INDICE1.0.0 HIDROLOGIA 1.1.0 1.2.0 INTRODUCCION CUENCA DEL RIO TIESTO 1.2.1 1.2.2 1.2.3

UBICACIN FISIOGRAFIA Y TOPOGRAFA ESTUDIOS CLIMATOLOGICOS

TEMPERATURA HUMEDAD RELATIVA HORAS DE SOL PRECIPITACIN EVAPORACION 1.2.4 GEOFORMOLOGIA RELIEVE MONTAOSO RELIEVE DE LADERA SUPERFICIE DE TERRAZAS 1.2.5 1.2.6 1.2.7 1.2.8 1.2.9 1.3.0 GEOLOGIA ESTRUCTURAL ESTUDIOS CARTOGRAFICOS SISTEMA HIDROGRAFICO CONDICION DE DRENAJE INUNDACIONES EVALUACION DE LOS DATOS DISPONIBLES

1.3.1 1.3.2

METODOLOGIA CALIBRACION DE LOS PARMETROS HIDROLOGICOS 1.4.0 HIDROMETEOROLOGIA 1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 INFORMACION UTILIZADA ANALISIS DE INFORMACIN

HIDROMETEOROLOGIA PRECIPITACION MXIMA CONSIDERACIONES HIDROLGICAS PARA EL

DISEO 1.2.0 HIDRAULICA 1.3.0 1.2.0 INTRODUCCION CUENCA DEL RIO TIESTO 1.2.1 1.2.2 1.2.3 UBICACIN FISIOGRAFIA Y TOPOGRAFA ESTUDIOS CLIMATOLOGICOS

HIDROLOGIA1.1.0 INTRODUCCION

Para el presente estudio fue basado de la experiencia del Consultor en la Elaboracin de le los Proyectos Canal de Irrigacin Nuevo Horizonte I, II, III y IV, Canal de Irrigacin Huaquisha Sarita Colonia y Canal de Riego Porongo. Todos estos proyectos en la Provincia de Tocache bajo las mismas caractersticas climatolgicas, geotcnicas e hidrolgicas. De igual manera se obtuvo datos hidrolgicos y meteorolgicos de las estaciones de Palmahuasi y de SENAMAHI Tocache. La cual ayud mucho para la determinacin de los datos de diseo, dicha informacin luego de su respectiva evaluacin y consistencia de datos tiene gran importancia por estar situado geogrficamente mas cerca que las estaciones de Tingo Maria y de Campanilla de las cuales tambin se hace referencia como datos de pertenecer a una sola cuenca la del Huallaga, pero con diferentes alturas y configuracin topogrfica y geolgica. Con la informacin de Tananta y de Palmahuasi se evita de realizar demasiados clculos de generacin de datos. Para el Proyecto Canal de Riego Tiesto - San Miguel, se ha previsto aprovechar las aguas de la Quebrada Tiesto. No se cuenta con informacin hidromtrica en los ros mencionados por lo que para la evaluacin de la disponibilidad de agua ha sido necesario realizar estimaciones mediante un mtodo indirecto. Y aplicando el Software Hidroesta por ser el rea de influencia de 432 Has. Se aplic el Mtodo Racional. Empleando una metodologa basada en la zonificacin regional de los rendimientos hdricos unitarios a partir de las formaciones ecolgicas y la utilizacin de la escasa informacin ecolgicas y la utilizacin de la escasa informacin hidromtrica disponible (Estacin Tocache - Tananta), Palmahuasi, Aucayacu y Tingo Mara ubicados en el ro Huallaga, se ha generado, para los puntos de captacin en la quebrada Tiesto una secuencia de descargas mensuales que abarca el perodo 1997-2006 (diez aos completos) y los complementarios de

las estaciones de Tananta y Palmahuasi. 1.2.0. 1.2.1. CUENCA DE LA QUEBRADA TIESTO UBICACION

La microcuenca de la quebrada Tiesto esta ubicado en el distrito de Tocache, provincia de Tocache del departamento de Tocache. Con Latitud 0816 y Longitud 7636. Y coordenadas UTM Norte 9103747m. Este 322035m. con una Altitud de 450 m.s.n.m. en el ro Huallaga hasta 595 m.s.n.m. en la Bocatoma y en la parte alta de la microcuenca en 779msnm

Grafico N 01.- Delimitacin de la microcuenca de la Quebrada Tiesto donde se aprecia que es afluente del ro Limn.

1.2.2.

FISIOGRAFIA Y TOPOGRAFIA

Fisiogrficamente el rea de estudio es un paisaje interfluvial de los muchos que existen en la provincia, los cuales son formados por los ros y riachuelos que cruzan los mismos en distintas direcciones. Dicho paisaje est constituido por una llanura aluvial en donde se encuentran terrazas bajas de suelos medios (francos) a medianamente ligeros (francoarenosos) que descansa sobre un suelo permeable (arena franca y arena con un porcentaje significativo de cantos rodados). El relieve en este paisaje es plano. Topogrficamente el rea de estudio se halla comprendida entre las cotas 595 msnm, cerca de la captacin en la quebrada Tiesto, y a la cota 450 msnm, en las inmediaciones del ro Huallaga. La pendiente de la zona en general es uniforme, con un valor promedio de 1.5 %. El rea comprendida de la micro cuenca colectora es de 198.65 Ha, con una longitud del cauce principal de 2.2 kms. Aproximadamente, la cuales determinaran el caudal de escorrenta de la quebrada Tiesto. 1.2.3.- ESTUDIOS CLIMATOLOGICOS Segn la clasificacin climtica de Thorntwaite, la zona se halla dentro de la denominacin B (r) a H, y se caracteriza por presentar un clima lluvioso, clido y hmedo con precipitaciones durante todo el ao. Los estudios climatolgicos han sido ejecutados en base a los datos meteorolgicos registrados en la estacin Tocache y que se considera son representativos de los del medio ambiente en donde se desarrollar el Proyecto. Las coordenadas de ubicacin de la estacin mencionada son las siguientes:

Latitud Longitud

0816 7636

De las estadsticas meterolgica proporcionada por SENAMHI se ha considerado el perodo 1,997-2006. Las variables analizadas a nivel mensual son la precipitacin, temperatura, humedad relativa, horas de sol, evaporacin y nubosidad. Los resultados se reportan en los cuadros anexos. Temperatura

Las temperaturas mximas medias bordean los 31.32C, mientras que las mnimas estn alrededor de 19.04 C. La humedad relativa vara entre 84.5 y 88.33%. De acuerdo a la frecuencia e intensidad de las precipitaciones en la zona se diferencia dos periodos lluviosos, denominados pocas hmedas (Octubre-Marzo) y pocas secas (Mayo-Setiembre), en esta ltima los eventos lluviosos son menos frecuentes y menos intensos con respecto a la primera. Cuadro No 05 y 06 y en el Grafico No 02. Adems se espera que a nivel diario en verano sucedan das con temperatura que sobrepasen los 35C y en invierno temperatura bajas menores de 10C. Estos descensos de la temperatura hasta extremos muy bajos se asocia a un fenmeno regional de oleadas de fro denominado friajes o surazos y que va acompaado de fuertes vientos. Este fenmeno puede presentarse entre junio y julio. Humedad Relativa

Analizando la humedad relativa, la zona de estudio puede considerarse como hmeda con un promedio de 87.6% anual. Los meses de Marzo a Abril son los que presentan mayores valores de humedad relativa. La marcha anual indica por lo general valores mayores en los meses lluviosos y menores en Mayo, Julio, Agosto, con baja oscilacin anual. Horas de Sol

Respecto a las horas de sol, se aprecia en promedio un valor de 8.4 horas de sol/da (1,606.70 horas al ao), con mximas en las horas de menor precipitacin,

pero que no sobrepasa las 6 horas/da, la alta nubosidad en poca lluviosa hace que la radiacin solar sea relativamente baja. Precipitacin El periodo de lluvias se inicia en Setiembre con mximas en Noviembre y Enero y mnimas entre Junio y Agosto. Las totales anuales oscilan entre 2,200 y 2,506 mm/ao Cuadro No 04 y Grafico No 01. Es caracterstico en toda la selva baja la presencia de una serie de das secos, denominada popularmente como veranillos, que en la zona de Tingo Maria y Tocache se presentan entre Diciembre y Enero. La duracin de estos perodos secos es variable y puede extenderse hasta 15 das y su ocurrencia dentro de la estacin lluviosa le d caractersticas especiales. Por otra parte, el rgimen de distribucin mensual de las precipitaciones pluviales indica que en la zona estudiada existe durante el ao los siguientes ciclos pluviosos: poca lluviosa Epoca seca Evaporacin La evaporacin mensual es mayor durante los meses de Junio a Setiembre. El mes de Diciembre reporta tambin valores altos, posiblemente debido a la presencia de un prolongado veranillo. La cual se indica en el cuadro No 08 y en el grafico No 04. 1.2.4. GEOMORFOLOGIA : : Octubre Marzo Marzo - Setiembre

Las condiciones geomorfolgicas estn representas por diferentes unidades, los que han modelado el relieve actual del valle de Limn, siendo las ms saltantes. Del anlisis efectuado, para la cuenca colectora hasta el eje de la bocatoma, se pudo determinar los siguientes parmetros geomorfolgicos:

rea de la cuenca colectora Longitud del cauce principal Longitud del centro de gravedad Pendiente media del cauce Ancho medio de la cuenca

: : : : :

198.65 Ha. 2.2 Km 0.90 Km 8.5 % 0.62 Km

RELIEVE MONTAOSO Conformado por cadenas de montaas ubicadas al oeste de la zona del Proyecto y tiene elevaciones de 560 hasta 2,000 m. conformadas por rocas sedimetarias e intrusivas. Esta unidad presenta un relieve muy accidentado, con escarpas estructurales y pendientes fuertes con una cobertura de poco espesor, y con un contenido de suelo superficial de poso espesor propenso a producir derrumbes o deslizamientos. Los macizos montaosos estn afectados por procesos de meteorizacin y fractura miento. RELIEVE DE LADERAS Las faldas de las cadenas montaosas, generalmente ocupadas por depsitos inconsolidados de origen coluvio-deluviales y coluviales, forman pendientes promedio de 25 a 40. SUPERFICIE DE TERRAZAS Se trata de superficies casi plana ubicada en las zonas baja de los principales tributarios del ro Huallaga en donde el curso de los ros se hacen inestables en poca de lluvias y tiene un curso sinuoso.

