Valle
del Piura. La finalidad fue irrigar un área estimada en 104,145 ha. Posteriormente, según el Plan
de Desarrollo del Proyecto el área física a irrigar fue establecida en 123, 437 ha; sin embargo en
1980 el área era 92, 542 ha; en el 2010 el área fue 110,853 ha. Sin embargo, el Proyecto
Especial Chira-Piura (2002) indica que el área cosechada esperada es 165,120 ha, pero el
promedio anual de los últimos 12 años es alrededor de 85 000 ha., remarcando que sin Proyecto,
el área cosechada habría sido de 56 233 ha
El proyecto se ejecutó en tres etapas, resaltando la ejecución del reservorio Poechos en la
primera etapa (1972-1978),el mismo entró en operación en el año 1976; su capacidad es de 885
MMC al nivel máximo de operación normal en la cota 103.00 metros, y un volumen útil de 791
MMC entre los niveles 78.5 y 103 metros. El reservorio fue diseñado en función a las demandas
hídricas del valle (531 Millones de Metros Cúbicos-MMC) considerándose además un volumen
adicional para las necesidades del proyecto y que servirá para el depósito de sedimentos (354
MMC), el cual según las proyecciones debía llenarse en el transcurso de 50 años.
Según los reportes del Proyecto Especial Chira Piura (2002), con el inicio de la operación del
reservorio Poechos, también se inició la sedimentación, más aun con las avenidas extraordinarias
ocurridas en los años 1983, 1992 y 1998 por presencia del Fenómeno El Niño (FEN), la
sedimentación fue acelerada. La causa principal de dicha sedimentación son los efectos erosivos
del suelo que producen por los eventos hidrológicos en la cuenca. Según resultados de la
medición batimétrica realizada en el año 2000, se determinó que el volumen de sedimentos
acumulados desde la puesta en operación del reservorio hasta el año 2000 fue 379,4 MMC, el
cual representaba el 42,87% de la capacidad de diseño original.
Según Morocho, F. (2004) concluye que la sedimentación del reservorio Poechos se está
produciendo con mayor celeridad que lo proyectado en el diseño, al año 2002 la cantidad
acumulada de sedimentos es 394 MMC (43.3%) del volumen total del reservorio, equivalente a la
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cantidad de sedimentos prevista a los 50 años de operación del embalse. Según los resultados la
eficiencia de retención de sólidos es aproximadamente 90%. Por otra parte, como alternativas
para la recuperación del volumen de agua de regulación para el Sistema Hidráulico Chira-Piura,
recomienda la sobreelevación de la presa y la construcción de un nuevo reservorio alternativo.
En los últimos 10 años, el problema de la sedimentación acelerada del reservorio Poechos ha
continuado en forma irreversible agudizándose problema, constituyéndose en una preocupación
permanente de los usuarios agrarios, los directivos del Proyecto Especial Chira-Piura y del
Gobierno Regional de Piura. Lo que ha motivado la elaboración de diferentes propuestas para
recuperar el volumen útil del reservorio; sin embargo, a la fecha ninguna se ha viabilizado y el
análisis del problema y propuestas de afianzamiento del reservorio Poechos continúan
formulándose.
2. JUSTIFICACIÓN
Según diseño la capacidad total del reservorio Poechos es 885 MMC al nivel máximo de
operación normal en la cota relativa de 103.00 m.; el volumen muerto es 94 MMC por cota
relativa de derivación 78.5m, consecuentemente el volumen útil resulta ser 791 MMC; sin
embargo, ENERGOPROJECT (1981) precisa que el nivel mínimo de operación o nivel de
emergencia ocurre en la cota relativa 84.00 m., equivalente a un volumen de 174 MMC. Por otra
parte, el volumen previsto para los sedimentos es 354 MMC que sería cubierto en 50 años.
