Volumen II-3 Sedimentología

5/22/2018 Volumen II-3 Sedimentolog a

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REPUBLICA DEL PERU

MUNICIPALIDAD PROVINCIAL DE CAJAMARCA

ASOCIACION LOS ANDES DE CAJAMARCA(ALAC)

PROGRAMA MINERO DE SOLIDARIDAD CON ELPUEBLO DE CAJAMARCA

ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PRESA CHONTA

PROYECTO DE REGULACION DE LAS AGUAS DELRIO CHONTA MEDIANTE LA PRESA CHONTA

INFORME FINALTOMO II: ESTUDIOS BASICOS

VOLUMEN II-3: SEDIMENTOLOGIAMarzo 2010

CONSORCIO SALZGITTER-SISA

CES

Consulting EngineersSalzgitter GmbH


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Estudio de factibilidad Presa ro ChontaProyecto regulacin de las aguas del ro Chonta mediante la presa Chonta

Informe final

CONSORCIO SALZGITTER SISASedimentologa

El estudio de Factib ilidad: Presa ro Chonta - Proyecto de regulacin de las aguas delro Chonta mediante la presa Chonta, consiste en los siguientes tomos y vo lmenes:

TOMO I: INFORME FINAL

TOMO II: ESTUDIOS BASICOS

VOLUMEN II-1: TOPOGRAFIA

VOLUMEN II-2: HIDROLOGIA

VOLUMEN II-3: SEDIMENTOLOGIA

VOLUMEN II-4: GEOLOGIA

VOLUMEN II-5: GEOFISICA

VOLUMEN II-6: SISMOLOGIA Y RIESGO SISMICO

VOLUMEN II-7.1: GEOTECNIA Y MECANICA DE SUELOS - INFORME

VOLUMEN II-7.2: GEOTECNIA Y MECANICA DE SUELOS - ANEXOS

VOLUMEN II-8.1: SONDEOS Y PERFORACIONES DIAMANTINAS PARTE I

VOLUMEN II-8.2: SONDEOS Y PERFORACIONES DIAMANTINAS PARTE II

VOLUMEN II-9: CANTERAS Y MATERIALES DE CONSTRUCCION

VOLUMEN II-10: AGROLOGIA

TOMO III: DISEOS A NIVEL DE FACTIBILIDAD

VOLUMEN III-1.1: PRESA Y OBRAS CONEXAS, MINICENTRAL HIDROELECTRICA, VIASDE ACCESO, AGUA POTABLE, RIEGO, DRENAJE Y O&M

VOLUMEN III-1.2: ANEXOS DEL VOLUMEN III-1.1

VOLUMEN III-2: PLAN DE SEGURIDAD DE LA PRESA

VOLUMEN III-3: PLANOS

TOMO IV: ESTUDIOS COMPLEMENTARIOS

VOLUMEN IV-1.1: INFORME DE ESTUDIO DE IMPACTO SOCIAL Y SOCIO ECONOMICO

VOLUMEN IV-1.2: RESUMEN DE REUNIONES, ASAMBLEAS, TALLERES, PLANES DECONSULTA Y RESOLUCIONES

VOLUMEN IV-1.3.1: ENCUESTAS EN EL AMBITO DEL PROYECTO PARTE I

VOLUMEN IV-1.3.2: ENCUESTAS EN EL AMBITO DEL PROYECTO PARTE II

VOLUMEN IV-1.3.3 ENCUESTAS EN EL AMBITO DEL PROYECTO PARTE III


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Informe final

CONSORCIO SALZGITTER SISASedimentologa

VOLUMEN IV-1.3.4: ENCUESTAS EN EL AMBITO DEL PROYECTO PARTE IV

VOLUMEN IV-1.3.5: ENCUESTAS EN EL AMBITO DEL PROYECTO PARTE V

VOLUMEN IV-1.3.6: ENCUESTAS EN EL AMBITO DEL PROYECTO PARTE VI

VOLUMEN IV-1.4: PADRON DE USUARIOS ACTUAL

VOLUMEN IV-1.5.1: PADRON DE USUARIOS ZONAS DE AMPLIACION - PARTE I

VOLUMEN IV-1.5.2: PADRON DE USUARIOS ZONAS DE AMPLIACION - PARTE II

VOLUMEN IV-1.5.3: PADRON DE USUARIOS ZONAS DE AMPLIACION - PARTE III

VOLUMEN IV-1.6.1: CENSO DE PARCELAS EN EL AREA DEL EMBALSE, ZONA DECANTERAS Y PLANTA DE TRATAMIENTO PARTE I

VOLUMEN IV-1.6.2: CENSO DE PARCELAS EN EL AREA DEL EMBALSE, ZONA DECANTERAS Y PLANTA DE TRATAMIENTO PARTE II

VOLUMEN IV-1.6.3: CENSO DE PARCELAS EN EL AREA DEL EMBALSE, ZONA DECANTERAS Y PLANTA DE TRATAMIENTO PARTE III

VOLUMEN IV-1.7.1: VALORIZACION DE AFECTACIONES PARTE I

VOLUMEN IV-1.7.2: VALORIZACION DE AFECTACIONES PARTE II

VOLUMEN IV-2.1: ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL PARTE I

VOLUMEN IV-2.2: ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL PARTE II

VOLUMEN IV-2.3: ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL ANEXOS

VOLUMEN IV-3: ASPECTOS LEGALES

TOMO V: COSTOS, BENEFICIOS, EVALUACION ECONOMICA YFINANCIAMIENTO


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Estudios Bsicos: Sedimentologa

CONSORCIO SALZGITTER SISA iAnexo_Sedimentologa

INDICE

Pg.1 INTRODUCCION 1

1.1 Antecedentes 1

1.2 Objetivos y alcances del estudio 1

2 REVISION DE LA INFORMACION CONCURRENTE 3

2.1 Revisin y anlisis de la informacin sedimentolgica existente y disponible 3

2.2 Sntesis de la informacin sedimentolgica de cuencas vecinas 5

2.3 Sntesis de los parmetros climatolgicos e hidrolgicos 5

3 CAMPAA DE AFORO DE CAUDALES Y MUESTREO DE SEDIMENTOS 8

3.1 Campaa de aforo de caudales y mediciones de sedimentos 8

3.2 Resultados de aforos de caudales y muestreo de sedimentos 8

3.3 Resultados de laboratorio de los anlisis sedimentolgicos 83.4 Estimado del transporte de sedimentos en suspensin del ro Chonta en base

a las mediciones directas 9

4 ESTIMACION DE LA PRODUCCION DE SEDIMENTOS DE LA CUENCACHONTA 12

4.1 Metodologa para la estimacin de la produccin potencial anual desedimentos 12

4.2 Descripcin de la cuenca Chonta, morfologa y caractersticas de la red dedrenaje del cauce principal, quebradas, torrenteras y crcavas 13

4.3 Parmetros geomorfolgicos de la cuenca y subcuencas tributarias del roChonta 18

4.4 Mapas temticos de la cuenca Chonta 18

4.5 Estimacin de la produccin potencial anual de sedimentos por cuencasvecinas 18

4.6 Estimacin de la capacidad de transporte total de sedimentos a la salida de lacuenca 20

4.7 Estimacin de la produccin anual de slidos por la metodologa deGavrilovic-Zemljic 22

4.8 Conclusiones 24

5 VOLUMEN MUERTO DEL EMBALSE CHONTA 25

5.1 Curvas Altitud-Area-Volumen del embalse Chonta 25

5.2 Sedimentacin del embalse Chonta para 2, 5, 10, 25, 50 y 75 aos 26

5.3 Volumen muerto del embalse Chonta 27

6 VIDA UTIL DEL EMBALSE CHONTA 28

6.1 Vida til del embalse Chonta 28

6.2 Medidas estructurales y no estructurales para alcanzar la vida til requeridopara el embalse Chonta 28

7 CONCLUSIONES 29


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CONSORCIO SALZGITTER SISA iiAnexo_Sedimentologa

LISTA DE CUADROS

Cuadro N 2.1 Valores anuales de sedimentos en 10 t/ao 5

Cuadro N 2.2 Estaciones utilizadas y datos de Altitud-Precipitacin 6

Cuadro N 2.3 Altitud media y precipitacin media anual de la cuenca Chonta y sustributarios 7

Cuadro N 2.4 Resumen de caudales medios anuales en el eje de presa ytributarios ro Chonta (m3/s) 7

Cuadro N 3.1 Estimado del peso total anual de sedimentos totales en la cuencaChonta y sus subcuencas tributarias 11

Cuadro N 4.1 Clasificacin de ros y quebradas en la cuenca Chonta y sussubcuencas tributarias 15

