Estudio del regimen del escurrimiento superficial en la cuenca
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1. LN A 1 CACAN rr 2 7 q 7 3 4 y A e Ed P m anae gt 5 SCALA GENERAL A 7 05 20 30 0 N Nina NA N y SK lt Q Cuenca Andina del r o 69 07 epe 42 SISTEMA HIDROGRAFICO DE LA CUENCA Surcada por m s de 120 cursos de agua Mapa presenta los siguientes r os principales Cotacajes Santa Elena La Paz Tamampaya Boopi Alto Beni Coroico Zongo Mapiri At n Kaka Quiquibey Tuichi y Beni que definen unidades hidrol gicas de las que se presenta a continuaci n sus caracter sticas morfom tricas Caracter sticas Morfom tricas por Sub Cuencas CUENCA S ELENA COTACAJES LA PAZ TAMAMPAYA BOOPI ALTO BENI COROICO ZONGO Er Km 20 230 1680 25809 372 TT 5980 8560 7560 2090 12640 31160 5310 431 550 445 191 560 958 319 msnm 4800 4250 4800 4250 4800 4250 5000 Hm menm 840 840 980 980 750 603 910 Ic 1 5606 1 6645 1 4330 1 1698 1 3947 1 5196 1 2257 L 182 78 239 22 180 65 61 536 223 43 401 36 112 15 1 32 716 35 783 41 849 33 964 56 573 77 635 47 345 R 0 1193 0 1091 0 1358 0 2096 0 1419 0 1241 0 1833 Ff 0 1800 0 1500 0 2300 0 5500 0 2500 0 1900 0 4200 2 3637 2 5856 2 0777 1 3460 1 9873 2 2737 1 5391 0 1373 0 1218 0 1545 0 1985 0 1273 0 0990 0 1709 1 9000 1 4800 2 3800 3 9300 1 6200 0 9800 2 9200 0 1786 0 2280 0 2388 0 3005 0 22. Desviaci n 224 111 106 74 5 59 0 12 5 7 0 2 83 31 6 1 70 M ximo 2600 966 1110 563 351 85 5 60 6 15 9 140 9 93 M nimo 1890 607 837 280 155 43 6 37 1 8 50 30 3 5 08 C Variaci n 0 10 0 13 0 11 0 18 0 24 0 18 0 15 0 24 0 39 0 21 C Sesgo 0 17 1 45 0 14 0 18 0 34 0 64 0 35 0 47 0 32 0 63 Extrapolaci n de Caudales M ximos Instant neos en ms PERIODO DE PROBABILIDAD DE RETORNO OCURRENCIA ANG ANG ANG STA VILLA PTE SIR 2 A OS 3 BALA INICUA NUBE QUER RITA BARR VILLA 1 0101 0 01 8928 929 4223 994 617 96 100 34 10 5 1 0526 0 05 9421 2626 4716 1112 847 157 143 38 93 6 1 11 0 1 9867 3484 5048 1205 1031 197 172 41 216 1 25 0 2 10594 4481 5530 1358 1340 250 209 45 379 2 0 5 12704 6261 6774 1841 2407 373 296 60 756 5 0 8 15972 7880 8636 2797 4857 53 414 89 1264 10 0 9 18198 8664 9969 3655 7357 648 492 115 1600 25 0 96 21008 9454 11774 5058 11914 786 590 157 2025 50 0 98 23057 9940 13206 6379 14754 889 664 196 2340 100 0 99 25059 10360 14718 7981 17058 991 736 243 2653 200 0 995 27085 10732 16320 8430 19354 1092 808 300 2965 1000 0 999 31603 11483 20480 10518 24672 1327 975 480 3687 10000 0 9999 37890 12352 27668 13501 32273 1663 1214 919 4718 BIBLIOGRAFIA CARRASCO NATTES L M Aplicaciones y Manual de Manejo Programa M C M ver 1 0 Mecanismos Computacionales Multiprop sito ver 1 0 In Press CARRASCO NATTES L M 1990 Estudio del r gimen del escurrimiento superficial en la cuenca andina del R o B
3. osa de ambiente seco pero con pendientes m s abruptas existen afloramientos rocosos la vegetaci n es inexistente por lo que se les denomina Tierras Eriales Estas condiciones de cobertura abarcan un 15 En tierras de altura intermedia y en tierras eriales existen pastos y arbustos aunque en menor porcentaje La Zona de Vida predominante en el rea de estudio es la ST SUBTROPICAL que ocupa dos regiones Regi n Subtropical de tierras de valles llamada tambi n Yungas y Faja Subandina es la m s extensa de ecolog a m s variada en toda la cuenca Regi n Subtropical Andina se destacan los valles profundos