Según Morocho, J. (2004) el volumen de sedimentos acumulados en el reservorio Poechos al
2002 es 394 MMC, es decir, en 26 años se había superado en 11% la capacidad prevista según
diseño para .el almacenamiento de sedimentos en el reservorio, habiéndose iniciado la afectación
al volumen útil del reservorio, consecuentemente se inicia la afectación a los beneficiarios
agrarios del reservorio Poechos, que aproximadamente riegan 100,000 ha. en el valle Chira-
Piura. La causa de la sedimentación acelerada del embalse Poechos es principalmente la
ocurrencia de los FEN (1983, 1998), la erosionabilidad del suelo alta en el ámbito de la cuenca
Chira-Catamayo.
En los últimos 12 años no se ha producido ningún FEN, por lo que la sedimentación ha
continuado a un ritmo casi constante, por lo que se estima que la problemática se ha agudizado
a un ritmo previsible, con la reducción del volumen útil del reservorio; aún cuando no se ha
producido conflictos importantes por el uso de las aguas reguladas por el reservorio. Sin
embargo, es urgente implementar acciones que contrarresten la pérdida de volumen útil del
reservorio Poechos. Sobre todo cuando, cuando los últimos pronósticos indican la alta
probabilidad de ocurrencia de un evento FEN. Al respecto, Rocha, A.(2006) estima que con alta
probabilidad se producirá un Meganiño antes del 2021,que reduciría drásticamente el volumen
útil del reservorio Poechos, hecho originará con seguridad conflictos en los usuarios de agua.
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3. OBJETIVOS
3.1. Objetivo General
Evaluar la sedimentación del reservorio Poechos y propuesta de alternativas para su
afianzamiento.
3.2. Objetivos específicos
1. Estimar la sedimentación actual del reservorio Poechos.
2. Identificar las causas de la sedimentación acelerada del reservorio Poechos.
3. Pronóstico del agotamiento del volumen útil del reservorio.
4. Proponer y evaluar alternativas para compensar la pérdida de volumen útil del embalse
por sedimentación
4. REVISIÓN DE LITERATURA
4.1. Ubicación
El reservorio Poechos se encuentra ubicado en el en el cauce del río Chira. Políticamente se
ubica en el distrito de Lancones, provincia de Sullana, departamento de Piura.
Geográficamente se ubica entre las latitudes 4º30’ al 4º41’ LS y las longitudes 80º25’ al
80º33’ LW. Altitud de 108 msnm. (Ver Figura 1).
Figura 01: Ubicación del reservorio Poechos
El reservorio Poechos es parte del Sistema Hidráulico Chira-Piura, que se encuentra en
operación y está constituido por la Presa Poechos, la Presa de Derivación Sullana, el Canal
de Derivación Daniel Escobar (54 km), el Canal Miguel Checa (78,5 km), un Sistema de
Drenaje Troncal (55 km) y Diques de Defensa contra Inundaciones (54,64 Km).
4.2. Cuenca productora de agua para el almacenamiento en el reservorio Poechos
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Parte de la cuenca hidrográfica binacional Catamayo-Chira es la productora de agua para el
almacenamiento de agua en el reservorio Poechos, ocupa una superficie de 13,583.00 km2,
de los cuales 6,335.11 km2 (46.64%) están en territorio peruano, 7,247.89 (53.36%) ocupa
territorio ecuatoriano. En Perú, la provincia de Sullana y parte de las provincias de Ayabaca,
Huancabamba, Morropón, Paita, Talara y Piura, del Departamento de Piura ocupan parte del
territorio de la cuenca. Geográficamente la cuenca, se sitúa entre las latitudes sur 03° 30´ y
05° 08´, las longitudes oeste 79° 10´ a 81° 11´. El rango altitudinal se encuentra entre el
nivel del mar en la desembocadura del río Catamayo- Chira en el Océano Pacífico y la cota
3,700 m s.n.m.
