Entregable 2

REGULACIÓN DEL RÍO CALLAZAS PARA APROVECHAMIENTO HÍDRICO EN CADARAVE, TACNA.

INFORME DE AVANCE N° 02

CONTENIDO

1. GENERALIDADES.....................................................................................1

1.1. El proyecto..............................................................................................1

1.2. 1.2 Ubicación...........................................................................................1

1.3. 1.3 Justificación del proyecto................................................................1

2. NOMBRE DEL PROYECTO.......................................................................1

3. OBJETIVO DEL PROYECTO....................................................................1

4. ESTUDIOS BÁSICOS................................................................................2

4.1 TOPOGRAFÍA............................................................................................2

4.2 Hidrología................................................................................................2

4.2.1 Determinación de caudal de demanda.........................................3

4.2.2 Determinación del caudal ecológico.............................................4

4.2.3 Determinación de volumen útil.....................................................4

4.2.4 Determinación del volumen muerto..............................................4

4.2.5 Determinación de Altura de Presa................................................5

4.2.6 Tránsito de avenidas y dimensionamiento de vertedero..............5

4.2.7 Conclusiones................................................................................7

4.3 Hidráulica.................................................................................................8

4.3.1 Ancho de coronación (B):.............................................................8

4.3.2 Pendiente de taludes aguas arriba y aguas abajo:.......................8

4.3.3 Dimensionamiento del Núcleo:.....................................................9

INFORME DE AVANCE N°2 – TRABAJO ESCALONADO 2 IRRIGACIÓN HH413 HPre dimensionamiento de Presa. Setiembre 2014


SEGUNDO ENTREGABLE DE DISEÑO DE PRESA DE REGULACIÓN DEL RÍO CALLAZAS:

PREDIMENSIONAMIENTO

1. GENERALIDADES

1.1. El proyecto

Este estudio está vinculado con al estudio de factibilidad de la construcción de la represa Callazas en la provincia de Candarave. Estudio ejecutado por la Universidad Nacional de Ingeniería. El proyecto beneficiara de riego a una extensión de área potencial de cultivo de 2000 ha y una población futura de 52 habitantes.

1.2. 1.2 Ubicación

La represa Callazas está ubicado en la región Tacna. La cuenca Callazas-Candarave es una subcuenca del rio Locumba, cuenta con 1022 km2 de superficie y tiene su naciente en la laguna de Suches a más de 4000 msnm.

1.3. 1.3 Justificación del proyecto

La situación actual de los recursos hídricos del sistema de sus ríos configura un escenario de cuencas agotadas, razón por la cual la Autoridad Nacional del Agua declaró agotados los recursos hídricos superficiales de las cuencas de los ríos Caplina, Sama y Locumba, lo cual hace necesario tomar adoptar medidas de mitigación. . Esta problemática se viene agudizando año a año, situación que afecta el crecimiento y desarrollo económico de la región, lo cual se agrava por el inadecuado manejo de los recursos hídricos, a su poca valoración y la débil capacidad de gestión de sus instituciones.

2. NOMBRE DEL PROYECTO

El proyecto se denomina Regulación en el río Callazas para irrigación en Candarave, Tacna.

3. OBJETIVO DEL PROYECTO

El objetivo del proyecto es estudiar la viabilidad de la construcción de una presa de regulación en el río Callazas para garantizar el buen aprovechamiento hídrico de la zona de Candarave, Tacna.


4. ESTUDIOS BÁSICOS

Los estudios básicos desarrollados son: Topografía, Hidrología, Geología y Geotecnia.

4.1 TOPOGRAFÍA

Los resultados de estudios de topografía ya han sido descritos en el Entregable 1 del proyecto. Se analizó la topografía de la zona a colocar el embalse, registrando cuatro posibilidades de eje.

Se construyó la gráfica Altura vs. Volumen para cada alternativa, sugiriendo a la cuarta alternativa como la más ideal para el emplazamiento de presa.

