FINAL DEL MODULO INICIAL DEL PROYECTO DE …

_

DISEÑO FINAL DEL MODULO INICIALDEL PROYECTO DE RIEGO VILLAMONTES - SACHAPERA

LICITACION SERV/009/06

TOMO IV

HIDROLOGIA E HIDRAULICA FLUVIAL

Provecto de gestió n..p-ada y Pian

Maestro de la Cuenc a

d(

Pilcc m2 yoBiBLIOTECA

Prolongación Beni No . 149 BCasilla 124Tel ./Fax: (591 3) 333682 7E-mail : is@cotas .com .boWeb: www.ia-bo.comSanta Cruz de la SierraBoliviaINGENIERIA DEL AGUA SRL

/tt- 22,r

PROYECTO DE GESTION INTEGRADA Y PLAN MAESTRODE LA CUENCA DEL RIO PILCOMAYO

CONVENIO ASR/B7 — 3100/99/136

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**

*

** *

SANTA CRUZ, NOVIEMBRE DE 2006

PROYECTO DE GESTION INTEGRADA Y PLAN MAESTRO DE LACUENCA DEL RIO PILCOMAY O

DISEÑO FINAL DEL MODULO INICIALDEL PROYECTO DE RIEGO VILLAMONTES SACHAPERA

LICITACION SER/009106

TOMO IV


SANTA CRUZ, NOVIEMBRE DE 2006

Proyecto de Gestión Integrada y Plan Maestro de la Cuenca del Río Pilcomayo

PERSONAL RESPONSABL E

PROYECTO DE GESTION INTEGRADA Y PLAN MAESTRO DE LA CUENCA DEL

RIO PILCOMAY O

Ing . Fernando J . Zárate

Director del Proyecto

Ing. Jean-Marc Roussel

Jefe A.T .I .

Ing . José Luis Fassardi

Ing. Mario Gamarra

trig . Eduardo Panique

Supervisor

Ing. Mabel Amarilla

Supervisora

PREFECTURA DE TARIJ A

Dr. Mario Cossío Cortéz

Prefecto del Departamento

Ing. Jorge Ruiz Martínez

Secretario Departamental de Recursos Naturales y

Medio Ambient e

Ing. David Tórrez

Jefe Unidad de Cuencas y Recursos Hídrico s

Ing. Jacob de la Cruz

Asesor Unidad de Cuencas y Recursos Hídrico s

INGENIERIA DEL AGUA SRL

Jefe Unidad Gestión de Cuenca s

Jefe de Hidráulica Civi l

ing. Juan Carlos Sauma Haddad

Sr . Shigeru Matzusaki Nagase

Ing . Jaime Querejazu Leytón

Lic . Jorge Sauma Haddad

Ing. Oscar Ergueta Salinas

Dr. José Hoffmann Leigue

Julio Adrian Gutiérrez

Rosa Elvira Lucas Paniagua

Evelyn Rornanazzi Murillo

Director del Estudio — Especialista en obras

hidráulicas

Sociología / Antropología

Riego y cultivo s

Economía agrícol a

Costos y especificaciones técnicas

Legislación agrari a

Topografi a

Dibujo SIG / CAD

Asistencia de Gerencia y Administració n


Proyecto de Gestión Integrada y Plan Maestro de la Cuenca del Río Pilcomay o

TOMO IRESUMEN EJECUTIV O

TOMO IIESTUDIO SOCIAL

LEGAL EINSTITUCIONAL

TOMO IIIPROPUESTA

AGROPECUARI AY DEMANDA D E

AGUA

TOMO IVHIDROLOGÍA E

HILIRA.IJLIC AFLUVIA L

JI

TOMO VDISEÑO, OPERACIÓN YMANTENIMIENTO DEOBRAS HIDRÁULICA S

TOMO VIPLANOS D E

CONSTRUCCIÓN

TOMO VIIDOCUMENTOS PAR A

LICITAR L ACONSTRUCCIÓN

TOMO XANÁLISIS ECONÓMICO

Y FINANCIERO

TOMO VIIICOSTOS Y

PLANIFICACIÓN DE LACONSTRUCCIÓN

TOMO IXFICHA AMBIENTAL


Proyecto de Gestión Integrada y Plan Maestro de la Cuenca del Rio Pilcomayo

INDICE


1. INTRODUCCION

2. INFORMACION DISPONIBLE

3. ESTACION DE AFORO VILLAMONTE S

3 .1 . Caracterización de la estación de aforo

3.2 . Determinación de la curva altura — caudal

3 .3 . Análisis de sensibilidad

3.4. Mediciones futuras

4. CRITERIOS DE CALCULO

5. DISPONIBILIDAD HIDRICA

5 .1 . Caudales medios mensuale s

5 .2 . Caudal ecológico

5 .3 . Nuevos proyectos de riego

6. CRECIDAS

6.1 . Valores extremo s

6 .2 . Hidrogramas de crecidas registrada s

6 .3 . Caudales y recurrencias de diseñ o

6 .4 . Caudales para la época de construcció n

7. HIDRAULICA FLUVIAL

7.1 . Objetivos

7.2 . Ubicación de la nueva toma de agu a

7.3 . Hidrodinámica fluvial

7 .4 . Caudales sólidos

INGENIERIA DEL AGUA S .R.L .

Hidrología e Hidráulica Fluvia lIng . Juan Carlos Sauma Haddad -- RNI: 6182

1

1


1.

INTRODUCCION

Considerando que la cuenca del río Pilcomayo se encuentra en territorio de Bolivia, Argentina y

Paraguay, el aprovechamiento de las aguas del río es de interés de los tres países, aspecto que demand a

una gestión integrada del recurso hídrico . En el caso particular de Bolivia, la idea documentada de l

aprovechamiento de las aguas del río Pilcomayo para regar el Chaco Boliviano aguas abajo d e

Villamontes se remonta a principios del siglo XX y toma importancia geopolítica con la Guerra de l

Chaco. Desde entonces, hasta el día de hoy, los avances concretos para lograr tal cometido so n

mínimos, pese a los innumerables estudios realizados y las intervenciones de campo ya ejecutadas .

En este contexto, el Proyecto de Gestión Integrada y Plan Maestro de la Cuenca del Río Pilcomayo ,

mediante convocatoria pública SERV/009/06, licita el Diseño Final del Módulo Inicial del Proyecto d e

Riego Villamontes – Sachapera, e Ingeniería del Agua SRL se adjudica el trabajo .

El presente documento es el tomo IV que incluye los aspectos de hidrología e hidráulica fluvia l

limitados al diseño de un sistema de riego por gravedad para una superficie total de 5000 Has .

2.

INFORMACION DISPONIBL E

La información utilizada para realizar los estudios de hidrología e hidráulica fluvial de relevancia par a

el presente trabajo se pueden resumir como :

Estudios previos :

4- Sauma Haddad Juan Carlos y Carrasco Raúl : Ingeniería conceptual y básica para asegurar l a

operación de los ductos que cruzan el río Pilcomayo de BG - Bolivia . Componente d e

Hidrología, Hidráulica Fluvial y Diseño de Obras Hidráulicas . Ingeniería del Agua SRL, Juni o

de 2006 .

1 Aurélie Malbrunot: Sedimentología de la cuenca alta del río Pilcomayo . Proyecto Pilcomayo,

Mayo 2006 .

4- Molina Carpio, Jorge y Espinoza Romero, Daniel : Balance hídrico superficial de la cuenca alt a

del río Pilcomayo, Marzo 2006 .

4- Vauchel Philippe ; Malbrunot Aurélie ; Aguilar Isabel : Análisis, crítica y tratamiento de lo s

datos hidrométricos de la cuenca alta del río Pilcomayo disponibles aguas arriba de Misión La

Paz. Proyecto Pilcomayo, Marzo 2006 .

!- Sauma Haddad, Juan Carlos : Evaluación del cruce subfluvial Pilcomayo de Transierra SA ,

propuesta de medidas de control de la erosión y diseño de las nuevas obras de protección de l

gasoducto . Ingeniería del Agua SRL, Agosto de 2005 .


Hidrología e Hidráulica Fluvia lIng . Juan Carlos Sauma Haddad - RNI : 6182

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4 Autores varios: Estudio de Factibilidad del Proyecto Multipropósito Villamontes – Sachapera .

Consorcio Lahmeyer, Salzgitter, Agroprogress . 1989 .

Cartografía del Instituto Geográfico Militar (IGM) :

ESCALA SERIE NOMBRE1 :1 .000 .000 - Mapa hidrográfico de Bolivi a1 :250 .000 SF — 20 - 6 Villamonte s1 :50 .000 6830 II Serranía Caipipend i1 :50 .000 6930III Villamontes1 :50000 6929 IV Estación Aguaraycito

Fotografias Aéreas del Instituto Geográfico Militar (IGM) :

ESCALAAPROXIMADA FECHA CODIGO

1 :45000 Agosto 17 de 1967 171 9

1 :45000 Julio 8 de 1974 3770

1 :45000 Julio 8 de 1974 3752

1 :45000 Julio 8 de 1974 3768

1 :45000 Julio 8 de 1974 3754

Imágenes de satélite :

4- Proporcionada por el proyecto Pilcomayo, Quickbird Standard en formato GeoTIFF de Juli o

2006 .

4- Imagen de satélite Google de fecha desconocida, pero que corresponde a los últimos tres años .

Hidrometría :

Se han identificado dos bases de datos según el siguiente detalle :

4- Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI) : Incluye registros de caudale s

niveles de la estación de aforo en Villamontes .

o Caudales medios diario s

■ 1974 — 1985 : Registros continuos .

■ 1986 — 1990 : Registros parciales . Las series de tiempo presentan interrupciones .

■ 1991 — 1995 : Registros nuevamente continuos .

■ 1996 — 2003 : Ausencia de registros .

■ 2004 : Registros continuos .

o Niveles medios diario s

■ De agosto 1973 a 1985 : Registros continuos .

■ 1986 — 1990 : Registros parciales . Las series de tiempo presentan interrupciones .



2 / 35

y


■ 1991 – 2004: Registros continuos con algunas interrupciones .

.- Proyecto Pilcomayo :

o Serie de caudales y niveles : 10867 pares de valores .

o Caudales medios mensuales : Periodo Septiembre 1973 – Agosto 2005 .

o Leyes altura caudal para la estación de aforo .

Inspecciones de campo :

Se realizaron cuatro visitas de campo en las siguientes zonas : 1) Tramo del río desde el Angosto de

Villamontes hasta el final del área de riego que corresponde a la comunidad Weenhayek de Algarrobal ,

2) estación de aforo y 3) zona de riego .

3 .

ESTACION DE AFORO VILLAMONTE S

El río Pilcomayo nace al Este del Altiplano Boliviano, con una cuenca imbrífera que se extiende desd e

Sucre al Norte hasta la Quiaca en la Argentina al Sur, en un frente de aproximadamente 400 km . El río

nace a más de 4000 msnmm y desciende hasta Ibibobo con una altura inferior a 350 msnmm y lueg o

penetra en el Chaco . Si bien Ibibobo se considera el punto donde finaliza la cuenca alta porque a parti r

de este punto se forma un inmenso cono aluvial en la llanura chaqueña, Villamontes es el punto dond e

el río ya abandona la cordillera . El área de la cuenca de aporte considerando la estación de aforo d e

Villamontes como sección de control es de aproximadamente 80711 km 2 . El área de riego se encuentr a

inmediatamente aguas abajo del puente del ferrocarril en la margen derecha del río .

La cuenca alta se caracteriza por presentar escasa cobertura vegetal, aspecto que se debe sobre todo a l a

formación geológica que se caracteriza por la ausencia a escala regional de suelos capaces de apoyar e l

desarrollo de un bosque importante . Esta situación natural se ve agravada por la tala que realizan la s

comunidades campesinas para la obtención de leña que permita satisfacer la demanda energética . La

pérdida de vegetación se traduce en erosión de los escasos suelos productivos existentes y sobre todo

tiene un impacto directo en el incremento de los caudales de crecidas, por la agudización de lo s

hidrogramas respectivos . La modificación de los hidrogramas de crecidas en el tiempo producto de l a

actividad antrópica en la cuenca alta, tiene una relación directa con los niveles de riesgo que se asume n

para los diseños de las obras de ingeniería, pues caudales que hoy tienen una recurrencia determinada ,

producto de la pérdida de cobertura vegetal en 10 ó 20 años, pueden ser superados para el mismo nive l

de riesgo asumido en el momento del diseño .