Cuadro N 4.2 Parmetros geomorfolgicos de la subcuencas del Chonta 18

Cuadro N 4.3 Tasa media anual de transporte sedimentos en suspensin 19Cuadro N 4.4 Estimado de la produccin anual de sedimentos en la cuenca Chonta 24

Cuadro N 7.1 Resumen de estimacin de sedimentos por varios mtodos 29


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CONSORCIO SALZGITTER SISA ii iAnexo_Sedimentologa

LISTA DE FIGURAS

Figura N 2.1 Produccin de sedimentos en suspensin cuenca Namora y Cajamarca(t/ao/km2) 4

Figura N 2.2 Variacin de la diferenciacin de la produccin de sedimentos ensuspensin en las cuenca Namora y Cajamarca 4Figura N 2.3 Relacin Altitud Precipitacin para la cuenca Chonta 6Figura N 3.1 Caudal slido y concentracin de sedimentos del ro Chonta 10Figura N 3.2 Relacin del caudal slido y caudal lquido en el ro Chonta 10Figura N 4.1 Segn Weichert et al. (2009), mecanismos de auto-estabilizacin 17Figura N 5.1 Curvas de Altitud-rea-Volumen del Embalse Chonta 26Figura N 5.2 Evolucin temporal de las curvas de Altitud-rea-Volumen del Embalse 27


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CONSORCIO SALZGITTER SISA ivAnexo_Sedimentologa

LISTA DE ANEXOS

Anexo 1 Informacin geomorfolgica e hidrolgica de la cuencaChonta y sus tributarios

Anexo 2 Resultados de aforo de caudales y muestreo desedimentos

Anexo 3 Resultados de laboratorio de anlisis de sedimentos

Anexo 4 Memoria de clculo


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CONSORCIO SALZGITTER SISA vAnexo_Sedimentologa

LISTA DE PLANOS (VER VOLUMEN III-3)

Plano N HI-GN-09 Plano de ubicacin de los puntos de aforo decaudales y medicin de sedimentos

Plano N HI-GN-07 Mapa de Isoyetas de Precipitacin Promedio

Plano N HI-GN-03 Mapa de Isotermas de Temperatura Promedio

Plano N HI-GN-10 Mapa de Pendientes

Plano N GE-GN-01 Mapa de Geologa

Plano N GE-GN-02 Mapa de Geomorfologa

Plano N HI-GN-11 Mapa de Subcuencas Colectoras

Plano N HI-GN-12 Mapa de Cobertura Vegetal

Plano N HI-GN-13 Mapa de Uso Actual del Suelo

Plano N HI-GN-14 Mapa de Uso Potencial de la Tierra

Plano N HI-GN-15 Mapa de Actividad Minera


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CONSORCIO SALZGITTER SISA 1Anexo_Sedimentologa

1 INTRODUCCION

1.1 Antecedentes

El Estudio de Factibilidad del Ro Chonta, tiene como propsito el diseo de lafactibilidad de la represa Chonta y el aprovechamiento multisectorial de sus aguas.

Dentro de los alcances del servicio de consultora, se encuentra comprendido elestudio de sedimentologa del ro Chonta y sus tributarios, orientado a estimar elvolumen muerto del embalse y su vida til, as como la formulacin de medidasestructurales y de conservacin de la cuenca para asegurar la vida til de larepresa.

1.2 Objetivos y alcances del estudio

El presente informe corresponde al Estudio de Sedimentologa de la cuenca

Chonta, que tiene como propsito principal la estimacin del volumen muerto y lavida til del embalse Chonta. El desarrollo del estudio cubri los alcancesestablecidos contractualmente, siendo en trminos generales los siguientes:

Inspeccin de sitios de inters de la cuenca para su correspondiente diagnsticosedimentolgico.

Verificacin de intensidades de erosin en la cuenca Chonta, segn los nivelesde interrelacin de los procesos hidrolgicos y geomorfolgicos, las relacionesde precipitacin-escorrenta, y la erosin hdrica de la cuenca colectora en lossitios de inters.

Morfologa y caractersticas de la red de drenaje, mecanismos de produccin,transporte y sedimentacin de slidos en el cauce principal, quebradas,torrenteras y crcavas de la cuenca Chonta.

Clasificacin de ros, quebradas y torrentes en funcin a la potencial ocurrenciade flujos hiperconcentrados y huaycos, as como su incidencia en el aporte desedimentos de fondo y suspensin en los puntos de inters de la cuenca delChonta.

Morfologa del cauce principal y toma muestras del lecho para fines deestablecer la granulometra representativa para el cauce principal del ro Chonta.

Establecer (donde sea aplicable) las relaciones de caudales lquido y caudalesslidos en los cauces principales de las cuencas estudiadas

Estimacin de la produccin potencial anual de sedimentos en la cuenca Chontaaplicando una metodologa apropiada a las condiciones especficas de laindicada cuenca.

Evaluacin del volumen muerto del embalse a partir del ms probable ingreso deslidos al embalse, calculado en base a los registros sedimentolgicosexistentes en las cuencas vecinas (por no existir registros sedimentolgicos en lacuenca Chonta). En todo caso, se deber estudiar la colmatacin del embalseChonta por correlacin con otros proyectos similares en la regin. La vida til delembalse Chonta deber ser mayor de 50 aos, acercndose preferiblemente alos 75 aos. Este requerimiento exige dar importancia al anlisis del rgimen detransporte de sedimentos del ro Chonta y afluentes, pese al reducido volumen


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de sedimentos que probablemente podra esperarse por la altitud sobre el niveldel mar del rea de la cuenca. Por eso, se deber realizar una campaa de aforode caudales y medicin de sedimentos aprovechando la primera temporada deavenidas, a fin de obtener las mejores conclusiones que amplen el conocimiento

sobre el tema. En la perspectiva de alcanzar los niveles de vida til requerida para la presa

Chonta, se propondr acciones concretas para la conservacin de la cuencacolectora, debiendo identificar aquellas reas que aportan la mayor cantidad desedimentos a la presa Chonta.


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2 REVISION DE LA INFORMACION CONCURRENTE

2.1 Revisin y anlisis de la informacin sedimentolgica existente y disponible

Se revisaron los siguientes estudios previos y relacionados con el presente estudio:

Estudio preliminar de la presa del ro Chonta, elaborado por ATA, ao 2006.

Estudio de prefactibilidad para nuevas fuentes de Abastecimiento de AguaPotable en la Ciudad de Cajamarca, elaborado por SISA, Marzo 2007.

Estudio de la regulacin de las aguas del ro Chonta mediante una presa,elaborado por el Consorcio CES Hidroenerga, Marzo 2008.

ATA (2006) reporta la informacin sedimentolgica del Proyecto de IrrigacinYanacocha, PN-PMI-Plan Meris I, ao 1980, donde indica una produccin de

sedimentos en suspensin (durante el periodo de aos 1969 -1976) de 194.29t/ao/km2para la cuenca del ro Cajamarca (rea colectora de 800 km2) y de 445.19t/ao/km2para el ro Namora (rea colectora de 430 km2), resultando un promediode 320 t/ao/km2.

La aplicacin de este valor a la cuenca del ro Chonta (rea colectora de 275.5 km2)result en una produccin de sedimentos en suspensin de 88,088 t/ao 51,816m3/ao.

Segn el Consorcio CES Hidroenerga (Marzo 2008), la produccin anual desedimentos en suspensin de la cuenca Chonta sera de 86,889 t/ao, que dentrode los rangos de error usualmente aceptables en sedimentos, es un valor similar al

valor obtenido con los registros de los ros Namora y Cajamarca.

Este estimado fue obtenido con la aplicacin de la frmula obtenida en el Estudiode la Evaluacin del Potencial Hidroelctrico Nacional, ao 1983, frmula quetambin fue aplicada por CES Consulting Engineers Salzgitter GmbH para laestimacin del volumen de sedimentos del reservorio de Pomacocha, en el marcodel Estudio Definitivo de Trasvase Pomacocha Ro Blanco (Marca II).

En el estudio de SISA (2007) se consigna un valor del potencial de degradacinneta de las cuencas Mashcn y Chonta de 0.138 t/ha/ao 13.8 t/ao/km2. Estimanque el 80% de este valor corresponde a los slidos en suspensin y el restante 20%a los sedimentos de arrastre de fondo.

Por otro lado, en los registros de sedimentos en suspensin existentes en lascuencas Namora y Cajamarca se observa cierta interrogante que es necesariodiscutir.

En efecto, como se observa en la Figura N 2.1, la produccin anual de sedimentosen suspensin por km2, durante el periodo de aos 1969 -1976, no guarda unmismo patrn de variabilidad para las cuencas de Namora y Cajamarca, a pesar desu cercana geogrfica y similares condiciones hidrolgicas.

