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estudio de la demanda de agua en ica
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INDICE1. CAPITULO 1.INTRODUCCION 1.1 ANTECEDENTES DEL PROYECTO 1.2 DESCRIPCION DEL PROYECTO 1.3 UBICACIN DEL PROYECTO 1.4 CLIMA 1.5 OBJETIVO DEL PROYECTO
2. CAPITULO 2.DEMANDA HIDRICA DEL PROYECTO 2.1 DEMANDA DE AGUA POTABLE2.1.1 DEMANDA POBLACIONAL 2.2 DEMANDA DIARIA DEL AGUA 2.3 DEMANDA AGRICOLA2.3.1 AREAS DE CULTIVO EN LIMA2.3.2 TEMPERATURA Y PRECIPITACION EN EL AREA DEL PROYECTO2.3.3 HORAS DE LUZ2.3.4 COEFICIENTE DE USO CONSUNTIVO2.3.5 DEMANDA AGRICOLA EN (m3/ha m3/s)2.3.6 DEMANDA DE AGUA EN CABECERA EN CHACRA
3. CONCLUSIONES
PROYECTO ICA1. INTRODUCCION
1.1. ANTECEDENTES DEL PROYECTOEl departamento de Ica, se ubica en la regin rida de la costa peruana donde el recurso hdrico es crticamente escaso, ya que su territorio es casi por completo parte del Desierto Costero del Per y conforma el llamado Gran Tablazo de Ica.Ica representa un gran potencial exportador, posee el 65% de la agroexportacin del Per. En la actualidad, se estn exportando 46 productos, entre los que destacan: el esprrago, alfalfa, papa, maz y algodn, entre otros.Adems, este departamento es privilegiado en la agricultura, por su calidad de suelo, clima, horas de sol, luminosidad, recursos hdricos; tambin cuenta con puerto y adems de su cercana a la capital del Per.Ante tan inminente contexto para atender esta demanda futura y expansin del avance de la agricultura en Ica, se necesitar ejecutar obras de infraestructura hidrulica, con el propsito de suministrar a la poblacin.
1.2. DESCRIPCION DEL PROYECTOEl proyecto permitir a corto plazo contar con la posibilidad de ejecutar obras que en la actualidad permitan entregar adicionalmente al ro Ica caudales de hasta 8.950 m3/s, dando lugar a una mejor utilizacin de los recursos, regulando los excesos de la poca de avenida para ser utilizados en poca de estiaje y as poder atender la creciente demanda de agua de la ciudad de Ica, y producir adicionalmente energa en la central hidroelctrica existente en Pisco.
1.3 UBICACIN DEL PROYECTOEl distrito de Ica se encuentra localizada en la Costa central del Per, ubicada a 14 04 00 de Latitud Sur, a 75 43 24 de Latitud Oeste, y a una altura de 406 m.s.n.m, limita por el norte con la provincia de Pisco, por el Sur con las provincias de Palpa y Nazca, y por el oeste con el Departamento de Huancavelica, y por el oeste con el Ocano Pacfico y desarrolla en una extensin de 789,450.00 Ha, que constituyen el 37% de la superficie total del departamento de Ica (2132,783.00 Ha.).
El proyecto se us informacin de 3 estaciones del valle Ica, las cuales son las estaciones Ocucaje, Beta Santiago y Tacama.Estacin OcucajeEstacin Beta SantiagoEstacin Tacama
1.4. CLIMA
Su clima es clido desrtico de tipo subtropical seco, con una temperatura media de alrededor de 25 grados centgrados, el clima iqueo es seco y soleado an durante los meses de invierno, aunque se advierte que las noches invernales son ms fras y puede bajar a 7 u 8 C , sin embargo en verano logra subir hasta 31 C .
1.5. OBJETIVO DEL PROYECTOEl proyecto tiene los siguientes objetivos
Construccin de canales que colectaran agua de una serie de quebradas en ambos mrgenes del rio Ica, agua abajo que abastezcan a los distritos de las provincias de Ica , la demanda agrcola y demanda de agua potable.
2. DEMANDA HIDRICA DEL PROYECTO
2.1. DEMANDA DE AGUA POTABLE
2.1.1 Demanda Poblacional.-
En nuestro proyecto se considerara como tiempo de vida de diseo hasta el 2050. Ello est directamente relacionado con la demanda poblacional, por consiguiente, se deber realizar una proyeccin de la poblacin para dicho ao.
