ESTUDIO HIDROLOGICO PARA EL PIP DE EMERGENCIA:

INSTALACIN DEL SERVICIO DE PROTECCIN FRENTE A INUNDACIONES EN LA LOCALIDAD DE SHEPTE MARGEN IZQUIERDA DEL RO SHITARI, DISTRITO DE HUICUNGO, PROVINCIA DE MARISCAL CACERES, REGIN SAN MARTN, POR PELIGRO INMINENTE.

CONTENIDO

1.0.- CARACTERISTICAS PRINCIPALES DE LA CUENCA DE INTERES.

1.1.- Topografa.

1.2.- Cubierta vegetal.

1.3.- Hidrografa

1.4.- rea de la cuenca.

1.5.- Longitud del cauce principal.

1.6.- Pendiente media del cauce principal.

1.7.- Densidad de drenaje.

1.8.- Ancho medio de la cuenca.

1.9.- Factor de forma.

1.10.- ndice de compacidad

1.11.- Tiempo de concentracin.

2.0.- CLIMATOLOGIA DE LA ZONA DEL PROYECTO.

2.1.- Precipitacin.

2.1.1.- Precipitacin mensual y anual.

2.1.2.- Precipitacin mxima cada en 24 horas.

2.2.- Temperatura.

2.3.- Humedad relativa.

2.4.- Evaporacin.

3.0.- ESTUDIO HIDROLOGICO.

3.1.- Hidrologa del rea del proyecto.

3.2.- Aspectos generales para el clculo de caudales mximos.

3.3.- Mtodo de del US Soil Conservation Service.

3.3.1 Clculo de caudales mximos, en el ro Huayabamba en el punto de inters, utilizando informacin de precipitacin en mxima en 24 hrs. 3.4.- Clculo de caudal de diseo para las obras de defensa riberea.3.4.1.- Clculo del Perodo de Retorno (Tr).3.4.2.- Caudal de diseo para las obras de defensa riberea.

4.0.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.4.1.- Conclusiones.4.2.- Recomendaciones

5.0.- ANEXO.

Nmero de Curva N para complejos hidrolgicos de suelos y cobertura.

Gasto unitario en funcin del Tiempo de concentracin

ESTUDIO HIDROLOGICO PARA EL PIP DE EMERGENCIA:

INSTALACIN DEL SERVICIO DE PROTECCIN FRENTE A INUNDACIONES EN LA LOCALIDAD DE SHEPTE MARGEN IZQUIERDA RIO SHITARI, DISTRITO DE HUICUNGO, PROVINCIA DE MARISCAL CACERES, REGIN SAN MARTN, POR PELIGRO INMINENTE.

1.0 CARACTERISTICAS PRINCIPALES DE LA CUENCA DE INTERES.El ro Shitari nace en las estribaciones del contra fuerte Nor oriental de Cordillera de los Andes en los lmites con la regin La Libertad. Las nacientes de la cuenca, se encuentra en los 1,250 msnm. Hasta la confluencia con el ro Huallaga a una altitud media de 300.00 msnm. Tiene una longitud de 20.50 km y una altura que oscila entre los 1,250 y 230 m.s.n.m.El ro Shitari es un afluente menor de ro Huallaga, por su margen izquierda. Las aguas del ro Shitari descienden a travs de un cauce estrecho y rocoso, formando los valles encajonados. El ro Shitari se ubica en la parte sur del departamento de San Martn, siguiendo una orientacin SE-NO hasta encontrarse con el ro Huallaga, donde se produce la confluencia, aguas arriba de la ciudad de Juanju. A lo largo de su recorrido, el ro presenta un curso generalmente, mendrico presentando meandros pequeos y sectores alargados que siguen el contorno de las variadas formas del paisaje montaoso, se presentan pequeas islas y reas de inundacin con valles en forma de v y muy estrechos.

El curso del ro Shitari, se ampla a partir de la localidad de Shepte, dndose inicio al tramo del ro denominado Bajo Shitari donde las reas de inundacin son mucho ms amplias en algunos sectores y mendrico en otros. A lo largo de su recorrido, el ro Shitari, en sus riberas se encuentran emplazados diversas localidades que pertenecen a los distritos de Huicungo y Pachiza, como son Shepte, Miraflores, etc.

En el presente Estudio, solo haremos referencia, al tramo comprendido entre sus nacientes hasta el punto de inters en la localidad de Shepte, a la que llamaremos cuenca de inters o cuenca colectora.