Es obvio, que las condiciones particulares de las cuencas determinan unadiferenciacin de sus tasas de produccin anual de sedimentos en suspensin por

km2, pero esta diferenciacin no se observa en los datos registrados de las cuencasNamora y Cajamarca (ver Figura N 2.2).


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Es probable que la variabilidad en la diferenciacin de la produccin de sedimentosen suspensin de los aos analizados, pueda provenir de acciones naturales(deslizamientos de tierra, erosin de mrgenes, y otros), de acciones antrpicasintensas de produccin de sedimentos, como la construccin de carreteras,

explotacin minera, explotacin de canteras, etc.

0

200

400

600

800

1000

1200

1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976

Namora Cajamarca

Figura N 2.1 Produccin de sedimentos en suspensin cuenca Namora y

Cajamarca (t/ao/km2)

-200

-100

0

100

200

300

400

500

1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976

Figura N 2.2 Variacin de la diferenciacin de la produccin de sedimentos en

suspensin en las cuenca Namora y Cajamarca

En este sentido, los resultados de la campaa de aforos de caudales y muestreo desedimentos en suspensin realizados en la cuenca Chonta durante el presenteestudio, permite contar con informacin puntual y til para la estimacin delvolumen muerto y la vida til del embalse Chonta.

Sin embargo, es necesario continuar con un programa de aforo de caudales ymuestreo de sedimentos en la cuenca de ro Chonta, a fin de contar a futuro coninformacin sedimentolgica suficiente y confiable.


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En conclusin, los procedimientos y valores obtenidos en los diferentes estudiosprevios son vlidos para el nivel de detalle de los indicados estudios.

Sin embargo, para el presente estudio de factibilidad se requiere de un mayor nivelde detalle y elaboracin de los procedimientos aplicados.

2.2 Sntesis de la informacin sedimentolgica de cuencas vecinas

La revisin de la informacin concurrente indica que la cuenca Chonta no cuentacon registros histricos de medicin de sedimentos.

En los estudios previos se ha considerado que la Cuenca del ro Chonta tienecaractersticas fisiogrficas y climticas semejantes a las cuencas Cajamarca yNamora, utilizando los siguientes datos histricos de sedimentos en suspensin.

Cuadro N 2.1 Valores anuales de sedimentos en 10 t/ao

Ro 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 Promedio Areakm2 t/ao/km2

Cajamarca 69 78 60 117 198 521 45 155.4 800 0.19

Namora 198 352 212 158 145 249 26 191.4 430 0.45

Promedio 0.32

Fuente: Proyecto Irrigacin Yanacocha, PN PMI Plan Meriss I - 1980

2.3 Sntesis de los parmetros climatolgicos e hidrolgicos

En el mbito del estudio la nica estacin que cuenta con registros completoscorresponde a la Estacin Augusto Weberbauer operada por el Servicio Nacional

de Meteorologa e Hidrologa (SENAMHI) desde el ao 1965.

La informacin climatolgica e hidrolgica reportada en la informacin concurrente ygenerada durante el presente estudio, para fines del estudio de sedimentologa seconsigna a continuacin:

Climatolgicos

Segn el Informe de Hidrologa del presente estudio, la informacin meteorolgicaexistente permite realizar una caracterizacin climtica slo de los extremos delrea de la cuenca del ro Chonta; es decir, la vertiente occidental con los registrosde la estacin Weberbauer y la vertiente oriental con los procedentes de las

estaciones que operan MYSRL y Minas Conga.

No se dispone de informacin meteorolgica completa en ubicaciones intermediasde la cuenca.

Para fines del estudio sedimentolgico, se construy las isotermas de temperaturapromedio en la cuenca Chonta (Plano N HI-GN-03).

Precipitacin

En base a los datos histricos de la precipitacin media anual de las estacionesmeteorolgicas con influencia en la cuenca Chonta (Cuadro N 2.2), se construy larelacin Altitud Precipitacin Total Media Anual de la cuenca Chonta (Figura N2.3).


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Cuadro N 2.2 Estaciones utilizadas y datos de Altitud-Precipitacin

Estacin Altitud Precipitacin total media anual

Histrica Calculadam s.n.m. mm mm

Weberbauer 2660 645 695

Cicaflor 2660 630 695

Huacataz 3130 876 887

Jess Tunel 2640 709 687

Namora 2760 745 734

Matara 2830 738 762

La Encaada 2980 904 824

Choten 3130 676 887

Granja Porcn 3180 1371 908

Negritos 3560 1029 1075

Carachugo 3988 1289 1275

Maqui Maqui 4024 1086 1292

Yanacocha 3818 1177 1194

La Quinua 3618 1295 1102

y = 0.0051x1.4992

R2= 0.679

0

250

500

750

1000

1250

1500

2500 2700 2900 3100 3300 3500 3700 3900

Al t it ud

m s .n.m.

Precipitacintotalmedia

anual

mm

(H, P) Regresin potencial

Figura N 2.3 Relacin Altitud Precipitacin para la cuenca Chonta

En el Anexo 1 (Anexos N 1-1, 1-2, 1-3, 1-4 y 1-5), se muestran las curvashipsomtricas de la cuenca del ro Chonta y sus cuatro subcuencas tributarias.

En el Cuadro N 2.3, se presentan las altitudes medias de la cuenca Chonta y sussubcuencas tributarias, as como sus correspondientes precipitaciones totalesmedias anuales.

Para fines del estudio sedimentolgico, se construy las isoyetas de precipitacin

promedio en la cuenca Chonta (Plano N HI-GN-07).


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Cuadro N 2.3 Altitud media y precipitacin media anual de la cuenca Chonta ysus tributarios

Cuenca / Subcuenca Altitud media Precipitacin total media anual

m s.n.m. mm

Cuenca ro Chonta 3637.45 1111.52

Subcuenca Quinuario 3661.66 1122.63

Subcuenca Azufre 3765.04 1170.48

Subcuenca ro Grande 3738.25 1158.02

Subcuenca Yanatotora 3267.69 946.50

Caudales

Segn reporta el Informe de hidrologa del presente estudio, se generaron los

caudales medios mensuales para el ro Grande, quebrada Quinuario, quebradaAzufre y quebrada Yanatotora o Sangal, en base a los histogramas de precipitacinmensual del periodo de aos 1964-2007.

Los caudales medios mensuales generados para los tributarios del ro Chonta sepresentan en Anexo 1 (Anexos N 1-6, 1-7, 1-8 y 1-9)

En el Cuadro N 2.4 se resume los valores de caudales medios de los tributarios yse indica el caudal medio del ro Chonta en el sitio de la presa.

El volumen hdrico medio anual de la cuenca Chonta es de 130.78 hm3.

Cuadro N 2.4 Resumen de caudales medios anuales en el eje de presa ytributarios ro Chonta (m3/s)

Ro /Quebrada

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Set Oct Nov Dic Prom.

RoGrande

2.029 2.222 2.240 3.763 2.854 1.643 0.838 0.453 0.472 0.915 1.492 1.795 1.726

QuebradaAzufre

1.732 1.850 1.911 2.103 1.255 0.573 0.247 0.143 0.200 0.452 1.181 1.533 1.098

QuebradaQuinuario

1.391 1.554 1.504 1.551 0.996 0.577 0.300 0.160 0.222 0.459 1.027 1.296 0.920

QuebradaYanatotora

0.566 0.583 0.611 0.777 0.664 0.399 0.186 0.058 0.073 0.183 0.459 0.494 0.421

RoChonta

5.719 6.209 6.265 8.194 5.770 3.192 1.570 0.815 0.967 2.009 4.159 5.118 4.166


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3 CAMPAA DE AFORO DE CAUDALES Y MUESTREO DE SEDIMENTOS

3.1 Campaa de aforo de caudales y mediciones de sedimentos

El Consorcio SALZGITTER SISA ejecut una campaa de aforo de caudales ymediciones de sedimentos en el ro Chonta y en sus quebradas tributarias, duranteel periodo del 02 de Marzo al 27 de Mayo del ao 2009.

En el Plano N HI-GN-09 se muestran la ubicacin de los cinco puntos o estacionesde aforo de caudales y medicin de sedimentos en suspensin localizadas en el roChonta.

La estacin E-1 se localiza en el ro Chonta, cerca del eje de la presa; la estacin E-2 se localiza adyacente a la salida de la quebrada Yanatotora; las estaciones E-3,E-4 y E-5 se ubican en la quebrada Azufre, quebrada Quinuario y ro Grande(tambin denominado ro Chonta).

Estas estaciones de aforos y medicin de sedimentos han sido ubicadas en tramoscon las mejores condiciones para aforo y muestreo de sedimentos que el ro Chontay sus quebradas pueden ofrecer.

Los aforos de caudales fueron realizados con el Flujmetro marca Glogal Water800-876-1172, modelo FP 201, serie 66367, de 6 pies de altura.