La seccin del cauce actual de los principales ros presenta formas de arteza, con un ancho promedio de hasta 500m. y de gradiente variable de 1 y 2 %, siendo bastante uniforme. Generalmente las terrazas bajas son inundables y con una recarga del acufero casi en forma inmediata, posibilitando en determinadas reas inundacin temporal. 1.2.5. GEOLOGA ESTRUCTURAL

No se observan caractersticas definidas sobre aspectos tectnicos que hayan afectado el rea de estudio, pero podemos deducir la presencia de fallas geolgicas por los rasgos morfolgicos actuales, como son la presencia de alineamiento de escarpa, la activacin de un deslizamiento rotacional entre otros. 1.2.6. ESTUDIOS CARTOGRAFICOS El material cartogrfico seleccionado para el presente estudio ha sido el siguiente: Hojas de restitucin fotogramtrica a escala 1/10,000 de la zona de Fotografas areas de la zona de Tocache a escala 1/200,000 con el Plano hidrolgico general de la zona de Tocache a escala 1/250,000

Tocache (Oficina General de Catastro Rural, Ministerio de Agricultura). mosaico de las hojas de restitucin fotogramtrica. elaborado por restitucin de imgenes de radas. Tanto los planos a escala 1/10,000 (con curvas de nivel cada 5 mts. En las partes planas y cada 10 a 25 mts. En las reas con cerros y elevaciones), como las fotografas areas de estudio en gabinete y luego hacer verificaciones y constataciones de campo, despus de los cuales constituyeron la cartografa bsica para el planteamiento de los sistemas de riego y drenaje y del estudio de suelos en las reas seleccionadas. Los lugares seleccionables se vieron reducidos as, a los siguientes: Tiesto, San

Miguel y franja del ro Limn. Por estas razones, los estudios realizados, cuyos resultados son materia del presente informe, se centra ms sobre estos ltimos lugares refirindose a los otros en forma tangencial o muy general. 1.2.7. SISTEMA HIDROGRAFICO El sistema hidrogrfico en la quebrada Tiesto esta formado por dos quebradas tributarias en un rea de 198.65 Ha. cuyo escurrimiento se produce slo en meses lluviosos; dems, existen aportes superficiales o escorrenta base; es necesario describir las sub-cuencas que conforman la microcuenca del Tiesto. 1.2.8. CONDICIONES DE DRENAJE El principal problema de drenaje que se presenta en el rea de estudio es de tipo superficial, especialmente en los meses de intensa precipitacin (Octubre-Marzo). El problema de drenaje est bsicamente asociado a la carencia de un apropiado encauzamiento de la escorrenta superficial, principalmente en las reas planas que colindan con el ro Huallaga. La planicie agrcola tiene pendientes menores a 2% y esto en parte constituye un problema de evacuacin de las aguas de lluvia. En la parte cercana al camino que lleva hacia la bocatoma y en las reas cercanas a Tiesto el problema es menor ya que existe un adecuado desnivel natural que hace que las aguas se evacen hacia cauces pequeos que atraviesan el rea. 1.2.9. INUNDACIONES Una evaluacin del rea del proyecto a fin de establecer la existencia o no de condiciones de inundacin arroj como resultado la inexistencia de tales peligros. El nico punto del desborde actual y consiguientes pequeas inundaciones de rea agrcola lo constituye la quebrada Tiesto, especialmente por su margen derecha y a la altura del punto de captacin propuesto.

En la margen izquierda no existe mayor problema porque no beneficia zonas agrcolas y esta en zona de montaosa. El problema se solucionar con la ejecucin del proyecto, puesto que con la finalidad de establecer las condiciones de seguridad para la estructura (bocatoma) de captacin propuesta, se proveern las adecuadas obras de captacin. 1.3.0. DIMENSIONAMIENTO DEL PROYECTO DISPONIBILIDAD DE RECURSOS HDRICOS La disponibilidad de recursos hdricos en el punto de captacin propuesto, determinada segn la metodologa usada, demuestra que ella guarda una relacin directa con los perodos lluviosos dela zona del Proyecto (Noviembre-Marzo) y de estiaje o seco (Mayo-Setiembre), ste ltimo periodo, segn los agricultores del lugar, puede extenderse de Abril a Octubre algunos aos. En el periodo de estiaje obviamente la disponibilidad es menor, lo cual se constituye en un factor limitante que restringe el rea a cultivarse bajo riego complementario en dicha poca del ao. Consecuentemente, la cdula de cultivo propuesta se ha acondicionado a esta situacin, sobre todo en lo referente a las reas asignadas a cada cultivo en ambos periodos. DEMANDAS DE RIEGO BRUTAS CEDULA DE CULTIVOS. El establecimiento de la cdula de cultivos a nivel del Proyecto obtenida en base a la estadstica agrcola del rea (cultivos tradicionales, rendimientos y poltica agraria fuera a nivel regional) conjuntamente con factores edafolgicos, hidrolgicos, climticos y prcticas agronmicas especficas del rea en cuestin constituye la informacin bsica inicial cuyos requerimientos de agua constituir el factor que condicionar el dimensionamiento de las diferentes estructuras propuesta de riego y drenaje (superficial y/o subterrneo) a nivel del Proyecto.

EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL (Etp) La evaporacin constituye un proceso mediante el cual se produce el cambio de estado del agua de lquido a vapor. Para el caso de la evaporacin de una superficie de terreno cubierta de vegetacin, el proceso se denomina evapotranspiracin. Para la situacin de un campo cubierto ntegramente por una vegetacin de escasa altura en activo crecimiento y sin restricciones de humedad en el perfil del suelo, la evaporacin o mejor dicho la evapotranspiracin potencial, depende fundamentalmente de las condiciones climticas existentes, dadas por las caractersticas fsicas de la atmsfera vecina al suelo. La evapotranspiracin potencial puede ser medida por diferentes procedimientos: por procedimientos directos en lismetros y en evapotranspirmetros; y por procedimientos indirectos mediante la ecuacin de transferencia del vapor (frmula de Thornthwaite-Holtzman); en base a la radiacin neta (frmula de Penman); en base a medidas de radiacin solar (frmula de Jensen y Haise); en base a la evaporacin del tanque; en base a la frmula de la Radiacin; En base de datos climticos (frmula de Blanney Criddle, Gras-Christiansen, Hargreaves), etc. EVAPOTRANSPIRACION ACTUAL (Et) Denominada tambin uso consuntivo, considera los efectos de la cobertura vegetal natural o cultivada, de las condiciones edficas y de los niveles de humedad en el suelo. La evapotranspiracin actual tiene la siguientes expresin: Et = Elp .K Donde: Et = Es la evapotranspiracin actual K = Es un coeficiente que considera los efectos de la relacin agua suelo planta. Consecuentemente, Etp, incluye aspectos de orden fsico que depende del clima, en

tanto que K, considera el aspecto fsico fisiolgico, que se deriva de la planta y el suelo. Dada la amplia gama de valores diarios, dcada o mensuales, se pone claramente de manifiesto que la Et, de un periodo dado debe calcularse con respecto a cada ao de observacin, en vez de utilizar datos climticos medios para deducir los valores medios de la Et. Posteriormente se puede hacer un anlisis de probabilidades a partir del cual se obtenga el valor adecuado de la Et. Para el caso especfico del proyecto Tiesto - San Miguel se ha aplicado la metodologa descrita lneas arriba. El periodo de anlisis es de 1970 1986, habindose calculado valores medios mensuales de Et, para cada uno de los aos del periodo indicado. Los valores de Et, as calculados fueron agrupados de mayor a menor habindose elegido el valor correspondiente al 75 % de aquellos. Para el proyecto mencionado, la prediccin de las necesidades de agua de los cultivos han sido hechas usando la frmula de Penman modificada. La razn de esta eleccin reside en que, adems de ser una frmula de aplicacin en la zona de estudio, al igual que la formula de la Radiacin, es la que predice mejor los requerimientos hdricos de los cultivos del proyecto ya que toma en cuenta el mayor nmero posible de datos meteorolgicos registrados en la zona de estudio; por esta razn, la frmula de Penman es probable que proporcione los resultados mas satisfactorios para predecir los efectos del clima sobre las necesidades mencionadas. Adems de acuerdo a trabajos de investigacin realizados en el pasado, con la frmula de Penman se ha obtenido un alto coeficiente de correlacin y la recta que representa la ecuacin de regresin , se encuentra muy prxima a la de 45. La marcha mensual de la relacin Etp / Et, muestra una razonable constancia de la misma que sin duda mejora y se aproxima a la unidad mediante el empleo delos coeficientes previstos en la ecuacin. 1.3.3.0 PRECIPITACION EFECTIVA La proporcin de agua retenida efectivamente en la zona radicular del suelo,