1.1 Topografa.La topografa o relieve de la parte alta de la cuenca es accidentada, en sus nacientes, las cumbres alcanzan cotas hasta de 1,250 msnm y contina descendiendo hacia aguas abajo pasando por las cotas 500 msnm, el medio Shitari, se ubica entre las cotas 500 msnm y 400 msnm y el Bajo Shitari a partir de los 400 msnm, hasta su confluencia con el ro Huallaga. En las cercanas de la localidad de Shepte alcanza los niveles de 360 m.s.n.m. Al aproximarse a la localidad de Shepte, lugar donde se ubica el rea del proyecto de defensa riberea, la cuenca presenta una topografa ligeramente ondulada con la presencia de colinas de baja altitud que alcanzan los 600 msnm. y la las planicies de los angostos valles llegan a ubicarse entre los 500 y 400 msnm, pudindose apreciar tambin pequeas lomadas o colinas de muy baja altura dentro del valle el mismo que es angosto. La topografa de la cuenca de inters, es representativa y condiciona el escurrimiento del agua hacia el ro durante la cada de precipitaciones especialmente en las partes altas. El punto de inters en estudio se ubica exactamente en la localidad de Shepte ubicada en la margen izquierda del ro Shitari.

1.2 Cubierta Vegetal.La cubierta vegetal de la cuenca del ro Shitari hasta el punto de inters, est conformada por bosque con vegetacin alta y densa en sus nacientes, forma parte del Parque Nacional Ro Abiseo y a medida que se aproxima hacia el tramo de inters, el bosque se torna de baja altura, y en la parte baja la vegetacin es menos densa, es decir est constituida por purmas de ltima generacin o bosque secundario.

El bosque, ha sido y sigue siendo aprovechado para la extraccin de madera.

En las partes media y baja de la cuenca, la cubierta vegetal natural est constituida por purmas bajas que vienen siendo eliminadas para dar paso al desarrollo de cultivos en limpio y en secano, como son, cacao, caf, maz, algodn y productos de panllevar.

En la siguiente imagen, se presenta la cuenca de inters del ro Shepte, desde sus nacientes, hasta el punto de inters donde se emplazarn las obras de defensa riberea, frente a la localidad de Shepte, en el distrito de Huicungo en la regin San Martn.

1.3 Hidrografa.El ro Shitari, es un afluente menor de la margen izquierda del ro Huallaga y posee un pequeo sistema hidrogrfico, que se caracteriza por tener una red tributaria tambin menor, caracterizada por cursos de agua de rgimen permanente, intermitente y espordico. La red hidrogrfica o fluvial de la cuenca del ro Shitari, en el tramo de estudio, est conformada por tributarios tanto por la margen derecha como por la margen izquierda.

La longitud del cauce principal del ro Shitari, es de 19.61 km y su cauce vara entre una altura comprendida entre los 600 m en sus nacientes, hasta los 300 m en su desembocadura en el ro Huallaga. En su recorrido es notoria la presencia de rpidos, que se caracterizan por presentar fuertes desniveles de su cauce en tramos de corta longitud. Estos tramos son obstruidos parcialmente por rocas o piedras que obstaculizan el paso de las aguas, las mismas que adquieren mayor velocidad de corriente. En la parte baja de la cuenca, el ro Shitari discurre por un lecho menos consolidado y de muy baja pendiente con reas de inundacin bastante amplias.

1.4 rea de la Cuenca. El rea total del mbito de influencia de la cuenca del ro Shitari, es de 96.13 Km2, distribuidos de la siguiente manera: 39.44 Km2 desde sus nacientes hasta el punto de inters o lugar donde se ubica el rea del proyecto y de 56.69 Km2 hasta su desembocadura en el ro Huallaga. Ver Plano en el Anexo.

1.5 Longitud del Cauce Principal.La longitud total del cauce principal del ro Shitari, es de 19.61 km y su cauce vara entre una altura comprendida entre los 600 m.s.n.m en sus nacientes, hasta los 300 m.s.n.m en su desembocadura en el ro Huallaga.

1.6 Pendiente media del cauce principal (Sm).El agua superficial concentrada en los lechos fluviales, escurre con una velocidad que depende directamente del declive de stos, as a mayor declividad habr mayor velocidad de escurrimiento. La pendiente media del cauce del ro Shitari desde sus nacientes hasta la desembocadura en el ro Huallaga, es un parmetro empleado para determinar la declividad del curso de agua entre dos puntos, que generalmente lo constituye la naciente y su desembocadura en otro ro, en este caso el ro Huallaga. La frmula es la siguiente:

S = (HM Hm) / (L)Siendo:S = pendiente media del ro HuayabambaL = Longitud del cauce principal en m = 19,610 mHM = Altitud mxima msnm. = 600.00 (*)Hm = Altitud mnima msnm. = 300.00 (*)Reemplazando valores, se tiene:S = (600 300) / (19,610) = 0.0153Sm = 0.0153

La pendiente media del ro Shitari es de 1.53 m por cada kilmetro de longitud. Sin embargo el ro Shitari en sus tres tramos plenamente establecidos presenta pendientes variables de valores altos en sus tramos Alto, Medio y Bajo Shitari.