Hidrología e Hidráulica Fluvia llng . Juan Carlos Sauma Haddad - RNI : 6182

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Proyecto de Gestión Integrada y Plan Maestro de la Cuenca del Rio Pilcomay o

La estación de aforo Villamontes para la cuenca del río Pilcomayo tiene una importancia especial, pue s

el balance hídrico superficial de la cuenca alta demuestra que es la sección de control por donde circul a

la mayor cantidad de agua superficial en toda la cuenca (desde las nacientes hasta el río Paraguay) .

3.1 .

Caracterización de la estación de afor o

Ubicación :

Se encuentra ubicada en las inmediaciones de la antigua estación de bombeo del proyecto de rieg o

Villamontes que implementó la Ex - Corporación Boliviana de Fomento . El Mapa No . H 1, presenta l a

estación de aforo y sus características más relevantes . La margen izquierda es un farallón de más de 1 0

metros de altura y la margen derecha no presenta una barranca definida . La escala limnimétrica s e

encuentra adosada a la obra de toma en torre de la estación de bombeo . El cero de la escala ha sido

vinculado mediante nivelación de precisión al banco de nivel del IGM V-128-R con cot a

385 .188 .msnmm, ubicado en el Corregimiento Mayor Manuel Marzana sobre la carretera Tarija —

Villamontes, en el tramo Palos Blancos — Villamontes .

Geometría de la sección transversal :

La sección transversal de aforo para diferentes instantes de tiempo se puede apreciar en el gráfico a

continuación, que permite comparar secciones transversales y observar que en época de lluvias (febrer o

ó marzo) se tiene una sección transversal con mayor capacidad de transporte que en época de estiaj e

(septiembre), donde el nivel del fondo pasa de aproximadamente (+1 .00 m) a (- 5 .00 m) . Es decir que ,

la erosión generalizada observada es del orden de 6 m de profundidad y en crecidas extraordinaria s

podría ser mayor, dependiendo de la estratigrafía del terreno .

Otro dato interesante es que la margen izquierda es un farallón prácticamente no erosionable y el únic o

perfil que interpreta esta realidad es el que corresponde a Julio de 2004 . Sin embargo, este perfil n o

representa la planicie de inundación de margen derecha, como lo hacen los otros perfiles .



4 / 35


OAM ISecciones tranversales

OAMD

9 .00

7 .00 ----

-

------

5 .00 ----

3.00 - -- -vvs

c

1 .00 - ~'

,a

-1 .00p

i-~

:

120

130

140

15010

+

~\\~

I

~ -

~.. -- VM- 28/09/743 .00 -4..

. VM- 05/02/7 5wVM- 09/02/197 6

— VM-04/12/1977-5 .00 --

-- —VW 11/08/78 --VM- 14/07/7 9

VM- 10/03/8 1-7 .00 --- VM- 02/02/82 --

distancia (m) -- VM- 07/2004- perfil 2-2 1

Fuente: Vauchel, Philippe ; Malbrunot, Aurélie e Aguilar, Isabel : Análisis, crítica y tratamiento de los

datos hidrométricos de la cuenca alta del río Pilcomayo disponibles aguas arriba de Misión La Paz .

Proyecto Pilcomayo, Marzo 2006 .

Perfil longitudinal :

Se ha realizado un levantamiento del perfil longitudinal del lecho del rio en las inmediaciones de la

estación de aforo, de donde se tienen las siguientes pendientes :

• Pendiente del fondo : i z' 3 o/oo.

• Pendiente de la superficie libre en aguas bajas : j 0.11 0/00.

La pendiente de la superficie libre en aguas altas tiende a la pendiente de fondo, es decir que en agua s

altas se tiene i j .

Características de los sedimentos y materiales del río :

No se dispone de un sondeo geotécnico específico para la sección de aforo que permita caracterizar e l

material aluvional . Por tanto, se ha utilizado la información secundaria proveniente de los sondeo s

realizados para la construcción de los cruces subfluviales de BG – Bolivia SA y Transierra SA. El

cruce de BG - Bolivia se encuentra 19,5 km aguas abajo de Villamontes y del Transierra 6 .5 . km aguas

abajo de la misma ciudad . Pese a las distancias existentes entre los dos cruces, los resultados obtenido s

en ambos casos son muy similares, aspecto que permite suponer que esto se debe a la conformació n

geológica regional y por tanto extrapolar el perfil estratigráfico a la sección de aforo . Se hace notar qu e

este tema requiere de investigaciones adicionales y es altamente deseable contar con sondeo s


Hidrología e Hidráulica Fluvia lIng. Juan Carlos Sauma Haddad - RNI: 6182

5 13 5


geotécnicos específicos para la estación de aforo . De las diferentes secciones transversales para l a

estación de aforo, se observa que el fondo es móvil y que en crecidas la erosión generalizada en e l

cauce principal es importante, por lo que la relación altura caudal en crecidas extraordinarias est a

condicionada por los niveles de erosión en el cauce principal y por el funcionamiento de la planicie de

inundación de margen derecha .

3 .2 .

Determinación de la curva altura — caudal

Sobre la base de datos del SENAMHI y considerando el fondo móvil, a la fecha se tiene las siguiente s

leyes altura — caudal para la estación de Aforo de Villamontes .

Fuente : Vauchel Philippe; Malbrunot Aurélie ; Aguilar Isabel : Análisis, crítica y tratamiento de lo s

datos hidrométricos de la cuenca alta del río Pilcomayo disponibles aguas arriba de Misión La Paz .

Proyecto Pilcomayo, Marzo 2006.

Para obtener las curvas anteriores, las series de tiempo de Villamontes fueron rellenadas por

correlación con los datos de Misión La Paz y se recortaron algunos caudales máximos por

considerarlos exagerados con los siguientes argumentos : i) los caudales de Villamontes son mucho má s

importantes que los de Viña Quemada más San Josecito, aspecto que sólo se justificaría si los aporte s

entre Viña Quemada y San Josecito podrían justificar un incremento de tal naturaleza y ii) algunos

caudales en crecidas en Villamontes son 40% mayores a los de Misión La Paz y considerando que en e l


Hidrología e Hidráulica FluvialIng . Juan Carlos Sauma Haddad - RNI : 6182

6/35

Estación : VILLAMONTE SCurvas de Calibració n

12000 -

10000

8000 -

4000

2000 -

o

-T-01/08/1973T-01/04/1974T-01/03/1975T-10/07/1977T-12110/1977T-29/04/1978T-29/06/1978T-2110211979 T-0210211980

T-28/05/1980T-06/12/1980T-01/0811983

---T-31/10/1983T-27/11/1983 T-01/04/1984

T-01/02/1985T-01/08/1988T-01/06/1990T-01/01/199 1T-01/04/1995T-30/01/1997T-01/04/2000

-- -- T-08/06/2002

400

500

60 0Cota en escala (cm)

0 30 0200100 800 1000700 900


tramo no hay aportes importantes, los caudales por infiltración y evaporación no justifican esa s

diferencias . En este sentido, se pueden realizar los siguientes comentarios :

■ Relación Villamontes – [Viña Quemada + San Josecito] : El área de la cuenca de aporte

hasta Viña Quemada es de 13449 km2 y para San Josecito se tiene 48130 km 2 .

Considerando que el área hasta Villamontes es de 80711 km 2, la relación resulta ser 1 .3 1

veces . Por otro lado, la zona con mayores intensidades de precipitación se presenta en e l

subandino, es decir entre Viña Quemada, San Josecito y Villamontes . Ahora bien, para qu e

el factor 1 .31 sea aplicable para transformar áreas de aporte en caudales, tiene que existi r

una lluvia simultánea que cubra toda la cuenca . Al respecto, se puede mencionar que las

máximas crecidas de los dos últimos años hidrológicos (Febrero 2005 y Enero 2006) ,

presentan hidrogramas de dos picos que permitirían suponer el aporte desfasado del Pilay a

y del Pilcomayo. También se ha observado que en ambos casos se presenta cobertura total

de nubes (se aclara que cobertura de nubes no es sinónimo de precipitación) por el ingreso

de un frente de aire húmedo del océano atlántico desde el norte del Brasil, que choca con l a

cordillera de los Andes y gira hacia el sur y se estaciona cubriendo toda la cuenca alta de l

río Pilcomayo y este fenómeno se prolonga aproximadamente por una semana . Luego ,

ingresa un frente de aire frío del sur que provoca la condensación y por tanto la s

precipitaciones. En el escenario mencionado, la hipótesis de simultaneidad no e s

despreciable .

■ Relación Villamontes – Misión La Paz : La diferencia de caudales entre Villamontes y

Misión La Paz en época de estiaje se debe a la evaporación y a la infiltración, sin lugar a

dudas. Sin embargo, en crecidas se debe mencionar que el tiempo de tránsito entre

Villamontes y Misión La Paz es de 1 a 2 días y el nivel freático en la planicie d e

inundación se encuentra por encima del nivel en el cauce principal, aspectos que n o

permiten justificar las diferencias de caudales en los ordenes de magnitud mencionados .

No obstante, también se debe considerar el almacenamiento en el tramo que es important e

y genera una reducción del pico de caudal con volumen de agua constante y también lo s

DESBORDES hacia territorio argentino y paraguayo que representan una disminución de l

caudal por pérdida de agua en el sistema .

Por lo expuesto, se realizó la correlación entre los máximos caudales observados en Villamontes y lo s

máximos observados en Misión La Paz, sin recortar ningún valor y los resultados obtenidos son :

OQ = QVM' QMLPZ ;=, 4 10 -5 Q2VM + 0.1773 QVM


Hidrología e Hidráulica FluvialIng. Juan Carlos Sauma Haddad - RNL• 6182

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El análisis de la reducción de la capacidad de transporte en términos relativos, permite establece r

disminuciones de hasta el 40 % para los caudales máximos registrados, que son los que transportan l a

mayor carga de sedimentos .

REDUCCION DEL CAUDAL ENTRE LAS ESTACIONES DE AFORO VILLAMONTES Y MISIÓN LA PAZ

9000

QvM Em' si

El valor de AQ se debe sobre todo a evaporaciones e infiltraciones en época de estiaje y en época d e

lluvias a desbordes (pérdida de masa) y almacenamiento en el tramo entre Villamontes y Misión La

Paz (amortiguamiento del pico del hidrograma con conservación de la masa) . Aforos futuros e

investigaciones sobre la capacidad de almacenamiento en el tramo Villamontes — Misión La Paz ,

permitirán optimizar la correlación anterior .

Por lo expuesto, se considera que los máximos caudales no deberían ser descartados a priori y

solamente aforos en crecidas son los que pueden clarificar esta situación de manera definitiva . En ta l

sentido y sobre todo considerando que se debe diseñar una nueva obra de toma, se ha decidido elabora r

nuevamente la ley altura — caudal con los datos del SENAMHI, sin recortar los máximos .

Los resultados obtenidos permiten realizar buenos ajustes estadísticos dividiendo la curva en cuatro

zonas :


Hidrología e Hidráulica Fluvia lIng . Juan Carlos Sauma Haddad - RNI: 6182

8 / 3 5

6000

o

y = 4E-05x2 + 0 .1773 xR 2 = 0 .9442

1

--4--

--I

•»

•—

♦I

— 1---- i ---

--

~1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

11000

12000


LECTURA DE ESCALAECUACIONES

COEFICIENTE D E

CORRELACION(h — h0 )

(h – ha ) < 1 m h – ho = 0 .1138 Q0 '611 Q = 33 .846 (h – h0 ) 1 62° R 2 = 0 .9823

1 m< (h – ha) < 2 .6 m h – ha = 0 .3339 Q0 .3053 Q = 36.33 .9 (h – h0 ) 3 .275 R 2 = 0 .993 3

2.6 m< (h – h a) < 5 m h – h0 = 0 .2051 Q °3799 Q = 64.728 (h – ha)2 '632 R2 = 0 .960 5

5 m< (h – ha) < 8 m h – ha = 0 .1427 Q 0 .4264 Q = 96 .174 (h -110)2.345 R2 = 0 .9127

-._

_ .RIO PILCOMAYO - ESTACION DE AFORO VILLAMONTES

h<1 m

1,00 +-

_ ._-

;-

-

- t0 .80

' -I

10.000 .40

5.00

1

¡

r- .