relacionada con la precipitacin total, es una medida de la eficiencia de esta, denominndose en consecuencia a aquella como precipitacin de efectiva. La precipitacin efectiva depende de las caractersticas del terreno: condiciones fsicas, grado de humedad, cobertura y pendiente; y de las caractersticas de la lluvia: altura, intensidad, duracin y frecuencia. Si bien la precipitacin efectiva se puede calcular en base a los datos de velocidad de infiltracin y de intensidad de precipitacin para un determinado evento, el clculo resulta algo complicado cuando se cuenta con un determinado registro de promedios mensuales o estacionales. La precipitacin, y por ende la precipitacin efectiva, es un fenmeno atmosfrico propio de zonas tropicales sub - hmedas y hmedas mas que de zonas ridas y semi ridas y para su determinacin existen varios mtodos siendo los mas conocidos los de Anderson, Blanney Criddle y el propuesto en el manual 25 de la FAO. El clculo de probabilidades para establecer el valor de la precipitacin que realmente contribuye al uso racin actual y capacidad de almacenamiento de agua en el suelo para obtener el valor de precipitacin efectiva, segn mtodo propuesto en el manual 25 de la FAO, ha sido aplicado en el presente estudio. 1.3.4.0 1.3.4.1 REQUERIMIENTO DE RIEGO

REQUERIMIENTOS NETOS Para un determinado periodo y cdula de cultivos en particular, los requerimientos de riego netos como consecuencia de le existencia de un valor deficitario en el balance hdrico, han sido establecidos restando a la evapotranspiracin actual el valor correspondiente a la precipitacin efectiva, considerando despreciables los valores correspondientes a la diferencia de la lmina inicial y final del periodo considerado y el aporte como consecuencia de un nivel fretico relativamente alto. De manera que:

Requerimiento neto de riego: R = Et Tal como ha sido establecido en el presente estudio 1.3.4.2 EFICIENCIA DE RIEGO a) EFICIENCIA DE APLICACIN (Efr) Es la relacin entre el volumen o lmina neta de agua incorporada o almacenada, (dn) en la zona radicular y que luego es empleada en el proceso evapotranspiracin, y el volumen o lmina de agua derivada (dd) es decir: Efr = dn/dd = . 100 Para el caso del rea del proyecto Tiesto - San Miguel se ha estimado n valor de Efr = 40 % ya que si bien es cierto que en las zonas del mencionado proyecto existe una agricultura incipiente, el valor asumido obedece a que en el futuro el desarrollo agrcola de la zona se vera favorecido por la relativa experiencia de loa agricultores en el cultivo del arroz principalmente, procedentes especialmente del nor oriente peruano. b) EFICIENCIA DE CONDUCCIN (Efc) Se refiere a la relacin existente entre el volumen lmina entregada (V) a las propiedades y el volumen lmina en la obra de captacin d(Vo). Efc = Vd . 100 = dd . 100 Vo do

Si bien las eficiencias de conduccin en canales excavados en tierra son bajas en los primeros aos de funcionamiento del sistema, esta tiende a aumentar en el tiempo por razones de disminucin de perdidas de infiltracin como consecuencia de la estabilidad de taludes producto del crecimiento de vegetacin tpica, especialmente en los taludes y fondo del canal. Por las caractersticas de relatividad alta

precipitacin en la zona del proyecto Tiesto - San Miguel, dicho fenmeno de estabilizacin se estima se almacenara a un ritmo mayor que para el caso de zonas ridas y semi ridas. Por las consideraciones indicadas lneas arriba, se ha asumido un valor de eficiencia de conduccin igual a 80 % para el presente estudio. 1.3.4.3. REQUERIMIENTOS BRUTOS Los requerimientos brutos de riego para la zona del proyecto a nivel de parcela quedan establecidos a partir de la correspondiente afectacin del requerimiento neto con la eficiencia de aplicacin. El resultado de este requerimiento bruto, teniendo en cuenta la eficiencia de conduccin constituye los requerimientos de agua a nivel de la bocatoma de captacin. En los cuadros adjuntos se establece la metodologa necesaria para arribar a la determinacin de los requerimientos brutos de agua a nivel de proyecto. As tenemos que se indica los porcentajes de siembra mensual para los diferentes cultivos que integran la cdula de cultivos a nivel de proyecto; estos porcentajes de siembra, para el caso de una zona de riego existente, son obtenidos a partir de la estadstica agrcola del rea en cuestin y para el caso de reas nuevas se deben considerar experiencias en reas vecinas. Dichos porcentajes de siembra relacionadas con el rea fsica de cada cultivo dentro de la cdula de cultivo del proyecto, determinaran las superficies sembradas o cultivadas mensuales a partir de las cuales se establecern sus correspondientes requerimientos de agua. La evapotranspiracin potencial determinada usando la frmula de Penman modificada y afectada con los correspondientes valores de Kc conduce a la obtencin de la evapotranspiracin actual o uso consuntivo de la cdula de cultivos del proyecto; para el caso especifico del arroz ser precisado adems el clculo de un requerimiento adicional relacionado con las necesidades de encharcamiento, variable a lo largo de todo su periodo vegetativo.

La determinacin de la precipitacin efectiva y su disponibilidad volumtrica cuyos valores son restados de aquellos, para los efectos de la obtencin de los requerimientos netos de agua para la cdula de cultivos propuesta a nivel del proyecto. El cuadro adjunto, indica los requerimientos brutos de riego tanto a nivel de parcela como de sistema. Por las caractersticas propias del proyecto y por la peligrosidad que presenta un riego nocturno, se ha establecido la duracin del riego diario en 12 horas. 1.3.5.0 ANALISIS DE LA DISPONIBILIDAD Y DEMANDA DE RIEGO En el rea del proyecto se distinguen durante el ao y desde el punto de vista agrcola, dos periodos bien diferenciados, el periodo lluvioso de noviembre a marzo y el periodo de estiaje que en los aos considerados secos puede extenderse de abril a octubre y en los aos normales de mayo a setiembre. Esta caracterstica ha sido tomada en cuenta en la formulacin de la cdula de cultivos a nivel del proyecto, puesto que en el primer periodo hay suficiente disponibilidad de agua resultando el rea a cultivarse el factor limitante en este caso; para el segundo periodo la disponibilidad es menor por lo que es necesario restringir el rea de cultivo a extensiones compatibles con dicha disponibilidad. En resumen, puede concluirse que el rea del proyecto Tiesto - San Miguel posee una disponibilidad de recursos hdricos suministrados por la quebrada Tiesto, en una magnitud tal que permitir cultivar toda el rea agrcola en cada una de las dos campaas anuales programadas. Respecto a la precipitacin efectiva como un componente de la disponibilidad de agua total a nivel del proyecto, en ningn caso el volumen total mensual disponible cubre los requerimientos de demanda de agua de los cultivos, por lo que la necesidad de riego complementario para garantizar una agricultura intensiva y econmicamente sostenida, hiptesis considerada en la formulacin del proyecto, se justifica ampliamente. 1.3.5.1 SISTEMA DE RIEGO Para el presente sistema se observa el esquema hidrulico de riego y drenaje

propuesto a travs del cual se consolidar el plan de desarrollo agrcola establecido para el mbito del proyecto. Los aspectos relacionados a la determinacin del mdulo de riego y

establecimiento de capacidades de diseo, se indican a continuacin: 1.3.5.2 MODULO DE RIEGO (lt/s . ha) Tras la conclusin de los clculos necesarios para el establecimiento de la demanda de agua a nivel de la cdula de cultivo propuesta para el proyecto Tiesto - San Miguel, esta en condiciones de establecer el mdulo de riego que se utilizar en los diseos de la infraestructura de riego propuesta para el proyecto mencionado. Acorde con la metodologa de clculo empleada en la formulacin del estudio de factibilidad de los valles Santa Lacramarca, Huaura Santa y Rosa PRONADRET, la capacidad de diseo de un canal que sirve un rea mayor de 1,000 ha, es igual al requerimiento de agua bruta mxima de la cdula de cultivo, de acuerdo con: Qs = F At Kc ETo A Ec X Ea Donde: Qs A F Ai Kci Eto Ec Ea = = = = = = = = Caudal (lt/s . ha) rea total sembrada en el mes de mxima demanda Factor conversin rea sembrada con cultivo i en el mes de mxima demanda Factor de cultivo i en el mes de la mxima demanda Evapotranspiracin referencial en el mes de la mxima demanda Eficiencia de conduccin Eficiencia de aplicacin