A continuacin se presenta las poblaciones registradas por los censos de los aos 1981, 1993, 2005 y 2007 para la provincia de Ica segn distritos. (Fuente: INEI)
DISTRITO1981199320052007
ICA82,028106,381117,839125,189
LA TINGUIA11,57122,18030,15630,902
LOS AQUIJES8,12711,17615,02616,298
OCUCAJE-3,3053,4963,639
PACHACUTEC3,3234,5345,6596,000
PARCONA26,97040,28346,88950,349
PUEBLO NUEVO3,8324,4474,5824,588
SALAS8,83610,19013,92117,973
SAN JOSE DE LOS MOLINOS4,4555,4535,7346,070
SAN JUAN BAUTISTA5,3588,55311,38212,430
SANTIAGO15,08615,02821,42723,657
SUBTANJALLA4,3908,74716,93119,019
TATE2,1883,1333,6994,101
YAUCA DEL ROSARIO1,7331,3311,0301,117
En base a estos datos, se realiz la proyeccin mediante los mtodos de crecimiento aritmtico, geomtrico, disminucin de la rata de crecimiento y curva logstica. Se escogi los mtodos ms adecuados para cada distrito segn su crecimiento registrado en los censos y en base a ello, se estim la poblacin futura.
a) Mtodo de crecimiento aritmticoRealiza el clculo en base a un parmetro constante que est en funcin al tiempo de proyeccin.
En donde: Pt: Poblacin futura Po: Poblacin actual, t: aos Ka Coeficiente Aritmtico
b) Mtodo de crecimiento geomtrico
En donde: Kp Razn Geomtrica
c) Mtodo de disminucin de la rata de crecimientoDurante la ltima fase de crecimiento de una poblacin, esta tiende hacia un mximo denominado poblacin de saturacin, S. Estas fases de crecimiento se pueden modelar suponiendo que durante todo el tiempo la tasa de crecimiento depende de la diferencia que existe entre la poblacin de saturacin, S y la poblacin P.
Pt = Po + (Psat P) (1 e t KD )
c) Mtodo de la curva logsticaDe acuerdo con esta hiptesis, el crecimiento de la poblacin de una aglomeracin dad comprende tres perodos distintos, antes que la poblacin alcance su valor mximo: un comienzo lento, seguido de un crecimiento rpido y luego un crecimiento que se hace cada vez ms lento a medida que la poblacin se acerca a la saturacin. Este fenmeno se representa grficamente con una curva en S, cuando se expresa la variacin de la poblacin en funcin del tiempo en un papel grfico.
Se aplic estos mtodos para cada distrito de la provincia de Ica. Luego se escogi cual sera ms efectivo dependiendo de si coincide con la hiptesis planteada en cada uno de los mtodos. Se muestra como ejemplo el caso del distrito de Ica.
CENSO
AOHabitantes
198181,086
1993106,381
2005117,839
2007125,189
Se calcul las constantes de crecimiento para cada mtodo. En el caso del mtodo de disminucin de la rata de crecimiento demogrfico, se utliz la poblacin saturada estimada segn el mtodo de la curva logstica.
Kp =0.017
Ka = 1696.269
P sat =149,792
Kd =0.0406
n =13
a =0.847
b =-0.056
Como se puede observar, la poblacin aumenta su velocidad de crecimiento en los ltimos aos, por lo cual se puede deducir que los mtodos de diminucin de la rata de crecimiento y curva logstica no sern suficientemente certeros para el estudio. Por lo tanto, para la poblacin de diseo, se utilizar el promedio de los resultados de los mtodos aritmtico y geomtrico.
A continuacin se muestra una tabla de resumen de las poblaciones proyectadas para el ao 2050:
DISTRITOPROYECCION
ICA227,441
LA TINGUIA44,423
LOS AQUIJES40,663
OCUCAJE4,778
PACHACUTEC10,439
PARCONA115,193
PUEBLO NUEVO4,613
SALAS45,621
SAN JOSE DE LOS MOLINOS9,433
SAN JUAN BAUTISTA37,059
SANTIAGO43,808
SUBTANJALLA129,055
TATE9,428
YAUCA DEL ROSARIO319
TOTAL PROVINCIA DE ICA722,274
Una vez realizado esto, se procede a halla la demanda total de agua promedio para cada mes en metros cbicos por segundo en funcin de las poblaciones proyectadas, y el consumo promedio por habitante:
MESConsumo por habitante(Lt/hab/da)Demanda total (m3/s)
ENERO2882.40
FEBRERO3002.51
MARZO2752.30
ABRIL2702.26
MAYO2181.82
JUNIO2301.92
JULIO2251.88
AGOSTO2381.99
SEPTIEMBRE2331.94
OCTUBRE2502.09
NOVIEMBRE2582.15
DICIEMBRE2632.19
2.3 DEMANDA AGRCOLA
El proyecto Ica , adems de aumentar el caudal del rio Ica para el abastecimiento de las proyecciones de poblacin a largo plazo, tambin se utilizar cierta cantidad para el cultivo agrcola.En Ica la variedad de cultivo es amplia, ya que se puede cultivar mango, fresas, algodn, caa de azcar, tomate, etc., de los cuales escogimos el algodn ,alfalfa, maz y papa como cultivos representativos ya que necesitan una precipitacin promedio al ao menor de 0.5 mm, el cual lo tiene Ica.