-j

~

11I I

---L-i I

15.00

20 .00

25 .00

30.00

I

35 .00

Caudal (m'/s] y = 0.1138x° .s m

R2 = 0.9823

RIO PILCOMAYO - ESTACION DE AFORO VILLAMONTE S1 m<h<2 .60 m

I

I3 .5 0

2 .50

1

,

_

.

_I,

I

i

I

I

I

~'II

.

,.

I

1 ,4 -

4

+ T ,

~ ~ ~ r

I325.00

425 .00

525 .00

625 .00

725 .00

82500

1 .50

I-

I- -

0 .5025 .00

125 .00

~I I225 .00

Caudal [m 3 Is] y = 0 .3339x° .3°53

R2 = 0.9933

INGENIERIA DEL AGUA SRLIng. Juan Carlos Sauma Haddad - RNI : 6182

Hidrología e Hidráulica Fluvial9/35


RIO PILCOMAYO - ESTACION DE AFORO VILLAMONTES2.60m<h<5 m

io ~I

T

700 .00

1200.00

1700 .00

,

2200 .00

2700 .00

3200 .00

3700 .00

4200.00

Caudal [m3/s]y = 0 .2051xo .3799

R2 = 0 .960 5

RIO PILCOMAYO - ESTACION DE AFORO VILLAMONTES5m<h<8 m

10.00 -

9.00

8 .00

7 .00

6 .0 0

5.00

4,00 . L b

3500 .00

4500.00L L I

5500 .00

6500 .00

7500.00—~—+ ~

8500.00

9500 .00

10500.00

11500.00

12500 .00

II ,[

Í I

- 1

[

Caudal [m3/s] y = 0 .1427x° 4264

R2 = 0.9127

Al aplicar las ecuaciones para estimar el caudal a partir de la lectura en la escala, se debe tener especia l

cuidado cuando se trabaja con valores próximos a los límites I m, 2 .6 m y 5 m respectivamente, pues

los ajustes estadísticos en estas situaciones presentan valores diferentes . Se recomienda tomar e l

promedio.

Si se comparan las leyes H — Q obtenidas recortando los picos con las obtenidas sin recortar ningú n

valor, se observa que se obtienen en ambos casos resultados similares hasta lecturas de escala del orde n


Hidrología e Hidráulica Fluvia l

Ing . Juan Carlos Sauma Haddad - RNI : 6182

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de 4 m. Para valores mayores aparecen diferencias que deberán ajustarse en el tiempo con nuevas

mediciones.

3 .3.

Análisis de sensibilidad

La sensibilidad de una estación de aforo se define como su respuesta en niveles a variaciones de l

caudal . Una estación es muy sensible cuando pequeñas variaciones de los caudales generan importante s

variaciones en el tirante, aspecto que permite medir los niveles con mayor precisión . Desde el punto de

vista matemático, la sensibilidad se expresa como la variación relativa del caudal con la altura, es deci r

dQ/Q/d(h-h o ) .

En el caso de la estación de aforo de Villamontes, la sensibilidad no es única, sino que varía con l a

hidrodinámica fluvial del tramo del río bajo análisis, según el siguiente detalle :

LECTURA DE ESCALAZONA

(h — h a )ECUACION SENSIBILIDAD

I (h – h a ) < 1 m Q = 33 .846 (h – h a) 1ózo dQ/Q/d(h- ha) = 1 .620 / (h – ha)

II 1 m < (h – h a) < 2 .6 m Q = 36 .339 (h – ha) 32~5 dQ/Q/d(h- ha) = 3 .275 / (h – ha )

III 2 .6 m < (h – ha) < 5 m Q = 64 .728 (h – ha) 2632 dQ/Q/d(h- ha ) = 2 .632 / (h – ha)

IV 5 m < (h – ha ) < 8 m Q = 96 .174 (h – ha) 2 '345 dQ/Q/d(h- ha ) = 2 .345 / (h – h a)

De las ecuaciones surge que la sensibilidad puede expresarse como :

dQ /Q /d(h- ho) = k/(h–ho)

La constante k resulta ser el indicador directo de la sensibilidad y su valor varía entre un mínimo d e

1 .620 y un máximo de 3 .275. Es evidente que la constante k tiene que ver con la capacidad d e

transporte de la sección del río para diferentes valores de la lectura de la escala .

3.4 .

Mediciones futuras

Se identifican dos tipos de investigaciones de campo a realizar en el futuro :

al- Estratigrafía : Con los trabajos realizados a la fecha, no queda duda alguna de que la

capacidad de descarga de la sección transversal de la estación de aforo depende de l a

estratigrafia . Por tanto, conocer el tipo de material aluvional en profundidad es determinant e

para realizar controles de calidad entre los aforos y la capacidad de descarga de la secció n

transversal . Se sugiere realizar al menos 4 sondeos de 15 metros de profundidad cada uno ó

hasta alcanzar la roca que podría encontrarse a profundidades menores .



11 / 3 5


4- Nuevos aforos : Considerando que los máximos caudales todavía no están del todo definidos ,

se considera importante el aforo de crecidas en el futuro para ajustar las curvas y la s

ecuaciones empíricas ya determinadas . Aforos de caudales medios y en época de estiaj e

permitirán optimizar lo ajustes estadísticos ya realizados .

4 .

CRITERIOS DE CÁLCULO

Para tener una idea general de las diferencias al trabajar con las dos series de tiempo mencionadas, a

continuación se presentan los parámetros estadísticos para ambos casos :

PARAMETRO

ESTADISTICO

CAUDALE S

SERI E

COMPLET A

l m3 / sl

CAUDALE S

SERIE CON VALORE S

MAXIMO S

SELECCIONADO S

Im'/sl

Media aritmética 260.62 232 .84

Máximo 11790 .00 7217 .00

Mínimo 10 .75 10 .7 5

Desvío Standard 507 .71 386 .7 8

Coeficiente de Variación 1 .95 1 .66

Asimetría 6.48 4 .5 3

P(Q>Qo) = 5% 1089 .00 972 .3 0

P(Q>Qo) = 50% - Mediana 77 .17 82 .1 6

P(Q>Qo) = 95% 17 .24 22 .24

De la tabla, se considera oportuno realizar los siguientes comentarios :

4- Se observa que la asimetría de los registros es positiva, lo que significa que la función densida d

de probabilidad real tiene un sesgo hacia los valores mayores con relación a la distribución d e

Gauss . Una asimetría pronunciada (6 .48 ó 4 .61) significa que los picos de crecidas tienen un a

gran influencia en los valores medios y que para análisis de disponibilidad de agua si n

estructuras de regulación, la media no es un valor representativo .

4. El valor mínimo coincide en ambos casos .

4- Los caudales máximos presentan una diferencia apreciable, justamente por los recortes y a

mencionado .


Hidrología e Hidráulica Fluvia lIng . Juan Carlos Sauma Haddad - RNI: 6182

12 / 35


Considerando que el presente trabajo tiene la finalidad de apoyar la concepción de obras de ingeniería ,

para definir parámetros de diseño se han adoptado los siguientes criterios de trabajo :

.1- Disponibilidad hídrica : Interesa los volúmenes de agua disponible con diferente probabilida d

de excedencia, por tanto se trabajó con la serie de tiempos elaborada por el Proyect o

Pilcomayo que define una menor disponibilidad hídrica .

-0► Crecidas : Interesan los caudales máximos, y es por ello que se trabajó la serie de tiempos d e

caudales sin el recorte de los picos .

1 Caudales mínimos : Ambas series arrojan resultados similares .

Si bien los dos primeros criterios pueden ser cuestionados por ser contradictorios entre sí, desde e l

punto de vista práctico tienen la ventaja de estar del lado de la seguridad .

5 .

DISPONIBILIDAD HIDRIC A

5.1 .

Caudales medios mensuale s

Las series de caudales medios mensuales disponibles cubren el periodo Septiembre 1973 – Agosto

2005, es decir que se dispone de 32 años hidrológicos completos que permitieron definir :

.l- Caudales medios mensuales representativos del periodo, máximos y mínimos medio s

mensuales y los desvíos estándares .

1 Caudales con diferente probabilidad de excedencia. El derrame anual y el derrame acumulad o

respectivo .

.4- El volumen de regulación requerido para la compensación interanual es 21632 hm 3 . El derrame

medio es igual a 7468 hm 3 /año. El ajuste estadístico de los derrames respecto del derram e

medio en 32 años, difiere levemente del derrame medio, aspecto que permite establecer qu e

pareciera que existe un ciclo interanual bastante bien definido que podría tener un periodo d e

20 a 25 años y que con observaciones de algunos años adicionales esta situación podría se r

clarificada .

t El volumen de regulación requerido para la compensación anual es 3639 hm 3, es decir 5 .94

veces menos que el volumen de regulación interanual .

4- La demanda de agua máxima para el riego de las 5000 has totales del módulo inicial de l

PROVISA es 3 .26 m 3 /s . Los mínimos caudales se presentan en agosto y el caudal mínimo

medio mensual es de 11 .18 m 3/s . Es decir que, es posible satisfacer la demanda sin regulació n

sin inconvenientes .



13 / 35


ESTACION DE AFORO VILLAMONTESCAUDALES MEDIOS MENSUALES [m3/s]