Las mediciones de los sedimentos en suspensin fueron realizados mediante latoma de muestra de agua con botellas plsticas de boca ancha de 0.5 litro decapacidad proporcionada por el laboratorio encargado del anlisis de sedimentos.

La muestra de agua fue tomada en la parte media del cauce del ro o quebrada, ala misma profundidad de la medicin del caudal (40% de la profundidad de lasuperficie).

Los aforos de caudales fueron diarios, pero en la estacin E-1 (donde existe unpluviografo) se midieron los niveles de agua tres veces al da.

El muestreo de sedimentos en suspensin se realiza una vez por semana.

Las muestras tomadas fueron remitidas a un laboratorio acreditado por INDECOPIpara estimar las concentraciones de sedimentos en suspensin promedio, y realizarlos anlisis fsico-qumicos correspondientes de los slidos en suspensin.

3.2 Resultados de aforos de caudales y muestreo de sedimentos

Los registros de la campaa de aforos de caudales y muestreo de sedimentos en elro Chonta se consignan en el Anexo 2 (Anexo N 2-1), donde se reporta los valoresmedios de los caudales diarios del ro Chonta y sus tributarios, as como losregistros de la concentracin de sedimentos en suspensin (obtenidos del anlisisde muestras en laboratorio) para el periodo de tiempo del 02 de Marzo al 27 deMayo del 2009.

3.3 Resultados de laboratorio de los anlisis sedimentolgicos

Muestras de los sedimentos en suspensin fueron remitidas a un laboratorioacreditado por INDECOPI para los anlisis fsico-qumicos correspondientes, cuyosresultados se incluyen en el Anexo 3 (Anexo N 3-1).


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Estos resultados indican una textura franco areno arcilloso de los sedimentos ensuspensin, constituidos en promedio de 69.45% de arena, 6.7% de limo y 29.45%de arcilla.

Se tomaron muestras de material del lecho en un tramo representativo del roChonta, obtenindose la curva granulomtrica total del material del lecho. En elAnexo 3 (Anexo N 3-2), se incluye el reporte del anlisis granulomtrico delmaterial del lecho.

3.4 Estimado del transporte de sedimentos en suspensin del ro Chonta en basea las mediciones directas

La estimacin del caudal slido en suspensin del ro Chonta se ha efectuado sobrela base de las mediciones directas durante la campaa de aforo de caudales ymuestreo de sedimentos.

La curva de ajuste de la concentracin de los slidos en suspensin y los caudaleslquidos medidos en el ro Chonta se presenta en la Figura N 3.1, donde se puedeapreciar que la concentracin es variable a travs del tiempo y guarda estrecharelacin con las descargas lquidas.

El rango de los caudales aforados vara de 4.91 m3/s a 105.06 m3/s, mientras quelos valores puntuales de la concentracin de sedimentos en suspensin varandesde un valor mnimo de 0.003 gr/l hasta un mximo de 0.638 gr/l.

El caudal slido en suspensin (Qs) en kg/s, se calcula mediante la relacin:

QCQ s (1)

siendo, Q el caudal obtenido de la curva de calibracin de caudales, y C laconcentracin de cada muestra en el laboratorio.

Obtenido el caudal slido en suspensin, se correlacion con el caudal lquido(Figura N 3.2), encontrando las siguientes relaciones:

i) Para el caudal lquido menor de 6.65 m3/s, el caudal slido en suspensin esdespreciable.

ii) Para el caudal lquido mayor a 6.65 m3/s, el caudal slido en suspensin seajusta a la siguiente ecuacin:

.2075QQs

34837.0 (2)


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y=0.178ln(x) 0.3045

R=0.763

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0 20 40 60 80 100 120

Concentracin(gr/l)

Caudallquido(m3/s)

Figura N 3.1 Caudal slido y concentracin de sedimentos del ro Chonta

y=0.4837x 3.2075

R=0.9377

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 20 40 60 80 100 120

Cauda

lslido

(kg/s)

Caudal lquido(m3/s)

Figura N 3.2 Relacin del caudal slido y caudal lquido en el ro Chonta


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El Peso total de sedimentos en suspensin (Pss) en t de la campaa se calculamediante la integracin de Qsen el tiempo.

Tt

s tdss 0 QP (3)

Con los registros de caudales diarios y concentracin de slidos en suspensinobtenidos durante la campaa de aforos y mediciones de sedimentos, se estimaronlos caudales slidos en suspensin en el ro Chonta y en sus tributarios. En el temAnexo 4 (Anexo N 4.1), se incluyen la memoria de clculo para la construccin delas curvas de caudal lquido vs concentracin de slidos, las curvas de caudallquido vs caudal slido del ro Chonta y sus tributarios (ro Grande, quebradaAzufre, quebrada Quinuario y quebrada Yanatotora), as como el estimados de lospesos totales de sedimentos en suspensin correspondientes al perodo de tiempode la campaa de aforos y medicin de sedimentos de suspensin.

Para fines del presente estudio, se requiere estimar el peso total de sedimentos ensuspensin y de fondo, sin considerar la carga de los slidos o sedimentosdisueltos, dado que los slidos disueltos no inciden en el dimensionamiento delvolumen muerto del embalse. El procedimiento aplicado para estimar el peso totalanual de sedimentos en suspensin y de fondo en el ro Chonta y sus tributarios, sebas en considerar como vlido y representativo los registros de aforos diarios y lasmediciones de sedimentos en suspensin, realizadas durante la campaa de aforosy muestreo de sedimentos (del 02 de Marzo al 27 de Mayo del ao 2009).

Estos valores de pesos parciales de sedimentos totales del ro Chonta y sustributarios, permiti proyectar un estimado del peso total anual de sedimentos

totales (suspensin y de fondo), asumiendo que el periodo de duracin de lacampaa de aforos y medicin de sedimentos realizados representa el 45% delperiodo total de lluvias en la cuenca Chonta. Tambin, se asumi de la carga desedimentos de fondo representa el 30% de la carga de sedimentos totales, es decir,la carga de sedimentos en suspensin corresponde al 70% de los sedimentostotales.

El valor estimado del peso total anual de sedimentos totales (suspensin y defondo) en el ro Chonta fue de 57,544.69 t/ao, equivalente a un volumen desedimentos hmedo de 0.0349 hm3/ao (34,900.00 m3). Es necesario sealar, queel valor de los sedimentos totales estimados no considera los slidos o sedimentosdisueltos. En el siguiente Cuadro N 3.3, se muestran los estimados de los pesosparciales y totales de los sedimentos totales en el ro Chonta y sus tributarios.

Cuadro N 3.1 Estimado del peso total anual de sedimentos totales en la cuencaChonta y sus subcuencas tributarias

Cuenca/Subcuenca Pesos de sedimentossuspensin y fondo durante

la campaa

Peso parcialsedimento

total

Peso total anualde sedimento total

Pss (t) Psf (t) Pst (t) t/ao hm3/ao

Cuenca ro Chonta 18,126.58 7,768.53 25,895.11 57,544.69 0.0349

Subcuenca Quinuario 1,224.80 524.91 1,749.71 3,888.24 0.0024

Subcuenca Azufre 4,516.61 1,935.69 6452.30 14,338.44 0.0087

Subcuenca Ro Grande 8,696.38 3,727.02 12,423.40 27,607.55 0.0167

Subcuenca Yanatotora (*) (*) (*) (*) (*)

(*) Datos escasos para construir curva Qs/Q


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4 ESTIMACION DE LA PRODUCCION DE SEDIMENTOS DE LA CUENCACHONTA

4.1 Metodologa para la estimacin de la produccin potencial anual desedimentos

La cuenca del ro Chonta no cuenta con registros histricos de mediciones desedimentos. Los datos de sedimentos obtenidos en la campaa de aforo decaudales y medicin de sedimentos realizada en el marco del presente estudio, noes suficiente como para obtener un estimado consistente de los sedimentos totalesen el ro Chonta, por lo que se tiene que recurrir a tcnicas indirectas oaproximadas para estimar complementariamente la produccin potencial desedimentos anuales de la indicada cuenca.

La metodologa utilizada consiste en la estimacin de la produccin potencial desedimentos de la cuenca Chonta mediante la aplicacin de tres mtodos indirectos,

la discusin de sus resultados, y la adopcin de un valor creble de la produccinpotencial anual de sedimentos. Se aplicaron los siguientes mtodos indirectos:

a) Mtodo de cuencas vecinas, que utiliza las mediciones existentes en cuencasvecinas.

b) Mtodo basado en la aplicacin de frmulas de transporte de sedimentos, queestiman la capacidad total de transporte de sedimentos en la seccin de salidade la cuenca, en funcin de las propiedades hidrulicas, geomtricas ysedimentolgicas del cauce.

c) Mtodo en funcin de la informacin hidrolgica, geomorfolgica, fisiogrfica, y

de uso del suelo de la cuenca.