En la toma parcelaria la capacidad de diseo debe ser: Donde:

Qu Kc max ET o max

= = =

Caudal (lt/s . ha) Factor de cultivo mximo (1.1 para el caso del cultivo del arroz) Evapotranspiracin referencial mxima

Para reas menores de 100 ha, se disearn los canales a un caudal unitario de Qu x A (lt/s). A continuacin se muestran los valores de Qs y Qu calculados para el proyecto Tiesto - San Miguel. Qs PROYECTOTIESTO - SAN MIGUEL

Qu (lt/s . Ha) 2.48 OBSERVACIONES Para un riego de 12 hrs/da

(lt/s . Ha) 1.912

Por razn a las fases de cultivo, el Qs es menor que Qu y se calculara los caudales unitarios para reas entre 100 y 1,000 ha, de acuerdo a una relacin lineal. Esta relacin lineal es justificada por la pequea diferencia entre Qs , Qu y se lee como: QD = ( Qu - Qu - Qs ) AD 900 Donde: QD AD= =

Caudal promedio para una hectrea en el rea AD rea considerada

1.3.6.0 DETERMINACIN DE CAPACIDADES DE DISEO Las capacidades de diseo de los canales que conforman el sistema de riego propuesto a nivel del proyecto vienen determinadas por las demandas de agua mensuales de los cultivos. Previo a la determinacin de los caudales de diseo, se deben establecer las ubicaciones definitivas de las tomas ya sea parcelarias y de laterales, segn los casos. Aun cuando por razones de facilidad de operacin no es conveniente la

existencia de tomas parcelarias a nivel del canal principal, puede suceder que la disposicin parcelaria de la zona del proyecto condicione la existencia de estas. Una vez establecidas las tomas parcelarias, se determinar el rea de influencia de cada una de ellas (ser requerido el uso del planmetro). adjunto, es el siguiente: Las columnas 1, 2 y 3 estn relacionadas directamente con la planificacin fsica del proyecto; la columna 4 se obtiene planimetrando las reas de influencia de cada toma. La columna 5 se refiere a los valores de la columna 4 multiplicadas por 0.85. la columna 6 se llenara de abajo hacia arriba considerando las sumas parciales de la columna 5. El mdulo de riego (columna 7) se obtendr segn la columna 6 y figura N 13. La columna 8 se llenar con el producto de las columnas 6 y7. El ajuste de la columna 9 ser en mltiplos de 100 lt. La columna 10 podr ser utilizada para relievar aspectos que conlleven a una aclaracin en el llenado de la hoja correspondiente.TOMA N MAR GEN PROGRES. AREA ha (km) Bruta Neta AREA ACUMU. ( ha ) MODULO RIEGO (l/s . Ha) CAUDAL (l/s) Calc. Adop. OBSERVAC.

En resumen, el

procedimiento para la obtencin de los caudales de diseo, con el auxilio del cuadro

(1)

(2)

(3)

(4) (5)

(6)

(7)

(8)

(9)

( 10 )

1.3.7.0 EVALUACION DE LOS DATOS DISPONIBLES 1.3.7.1 METODOLOGIA La escasa informacin desde hidrolgica de la zona oblig a la generacin de datos en base cuencas similares usando el mtodo indirecto.. Dicho mtodo toma en cuenta las principales caractersticas que influencian el escurrimiento, calibrndose algunos parmetros hidrolgicos (lluvia media anual, coeficiente de escorrenta y rendimiento hdrico de las formaciones ecolgicas existentes) en una cuenca con mediciones (intercuenca entre las estaciones Campanilla-Tocache) para posteriormente aplicarlos a las cuencas de los puntos de captacin de los Proyecto, que contienen las mismas formaciones ecolgicas aunque en distintas proporciones. El mtodo se basa en que siendo las formaciones ecolgicas reas homogneas

desde el punto de vista topogrfico, geolgico, edofolgico, climtico, etc., tambin los son desde el punto de vista hidrolgico. La secuencia de descargas mensuales en cada uno de los puntos de captacin se obtiene aplicando a la secuencia histrica de caudales mensuales, descargas en Campanilla menos las de Tocache, el coeficiente resultante de la proporcionalidad existente entre el caudal medio anual en un punto y el de la secuencia histrica. La informacin bsica para elaborar el mapa de las cuencas del rea de estudio, comprendiendo la intercuenca entre las estaciones Campanilla y Tocache, a escala 1:250,000, proviene de la delineacin Planimtrica de las imgenes de Radar de Vista Lateral (SLAR) La informacin ecolgica utilizada provino del Mapa Ecolgico del Per a escala 1:1000,000 elaborado por HONREN en 1976. La informacin pluviomtrica media anual y los coeficientes de escorrenta tericos de cada formacin utilizados provienen de Diag. Bioclimtico (L.E. Holdribge) y del inventario y Eval. Nac. de Aguas Superf. (HONREN 1980), respectivamente. El mapa Hidrolgico obtenido permite estimar la descarga media en cualquier punto de la red hidrogrfica del rea de estudio. Para ello basta con determinar el rea de estudio. Para ello basta con determinar el rea que cada formacin ecolgica ocupa en la cuenca de inters y aplacarle el rendimiento hdrico correspondiente, la sumatoria de los rendimientos de cada formacin es el rendimiento hdrico medio anual de la cuenca. La utilizacin de un coeficiente que se aplica a la secuencia histrica medida (Campanilla menos Tocache) equivalente a trasponer un registro a que un punto de inters tomando en cuenta las caractersticas de la cuenca. 1.3.7.2 CALIBRACION DE LOS PARMETROS HIDROLGICOS

La informacin hidromtrica de la Tocache-Tananta abarca el periodo 1997-2006. no se cuenta con informacin procesada de dichas estaciones a partir de 1982 hasta 1993. La intercuenca comprendida entre las estaciones Campanilla y Tocache abarca 6,712 Km2 e incluye once formaciones ecolgicas. La descarga media anual de la intercuenca es 469.2 m3/seg. En el Diagrama Bioclimtico con las formaciones ecolgicas que se presentan en el rea de estudio, la precipitacin media anual, tal como puede observarse, flucta de 1000 a 8000mm. Se muestran los rendimientos hdricos calibrados de cada formacin ecolgica, observndose que stos fluctan entre 34.1 a 136.5 l/s/km2. El factor de correccin obtenido al comparar la descarga media anual obtenida con los parmetros tericos y la medida es 0.844. Tambin se muestra las descargas mensuales y anuales de las estaciones Tocache, Campanilla y Palmahuasi y la diferencia entre ambas. Y se muestra los coeficientes de escurrimiento tericos. 1.4.0.0 HIDROMETEOROLOGA 1.4.1.0. INFORMACIN UTILIZADA En trminos generales es conocida la escasez de la informacin hidrometeorolgica de la selva, para el rea del estudio la estacin de observacin ms cercana es la denominada Palmawasi, y la de Tocache con su estacin en Tananta. Bajo el criterio de la similitud de cuencas, respaldado en aspectos ecolgicos, hidrometeorolgicos y parmetros geomorfolgicos, se utiliza informacin meteorolgica procedente de las estaciones Tingo Mara, Aucayacu, Palmahuasi y Tocache para la evaluacin hidrolgica. principales caractersticas. El siguiente cuadro describe sus

ESTACIONES METEOROLGICAS Estacin Tipo Lat. Sur Tananta CO 08 16' 08 25' 08 56' Long. Oeste 77 02' 76 44' 76 06' Altitud (msnm) 533 555 588 Cuenca Huallaga Huallaga Huallaga Periodo de Registro 1963-64 1997-06 1963-64 1966-79 1988-98 1997-06 1967-06

Palmahuasi CO Aucayacu CO

Tingo Mara CO

09 17'

75 59'

