MINISTERIODE VIVIENDACONSTRUCCINY SANEAMIENTOEstudio de Aprovechamiento HdricoAmpliacin y mejoramiento del sistema de agua potable einstalacin del servicio de saneamiento bsico de lalocalidad de Chocobamba distrito de Huacrachuco,provincia ara!n, "egin Hunuco#H$%&$C', () de diciembre de *+(,Consorcio Consultor Rural N 03Pg.--MINISTERIODE VIVIENDACONSTRUCCINY SANEAMIENTOINDICE------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------E./$01' 0E A2"'3ECHA1E&/' H40"1C' 2A"A 5A 5'CA510A0 0ECH'C'6A6A------------------------------------------------------------------------------------------------ ("E.$E& E7EC$/13'-------------------------------------------------------------------------------------- ((- A.2EC/'. 8E&E"A5E.-----------------------Error! Marcador no defnido.*- E3A5$AC1'& H10"'5981CA------------------------------------------------------------------:,- C'&5$.1'&E.-------------------------------------Error! Marcador no defnido.Consorcio Consultor Rural N 03Pg.-i-MINISTERIODE VIVIENDACONSTRUCCINY SANEAMIENTOESTUDIO DE APROVECHAMIENTO HDRICO PARA A OCAIDAD DECHOCO!AM!ARESUMEN E"ECUTIVOEl centropobladodeChocobambaestlocali;adoenlasierradel 2er, cuentaactualmenteconunapro?imadode:,)habitantesensujurisdiccin- 5aactividad econmica principal de los pobladores es la agricultura tomandocomo cultivos principales@ 2apa, a;, Arjol, Arracacha,Bapallo, Calaba;a,/rigo, Cebada, /auri, col, 55acon, 'ca, Hortali;as, etc- 0el total del reacultivada el C+D se reali;a en secano y el ,+ con riego por inundacin-0e Abril a &oviembre se tiene un periodo seco de clima Ergidoprincipalmenteporlanoche, condescensosdetemperaturamuyEuertesFue llegan hasta (+G C en Eorma normal, de 0iciembre a ar;o se tiene unperiodo con Euertes precipitaciones pluviales acompa!adas de tempestades,nevadas y grani;adas, con temperaturas de hasta :GC- 5os servicios bsicos con los cuales cuenta la poblacin son muy limitadosdentro de los cuales estn la energa elHctrica- Con respecto al agua solo unI:D de la poblacin dispone de cone?iones, sin embargo, no disponen deagua todo el a!o ni tampoco te la presin suJciente, adems esta agua noes potable- 5a disposicin de e?cretas es mediante letrinas construidas demanera artesanal, por todo ello el centro poblado Chocobamba espotencialmente elegible para la reali;acin del proyecto@ Ampliacin ymejoramientodel sistemadeaguapotableeinstalacindel serviciodesaneamiento bsico de la localidad de Chocobamba distrito deHuacrachuco, provincia ara!n, "egin Hunuco-El caudal disponible, en el mes ms crtico, de la Fuebrada 8achir viene aserde,-*+lKsel cual hasidocalculadoconsiderandolasprecipitacionestotales mensuales Fue se han registrado en la Estacin metorolgica2omabamba y calibrado con el aEoro y la e?periencia de las personas Fueviven en la ;ona-Consorcio Consultor Rural N 03Pg.-1-MINISTERIODE VIVIENDACONSTRUCCINY SANEAMIENTO#. ASPECTOS $ENERAES#.