2.3.1 reas de Cultivo en Ica
Como se mencion anteriormente, se escogi el algodn, alfalfa, maz y papa. Por el cual debemos tener fuentes e informacin agrcola para poder obtener nuestra demanda, as mismo las reas de cultivo de estas. Estas reas de cultivo fueron obtenidas mediante el ministerio de agricultura del 2015, como fuente de informacin representativa. A continuacin se mostrarn los datos utilizados.
CULTIVOREA DE CULTIVO (Ha)
AlfalfaAlgodnMaizPapa5,58731,940.945,973.2674.5
Fuente: Ministerio de Agricultura: 2015 En la tabla, para el algodn se consider la suma de algodn hibrido hazera, algodn pima y algodn tanguis. Tambin, para el maz, se sumaron los cultivos de maz amarillo duro, maz amilceo, maz chala, maz choclo y maz morado.
2.3.2TEMPERATURA Y PRECIPITACIN
Segn indica el mtodo de Blaney Criddle, debemos obtener la temperatura promedio mensual del rea del proyecto para determinar la demanda necesaria de agua. Para el clculo de la temperatura promedio del proyecto se tom datos de tres estaciones; estacin Beta Santiago, Ocucaje y Tacama. Datos de Temperatura del Valle de IcaTemperatura Media Mensual (C)
MESESTACIONPromedio
OCUCAJETACAMASANTIAGO
Enero25.324.522.724.2
Febrero26.225.523.625.1
Marzo25.725.423.624.9
Abril23.523.522.223.1
Mayo20.220.319.019.9
Junio18.518.716.818.0
Julio19.218.117.818.3
Agosto17.617.915.417.0
Septiembre19.719.519.019.4
Octubre20.520.017.719.4
Noviembre22.021.019.020.7
Diciembre24.022.921.322.7
Promedio Anual21.921.419.821.1
Fuente Senamhi
Datos de PrecipitacinDebido a que en Ica las precipitaciones son escasas, se consider sin precipitacin
Precipitacin Promedio Mensual(mm)
MESESTACIONPromedio
OCUCAJETACAMASANTIAGO
Enero4.53.37.85.2
Febrero2.014.48.38.2
Marzo0.00.10.10.1
Abril0.00.00.10.0
Mayo1.40.50.70.9
Junio0.50.02.41.0
Julio0.20.00.10.1
Agosto0.10.01.20.4
Septiembre2.10.00.00.7
Octubre0.50.00.00.2
Noviembre0.00.00.40.1
Diciembre1.10.00.10.4
Promedio Anual1.01.51.81.4
Fuente Senamhi
2.3.3HORAS DE LUZ
PORCENTAJE DE LAS HORAS DE SOL DIARIAS
LatitudENEFEBMARABRMAYJUNJULAGOSEPOCTNOVDIC
108.867.878.538.098.187.868.148.278.178.628.538.88
128.947.918.548.068.127.788.068.228.168.648.608.97
159.057.988.558.028.027.657.958.158.158.688.79.1
Las horas de luz son la cantidad de horas que el sol est presente y se calcul interpolando valores de la siguiente tabla, ya que para el proyecto se determin 12 Latitud Sur.
Latitud
Santiago12
Salas12
Ocucaje12
2.3.4. COEFICIENTE DE USO CONSUNTIVO Factor de Uso Consuntivo
Esta dada por la siguiente formula
Factor de Uso Consuntivo f
VALLE DE ICA (Latitud 12-SUR)
MESTemperaturaHoras de f (mm)
media (C)luz (%)
Enero24.28.94171
Febrero25.17.91155
Marzo24.98.54166
Abril23.18.06150
Mayo19.98.12140
Junio18.07.78127
Julio18.38.06133
Agosto17.08.22131
Septiembre19.48.16139
Octubre19.48.64147
Noviembre20.78.60151
Diciembre22.78.97166
ANUAL21.1100.001777
Coeficiente de Uso Consuntivo K
Conociendo los cultivos se podr determinar los coeficientes de uso consuntivo en funcin de su periodo vegetativo y los meses que se cosechan. En el proyecto hemos determinado hacer los clculos para el cultivo de algodn, maz, alfalfa y papa, ya que son cultivos representativos para la provincia de Ica.
