CLASE 16 Balance Hidrológico

Universidad Nacional Agraria La Molina

FIA – DRH

Curso: Hidrología

Dr. Eduardo A. Chávarri Velarde

Clase XVI

Balance Hidrológico

1 Introducción

El balance hidrológico de una cuenca, consiste en comparar la disponibilidad de

agua superficial y subterránea, con la demanda de agua de diversos tipos como la

agrícola, poblacional, industrial, hidroenergética, etc.

Para realizar ello, se ha estudiado durante todo el semestre, temas relacionados con

la evaluación de la disponibilidad hídrica y asimismo temas relacionados con el

cálculo de la demanda hídrica, principalmente la demanda agrícola.

Sin embargo hay que tener en cuenta que en la actualidad se debe realizar la

simulación hidrológica del sistema hidráulico presente en la cuenca, lo que permite

obtener el balance hidrológico para diferentes escenarios que se pudieran presentar

en el futuro. Para ello, la presente clase, muestra a manera de ejemplo, la

simulación del balance hidrológico de una cuenca muy importante en nuestro país,

como lo es la cuenca del río Ica. Dicho estudio fue realizado por el suscrito, para el

Gobierno Regional de Ica – Proyecto Especial Tambo Ccaracocha, durante el 2004.

2 Caso: Balance hídrico de la cuenca integrada del rio Ica considerando la

simulación hidrológica del sistema Choclococha.

2.1 Descripción de la cuenca

La Cuenca Integral, tiene un área total de 8 103 km2 (nacientes del río Pampas, hasta

la desembocadura del río Ica en el Pacífico); se localiza entre las coordenadas

geográficas: 13º10’-14º53’S y 75º01'-75º54'W (Sistema Choclococha, área total:

392 km2, coordenadas: 13º10' - 13º34' S y 75º01' - 75º20' W, altitud media: 4 600

m.s.n.m. Cuenca Natural del río Ica: área total 7 711 km2, coordenadas: 13º28'-

14º53' S y 74º58'-75º54' W, altitud: 0,00 - 4 503 m.s.n.m).


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Cuenca Integrada del Río Ica


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2.2 Esquema hidráulico

Laguna Orcococha

Area de Contribución = 92 km2

Reservorio Choclococha

(150 Hm3 Actual, 250 Hm3

Futuro)


Colector Ingahuasi

(Proyectado)


Colector Ccaracocha

(Proyectado)

Area de Contribución = 18.5 km2Reservorio Ccaracocha

(40 Hm3 Actual)

Area de Contribución = 38

km2

Reservorio Tambo Proyectado

(55 Hm3 Futuro)

Area de Contribución = 11.2 km2

Canal de Aducción Tambo

(Proyectado)


Laguna

Pariona

Río

Ica

Canal La Achirana

Q1

Q2

Q3

Q4

Q5

Q6 Subcuencas no reguladas


* Est.Pluviométrica

San Genaro


Choclococha


Túnel Cero

* Est.Hidrométrica Orcococha


Tambo


Santiago de

Chocorvos

Laguna Orcococha


Reservorio Choclococha

(150 Hm3 Actual, 250 Hm3

Futuro)


Colector Ingahuasi

(Proyectado)


Colector Ccaracocha

(Proyectado)

Area de Contribución = 18.5 km2Reservorio Ccaracocha

(40 Hm3 Actual)

Area de Contribución = 38

km2

Reservorio Tambo Proyectado

(55 Hm3 Futuro)


Canal de Aducción Tambo

(Proyectado)


Laguna

Pariona

Río

Ica

Canal La Achirana

Q1

Q2

Q3

Q4

Q5

Q6 Subcuencas no reguladas



San Genaro


Choclococha


Túnel Cero

* Est.Hidrométrica Orcococha


Tambo


Santiago de

Chocorvos


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Embalse Ccaracocha

Embalse Choclococha


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2.3 Oferta hídrica

La oferta de agua de la cuenca del río Ica está compuesta por las siguientes series de caudales

medios mensuales.

- Caudales naturales medios mensuales del río Ica en La Achirana.

- Registros de la oferta de agua subterránea utilizada en el valle de Ica.

La oferta de agua del sistema Choclococha está compuesta por las siguientes series de caudales

medios mensuales que serán generados mediante métodos estocásticos:

- Caudales medios mensuales de las subcuencas de los embalses Choclococha y Orcococha.