AÑO SEP OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO MODULO1973 -1974 31 .53 31 .91 46.35 131 .50 384.40 1444.00 761 .70 602.30 104 .20 69.76 57.43 62 .27 302.651974 - 1975 40.34 43.92 36.49 140.30 606.60 1088.00 556.70 230.80 135 .30 82 .37 64.29 53 .33 251 .451975 - 1976 56.58 49.16 81 .06 197 .20 591 .40 865 .80 358.70 136 .80 91 .21 57 .94 46.00 37 .44 210.1 91976 -1977 35.54 17.21 25.98 80.97 229.70 432 .70 654.10 215 .10 99.90 51 .93 39.00 32 .10 158.1 21977 -1978 32.38 45.92 135.40 284 .10 487.60 1166.00 398.50 270 .00 101 .70 65 .40 46.90 37 .49 249.901978 -1979 29.05 27 .01 77.32 439 .70 1268.00 1185 .00 865.70 392 .10 151 .50 93 .86 79.92 58.01 385.031979 -1980 45.26 50 .46 81 .84 305 .90 468.90 313 .20 565.50 235 .60 82 .09 60 .95 53.19 44.91 192.271980 - 1981 35.94 54 .05 59.55 111 .90 623.40 981 .80 670.70 346 .70 113.40 70 .60 55.17 51 .91 260.1 91981 - 1982 49.32 41 .72 105.70 345.00 656.20 424 .50 1096.00 393 .40 147.20 79 .90 61 .48 48,74 287.731982 -1983 46.37 56 .67 74.71 184 .10 224.10 226 .00 160.20 99 .84 78 .54 50 .84 38.20 19.75 104.3 51983 - 1984 14.24 14.99 45.99 122.90 1042.00 1567.00 1954.00 445 .30 184.80 96 .47 70.67 65.16 463.091984 - 1985 49.17 88 .76 365.40 445 .80 416,00 1855 .00 771 .00 262 .70 137 .70 86 .04 67.17 57 .53 373.5 41985 - 1986 59.67 48 .26 452.60 583 .60 1173.00 487 .70 1440.00 561 .50 145.90 97 .97 75.35 59.56 432.991986 - 1987 37 .87 43 .92 69.91 556 .60 1509.00 387 .50 232.80 154 .30 109.70 68 .32 47.64 36.29 272.251987 -1988 30.43 55 .64 100.30 130 .20 280.80 394 .00 992.60 823 .10 199.20 112 .40 74.95 52 .53 269.5 41988 -1989 38.43 37 .80 30.61 139 .30 331 .20 180 .50 219.70 331 .40 102 .10 81 .06 43.61 34.47 130.541989 -1990 28.97 33 .04 48.40 160 .80 285.00 400 .40 216.90 147 .60 51 .76 41 .36 34.28 29.98 121 .5 51990 -1991 20.16 50 .65 271 .10 206 .40 729.80 491 .10 772.10 227 .30 68.24 44 .43 36.53 27 .40 244.561991 - 1992 26.52 27.21 74.21 67 .03 805.70 544.70 270.50 75 .00 41 .25 28 .95 31 .04 24 .46 166.231992 - 1993 19.20 43.74 76.65 205 .50 547.90 232 .80 535.50 179 .30 67 .46 42 .47 35.91 32 .17 168.661993 - 1994 28.88 36 .80 156.50 271 .00 259.50 628 .80 254.10 109 .90 101 .70 29 .61 17.71 11 .18 155.791994 - 1995 14.47 66.05 114.70 199 .70 570.10 333 .60 815.10 183 .90 75.87 45,62 38.09 29.87 207.3 41995 - 1996 25.90 24 .93 53.77 174 .70 330.30 390 .00 309.80 193 .30 176.40 39 .56 27.08 17 .88 145.7 31996 -1997 25.76 23 .51 95.82 215 .20 596.90 1631 .00 1048.00 353 .50 94.92 64 .81 50.23 43.16 345.461997 -1998 59.96 43 .15 79.79 80 .43 149.30 202 .40 244.80 157 .80 65.09 28.00 41 .23 27 .58 97.621998 -1999 18.95 44 .37 211 .10 107 .10 251 .50 555 .90 1405.00 345 .10 93.57 58.82 42.12 33.53 262 .6 81999 - 2000 35.06 48 .21 41 .69 64 .90 592.50 453 .00 639.10 216 .00 98.29 67 .75 52.09 42.05 194.932001 - 2001 29.62 42 .68 56.51 162 .10 761 .30 1502 .00 766.40 182 .80 95.05 61 .97 50.76 39.09 305 .2 72001 - 2002 29.13 36 .19 54.09 109 .70 125.00 693 .90 281 .90 234 .50 60.90 35 .40 64.77 66.30 145 .5 12002 - 2003 57.88 170 .10 147.10 175 .50 786.40 354 .50 729.50 212 .40 81 .16 48.03 38.49 26.67 235.9 72003 - 2004 21 .46 30 .43 33.68 377 .00 976.30 566 .20 380.60 306 .70 132.90 66.79 46.46 35.01 246 .722004 - 2005 26.90 25 .82 51 .43 219 .10 345.00 933 .40 289.00 251 .10 73.98 46.20 39.22 39.93 190.1 3

Media 34.40 45 .38 104.87 218 .60 575.15 716 .01 645.51 277 .41 105.09 61 .74 48.91 39.93 236 .8 1Desvío Standard 12.93 27 .07 96.33 136 .03 336.55 475 .57 416.89 158 .62 38.62 21 .67 15.00 14.30 92.6 1Máximo 59.96 170 .10 452.60 583 .60 1509 .00 1855 .00 1954.00 823 .10 199.20 112.40 79.92 66.30 463 .0 9Mínimo 14.24 14 .99 25.98 64 .90 125.00 180 .50 160.20 75 .00 41 .25 28.00 17.71 11 .18 97 .62

CAUDALES MEDIOS MENSUALES - VILLAMONTES2000

1800 - -- -

1600

- -

-

1400 -

-

1200E

1000

á

800 - - --

600

400 .

200 -

^-~ ----~o -~• -•-~SEP

OCT

NOV

DIC

ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

Tiempo [Meses]

D Mínimo 0Desvío Standard ■Media ® Máximo

Caudales medios mensuales extraídos de : Philippe Vauchel, Aurélie Malbrunot y Aguilar, Isabel : Análisisis, critica y tratamiento de los datos hidrométricos dela cuenca alta del río Pilcomayo disponibles aguas arriba de Misión La Paz. Proyecto Pilcomayo, Marzo 2006 .



ESTACION DE )CAUDALES MEDIOS MENSUALES SEGUN AÑOS HIDROLOGICOS [m 3/s ]

AÑO / Mes 73174 74175 78/7 6 76/77 77/78 78/79 79/80 80181 81/82 82/83SEP 31 .53 40 .34 58.58 35 .54 32.38 29.05 45.26 35.94 49 .32 46 .3 7OCT 31 .91 43 .92 49.16 17 .21 45 .92 27 .01 50 .46 54 .05 41 .72 56 .67NOV 46 .35 36 .49 81 .06 25 .98 135 .40 77 .32 81 .84 59 .55 105 .70 74.7 1DIC 131 .50 140.30 197.20 80 .97 284 .10 439 .70 305 .90 111 .90 345.00 184 .1 0ENE 384.40 606 .60 591 .40 229 .70 487 .60 1268 .00 468 .90 623 .40 656.20 224 .1 0FEB 1444.00 1088.00 865.80 432.70 1166 .00 1185 .00 313 .20 981 .80 424.50 226 .00MAR 761 .70 556.70 358.70 654.10 398 .50 865 .70 565 .50 670 .70 1096.00 160 .20ABR 602.30 230.80 136.80 215.10 270 .00 392 .10 235 .60 346 .70 393 .40 99 .84MAY 104.20 135.30 91 .21 99.90 101 .70 151 .50 82.09 113 .40 147 .20 78 .54JUN 69 .76 82.37 57 .94 51 .93 65.40 93.86 60 .95 70 .60 79 .90 50.84JUL 57 .43 64.29 46 .00 39.00 46.90 79.92 53.19 55.17 61 .48 38.20AGO 62 .27 53.33 37 .44 32 .10 37.49 58.01 44.91 51 .91 48 .74 19.75

Derrame anual [hm' / anoJ 9544 .25 7929 .59 6628 .45 4986 .53 7880 .71 12142.22 6063 .43 8205.45 9073 .91 3290.90Derrame acumulado [hm'] 9544 .25 17473 .84 24102 .30 29088 .83 36969 .54 49111 75 55175 .18 63380.64 72454 .55 75745 .45

Derr. Acum. - Derr_ Medio scum . 2076 .17 2537 .67 1698.04 -783 .52 -370.90 4303 .23 2898 .57 3635 .94 5241 .77 1064 .58CAUDALES MEDIOS MENSUALES CON DIFERENTE PROBABILIDAD DE EXCEDENCIA [m3/s]No. de Orden

1

2

3

4

5

6

7Prob . de Excedencia

0 .031

0.06

0 .09

0.13

0.16

0.19

0.22

59.96

59 .67

57.88

56 .58

49 .32

49 .17

46 .37

170.10

88 .76

66.05

56.67

55 .84

54 .05

50 .65

452.60

365.40

271 .10

211 .10

156 .50

147 .10

135.4 0

583.60

556.60

445 .80

439.70

377.00

345.00

305.9 0

1509 .00

1268.00 1173 .00 1042.00

976.30

805.70

786.40

1855 .00

1631 .00

1567 .00

1502.00

1444.00

1185.00

1166.0 0

1954 .00

1440,00 1405 .00 1096 .00 1048.00

992.60

865.70

823 .10

602 .30

561 .50

445 .30

393 .40

392.10

353.50

199 .20

184.80

176 .40

151 .50

147.20

145.90

137 .70

112 .40

97 .97

96 .47

93 .86

86 .04

82 .37

81 .06

79 .92

75 .35

74 .95

70 .67

67 .17

64 .77

64 .29

66 .30

65 .16

62.27

59 .56

58 .01

57 .53

53 .33

8

9

1 00 .25

0.28

0 .3 1

SE POCTNOVDICENEFE BMA RABRMAYJU NJU L

AGO

45 .26

40.34

38 .43

50 .46

49.16

48 .2 1

114 .70

105.70

100 .30

284.10

271 .00

219 .1 0

761 .30

729 .80

656.20

1088.00

981 .80

933.40

815.10

772 .10

771 .00

346.70

345 .10

331 .40

135 .30

132 .90

113.4 0

79 .90

70 .60

69.7 6

61 .48

57.43

55.1 7

52 .53

51 .91

48 .7 4

SEP

OCT

NOV

DIC FEB

MAR

ABRTiempo Memel

EN E

I -456 Máximo -B- 25% 50% -^,u-• 75% -~--Minima 1

JUNMAY JUL AGO

CAUDALES MEDIOS MENSUALES CON DIFERENTE PROBABILIDAD DE EXCEDENCIAEBTACION DE AFORO VILLAMONTES

WYS'[O6.0161.W'

. . _

2000 .00

500.0 0

0 .00

83184 8485 8586 8615714.24 49.17 59,67 37.6 714.99 88 .76 46.26 43.9245 .99 365 .40 452.60 69.9 1

122 .90 445 .80 583.60 556.601042 .00 416 .00 1173.00 1509.001567 .00 1655 .00 487 .70 387 .501954 .00 771 .00 1440 .00 232 .80

445 .30 262.70 561 .50 154 .30184.80 137.70 145 .90 109 .70

96.47 86.04 97 .97 68 .3270.67 87.17 75 .35 47 .6465.16 57.53 59 .56 36 .29

14603.86 11779.95 13654.79 8585 .61 E90349.31 102129 .26 115784.05 124359.66 13:8200.35 12512 .22 18698.92 19816.44 2C

1 10.34

1 20.38

1 30.41

1 40 .4 4

37 .67 35 .94 35.54 35 .0646 .26 45 .92 44 .37 43 .9295 .82 81 .84 81 .06 79 .79

215.20 206.40 205.50 199 .70623.40 606.60 596.90 592 .50865.80 693.90 628 .80 566 .20766.40 761 .70 729 .50 670 .7 0306.70 270.00 262 .70 251 .1 0109.70 104.20 102 .10 101 .7 0

68.32 67 .75 66 .79 65 .4 053.19 52 .09 50 .76 50.2 344.91 43 .16 42 .05 39.93

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Caudales medios mensuales extraídos de : Philippe Vauchel, Aurelie Malbrunot y Aguilar, Isabel : Análisisis, crítica y tratamiento de los datos hidrométricos de la cuenca alta del río P

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RIO PILCOMAYO - REGULACION INTERANUA L

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PERIODO DE MODULO DERRAME ACUMULADO FLUCTUACION RESPECTO VOLUMEN DE

ORDEN

TIEMPO ANUAL

INTERANUAL REAL

MEDIO DIFERENCIA DE LA MEDIA REOULACION

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2

74/75 251 45 7929.59 7468 .09 17473 .84 14936.17 2537 .67 -4930.42

3

75176 210.19 6628.45 7468 .09 24102 .30 22404.26 1698 .04 -5770.0 5

d

76/77 158.12 4986.53 7468 .09 29088 .83 29872.35 -783.52 -8251 .61 784

5

77/78 249.90 7880.71 7468 .09 36969 .54 37340.43 -370 .90 -7838.996

78179 385.03 2142.22 7468.09 49111 .75 44808 .52 4303 .23 -3164.8 5

7

79/80 192.27 6063.43 7468 .09 65175 .18 52276.61 2898 .57 4569 .518

80481 260.19 8205.45 7468.09 63380 .64 59744 .70 3635 .94 -3832 .1 5

9

81/82 287.73 9073.91 748809 72454 .55 67212 .78 5241 .7 710

82183 104.35 3290.90 7468.09 75745 45 74880 .87 1064 .58 6403 .50

11

83/64 463.09 14603.96 7468.09 90349 .31 62148 .% 8200 .35 732 .2712

84185 373.54 1177995 7468.09 102129.26 89617 .04 12512 .22 5044 .1 313

85/86 432.99 13654.79 7468.09 115784 .05 97085 .13 18698 .92 11230 .84

14

86187 272.25 8585 61 746809 124369.66 104553 .22 19816 .M 12348 .3615

87/88 289.54 8500,24 7460.09 132869.90 112021 .30 20648 .60 13380 .5116

86/89 130.54 4116 .65 7466009 136966.55 119489 .39 1]497 .18 10029 .0717

89/90 121 .55 3833 .19 7468.09 140819.74 126957 .48 13882 .27 6394 .1 818

90/91 244 .56 7712 .52 7468.09 148532.26 134425 .56 14106 .69 6638 .61

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91/92 166 .23 5242 .31 7468.09 153774.57 141893 .65 11880 .92 6412 .8320