2.3.5. DEMANDA AGRICOLA EN (m3/ha m3/s)
Los Valores que aparecern en cada tabla son los siguientes y se obtuvo de la siguiente manera:
U = uso consuntivo = f X k f = factor de uso consuntivo k = coeficiente de uso consuntivo pe = precipitacin efectiva I (mm) = demanda o dotacin de agua requerida = (u-pe)/eficiencia de riego Volumen (m3/ha) = I (mm) X10 (m3/s/ha) = (I(m3/ha))/ (31 x86400) (m3/s) = (I(m3/ha)x area bajo riego)/(31 x86400) (l/s/ha) = (I(m3/ha)x 1000)/(31 x86400)
DEMANDAS DE RIEGO PARA CULTIVOS INDIVIDUALES
(mm)
Latitud :12
CULTIVO :ALGODNMtodo de Aplicacin o Riego (Eficiencia)
Periodo de siembra :Marzo - JulioGravedad
Eficiencia de Riego :70%Aspersin
Area bajo riego :31940.94Goteo
Cedula A50%
Cedula B35%
volumen (m3/ha)Demanda de cabecera en chacra(m3/s/ha)
MESfkuPeu - PeI
(mm)(mm)(mm )(mm)
Enero
Febrero
Marzo166.40.2439.90.139.957.05706.794
Abril150.50.2233.10.033.147.24725.634
Mayo139.70.6185.20.984.3120.51,20514.367
Junio127.20.4253.41.052.575.07508.940
Julio133.10.5066.60.166.595.095011.325
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
SumaV.Mx
ANUAL143.41.99278.32.0276.23,94614.367
f = factor de uso consuntivo (mm)
k = coeficiente de uso consuntivo
u = uso consuntivo (mm)
Pe = precipitacin efectiva
I = demanda o dotacin de agua requerida
DEMANDAS DE RIEGO PARA CULTIVOS INDIVIDUALES
(mm)
Latitud :12
CULTIVO :MAiZMtodo de Aplicacin o Riego (Eficiencia)
Periodo de siembra :Mayo - SeptiembreGravedad
Eficiencia de Riego :70%Aspersin
Area bajo riego :5973.2Goteo
Cedula A50%
Cedula B35%
volumen (m3/ha)Demanda de cabecera en chacra(m3/s/ha)
MESfkuPeu - PeI
(mm)(mm)(mm )(mm)
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo139.70.4765.60.964.892.59252.064
Junio127.20.6380.21.079.2113.11,1312.523
Julio133.10.78103.90.1103.8148.21,4823.306
Agosto130.60.79103.20.4102.7146.81,4683.273
Septiembre138.70.7097.10.796.4
Octubre
Noviembre
Diciembre
SumaV.Mx
ANUAL133.93.37449.93.1446.95,0073.306
f = factor de uso consuntivo (mm)
k = coeficiente de uso consuntivo
u = uso consuntivo (mm)
Pe = precipitacin efectiva
I = demanda o dotacin de agua requerida
DEMANDAS DE RIEGO PARA CULTIVOS INDIVIDUALES
(mm)
Latitud :12
CULTIVO :ALFALFAMtodo de Aplicacin o Riego (Eficiencia)
Periodo de siembra :Marzo - NoviembreGravedad
Eficiencia de Riego :70%Aspersin
Area bajo riego :5,587Goteo
Cedula A50%
Cedula B35%
volumen (m3/ha)Demanda de cabecera en chacra(m3/s/ha)
MESfkuPeu - PeI
(mm)(mm)(mm )(mm)
Enero
Febrero
Marzo166.40.6099.90.199.8142.61,4262.974
Abril150.50.6597.80.097.8139.71,3972.914
Mayo139.70.7097.80.996.9138.41,3842.888
Junio127.20.80101.81.0100.8144.01,4403.005
Julio133.10.85113.20.1113.1161.51,6153.370
Agosto130.60.85111.00.4110.6158.01,5803.295
Septiembre138.70.80111.00.7110.3157.51,5753.286
Octubre146.90.70102.80.2102.6146.61,4663.059
Noviembre151.10.6090.70.190.5129.31,2932.698
Diciembre
SumaV.Mx
ANUAL142.76.55925.93.5922.413,1773.370
f = factor de uso consuntivo (mm)
k = coeficiente de uso consuntivo
u = uso consuntivo (mm)
Pe = precipitacin efectiva