1.7 Densidad de drenaje (Dd).La Densidad de drenaje puede definirse como la relacin entre la longitud total de los cauces de una cuenca y el rea de sta. Dd = Lu / A Donde Dd es la densidad de drenaje (en Km/Km2), Lu es la longitud total de cauces (en Km) y A es el rea total de la cuenca en Km2. Este parmetro representa la longitud de cauces por unidad de superficie de cuenca. Su valor est controlado por las caractersticas litolgicas (muy especialmente la permeabilidad, hasta el punto de aportar una impresin cualitativa sobre sta) y estructurales de los materiales que conforman el rea de la cuenca, por el tipo y densidad de vegetacin y por factores climticos. Las mayores densidades de drenaje se encuentran en rocas blandas de baja permeabilidad y en regiones con escasa cobertura vegetal, sobre todo all donde la precipitacin se distribuye en lluvias intensas y espaciadas.En el presente estudio, se ha determinado que la cuenca integral del ro Shitari tiene una media densidad de drenaje, con una relacin 0.52 km/km.

1.8 Ancho medio de la cuenca (Am)El ancho medio de la cuenca, es la relacin que existe entre el rea de la cuenca (A) y longitud del cauce ms largo dentro de la cuenca, es decir, el cauce principal (Lp).Am = (A/ Lp)Reemplazando valores: Am = (96.13 Km2)(19.61 km)Am = 4.90 KmPor lo tanto, el ancho medio de la cuenca del ro Shitari, hasta la confluencia con el ro Huallaga es de 4.90 km.

1.9 Factor de forma (Ff)Este parmetro representa la relacin entre el ancho medio de la cuenca (Am) y la longitud del cauce principal (Lp).El ancho medio de la cuenca se obtiene dividiendo el rea de la misma entre la longitud del curso de agua ms largo, es decir el cauce principal. Lo descrito lneas arriba se puede presentar en la siguiente frmula:

Ff = Am / Lp

Dnde: Ff = Factor de Forma. Am = Ancho medio de la cuenca en Km.Lp = Longitud del cauce principal en Km. Reemplazando valores:

Ff = (4.90 km)/ (19.61 km)

Ff = 0.2498

Es preciso indicar que, la cuenca del ro Shitari hasta el punto de inters con factor de forma ligeramente alto, presenta mayor tendencia a concentrar las intensidades de lluvia, por lo tanto est sujeta a mayores crecientes que otra del mismo tamao pero con Factor de forma menor. El Factor de forma es adimensional al igual que el ndice de compacidad.

1.10 ndice de Compacidad.Representa la relacin entre el permetro de la cuenca y el rea de la misma. Kc = 0.28 P/ (A)1/2

Dnde:Kc = ndice de compacidad (adimensional).P = Permetro de la cuenca en Km2.A = rea de la cuenca en Km2.

Reemplazando valores, se tiene:

Kc = 0.28(27.98 Km)/ (96.13 km2)1/2

Kc = 1.27

El ndice de compacidad de la cuenca del ro Shitari es de 1.27 lo que demuestra que su forma es ligeramente redondeada. Este parmetro, nos evidencia que la respuesta de transformacin de la precipitacin en escorrenta es alta.

1.11 Tiempo de concentracin.Se denomina as, al tiempo que transcurre desde que una gota de agua cae en el punto ms alejado de la cuenca (nacientes del curso principal), hasta que llega a la estacin de aforo, o punto de inters alguno o a la salida de sta (desembocadura).Este tiempo, est en funcin de las caractersticas geogrficas y topogrficas de la cuenca.

Para la cuenca del ro Shitari, el tiempo de concentracin ser calculado hasta el punto de inters que es el lugar donde se ubica el rea del proyecto de defensa riberea. Para el clculo, se ha utilizado la frmula emprica de Kirpich, que es la siguiente:

Tc = 0.0195 (L3 / H)0.385

Dnde: Tc= Tiempo de concentracin en minutos. L = longitud mxima de recorrido en m. L = 9,500 m. (hasta en el punto de inters) H = Diferencia de elevacin entre la naciente y el punto de inters en el cauce principal en m. H = 250 m. Cota naciente = 600.00 msnm (Plano PC). Cota en el punto de inters = 350.00 msnm (Ver Plano C). Reemplazando valores, se tiene: Tc = 146.40. Se convierte a horas y se tiene que:.

Tc = 2.44hr.

Este valor nos indica que ante la ocurrencia de lluvias efectivas en la cabecera de la cuenca, stas se convierten en escurrimiento de manera rpida y las aguas alcanzan el punto de inters en un tiempo relativamente corto que es de 2.44 horas.

2. CLIMATOLOGIA DE LA ZONA DEL PROYECTO.La cuenca del ro Shitari, tiene en sus nacientes o parte alta, una conformacin geomorfolgica e hidrofisiogrfica propia de las estribaciones del contrafuerte oriental de la Cordillera de los Andes y en las partes media y baja caractersticas de Ceja de Selva, constituida por planicies, lomadas, colinas y cerros que forman pequeas cadenas de montaas que sirven de lmites y la separan de las sub cuencas vecinas entre ellas la del ro Huayabamba, y la cuenca del ro Huallaga.