92/93 168 .66 5318 .63 7468.09 158093.40 149361 .74 9731 .66 2263 .5821

93/94 155 .79 4913 .12 7468.09 164006.52 156829.82 7176.70 291 .39

22

9495 207 .34 6538 .55 7468.09 170545.07 164297.91 6247 .16 -1220.9323

95/96 145 .73 4595 .59 7468.09 175140.66 171786,00 3374.66 4093.42

24

96/97 345 .46 10894 .54 7468.09 166035.20 179234.09 6801 .12 -666.9725

97198 97 .62 3078 .66 7468 .09 189113.86 186702.17 2411 .69 -5056.3 9

26

98/99 26268 8283 .79 7468.09 197397.65 194170.26 3227.39 4240.6 9

27

99/00 194 .93 8147 .39 746809 203545.04 201838.35 1906.70 -5561 .3 9

28

2000101 305 .27 9626 .84 7468 .09 213171.89 209106.43 4065.45 -3402.6 3

29

2001/02 145 .51 4588 .74 7468 .09 217760.62 216574.52 1186.10 -6281 .9 9

30

2002/03 235 .97 7441 .69 7468 .09 225202.31 224042.61 1159 .71 6308.3 8

31

2003104 246 .72 7780.51 7468 .09 232982.82 231510 .69 1472 .13 -5995.9 6

32

2004/05 190 .13 5995.96 7468 .09 238978 .78 238978 .78 0.00 -7468.09 2184 0

Caudal m44NO .coral 286.81 Volumen G npWSelón InO.muN requerNlo (11m ']: 28032

Csudale. medios roen. .6ea e.trakloa de : Philippe V80068/, Aure6e Malbrunot y A9uilm, l0b0 : A 10//o.eie, critica y tratamiento M8 1os datos bldrom6bi.s dei s

aren . alta del do Pilcomayo dieponib4m aguas 00 ibe de Miei%n La Paz. Proyecto Pilcomayo, Mar. 2006 .

ESTIMACION DEL VOLUMEN DE REGULACION - COMPENSACION INTERANUA L

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DESVIO DEL DERRAME RESPECTO DEL DERRAME MEDIO

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FLUCTUACION DEL DERRAME RESPECTO DEL PROMEDIO15046.00

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Tiempo (Años]

INGENIERIA DEL AGUA SRLIng . Juan Carlos Sauma Haddad - RNI : 6182



RIO PILCOMAYO - REGULACION ANUAL

No. DE

PERIODO D EORDEN

TIEMPO[1

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AG OCaudal medio anual [m 'ls] :

Caudales medios mensuales extraídos de : Philippe Vauchel, Aurélie Malbrunot y Aguilar, Isabel : Análisisis, crítica y tratamiento de los dato shidrométlicos de la cuenca alta del rio Pilcomayo disponibles aguas arriba de Misión La Paz . Proyecto Pilcomayo, Marzo 2006.

ESTIMACION DEL VOLUMEN DE REGULACION - COMPENSACION ANUAL

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CAUDAL MEDIO

DERRAME ACUMULADO DERRAME DIFERENCIAMENSUAL

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89 .1845 .38

117 .62104 .87

271 .82218 .60

566.6 1575 .15

1490.79718 .01

1855.90645,51

1673.1 5277 .41

719.05105 .09

272.4081 .74

180.0248 .91

126.7839 .93

103.50239 .42

(hm ')

[hm']

[hm'/ mas] [hm' l mes]

89 .16

620 .57

620 .57

-531 .4 1

206 .78

1241,13

620 .57

-1034 .35

478 .59

1861 .70

620 .57

-1383 .1 0

1045 .21

2482 .28

020 .57

-1437 .0 5

2536 .00

3102 .83

620 .57

-586 .8 3

4391,90

3723 .39

620 .57

668 .5 1

6065 .05

4343,96

020 .57

1721 .0 9

6784 .10

4964 .52

620 .57

1819 .58

7056 .50

5585 .09

620 .57

1471 .4 1

7216 .52

6205 .66

820 .57

1010 .8 7

7343 .29

8828 .22

620 .57

517 .07

7446 .79

7448 .79

620 .57

0 .00Volumen de regulación requerido pan la compensación anual [hm'] :

FLUCTUACION RESPECTO VOLUMEN DEDE LA MEDI A

[h m' I mes]-1151 .97-1654 .92-2003 .67-2057 .62-1187 .40

47.941100.531199.0 1850 .8 5390 .3 0-103 .5 0-820 .57

REOULACION

[hm']

1820

1437

18203639

. 3

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Tiempo [Mes■s ]11--Derrame Acumulado +-Derrame Medro Acumulado

DESVIO DEL DERRAME MENSUAL RESPECTO DEL DERRAME MEDI O

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1500.0 0

1000.00 -

500.0 0

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Tiempo [Mesas]

FLUCTUACION DEL DERRAME MENSUAL RESPECTO DEL PROMEDIO2500.00 12000.00 -1500.001000.00 -

500.00~E£Ép

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Tiempo [Meses]

-1500 .00-2000 .00 -

-2500 .00


Hidrología e Hidráulica Fluvia l17/35


5.2 .

Caudal ecológic o

No es posible extraer del río el 100% de su caudal . Debe existir un caudal mínimo denominad o

ecológico para garantizar la biodiversidad . Existen varias definiciones de caudal ecológico y por l a

presión que existe a nivel mundial sobre el agua, los criterios de como se debe determinar son varios y

muy diferentes entre sí .

En la legislación Boliviana, en el Reglamento en Materia de Contaminación Hídrica de la Ley de l

Medio Ambiente, se tiene definido el tema . El artículo 48 textualmente dice :

"El caudal de captación de agua y el caudal de descarga de aguas residuales crudas o tratadas

deberán ser, como promedio diario, menores al 20% del caudal mínimo diario del río, con u n

periodo de retorno de 5 años" .

A partir de las series de caudales de la estación Villamontes se determinaron los mínimos anuales y

luego se estimaron sus recurrencias con la distribución de Weibull .

ESTACIÓN DE AFORO VILLAMONTESCAUDALES MÍNIMOS CON DIFERENTE RECURRENCIA

DISTRIBUCION DE WEIBUL L

6 0

4 8

36 -

24

12

0o 5 10 15 2 0

Recurrencia (Años]



18 / 35


El caudal mínimo con 5 años de recurrencia es 15 .10 m 3 / s . El 20% de este valor resulta ser 3 .02 m 3 /s .

Es evidente que en estas condiciones no es posible un aprovechamiento hídrico como el presente si n

incorporar el concepto de regulación . Esto se debe a que la ley Boliviana reduce el problema del cauda l

ecológico a un simple cálculo de hidrología estadística sin considerar los aspectos biológicos . En ta l

sentido se considera que por la importancia estratégica que tiene el proyecto para el desarrollo de l

Chaco Boliviano, es necesario contar con investigaciones adicionales para definir el caudal ecológico y

su variación a lo largo de un ciclo hidrológico .

Por otro lado, se observa que la curva de caudales mínimos en función de la recurrencia tien e

asintóticamente a un valor del orden de 12 m 3 / s .

5.3 .

Nuevos proyectos de riego

El PROVISA tiene como meta regar al menos 40 .000 has de la extensa superficie cultivable que se

encuentra aguas abajo de Villamontes . En tal sentido, el módulo inicial representa aproximadamente e l

10%, por cuanto de las 5000 has totales 4216 has son cultivables y la diferencia son tierras d e

protección. Considerando el concepto de caudal ecológico y la posibilidad de que Argentina y

Paraguay también utilicen las aguas del río Pilcomayo, se requiere investigaciones adicionales par a

determinar cuál es la superficie regable máxima sin regulación .

6 .

CRECIDAS

6.1 .

Valores extremo s

Para estimar crecidas con diferente recurrencia se utilizó la metodología propuesta por Gumbel . Com o

ya se manifestó, existen lecturas discontinuas de caudales y niveles en la estación Villamontes desde e l

año 1973 a la fecha . De los registros se seleccionaron los máximos valores anuales de caudales y

niveles . De ésta forma se logró una serie de caudales que representa los máximos anuales de 33 años d e

registro . Debido a que la serie disponible sólo incluye 33 valores, se ha realizado el ajuste de las

recurrencias de acuerdo al criterio del US Water Resources Council de 1981 y el US Army Corps of

Engineers de 1972 .


Hidrología e Hidráulica Fluvia l

Ing . Juan Carlos Sauma Haddad - RNI : 6182

19 / 35

VALORES EXTREMOS DE CAUDALES - ESTACION VILLAMONTES

No. d eorden

Caudal

F (Q )[m' 1 s]

P(Q<Qo)Recurrencia

[Años ]1 565.70 0 .105 1 . 1

2 588 .00 0 .107 1 . 13 815 .52 0 .131 1 . 24 979 .70 0 .151 1 . 25 981 .95 0 .151 1 . 26 1287 .00 0 .190 1 . 27 1524.00 0 .223 1 . 38 1633 .00 0 .239 1 . 39 1698 .01 0 .248 1 . 310 1706 .00 0 .250 1 . 311 1944 .00 0 .285 1 . 412 2186 .00 0 .323 1 . 513 2216 .00 0 .327 1 . 514 2450 .00 0 .364 1 . 615 2454 .62 0 .365 1 . 616 2613.00 0 .389 1 . 617 2935.61 0 .440 1 . 818 3401 .00 0 .510 2 . 019 3463 .00 0 .519 2. 120 3876.00 0.577 2 .421 3975 .00 0.590 2 .422 3987 .00 0 .592 2 .423 4401 .00 0 .644 2 . 824 4401 .06 0 .644 2 . 825 4618 .00 0 .670 3 . 026 4839 .00 0 .694 3 . 327 5719 .65 0 .778 4 . 528 5814 .05 0.786 4 . 729 8033 .00 0 .911 11 . 230 8922 .00 0 .938 16 . 131 9222 .00 0 .945 18 . 332 11321 .70 0 .977 43 . 933 11790 .00 0 .981 53 . 5

Valor Extremo 11790 .0Media 3829 . 1Desvío Standard 3007 .4

1 / Coef. Alfa 2345 .8Moda (u) 2475 .2F (Q) :P(P<Po) :

Función distribución acumulativa .Probabilidad de que el caudal sea menor que 00 .

Recurrencia

Yt

Caudal

Prob. Esperada R Ajustada[Años]

[-]

[m' / s]

[-]

[Años ]1 .50 -0 .09 2254 .562 .00 0 .37 3334 .925 .00 1 .50 5993 .66

10 .00 2 .25 7753 .98 0 .101 1 020 .00 2 .97 9442 .52 0 .051 1 950 .00 3 .90 11628 .1 6

100 .00 4 .60 13265 .99 0 .015 69250 .00 5 .52 15422 .4 6

1000 .00 6 .91 18677 .89 0 .002 44610000 .00 9 .21 24080 .25

Yt : Función de Fischer y Tippet - Distribución de GumbelR Ajustada Ajustes propuestos por US Water Resources Council, 1981 y US Army I

Engineers, 1972 .