La metodologa aplicada es congruente con los trminos de referencia, la cualindica estimar el volumen muerto y la vida til del embalse de la represa Chontamediante la utilizacin de los registros existentes en las reas vecinas, y losresultados de la campaa de aforo de caudales y mediciones de sedimentosrealizados en el marco del presente estudio. Sin embargo, la informacin existenteen las reas vecinas es escasa y su consistencia no puede ser verificada.

Por otro lado, los registros de aforos de caudales y el muestreo de sedimentosmedidos durante el presente estudio son datos puntuales de un periodo anual.Para obtener estimados crebles para el nivel de factibilidad de estudio, es

necesario verificar los resultados obtenidos con el mtodo de cuencas vecinas conotros mtodos.

La aplicacin del mtodo de frmulas de transporte de sedimentos en el cauce delro Chonta, consiste en definir una seccin transversal hidrulica tpica del ro quepueda considerarse representativa del tramo de ingreso al embalse del ro o de lostributarios principales.

Teniendo como base las caractersticas de los sedimentos dominantes en el tramode inters, se determinan sus parmetros representativos a partir de la curvagranulomtrica correspondiente.

Para estimar los parmetros de la resistencia al flujo del cauce, se considera lascaractersticas del lecho y mrgenes del ro o los tributarios, y se aplica algunatcnica hidrulica para establecer la funcin de descarga.


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En funcin de las caractersticas hidrulicas, sedimentolgicas y morfolgicas delcauce, se procede a estimar la capacidad de transporte total de material del lecho,aplicando un conjunto de formulaciones que se consideren apropiadas para lascondiciones predominantes del cauce del ro.

Para la seleccin del tercer mtodo, se realiz inicialmente el reconocimiento decampo de la cuenca Chonta y la revisin de la informacin disponible de la misma,a fin de evaluar y seleccionar el tipo de mtodo aplicable a las condiciones de lacuenca. Para ello se evaluaron los distintos mtodos estadsticos y paramtricos,as como los modelos acoplados hidrolgicos erosin hdrica estabilidad dependiente. Como resultado de la evaluacin, se determin que la aplicacin de unmtodo paramtrico era congruente con la informacin disponible, condicionesespecficas de la cuenca, objetivos y nivel SNIP del presente estudio.

De hecho, se seleccion el mtodo paramtrico de Gabrilovic-Zemljic. Es necesarioprecisar, que los conocidos y difundidos mtodos paramtricos USLE, MUSLE y

RUSLE son inaplicables a la cuenca Chonta. En efecto, los mtodos USLE yRUSLE son aplicables para la estimacin de prdida de suelo por erosin laminaren campos de cultivos y no en cuencas.

Asimismo, estos dos mtodos no fueron desarrollados para estimar la produccinde sedimentos en pendientes complejas donde puede ocurrir sedimentacin, ni encuencas grandes.

Si bien el mtodo MUSLE es una modificacin del USLE para su aplicacin acuencas, su aplicacin es recomendable hasta extensiones de 100 km2 y noconsidera las pendientes altas del relieve de la cuenca. La extensin de la cuencaChonta hasta el sitio de emplazamiento de la presa es de aproximadamente 275.54

km2

.

4.2 Descripcin de la cuenca Chonta, morfo loga y caractersticas de la red dedrenaje del cauce pr incipal, quebradas, torrenteras y crcavas

La cuenca colectora del ro Chonta (hasta el sitio de emplazamiento de la presa)tiene una extensin de 275.54 km2, y est conformada por las siguientes cuatrosubcuencas tributarias:

Subcuenca del ro Grande (tambin denominado ro Chonta), con una extensinde 114.82 km2 y un permetro de 57.88 km. El cauce es profundo, angosto,estable y de trayectoria relativamente sinuosa. Los flancos tienen rasgos

topogrficos moderados con cierta irregularidad morfolgica y en generalmantienen declives de 30 a 50 como ngulos de reposo.

Subcuenca de la quebrada Azufre, con una extensin de 77.54 km2y permetrode 44.97 km. El cauce es prcticamente rectilneo, angosto y profundo. Losflancos presentan caracteres topogrficos mayormente empinados, con algunostramos moderados.

Subcuenca de la quebrada Quinuario, con una extensin de 54.85 km2 ypermetro de 36.66 km. Presenta un cauce profundo, angosto y algo sinuoso; losflancos tienen declives moderados yempinados.

Subcuenca de la quebrada Yanatotora, con una extensin de 28.33 km2 ypermetro de 25.19 km.


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Segn el Informe de Geologa del presente estudio, la cuenca Chonta se encuentraentre dos superficies de erosin intermedias de la Cordillera Occidental de losAndes, y comprende altitudes desde 2850 m s.n.m. a 4250 m s.n.m. El rea de lacuenca est disectada por numerosos ros y afluentes rejuvenecidos, por lo que se

observa restos de superficies alargadas con alturas moderadas y una topografa untanto abrupta, con depresiones de escorrenta encaonadas.

Los valles principales pueden haberse profundizado por factores tectnicos, peromayormente son producto de erosin. En una seccin transversal se observa unaparte alta ancha y una inferior encaonada, las mismas que representan a laetapa valle y a la etapa can, respectivamente. Tambin indica, que eldesarrollo geomorfolgico del rea de la cuenca est ntimamente vinculado a lasdiferentes fases de la tectnica andina.

Las unidades geomorfolgicas presentes en la cuenca Chonta se relacionan, engeneral, con procesos geodinmicos tipo remocin en masas y a fenmenos

morfodinmicos. Las terrazas aluviales se localizan en las mrgenes de los caucesdel ro Chonta y sus quebradas tributarias. Solo existen terrazas recientes que seencuentran al pie de los cauces. Los conos de deyeccin son geoformascorrespondientes a los materiales de acarreo que descargan los cursos de aguatemporal o permanente, localizndose en las desembocaduras.

Los escombros de talud se distribuyen puntualmente al pie de laderas y flancos dequebradas y/o ro, siendo sus orgenes de procesos de remocin en masa ymorfodinmicos. Los escarpes estructurales corresponden a planos de falla tipo,saltos de falla y/o deslizamientos, que son poco frecuentes o estn cubiertos pordepsitos residuales.

Los surcamientos y crcavas estn vinculadas (en cuanto a sus orgenes) aerosiones hidrodinmicas tipo laminar y/o lineal, cuyos rasgos resultantes sonconocidos como surcamientos y crcavas respectivamente, los cuales son muyfrecuentes en la cuenca Chonta. El carsticismo es un proceso qumico dedisolucin de las calizas en presencia de agua y C02.

La geoforma encaonada que presenta el cauce es producto de la accinmorfodinmica del agua de escorrenta del ro Chonta facilitada, probablemente,por la pre-existencia de zonas de debilidad de origen tectnico.

El encaonamiento localizado es probable que se haya generado por la posicininclinada de los estratos calizos resistentes que en conjunto ofrecieron tenaz

resistencia a la erosin lateral hdrica. El cauce actual del ro Chonta presenta bajapendiente, sin embargo su rgimen hidrolgico es tipo torrente, todo lo cualconduce a interpretar que el nivel de base no ha logrado su perfil de equilibrio.

El origen de los tres cauces posiblemente se relacione con la accin hidrulica delas aguas de escorrenta y por la presencia de zonas de debilidad. Los caucestienen regmenes torrentosos, por lo que la erosin, producto de la hidrulicafluvial, se encuentra activa en sus mrgenes y fondo transportando elementos dearrastre como partculas finas y sustancias disueltas en suspensin.

Los ros y quebradas de la cuenca Chonta pueden ser clasificados en seis clasesde torrentes, siendo la base de la clasificacin el coeficiente de clase hidrogrfica

torrencial (Hk), propuesto en la metodologa de Gavrilovic-Zemljic. En el siguienteCuadro N 4.1 se presenta la clasificacin de torrentes:


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Cuadro N 4.1 Clasificacin de ros y quebradas en la cuenca Chonta y sussubcuencas tributarias

Clasificacin de torrentes Coeficiente de clase hidrogrfica detorrente (Hk)

Clase de torrente Descripcin

A Ros de torrente Hk> 20

B Ros pequeos de torrentes 10 < Hk< 20

C Corrientes o quebradas de torrente 1.0 < Hk< 10

D Quebradas pequeas de torrentes temporales 0.1 < Hk< 1.0

E Torrentes de pequeos deslizamientos 0.05 < Hk< 0.1

F Hondonadas Hk< 0.05

Los ros y quebradas de la cuenca Chonta son de alta pendiente, teniendo los

sedimentos transportados y sedimentados un rol importante en la sedimentacindel embalse Chonta y dimensionamiento del volumen muerto del embalse.

