UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA CIVILANLISIS HIDROLGICO DE LAS CUENCAS DE LOS ROS YANUNCAY TARQUI Y TOMEBAMBA. Autores: Magaly Celi, Mnica Solrzano, Luca Bermejo, Paul auta, Juan Merchn, Edgar Lligi. Introduccin. El presente trabajo realiza un anlisis hidrolgico de tres cuencas: La cuenca del rio Yanuncay, la cuenca del rio Tomemba y la cuenca del rio Tarqui, para dichos anlisis se graficaran las siguientes curvas: Las curvas de duracin, que son un proceso grafico para el anlisis y representa la probabilidad acumulada de ocurrencia de un caudal determinado de la frecuencia de los datos de caudales. Las curvas de variacin estacional de las cuales se puede obtener informacin acerca del comportamiento estacional de los caudales de un rio (periodo seco y hmedo). Las curvas de masa que hacen el volumen escurrido desde el inicio de un periodo hasta una fecha dada, el caudal en una fecha y el caudal medio o caudal seguro correspondiente a todo el periodo,

Materiales y Mtodos. Ubicacin y descripcin de las zonas de estudio. La zona de estudio se encuentra localizada a lo largo y alrededor de la Ciudad de Cuenca. La cuenca del Ro Tomebamba nace en el Parque Nacional Cajas, en el sector denominado "Tres Cruces", a una altura de 4383msnm y bordea el Centro Histrico de Cuenca La cuenca del Ro Yanuncay tiene origen al sur del Parque Nacional Cajas, en los pramos de Angas a una altitud aproximada de 4000 msnm, y pasa por la parte sur de la ciudad. La cuenca del Ro Tarqui nace en los pramos de Cumbe y de la parte alta de la Victoria del Portete a una altitud de 3200msnm.Este rio corre a lo largo del sur de la ciudad de Cuenca y es uno de los cuatro ros que la atraviesan. En la tabla 1 se describe la cobertura vegetal de las cuencas en estudio:

Descripcin de los mtodos. Curvas de Duracin de Caudales La curva de duracin es un procedimiento grfico para el anlisis de la frecuencia de los datos de caudales y representa la probabilidad de ocurrencia de un caudal determinado. La ordenada Q para cualquier porcentaje de probabilidad, representa la magnitud del flujo en un ao promedio, que espera que sea excedido o igualado un porcentaje, P, del tiempo. La curva de duracin es muy til para determinar si una fuente es suficiente para suministrar la demanda o si hay necesidad de construir embalses de almacenamiento para suplir las deficiencias en el suministro normal de agua durante los perodos secos. Curvas estacionales. Para la evaluacin de la disponibilidad de agua superficial, es conveniente conocer su variacin en funcin del tiempo y la probabilidad de ocurrencia de los eventos. Las curvas de variacin estacional permiten obtener informacin general acerca del comportamiento estacional de los caudales de un ro (periodo seco y hmedo). El conjunto de las curvas de variacin determinan el rgimen de distribucin de caudales en el tiempo y la frecuencia con que los eventos son igualados o excedidos. Las curvas de variacin estacional se construyeron a partir del percentil de excedencia del 10%, 25%, 50%, 75%, y 90%. En la figuras 1 al 3, se presentan las curvas de variacin estacional de caudales medios

mensuales para cada una de las cuencas. Curva de masa volmenes de acumulacin La curva masa o de volmenes acumulados es una curva usada en el estudio de regularizacin de los ros por medio de embalses. Proporciona el volumen acumulado, que ha escurrido en una estacin en funcin del tiempo a partir de un origen arbitrario, determina la capacidad mnima de un embalse para satisfacer una demanda, al igual que el caudal en una fecha, que viene a ser proporcional a la pendiente de la recta tangente a la curva en el punto correspondiente, y el caudal medio o caudal seguro correspondiente a todo el periodo de anlisis. Esta curva tambin ayuda a determinar los periodos de caudales mximos de crecidas, y mnimos de estiaje a travs de los puntos de inflexin de la curva masa. La curva de masas se construye dado el registro de caudales histricos como puede ser caudales promedios mensuales, estos caudales se deben transformar a volmenes a travs de la expresin V= 0.086 4 QT Donde: Q= caudal en m3/s T= nmero de das del mes Los cuales se irn acumulando para poder graficar la columna de meses vs la columna de volmenes acumulados como lo indica las figuras 5,6,7. Estimacin de la evapotranspiracin en una cuenca