- Caudales medios mensuales de la subcuenca del canal Ingahuasi.

- Caudales medios mensuales de la subcuenca del embalse Ccaracocha

- Caudales medios mensuales de las subcuencas del canal Ccaracocha

- Caudales medios mensuales de las subcuencas no reguladas del canal de trasvase

Choclococha

- Caudales medios mensuales de la subcuenca del embalse y aductor Tambo.

La oferta de agua se complementará con el volumen de agua almacenado en los embalses

Choclococha, Ccaracocha y Tambo.


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Caracterización de la Oferta hídrica mensual y anual de las fuentes de agua superficial del Sistema Choclococha

CAUDAL MEDIO MENSUAL (m3/s.) Vol.Anual Vol.Anual (*)

(Km2) ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC (MMC) (MMC)

Sub cuenca del Reservorio

Choclococha149 2.482 2.699 2.515 2.104 1.716 1.680 1.636 1.672 1.788 1.863 1.933 2.276 64.028

Subcuenca del Reservorio Orcococha92 1.671 1.840 1.645 1.269 0.974 0.905 0.889 0.920 1.051 1.133 1.211 1.495 39.425

Sub cuenca no Regulada del

Reservorio Choclococha105 1.749 1.902 1.773 1.483 1.209 1.184 1.153 1.178 1.260 1.313 1.362 1.604 45.120 46.260

Subcuenca del Reservorio

Ccaracocha38 0.633 0.688 0.641 0.537 0.438 0.429 0.417 0.426 0.456 0.475 0.493 0.580 16.329 14.110

Subcuenca del canal colector

Ccaracocha18.5 0.308 0.335 0.312 0.261 0.213 0.209 0.203 0.208 0.222 0.231 0.240 0.283 7.950 8.260

Subcuenca del canal colector

Ingahuasi121 2.015 2.192 2.043 1.709 1.394 1.365 1.329 1.357 1.452 1.513 1.570 1.848 51.996 51.340

Subcuenca del Embalse Tambo y

canal Aductor16.6 0.276 0.301 0.280 0.234 0.191 0.187 0.182 0.186 0.199 0.208 0.215 0.254 7.133 7.440

PROM 1.305 1.422 1.316 1.085 0.876 0.851 0.830 0.850 0.918 0.962 1.003 1.191

DESVST 0.887 0.967 0.896 0.744 0.605 0.591 0.576 0.588 0.631 0.659 0.686 0.811

MAX 2.482 2.699 2.515 2.104 1.716 1.680 1.636 1.672 1.788 1.863 1.933 2.276

MIN 0.276 0.301 0.280 0.234 0.191 0.187 0.182 0.186 0.199 0.208 0.215 0.254

(*) Gestión de la Oferta de Agua en las cuencas de los Proyectos hidráulicos de Costa del INADE - Oferta de Agua del

Proyecto Especial Tambo Ccaracocha ATA-INADE 2002.

Fuente Hídrica

231.982

105.87

233.28


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2.4 Demanda hídrica

La demanda hídrica considerada en el estudio está constituida por la demanda poblacional y la

demanda agrícola.

2.4.1 Demanda Poblacional

La demanda poblacional fue obtenida en base a las siguientes consideraciones generales:

- El abastecimiento hídrico poblacional será exclusivo para la población asentada en el

ámbito urbano del valle del río Ica. La información demográfica fue obtenida del INEI,

'Análisis demográfico N°35: Perú : Estimaciones y Proyecciones de población 1950 - 2050

y del Boletín Especial N°16 : Perú : Proyecciones de población por años calendario según

departamento, provincias y distritos 1990-2002.

- La tasa de crecimiento de la población urbana de Ica calculada por Apoyo (Opinión y

Mercado S.A) es de 2.4% anual.

- La Tasa de crecimiento para la población de Santiago de Chocorvos fue estimada en 2.2%

anual. (Fuente: Apoyo, Opinión y Mercado S.A).

- La dotación diaria por habitante fue tomada del Reglamento Nacional de Construcciones.

