Metodología para determinar el rendimiento hídrico en cuencas con escasa información y su aplicación en la cuenca del río Cunas para el diseño de una presa

Abstract

En la presente Tesis se sigue una metodología de trabajo con la escasa información que existe en la zona, contándose para ello Estaciones con datos incompletos o que ya hayan dejado de funcionar, de ellos la Estación de Huayao es la que cuenta con los registro de datos completos, como la de precipitación total mensual, temperatura media mensual, humedad relativa y evaporación. La Estación de Huayao se encuentra dentro de la cuenca del río Cunas a una altitud de 3313 m.s.n.m., siendo este menor que la media de la cuenca (4201 m.s.n.m.), por lo tanto se ha hecho la modificación de los datos de la precipitación total mensual en función a la altitud, con dichos datos ya corregidos se han generado el caudal media mensual para un periodo de 30 años, determinándose con ello la oferta de agua de la cuenca en el punto de interés, este se contrastó con la demanda de agua efectuada para irrigar 20 000 Has de tierras bajo el sistema de riego por gravedad. Para abastecer esta área necesariamente se tiene que plantear la construcción de una presa de una capacidad de 53 215 000 m3, el cual implica elevar el espejo de agua hasta una altura de 34 m en la zona de la boquilla de la presa. Debido al transporte de sedimentos en el vaso de la presa, se acumularán sedimentos de arrastre de fondo y de suspensión, los cuales deberán ser eliminados antes de cada avenida, para evitar la disminución del volumen. Respecto a la avenida máxima, para el dimensionamiento del vertedero de demasías, se tomaron en cuenta el registro de precipitación máxima en 24 hr de la Estación de Huayao, los cuales fueron ajustados a la distribución de probabilidad Log Pearson Tipo III, determinándose una ecuación base, con la cual se determinó los caudales máximos para diferentes periodos de retorno, mediante la ecuación de MAC MATH. El caudal de avenida máxima para un periodo de retorno de 1 000 años resultó 163,33 m3/s, considerando una vida útil de 100 años y un riesgo de falla del 10%. Por otro lado también se efectuó un hidrograma sintético, ya que no se cuentan con registros de descargas máximas en momentos de ocurrencia de las crecidas, por lo que se efectuó dicho hidrograma en base a fórmulas empíricas, tomándose como datos el caudal pico probable y el respectivo volumen correspondiente a dicha crecida, con dichos resultados se obtuvieron el tránsito de avenidas, siendo la descarga máxima de 8,91 m3/s para una carga hidráulica de 0,65 m en el vertedero de demasías.

In this thesis, a working methodology is followed with the scarce information available in the area, including stations with incomplete or non-functioning data. Among them, the Huayao Station has complete data records, such as monthly total precipitation, monthly average temperature, relative humidity, and evaporation. The Huayao Station is located within the Cunas River basin at an altitude of 3313 meters above sea level, which is lower than the basin's average (4201 meters above sea level). Therefore, the monthly total precipitation data has been adjusted based on altitude. With these corrected data, the monthly mean flow has been generated for a 30-year period, determining the water supply of the basin at the point of interest. This was contrasted with the water demand required to irrigate 20,000 hectares of land under gravity irrigation. To supply this area, it is necessary to propose the construction of a dam with a capacity of 53,215,000 cubic meters, which implies raising the water level to a height of 34 meters at the dam's spillway. Due to sediment transport in the dam's reservoir, bottom and suspended sediments will accumulate, which must be removed before each flood event to prevent a decrease in volume. Regarding the maximum flood, for the sizing of the surplus spillway, the maximum 24-hour precipitation records from the Huayao Station were considered and adjusted to the Log Pearson Type III probability distribution. An equation base was determined, from which the maximum flows for different return periods were calculated using the MAC MATH equation. The maximum flood flow for a 1,000-year return period was found to be 163.33 cubic meters per second, considering a useful life of 100 years and a 10% failure risk. On the other hand, a synthetic hydrograph was also created since there are no records of maximum discharges during flood events. This hydrograph was developed based on empirical formulas, using the probable peak flow and the corresponding volume for the flood event. The maximum discharge was determined to be 8.91 cubic meters per second for a hydraulic head of 0.65 meters at the surplus spillway.