#. INTRODUCCIONEl presente estudio sustenta la disponibilidad del recurso hdrico e?istenteen la ;ona del rea del 2royecto, Ampliacin y mejoramiento del sistema deagua potable e instalacin del servicio de saneamiento bsico de lalocalidad de Chocobamba distrito de Huacrachuco L provincia ara!n reginHunuco#ylademandaocasionadapor el consumodel recursohdrico para el sistema agua potable en la poblacin beneJciaria deChocobamba-5a evolucin del hombre siempre ha mantenido una estrecha relacin con ladisponibilidaddeaguaparasuconsumo- /eniendoencuentalasEuentesnaturalesdeaguaEresca, yFuelaspoblacionesreFuierencadave;mseste recurso vital para evitar Fue la contaminacin del medio ambiente noconstituya un serio problema- 5os pueblos antiguos no necesitaban obras deingeniera para su aprovisionamiento de agua- Cuando se desarroll la vidaen comunidad y las aldeas agrcolas se transEormaron en centros urbanos,e% &'(ini&)ro de a*'a se convirti en un problema para los habitantes delas ciudades y para el riego de los campos circundantes- Es en estemomentodelahistoriacuandosedeterminaFuee% a*'anoe&&o%onece&aria +ara e% con&'(o, &ino )a(-i.n +ara e% a&eo, (e/orando %a&a%'d +0-%ica.2osteriormentelos adelantos tecnolgicos lahicieron necesaria para laindustria y en la actualidad ha sido muy diEundido su uso recreativo-El usodel agua potable es Eundamental para el desarrollo de toda comunidad, elaprovisionamiento de agua para necesidades domHsticas, industriales y deriego, as como las instalaciones y plantas necesarias para tratar el agua yhacerla llegar al consumidor, es un problema Fue debe ser resuelto,garanti;andoladisponibilidadyel correctoaprovechamientodel recursohdrico- El abastecimiento de agua potable debe resolverse en tHrminos desu cantidad, de su distribucin y de su calidad- Consorcio Consultor Rural N 03Pg.-2-MINISTERIODE VIVIENDACONSTRUCCINY SANEAMIENTO5a cantidad seestableceseg y amdouh =(RR,> aJrman Fue no e?iste consistencia sobre cual es la distribucin Fue mejor se ajusta a los caudales m?imos y recomiendan seleccionar el mejor ajuste a criterio del modelador con la prueba de ajuste grJco o basado en el comportamiento de las pruebas estadsticas de bondad del ajuste =por ejemplo Chi Cuadrado, .mirnovLUolmogorov, CramerL3on ises> en las Fue se calcula un estimador y se compara con un valor tabulado para determinar si el ajuste es adecuado o no-En la prueba de ajuste grJca se dibujan los valores registrados en la serie contra la distribucin terica de probabilidades y de manera visual =subjetiva> se determina si el ajuste es adecuado o no- Cuando la inEormacin es adecuada el anlisis de Erecuencia es lametodologa ms recomendable para la evaluacin de eventos e?tremos, yaFue la estimacin depende solamente de los caudales m?imos anuales Fuehan ocurrido en la cuenca y no da cuenta de los procesos de transEormacindelaprecipitacinenescorrenta-'bviamentetienealgunaslimitacionesrelacionadas con el comportamiento de la serie histrica y con el tama!o ycalidad de los datos de la muestra- - Cuando se presenten cambios o tendencias en la serie histrica se deben utili;ar tHcnicas estadsticas Fue permitan removerlos para poder reali;ar el anlisis de Erecuencias=Uite, (RIIM amdouh, (RR,MAshVar, et al- (RR)>-*-*-(-(- PRUE!AS DE A"USTE 2ara determinar FuH tan adecuado es el ajuste de los datos a unadistribucin de probabilidades se han propuesto una serie de pruebasConsorcio Consultor Rural N 03Pg.