Estas irregularidades en la fisiografa de la cuenca, que es ligeramente redondeada, condicionan el clima que vara con la altitud y la poca del ao. Las caractersticas climticas del rea donde se ubica el proyecto, la podemos caracterizar conociendo la informacin registrada por el Senamhi en la Estacin vecina Pachiza, por encontrarse en la vecindad del rea del proyecto.

2.1 .- Precipitacin.

2.1.1 Precipitacin mensual y anualLa precipitacin es el principal parmetro que determina el escurrimiento dentro de una cuenca. El ex ONERN, en su estudio realizado el ao 1984 en la cuenca del valle del Huallaga Central, al estudiar la precipitacin, presenta registro de diferentes estaciones climatolgicas instaladas en la regin San Martn, entre ellas se encuentra la Estacin CO Pachiza, que presenta registros de precipitacin durante el perodo 1965 1982. En este perodo, el comportamiento de la precipitacin mensual y anual es el siguiente, Las lminas de precipitacin promedio mensual del perodo van desde los 82.20mm hasta los 227.40 mm y una lmina anual promedio tambin del perodo indicado de 1,806.20 mm.

En el siguiente Cuadro, se presentan los registros histricos de precipitacin estudiados por la Ex ONERN.

Del Cuadro anterior presentamos el grfico de los valores de la precipitacin durante el perodo 1965 1982, elaborado por la Ex ONERN en el ao 1984.

Continuando con el estudio de la precipitacin, en los ltimos ocho aos, en el rea del proyecto, el rgimen de precipitaciones es variable, tanto espacial (dentro de la cuenca), as como temporal, es decir a lo largo de los doce meses del ao. De la informacin pluviomtrica registrada durante el perodo 2005 - 2012 en la Estacin Pachiza, de propiedad y bajo la operacin del Senamhi, se puede apreciar que en el rea del proyecto, existen debidamente marcadas dos estaciones climticas, una hmeda de altas lminas de precipitacin y otra ligeramente seca, de menor precipitacin. La primera ocurre entre los meses de Octubre a Mayo y la segunda de Junio a Setiembre. Las lminas anuales de precipitacin durante este perodo de registro (Tal como se presenta en el Cuadro N 1), van desde los 1,497.80 mm hasta los 2,055.60 mm, con una lmina promedio del perodo que asciende a los 1,705.30 mm anuales.

Este valor de precipitacin, evidencia que en las inmediaciones del rea del proyecto, la cuenca presenta un nivel de humedad de medio a alto que est acorde con su condicin climtica y que por cierto contribuye con un importante aporte al escurrimiento de la cuenca del ro Huayabamba. A continuacin se presentan el Cuadro N 1 y Grfico N1, respecto a los valores de precipitacin mensual.

CUADRO N 1

GRAFICO N 1

Sin embargo, es preciso indicar que el escurrimiento en el ro Shitari que pasa por el punto de inters o localidad de Shepte, se genera en la parte alta de la cuenca, es decir por las lluvias que caen en el ltimo contrafuerte Nor oriental de la Cordillera de los Andes.

2.1.2.- Precipitacin mxima cada en 24 horas.

En el Cuadro N 2, se presentan los registros de precipitaciones mximas en mm cadas en 24 horas y que han sido registradas durante el perodo comprendido entre los aos 2005 2012 en la Estacin CO Pachiza. En dichos registros, se aprecia que las lminas van desde los 59.30 mm hasta los 128.40 mm. Son valores de lminas de precipitacin altas. Tambin presentan cierta variabilidad a lo largo del ao, siendo los meses de Octubre a Mayo en que se presentan los valores mximos de 45.90mm en Mayo hasta los 69.70 mm en el mes de Marzo.

Estos valores de precipitacin mxima cada en 24 horas, evidencian que en las inmediaciones del rea del proyecto, la cuenca presenta un alto nivel de humedad que est acorde con su condicin climtica y que por cierto contribuye con un importante aporte al escurrimiento de la cuenca del ro Shitari.

A continuacin se presentan el Cuadro N 2 y Grfico N2, respecto a los valores de precipitacin mxima en 24 hr.

CUADRO N 2

GRAFICO N 2

2.2.- Temperatura.En el rea del proyecto, este parmetro es controlado a travs de la Estacin CO Pachiza ubicada a una altitud de 378.00 msnm e instalada en la vecindad del rea del proyecto.

La temperatura media promedio es de 25.20C y los valores mximos y mnimos son de 34.60 C en el mes de Setiembre y de 17.50 C en el mes de Julio respectivamente. As mismo, se observa una variacin mnima a lo largo del ao.

Pese a no existir en las inmediaciones estaciones climatolgicas que controlen este parmetro a altitudes mayores de los 400 msnm, se estima que la relacin de la temperatura con la altitud es inversa en la cuenca del ro Shitari, es decir, a mayor altitud se presentan menores temperaturas.

En el siguiente grfico, se presenta las variaciones que experimenta la temperatura, en el mbito del rea de estudio.