La evapotranspiracin es importante en cualquier estudio del balance hdrico, se considera como la evaporacin procedente de la superficie del agua, el suelo, el hielo, la vegetacin y de otras superficies, ms la transpiracin. No es posible medir la evapotranspiracin directamente de una regin de dimensiones importantes en condiciones naturales, pero en un perodo largo de tiempo, puede estimarse por el mtodo del balance hdrico donde requieren valores promedios de la evapotranspiracin en cuencas. Mtodo del balance hdrico La evapotranspiracin anual de una cuenca para un ao hdrico es la diferencia entre la precipitacin y el escurrimiento, si la infiltracin profunda es relativamente insignificante. La ecuacin utilizada es la siguiente: ET = P Q Debido a la falta de informacin para los clculos se decidi tomar valores en un periodo de tiempo seleccionado donde hay un gran intervalo de datos,considerandoque exista informacin de los caudales y precipitacin.Los periodos de tiempos para realizar los clculos son diferentes para cada cuenca.No se pudo encontrar informacin de la precipitacin de la cuenca del ro Yanuncay, por esta razn se decidi tomar datos de una cuenca cercana que corresponde a la del ro Tomebamba.

Utilizando la informacin de la tabla 1 y considerando el procedimiento anterior se procede a realizar los clculos. Determinacin del coeficiente de escorrenta (c). El coeficiente de escorrenta representa la porcin de la precipitacin que se convierte en caudal, es decir, la relacin entre el volumen de Escorrenta superficial y el de precipitacin total sobre un rea (cuenca) determinada; y se representa por la letra C.

En el presente trabajo se obtuvieron coeficientes de escorrenta para cada ao en los cuales existan registros completos de precipitacin y caudales medios; debido a que no se encontr datos de precipitacin del rio Yanuncay se tomaron los de la estacin ms cercana que corresponde a SAYAUSI(MATADERO DJ.) Resultados. Curvas de Duracin de Caudal Por medio de estas curvas se pueden obtener los siguientes caudales caractersticos de los Ros en estudio, como son los datos a ser observados en la tabla 2, estos datos se usan en la planeacin de recursos hidrulicos, para evaluar el potencial hidroelctrico de un ro, para estudios de control de inundaciones, etc.

CAUDAL Q10 : Qm: Q90: Qmin:

RO TARQUI (m3/s/km2) 0.01224 0.00424 0.00165 0.00024

RO TOMEBAMBA (m3/s/km2) 0.04233 0.01633 0.00433 0.00033

RO YANUNCAY (m3/s/km2) 0.14756 0.01049 0.00390 0.00073

en por muy poco a los del Ro Yanuncay.

Tabla 2 : Caudales importantes de los Ros Tarqui, Tomebmba y Yanuncay

En la Figura 1 se puede observar las pendientes de las graficas de los ros Tarqui,Tomebamba, Yanuncay; las pendientes bajas indican respuestas lentas a la lluvia y variaciones pequeas del caudal, es decir una curva suave en la parte superior es tpica de un ro de llanura, sin embargo esto no refleja la realidad pues se tratan de ros de montana que presentan caudales altos en periodos cortos. Esta variacin de comportamiento se debe a la capacidad reguladora del agua que tiene el Parque Nacional el Cajas pues de este nacen los ros Yanuncay, Llaviuco, Mazn, Amarillo, Tomebamba;capacidad que se justifica principalmente en dos factores: las caractersticas del suelo que lo compone y su geomorfologa nica con una composicin de lagunas, humedales y valles que actan conjuntamente en un sistema de retencin natural del agua. No existen diferencias muy notables en las pendientes de los diferentes tramos de la curva de los ros estudiados sin embargo se puede observar que el Ro Tarqui presenta valores de caudales bajos a comparacin de los Ros Tomebamba y Yanuncay que tienen valores de caudal bastante parecidos sin embargo en la zona correspondiente a una probabilidad del 50% mas o menos los valores de caudal del Ro Tomebamba superan