La cantidad total de sedimentos transportados durante un evento de avenidas es lasuma de los sedimentos transportados desde las laderas de las subcuencas y dellecho de la red de drenaje de las mismas. Por lo tanto, el conocimiento de laerosin del lecho de los cauces de la red de drenaje es importancia, as comotambin es importante la evaluacin de la estabilidad de las laderas de lasvertientes.

El transporte de sedimentos a menudo forma depsitos en las partes o tramos deltorrente cercano al emplazamiento de infraestructuras. Los sedimentos

depositados conducen a la reduccin de la capacidad de conduccin del ro yquebradas, siendo probables causas de inundaciones en la cuenca, pero con bajavulnerabilidad.

Los perfiles longitudinales del cauce de los ros y quebradas tributarias del roChonta son tramos de pendientes pronunciadas y planas alternadamente, que seconectan con tramos cuyas secciones de flujo son de baja profundidad y flujo msprofundo, respectivamente. Estas sucesiones de segmentos de gradientes suave ypronunciada son encontrados dentro de amplio rango de escalas geomorfolgicas,tanto en la parte intermedia y alta de las subcuencas tributarias del ro Chonta.

En la segunda inspeccin de campo, realizado en el marco del presente estudio, se

observaron en la red de drenaje de los cauces principales, una sucesin de tramosplanos y de alta pendiente, que a menudo corresponden a rasgos de barras.

En cauces rectos, estos son usualmente localizados alternadamente en los bancosdel ro. Las transiciones entre las barras son caracterizadas por pendientes altas,mientras que a lo largo de las barras la pendiente del thalweg del ro es mspequea.

En los sectores de ros y quebradas con lecho de gravas, estas sucesiones detramos de pendientes suave y pronunciado son denotados usualmente comosecuencias de rpida-pozo rifle-pool.

En los sectores de ros y quebradas con lecho de piedras, las sucesiones detramos de pendientes suave y pronunciada son an ms pronunciadas.


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La acumulacin de los elementos de lecho ms grandes resulta en formas de lechoorganizadas. En ros de alta pendiente, estas formas de lecho son a menudoaproximadamente localizadas transversalmente a la direccin del flujo. En ciertossectores de las quebradas, se observan grupos sucesivos de piedras (rocas)

separados por pozos, tal que a estos tramos del cauce son denominados sistemasde escaln-poza step-pool.

Para comprender los mecanismos de transporte de sedimentos en los cauces de lared de drenaje de la cuenca Chonta, es importante entender la resistencia al flujo yla estabilidad del lecho. La rugosidad del lecho es usualmente asociada convariaciones de escala pequea, por lo que una descripcin apropiada de larugosidad del lecho es necesaria para determinar la estabilidad del lecho. En elcaso de la red de drenaje de la cuenca Chonta, la alta pendiente de los caucesplantea un problema complejo debido a los lechos conformados con rasgos deconfiguraciones y tamaos diferentes.

La prctica ingenieril, sugiere que el tamao caracterstico del grano no essuficiente para describir la estructura de la rugosidad en ros de escaln-poza. Sehace necesario introducir la desviacin estndar de la elevacin del lecho(s) paradescribir la rugosidad en ros de escaln-poza. Iniciando con un perfil longitudinaldel lecho del ro, se determina la desviacin estndar de la elevacin del lechoquitando la tendencia lineal (pendiente) del perfil longitudinal de los valores de laaltura de rugosidad.

Recientemente, la literatura tcnica especializada reporta un nmero deaproximaciones para determinar la estabilidad del lecho en ros de alta pendiente.La gran mayora de estas usa un tamao caracterstico del grano para describir larugosidad del lecho. Sin embargo, existen nuevas hiptesis para escenarios de ros

de alta pendiente bajo descargas mayores que el valor crtico de arrastre delmaterial del lecho con un dficit en suministro de sedimentos. Aqu se propone queexisten condiciones de un potencial de auto-estabilizacin del lecho del ro enescalas geomorfolgicas diferentes. Para ello se hace uso de escalas morfolgicascon escalas longitudinales tpicas como el ancho del ro. La escala ms pequea(micro-escala) es dominado por las partculas individuales del lecho.

La acumulacin de los elementos del lecho ms grandes resulta en formas defondo que son del mismo orden de magnitud como la altura del flujo, por ejemplo,escalones-pozas. Esta escala es denotada como meso-escala. La siguiente escalams grande es la macro-escala, donde las rpidas y pozos son las estructurasdominantes del lecho. En la escala extensa los rasgos geomorfolgicos son

referidos a las formas de relieve ms que las formas de lecho, y son provocadospor los procesos que afectan la cuenca entera.

Los mecanismos de auto-estabilizacin en diferentes escalas son ilustradosesquemticamente (Figura N 4.1). Esto sugiere que el mecanismo de auto-estabilizacin en la micro-escala corresponde al conocido proceso deacorazamiento, por ejemplo, la superficie del lecho se vuelve ms grueso debido ala erosin selectiva y como una consecuencia el material ms fino subyacente esprotegido. Para esta escala, el lecho avanza hacia una condicin de estabilidadpara una distribucin granulomtrica del grano dada, y pendiente del ro. Comoesto est asociado con volver la capa superficial ms gruesa, el tamao medio delgrano de la capa acorazada dmDaumenta hasta un valor mximo. Si la descargaaumenta excediendo un cierto umbral, dmDdecrece otra vez (centro de la Figura N4.1).


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Figura N 4.1 Segn Weichert et al. (2009), mecanismos de auto-estabilizacinen diferentes escalas geomorfolgicas (superior y centro),acompaado por erosin del lecho en cada escala considerada

(inferior).En la meso-escala, se asume que el mecanismo de auto-estabilizacincorresponde con una optimizacin de la geometra de la rugosidad. En analoga,para la macro-escala, se ha propuesto que la estructura de la rugosidad se adaptahacia un patrn que implica un lecho estable.

Se ha sugerido que la auto-estabilizacin en la escala extensa ocurre debido a lareduccin de la pendiente. Usualmente, esta reduccin es causada por la erosinrotacional alrededor de un punto pivote.

En la naturaleza, tales puntos pivotes pueden ser por ejemplo afloramientos de

roca madre, cambios del relieve del suelo, aumento localizado de la rugosidaddel lecho debido a sedimentos gruesos alimentados por deslizamientos otributarios.

Como se muestra en la Figura N 4.1, la re-estabilizacin del lecho del ro siemprees asociada con la erosin del lecho. En base a esta nueva hiptesis, se haceviable el desarrollo de una herramienta predictiva para cuantificar la erosin dellecho una vez excedida la descarga crtica o esfuerzo de corte que determina laestabilidad del lecho, y no hay suministro de sedimentos desde aguas arriba.

Esto permitira contar con mtodos vlidos para estimar la capacidad de transportede sedimentos de fondo y suspensin en cauces con las caractersticas similares a

la red de drenaje de la cuenca Chonta y sus subcuencas tributarias.


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4.3 Parmetros geomorfolgicos de la cuenca y subcuencas tributarias del roChonta

Los parmetros hidrulicos de las subcuencas tributarias del ro Chonta sepresenta en el siguiente Cuadro N 4.2.

Cuadro N 4.2 Parmetros geomorfolgicos de la subcuencas del Chonta

Subcuenca

Parmetro fisiogrfico

Area Cuenca PermetroIndice de

CompacidadFactor de

FormaPendiente

Altura media Grado deRamificacin

Densidaddrenaje

km2 km m/m m s.n.m. km/km2

Alto Chonta 23.48 23.97 1.38 0.47 34.20 3887.54 3 0.79

Qda. Soytarume 21.17 23.86 1.45 0.35 30.35 3889.21 3 0.82

Ro Grande 69.52 46.27 1.55 0.30 42.77 3577.98 3 0.93

Ro Azufre 77.63 46.51 1.48 0.33 32.09 3706.89 4 0.96

Ro Quinuario 53.21 37.12 1.42 0.31 27.63 3495.22 3 1.11

Medio Chonta 1.74

Ro Yanatotora 27.57 25.00 1.33 0.56 26.00 3213.31 3 1.00

Bajo Chonta 1.22

Bajo Chonta 69.59 41.93 1.39 0.39 40.44 2990.11 3 1.28

Fuente: Elaboracin propia

4.4 Mapas temticos de la cuenca Chonta

Para fines de estimar la produccin potencial anual de sedimentos en la cuencaChonta, se elaboraron los siguientes mapas temticos de la cuenca Chonta:

- Mapa de Isoyetas de Precipitacin Promedio (Plano N HI-GN-07)- Mapa de Isotermas de Temperatura Promedio (Plano N HI-GN-03)- Mapa de Pendientes (Plano N HI-GN-10)- Mapa de Geologa (Plano N GE-GN-01)- Mapa de Geomorfologa (Plano N GE-GN-02)- Mapa de Subcuencas Colectoras (Plano N HI-GN-11)- Mapa de Cobertura Vegetal (Plano N HI-GN-12)- Mapa de Uso Actual del Suelo (Plano N HI-GN-13)

- Mapa de Uso Potencial de la Tierra (Plano N HI-GN-14)- Mapa de Actividad Minera (Plano N HI-GN-15)

Estos mapas temticos se incluyen en la seccin de Planos del presente informe.