670

Huallaga

1.4.2.0 ANLISIS DE LA INFORMACIN HIDROMETEOROLGICA La informacin meteorolgica analizada nos permite determinar que el rgimen de precipitaciones presenta sus mayores magnitudes entre los meses noviembre a marzo, con niveles de registros cercanos a los 400 mm., es decir que el periodo de las avenidas comprende un amplio espacio de cerca de 05 meses dentro del ao. Con relacin a los registros pluviomtricos de la estacin Tingo Mara, operada por Senamhi, es notorio de la variabilidad en el rgimen de los valores medios mensuales, presentado una media de 128 mm., correspondiente al mes de agosto y 445 mm., en enero que es el mes de mayor precipitacin. precipitacin promedio anual es del orden de 3500 mm. En la localidad de Tingo Mara adicionalmente existe una estacin de observacin del Ministerio de Agricultura, ubicada en la cota 641 msnm., que presenta registros ligeramente superiores a los de la estacin operada por Senanhi. En la estacin de Palmahuasi la intensidad de las lluvias son desde noviembre a marzo estn considerados muy lluviosos (mayor de 300 mm/mes), en abril y octubre El valor de la

de lluviosos (mayor de 200mm/mes), en mayo y setiembre medio lluviosos(mayor de 150 mm/mes) y desde junio hasta agosto de poco lluvioso (menor de 150mm/mes). En la estacin de Tocache-Tananta la intensidad de las lluvias son desde noviembre a marzo estn considerados muy lluviosos (mayor de 300 mm/mes), en octubre de lluviosos (mayor de 200mm/mes), en abril y setiembre medio lluviosos(mayor de 150 mm/mes) y desde mayo hasta agosto de poco lluvioso (menor de 150mm/mes). El rea del estudio en concordancia con la clasificacin de zonas de vida del mapa ecolgico del Per, segn Leslie Holdridge, se caracteriza por la presencia de las formaciones bosque muy hmedo premontado tropical (bmh-PT) y bosque hmedo tropical (bh-T), siendo definitivo para ambas zonas de vida las precipitaciones promedio de 2,000 a 4,000 mm., anuales argumento de corrobora el nivel de los registros de las estaciones meteorolgicas utilizadas. 1.4.3.0 PRECIPITACIONES MXIMAS Las estaciones de observacin disponibles al estudio son del tipo climatolgico y solo presentan registros pluviomtricos, que es informacin de muy limitada aplicacin para los objetivos del estudio; al margen de esta situacin la metodologa desarrollada en el estudio encuadra en fundamentos tericos de reconocida aceptacin. La investigacin efectuada con la informacin de las precipitaciones mximas de 24 horas nos permite conocer la magnitud caracterstica con la que establecemos el ajuste probabilstico de las precipitaciones para el diseo. El consorcio P y V Ings. Lavalin por encargo de Electroper S.A., como parte del estudio de la Central Hidroelctrica de Chaglla, analiz registros de precipitaciones mximas de 24 horas de la estacin Tingo Mara, los cuales sirven de apoyo a nuestro estudio por considerarse de representatividad para la regin. En el siguiente cuadro se presenta los resultados de dicha investigacin.

ESTACIN TINGO MARA Variable Longitud de registros Promedio Desviacin estndar Precipitacin mxima en 24 horas 42 aos 107.0 mm. 28.0 mm.

La naturaleza misma de los registros pluviomtricos, en razn de ser mediciones discretizadas cada 24 horas, requiere de un ajuste para su utilizacin como estimador para el estudio de frecuencias de las precipitaciones de una duracin ms corta; segn Linsley el factor de ajuste para la determinacin de la precipitacin mxima verdadera en trminos de la precipitacin mxima en 24 horas es 1.13. Este criterio es ampliamente aceptado y se aplica en este estudio. El anlisis de frecuencias efectuado con las precipitaciones mximas de 24 horas fue comparado con el correspondiente a los valores regionales deducidos por la comisin tcnica Italo Peruana, para fines del estudio de la Hidrologa del Per, en el siguiente cuadro se resumen estos. ANLISIS DE FRECUENCIAS PRECIPITACIONES MXIMAS DE 24 HRS. ESTACIN TINGO MARIA Tr (aos) Mtodo Gumbel Educacin Regional 1.05 107 118 2 143 136 10 189 182 50 229 227 100 246 246 200 263 266 500 286 292 (*) Estudio de la Hidrologa del Per (II LA SENAMHI UNI) Con el propsito de determinar la avenida de diseo se recurre a la utilizacin de curvas de Intensidad Duracin Frecuencia regionales siguiendo los lineamientos del Estudio de la Hidrologa de Per, donde las expresiones bsicas para la estimacin de las precipitaciones mximas e intensidades de precipitacin son: Pt, Tr = a (1+K log Tr) t n

It, Tr = a (1+K log Tr) t n-1 En las anteriores expresiones Pt, Tr e It, Tr representan la precipitacin e intensidad de tormenta para una duracin de t horas y tiempo de recurrencia Tr aos; a, K y n, son coeficientes de la ley de regresin regional. Las hiptesis establecidas en el estudio desarrollado por el IILA se establece que la validez de las formulas es para duraciones comprendidas de 3 a 24 horas, y que la precipitacin para un da (24 horas) es producida por una tormenta de duracin media de 15.6 horas. Para el caso del rea de nuestro proyecto, la cuenca de la quebrada Tiesto se ubica en la regin hidrolgica 1233, cuyas caractersticas paramtricas de la ley de regresin son: a = 37.85 0.0083 Z a: expresada en mm y Z: altitud en msnm K = 0.553 n = 0.405 Para las condiciones menores a 03 horas las ecuaciones se reformulan de la siguiente manera con la inclusin del parmetro igual a 0.2 horas. Pt, Tr = a (1+ K log Tr) (t + b) n-1 t It, Tr = a ( 1+ K log Tr) (t + b) n-1 Para las condiciones anteriormente descritas se genero las relaciones adimensionales de precipitaciones e intensidades para diferentes duraciones. Curvas de Intensidad Duracin Frecuencia

Relaciones Adimensionales Regin Hidrolgica 123 3 Duracin 5 min 15 min 1 hr 2 hrs 3 hrs 6 hrs 12 hrs 24 hrs Pt / P 24 hr 0.049 0.111 0.248 0.345 0.431 0.57 0.755 1.000 It / I 24 hr 14.032 10.655 5.944 4.145 3.446 2.282 1.51 1.000

1.4.4.0 CONSIDERACIONES HIDROLGICAS PARA EL DISEO Para la determinacin de la avenida de diseo se asume el periodo de retorno de 100 aos en correspondencia con la importancia de la obra. Basndose en los factores de proporcionalidad de la ecuacin regional del IILA, se puede estimar las magnitudes de precipitacin mxima para diferentes duraciones y periodos de retorno, obtenindose lo siguiente:

ESTACIN TINGO MARIA PRECIPITACIONES MXIMAS (mm) Tr (aos) 10 50 100 P 24 hrs. 189 229 146 P 4 hrs. 91 111 120 P 6 hrs. 107 131 140

Tomando en consideracin las caractersticas fisiogficas de la cuenca se puede estimar el tiempo de concentracin (T C), aplicando las formulas siguientes:

Ecuacin de retardo del Soil Conversation Service: Tc (min) = {100 L 0.8 [ (1000 / CN) 9 ] 0.7 } / {1900 S 0.5} Tc (min) = {100 x 2.12 0.8 [ (1000 / 90) 9 ] 0.7 } / {1900 x 0.022 0.5} Tc(min) = 1.09 min. L CN S : : : Longitud del cauce principal Nmero de curva del SCS Pendiente promedio de la cuenca ( % )

Por ser una microcuenca pequea no es aplicativo este mtodo por el resultado de 1.09min. la cual es antitecnico. Para el siguiente estudio se aplicar el Mtodo Racional para determinar el Caudal de Diseo puesto que es un microcuenca pequea menor de 500has. Para el procesamiento del Metodo Racional se aplico el Software Hidroesta en la seccin del Metodo Racional. En el presente estudio se insertara los resultados como valideros puesto que el software utiliza las formulas del presente Mtodo. Para la determinacin de la Intensidad:

Grafico N 02.- Intensidad = 31.35 Para la determinacin de valor de C:

Para el clculo del Caudal de diseo:

Grafico N 04.- Caudal de Diseo Q=6.75m3/seg Segn el Metodo Racional se tiene los siguientes resultados: I = 31.35 mm/hr C= 0.39 Caudal de diseo= 6.747 m3/seg El cuadro siguiente muestra las intensidades de precipitacin para diferentes duraciones y periodos de retorno. ESTACIN TINGO MARA INTENSIDADES DE PRECIPITACIN MXIMAS (mm / hr) Tr (aos) 10 50 100 I 24 hrs 7.6 9.5 10.3 I 4 hrs 22 27.5 29.8 I 5 hrs 19.2 24 26.1 I 6 hrs 17.3 21.6 23.4

Con fines comparativos, aunque de discutida aplicacin por la superficie de la cuenca, estimamos las avenidas con la formula racional con el supuesto que el coeficiente de escorrenta (Ce) flucta entre 0.6 a 0.7.

De acuerdo a los estudios realizados por SEINTEC (1997) para el desarrollo del proyecto Revisin del Estudio de Hidrulica del conjunto de Puentes del Huallaga para 22 subcuencas del Huallaga, se puede establecer una ley de regresin potencial para las cuencas con reas similares a la dla quebrada Tiesto analizando avenidas con periodo de retorno de 10 aos. Q 100 (m3/s) = 3.03 A 1.17 A : Km 2 Q = 6.76m3/seg El cuadro siguiente resume los resultados obtenidos con las diferentes metodologas analizadas:

CUENCA DE LA QUEBRADA TIESTO CAUDALES DE AVENIDAS (m3/seg) Mtodo Snyder Racional Estudio Seintec Tr = 100 aos 6.747m3/seg 6.76m3/seg

Sobre la base del anlisis efectuado se propone que el caudal de diseo para el proyecto sobre el ro es 6.75 m3/seg. 2.0.0 2.1.0 2.1.1 HIDRAULICA HIDRULICA FLUVIAL INTRODUCCIN

Las riquezas de los recursos hdricos de la cuenca del Huallaga es enorme por su topografa, suelo y clima. Y su aprovechamiento es mnimo por la falta de mayores proyectos de irrigacin por diferentes problemas polticos y sociales las cuales

retardaron el desarrollo. A estas necesidades hdricas se incluyen la proteccin y encauzamiento de los ros afluyentes del ro Huallaga, que requieren importantes obras de ingeniera relacionadas con la hidrulica fluvial. La hidrulica fluvial tiene mucho que ver con el comportamiento de importantes estructuras hidrulicas. As, la bocatoma construida en la quebrada Tiesto es una obra construida con el objeto de captar sus aguas para utilizarlas en el proyecto hidrulico de Irrigacin. El dise, construccin y operacin de una bocatoma es importante tema de la hidrulica fluvial, pues su implementacin significa una modificacin profunda en el escurrimiento fluvial.