-11-MINISTERIODE VIVIENDACONSTRUCCINY SANEAMIENTOestadsticasFuedeterminansi esadecuadoel ajuste-Estossonanlisisestadsticos y como tal se deben entender, es decir, no se puede ignorar elsigniJcado Esico de los ajustes- Pr'e-a S(irno: Ao%(o*oro: El estadstico .mirnov Uolmogorov 0 considera la desviacin de la Euncindedistribucindeprobabilidades delamuestra 2=?> delaEuncin deprobabilidades terica, escogida 2o=?> tal Fue -5a prueba reFuiere Fue el valor 0n calculado con la e?presin anterior seamenor Fue el valor tabulado 0n para un nivel de probabilidad reFuerido- Esta prueba es Ecil de reali;ar y comprende las siguientes etapas@ El estadstico 0n es la m?ima diEerencia entre la Euncin dedistribucinacumuladadelamuestraylaEuncindedistribucinacumulada terica escogida- .e Jja el nivel de probabilidad a, valores de +-+: y +-+( son los msusuales- El valor crtico0a delapruebadebeser obtenido detablas enEuncin de a y n- .i el valor calculado 0n es mayor Fue el 0a, la distribucin escogidase debe recha;ar- Pr'e-a CBi C'adrado $na medida de la discrepancia entre las Erecuencias observadas =Eo> y lasErecuencias calculadas =Ec> por medio de una distribucin terica est dadapor el estadstico WX en donde si el estadsticoWXY+signiEicaFuelasdistribucionestericayempricaajustan e?actamente, mientras Fue si el estadstico WXZ+, ellas diEieren-5adistribucindel estadsticoWX sepuedeasimilar aunadistribucinChiLcuadrado con =VLnL(> grados de libertad, donde V es el n, la eleccin de dicha estacin se debe principalmentea Fue no se cuenta con estaciones ms cercanas, adems Fue la ubicacinde la estacin 2'A6A6A guarda relacin con ciertos aspectosgeomorEolgicos de la cuenca en estudio-Preci+i)acione& (CDi(a& de 14 Hora& re*i&)rada& en %a E&)aci5n dePo(a-a(-a. A +ar)ir de %o& re*i&)ro& de% SENAMHI.e reali; la prueba de bondadde ajuste chi cuadrado para la estacin de2omabamba- EstejusteEueaplicado paraladistribucin&ormal y5og&ormal- 0onde la distribucin de datos &o puede ser 5og &ormal ni &ormal- .e Anali; los *, datos =2recipitaciones desde (RR+ *+(*> para ladistribucin&ormal y5og&ormal, 8umbel y2earson/ipo111 parala2rueba de bondad de ajuste de UolgomorL.mirnov- Pr'e-a de -ondad de a/'&)e E Ao%*o(oro:6S(irno:Consorcio Consultor Rural N 03Pg.-13-MINISTERIODE VIVIENDACONSTRUCCINY SANEAMIENTO2ara la 2rueba UolmogorovL.mirnov se busc la menor diEerencia entre laEuncin de distribucin acumulada dela muestra y la Euncin dedistribucin acumulada terica escogida, .eg- 5a 1ntensidad es la cantidad deagua Fue cae en un tiempo dado- 8eneralmente la duracin e e?presa en minutos o en horas y la intensidaden mmKhrs, o en litros por segundo por hectreas =lpsKHa>- 5a relacin entreestas dos Eormas de e?presin de la intensidad es la siguiente@(mmKhora Y *-CI lpsKHa5a Erecuencia de una lluvia, tambiHn llamada periodo de retorno, o intervaloderecurrencia, sedeJneestadsticamentecomoel numeropromediodea!osentrelaocurrenciadeunaprecipitacindeciertaintensidadyotraprecipitacin igual o mayor Fue la primera, y se denomina /r- 5as curvas Fue representan las variaciones de