El colector principal de la cuenca en estudio está conformado por el río Catamayo, llamado
así en la parte ecuatoriana y Chira en la parte peruana. Este colector receptor de las aguas
de todo el sistema de drenaje, recepta aguas de seis afluentes de importancia, que originan
las siguientes subcuencas principales:1) subcuenca del río Alamor (de carácter binacional);
2) subcuenca del río Catamayo; 4) la subcuenca del río Macará (de carácter binacional), 5)
la subcuenca del río Quiroz y 6) el sistema Chira. En la Figura 2 se muestra detalle de la
ubicación y áreas de las cuencas aportantes del reservorio Poechos.
Figura 02: Subcuencas de la cuenca Catamayo-Chira aportantes del reservorio Poechos
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4.3. Características del embalse Poechos según diseño
Las características técnicas del reservorio Poechos se muestran en el Cuadro 01, las
mismas fueron establecidas en el Estudio de Almacenamiento y Derivación “Chira-Piura” y
Detallado-Sumario que presentó Energoprojekt (1981) y algunos ajustes que posteriormente
realizó el Proyecto Especial Chira-Piura. En el Cuadro 02, se muestra la relación cota
relativa y volúmenes almacenados en el reservorio, así como la determinación del volumen
efectivo y del volumen útil, al inicio de la operación del reservorio.
Cuadro 01: Características técnicas del reservorio Poechos.
1972
1976
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Fuente: Fuente: Proyecto Especial Chira-Piura (1981) Estudio Almacenamiento y Derivación "Chira-Piura" Diseño Final y Detallado-Sumario-
ENERGOPROJEKT, Engineering Contracting Co.
CUADRO 02.
NIVELES DE OPERACIÓN Y VOLUMENES DEL RESERVORIO POECHOS, SEGÚN DISEÑO
Nº DESCRIPCIÓN COTA RELATIVA (m) VOLUMEN (MMC)
1 Nivel de Operación Normal 103 885
2 Nivel Mínimo de operación 84 180
3 Nivel de volumen muerto 78.5 94
4 Volumen Efectivo (1)-(2) - 705
5 Volumen útil (1)-(3) - 791
Fuente: Proyecto Especial Chira-Piura (1981) Estudio Almacenamiento y Derivación "Chira-Piura" Diseño Final y Detallado-
Piura" Diseño Final y Detallado-Sumario- ENERGOPROJEKT, Engineering Contracting Co.
Del volumen disponible remanente se reservó una parte importante para el depósito de
sólidos (Volumen Muerto), con lo que al cabo de 50 años se tendría un volumen útil de 400
MMC (ligeramente inferior al del Estudio de Factibilidad, que era de 430 MMC). Es decir, que
se previó que en 50 años se perderían 305 MMC del volumen inicial (el 43,3%), según
detalle que se muestra en el Cuadro 04.
El aporte sólido en 50 años sería de 834 MMC que depositarían con la siguiente distribución: - 305 MMC (37%) dentro del volumen útil, - 80 MMC (10%) dentro del volumen muerto por cota de derivación
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-399 MMC (48%) quedarían fuera del embalse (por encima de la cota 103 y más allá de la correspondiente curva de remanso), y - 50 MMC (5%) seguirían hacia aguas abajo.
CUADRO 4:
0 5 10 15 25 50
Volumen efectivo MMC 705 654 615 583 482 400
Sedimento depositado % 0 7.25 12.8 17.3 31.6 43.3
AÑOSUNIDADDESCRIPCIÓN
Fuente: Proyecto Especial Chira-Piura (1981) Estudio Almacenamiento y Derivación "Chira-Piura" Diseño Final y Detallado-Sumario- ENERGOPROJEKT, Engineering
Contracting Co.