valles interandinos y cumbres cordilleranas muchas de nieves perpetuas lo que da lugar a numerosos r os y arroyos Las caracter sticas clim ticas m s importantes son Un gradiente de temperatura en el eje O E en valores medios anuales de 12 a 25 C y en el eje S N de 07 a 22 La precipitaci n promedio en el eje O E var a de 560 a 2360 mm en el eje S N var a desde los 650 a los 1700mm La humedad relativa var a con la altitud en el eje O E var a del 60 al 82 y en el eje S N de 66 al 77 4 1 HIDROGRAFIA DE LA CUENCA Y UBICACION DE ESTACIONES sr 66 ESTACION CON REGISTRO DC LCIUAAS DE ESCALA Y Ponor ESTACI N CON REIRO 94 AECIUMAS OE ESCALA Y X 6 A As l S S x
4. sticas de variabilidad del r gimen com n a los r os de tipo torrente ya que se halla en una quebrada y cabecera de valle Caudales Medios Anuales m s7 ANO BALA INICUA QUERCANO 5 V BARR P VILLA SIRUP CAJET CHOROCONA 74 2330 915 1080 444 276 83 5 54 3 113 5 34 75 2440 966 1070 469 236 69 9 49 1 92 6 9 02 76 2130 919 1060 409 216 69 9 50 9 77 3 7 54 77 2240 896 909 404 297 69 1 60 6 79 2 8 50 78 2070 808 837 358 227 77 7 45 9 140 9 92 79 2160 860 901 456 155 85 5 45 8 13 4 95 1 8 61 80 1890 722 842 563 178 68 1 39 7 10 9 47 0 6 93 81 2460 931 1110 457 351 62 7 49 5 15 9 67 3 9 93 82 2600 892 872 406 284 56 7 42 0 10 8 65 4 8 24 83 2000 607 974 280 211 43 6 37 1 8 5 30 3 5 08 Para cada Estaci n y considerando el per odo 74 83 se tienen un caudal promedio interanual caracter stico el mismo que reducido por unidad de superficie define los caudales espec ficos Aplicando ste criterio a las estaciones de la red se observa Mapa que la zona de los R os Mapiri Coroico y Tamampaya al ser de mayor pluviosidad presentan tambi n en promedio el mayor caudal espec fico 40 60 Is tkm La cuenca del R o La Paz se muestra como la de menor 10 20 ls escurrimiento espec fico quedando las restantes sub cuencas con un valor intermedio 20 40 1s km7 MAPA 11 CAUDALES ESPECIFICOS WN 1 ER WN NY NE ON a o NN 2 5 CUENCA
5. 385 0 2047 0 2119 0 0174 0 0215 0 0262 0 0354 0 0278 0 0211 0 0235 13200 20460 2130 820 2900 9790 68900 509 670 215 120 263 505 1265 3000 3000 1900 1100 1070 5500 4250 Am menm 910 603 600 450 350 290 284 1 2405 1 3115 1 3044 1 1734 1 3675 1 4291 1 3519 L 181 95 254 66 81 301 38 944 103 47 204 67 493 38 1 72 546 80 344 26 199 21 056 28 026 47 834 139 12 R 0 1781 0 1585 0 1601 0 2074 0 1468 0 1364 0 1498 Ff 0 4000 0 3200 0 3200 0 5400 0 2700 0 2300 0 2800 1 5837 1 7803 1 7616 1 3600 1 9215 2 0685 1 8832 0 1169 0 1019 0 1209 0 1087 0 0771 0 1473 0 0947 Ir 1 3700 1 0400 1 4600 1 1800 0 5900 2 1700 0 8900 Dd 0 1534 0 1684 0 1338 0 1317 0 1014 0 1138 0 1700 Ct 0 0109 0 0137 0 0103 0 0061 0 0024 0 0074 0 0153 Lr Longitud del curso principal R Radio de elongaci n Area de la cuenca Ff Factor de forma Per metro de la cuenca Am Alejamiento medio HM Altura m xima de la cuenca Ip Indice de pendiente Hm Altura m nima de la cuenca Ir Pendiente med a Indice de compacidad Dd Densidad de drenaje L Lado mayor del rect ngulo equivalente Ct Coef de torrencialidad 1 Lado menor del rect ngulo equivalente Para una mejor visi n de la distribuci n de los r os en la cuenca Andina del R o Beni se presenta a continuaci n el siguiente esquema Coroico Zongo Tuichi Kaka Mapiri At n Alto Beni Quiquibey Cotacajes Sta Ele
6. 79 16 4 MAR 4590 1940 1910 824 490 142 105 25 8 217 14 3 2550 916 1010 525 249 68 9 42 7 14 4 91 0 8 17 1420 444 580 320 121 44 2 23 0 4 98 45 3 4 56 JUN 958 324 387 232 82 9 24 4 17 7 3 34 33 9 3 19 JUL 753 247 304 184 82 1 19 1 14 9 2 58 26 4 2 91 AGO 746 275 341 181 89 2 21 7 14 2 2 79 28 2 4 04 SEP 899 330 505 202 123 31 7 21 5 4 67 30 9 5 70 1260 441 614 267 176 36 1 27 7 8 35 31 8 4 99 NOV 1620 547 763 293 215 43 7 35 3 6 80 36 6 5 29 DIC 2520 925 1170 435 284 74 0 54 4 11 7 84 6 8 23 La definici n de a o hidrol gico se basa en el hecho de que se inicia en el momento en que simult neamente tanto el caudal como la precipitaci n dejan los valores m nimos de la poca de estiaje e ingresan a la poca de lluvias tal fen meno sucede a fines de Agosto y principios de Septiembre por lo tanto el a o hidrol gico para la cuenca se define de Septiembre a Agosto La variaci n mensual adem s nos muestra que se tendr n Verano lluvioso Invierno seco y Primavera Oto o coincidentes con los per odos de transici n An lisis a nivel diario Para las estaciones de la cuenca se determinaron los caudales caracter sticos que permiten caracterizarlas en cuanto al escurrimiento superficial que controlan y son muy tiles para el dise o de obras hidra licas El detalle de los principales caudales caracter sticos por estaciones s lo las que presentan a os completos se detalla a continuaci n Caudales Caracter sti
7. COROICO S CUENCA TAMAMPAYA S CUEMCA LA PAY S CUEMCA Boor S CU NCA 5 ETA ELENA ALTAMACHL ESCALA GENERAL 9 19 Km ELUENCA ALTO SENI CUENCA ANDINA OEL RIO BEM MAPA 111 CAUDALES MEDIOS MENSUALES EN ip SA Distribuci n An lisis a nivel mensual Los caudales mensuales nos permiten visualizar las variaciones del caudal en el a o y con ello caracterizar el escurrimiento superficial a nivel mensual y estacional Los histogramas en el total de las estaciones Mapa III muestran la misma tendencia a lo largo del a o Las diferencias que se observan se ubican fundamentalmente en las estaciones que controlan reas de m s de 5000 Km las de menos de 2000 Km En las primeras el ciclo de aguas altas se inicia en Noviembre y termina en Mayo en las segundas se inicia en Diciembre y termina en Abril en ambos casos se tiene al mes de Febrero como el de mayor caudal y a Julio como el que presenta menor escurrimiento superficial DE este modo se define 4 per odos el de aguas altas de Enero Marzo de aguas bajas de Junio Agosto y de transici n de Abril Mayo y Septiembre Diciembre Caudales Medios Mensuales mis MES BALA INICUA NUBE QUERCANO S RITA V BARR P VILLA SIRUP CHOROCONA ENE 4170 1780 1790 733 441 153 106 26 3 164 17 1 FEB 5300 2060 2210 898 573 160 112 31 1 1
8. ESTUDIO DEL REGIMEN DEL ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL EN LA CUENCA ANDINA DEL RIO BENI Luis CARRASCO N Jacques BOURGES 1 8 5962 La Paz Bolivia 2 ORSTOM CP 9214 La Paz Bolivia INTRODUCCION El R o Beni que forma parte de la cuenca Amaz nica es uno de los complejos hidrol gicos m s importantes de Bolivia tanto por las diversas posibilidades de aprovechamiento que ofrece como tambi n por su valor como reserva ecol gica a nivel mundial CARACTERISTICAS DE LA CUENCA E La cuenca del R o Beni est situada entre los paralelos 14 10 17 42 de latitud Sud y 66 03 699157 de longitud Oeste se extiende sobre una superficie de 68 900 Km abarcando gran parte del Departamento de La Paz una parte de Cochabamba y una peque a superficie del Beni Su topograf a es variada ya que presenta zonas altas o cordilleranas en sus regiones del Oeste y del Sur pasando por zonas de transici n o valles interandinos para posteriormente confluir en el Subandino que es el l mite natural con el llano beniano Por todo ello no resulta extra o que en la cuenca se tengan marcadas diferencias de altitud desde los 6420 m s n m en el Nevado Illampu hasta los 300 m s n m en el Angosto del Bala En la cuenca existe mayor a de suelos impermeables con escasos suelos semipermeables Predomina la vegetaci n que no pierde su follaje en todo el a o excepto durante la floraci n bosques siempre verdes En la zona monta
9. cos en mis MES BALA INICUA NUBE QUERCANO S RITA V BARR P VILLA SIRUP Qm 2220 846 958 410 236 66 7 48 3 11 7 76 9 Qc 19500 7230 5390 3280 2370 442 394 124 2032 6960 3100 3070 1260 931 234 189 46 7 351 Q90 3090 1180 1350 545 286 89 9 61 7 14 3 82 6 0120 2380 838 1080 434 226 64 8 46 9 10 3 57 2 0150 1910 609 871 356 181 50 5 37 2 8 48 45 8 Qs 1460 472 685 287 146 39 2 29 9 6 55 38 2 0210 1220 393 569 245 126 33 3 23 9 5 47 33 4 0240 1010 336 438 208 107 28 2 18 7 4 35 28 4 0270 837 286 369 183 91 7 23 6 14 6 3 38 24 2 0300 696 244 301 164 74 6 19 8 11 1 2 77 20 1 Q330 571 196 251 140 59 2 16 9 8 75 2 20 16 1 453 149 196 115 44 8 13 1 5 39 1 59 12 0 Qe 333 104 142 65 5 31 7 5 63 0 223 1 01 0 076 70010 26680 30210 12930 7442 2103 1523 369 2425 L 1016 892 1541 1368 1600 1113 1603 1392 376 Caudal Medio Anual m dulo Qmc Caudal de los 10 d as m s secos Caudal M ximo Diario Qe Caudal M nimo Diario QMc Caudal igualado superado 10 d as del Aportaci n Media Anual Hm Qi Caudal igualado superado i d as del a o 1 L mina Escurrida mm Qs Caudal semipermanente al 50 del tiempo ANALISIS ESTADISTICO La dif cil tarea de la planeaci n y dise o de obras hidr ulicas est siempre relacionada con eventos hidrol gicos futuros La base de todo estudio hidrol gico son los datos medidos sobre las diferentes variables que intervienen en la planificaci n di
10. eni Tesis UMSA Publ PHICAB La Paz HERAS RAFAEL 1976 Hidrolog a y Recursos Hidr ulicos Tomos 1 y Madrid 48 BOURGES J GUYOT 1 1 CARRASCO L M BARRAGAN M C CORTEZ J 1990 Evolution spatio temporelle des d bits et des mati res particulaires sur un bassin des Andes Bolivienne le R o Beni 352 356 In Hydrology in Montainous Regions H Lang amp Musy eds LAHS Publ 193 BOURGES J CARRASCO L M HYDROM 1990 Manual del Usuario ORSTOM Eds Montpellier ALDEGHERI M ORSTOM 1979 Manuel d hydrom trie Mesure des d bits a partir des vitesses Tomo IV ORSTOM Eds Paris GU A DE PR CTICAS HIDOL GICAS VOL MEN 1 No 168 1984 Adquisici n y proceso de datos OMM PROYECTO HIDROMETEREOLOGICO CENTRO AMERICANO 1969 Publicaci n No 70 Manual de Instrucciones Estudios Hidrol gicos San Jos Costa Rica SOUZA PINTO Hidrolog a Aplicada 49
11. n de caudales mayor que el a o 1981 De todas maneras al provenir los datos de mediciones hechas en el campo y no como producto del relleno no puede atribuirse tal variaci n a otro motivo que no sea f sico Nube Santa Rita de Bs As Angosto Quercano En general se ve que las marcadas variaciones de un a o a otro en Santa Rita son explicables por la densidad de drenaje y coeficiente de torrencialidad altos de la sub cuenca y por hallarse en una zona como los Yungas de alta pluviosidad 44 Los caudales en el R o Kaka son atenuados por la variaci n gradual de un a otro en Angosto Quercano a excepci n de 1980 fen meno que es funci n del r gimen de lluvias y tipo de clima en la zona Las dos caracter sticas anteriores unidas al efecto generado por los r os Tipuani Zongo cuya sub cuenca representa el 30 del total que controla Nube nos permite tener variaciones no tan pronunciadas con respecto a la media en Nube Villa Barrientos Puente Villa Sirupaya Villa Barrientos se halla emplazada en un lugar rocoso y encajonado lo que provoca su alta sensibilidad a las variaciones del caudal en el r o a excepci n del a o 79 La estaci n se presenta estable y con poca variaci n respecto a la media empero en el a o citado se observ que el nivel del r o en dicho punto estuvo por encima de los 2 40 mts durante los tres primeros meses del a o Esto no sucedi en los a os anteriores y posteriores a 79 lo que se e
12. na RED HIDROMETRICA Y SISTEMATIZACION DE LA INFORMACION La Red Hidrom trica se halla constitu da por 10 Estaciones representativas emplazadas convenientemente en la Cuenca cada una de ellas cuenta con datos de lecturas de escala y aforos en el per odo 1973 a 1984 Los bancos de datos se crearon con el paquete HYDROM distribu do por ORSTOM el mismo que permite un amplio manejo de archivos tanto de lecturas de escala aforos y curvas de calibraci n Mediante la interacci n de dichos bancos de datos se generaron caudales instant neos medios diarios mensuales y anuales y m ximos m nimos instant neos y diarios Al tener en el per odo de registros lagunas de informaci n y dado que el escurrimiento superficial no es un fen meno local el relleno de los datos limnim tricos faltantes se realiz por medio de correlaci n lineal y compuesta entre estaciones pr ximas y sobre el mismo curso Del total de las estaciones en estudio el 75 de ellas presenta una variaci n m xima del nivel de aguas de 4 50 Mts mientras que el restante 25 presentan una variaci n mayor en estas ltimas se corrigieron los aforos medidos en poca de crecidas debido al ngulo que se forma entre el cable que sostiene el escandallo y la superficie del agua Las variaciones clim ticas inciden en el r gimen de precipitaciones la presencia de fuertes crecidas en poca de lluvias y bajos caudales en poca de estiaje pro
13. se o y operaci n de obras de regulaci n protecci n y aprovechamiento de los recursos h dricos de una regi n por ello el camino estad stico es el m s viable para obtener los resultados que se requieren los que generalmente tienen que ver con eventos a producirse en el futuro y bajo ciertas condiciones l mite Cada uno de los datos obtenidos representa un evento el que puede no repetirse en el futuro las condiciones necesarias para la ocurrencia no del evento se cumplen por una ley de probabilidad que dar en general con que frecuencia se presenta el evento dadas ciertas condiciones Como el escurrimiento en un r o es una variable aleatoria continua se emplearon funciones continuas de distribuci n de probabilidad para el an lisis estad stico de los datos El an lisis estad stico se realiz a nivel anual mensual y m ximo instant neo y para el tratamiento de los datos se emple un programa de amplia aplicaci n hidrometereol gica M C M ver 1 0 que permiti realizar c lculos simult neos incluyendo f rmulas complejas sin restricci n Los resultados del an lisis estad stico pueden ser resumidos en las siguientes tablas Estad sticos de las series de Caudales Medios Anuales ESTADISTICOS A B A I N A Q S R V B P V SIR CAJ CHO datos 10 10 10 10 10 10 10 5 10 10 Media Aritm tica 2232 852 966 425 243 68 7 47 5 11 9 80 7 7 91 Media Geom trica 2222 844 960 418 237 67 5 47 0 11 6 74 6 7 73