Figura 1 Curvas de Duracin de Caudal Curvas estacionales

Figura 2 Curva Estacional Ro Yanuncay

Figura 3 RoTarqui

Curva

Estacional Figura .- Curva de Precipitacin del Rio Tarqui

Curvas de masas o de volmenes acumulados

Figura 4 Curva RoTomebamba

Estacional

Se observa que enlas cuencas en estudio los meses de mayo y abril son los meses ms hmedos. Figura5 .- Curva Masa del Rio Tomebamba

Figura .- Curva de Precipitacin del Rio Tomebamba

Figura6 .- Curva Masa del Rio Tarqui

Figura 7.- Curva Masa del Rio Yanuncay La curva de masas obtenida para el ro Tomebamba es una curva con pocos p i c o s , e n g e n e r a l casi se aproxima a una lnea recta creciente, por lo que se puede inferir que hay muy pocos perodos de estiaje en relacin a los 9 aos en estudio. Sin embargo, si se toma una escala de tiempo menor, se podrn observar de forma detallada los periodos de lluvia y los de estiaje como es el caso del ro Tarqui y Yanuncay que se pueden apreciar que en los meses de febrero a junio de 2005 en el rio Tarqui a sido un periodo de mayor lluvia que lo dems meses, mientras que en el rio Yanuncay el periodo de lluvia comprende entre los meses de enero a mayo de 1999 y entre los meses del marzo a mayo de 2000.El caudal medio o caudal seguro correspondiente a todo el perodo, es latangente trigonomtrica de la recta que mejor se aproxima a la curva de masas(figuras 5,6,7), es decir,

se almacenan todas las aguas para obtener un caudal instantneo, o desalida constante, llamado caudal seguro este es de 5.413m3/s , 2,739m3/s, 0.890 m3/s para las cuencas de Tomebamba, Tarqui y Yanuncay respectivamente. Para garantizar el caudal seguro se debe cumplir una capacidad mnima dentro del embalse, la cual grficamente se determina como la altura entre las dos envolventes para un mismo perodo de tiempo. El valor obtenido para las cuencas del ro Tomebamba, Tarqui y Yanuncay es de aproximadamente 160 Mm3, 25.5Mm3 y 8.7 Mm3 respectivamente.

Evapotranspiracin Los resultados que se obtuvieron fueron:

De los resultados existe una gran diferencia entre los tres valores, esto es debido a periodos diferentes de tiempo y los intervalos de tiempo tomados. La evapotranspiracin precedente del ro Tomebamba es mayor que en las otras dos cuencas debido a un mayor interval de tiempo apxoximadamente de 9 aos pero calculado en un area menor, mientras que las cuencas de los ros Tarqui y Yanuncay con areas y periodos de tiempo semejantes tienen una diferencia de 914,1 mm/ao de evapotranspiracin,

debido a que la precipitacin del ro Yanuncay fue tomada del ro Tomebamba que tiene una precipitacin alta y por ello saca un resultado mayor al del ro Tarqui. Los datos obtenidos son los de la evapotranspiracin real, la evapotranspiracin potencial se las puede calcular a travs de formulas donde es necesario la temperatura, radiacin solar. Se sabe que la evapotranspiracin potencial siempre es mayor a la evapotranspiracin real. Coeficiente de escorrenta En las siguiente tabla se presentan los coeficientes de escorrenta obtenidos para cada cuenca.

Luego del clculo de coeficientes de escorrenta se pudo observar que no es un factor constante, sino que vara de acuerdo a la magnitud de la lluvia. El coeficiente de escorrenta mximo nos da una idea de posibles aos en los cuales se originaron inundaciones; y el coeficiente de escorrenta mnimo nos indica aos en donde existieron pocas de estiaje; as tambin nos indica posibles periodos de retorno de lluvias. Bibliografa: HIDROLOGIA GENERAL Gustavo A. Silva Medina Bogota. Colombia Captulo 7 ANLISIS DE CAUDALES Metodologas de Diseo de Obras Hidrulicas en Estudios de Pre Factibilidad de Pequeas Centrales Hidroelctricas (KAREN BEATRIZ QUINTERO BETIN-2009) Trabajo de grado- Profesor Ramiro Marbello Prez Ingeniero Civil UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS Escuela de Ingeniera Civil MEDELLN