2.3 Humedad Relativa.Este parmetro, es controlado desde la Estacin CO Pachiza por su cercana al rea de estudio. La humedad Relativa Media Promedio Mensual es de 88 % y presenta como valores mximos y mnimos los valores de 91 % y 86 % respectivamente. Como se puede apreciar, la variacin mensual de la humedad relativa a lo largo del ao es mnima.

2.4 La Evaporacin.Segn los Estudios realizados por ONERN en el ao 1984, En cuanto a los valores de Evaporacin, de acuerdo a la informacin existente en la Estacin CO Pachiza, sta se encuentra alrededor de los 631.70 mm anuales, con una distribucin mensual de dos pocas bien marcadas. As, entre Abril y Junio, la evaporacin es relativamente baja, oscilando entre los 43.70 mm a 48.80 mm, en cambio, entre Julio a Septiembre, la evaporacin es notoriamente ms alta, variando entre los78.10 mm a 83.80 mm. La lmina de evaporacin anual es mucho menor que la lmina de precipitacin.(Fuente: Estudio de Evaluacin de los Recursos Naturales y Plan de Proteccin Ambiental, Pag.51 y Anexo I).

3 ESTUDIO HIDROLOGICO. 3.1 Hidrologa del rea del Proyecto. El mbito de influencia o rea de la cuenca colectora del ro Shitari pequea hasta el punto de inters o lugar donde se ubica el proyecto de Defensa Riberea o de proteccin de la zona urbana de la localidad de Shepte, la hidrologa se caracteriza por presentar dos pocas hidrolgicas bien definidas a lo largo del ao, una de ellas referida a la poca de invierno, con marcada presencia de lluvias continuas que generalmente se presentan durante los meses de Octubre Mayo, y el segundo perodo de menor precipitacin entre los meses de Junio a Setiembre.

Segn la informacin registrada en la Estacin CO PACHIZA a cargo del SENAMHI y ubicada en las inmediaciones del rea de estudio, la lmina promedio anual de agua llovida, segn informacin registrada durante el periodo 1965 1982 es de 1,806.20 mm y durante el perodo 2005 2012, la lmina promedio anual es de 1,705.03. Si hacemos un anlisis de los promedios anuales de ambos perodos, es notoria la variacin en el sentido de que la lmina ha disminuido en unos 100.90mm, esto puede ser atribuible a los diferentes cambios que viene experimentando las cobertura vegetal de grandes extensiones de terrenos que en la actualidad vienen siendo ocupados por migrantes venidos de la costa y sierra del Per.

El proceso de ocupacin de tierras con aptitud agrcola ubicadas en la parte media, y con mayor intensidad en la parte baja de la cuenca colectora, ha ocasionado la eliminacin paulatina de parte de la cobertura vegetal del bosque alto en las reas incorporadas tanto para el desarrollo de ganadera, as como a la agricultura de secano con cultivos permanentes como el caf, cacao, ctricos y maz que se desarrollan en las inmediaciones de la reas planas ribereas. Este proceso viene generando condiciones favorables para el incremento paulatino del valor del coeficiente de escorrenta (C), que est ligado directamente entre otros factores, con la transformacin de la precipitacin en escurrimiento.

Los clculos hidrolgicos efectuados, nos ha permitido generar los caudal mximos instantneos que pueden presentarse en el ro Shitari en el punto de inters frente al cual se ha proyectado el emplazamiento de las obras de Defensa Riberea, para ello se ha empleado mtodos hidrometeorolgicos ya que no existen registros de aforo de caudales en el ro Shitari.

3.2 Aspectos generales para el clculo de caudales mximos.Para determinar la altura mxima de agua en el cauce de los ros, lo que mayormente interesa es la determinacin del escurrimiento mximo en el sector elegido (punto de inters, que en este caso se considera frente a la localidad de Shepte), en un momento dado.

El dimensionamiento hidrulico de las estructuras a proyectarse, depende principalmente de la magnitud de las avenidas y la frecuencia con que stas se repiten en el lugar del ro donde se va a proyectar la obra, con la finalidad de poder determinar los coeficientes de seguridad que se dar a la misma o los aos de vida probable de las estructuras.

Entonces en la prctica, no se busca una proteccin absoluta, sino la defensa contra una avenida de caractersticas definidas o de una determinada probabilidad de ocurrencia, cuya altura de agua pueda originar la inundacin del rea aledaa y pueda afectar las obras de defensa riberea.

El ro Shitari en las cercanas del punto de inters, no cuenta con estaciones de aforo de caudales, por lo que para estimar los caudales de mxima avenida, se ha empleado el mtodo hidrometeorolgico denominado: Mtodo del US Soil Conservation Service, o tambin denominado Mtodo de la Curva N, para lo cual ha sido necesario el empleo de informacin de precipitacin mxima cada en 24 horas registrados en la Estacin CO PACHIZA, ubicada a inmediaciones del rea de estudio o punto de inters.