I = demanda o dotacin de agua requerida
DEMANDAS DE RIEGO PARA CULTIVOS INDIVIDUALES
(mm)
Latitud :12
CULTIVO :PAPAMtodo de Aplicacin o Riego (Eficiencia)
Periodo de siembra :Mayo - SeptiembreGravedad
Eficiencia de Riego :85%Aspersin
Area bajo riego :674.5Goteo
Cedula A50%
Cedula B35%
volumen (m3/ha)Demanda de cabecera en chacra(m3/s/ha)
MESfkuPeu - PeI
(mm)(mm)(mm )(mm)
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo139.70.4562.90.962.072.950.001
Junio127.20.7494.21.093.2109.670.002
Julio133.10.87115.80.1115.7136.290.002
Agosto130.60.7598.00.497.5114.780.002
Septiembre138.70.5474.90.774.2
Octubre
Noviembre
Diciembre
SumaV.Mx
ANUAL133.93.35445.73.1442.6280.002
f = factor de uso consuntivo (mm)
k = coeficiente de uso consuntivo
u = uso consuntivo (mm)
Pe = precipitacin efectiva
I = demanda o dotacin de agua requerida
Tabla de resumen de los cultivos de Algodn, Maz, Alfalfa y Papa
ALFALFAALGODONMAIZPAPATOTAL
Demanda de cabecera en chacra(m3/s/ha)Demanda de cabecera en chacra(m3/s/ha)Demanda de cabecera en chacra(m3/s/ha)Demanda de cabecera en chacra(m3/s/ha)Demanda de cabecera en chacra(m3/s/ha)
Enero
Febrero
Marzo2.9746.7940.0000.0009.768
Abril2.9145.6340.0000.0008.548
Mayo2.88814.3672.0640.18419.502
Junio3.0058.9402.5230.27614.743
Julio3.37011.3253.3060.34318.343
Agosto3.2950.0003.2730.2896.858
Septiembre3.2860.0000.0000.0003.286
Octubre3.0590.0000.0000.0003.059
Noviembre2.6980.0000.0000.0002.698
Diciembre
V.MxV.MxV.MxV.MxV.Mx
3.37014.3673.3060.34319.502
Prdidas por conduccin desde origen + Prdidas en la distribucinCaudal del ro (m3/s)Demanda en el reservorio Presa Limn(l/s/ha)
0.229.350-17.1400.000
0.210.2300.4550.000
0.28.95015.4280.000
0.20.22018.2090.000
0.20.07022.8590.000
0.20.0608.5120.000
0.29.580-5.4730.000
0.28.280-4.4570.000
0.29.140-5.7680.000
Caudal Mx
22.859
DEMANDA TOTAL DE RIEGO PARA CULTIVOS EN M3/SSe muestra la cantidad de agua por unidad de tiempo para los cuatro cultivos a sembrar
Tabla de resumen de Demandas Totales
DemandaDemandaDemanda
Agrcola (m3/s)Poblacional (m3/s)Total (m3/s)
ENERO0.002.402.40
FEBRERO0.002.512.51
MARZO-17.142.30-14.84
ABRIL0.452.262.71
MAYO15.431.8217.25
JUNIO18.211.9220.13
JULIO22.861.8824.74
AGOSTO8.511.9910.50
SEPTIEMBRE-5.471.94-3.53
OCTUBRE-4.462.09-2.37
NOVIEMBRE-5.772.15-3.62
DICIEMBRE0.002.192.19
24.74
3. CONCLUSIONES Se puede notar un tendencia a la baja de la tasa de crecimiento poblacional de Ica. Los resultados de la demanda poblacional debido al mtodo de crecimiento geomtricos son mayores a los otros dos mtodos usados Se puede observar que la precipitacin en la rea de estudio fue considerado cero, ya que las precipitaciones son muy escasas Una buen uso del recurso hdrico, lo define el sistema de riego que en nuestro proyecto es de goteo con un 85 % de eficiencia En el primer semestre del ao , es donde se necesita con mayor urgencia del recurso hdrico para el uso del cultivo De acuerdo a lo estudiado en el rea estudio existen mayores zonas de cultivo de algodn en comparacin a papa.
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