VOLUMEN DE AGUA Y PORCENTAJE DE SEDIMENTOS EN RESERVORIO POECHOS, SEGÚN DISEÑO DE ENERGOPROJEKT
Significa que al cabo de 50 años habría depositado dentro del embalse un total de 385 MMC. Por otra parte, se debe hacer notar que en estudios realizados por el Proyecto Especial Chira-Piura (2002) y Morocho, F.(2004) consideran que el volumen muerto es 94 MMC considerando que la cota por derivación es 78.5 m; como volumen útil se considera 791 MMC.; por tanto, el volumen de sedimentos a los 50 debería ser 399 MMC y el volumen útil sería 486 MMC; sin embargo, es importante resaltar que bajo este criterio se estaría operando el reservorio aun estando en emergencia.
5. METODOLOGÍA
5.1. Aportes hídricos regulados por el reservorio Poechos
Los aportes hídricos regulador por el reservorio Poechos son los que se registran en la
Estación Hidrométrica Ardilla. El operador de esta estación es el Proyecto Especial Chira-
Piura quién nos ha proporcionado la registros de masas de agua del periodo 1937-2013, los
mismos se muestran en el Cuadro I-1 del anexo del presente documento.
Para la evaluación del proceso de sedimentación del reservorio Poechos se ha utilizado la
información hidrométrica correspondiente al periodo 1976-2012.
5.2. Cálculo de sedimentos en reservorio Poechos
El cálculo de sedimentos en el reservorio Poechos se ha realizado en base a dos métodos
de medición que ha realizado el personal técnico del Proyecto Especial Chira-Piura. El
primero está relacionado con el control de los niveles de los sedimentos en el reservorio
mediante batimetrías; el segundo se basa en mediciones de sedimentos en los caudales o
masas de agua que ingresan al reservorio. Información para los dos métodos se ha
recopilado de los archivos técnicos y de reportes que realiza el Proyecto Especial Chira-
Piura.
5.2.1. Según registro de batimetrías realizadas
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Se ha recopilado reportes y exposiciones realizadas por personal técnico de la
Dirección de Operación y Mantenimiento del Proyecto Especial Chira-Piura, en la que
se muestra los resultados de 22 batimetrías realizada en el periodo 1979-2012.
5.2.2. Según mediciones de sedimentos en caudales del río Chira
En el presente trabajo se han utilizado los registros de mediciones de sedimento en
suspensión en los caudales de agua que ingresaron el reservorio Poechos, estos
registros corresponden a los periodos 197-1973 y 1981-1992. En otros años y hasta la
fecha no se realiza mediciones de sedimentos en los ingresos de agua al reservorio.
Para estimar los ingresos de sedimentos en los otros años, se ha correlacionado el
aporte de sedimentos con el aporte de recursos hídricos, para ello se ha utilizado una
función potencial de la forma siguiente:
Donde:
Qsm= Aporte mensual de sedimentos que ingresa al reservorio (Millones de toneladas)
Q = Aporte mensual de agua que ingresa al reservorio (m3/s)
Para los años sin registro (1993-2012) de sedimentos se generó información con la
ecuación anterior.
Para el cálculo de la sedimentación anual se sumó los aportes mensuales, es decir:
Donde:
Qsa = Aporte anual de sedimentos en el reservorio (Millones-Ton/año)
Qsm,i=Aporte de sedimentos en el mes i.(Millones-Ton/año).
5.2.3. Calculo del sedimento atrapado en el reservorio
No todo el sedimento que ingresa en el reservorio queda atrapado allí, sino que otra
parte sale del reservorio. Para el cálculo de la cantidad de sedimentos que queda en el
reservorio se usó el método de Brune (1954), que consiste en relacionar la capacidad
del reservorio (C) a la cota máxima de operación (103 m) con el volumen total de agua
que ingresa en el reservorio (I), es decir: (C/I); este resultado es relacionado con la
eficiencia de atrapamiento del reservorio (Ea) mediante la gráfica de Brune, mostrado
en la Figura 04.