Demanda Poblacional Urbana - Santiago de

Chocorvos (Huaytará - Huancavelica) (l/s)

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

1 4 7 10 13 16 19 22 25Años

De

ma

nd

a (

l/s

)

Demanda Poblacional Urbana - Valle de Ica (m3/s)

0.0

0.5

1.0

1.5

1 4 7 10 13 16 19 22 25Años

De

ma

nd

a (

m3

/s)

Demanda de Agua


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Pantalla de acceso de la información para el cálculo de la demanda poblacional

2.4.2 Demanda Agrícola

La información concerniente a la cédula de cultivos actual, coeficientes de cultivos y eficiencia

de riego fueron definidas luego de la revisión de las siguientes fuentes de información:

- Diagnóstico de la Gestión del Agua en el ámbito del Proyecto Especial Tambo Ccaracocha

PETACC, Ica-Huancavelica 2001.

- Estudio de Factibilidad del Proyecto Choclococha desarrollado, Tomo II, Anexos, INP-

Corporación de Reconstrucción y Desarrollo de Ica, 1966.

- Información proporcionada por la Junta de Usuarios del Valle de Ica y Junta de Usuarios de

La Achirana.


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Porcentaje de los cultivos dentro de las cédulas de cultivo actual y proyectadas.

La evapotranspiración potencial a nivel mensual fue estimada para las áreas agrícolas de la parte

alta, media y baja del valle de Ica respectivamente y en base a la información registrada de

evaporación de tanque tipo A, aplicando el método FAO.

Los registros de evaporación total mensual de las estaciones Huamaní, San Camilo y Ocucaje

fueron las utilizadas para la parte alta, media y baja respectivamente.

En el siguiente cuadro se muestra los valores estimados para la evapotranspiración potencial

mensual para cada caso.

Cédula ActualProyección

10 años

Proyección

20 años

Proyección

25 años

Algodón 58.82 44.99 17.33 3.51

Vid 8.82 7.69 5.44 4.31

Pallar 7.35 6.41 4.53 3.59

Esparrago 5.88 5.82 5.69 5.63

Papa 3.24 3.16 2.99 2.91

Tomate 2.94 3.12 3.48 3.66

Maiz grano 2.94 2.75 2.38 2.19

Maiz choclo 1.76 1.84 2.00 2.09

Frijol 1.47 1.68 2.09 2.29

Mango 1.32 2.08 3.60 4.36

Palto 1.18 2.18 4.17 5.17

Pecano 1.18 2.04 3.77 4.63

Garbanzo 0.59 1.02 1.87 2.29

Alfalfa 0.59 0.58 0.55 0.53

Sandía 0.59 1.53 3.42 4.36

Ají Páprika 0 1.42 4.27 5.70

Naranja,Tangelo,Mandarina 0.29 1.29 3.29 4.29

Olivo 0.44 1.48 3.56 4.60

Tuna 0 1.09 3.27 4.36

Ciruela 0 1.09 3.27 4.36

Lucuma 0 1.09 3.27 4.36

Manzano 0 1.09 3.27 4.36

Granado 0 1.09 3.27 4.36

Palma Datilera 0 1.09 3.27 4.36

Limón 0 1.02 3.05 4.07

Zapallo 0 0.91 2.74 3.66

Sorgo 0.59 0.44 0.15 0.00

TOTAL 100 100 100 100

Porcentaje de los cultivos dentro de la Cédula (%)

Cultivos


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Cálculo de la Evapotranspiración potencial mensual (mm/mes)

Periodo de

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Registro

Huamaní 134.5 128.8 138.1 129.9 120.2 103 105.1 115.4 128 140.5 138.2 152.2 1963-1997

San Camilo 120.9 119.2 145.1 127.9 100.2 71.6 74.0 84.1 100.1 115.1 128.9 121.0 1995-2001

Ocucaje 201.3 198.1 208.5 173.9 117.5 95.9 99.0 112.3 141.5 177.2 189.8 206.1 1999-2001

EstaciónEvaporación Total de Tanque (mm/mes)

Periodo de

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Registro

Huamaní 71 72 69 67 72 74 74 71 67 66 67 68 1963-1980

San Camilo 67 65 63 66 70 73 75 73 70 68 65 67 1997-2001

Ocucaje 68 68 68 69 71 73 74 74 71 70 66 68 1994-2001

EstaciónHumedad Relativa Media Mensual (%)

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

Huamaní 0.92 0.87 0.85 0.84 0.86 0.83 0.83 0.89 0.88 0.90 0.88 0.89

San Camilo 0.92 0.87 0.85 0.84 0.86 0.83 0.83 0.89 0.88 0.90 0.88 0.89

Ocucaje 0.92 0.87 0.85 0.84 0.86 0.83 0.83 0.89 0.88 0.90 0.88 0.89

EstaciónCoeficiente de Tanque Ktanque (Método FAO) para el caso de estar colocado sobre superficie verde

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

Huamaní 123.5 111.8 117.5 109.7 103.5 85.7 86.9 102.6 112.2 126.2 121.7 136.1

San Camilo 111.0 103.5 123.5 108.0 86.3 59.6 61.2 74.8 87.7 103.4 113.5 108.2

Ocucaje 184.9 172.0 177.5 146.8 101.2 79.8 81.8 99.9 124.0 159.2 167.1 184.4

EstaciónEvapotranspiración Potencial por el método de tanque evaporímetro (FAO) en mm/mes


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Dr. Eduardo Chávarri V.