la intensidad con la duracinparadiEerentesErecuencias, sedenominaCurvasde1ntensidadL0uracinLArecuencia=10A>- .i enlacuencadeestudioseconociesenlas curvasmencionadas, seEacilitaranotablementeladeterminacindelalluviadedise!o, lo Fue a su ve; constituye el primer paso para el clculo del caudalde proyecto reFuerido-2ara nuestro caso de estudio se procedi a calcular la curva 10A a partir delasprecipitacionesproyectadasconlasbondaddeajusteFuetienenunperiodo de retorno de * a!os hasta *++ a!os- Consorcio Consultor Rural N 03Pg.-15-MINISTERIODE VIVIENDACONSTRUCCINY SANEAMIENTOC'r:a In)en&idad E D'raci5n F 3rec'encia1.1.2. E&corren)-55@ 5luvia total precipitada =mm>E?isten varios mHtodos para determinar el coeJciente de escorrenta de unacuenca- En aFuellas Fue disponen de mediciones pluviomHtricas yNuviometricas, es posible determinar dicho coeJciente como la relacin enteel volumen de una cierta creciente y el volumen total de la precipitacin Fuela origino-En la prctica, la situacin ms com-, por lo Fue elcoeJciente de escorrenta debe ser estimado en base a la transposicin dedatos registrados en otras cuencas similares, Fue si disponen demediciones-En el siguiente cuadro proporciona valores de C para diEerentes condicionesde cobertura vegetal, tipo de suelo y pendiente del /erreno de la cuenca deestudio- E5 $-. =e? .oil Conservation .ervice> desarrollo el Htodo de los n C@ CoeJciente de escurrimiento-1@ 1ntensidad de la lluvia para una duracin igual al tiempo de concentracin=mmKhrs>A@ %rea de la Cuenca =Um*>-Enalgunaspublicacionesserecomiendalimitarel usodeestemHtodoacuencas con reas no mayores de :+ Ha- .in embargo, a bases dee?periencias, noseconsiderarecomendablesuutili;acinencuencasde*++ Ha, debido a la sobreestimacin e?agerado del caudal-)'a* + 0.27# C i !, dondei + - .tc, /r0 curva 1d/r de la cuenca2asto o Cau3al #45i#o cu+nca +n +stu3io% $6to3o RacionalDATOS! 22.#$ "'2C 2 0.25/c 0.2$ (rs/r .!3os0 5 10 )7 50 100 2001 'a* .''/(rs0 1.22 1.97 8*(78 1$.72 1$.#5 1$.9&)'a* .'/s0 2.&1 2.7& )(9: 2.90 2.9 2.95Consorcio Consultor Rural N 03Pg.-23-)MINISTERIODE VIVIENDACONSTRUCCINY SANEAMIENTO1.2. DISPONI!IIDAD HDRICA 5aestimacindeladisponibilidaddeaguaenunacuenca, puedeserreali;ada por medio de modelos matemticos- El uso de los modelosmatemticos en hidrologa es muy amplio, tanto as Fue, prcticamente encadaespecialidadhidrolgica, sehandesarrolladomodelosmatemticospara la solucin de problemas generales y especJcos- En los por =Cd2>, y tomando en cuenta la transEormacin deunidades =mmKmes a m,Kseg> la ecuacin =(> se convierte en@ O Y cedCd2dA"=*> Oue es la e?presin bsica del mHtodo racional-0nde@ O Y Caudal =m,Ks> ce Y coeJciente de conversin del tiempo =mesKseg>C Y coeJciente de escurrimiento 2 Y 2recipitacin total mensual =mmKmes> A" Y %rea de la cuenca =m*>Coefcien)e de e&c'rri(ien)o .e ha considerado el uso de la Ermula propuesta por 5- /urc@ =,>0onde C Y CoeJciente de escurrimiento =mmKa!o> 2 Y 2recipitacin /otal anual =mmKa!o> 0 Y 0HJcit de escurrimiento =mmKa!o> 2ara la determinacin de 0 se utili;a la e?presin@.iendo@ 5 Y CoeJciente de /emperatura / Y /emperatura media anual =SC> $6to3o 3+ ! 