4.5 Estimacin de la produccin potencial anual de sedimentos por cuencasvecinas

Asumiendo que las caractersticas fisiogrficas y climticas de las cuencasCajamarca y Namora son similares en la cuenca del ro Chonta, se adopta el valorpromediado de la produccin anual de sedimentos de 320 t/ao/km2 (ver CuadroN 2.1).


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La aplicacin de este valor a la cuenca del ro Chonta (rea colectora de 275.54km2) result en una produccin de sedimentos en suspensin de 88,224 t/ao 53,469 m3/ao.

Utilizando la informacin sedimentolgica de diferentes ros de la costa del pas,que relaciona la altitud media de la cuenca con el cociente volumen de slidos/caudal hdrico medio anual de la cuenca aportante, resulta que para la altitudmedia de la cuenca del ro Chonta (3,600 m s.n.m.) se obtiene un valor delindicado cociente de 0.0007. Por consiguiente, siendo el volumen hdrico medioanual de la cuenca Chonta de 130.78 hm3 y su correspondiente rea de 275.54km2, el volumen anual de acarreo de slidos es de 0.091 hm3/ao.

En base a informacin proveniente de varias subcuencas del ro Mantaro, seobtuvo una ecuacin que relaciona el rea de la cuenca aportante con el volumende slidos acarreados por km2:

Q s= 780.7 A

-0,25

(4)donde:

Qs Volumen de slidos acarreado (m3/km2ao)

A rea de la cuenca aportante (km2)

Para la cuenca Chonta, cuya rea es de 275.54 km2, el volumen de acarreo anualresultan de 191.59 m3/km2-ao. Por lo tanto, el volumen anual de acarreo deslidos sera de 0.052 hm3/ao 87,155 t/ao. Se consider un peso especfico de1.65 t/m3para la masa de sedimentos acarreados.

Aplicando el mtodo de Fleming, que relaciona el transporte de slidos de unacuenca con la descarga media anual de la cuenca y el tipo de cobertura:

Q s = a Q n (5)

donde:

Q s masa de slidos acarreados (t)Q caudal hdrico medio anual (pies3/s)a y n son parmetros que dependen de la cobertura de la cuenca (Cuadro N 4.3)

Cuadro N 4.3 Tasa media anual de transporte sedimentos en suspensin

Cobertura vegetal na

Para Qsen toneladasPara Qsen toneladas

mtricas

Variada de hoja ancha y conferas 1.02 117 106

Floresta confera y pastos altos 0.82 3.523 3.196

Pastos bajos y arbustos 0.65 19.260 17.472

Desierto y arbustos 0.72 37.730 34.228

Para la cuenca Chonta, el caudal medio anual es Q = 4.166 m3/s = 147.12 pies3/s;

a= 17.472 y n= 0.65, por consiguiente Qs = 448.05 t/km2

ao.Por lo tanto, considerando un peso especfico de 1.65 t/m3 para la masa desedimentos acarreados, y la correspondiente rea de la cuenca, se obtiene una


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produccin de sedimentos de 123,457 t/ao, o el volumen anual de acarreo deslido de 0.075 hm3/ao.

El resultado de la produccin anual de sedimentos para la cuenca Chonta basadosen la informacin sedimentolgica de las cuencas Cajamarca y Namora de 88,224t/ao (0.0535 hm3), fueron comparados con valores de la produccin anual desedimentos obtenidos por otros mtodos. El mtodo basado en la informacin delro Mantaro produce un valor similar. Los valores obtenidos por el mtodo basadoen informacin de ros de la costa peruana y la ecuacin de Fleming sonsuperiores en ms del 40% con respectos a los valores de los dos primerosmtodos.

Considerando que la precipitacin en la sierra peruana se incrementa de Sur aNorte del pas, la produccin anual de sedimentos en la cuenca del ro Chontahasta el eje de la presa, debera tener un valor mnimo de 87,155 t/ao (0.052hm3), y un valor mximo de 151,050 t/ao (0.091 hm3). Se debe tener presente,

que si bien las cuencas de la costa tienen menor precipitacin, la cobertura vegetales escasa y las cuencas son proclives a la erosin. En nuestro caso especfico, lacuenca del ro Chonta tiene una precipitacin mayor con presencia de mayorcobertura vegetal tambin.

En general, los valores obtenidos de la produccin anual de sedimentos indicanque el volumen anual de sedimentos en la cuenca Chonta es inferior a 100,000m3/ao. Esto sugiere que el volumen muerto para el embalse de la presa Chontano ser significativo.

4.6 Estimacin de la capacidad de transporte total de sedimentos a la salida de lacuenca

La cuantificacin de la capacidad de transporte de sedimentos de fondo del roChonta, en tramo donde se emplazar la presa, se realizar mediante la aplicacindel mtodo de Meyer-Peter y Mller, el cual es un mtodo reconocido en la prcticaingenieril, y el ms utilizados en ros de pendiente pronunciada y materiales dellecho gruesos.

Para estimar la capacidad de transporte total de sedimentos del ro Chonta, seaplicar de manera preliminar los mtodos de Graf, y de Engelund y Hansen,utilizando los datos de aforos de caudales y muestreo de sedimentos para el ajustede los parmetros de flujo y concentracin de sedimentos en suspensin.

Carga de sedimentos de fondo

Se aplicar la cuarta frmula de Meyer-Peter y Mller (1948), que esdimensionalmente homognea con constantes adimensionales, y que tiene lasiguiente forma:

3

2

32

312

3

'25.0047.0

S

sSms gdSr

K

K

(6)

donde:

K/K Relacin entre rugosidad total del fondo y rugosidad correspondientea los sedimentos. Vara de 0.5 (forma de fondo plenamentedesarrollada) a 1.0 (no existe formas de fondo).


29/82




K = 1/n Factor de resistencia que es inverso a la rugosidad de ManningK = 26/d90

1/6 Factor de resistencia que toma en cuenta la resistencia en la carasuperior de los sedimentos de fondo y que emplea una relacin tipoManning-Strickler

Dm=DiPi Dimetro medio de las partculas, donde Pi es la proporcin delsedimento de clase i (identificado con el dimetro Di) dentro de lamuestra. Este dimetro puede aproximarse al D50.

R Radio hidrulico, que coincide con el tirante del flujo cuando laresistencia de las mrgenes es despreciable.

Densidad del fluido

La Ec. (4.1) puede escribirse de forma explcita para el clculo de la carga unitaria

en peso de la carga de arrastre de fondo:

2

3

2

3

2

1

3047.0

'8

ms

msBD

SR

K

KDgg

(7)

Para el caudal medio del ro Chonta de 4.147 m3/s, la carga unitaria en peso delarrastre de fondo (gB) es de 4.43 kgf/(s*m), y la carga en peso de sedimentos defondo en toda seccin del ro (GB) es de 35.488 kgf/s.

En trmino de volumen, la carga unitaria del arrastre de fondo (qB) es de 0.003m3/(s*m), y la carga en toda la seccin del ro (QB) es de 0.02 m

3/s. En el AnexoD.2 se presenta las memorias de clculo.

Transporte de sedimentos total

Segn el mtodo de Graf, el parmetro de intensidad de corte est dado por lasiguiente relacin:

0122.0

)(

Sr

ds

A

(8)

Siendo d = 0.05 mm, r = 0.27 m, S = 0.025, y V=1.91m/s. El parmetro detransporte se estima mediante la ecuacin:

43.208439.1052.2 AA (9)

La concentracin en volumen de los sedimentos transportados por el flujo es:

ltmgmkgrV

dg

C

sA

/8.53/0058.0

)( 3

(10)

La carga unitaria de sedimentos total en volumen se estima con la siguienterelacin:


30/82




)./(3003.0 msegmqCqt (11)

)./(95.41650 msegkgqg tt (12)

La capacidad de transporte de sedimentos totales en volumen es de 0.024 m3/s,que en trminos de volumen anual de sedimentos totales es de 0.0756 hm3/ao.Obviamente, este volumen anual de sedimentos total es el valor mximo quepodra transportar el cauce siempre y cuando exista la disponibilidad desedimentos en la cuenca a ser transportados por el ro Chonta. La produccinanual de sedimentos en la cuenca Chonta es muy inferior a la capacidad detransporte del ro en el tramo evaluado (adyacente al eje de la presa). Losresultados obtenidos por el mtodo Engelund y Hansen producen valoresexcesivamente altos, por lo que se desestima.