CAUDALES CON DIFERENTE RECURRENCI30000

25000

15000wb

tau 10000

5000

01 .00 10110 .00 100 .00

1000 .0 0Recurrencia [ Años ]

CAUDALES Y NIVELES MAXIMOS ANUALES REGISTRO SDEL SENAMHI

SERIE DE CAUDALES ADOPTADA PARA E LCALCULO

AFO Cauda l

tm'isiLectura escal a

I m)Fech a

197 31974 3975 .00

2 .8 14 .95

31/08/199 317l02/197 4

1975 3463 .00 4 .5 61976 2186 .00 3 .75 13/02/197 61977 1287 .00 3 .09 02/03/197 7

--- i1978 3987 .00 4 .95 02/02/197 8

1979 8922 .00_

6 .84 31/01/197 9

1980 1944 .00 3 .62 01/01/198 0----198 1

--1982

2450 .0 0~--. 4618 .00

3 .9 3--

5 .0731/12/198 1

- -- 07/03/198 21983 565 .70 2 .32 19/01/198 31984 11790 .00 7 .82 22/03/198 41985 4401 .00 5 .0 71986 1524 .00 3 .3 20_0_0_0_ 23/12/198 6

-1987 3876 .00 4 .89 12/01/198 7--

1988---- -

_ .-__.1989 -- - 979.70 2 .94 02/04/198 9

---^1990 588 .00 2 .4 11991 2613 .00 4 .50 14/01l199 1

---1992 3401 .00 4 .96 16/01/1992---__----1993 2216 .00

4 .11 10103/1993

1994 1633 .00 3 .80_ 03/02/19941995 1706 .00 ^

3 .53199619971998 -~

-- -`- -- -

2 .60-- - 5.7 1

3 .46

18/03/96-04/04/9615/02/199724/11/1998

1999 --

7 .64 22/03/1999

20002001 -'2002 -~---

-_

-- -

5-1 15 .7 53 .98

25/01/200020/02/200 117/02/2002

`- -2003 !- -~ 4 .26 - 17/03/20035 .93~-7 .00

--- 01/01/200414/021200 5-

--

200 4

2005

4839 .0 09222 .0 0

2006 8033 .00 6 .60 23/01/2006

Cote cero escala :SENAMHI :100008 .00

AÑO Caudal

¿q~'11p1u.-

1973 981 .953975 .00_1974

.__001975 3463 .001976 2186 .001977 1287 .001978 3987 .00

1979 8922 .001980~-_ _-__. 1944 .00-1981 2450 .00

-¡._1982--- 4618 .001983 _~ _565 .7 01984

__-11790 .00

1985 4401 .0 01986 1524 .0 0

~ -^1987 3876 .0019881989 __ 979 .7 01990 - 588 .0 01991 2613 .0 01992

- -' 3401 .0 01993 2216 .0 0

-- 1994_

1633 .0 01633 .0 01995i 1706 .001996 815 .521997

_- 5719 .65

1998 1698 .0 11999 11321 .702000 4401 .062001 5814 .05

-_2002 - 2454 .622003 2935 .6 12004 _-~ 4839 .00_ ._-

9222 .00200 5---2-006

_~__8033 .00

377 .54 msnmServicio Nacional de Meteorología e Hidrologí a


6.2 .

Hidrogramas de crecidas registrado s

La rehabilitación de la estación de aforo de Villamontes en el marco de la ejecución del Proyecto d e

Gestión de Integrada y Plan maestro de la Cuenca del Río Pilcomayo, ha permitido registrar lo s

hidrogramas de las máximas crecidas de los años hidrológicos 2004/2005 y 2005/2006 . El gráfico a

continuación muestra la variación de los niveles como una función del tiempo durante la época d e

lluvias .

8.00

7.00

CRECI DASESTACI

DE LA SON DE AFOR O

GESTI ONES

-- -

VI LLAMONTE S2005 Y 200 6

-

É&00

5.00ei

4.00 EL3.00

20D

—

—~

0.00

---

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0ó

o

o

g

q

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ó

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ó

q

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óó

ó

ó

ó

ó

ó

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0

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ó—.~ Ñ

~

é

Ó

~{

9D

co

N

N

V'

~Ó)

6)

V)

7N

N

r

11EtMPO

-5 __~J-

Máxima crecida de la gestión 2004 / 2005 :

El 14 de febrero de 2005 se produjo la máxima crecida del año hidrológico 2004/2005, con una lectur a

de escala máxima registrada a horas 22:00 de 7 m. El hidrograma de crecidas fue definido

indirectamente utilizando las funciones que vinculan la lectura de escala con los caudales con lo s

siguientes resultados :



21 / 35


MAXIMA CRECIDA 2004 / 200 5

1' 400000

10000.0 0

9000.00

8000.00

7000.0 0

+ 8000.00E 5000.00~

I

~ I~ .

-I.Í

+-_-r - --

-

2000.00~~+ I

1000 .00

0 .00 '~~~-_

MAXIMA CRECIDA 2004 1 2005 - CURVA DE DECAIMIENTO

1

_ _

0

6 12 18 24 30 38 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96 102 108 114 120 126 132 138 144 150 158 162 168 174 180 188'ITiempo (Horas]

10000 .00

100.00 t--- -

1

y = 45185e-"'3e'R 2 =g .881

i

i

---~75

85

85

105

115

125

135

145

155

165

17 5Tiempo (Horas]

MAXIMA CRECIDA 2004 / 2005 - HIDROGRAMA SIN FLUJO BAS E

--

r

+Í

~1

__ .-.-__

- -_

_.

r--

~._.

.--

--

fi

-

--.—~

-- -

-T —

—~

I--

--

, -

- - - I

~

-

i 1

+

-¡-

.t---

--,

! -- --

-

-t-

-

~--

~ ---

a

E

ts

10000.00

800000

800000

7000.00

6000.00

5000 .00

4000 .00

3000 .00

2000 .00

1000 .00

0 .006 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 38 38 40 42 44 46 48 50 52 54 58 58 60 82 84 88 68 70 72 74 78 78 8 0

Tiempo (Horas]



22 / 3 5


• El nivel máximo de 7 m corresponde a un pico del hidrograma de 9222 m' / s, caudal que tien e

una recurrencia aproximada de 20 años .

• El hidrograma presenta dos picos separados 14 horas, producto de dos lluvias consecutivas e n

la cuenca de aporte ó de un posible desfasaje de las ondas de crecidas que circulan por los río s

Pilcomayo y Pilaya . La determinación de si fue una segunda lluvia ó si se trata de un desfasaj e

de las ondas de crecidas, requiere de estudios adicionales .

• El tiempo de base del hidrograma ha sido estimado en 68 horas, es decir 2 .83 días. Si se

elimina el efecto del segundo pico, el tiempo de base es aproximadamente igual a 56 horas . El

tiempo para alcanzar el primer pico es de 12 horas .

• El flujo base ha sido separado a través de la curva de abatimiento propuesta por Horton, que

postula un decaimiento exponencial . El ajuste estadístico para ésta hipótesis es muy bueno ,

pues presenta un coeficiente de correlación de 0 .98, válido para lecturas de escala variable s

entre 3 .29 m y 2 .12 m . La constante de decaimiento exponencial es del orden de 73 .53 horas ,

es decir aproximadamente 3 días .

• Con fines de calibración de futuros modelos matemáticos, se hace constar que el máximo nive l

registrado en la estación de aforo fue 384 .54 msnmm, en el cruce subfluvial de Transierra SA

fue 365 .55 msnmm y en el cruce subfluvial de BG — Bolivia fue 343 .58 msnmm .

Máxima crecida de la gestión 2005 / 2006 :

El 23 de enero de 2006 se produjo la máxima crecida del año hidrológico 2005/2006, con una lectur a

de escala máxima registrada a horas 15 :00 de 6 .60 m . El hidrograma de crecidas también fue definid o

indirectamente utilizando las funciones que vinculan la lectura de escala con los caudales y los

resultados son :



23 / 35


0

12

24

36

48

60

72

84

96

108

120

132

144

158

188

180

192

204

216

228

240

Tiempo [Horas]

El nivel máximo de 6 .60 m corresponde a un pico del hidrograma de 8033 m 3 / s, caudal que tiene un a

recurrencia aproximada de 12 años . El hidrograma presenta primero dos picos separados 19 horas y

luego de 93 horas se presenta un nuevo pico . Los caudales asociados a los tres picos son 4332 m 3 /s ,

8033 m3/s y 5239 m 3 /s respectivamente . Una posible explicación de éste fenómeno sujeto a estudio s

adicionales es la siguiente : Se presentó una primera lluvia en toda la cuenca alta que generó dos ondas

de crecida que circularon por los río Pilaya y Pilcomayo desfasadas entre sí 19 horas y

aproximadamente 3 días después, producto de una nueva lluvia en sólo una parte de la cuenca s e

generó el tercer pico .

6.3 .

Caudales y recurrencias de diseñ o

Las obras hidráulicas deben ser diseñadas para un caudal determinado . Desde el punto de vista

económico no es posible ni realista diseñar para un caudal infinito (cota máxima posible), sino que se

debe adoptar un valor y asumir un determinado riesgo conocido con relación a que se presenten valores

mayores al seleccionado .

Los riesgos, desde el punto de vista estadístico, se vinculan con el concepto de recurrencia ó periodo d e

retorno, que se define como la inversa de la probabilidad de que un evento sea igualado ó superado . De

ahí que, sólo el Estado Boliviano tiene atribuciones para definir las recurrencias de diseño de las obras

hidráulicas . Lamentablemente, a la fecha no se cuenta con la legislación respectiva, en tal sentido se h a

acudido a la literatura especializada y al análisis de riesgos para definir la recurrencia de diseño de la

obra de toma .


Hidrología e Hidráulica Fluvial

Ing . Juan Carlos Sauma Haddad - RN1 : 6182

24 / 3 5

10000.00 -

9000.00

8000.00

7000,00a-- 6000.00 +--_ ._ -E 600000 '~j 4000 .00cR

3000 .0

0 2000.00~ I- -

1009 .0 0

0 .00

MAXIMA CRECIDA 2005/2006

- -

-i - - t---

- -

11 ,

i- -

--

~

-- - ,--

- l .

._--

---

- -' -4---

—

',_


Criterios de diseño generalizados para estructuras de control de agua .

Tipo de estructura

Periodo de retorno

ELV (años)

Alcantarillas de carretera sVolúmenes de tráfico bajos

5-1 0Volúmenes de tráfico intermedios

10-25

-Volúmenes de tráfico altos

50-100

-Puentes de carreteras

Sistema secundario

10-5 0Sistema primario

50-100Drenaje agrícola

Culverts

5-50

-Surcos

5-50

-Drenaje Urbano

Alcantarillas en ciudades pequeñas

2-25Alcantarillas en ciudades grandes

25-5 0Aeropuertos

Volúmenes bajos

5-1 0Volúmenes intermedios

10-2 5Volúmenes altos

50-100Diques

En fincas

2-5 0Alrededor de ciudades

50-200

-Presas con poca probabilidad de pérdidas d evidas (baja amenaza )

Presas pequeñas

50-100Presas intermedias

100+Presas grandes

-

50-100 %Presas con poca probabilidad de pérdidas d evidas (amenaza significativa)

Presas pequeñas

100+

50%Presas intermedias

-

50-100 %Presas grandes

100%Presas con poca probabilidad de pérdidas d evidas (alta amenaza) .

Presas pequeñas

-

50-100%Presas intermedias

100%Presas grandes

100%

ELV : Valor límite estimado.Fuente : Ven Te Chow, David Maidment, Larry Mays : Hidrología Aplicada. McGraw Hill, 1994 .



25 / 35


ANÁLISIS DE RIESGOS PARA DIFERENTES AÑOS DE OPERACIÓN DE LA OBRA DE TOM A

RECURRENCIA CAUDAL PROB. DE EXC.