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Con respecto a la Eficiencia de Riego y según el estudio ‘Gestión de la Oferta de Agua en las

Cuencas de los Proyectos Hidráulicos de Costa del INADE’ del 2002, la eficiencia de riego para

la situación actual del valle de Ica es de 33%.

Para efectos de simular los balances hídricos para futuros escenarios y teniendo en cuenta las

recomendaciones del estudio ‘Diagnóstico de la Oferta Hídrica de los Acuíferos del valle de Ica

y Pampa de Villacuri’, Set-2004, referente a la recarga necesaria del acuífero de Ica para

asegurar el volumen explotado se ha considerado una Eficiencia de Riego futura del 37%.

Pantalla del Programa de Cómputo para calcular la demanda agrícola mensual en m3/ha.


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Demanda Agrícola Total (Área bajo riego : 30632.5 ha)

Bocatoma La Achirana


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____________________________________________________________________________________

2.5 Balance hidrológico

2.5.1 Criterios de satisfacción de la demanda

Los criterios de evaluación de los resultados de las simulaciones efectuadas fueron los niveles

de confiabilidad de cobertura en la satisfacción de la demanda hídrica en términos de cantidad o

volumen de agua entregado por el sistema, así como en términos de oportunidad relacionado al

tiempo.

Esto implica por ejemplo lo siguiente: Para una confiabilidad del 100% en volumen no existiría

déficit hídrico y para una confiabilidad del 100% en tiempo no existiría meses con déficit, en el

periodo de 25 años simulados.

La confiabilidad en términos de volumen de agua se calcula mediante la siguiente ecuación:

100*

_

__

totalDemanda

DéficittotalDemandaVolumendadConfiabili

De manera recíproca, la confiabilidad en el tiempo se calcula mediante la siguiente ecuación:

100*

_

____

simuladosMeses

déficitconMesessimuladosMesesTiempodadConfiabili

Como el sistema Choclococha es regulado, no solamente interesa analizar el balance hídrico del

sistema, sino también el comportamiento de los volúmenes almacenados en los embalses

Choclococha (sin y con encimado), Ccaracocha y Tambo, por tanto se presentan los resultados

respetivos.


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____________________________________________________________________________________

2.5.2 Resultados balance hidrológico

SimulaciónSituación

Actual

Colector

Ingahuasi

Colector

Ccaracocha

Reservorio

Tambo

Eficiencia

Riego (%)Escenario Vol.Ini.Cho Vol.Máx.Cho

Confiabilidad

Volumen

Confiabilidad

Tiempo

Sim01 X 33 Actual 130 200 85.30 76.0

Sim02 X 33 Corto 130 200 82.68 73.0

Sim03 X X 33 Mediano 130 200 85.94 78.7

Sim04 X X X 33 Largo 130 200 73.14 58.7

Sim05 X 40 Actual 130 200 97.57 93.3

Sim06 X 40 Corto 130 200 95.17 88.7

Sim07 X X 40 Mediano 130 200 96.98 91.7

Sim08 X X X 40 Largo 130 200 89.23 80.3

Sim09 X 45 Actual 130 200 99.64 97.7

Sim10 X 45 Corto 130 200 99.54 97.0

Sim11 X X 45 Mediano 130 200 99.09 95.7

Sim12 X X X 45 Largo 130 200 97.30 94.3

Sim13 X 33 Actual 180 250 85.70 76.3

Sim14 X 33 Corto 180 250 83.06 73.3

Sim15 X X 33 Mediano 180 250 83.66 73.3

Sim16 X X X 33 Largo 180 250 75.50 63.7

Sim17 X 40 Actual 180 250 98.63 95.7

Sim18 X 40 Corto 180 250 96.49 91.0

Sim19 X X 40 Mediano 180 250 97.09 91.7

Sim20 X X X 40 Largo 180 250 89.59 81.3

Sim21 X 45 Actual 180 250 99.85 98.7

Sim22 X 45 Corto 180 250 99.69 97.7

Sim23 X X 45 Mediano 180 250 99.88 98.3

Sim24 X X X 45 Largo 180 250 97.32 94.7

Vol.Ini.Cho : Volumen inicial del embalse Choclococha

Vol.Máx.Cho : Volumen Máximo del embalse Choclococha

Confiabilidad Volumen = (Demanda Total - Déficit Total) / Demanda Total

Confiabilidad Tiempo = (N° de Meses simulados - N° de Meses con déficit) / N° de Meses simulados

EscenariosSituación

Actual

Canal

Ingahuasi

Embalse

Tambo

Cédula

Cultivo

Eficiencia

Riego (%)

Confiabilidad

en tiempo (%)

Confiabilidad

en Volumen

(%)

1 X Actual 33.0 72.8 58.3

2 XProyectada

10 años37.0 78.6 63.7

3 X XProyectada

20 años37.0 88.7 72.0

4 X XProyectada

20 años37.0 86.1 73.3

5 X X XProyectada

25 años37.0 90.6 75.7

Resultados de las simulaciones


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1 y 2 3 4 5

Subcuenca reservorio Choclococha y

Orcococha al 50% de persistencia103.5 103.5 103.5 103.5

Subcuenca colector Ingahuasi al

50% de persistencia51.3 51.3

45.1 45.1

34.4 34.4

Subcuenca reservorio Ccaracocha al

50% de persistencia16.3 16.3 16.3 16.3

Subcuenca colector Ccaracocha al

50% de persistencia8.0 8.0 8.0 8.0

TamboSubcuenca colector y reservorio

Tambo al 50% de persistencia7.1 7.1

162.1 213.5 180.0 231.4

70.8 70.8 70.8 70.8

232.9 284.3 250.8 302.2

Sistema regulado : Al 50% de persistencia

Sistema no regulado : Al 75% de persistencia

Oferta hídrica trasvasada Sistema Choclococha

Serie natural río Ica al 75% de persistencia

Choclococha

Oferta hídrica superficial para cada una de las simulaciones realizadas (MMC/año)

Subsistema SubcuencasEscenarios

Total Agua Superficial

Subcuenca no regulada Choclococha

al 50% y 75% de persistencia

Ccaracocha

MOVIMIENTO DE LOS RESERVORIOS DEL SISTEMA CHOCLOCOCHA


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MODULOS DE DEMANDA Y DEFICIT HIDRICO EN Miles de m3/haSegún escenario simulado y eficiencia de riego (Sin encimado del Reservorio Choclococha)

19.383

16.193

14.476

19.338

16.076

14.446

18.348

16.042

14.364

19.146

15.864

13.448

2.856

0.395 0.066

3.366

0.7770.060

3.292

0.479 0.107

5.159

1.7240.400

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

Sim

1_33

%

Sim

5_40

%

Sim

9_45

%

Sim

2_33

%

Sim

6_40

%

Sim

10_4

5%

Sim

3_33

%

Sim

7_40

%

Sim

11_4

5%

Sim

4_33

%

Sim

8_40

%

Sim

12_4

5%

Escenarios

MO

DU

LO

(M

iles d

e m

3/h

a)

Demanda_sit._actual Deficit_sit._actual Demanda_Corto_plazo Deficit_corto_plazo

Demanda_mediano_plazo Deficit_mediano_plazo Demanda_largo_plazo Deficit_largo_plazo

MODULOS DE DEMANDA Y DEFICIT HIDRICO EN Miles de m3/haSegún escenario simulado y eficiencia de riego (Con encimado del reservorio Choclococha)

19.338

16.076

14.446

3.297

0.566 0.051

19.292

16.042

14.364

3.163

0.461 0.037

18.325

15.864

14.223

5.084

1.3000.139

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

Sim14_33%

Sim18_40%

Sim22_45%

Sim15_33%

Sim19_40%

Sim23_45%

Sim16_33%

Sim20_40%

Sim24_45% Escenarios

MO

DU

LO

(M

iles d

e m

3/h

a)

Demanda_Corto_plazo Deficit_corto_plazoDemanda_mediano_plazo Deficit_mediano_plazoDemanda_largo_plazo Deficit_largo_plazo

CLASE 16 Balance Hidrológico

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