Foto N 01: Se aprecia el cauce de la quebrada Tiesto en poca de estiaje el mes de Agosto cual segn informacin de los agricultores no reduce su caudal de 0.6m3/s Para la cual se realizaron tres aforos como se aprecia en la foto y en los resultados del Software de diseo de bocatomas.

Foto N 02: Se aprecia los aforos que se realizaron cerca a la zona de la bocatoma.

Grafico N 05.- Resultados de la informacin del Aforo realizado Q=0.66m3/seg Para el aprovechamiento de la quebrada Tiesto se ha recurrido a la construccin de un azud o barraje fijo con el objeto de regular caudales. El diseo del barraje esta ubicado en direccin de la quebrada y la ventana en la margen derecha, la cul

representa cambios fluviomorfolgicos importantes, como erosin y sedimentacin. La prdida de volumen til, las estructuras hidrulicas de la captacin, y problemas de diseo estn muy relacionados a la hidrulica fluvial.

2.1.2

MOVILIDAD FLUVIAL

El comportamiento de la quebrada Tiesto se asemeja a un canal abierto pero diferente del que corresponde a la simplificacin o esquematizacin que generalmente hacemos al estudiar el flujo de un canal Especficamente en la quebrada Tiesto su movimiento no es permanente ni constante ni mantiene sus propiedades hidrulicas en las diferentes pocas del ao. En la zona aguas arriba de la bocatoma existe una variacin del cauce debido a la intervencin del hombre en derivar artesanalmente el agua para el abastecimiento controlado del mismo, la cual oblig a modificar por tramos el curso con un control moderado evitando los excesos, la cual esta considerado como un lecho mvil. Y con es natural la formacin de meandros en la direccin del ro aguas arriba. Dentro de las muchas circunstancias que pueden determinar la forma y apariencia de los ros estn los siguientes: Variabilidad temporal de las descargas. Caractersticas del transporte slido. Presencia de vegetacin.

La quebrada Tiesto es un afluente del ro Limn, en la cual no existe un movimiento uniforme, pues la seccin transversal es muy cambiente a lo largo de su recorrido. En muchos tramos existe un movimiento quasi-uniforme y tambin podra hablarse, por cierto, de un movimiento quasi-permanente. MOVILIDAD FLUVIAL 0Para un flujo de velocidad gradualmente creciente se tiene que la configuracin del fondo es variable y pasa por varios estados que son funcin de la velocidad media del flujo. Dichos estados son: Fondo plano Rizos Dunas Antidunas

La Quebrada Tiesto se identifica con el estado de fondo plano y Rizos de acuerdo a la pendiente y configuracin topogrfica. En el estado de fondo plano es una etapa inicial que corresponde a una velocidad pequea. Se observa movimientos aislados e intermitentes de las partculas ms gruesas constituyentes del fondo; las ms pequeas entran eventualmente en suspensin. En los tramos del estado rizo se aprecia que al incrementarse la velocidad aparecen en el fondo ondulaciones de pequea amplitud. Hay un aumento de resistencia. (Aumento del coeficiente de MANNING y disminucin del de CHEZY). El Nmero de Froude es menor que 1. En la qubrada del estudio se distinguen entre sus tramos por variabilidad de velocidades con respecto al caudal. Se mueven en la direccin de la corriente, pero con una velocidad menor que la del flujo. No producen perturbaciones en la superficie libre. El lecho de la quebrada Tiesto tiene una estructura movible con gran cantidad de piedras igneas de canto rodado de 20 a 30 cm aproximadamente en la cual se considera una rugosidad de 0.025 aproximadamente, para los clculos de velocidades. En algunos casos puede presentarse la llamada rugosidad mltiple cuando tiene simultneamente, en dos o ms partes del fondo, fases diferentes. ACORAZAMIENTO DEL LECHO FLUVIAL Las formaciones del lecho de la quebrada Tiesto tiene un acorazamiento la cual es caracterstico de un lecho mvil. El fondo de la quebrada esta constituida por partculas de diversas granulometra. En principio, como sabemos, cada partcula empieza amoverse cuando la fuerza tractiva de la corriente iguala y luego excede la fuerza tractiva crtica de iniciacin del movimiento, que es propia de cada particula. Como consecuencia de lo anterior resulta que para el flujo creciente, sobre el lecho mvil, en el que no haya aporte de slidos de aguas arriba se podrn en movimiento

sucesivamente las partculas empezando por las ms finas, luego las medianas y as hasta llegar al mximo tamao de partculas que puede ser movida por el caudal existente.. Al llegar a este momento se tendr que la capa superficial del lecho fluvial slo estar constituida por las partculas ms gruesas, pues las ms finas fueron arrastradas por la corriente: decimos entonces que el lecho de la quedraba Tiesto est acorazado. Naturalmente que debajo de la capa superficial de acorzamiento, que en ingls se llama armour layer, estar el lecho fluvial con la granulometra correspondiente a las condiciones originales. Si se presentase posteriormente un caudal mayor, entonces, al fluir ste sobre el lecho acorazado llegar un momento en el que empiece a transportar las partculas ms gruesas constituyentes de la coraza, hasta llegar a la ruptura de sta. Aparece entonces nuevamente el lecho con su granulometra original y con las correspondientes condiciones de transporte. Desde un punto de vista prctico el acorazamiento significa que una fraccin (la mas gruesa) de los slidos de fondo acta como elemento protector contra la erosin. El desconocimiento del fenmeno del acorazamiento puede llevar a una interpretacin equivocada de los fenmenos observados. De ac que debamos tener presente la posibilidad de acorazamiento. EFECTOS DE EROSION Y SEDIMENTACIN 2.2.1 ACCION EROSIVA DE LAS AGUAS SUPERFICIALES

En los cuadros de las caractersticas hidrulicas, se nota que tiene una mxima velocidad de rgimen de 2.3m/seg. Y para caudales medios baja a 0.76m/seg. Como el caudal vara segn las avenidas que se presenten y la velocidad en el fondo se estima en 0.6 de la del rgimen tendremos una mxima velocidad de fondo de

1.38 m/seg. que es ligeramente fuerte capaz de llevar acarreos de material ptreo de un dimetro de casi 0.30mts. En aguas medias arrastrar en el fondo piedras de un dimetro de 20 a 30 mm. y en estiaje en el que el agua discurre a 0.46m/seg. en las rpidas, llevar gravilla de 5 a 10mm, pero en los remansos el agua no va ms de 0.15m/seg., en ese caso solo mueve arena fina a menos de 0.5mm e inversamente cuando comienza el repunte ir arrastrando material de mayor dimetro y cuando llega la vaciante, depositar acarreos que tengan dimetros cada vez menores, a medida que la velocidad de fondo vaya disminuyendo. En este continuo trabajo de agradacin y desagradacin la quebrada mueve toneladas de material al ao, que en el caso de la quebrada Tiesto, debe acarrear un promedio de ms de 1.8 Ton por ao y un promedio de 0.7 Ton de material en suspensin. 2.2.2 PROFUNDIDAD DE SOCAVACION EN LA BOCATOMA Como consecuencia de lo expresado en el prrafo anterior vemos que en zonas que el ro tiene velocidades superiores a 2.30 m/seg se lleva casi todo el boleo de 25 a 30 cm. De dimetro, siempre que sean redondeados y no se encuentren cementados. Es usual utilizar el criterio de WEISBACH. Hx = 1.25h (0.60 v/V) En donde: h = Tirante v = Velocidad de arrastre V= Velocidad de rgimen

Grafico N 06.- Determinacin de la Socavacin General Se tienen estos valores en funcin del tirante del agua; as el cascajo grueso con velocidades de arrastre de 2m/seg, se aflojar hasta 0.21 del tirante para velocidades de 2m/s. Con tirante de 0.50m viene a ser 1.52m/seg de velocidad para aguas mximas, en tal caso habr que cimentar a una profundidad mayor que 0.21mts. En el diseo del muro se cimentar a una profundidad mayor que 0.25 * 3.08 = 0.75mts. ahora bien este criterio terico no es totalmente seguro, es necesario utilizar un procedimiento emprico pero directo y nico seguro, para determinar la profundidad de socavacin; este mtodo sencillo, consiste en hacer calicatas a las profundidades probables, en forma escalonada y dejar las piedras del fondo pintadas con material n soluble, luego esperar la prxima temporada de avenidas y luego en el siguiente estiaje volver a excavar en los mismos sitios, e ir desenterrando el material hasta encontrar las piedras pintadas, de las que aparezcan pintadas se tomar el nivel superior o ms alto esa ser la profundidad de socavacin para la riada controlada en ese ao y as a lo largo de varios aos.