14. voca fen menos alternativos de socavaciones y embanques por ello es posible tener en una estaci n varias curvas de calibraci n que van desde algunos meses hasta varios a os Al contar con las curvas definitivas para las estaciones de la cuenca se procedi a realizar la extrapolaci n de la parte alta mediante 3 m todos gr fico area velocidad media y anal tico para el caso de la parte baja se emple el m todo de Johnson Glusov ANALISIS ESPACIO TEMPORAL DEL ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL An lisis a nivel anual La distribuci n del escurrimiento tanto espacial como temporal a nivel de los m dulos anuales es caracterizada a continuaci n Angosto del Bala Angosto Inicua Nube En las tres estaciones en general no se tienen variaciones marcadas con respecto al valor medio debido al caudal elevado que controlan y a las caracter sticas topogr ficas de emplazamiento de cada estaci n Al controlar la variaci n de un a o con respecto al anterior en las tres estaciones se observa claramente que existe gran similitud a excepci n del a o 82 en Angosto del Bala lo que puede explicarse por el hecho de haberse presentado una fuerte crecida en el Bala la que pudo controlarse convenientemente en dicha estaci n y no as en las otras dos otra influencia tambi n pudo provenir de la Sub cuenca que existe entre A Inicua Nube y Angosto del Bala donde los r os Tuichi Quiquibey y Quendeque pudieron haber tenido en ese a o un r gime
15. xplica plenamente ya que ese a o se present como el m s lluvioso para el per odo en estudio En Puente Villa y no se puede exigir m s debido al lugar y las caracter sticas pedol gicas de la zona La zona en cuesti n presenta suelos f cilmente erosionables lo que incide en variaciones marcadas del caudal controlado ESta caracter istica ocasiona que estas variaciones no sean similares a las ocurridas en Villa Barrientos a pesar de ser pr ximas entre s y encontrarse en el mismo curso Cajetillas Chorocona Cajetillas controla una Sub cuenca que se caracteriza por la influencia de la topograf a mayor que el caso de las otras Sub cuencas En esta estaci n a excepci n de los a os 78 79 los valores de nivel de aguas fluct an alrededor del valor medio por lo que podemos llegar a suponer que en ambos existi una medici n de los niveles de agua en exceso Este extremo no puede ser comprobado debido a que se trata de una estaci n aislada y que no presenta compatibilidad con las dem s estaciones Los datos obtenidos han sido aceptados como v lidos debido a que el mismo fen meno de elevado caudal se presenta en los aforos tomados en la estaci n en los dos a os en duda En Chorocona se v que la fluctuaci n de los caudales respecto del valor medio no es significativa a excepci n de los a os 74 80 y 83 Esto puede explicarse por su situaci n geogr fica y rea de control que es una zona con caracter
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