RIESGO DE QUE EL CAUDAL SEA SUPERADO EN N AÑOS DE OPERACIÓN [%]

[Anos]

[m3/s]

P(Q>Qo)

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 .50

2254 .56

0.6667

99.5 9

2.00

3334 .92

0.5000

96.8 8

5.00

5993 .66

0.2000

67.2 3

10.00

7753 .98

0.1000

40.9 5

20.00

9442 .52

0.0500

22.62

50.00

11628 .16

0.0200

9.6 1

100 .00

13265 .99

0.0100

4.9 0

250 .00

15422 .46

0.0040

1 .98

500 .00

17050.77

0.0020

1 .00

1000 .00

18677.89

0.0010

0.5 0

10000 .00

24080 .25

0.0001

0.05

100.00

100 .00

100.00

100.00

100.00

100.00

100 .00

99.90

100 .00

100.00

100.00

100 .00

100.00

100 .00

89.26

96 .48

98.85

99.62

99 .88

99.96

99 .99

65.13

79 .41

87 .84

92.82

95 .76

97.50

98 .52

40.13

53 .67

64.15

72.26

78 .54

83.39

87 .1 5

18.29

26 .14

33.24

39.65

45 .45

50.69

55,43

9.56

13 .99

18.21

22.22

26.03

29.66

33 .10

3.93

5 .83

7.70

9.53

11 .33

13.09

14 .8 1

1 .98

2 .96

3.92

4.88

5.83

6.77

7 .70

1 .00

1 .49

1 .98

2.47

2 .96

3.44

3 .92

0.10

0 .15

0.20

0.25

0 .30

0.35

0 .40

100.00

100 .0 0

100.00

100 .0 0

100.00

100 .00

99.13

99 .48

90.06

92 .3 1

59.71

63 .58

36.38

39 .5 0

16.50

18 .16

8.62

9 .5 3

4.40

4 .8 8

0.45

0 .50

100.00

90.00

80.00

70.00

60.00 --

50 .00

40 .00

30 .00

20 .00

10 .00

RIESGO DE QUE EL CAUDAL SEA SUPERADO PARA DIFERENTES AÑOS DE OPERACIÓ N

'1111b...

\\~i~

MM.~7~.

.~~7

~`~~IIIII_

Op

--~.....o .00

9442.52

11628.16 I 13265 .99

15422 .46

17050.77 18677.89

24080 .257753 .985993.663334.92225t56

Caudal [m' / s

-6 5 -~10

15

20 — x—25 —e—30

35 ---~-°- 40L

Por lo expuesto y del análisis de valores extremos, se considera prudente diseñar la obra de toma para

un caudal de 15000 m3 / s, que tiene una recurrencia según cálculo del orden de 250 años . Sin embargo,

al aplicar la corrección propuesta por el US Water Resources Council de 1981 y el US Army Corps of

Engineers de 1972 para cortas series de tiempo, el valor se reduce aproximadamente a 100 años .

6.4. Caudales para la época de construcción

La planificación de la construcción debe contemplar que el año hidrológico empieza los primero día s

de Septiembre, esto significa que las primeras lluvias en la cuenca de aporte se presentan en ésta época .

Un periodo sin lluvias prolongado y de aproximadamente 5 meses (Abril - Agosto) se traduce en que

las primeras precipitaciones esencialmente generan humedad antecedente . Esto significa que las

primeras crecidas de importancia se presentan recién en Octubre ó Noviembre . A continuación s e

presentan los máximos caudales observados para los meses de interés.

INGENTERIA DEL AGUA SRL


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AÑO AGO SEP OCT NOV DI C

1974 - 96.20 125 .60 126 .70 736 .0_01975 _ 39.36 121 .50 - 193.90 473 .4 0

1976 44 .96 34.50 6 .20 21 .22 223 .0 01977 24 .90 48.61 110 .10 853.80 954 .40

_1978 26 .40

_24.03 33 .89 126.90 1624 .0 0

1979 87 .52 62.57 148 .70 437.70 1326.001980 68 .86 50.58 138 .70 164 .10 240.401981 62 .28 67.84 118 .30 350 .10 2450.00

1982 39 .19 114.70 139.60 213 .40 322 .501983 28 .45 25.16 _ 82 .05 163 .50 203 .1 01984 104 .50 76.37 393 .80 680 .00 1133.001985 31 .70 34 .22 26 .97 2769 .00 4401 .001986 25 .16 98.78 152 .80 1524 .00 _1987 23 .48 __ 33 .14 - - -

_1989 30 .00 52 .25 71 .24 220 .10 342 .4 01990 22.18 16 .33 93 .47 - 292 .8 01991 24 .08 49 .73 105 .50 220 .10 309 .8 0

1992 21 .40 22 .31 304 .30 - 770 .4 0

1993 25.70 53 .15 64 .21 221 .40 578 .6 01994

_14 .14 31 .39 188 .90 303.80 682 .2 0_

1995 19 .99 27 .35 55 .22 93.96 603.30

1996 14 .40 46.76 29 .05 272 .50 323.771997 125 .50 387.51 183 .65 187 .34 109 .381998 83 .67 62.49 49 .65 1698 .01 540 .271999 97 .10 128 .33 79 .49 165 .94 65 .8 12000 60 .77 48 .19 128.33 399 .97 73 .5 12001 60.77 44 .25 89 .29 117 .85 130 .472002 44.86 43 .05 125.91

__113 .46 84 .5 7

2003 28.02 38 .92 46 .71 55 .04 250 .4 62004 24.54 109 .14 125 .91 252.82 128 .642005 42.39 70 .25 108.80 308 .73 331 .65

Máximo 125 .50 387 .51 393.80

2769 .00 4401 .00

No es prudente que las construcciones en el cauce del río se prolonguen más allá del 31 de Octubre .



27 / 3 5


7. HIDRAULICA FLUVIAL

7.1 .

Objetivos

Los estudios de hidráulica fluvial para el presente trabajo tienen tres objetivos :

4- Apoyar la ubicación de la nueva obra de toma.

d- Definir niveles de erosión generalizada y localizada para determinar la cota de fundación de l a

nueva obra de toma .

4- Estimar el volumen de sedimentos derivados hacia el canal principal para el diseño de l

desarenador .

7 .2 . Ubicación de la nueva toma de agu a

La toma actual se encuentra a continuación del estribo de margen derecha del puente del ferrocarri l

Yacuiba — Villamontes . La ubicación planimétrica contempló la estabilidad de la margen derecha, per o

no consideró la migración de la corriente hacia el centro del curso principal en época de aguas bajas .

Esto implica que en época seca, la toma no puede captar agua, porque la corriente se desplazó hacia e l

centro del cauce principal y porque se encuentra por encima del nivel de la corriente .

Las fotografias muestran el canal que todos los años tiene que habilitar PROVISA para permitir el

ingreso de agua durante el estiaje . Además, la toma está incompleta, pues falta la instalación de las

compuertas.

Por otro lado, el sistema de captación es adecuado cuando la carga de sedimentos en el río es baja . Sin

embargo, el sistema de eliminación de sedimentos no contempla la excesiva carga que trae el rí o

Pilcomayo en época de crecidas y es impráctico, pues no permite la limpieza con maquinaria .


Hidrología e Hidráulica FluvialIng . Juan Carlos Sauma Haddad - RNI: 6182

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Se requiere una nueva toma aguas arriba, con una ubicación planialtimétrica que garantice la captació n

de agua todo el año y se debe incorporar un desarenador sedimentador con capacidad para eliminar l a

importante carga de sedimentos del río con maquinaria.

Comparando fotograflas aéreas del año 1967 con la imagen de satélite actual, se observa qu e

aproximadamente 500 m aguas arriba del puente del FFCC existe un farallón estable en planta y dond e

el río se encuentra en época de estiaje, como se puede apreciar en la fotografía a continuación . La

nueva toma estará ubicada justo en la curva, para garantizar el acceso del agua tanto en estiaje como e n

época de crecidas .

7 .3.

Hidrodinámica fluvial

Se ha tenido acceso a los sondeos geotécnicos realizados para la construcción de los cruce s

subfluviales de Transierra SA y BG — Bolivia. Los resultados presentan una interesante correlación qu e

tiene que ver con la conformación geológica regional y puede ser esquematizada de la siguiente

manera:

• Existe un primer estrato de aproximadamente 1 m de espesor, compuesto por una mezcla d e

arenas y limos (SM) de granulometría fma con un d 50 250 gm.

• Luego existe un segundo estrato de aproximadamente 3 m de espesor, de granulometrí a

variable desde arenas y limos (SM) en la parte superior hasta gravas con limos (GM) en

profundidad. Para este estrato se ha asumido un d50 1 .5 mm incrementándose en profundida d

hasta un valor de 1 .88 mm.

• A continuación aparece un nuevo estrato de 1 m de espesor, compuesto básicamente de grava s

con un d90 4 cm que se incrementa en profundidad hasta un máximo de 10 cm .


Hidrología e Hidráulica FluvialIng. Juan Carlos Sauma Haddad - RNI: 6182

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`.,

.

\.-


• Finalmente se tiene un estrato de gran potencia (más de 20 m) de gravas con bloques de

piedras y un d 90 > 50 cm .

Si bien a partir de la información disponible se ha esquematizado la estratigrafia, se debe hacer notar

que los límites entre estratos no son definidos y que en realidad existe una variación gradual de la

granulometría, que va desde los suelos areno — limosos en superficie hasta una mezcla de gravas y

bloques de piedra en profundidad y que esta conformación presenta también variaciones en planta .

Estación de aforo

La determinación de la ley altura — caudal ha permitido identificar cuatro zonas para la curva H - Q . A

partir de la información disponible, a continuación se presenta una primera aproximación a l a

hidrodinámica fluvial del río Pilcomayo, que se considera representativa para el tramo que va desd e

Villamontes hasta Ibibobo.

ZonaI :

Para lecturas de escala menores a 1 m, el fondo se encuentra en reposo ó se deforma sin erosión .

Adoptando como parámetro de Shields crítico el valor 0.06 y considerando una pendiente de la

superficie libre en aguas bajas de 0 .11 0/00, el radio hidráulico que inicia el movimiento de fond o

resulta ser próximo a 23 cm, que por las características geométricas de la sección transversal implica

un tirante de 25 cm. En estas condiciones la tensión en el fondo del lecho es 0 .275 N/m2, el número d e

Froude es 0.38 y de acuerdo al criterio de Garde y Albertson las formas de fondo son rizos y dunas .

Se inicia la saltación, y por tanto el proceso erosivo, con un parámetro de Shields de 0.25, que implica

un tirante del orden de 1 m . Es interesante observar que los registros de altura y caudal desde 0 .80 m

hasta 1 m presentan un comportamiento dual .

El ajuste estadístico para los puntos medidos es Q = 33 .846 (h — h0)' 620. El exponente 1 .62 es muy

próximo al definido utilizando la ecuación de Chezy - Manning (1 .67) para estimar el caudal, aspecto

que confirma que para bajos tirantes la resistencia al movimiento es esencialmente por las formas d e

fondo .

Zona II •

Una vez se inicia el proceso erosivo el comportamiento hidrodinámico se modifica sustancialmente ,

pues para lecturas de escala variables entre 1 m y 2 .6 m se tiene un nuevo ajuste estadístico, con

ecuación Q = 36 .339 (h — h0 )3 .275 La sección transversal adquiere una capacidad de descarga mayor,

debido a que se venció la resistencia a la erosión . Sin embargo, la curva presenta un quiebre para un a



30 / 35

L .,


lectura de escala próxima a 2 .6 m. Para lecturas mayores se reduce levemente la capacidad de descarg a

de la sección transversal .

El nivel correspondiente a la lectura 2 .6 m podría ser el nivel hidrotécnico de la sección, es decir aquel

para el que se produce el mayor transporte de sedimentos . Sin embargo, esta suposición requiere d e

mayores investigaciones antes de ser aceptada como válida .

Zona Il[I :

Entre 2 .6 m y 5 m la ecuación es Q = 64 .728 (h — h0)2 .632El nivel 5 m es una singularidad geométrica ,

pues representa el ingreso del flujo en la planicie de inundación . Por la forma de la sección de aforo, l a

margen izquierda es un farallón de gran altura bien definido sin planicie de inundación . Si bien la

margen derecha no presenta una barranca, para una lectura de escala de 5 m el flujo ingresa en un a

zona donde cambia la rugosidad del cauce por la presencia de vegetación .

ZonaIV:

La ley altura caudal adquiere la forma Q = 96 .174 (o)h — h 2345 ,con ajuste estadístico válido hast a

lecturas de 8 m. Para lecturas de escala mayores a 5 m, el fondo alcanza el estrato no erosionable y e l

flujo ingresa en la planicie de inundación, pues la energía necesaria para erosionar el fondo es mayor a

la que se requiere para circular por la planicie . Se considera que esta conclusión puede ser extrapolada

al análisis del comportamiento de otras secciones transversales y en particular del cruce subfluvial .

ZONA LECTURA DE ESCALA HIDRODINAMICA FLUVIA L

I h<1mMovimiento de fondo con rizos y dunas en el primer estrato .El inicio del movimiento se produce con h

0 .23 m .

1 m< h < 2 .6 m Erosión generalizada del primer y segundo estratos .

III 2.6m<h<5mErosión generalizada del primer y segundo estrato, con

menor capacidad de descarga .

IV 5m<h<8mPrimer y segundo estratos erosionados, algo de erosión en e l

tercer estrato e ingreso del flujo en la planicie de inundación.

Las fotografías a continuación permiten apreciar la granulometria de lecho del río en la zona d e

ubicación de la nueva obra de toma .



31 / 3 5


Por lo expuesto en párrafos anteriores con relación a los niveles de erosión esperables (mayores a 6 m) ,

se sugiere fundar la obra de toma con pilotes de pequeño diámetro prefabricados e hincados in situ con

martillos vibratorios . Los pilotes deben tener una longitud de por lo menos 10 m y el cabezal deb e

encontrarse por lo menos 1 m por debajo del nivel del terreno natural actual .

7.4. Caudales sólidos

La concentración de sedimentos en el río Pilcomayo a la altura de Villamontes varia sustancialment e

durante el año hidrológico . Como ejemplo de la diferencia, a continuación se presentan dos fotografías ,

tomadas a mediados de agosto (sin sedimentos) y a fines de octubre (con sedimentos) de 2006 .

A continuación se presenta una síntesis del transporte de sedimentos, obtenida a partir de la s

mediciones realizadas en la estación de aforo de Villamontes .




ESTACION DE AFORO VILLAMONTE STRANSPORTE DE SEDIMENTO S

Mes

Se pOctNovDieEn eFebMarAbrMayJunJul

Incidencia

Totall%I [TM l mesl

0.90 1 .99E+081 .61 3 .56E+0 64.32 9 .56E+0 69.33 2,06E+0 7

27.18 6 .01E+0 721 .26 4 .70E+0 722.22 4,92E+07

7.02 1 .55E+0 72.67 5 .91E+061,35 2.99E+06

Arrastro de Fondo Sólnlos Disueltos(TM / mesl

(TM / mes]1 .99E+05 7.97E+04

1 .42E+053.82E+058.26E+052.41E+061 .88E+061 .97E+066.21E+052.36E+051 .19E+05

Sólidos en Suspensión[TM Imes]

1 .71E+0 63 .06E+0 68 .22E+0 61 .78E+0 75 .17E+0 74 .05E+074 .23E+07

1 .34E+075.08E+062.57E+062.25E+06

3.56E+059.56E+052.06E+066.01E+064.70E+064.92E+061 .55E+065.91E+052.99E+05

1 .18 2.61E+06

2.61E+05

1 .04E+05

Ago

0.98 2.12E+06

2.12E+05

8.50E+04

1 .83E+08

Total Anual

100.00 2,21E+08

2 .21E+07

8 .85E+08

1 .90E+08Datos eximidos de : Aurélie Malbrunot. Sedimentologla de le cuenca alta del do P8comayo . Proyecto Pilcomayo, Mayo 2006.

100% ®. .. ® . . . .' ._~ is ® . ~ ® .. . ® . . ®..

® .

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———————————80 %

70% --á

60 %R6

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20%

10%

_

----

I

--- -----0%

Sep

Oct

Nov

Dp

Ene

Feb

Mar

Abr

May

Jun

Jul

AgoTiempo Reseal

I0 Sólidos en Suspensión DArtasire de Fondo ■Sólidos DisueltosJ

7 .00E+07

6.00E+07

5 .00E+07

~ 4.00E+07Ti

3.00E+07

ü 2.00E+07

1.00E+07

0.00E+00 r Ml 1 FriL. ~Feb

MarTiempo (Meses]

IlTotal OSWidos en Suspensión OArrastre de Fondo MSóNdos Disueltos)

Oct JulOlcNov JunMay~

AgoMht

Sep~

EneL

Mr

Sep

Oct

Nov

Dic

Ene

Feb

MarTiempo [Meses]

30 .00

... 25 .00

17 20 .008a 15.00

:9. 10.00

0.00JAbr Ju nMay Ago

INGENIERIA DEL AGUA SRLIng. Juan Carlos Samna Haddad - RNI : 6182



Desde el punto de vista del proyecto de riego, los sedimentos que interesan son los que se encuentran

en suspensión y pueden ingresar en el canal principal . Estos sedimentos están compuestos básicamente

de arenas, limos y arcillas, en porcentajes variables según se puede apreciar a continuación .

3r an .ic•nr e: ria de MES e° el ric'ilcamayo en la es taci6n de :'i lam onte sn nt•.3 I-m ay .$d

3%

0306

73%

e 30~

F 3%

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23%

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13 %

3%c c -i

_n=- :_

q 1 3® -- cq .", 'e- 3

Fuente: Aurélie Malbrunot : Sedimentología de la cuenca alta del río Pilcomayo . Proyecto

Pilcomayo, Mayo 2006 .

Por tanto, para el diseño del desarenador, se debe considerar sólo la fracción de sedimentos e n

suspensión y que puede ser efectivamente retenida como son las arenas y limos de mayor tamaño, que

se estiman en 20% en época de lluvias y 10% en estiaje con respecto al total . Considerando un peso

específico de 1800 kg / m3, a continuación se presenta la estimación del volumen diario de sediment o

que ingresa al canal principal .


Hidrología e Hidráulica FluvialIng. Juan Carlos Sauma Haddad - RNI : 6182

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ESTIMACION DE LOS SEDIMENTOS A SER RETENIDOS POR EL DESARENADO R

MesSólidos enSuspensión Caudal Medio Mensual Concentración

en Suspensión Caudal de RiegoSedimentospor retener

Sep[TM I Mes]

1 .71E+06[m 3 I s]

34 .40[m 3 I s]8.92E+07

[kg / m3]19.21

[I í s]2156.22

[m3 l s]5 .59E+06

[m3 I día]19 9

Oct 3 .06E+06 45 .38 1 .22E+08 25.21 883.86 2 .37E+06 11 1Nov 8 .22E+06 104 .87 2.72E+08 30.24 1874.92 4 .86E+06 272Dic 1 .78E+07 218 .60 5 .86E+08 30.32 2599.47 6 .96E+06 782Ene 5 .17E+07 575 .15 1 .54E+09 33.57 2747 .05 7 .36E+06 91 5Feb 4 .05E+07 716 .01 1 .73E+09 23.35 1135.73 2 .75E+06 238Mar 4 .23E+07 645 .51 1 .73E+09 24 .46 216 .98 5 .81E+05 53Abr 1 .34E+07 277 .41 7 .19E+08 18.58 239 .42 6 .21E+05 2 1May 5 .08E+06 105 .09 2.81E+08 18.05 412.38 1 .10E+06 37Jun 2 .57E+06 61 .74 1 .60E+08 16.05 1522.76 3 .95E+06 11 7Jul 2 .25E+06 48 .91 1 .31E+08 17.14 2369 .33 6 .35E+06 20 1Ago 1 .83E+06 39 .93 1 .07E+08 17.08 3258 .34 8 .73E+06 276

Máximo 915

1000 _

900- - ~

800 - --- - rá IT.)

700 I I-a

600R IciR 500

om 400Em 300 -w - -

2000tll

100=

0Sep

Oct

Nov

Dic

Ene

Feb

Mar

Abr

May

Jun

Jul

AgoTiempo [Meses]

Datos extraídos de :

1. Caudales sólidos en suspensión : Aurélie Malbrunot. Sedimentología de la cuenca alta del río Pilcomayo . Proyecto Pilcomayo, Mayo 2006 .

2. Caudales de riego: Jaime Querejazu . Propuesta Agropecuaria y Demanda de Agua, Tomo Ingeniería del Agua SRL, Noviembre 2006 .

3. Caudales' medios mensuales : Philippe Vauchel, Aurélie Malbrunot y Aguilar, Isabel : Análisisis, critica y tratamiento de los dato shidrométricos de la cuenca alta del rio Pilcomayo disponibles aguas arriba de Misión La Paz . Proyecto Pilcomayo, Marzo 2006.



35 / 35

SECCION TRAN S

—

395 .00 —

390.00 —

385.00 —

380.00 —

375.00

370 .00

casa

U) 00LO oO

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N O 00.CO ~

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6 ÑcDr7 tO

N

SECCION TRANSVERSAL ESTACION DE AFORO VILLAMONTE SVISTA HACIA AGUAS ARRIB A

COTA

TERREN O

DISTANCIA

ACUMULADA

mNíi

~t,J1oo

65.09 378.16 3

71 .74 377.81 2

75 .71 377 .71 0

82.87 377 .236

94 .23 376 .788

mr~C)

tVOo

114 .78 375 .030

131 .07 374 .980

140.80 374 .980

151 .04 377 .953153.42 378 .585

159 .08 379.950nDWm~

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39 .6 3

79 .86

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376 .6 2

376 .56

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378 .36

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146 .46 378 .39

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157 .55 376 .6 7

196 .05 376 .43

IC)

m203 .15 378.41 - - - - - -- m

_ . nlu ów ó~ ~

251 .97 376 .40

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~-251 .53 378.41 -=- - ~ - ~

- -

ESCALA LIMNIMETRIC AESTACION DE AFORO VILLAMONTE S

1 .00

0 .00377 .54

NOTA :BM de referencia : IGM, código V - 128 - R .

Ubicado en el corregimiento Mayor Marzana, Villamontes .

Cota : 385 .188 m .s .n .m.m .

CASETA PASARELA

(

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00 N

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( ESTACION DE AFORO )

14

PROYECT

Y PLAN

D

DE L

VILL~

EEspejo de agua ( 28/0512005 )

~= 0 .11 % 0

Fondo del río3 °óo {~

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U

SUPERVISION PROV E

Ing . Eduardo Panique

SUPERVISION PREFE

log . David Torrez

Topografía : Julio Adriá r

Revisó IA :

Ing . Juan C

SIG(GAD : Téc : Rosa E

Fecha: Noviembre2006

Escala 1 500

Plano Nro. H - 1

ESCALA LIMNIMETRIC AESTACION DE AFORO VILLAMONTE S

1 .00

377 .5 4

NOTA :BM de referencia : IGM, código V -128 - R .

Ubicado en el corregimiento Mayor Marzana, Villamontes .

Cota : 385 .188 m.s .n .m.m .

)ejo de agua { 28/05/2005 }

j=0 .11% o

Fondo del río

~

~(oror7

or )co'M

CV( O

~

N-)

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Mt` nto v.)

o oe o(o

384 .5 4

383 .5 4

382 .5 4

381 .5 4

380 .5 4

r-379 .54

0 .00

PROYECTO DE GESTION INTEGRADA

Y PLAN MAESTRO DE LA CUENCA

DEL RIO PILCOMAYO

DISEÑO FINAL

DEL PROYECTO DE RIEGO

VILLAMONTES - SACHAPERA

MODULO INICIAL

ESTACION D E

AFORO

VILLAMONTES

SUPERVISION PROYECTO PILCOMAYO

Ing. Eduardo Paniqu e

SUPERVISION PREFECTURA DE TARIJA

Ing . Mabel Amarilla

Ing . David Torrez

Ing . Jacob de la Cruz

Topografía : Julio Adrián Gutierre z

Revisó IA : Ing. Juan Carlos Sauma Haddad - RN! : 6182

SIG/CAD : Téc : Rosa Elvira Lucas Paniagua

Fecha : Noviembre200 6

Escala 1 :500

Plano Nro . : H - 1

2n7xeibmm

FINAL DEL MODULO INICIAL DEL PROYECTO DE …

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