2.2.3 SEDIMENTACION DEL MATERIAL TRANSPORTADO Aguas arriba y aguas debajo de la bocatoma proyectado existe una pendiente aproximada de 0.022, especialmente en la unin de dos cauces antes de la bocatoma en donde se deposita material fino con granulometra que vara de Malla 10 a Malla 50 y a medida que se llega al cauce del ro, va depositando material de mayor dimetro, en l recodo hay canteras de toda la gama de dimetro desde 4 a 6 pulgadas, hasta gravilla y arena fina.

Foto N 03.- Se aprecia la unin de dos quebradas que forman el Tiesto. Para dar una idea de este fenmeno del ro que socava y luego rellena con material nuevo, cada ao transporta miles de toneladas y al venir el estiaje vuelve a rellenar con material nuevo, daremos la expresin encuadro de las frmulas de la Universidad de IOWA que da velocidad a la que es transportada o bien depositada el material ptreo. V = 0.065d (S 1)1/2 De donde : d = Dimetro en mm. S = Peso especfico V = Velocidad de Arrastre

Para una grava cuarctica siguiente: V = 0.16699d

S = 2.7 gr/cm3, la frmula quedara de la manera

Y dando valores a d, formamos el siguiente cuadro: Dimetro(mm) Velocidad(m/s) 1 0.17 5 0.34 20 0.63 50 0.96 100 1.29 200 1.76 300 2.10 500 2.64

Esta velocidad de arrastre es una fraccin de la velocidad superficial y es la que soporta la solera o fondo del cauce. Por la conformacin de las pendientes a lo largo del ro aguas arriba y aguas abajo desde el inicio del meandro ubicado la bocatoma, hay una zona de deposicin definida de acarreos, que es de una longitud aproximada de 30mts. la cual es necesario proteger la ribera en ambas mrgenes, con material de la zona en este caso se recomienda un sistema de defensa riberea de acuerdo a los clculos indicados en el acpite de dique de encauzamiento y proteccin de riberas.

Grafico N 07.- Determinacin del valor de n

Grafico N 08.- Determinacin de las Caractersticas Hidrulicas de la quebrada. 2.3.0.- DISEO DE LAS ESTRUCTURAS HIDRULICAS 2.3.1.- DISEO DE LA BOCATOMA Para el diseo de la bocatoma se utilizar el Software Diseo de Bocatomas del Ing. Javier Luque de la Universidad Nacional Agraria La Molina de la Facultad de Ingeniera Agrcola de l Departamento de Recursos de Agua y Tierra. De igual manera se obtuvo el soporte como libro de consulta del Ing. Cesar Arturo Rosell Caldern de la Universidad Nacional de Ingeniera del Libro IRRIGACIN. Estructuras Principales de una bocatoma.- Existen varios factores que definen el tipo de bocatoma, entre los cuales podemos citar: El rgimen del ro, el transporte de los slidos, las caractersticas del lecho del ro, su seccin transversal. Los elementos principales son los siguientes:

Muros de encauzamiento.- Su objeto es encauzar la quebrada y proteger los terrenos ribereos agua arriba de la toma y evitar desbordamientos como consecuencia de la instalacin del barraje.

Grafico N 09.- Diseo del muro de Gravedad de encauzamiento

Grafico N 10.- Diseo del muro estructural

Grafico N 11.- Esquema de tipo de la bocatoma Ancho de Encauzamiento.- Corresponde al calculo del ancho del encauzamiento de la quebrada con el caudal de diseo de 6.75 m3/seg. Con las caractersticas hidrulicas diseadas.

Grafico N 12.- Diseo del ancho de encauzamiento la cual da como resultado una base de 7.0m.

Grafico N 13.- Diseo del ancho del canal de derivacin.

Grafico N 14.- Diseo de la ventana de Captacin

Grafico N 15.- Diseo del Canal de transicin.

Grafico N 16.- Diseo del Barraje tipo Greager - Dimensiones

Grafico N 17.- Diseo del Barraje tipo Greager - hidrulico

Grafico N 18.- Diseo de la Longitud del Lecho.

Grafico N 19.- Diseo del Vertedero de Demasas.

Grafico N 20.- Diseo de la Curva de Remanso

Grafico N 21.- Diseo de la Cmara de Decantacin.

Grafico N 22.- Verificacin de Estabilidad del Barraje Tipo Greager

Grafico N 23.- Diseo de tapa de compuerta

Grafico N 24.- Diseo de la Viga de Soporte de Compuerta

Grafico N 25.- Diseo del muro lateral de Compuerta

Grafico N 26.- Diseo de pilar

Grafico N 27.- Diseo de zapata de compuerta

Grafico N 28.- Diseo del muro divisorio

Grafico N 29 .- Diseo del dimensionamiento del desarenador

2.3.2 DISEO HIDRULICO DEL CANAL REVESTIDO 2.3.2.1 REVESTIMIENTO DE CONCRETO METRADO DE CARGAS Y CALCULO DE MOMENTOS: En el clculo estructural se tiene que considerar dos diferentes casos extremos que pueden presentarse durante la vida til del canal, que es asumida en general en 100 aos. Primer caso: El primer caso extremo a considerar es que el canal se encuentra sin agua, con relleno a ambos lados de las paredes laterales y el nivel fretico en la cota ms alta observada en el campo. Segundo caso: El canal se encuentra con agua hasta la cota superior de la pared lateral, con relleno a ambos lados pero con el nivel fretico por debajo de la losa de fondo. Si la estructura esta ubicada cerca del camino de acceso, tiene que tomarse en cuenta la sobrecarga en el terreno por los efectos del trnsito. Para iniciar los clculos, se debe estimar un primer valor para el espesor de las paredes y el fondo del canal. Es recomendable y prctico tomar un valor inicial para el espesor d = h/15, pero es aceptable un espesor mnimo de 15cm. Por razones constructivas (vaciado del concreto): Para el primer clculo del espesor se considera d = 0.90/15 d = 0.06 en este caso consideraremos un d = 0.075mts. y un Co de fc = 175 kg/cm2. Clculos necesarios para el CASO I ( fig. 01) La presin neutra del terreno tiene tres componentes:

Ps1 = * k * Ws * (h-H)2

..(

1)

k = Coeficiente de presin activa o neutra2 k = Tg (45 /2)

activa

...( a )

Si = 332 k = Tg (45 33/2)

k = 0.2948 k = (1 Sen ) k = (1 Sen 33) k = 0.4554 De ( 1 ) tenemos: Considerando h = 0.90 m. y una napa fretica saturada de H = 0.90m. Ps1 = * 0.2948 * 2,640 * (0.9-0.9)2 Ps1 = 389.136 kg/m Ps2 = k * Ws * (h-H) * H neutra...( b )

..

(2)

Ps2 = 0.2948 * 2640 * (0.9-0.9) * 0.9 Ps2 = 700 kg/m Ps3 = * k * Wsat H2

... (

3)

Ps3 = * 0.2948 * 2040 *0.92 Ps3 = 244 kg/m

La presin del agua es: Pa = W * H .. ( 4 ) Pa = * 1,000 * 0.902 2

Pa = 405 kg/mPs1 = 389 kg/m Ps2 = 700 kg/m Ps3 = 244 kg/m

Pa = 405 kg/mLos momentos en los punto A y B de la fig. (a) son: MA = [H + ( h H ) / 3 ] * Ps1 + (H * Ps2) / 2 + (H/3) * (Ps3 + Pa)...( 6 ) MA = [0.9 ] * 389 + (0.9 * 700) / 2 + (0.9/3) * (244 + 405) MA = 859.8 kg-m/m

El valor de la subpresin es : sp = W * (H + d2) ..( 7 ) sp = 1000 kg/m3 * (0.9m + 0.075m) sp = 67.5 kg/m2

El momento en subpresin:

el punto B es calculado teniendo en cuenta el momento en A y la

MB = MA { 1/8 * sp * (b + d1) } ( 8 ) MB = 859.8 { 1/8 * 67.5 * (0.7 + 0.075) } MB = 854.7 kg-m/m El momento en el punto B puede ser positivo o negativo, o sea con una tension en la parte inferior superior de la losa respectivamente.2

2

En las ecuaciones del 1 al 8 se tiene que: MA = Momento en el punto A (Kg-m/m)

H H Ps Pa

= Distancia entre la parte superior de la pared y el nivel fretico (m) = altura de las paredes laterales (m) = presin neutra del terreno (Kg/m) = presin del agua (kg/m)

El factor de seguridad contra la subpresin (F) debe de ser mayor o igual a 1.10.