0 Turc/e'peratura Media !nual2 / 1$.$ 6CConsorcio Consultor Rural N 03Pg.-26-MINISTERIODE VIVIENDACONSTRUCCINY SANEAMIENTOCoe-iciente de /e'peratura2 L #09.D7-icit de 5scurri'iento2 D &29.2 ''/a3oCo+ 2 Y 2recipitacin total anual =mmKa!o> E2 Y Evapotranspiracin anual seg r Y CoeJciente de correlacin 5a evapotranspiracin potencial, se ha determinado por la Ermula de Hargreaves@0nde@". Y "adiacin solar media /A Y Componente de temperatura AA Y CoeJciente de correccin por elevacin /A Y /emperatura media anual =SA> "A Y "adiacin e?traterrestre =mm H*' K a!o> =nK&> Y "elacin entre insolacin actual y posible =D> :+ D =estimacin en base a los registros> A5 Y Elevacin media de la cuenca =Um>2aradeterminarlatemperaturaanual setomaencuentael valordelosregistros de las estaciones y el gradiente de temperatura de L:-, SC (K (+++m, determinado para la sierra-Preci+i)aci5n e;ec)i:a 2arael clculodela2recipitacinEEectiva, sesuponeFueloscaudalespromedioobservadosenlacuencapertenecenaunestadodeeFuilibrioentre gasto y abastecimiento de la retencin- 5a precipitacin eEectiva secalcul para el coeJciente de escurrimiento promedio, de tal Eorma Fue laConsorcio Consultor Rural N 03Pg.-27-MINISTERIODE VIVIENDACONSTRUCCINY SANEAMIENTOrelacinentreprecipitacineEectivayprecipitacintotal resultaigual alcoeJciente de escorrenta- 2ara Jnes hidrolgicos se toma como precipitacin eEectiva la parte de laprecipitacin total mensual, Fue corresponde al dHJcit seg "i Y Ai para valores menores Fue cero =mmKmes>.umando los valores de 8 o A respectivamente, se halla la retencin totalde la cuenca para el a!o promedio, Fue para el caso de las cuencas de lasierra vara de ), a (II =mmKa!o>-Re%aci5n en)re de&car*a& F re)enci5n 0urante la estacin seca, el gasto de la retencin alimenta los ros,constituyendoel caudal odescargabsica- 5areservaoretencindelacuencaseagotaal Jnal delaestacinsecaM duranteestaestacinladescarga se puede calcular en base a la ecuacin@0nde@ Ot Y descarga en el tiempo t Consorcio Consultor Rural N 03Pg.-29-MINISTERIODE VIVIENDACONSTRUCCINY SANEAMIENTOOo Y descarga inicial a Y CoeJciente de agotamiento t Y tiempo Al principio de la estacin lluviosa, el proceso de agotamiento de la reservatermina, comen;ando a su ve; el abastecimiento de los almacenes hdricos-Este proceso est descrito por un dHJcit entre la precipitacin eEectiva y elcaudal real- En base a los hidrograma se ha determinado Fue elabastecimiento es ms Euerte al principio de la estacin lluviosacontinuando de Eorma progresiva pero menos pronunciada, hasta el Jnal dedicha estacin-Coefcien)e de a*o)a(ien)o ediante la Ermula =((> se puede calcular elcoeJciente de agotamientoaaa, en base a datos hidromHtricos- Este coeJciente no es constante durantetoda la estacin seca, ya Fue va disminuyendo gradualmente- ConJnesprcticos sepuededespreciar lavariacindel coeJcienteaaadurante la estacin seca empleando un valor promedio- El coeJciente de agotamiento de la cuenca tiene una dependencialogartmica del rea de la cuenca- rY +-IQEl anlisis de las observaciones disponibles muestran, adems ciertainNuencia del clima, la geologa y la cobertura