3.3.- Mtodo del US Soil Conservation Service (SCS). Este mtodo ha sido desarrollado por el Servicio de Conservacin de Suelos (SCS) de los Estados Unidos y tiene muchas ventajas. Su principal aplicacin, es la estimacin del escurrimiento en el estudio de avenidas.

Este mtodo, denominado tambin como de Nmero de Curva, deriva de una serie de curvas, cada una de las cuales lleva el nmero de N, que vara de 1 a 100. Los nmeros de curvas representan coeficientes de escorrenta, pues as un nmero de curva N = 100, indica que toda la lluvia se escurre y un nmero N = 1, indica que toda la lluvia se infiltra.

Este mtodo es utilizado para generar la escorrenta total a partir de datos de precipitacin, conocindose su intensidad, duracin, que son empleados para calcular el caudal pico de una avenida de determinado perodo de retorno, para lo cual se debe tener presente los valores de la Tabla N 1 (Ver Anexo), la misma que ha sido elaborada para una duracin de tormenta de seis (6) horas y relaciona el tiempo de concentracin en horas, con el llamado gasto unitario ( q ), cuyas unidades son : (m3/seg.) / (mm./Km2). La metodologa seguida es la siguiente:

a).- Se calculan previamente, las siguientes caractersticas fisiogrficas:

SIMBOLODESCRIPCIONVALOR

Area de la cuenca colectora en Km239.44Km2

TcTiempo de concentracin en horas 2.44 horas

NNmero de curva de escurrimiento, para la condicin media de humedad en la cuenca, es a dimensional. Se calcula teniendo en consideracin los aspectos de condicin hidrolgica (buena, regular y pobre), grupo hidrolgico de suelo: A: bajo potencial de escorrenta. B: moderado bajo potencial de escorrenta, C: moderado alto potencial de escorrenta y D: alto potencial de escorrenta. Uso de la tierra (cultivada, cubierta de pastos y cubierta de bosques y arboledas de condicin hidrolgica pobre). Teniendo en consideracin todas estas caractersticas para la cuenca del ro Huayabamba, se determin que:

N = 55

3.3.1 Clculo de caudales mximos en el ro Shitari, en el punto de inters utilizando informacin de precipitacin mxima en 24 hrs.

Se calculan los valores de precipitacin (P) de duracin 6 horas y perodos de retorno de acuerdo a las avenidas del proyecto. Lo anterior en base a la precipitacin mxima en 24 horas con informacin pluviomtrica de la Estacin CO PACHIZA.

a) De la informacin de Precipitacin Mxima en 24 horas registrada por el SENAMHI en la Estacin CO Pachiza para el perodo 2005 2012 (No existe registro aos antes del 2005, porque la Estacin ha estado paralizada, por esta razn no se ampla el registro):De los doce valores mensuales de un ao, se selecciona la de mayor valor, tal como se presenta a continuacin:

AOPRECIPITACION MAXIMAEN 24 HORAS (mm)

2005128.40

2006128.00

2007104.20

2008103.80

200979.00

201078.70

201176.40

201259.30

Fuente: Elaboracin propia.

b) Luego, se ha ordenado y realizado el procesamiento estadstico de la informacin y aplicando el Mtodo de Gumbell, se ha calculado la precipitacin mxima cada en 24 horas para diferentes perodos de retorno (Tr). Los resultados son los siguientes:

Perodo de retorno(Tr) en aos.Precipitacin de diseo(mm)

5112.98

10127.83

20142.09

25146.64

50160.50

75168.61

100174.36

200188.22

300196.39

400202.08

500206.76

Luego, se ha realizado la distribucin porcentual de la precipitacin en 6, 12 y 24 horas respectivamente.Los resultados se muestran a continuacin:

DISTRIBUCION PORCENTUAL DE LA PRECIPITACION (mm)

Perodo de Retorno (Tr)6 horas(75%)12 horas(85%)24 horas(100%)

584.7496.04112.98

1095.87108.66127.83

20106.57120.78142.09

25109.98124.64146.64

50120.38136.43160.50

75126.45143.32168.61

100130.77148.21174.36

200141.17159.99188.22

300147.29166.93196.39

400151.56171.77202.08

500155.07175.75206.76

c).-Con el valor de N = 55, se calcula la escorrenta (Ei) para cada una de las precipitaciones, con duracin de 6 horas, y diferentes perodos de retorno determinadas en el paso anterior, aplicando la siguiente frmula:

Ei = N ((P+50.80) 5,080 ) 2 , en mm. N(N (P 203.20) + 20,320)

En el siguiente Cuadro, se presentan los valores de Ei calculados para diferentes perodos de retorno (Tr):

Perodo de RetornoTr (aos)Ei(mm)

57.43

1011.25

2015.49

2516.95

5021.67

7524.62

10026.79

20032.60

30035.65

40038.07

50040.10

d).- Con el valor de tiempo de concentracin (Tc = 2.44hr), calculado anteriormente, se determina el caudal unitario (q), segn los valores de la Tabla N 2 del Anexo, cuyo valor obtenido es:

q = 0.087( m3/seg) / (mmKm2).

e).- Como paso final, empleando el valor de Ei, se calculan los caudales mximos para diferentes valores de (Tr), aplicando la siguiente relacin:

Qmax = Ei x q x A

A continuacin, se presentan los valores de caudales mximos en el ro Huallaga obtenidos, a partir de la informacin pluviomtrica de la Estacin CO PACHIZA.

Tr(aos)Ei(mm)qi(m3/s)/(mm-km2)A(km2)Q(m3/seg)

57.430.08739.4425.50

1011.250.08739.4438.60

2015.490.08739.4453.20

2516.950.08739.4458.20

5021.670.08739.4474.40

7524.620.08739.4484.50

10026.790.08739.4491.90

20032.600.08739.44111.90

30035.650.08739.44122.30

40038.070.08739.44130.60

50040.100.08739.44137.60

A continuacin, se presentan los valores de caudales mximos obtenidos para el ro Shitari en el punto de inters, a partir de la informacin pluviomtrica de la Estacin CO Pachiza.

Perodo de retorno(Tr) en aos.Caudal mximo(m3/seg.)

525.50

1038.60

2053.20

2558.20

5074.40

7584.50

10091.90

200111.90

300122.30

400130.60

500137.60

3.4.- Clculo de caudal de diseo para las obras de defensa riberea.

El caudal de diseo para las obras de proteccin de la zona urbana en la margen izquierda del ro Shitari, en la localidad de Shepte, ser calculado en funcin al perodo de retorno (Tr) seleccionado, para lo cual, se ha tenido en consideracin que la Defensa Riberea, conformada por un muro de encauzamiento con gaviones, es una estructura hidrulica que permitir estabilizar el cauce del ro en un tiempo relativamente corto. Sin embargo, la permanencia de las obras continuar, por lo tanto la vida til (n) considerada es de 20 aos y el riesgo de falla Hidrolgico (R) asumido es del 20%.

3.4.1.- Clculo del Perodo de Retorno (Tr).Conocidos la vida til de la obra (Defensa Riberea conformada por espigones para controlar la erosin y por un dique de tierra contra inundaciones), as como el riesgo hidrolgico o riesgo de falla, se ha procedido el clculo del perodo de retorno:

R = 0.20 (Nivel de seguridad 80%).n = 20 aos.Luego:

R = 1 (1 1/Tr)n

Dnde: R = Riesgo de falla hidrolgico permitido. Tr = Perodo de retorno en aos. n = Vida til de la estructura. Reemplazando valores, tenemos:

0.20 = 1 (1 1/Tr)20

Hechos los clculos respectivos, se tiene que: Tr = 90.12 aos

Este valor se ajusta al valor inmediato de 100 aos.

Por lo tanto:

Tr = 100 aos.

3.4.2.- Caudal de diseo para las obras de Defensa Riberea.Luego, el caudal de diseo para las obras de defensa riberea ro Huayabamba, en la localidad de Pachiza, ser el que corresponde a un perodo de retorno de 100 aos tal como se puede apreciar en el Cuadro siguiente:

Perodo de retorno(Tr) en aos.Caudal Mximo en el brazo menor.(m3/seg)

525.50

1038.60

2053.20

2558.20

5074.40

7584.50

10091.90

200111.90

300122.30

400130.60

500137.60

Por lo tanto, el Caudal de diseo para las obras de defensa riberea en el ro Shitari, en la localidad de Shepte, es 91.90 m3/seg.

Para esta condicin el tirante de agua es de 2.393 m.5.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.Como consecuencia del desarrollo del presente estudio, se presentan las siguientes conclusiones y recomendaciones:

5.1.- Conclusiones.

1. No existe informacin hidromtrica del ro Shitari, inmediatamente aguas arriba del tramo de inters, salvo la informacin pluviomtrica de precipitacin mxima en 24 horas registrada en las Estaciones CO Pachiza, ubicada dentro de la zona urbana de la localidad de Pachiza, que constituye un lugar muy prxima al punto de inters.

- Para el desarrollo del presente estudio, se ha utilizado la informacin pluviomtrica de precipitacin mxima cada en 24 horas y registrada en la Estacin Pachiza durante el perodo: 2005 2012 (no existe ms registro). As mismo de informacin aerofoto grfica satelital y la Carta Nacional IGN de la cuenca del ro Shitari.

1. Desde el punto de vista hidrolgico, la cuenca colectora del ro Shitari (hasta el punto de inters), presenta caractersticas propias de la regin de Ceja de Selva, caracterizada por dos perodos de precipitaciones, altas (Octubre Mayo) y un perodo de verano o estiaje (Junio Setiembre).

- La pendiente media del cauce del ro Shitari en el tramo de inters es de s = 0.004.

1. La precipitacin media anual es de 1,705.30 mm, tomados de la Estacin CO Pachiza por ser la que se ubica dentro del rea de estudio.

1. Para el clculo del tiempo de concentracin, se ha empleado el mtodo de Kirpich, que utiliza datos de longitud de cauce principal, as como el desnivel que existe entre el punto ms alto de la cuenca colectora, donde nace el ro, hasta el punto o seccin de inters. El valor obtenido es de 2.44 horas

1. Segn los pobladores asentados en las inmediaciones del lugar donde se ubica el tramo de inters, localidad de Shepte, durante el perodo de avenidas se producen desbordes de agua que causan inundaciones del rea riberea, llegando alcanzar alturas de agua de hasta de 1.00 m, tal como se puede apreciar en las huellas dejadas en las paredes de las viviendas aledaas a la ribera del ro.

1. El caudal o avenida de diseo obtenido mediante la aplicacin de mtodo del SCS o de la curva N, en el lugar donde se emplazarn las obras de defensa riberea, para un perodo de retorno de 100 aos, un riesgo de falla de 20% y una vida til de 20 aos es de 91.90 m3/seg.

1. Los niveles de aguas mximas del ro Shitari al inicio y al final del tramo de inters es de 363.062 msnm y 360.587 msnm, respectivamente.

5.2.-Recomendaciones.Durante la fase de diseo y/o elaboracin del Expediente Tcnico de las obras de defensa riberea, se recomienda lo siguiente:

1. En lo que respecta al muro de encauzamiento con gaviones, este deber tener la longitud suficiente, as como, deber presentar un nivel de corona superior al nivel de mxima avenida, de tal manera de cerrar la puerta de ingreso de agua que pueda inundar la zona urbana de la localidad de Shepte.

1. Teniendo en consideracin que la velocidad del flujo de agua que corresponde al caudal de diseo es mayor a 3.00 m/seg, considerada como erosiva, se deber tener especial cuidado en proteger el talud de la cara hmeda del muro con una pantalla antisocavante de 4.00 m de ancho.

1. Con la finalidad de evitar que las lneas de corriente que se puedan formar detrs del muro de encauzamiento puedan arrastrar las partculas del suelo, deber colocarse entre el muro y el suelo de cimentacin un filtro geotextil de tal manera de evitar la fuga de material fino.

6.0.- ANEXO

Nmero de Curva N para complejos hidrolgicos de suelos y cobertura

TABLA N 1

NUMERO DE CURVA N PARA COMPLEJOS HIDROLGICOS DE SUELO Y COBERTURA(Para condicin de humedad antecedente II e Ia = 0.2S)

CoberturaNmero de curva

Uso de tierraTratamiento o prcticaCondicin hidrolgicaABCD

Descuidado, en descanso,sin cultivos

Surcos rectos-------77869194

CultivosSurcos rectospobre72818891

Surcos rectosbuena67788589

Curvas de nivelpobre70798488

Curvas de nivelbuena65758286

Curvas de nivel y en terrazaspobre66748082

Curvas de nivel y en terrazasbuena62717881

Pequeos granosSurcos rectospobre65768488

Surcos rectosbuena63758387

Curvas de nivelpobre63748285

Curvas de nivelbuena61738184

Curvas de nivel y en terrazaspobre61727982

Curvas de nivel y en terrazasbuena59707881

Sembros cerrados,legumbres o sembros en rotacin.Surcos rectospobre66778589

Surcos rectosbuena58728185

Curvas de nivelpobre64758385

Curvas de nivelbuena55697883

Curvas de nivel y en terrazaspobre63738083

Curvas de nivel y en terrazasbuena51677680

Pastizales o similares.pobre68798689

regular49697984

buena39617480

Curvas de nivelpobre47678188

Curvas de nivelregular25597583

Curvas de nivelbuena6357079

Praderabuena30587178

Bosquespobre45667783

regular36607379

buena25557077

Patios-------59748286

Caminos, incluyendo derecho de va.Cieno-------72828789

Superficie firme-------74849092

Fuente: Mximo Villn Bejar. Hidrologa.

Gasto unitario en funcin al Tiempo de concentracin

TABLA N 2

GASTO UNITARIO q (m3/s/mm/km2), EN FUNCIN DEL TIEMPO DE

CONCENTRACIN Tc (horas)

Tc (hr)

qi

0.100.337

0.200.300

0.300.271

0.400.246

0.500.226

0.600.208

0.700.195

0.750.193

0.800.190

0.900.168

1.000.158

1.500.120

2.000.100

2.500.086

3.000.076

4.000.063

5.000.054

6.000.048

7.000.043

8.000.039

10.000.034

12.000.030

14.000.027

16.000.025

18.000.023

20.000.021

22.000.020

24.000.019

60.000.006

Fuente: Mximo Villn Bejar. Hidrologa

Para la cuenca colectora del ro Shitari el Tc = 2.44hr, interpolando se obtuvo el valor de qi = 0.087(m3/s/mm/km2)