El peso de la estructura se calcula con las siguientes ecuaciones:

P1 = (b + 2d1 + 2X) * d2 * Wc .( 9 ) P1 = (0.70 + 2*0.075) * 0.075 * 2400 P1 = 153.Kg/m

P2 = d1* h * Wc P2 = 0.075 * 0.90 * 2400 P2 = 162 Kg/m

.( 10 )

La subpresin total puede expresarse por:

SP = sp * (b + 2d1) ..(11) SP = 67.5 * (0.70 + 2*0.075) SP = 57.37 kg/m

El factor de seguridad F sera: F= (P1 + 2P2) SP 1.10 ..(12)

F=

(153 + 2 * 162) 57.37

= 8.31

1.10

.Ok!

La presin del terreno sobre el terreno resulta de la ecuacin siguiente:

(P1 + 2P2 SP) t = ------------------------------(b + 2d1 ) * 10000.(13)

(153 + 2*162 57.37) t = ------------------------------------ ---(0.70 + 2*0.075 ) * 10000

t = 0.049 kg/cm2

El factor de seguridad con respecto a la capacidad portante del terreno tiene que ser mayor o igual a 2.0, o sea:

F = c / t 2.0 .........................................................................................(14)

F = 2.00 / 0.049 = 40.82 2.0 ......Ok!

Clculos necesarios para el CASO II ( fig. 02) La presin neutra del terreno (Ps) y la presin del agua (Pa) se determina a partir de la ecuacin: 15 y 16

La presin neutra del terreno es : Ps = * k * Ws * h2..(15)

Ps = * 0.4554 * 2640 * 0.92

Ps = 486.9 kg/mLa presin del agua es : Pa = * W * h2..(16)

Pa = * 1000 * 0.92

Pa = 405 kg/m

El valor de la subpresin es : sp = W * h ...( 17 ) sp = 1000 kg/m3 * 0.9m sp = 900 kg/m2

El momento en el punto A es: MA = 1/3 * h * Pa 1/3 * h * Ps ( 18 ) MA = 1/3 * 0.90 * 405 1/3 * 0.90 *486.9 MA = -24.57 kg-m/m El momento en el punto B puede ser positivo o negativo, o sea con una tension en la parte inferior superior de la losa respectivamente.

El momento en el punto B es: MB = 1/8 * sp * b - MA2 2 (

19 )

MB = 1/8 * 900 * 0.9 - (-24.57) MB = + 115.7 kg-m/m

El momento MB del Caso II trabaja en el mismo sentido que el momento MB del Caso I. Como el momento del Caso I (854.7) es mayor que en el Caso II (115.7), se tomar como el crtico.

Calculo del refuerzo de la tapa del canal: Para el clculo del refuerzo de la tapa del canal, adoptamos un espesor de recubrimiento de 4 cm. En la parte superior y 4cm en la parte inferior Adoptamos para el dimetro del fierro 3/8 (0.71cm2)

2.3.2.2. DISEO DEL CANAL DE TIERRA Para los Laterales

En este caso se disear el canal de tierra teniendo como referencia el estudio geotcnico: Material de excavacin = arena arcillosa y arcilla arenosa (SC-SM) El agua transporta partculas de limo no coloidal y con una pendiente n = 0.001 m/m Q = 0.2 m3/seg Dm = 42 mm Ds = 41 mm D50 = 40 mm Vis = 0.000001 m/seg2 Ws = 2.64 Tn/m3 g = 9.81 m/seg2 = 34 T = 25 C

El material del tramo sin revestir esta constituida por arena arcillosa y arcilla arenosa (SCSM) y el suelo del tipo II. Con un angulo de reposo de 40 - . Para un talud estable el ngulo de reposo del material ( < ) Luego determinamos la fuerza tractiva crtica en el fondo del canal: cf

= 3.5 kg/cm2

obtenido de la figura {c}

La relacin de esfuerzos de corte se obtiene de la ecuacin siguiente:2

Sen k= (1------------) Cos22

Sen 40 k= (1k = 0.6315 La fuerza tractiva crtica en el lado del canal es : c1 c1 c1

------------) Cos234

=k*

cf

= 0.631 * 3.5 = 2.2085 kg/cm2

El radio hidralico correspondiente a la fuerza tractiva crtica es en lado del canal se calcula: c1

= W * R * S = 2.2085 kg/cm2

entonces: R = 4.417 m. Aplicando la siguiente ecuacin se obtiene cf

= 0.06 (Ws W)D50

(ecuacin de Meyer-Peter)

cf cf c1 c1

= 0.06* (2640kg/m3 1000kg/m3)*0.04m = 3.504 kg/m2 = 0.6315 * 3.504 kg/cm2 = 2.213 kg/m2

2.213 = W*R*S entonces : R = 4.426 m. Aplicando la siguiente ecuacin se obtiene cf cf cf c1 c1

= 0.047 (Ws W)D50

(ecuacin de Meyer-Peter)

= 0.047* (2640kg/m3 1000kg/m3)*0.04m = 3.0832 kg/m2 = 0.6315 * 3.0832 kg/cm2 = 1.947 kg/m2

1.947 = W*R*S entonces : R = 3.894 m. La diferencia entre los valores del radio hidrulico es debido a los criterios de definicin del inicio del movimiento. El valor: R=4.417 m. Se puede aceptar como el correcto para el diseo. Para el diseo en tierra se considera una rugosidad de n=0.025 de acuerdo a los anlisis y experiencias en el terreno. Manteniendo una velocidad de 0.6-3.0 m/seg. Evitando la sedimentacin y la erosin. Manteniendo un flujo subcrtico y con una Energa Especfica de 0.7964 m-kg/kg

2.3.3.- CARASTERISTISCAS HIDRAULICAS DE CANAL 2.3.3.1 CANAL PRINCIPAL.- Para determinar la Mxima eficiencia Hidrulica

Se aprecia que sugiere un ancho de solera de 0.3115m. las cuales es un resultado terico, y con la experiencia en el proceso constructivo especialmente en el transito del operario para el revestimiento se requiere de un mnimo de 0.40m. La cual se considera un ancho de solera de 0.40m.

Se aprecia que sugiere un ancho de solera de 0.2063m. las cuales es un resultado terico, y con la experiencia en el proceso constructivo especialmente en el transito del operario para el revestimiento se requiere de un mnimo de 0.40m. La cual se considera un ancho de solera de 0.40m.

2.3.3.2 LATERAL N 01.- Para determinar la Mxima eficiencia Hidrulica

Se aprecia que sugiere un ancho de solera de 0.2063m. las cuales es un resultado terico, y con la experiencia en el proceso constructivo especialmente en el transito del operario para la formacin del talud del canal de tierra se requiere de un mnimo de 0.30m. La cual se considera un ancho de solera de 0.30m.

2.3.3.3 LATERAL N 02.- Para determinar la Mxima eficiencia Hidrulica

Se aprecia que sugiere un ancho de solera de 0.3177m. las cuales es un resultado terico, y con la experiencia en el proceso constructivo especialmente en el transito del operario para la formacin del talud del canal de tierra se requiere de un mnimo de 0.30m. La cual se considera un ancho de solera de 0.40m.

2.3.3.4 LATERAL N 03.- Para determinar la Mxima eficiencia Hidrulica

Se aprecia que sugiere un ancho de solera de 0.3177m. las cuales es un resultado terico, y con la experiencia en el proceso constructivo especialmente en el transito del operario para

la formacin del talud del canal de tierra se requiere de un mnimo de 0.30m. La cual se considera un ancho de solera de 0.40m.

Diseo para tomas laterales

Se considera con tubera de 8 en zonas que cruzan los caminos de vigilancia para evitar la erosin de los mismos puesto que por dichos caminos trasladan sus productos los beneficiarios.

Para canales de las tomas laterales con un caudal mnimo de 30 lts/seg. 3.0.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Por la geometra del cauce aguas arriba, donde existe una unin de dos quebradas se recomienda la construccin de una estructura de encauzamiento donde se pueda controlar el cauce. Luego el cauce del ro viene disperso buscando su comodidad la cual es utilizada positivamente por los beneficiarios encauzando artesalmente, la cual se controlar con la bocatoma al elevar el tirante y poder captar de acuerdo a la demanda. De igual manera aguas abajo definir el cauce, con diques de proteccin en zona donde actualmente ha sido afectados por las inundaciones. La ubicacin de la bocatoma esta situado en la direccin del cauce controlado a la salida de una unin de dos quebradas, la cual no afecta directamente a la estructura de la bocatoma, debiendo tener presente la capacidad portante del suelo, la profundidad de socavacin y sus respectivos coeficientes de seguridad.

Para la construccin de los muros de encauzamiento, se proceder a identificar el nivel del lecho del ro, para que en ese nivel al colocar el colchn antisocavante, tener presente que en poca de estiaje existe agradacin y/o sedimentacin por las caractersticas hidrulicas. Para los fines de construccin se recomienda encauzar la quebrada sin afectar las zonas agrcolas cercanas ni perturbar el suelo y el agua. Para el sistema de Drenaje se utilizar las quebradas existentes transversales al canal en proyeccin. La cual desembocar en la quebrada Tiesto. Este drenaje funcion en pocas de lluvias en las zonas agrcolas puesto que se encauz dichas quebradas para dar solucin a las tormentas de la zona.