vegetal- .e ha desarrolladouna ecuacin emprica para la sierra peruana@ En principio, es posible determinar el coeJciente de agotamiento realmediante aEoros sucesivos en el ro durante la estacin secaM sin embargocuando no sea posible ello, se puede recurrir a las ecuaciones desarrolladaspara la determinacin del coeJciente aaa para cuatro clases de cuencas@ LCuencasconagotamientomuyrpido- 0ebidoatemperaturaselevadas=Z(+SC> y retencin Fue va de reducida =:+mmKa!o> a mediana =I+mmKa!o>@ Cuencas con agotamiento rpido- "etencin entre :+ y I+ mmKa!o yvegetacin poco desarrollada =puna>@ Consorcio Consultor Rural N 03Pg.-30-MINISTERIODE VIVIENDACONSTRUCCINY SANEAMIENTOCuencas conagotamientomediano- "etencinmediana=I+mmKa!o> yvegetacin me;clada =pastos, bosFues y terrenos cultivados>@ Cuencas conagotamientoreducido- 0ebidoalaaltaretencin=Z(++mmKa!o> y vegetacin me;clada@ 0nde@ a Y coeJciente de agotamiento por da A" Y rea de la cuenca =Vm*> E2 Y evapotranspiracin potencial anual =mmKa!o> / Y duracin de la temporada seca =das> " Y retencin total de la cuenca =mmKa!o>A%(acena(ien)o B /iempo =segundos> velocidad =mKs>edicin ( (+ ()+-Q*edicin * (+ (:-:+-Q)edicin , (+ (:+-Q,2romedio +-Q,El rea la seccin tpica in situ@Captacin ( %rea =m*>edicin ( +-():Ahoradeproductodelavelocidadpromediopor el reaobtenemoselcaudal@OY 3dA Y +-+C*: m,Ks Y C*-: lKsEn el ane?o 0E.CA"8A. E01A. E&.$A5E. 8E&E"A0A. =lKs> L C$E&CA1&/E8"A5# sepuede observarFueparael mes de noviembrese tieneuncaudal m?imo de C+-*: lKs y como nuestro caudal aEorado es de C*-: lKsConsorcio Consultor Rural N 03Pg.-37-MINISTERIODE VIVIENDACONSTRUCCINY SANEAMIENTOpodemos decir Fue estamos en un m?imo y Fue nuestro modelohidrolgico esta calibrado e incluso est siendo conservador-2. CONCUSIONES El caudal de dise!o se considerara para un periodo de retorno de *:a!os siendo este valor para el presente estudio@O =dise!o>Y *-IQ m,Ks El caudal garanti;adoparaunapersistenciaal C:DdelaEuentee?istente en el mes ms crtico es de@O =garanti;ado>Y ,-*+ lKs 5a oEerta mesuali;ada en m, por mes es@ El caudal aEorado en el mes de noviembre es de C*-: lKs y el m?imogenerado para dicho mes es de C+-*: lKs con lo cual podemos decirFue nuestro modelo esta calibrado e incluso estamos siendoconservadores-Consorcio Consultor Rural N 03Pg.-38-MINISTERIODE VIVIENDACONSTRUCCINY SANEAMIENTOANE@OSConsorcio Consultor Rural N 03Pg.-39-MINISTERIODE VIVIENDACONSTRUCCINY SANEAMIENTOConsorcio Consultor Rural N 03Pg.-40-MINISTERIODE VIVIENDACONSTRUCCINY SANEAMIENTOConsorcio Consultor Rural N 03Pg.-41-MINISTERIODE VIVIENDACONSTRUCCINY SANEAMIENTO Consorcio Consultor Rural N 03Pg.-42-MINISTERIODE VIVIENDACONSTRUCCINY SANEAMIENTO ANA!ISIS ESTADISTICO DE PRECIPITACIONES $?@I$AS EN )*AORAS EN PO$A-A$-A PRUE-A DE -ONDAD DE A,USTE O!$O2OROB 0 S$IRNOB Baria.l+s Media 1$.05D.S. .529Coe-. !si' B1.179% 2.00Car Coe- !si 0.2&1D.S. Coe- !s 0.511 Media 1.10D.S. 0.17Coe-. !si' B1.&&5% 2.00Car Coe- !si 0.2&1D.S. Coe- !s 0.511D B0.27# Pru+.a ol"o#oroC0S#irnoC &ara 3istri.uci>n Nor#alNOR$A!Int+rCalo Pro.a.ili3a3 z !S(##) ND 3atos n !o" Nor#al!o" !S !NInt+rCalo Pro.a.ili3a3 z !S (##) ND 3atos