Figura Nº 1.4.1 Curva Altura vs. Volumen de Alternativa 04 de eje de presa.

4.2Hidrología

Se han

determinado las características morfológicas de la cuenca limitada a partir del eje de presa planteado.

- Área (km²) : 367.50 km²- Perímetro (km) : 99.34 km- Cota mínima : 4238.00 msnm- Cota máxima : 4500.00 msnm- Longitud de cauce : 24.30 km- Pendiente de la cuenca : 0.011 m/m- Altitud media de la cuenca : 4300.00 msnm

En la zona del proyecto existe escasa densidad de estaciones pluviométricas, para el presente estudio se ha considerado una estación llamada Coranchay.

Cuadro Nº 1.5.1 Estación hidrometeorologica en evaluación


EstaciónMeteorológica

Altitud msnm

Este NortePeríodo de

registroCuenca

Coranchay 20 362930.00 8107440.00 1956 – 2008 Callazas

*Fuente Sourthen Perú.

4.2.1 Determinación de caudal de demanda

Se ha considerado la siguiente distribución de áreas de cultivo y cantidad de población para determinar el caudal de demanda

Area Total = 2000 ha.

CULTIVO % AREA

Oregano 70 1400

Pasto 20 400

Otros 10 200

TOTAL 100 2000


4.2.2 Determinación del caudal ecológico

La información histórica de caudales medios mensuales se ha procesado y se ha corregido, obteniendo datos consistentes y de calidad.

El caudal ecológico considerado es del 11% del caudal medio aportado por el río con un 75% de persistencia:

Caudal ecológico = 1.34*0.11 = 0.14 m3/s.

4.2.3 Determinación de volumen útil

Se ha aplicado la metodología de Rango y Ripple para determinar posibles escenarios de volumen útil de embalse.

Cuadro Nº 4.1.3.1 Escenarios de volumen de embalse planteados.

Escenario DescripciónVolumen

útil (MMC)

1-A Periodo crítico: 1 año 6.62

1-B Periodo crítico: 2 años 6.89

1-C Periodo crítico: 3 años 11.04

1-D Periodo crítico: 4 años 17.43

2-A Ripple plurianual 62.42

2-B Rango de orden 4 años 85.10

2-C Rango de orden 1 año 24.95


Se ha utilizado la metodología de verificación de Markov para determinar el volumen de embalse más óptimo, resultado el escenario 1-C. Por lo tanto, el volumen útil de embalse determinado es de 11.04 MMC.

4.2.4 Determinación del volumen muerto

Para determinar el volumen muerto se ha utilizado la ecuación de RUSLE, ampliamente difundida en el medio.

El resultado de los parámetros encontrados se resume a continuación:

Cuadro Nº 4.1.4.1 Resumen de variables para ecuación RUSLE.

El volumen muerto para una vida útil de 50 años y una extensión de área de 367.5 km2 es de 1.4 MMC.

4.2.5 Determinación de Altura de Presa

A partir de la curva Atura vs Volumen se determinó la altura de operación de Presa. Para ello, se buscó en la gráfica la altura de correspondiente al volumen permanente (Volumen útil + volumen muerto).

Altura de operación de presa: 50.30 m


Donde:

A: Pérdida de suelo promedio anual ton/ha/año

R: Factor de erosividad de la lluva MJ/ha*mm/hr

K: Factor de erodabilidad del suelo ton/ha.MJ*ha/mm*hr

LS: Factor topográfico -

C: Factor ordenación de los cultivos (cubierta vegetal) -

P: Factor de prácticas de conservación (conservación de la estructura del suelo) -

Parámetro Valor Unidad

R: 7.36 MJ/ha*mm/hr

K: 0.35 ton/ha.MJ*ha/mm*hr

L: 2.28 -

S: 0.34 -

C: 1.00 -

P: 1.00

4.2.6 Tránsito de avenidas y dimensionamiento de vertedero

Se determinó el hietograma de tormenta de diseño según el método de bloques alternos descrito en el Manual de Hidrología, Hidráulica y drenaje del MTC.