Por otra parte, no todo el sedimento que ingresa en reservorio es en suspensión sino
que otra parte, también ingresa mediante arrastre, por lo que se debe considerar un
factor para el ajuste correspondiente. En síntesis:
9
Donde:
Qsaa = Aporte ajustado anual de sedimentos en el reservorio (Millones-Ton/año)
Ea = Eficiencia de atrapamiento del reservorio (Adimensional)
Ka = Coeficiente de ajuste de sedimentos por ingreso mediante arrastre
(Adimensional)
Considerando que el peso específico de los sedimentos (Pe) en el reservorio es
aproximadamente igual a 1 Ton/m3, luego:
Donde:
Vs = Volumen de sedimentos en Millones de Metros Cúbicos (MMC).
Pe = Peso específico de los sedimentos en el reservorio (Ton/m3), se estima en 1.
Figura 04: Eficiencia de atrapamiento de sedimentos de reservorios vs relación
capacidad de reservorio-ingreso de agua al reservorio (C/I)
5.3. Identificación de las causas de la sedimentación acelerada del reservorio Poechos.
Las causas de la sedimentación acelerada del reservorio Poechos, se ha realizado mediante
el análisis de información histórica del aporte hídrico al reservorio y del proceso de
sedimentación que se ha desarrollado en el tiempo, también se ha tenido en consideración
la gestión realizada por el operador y el estado erosivo de la cuenca Chira-Catamayo.
5.4. Pronóstico del agotamiento del volumen útil del reservorio.
Para el pronóstico del tiempo de agotamiento del volumen útil se ha tenido en cuenta la
relación existente entre los registros acumulados de los aportes de agua y los registros
acumulados de los aportes de sedimento y su tendencia. En síntesis se ha considerado el
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estado actual de la sedimentación, el volumen útil actual del reservorio y la tendencia de la
acumulación de los sedimentos.
5.5. Propuesta de alternativas para el afianzamiento del reservorio Poechos.
Se ha considerado las propuestas que a través del tiempo se han generado y se han
propuesto al Proyecto Especial Chira-Piura para su implementación. No se ha profundizado
en este aspecto ya ello requiere realizar un reconocimiento de la cuenca y del reservorio,
para enriquecer la información y el análisis.
6. RESULTADOS
6.1. Aportes hídricos regulados por el reservorio
Figura 05: Aportes hídricos al reservorio Poechos en el periodo 1976-2013
6.2. Cálculo de sedimentos acumulados en el reservorio
6.2.1. Resultado de mediciones según batimetrías realizadas
Cuadro 05
DESCRIPCIÓN UNIDAD
APORTES
HÍDRICOS AL
RESERVORIO
SEDIMENTACIÓN
RESERVORIO
Total acumulado (1976-2012) MMC 161,713.50 473.61
Promedio anual MMC/Año 4,370.64 12.80
Promedio anual sin Niño MMC/Año 3,656.48 9.22
Promedio de años Niño MMC/Año 16,743.00 79.30
Porcentaje de sedimentación del reservorio (*) % 53.52
(*) Capacidad del reservorio según diseño 885 Millones de Metros Cúbicos(MMC )
APORTES Y SEDIMENTACIÓN ACUMULADA DEL RESERVORIO POECHOS, PERIODO 1976-2013
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Figura 06: Ingreso de sedimentos al reservorio Poechos, periodo 1976-2012
Figura 07: Aporte Hídrico y sedimento acumulado en el reservorio Poechos 1976-2012.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
19
76
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78
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20
10
20
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Sed
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)
Años
Sedimentos
12
Figura 08: Evolución del volumen útil del reservorio en función del incremento de la
sedimentación acumulada
Figura 09 a) Volumen útil al inicio de la operación del reservorio; b) volumen útil y
sedimento acumulado al año 2012.
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6.2.2. Resultados de mediciones de sedimentos en el aporte hídrico
Cuadro 06
APORTES MENSUALES Y ANUALES DE SEDIMENTOS EN SUSPENSION (X106
toneladas)
Observados en el periodo 1976-2012
Periodo: 1976-2012 ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SETIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE