4 FINDINGS AND IMPLICATIONS
4.1 Physical Perspective
4.3.1 Collaboration: The Socialization with Others
Refiere El Consultor, que “para definir a una avenida máxima probable, AMP, se necesita principalmente: La descarga pico, el volumen de la AMP, y la forma del hidrograma”.
B.1. La descarga pico
El caudal pico fue “tratado con un enfoque simplificado mediante la fórmula de Creager”:
q = 46 * C * Ar – 1 Siendo:
r = 0.894 * A-0.048 Donde:
Q = descarga pico (pies3/seg/milla2) A = área de cuenca (milla2)
C = coeficiente de Creager, que depende del tipo de cuenca.
“Un coeficiente C igual a 100 en la fórmula, corresponde a la curva envolvente de las más grande avenidas acaecidas en los E.E.U.U; como regla general se usan valores de C menores que 100 en zonas áridas, e inversamente, mayores que 100 en regiones húmedas”. Monsalve, indica al respecto, “que pocas crecientes en el mundo han alcanzado un coeficiente C = 100”.
El volumen de la AMP, se “calculó a partir de la PMP en 48 horas, considerando pérdidas por retención de cuenca de 3 mm/hr, y añadiendo un volumen adicional de 40% del anterior, para la avenida antecedente.
B.3. La forma del hidrograma
Para la construcción del hidrograma, “se utilizó la información sobre picos y volúmenes de las AMP, y, adicionalmente el tiempo hasta la descarga pico desde el inicio de la precipitación y el tiempo de base del hidrograma. El flujo base no fue considerado como significativo para su inclusión en el hidrograma”.
El tiempo base fue estimado con la expresión del Bureau of Reclamation:
Tp = 0.6 * Tc + D/2 como Donde:
Tp = tiempo hasta la descarga pico (hr) Tc = tiempo de concentración (hr)
D = duración de exceso de precipitación (hr)
El tiempo de concentración, a su vez, “fue estimado con una velocidad media de traslación a lo largo del cauce según el tipo de cuenca con los criterios de Nemec. Se asumió una duración de exceso de lluvia ligeramente inferior a 48 horas (46 hr). El tiempo base se tomó 3,5 * Tp Se consideraron curvas de recesión típicas”, obteniéndose los correspondientes hidrogramas.
Para la cuenca del río Ustuna, se obtuvo entonces la siguiente AMP: Río Ustuna
Avenida Máxima Probable sobre el Sitio de Presa Ustunaccocha
SITIO DE PRESA AREA km2 C Creager Pico de la AMP m3/seg Volumen de la AMP* (MMC)
Ustunaccocha 24.66 100 30.436 12.798
Incluye el volumen de la avenida precedente.
Fuente: Elaboración Propia. 8.3. Avenidas de Alta Frecuencia
Por limitaciones de información hidrometeorológica, se recurrió a “método comparativo para inferir valores estimados de las avenidas por cuenca para distintas frecuencias, tomando como base las evaluaciones de frecuencia de avenidas para la unidad hidrográfica más pequeñas tratadas en la Primera Fase del Estudio de Factibilidad (Punto de control de la represa Ustunaccocha en el río Ustuna, 24.66 Km2, y sección de control de la captación, 25.00 Km2), y considerando los mecanismos climáticos generadores de avenidas son similares con los se encuentran en las unidades hidrográficas en cuestión; se llevó a cabo el proceso estimativo de avenidas de frecuencia de 1 en 10 años, 1 en 25 años y 1 en 50 años para dichas cuencas”.
“El análisis se basó en estimar el coeficiente C de Creager para las avenidas de distinto período de retorno en punto de represamiento y punto de captación. Se estudió la relación que guardaban con el valor de C las AMP, observándose que había gran coincidencia para frecuencias iguales entre ambas cuencas. Esta proporcionalidad se trasladó a las pequeñas cuencas del estudio para el cálculo de las avenidas respectivas”.
8.3.1.- Máximas Avenidas en Microcuenca Ustuna, por el Método SCS
La aplicación del Método del Hidrograma Unitario Sintético del Soil Conservation Service (Método SCS), requiere – como se ha indicado en el marco teórico – de los siguientes pasos:
a) Análisis de la precipitación máxima en 24 horas; b) Elección del valor de la Curva Número CN;
c) Cálculo de las avenidas e hidrogramas de diseño para diversos períodos de retorno.
8.4. Análisis de Frecuencia de la Precipitación Máxima en 24 Horas
En el desarrollo del presente Estudio al 2012, se dispuso de información de precipitación máxima en 24 horas de las estaciones Allpachaca y Cuchoquesera, período 1964 – 2012, tomados de la Base Hidrometeorológica Ex PERCH (Referencias N° 1); ver Cuadro N° 8,4.
Se aptó por los registros de Allpachaca, por su cercanía al Área de Estudio, y por su mayor longitud de registro (30 años) con respecto a Cuchoquesera (10 años).
El factor de ajuste por número de mediciones en las estaciones y por el tamaño del área es aproxidamente igual a uno (LINSLEY, Referencia Bibliográfica N° 10).
Se efectuó, el análisis de la precipitación máxima en 24 horas de la estación Allpachaca (Cuadro N° 8,4), con el objeto de disponer de valores para diferentes períodos de retorno, base para el cálculo de los caudales máximos de diseño.
Mediante el modelo EXTREM, se identificaron – de un total de 10 – las 5 distribuciones teóricas a las que presentan mayor adaptación los registros de
precipitación, correspondiendo un mejor ajuste a la distribución Log Normal – 2 (Orden R = 1). Ver Cuadro N° 8,5, elaborado a partir del reporte el Extrem, el mismo que – editado – se presenta en el Cuadro N° 8,6.
8.5. Elección de la Curva Número CN
La elección de la Curva Número (CN), se hizo en base a las características del complejo suelo – cobertura de la cuenca y de la experiencia en altitudes y áreas de topografía y cobertura similares en estudios anteriores en presas en la región Ayacucho.
ANA (referencia Bibliográfica N° 11), en el “Estudio EVALUACIÓN DE RECURSOS HÍDRICOS SUPERFICIALES EN LA CUENCA DEL RÍO PAMPAS, 2010”, se asumió CN = 77, para los caudales máximos de las quebradas de cruce del Canal del río Cachi (Ustuna “Alto Pampas”: 24.66 Km2, CN = 75;
Vicos: 31 Km2, CN = 73 y Sondondo: 176 Km2, CN = 73), con: Humedad Antecedente: II, Grupo de Suelos: C y Cobertura Vegetal: Mala. La estación del Pampa de Arco CN = 80.
Para aplicar los métodos de cálculo de máximas avenidas se determino las características topográficas de los cauces y las subcuencas, asimismo con apoyo de Sistema de Información Geográfica y la extensión Hec-Geo HMS se estimó los parámetros hidrológicos a partir de las características de la cuenca.
En la visita de campo, se pudo identificar superficies impermeables y mayor cobertura vegetal, lo que permite suponer las siguientes condiciones para el Río Ustuna: Humedad Antecedente: II, Grupo de Suelos: D y Cobertura Vegetal: Media.
Es necesario mencionar que el Número de Curva (CN) se estimo a partir de mapas temáticos de cobertura vegetal y tipo de suelo hidrológico.
Por tales razones, se optó para Ustuna, un valor de CN = 75.
8.6. Avenidas e Hidrogramas de Diseño
Establecido un valor de CN = 75 para Ustuna, se aplicó el Método SCS, con los valores de precipitación máxima en 24 horas para diferentes períodos de retorno determinados, y los parámetros geomorfológicos respectivos, obtenidos de la cartografía disponible:
Área de Microcuenca A = 24.66 Km2 Longitud de Cauce Principal Lcp = 11.466 Km
De los Cuadros precedentes, se resumen – para el diseño de las obras provisionales y el vertedero de la represa Ustunaccocha – las dos series siguientes:
Microcuenca Ustuna
Caudales Máximos Instantáneos en el Sitio de Presa Ustunaccocha Método SCS
DESCRIPCIÓN
DE OBRA RETORNOPERÍODO