La información utilizada es de un registro de Precipitación máxima 24 horas de la misma estación Coranchay.

Los datos se ajustaron a la distribución Gumbel. Además se determinó el tiempo de concentración y tiempo de retardo a partir de la ecuación de Kirpich.

Tiempo de concentración: 265.38 min.

Tiempo de retardo: 159.23 min.

Intensidad de precipitación (T=1000 años): 5.73 mm/hr

Precipitación total (T=1000 años) : 24.8 mm

Figura Nº 4.1.6.1. Hietograma de tormenta de diseño

Para determinar el hidrograma de entrada, se utilizó el software HEC-HMS, a partir del método de transformación precipitación-escorrentía del SCS.

Figura Nº 4.1.6.2. Hidrograma de entrada según HMS.


Se determinó el hidrograma de salida a partir del método de “piscina nivelada”.

Figura Nº 4.1.6.3. Hidrograma de salida según método de piscina nivelada.

Los resultados más importantes del tránsito de avenidas y el dimensionamiento de vertedero se muestran a continuación:

Cuadro Nº 4.1.6.1 Resultados de tránsito de avenidas


49.40 m3/s

22.66 m3/s

54%

0.40 MMC

0.43 m

Qmax entrada:

Qmax salida:

Porc. Reducción del caudal:

VOLUMEN Aven:

H carga sobre vert:

4.2.7 Conclusiones

Resumen de volúmenes de embalse:

Resumen de niveles de agua:

Resumen de alturas de interés:

4.3Hidráulica.

4.3.1 Ancho de coronación (B):

Para un valor de altura (H) igual a 53 metros se realiza el cálculo del ancho de la coronación.

CRITERIO FÓRMULA BI

T. Knappen 12.01

E. T. Preece 9.01

código de Arizona de 1960 14.70

Bureau of Reclamation 13.65


MAGNITUD UNIDAD

1.40 MMC11.04 MMC0.40 MMC

12.44 MMC12.84 MMC

Volumen de Avenida (Evacuación)Volumen de Operación

VOLUMEN

Capacidad total de Embalse

Volumen MuertoVolumen Util

MAGNITUD UNIDAD

4238.00 msnm4265.39 msnm4288.30 msnm4288.74 msnm

COTA BASENAMINNAMONAME

NIVEL

MAGNITUD UNIDAD

50.30 m0.43 m2.00 m

52.74 m

Altura de VertederoBorde Libre

ALTURA TOTAL DE PRESA

NIVEL

Altura de Cresta

Por lo tanto usamos un ancho de corona igual a 14 m.Nota:El U.S. Army Corps of el recomienda un ancho mínimo de 7.5 metros para permitir una compactación adecuada de la presa.

4.3.2 Pendiente de taludes aguas arriba y aguas abajo:

Según el reglamento de Arizona, para presas pequeñas de tierra se tienen los siguientes valores:

Altura de la Presa (m)Talud mínimo agua arriba

(V:H)Talud mínimo aguas abajo (V:H)

4.5 – 12 2:1 1.5:112 – 30 2.5:1 2:130 - 45 3:1 2.5:1


Taludes mínimos sujetos a la estabilidad.Por lo tanto se escoge el valor de:

Talud mínimo aguas arriba (V: H) = 3:1Talud mínimo aguas abajo (V: H) = 2.5:1

4.3.3 Dimensionamiento del Núcleo:

Para el núcleo y el dentellón se recomienda un talud de:

Talud mínimo (V: H) = 1.1

El espesor del Núcleo debe ser igual o mayor al 25% de la altura de agua en el sitio.El espesor mínimo en la corona del núcleo debe ser de 3 m, debido a consideraciones de compactación.Espesor en la base del Núcleo 0.3 – 0.5 de la altura de la presa. Lo que nos da un ancho de 15.9 – 26.5 m

Esquema de represa dimensionada.


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