4.7 Estimacin de la produccin anual de slidos por la metodologa deGavrilovic-Zemljic

La metodologa de Gavrilovic-Zemljic (denominada Mtodo de Erosin Potencial)cuantifica el proceso erosivo en funcin de las caractersticas morfolgicas,geolgicas, cobertura vegetal, uso del suelo, distribucin de la precipitacin ytemperatura de la cuenca. La descarga media anual del material erosionado (G) seexpresa de la siguiente forma:

G = W R (13)

Donde, W es la produccin de sedimentos y R el coeficiente de retencin. Laproduccin media anual de sedimentos por erosin superficial se determina con lasiguiente expresin:

W = T h Z3/2F (14)

Siendo, T el coeficiente de temperatura, h la precipitacin media anual, F lasuperficie de la cuenca, Zel coeficiente de erosin definido como Z = X Y (+ I1/2).Aqu,Xes el coeficiente de uso del suelo, Ycoeficiente de resistencia del suelo ala erosin, el coeficiente del tipo de proceso erosivo observado en campo, Ies lapendiente superficial del terreno.

Los valores de los coeficientes X, Y y son propuestos por los autores de lametodologa, representando la intervencin antrpica, el grado de proteccin del

suelo por la vegetacin, y el grado de resistencia a la erosin del sueloconsiderando sus caractersticas geolgicas y el estado de inestabilidad erosiva dela cuenca.

La ecuacin del coeficiente de retencin del sedimento se determina como:

R = [ (O D)1/2(L + Li)] / [(L+10)F] (15)

Donde, Oes el permetro de la cuenca, Ddiferencia media del nivel en la cuenca,Lilongitud total de los afluentes laterales, Llongitud del cauce principal (talweg).

Clasificacin de ros y quebradas

La caracterstica por la cual los ros y quebradas de alta pendiente (torrentes) sondiferenciados de los otros ros de baja pendiente, es la alta intensidad de erosin,que es fuente de los sedimentos transportados por el flujo hacia el embalse. Las


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caractersticas de los torrentes dependen tambin de las caractersticas climticasde la regin en donde estos ocurren. Por regla, en el caso ptimo, los datos enreas torrenciales estn referidos a la precipitacin y la temperatura. Por estarazn, este conjunto de datos son adoptados para la definicin del efecto del clima.

La clasificacin de torrentes en la cuenca Chonta se realiz mediante unainspeccin de campo, que permiti la evaluacin de las caractersticas torrenciales.Para ello se aplica una frmula de torrente. Esta frmula consiste de las tressiguientes partes:

Clase torrencial

Categora torrencial

Intensidad de erosin

La clase torrencial se determina mediante el valor de coeficiente de clasehidrogrfica torrencial (Hk), que es dado por siguiente frmula:

1

1

L

LKAFH tk

(16)

Donde:

F rea de la cuencaL longitud total del flujo de torrenteLt longitud total de tributarios de primer y segundo ordenK coeficiente topogrfico y climtico calculado por la frmula

pITK (17)

Siendo:

Ip pendiente media ponderadaT coeficiente de temperatura calculado por la frmula:

1.010

mt

T

(18)

tm temperatura media anual

El coeficiente de la forma de la cuenca (A) se calcula mediante la frmula quedefine la similaridad de la forma de la cuenca torrencial con la forma semicircularque caracterizan los torrentes ms intensos.

)2(

L

PA

(19)

P permetro de la cuenca

A partir de la informacin contenida en los mapas temticos de la cuenca Chonta,se estimaron los valores de los parmetros y variables a nivel de las subcuencasYanatotora, Grande, Azufre y Quinuario; calculando sus correspondientescoeficientes de erosin en funcin de las condiciones y caracterstica de cada


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subcuenca, as como sus coeficientes de retencin, determinando el volumenanual de sedimentos G = 56,478 m3/ao, que significa un volumen anual desedimentos de 0.0565 hm3/ao. En el Anexo 4, se incluye la memoria de clculo.

Este valor de 0.0565 hm3/aoobtenido por el mtodo de Gavrilovic-Zemljic para lacuenca del ro Chonta (hasta el eje de la presa) es un valor creble y compatiblecon las caractersticas morfolgicas, geolgicas, cobertura vegetal, uso del suelo,distribucin de la precipitacin y temperatura de la cuenca Chonta.

4.8 Conclusiones

En el Cuadro N 4.4 se presenta el resumen de los estimados de la produccinanual de sedimentos en la cuenca del ro Chonta con los distintos mtodos. Parafines del diseo de la represa Chonta, se recomienda adopta un valor de laproduccin anual de sedimentos que ingresara al embalse de 0.055 hm3/ao. Esnecesario precisar, que los estimados de la produccin de sedimentos en la

cuenca Chonta hasta el eje de la presa son de promedio anual para condiciones deun ao hidrolgico normal.

Cuadro N 4.4 Estimado de la produccin anual de sedimentos en la cuencaChonta

MtodoProduccin anual de sedimentos

t/ao hm3/ao

Estimado de sedimentos totales en base a mediciones directas 57,544.69 0.0349

Cuencas vecinas 88,224 0.0535

Informacin de ros de la costa peruana 151,050 0.091

Ecuacin de Fleming 123,162 0.075

Informacin del ro Mantaro 87,155 0.052

Capacidad de transporte total de sedimentos a la salida de la cuencaChonta

- 0.0756

Metodologa de Gavrilovic-Zemljic - 0.0565

Si bien se puede conjeturar que la produccin de sedimentos durante un aohidrolgico hmedo y durante eventos hidrolgicos extremos sera mayor a los

valores consignados en el Cuadro N 4.4, las condiciones naturales de coberturavegetal en la cuenca Chonta contribuye a atenuar la produccin de sedimentos.

Se recomienda evaluar la factibilidad de considerar embalsamientos de agua parafines de riego en la parte superior de la cuenca, a fin de atenuar los efectos de loseventos hidrolgicos de aos hmedos. Asimismo, dentro de los componentes dela presa, se recomienda considerar una descarga de fondo para purga desedimentos.


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5 VOLUMEN MUERTO DEL EMBALSE CHONTA

La determinacin del volumen muerto del embalse Chonta es uno de los problemasprincipales que se tiene que dilucidar para el diseo de la represa Chonta.

El embalse debe disponer de un volumen suficiente para almacenar los sedimentosque llegan al mismo, pues muchas veces es rpidamente rebasado con laconsecuente prdida del volumen til del embalse.

El valor adoptado de la produccin anual de sedimentos que llega al embalseChonta es de 55,000 m3. De los sedimentos que ingresan al embalse, el materialgrueso se depositar conforme disminuya la velocidad por efecto delensanchamiento del cauce y el aumento del tirante del flujo, formando en la coladel embalse una acumulacin de sedimentos gruesos denominado delta.

El sedimento ms fino continuar hacia dentro del vaso como una corriente de

densidad, para posteriormente detenerse y depositarse en el fondo del mismo.En realidad, el mecanismo de la sedimentacin es ms complejo, dado quedepende de muchos otros factores como son la estratificacin de temperatura,forma, dimensiones y caractersticas del embalse, operacin y caractersticasfsico-qumicas del sedimento, las caractersticas de las avenidas de ingreso, yotros.

Las caracterstica de montaa del embalse Chonta permiten aseverar que laformacin del delta de materiales gruesos no afectar las reas aguas arriba delembalse, pero la penetracin del material grueso dentro del vaso podra darse porel suministro de materiales provenientes de potenciales deslizamientos de tierra en

las laderas de los ros y quebradas tributarias, principalmente en la parte baja eintermedia de la quebrada Azufre.

La distribucin del sedimento dentro del embalse depende principalmente del tipode sedimento, caractersticas del vaso, polticas de operacin y las caractersticasde las avenidas.

En el caso especfico del embalse Chonta, de pendiente fuerte y tipo encaonado,el depsito de sedimentos ocurre cerca de la presa (dentro de volumen muerto).Sin embargo, buena parte de los sedimentos se localizaran en la zona delvolumen til, es decir, el depsito total de sedimentos no ocurre exclusivamentedentro del volumen muerto.

Por ser de montaa, el embalse Chonta tiene la particularidad que la formacin delcono de erosin durante la operacin de lavado o purga de sedimentos, vendraacompaado del flujo de corriente de densidad desde aguas arriba hacia elindicado cono de erosin.

5.1 Curvas Alt itud-Area-Volumen del embalse Chonta

En la Figura N 5.1 se muestra las curvas de Altitud-Area-volumen del vaso queconforma el represamiento Chonta. Los datos de las indicadas curvas seconsignan en el del Anexo 4 (Anexo N 4-4.1).


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5.2 Sedimentacin del embalse Chonta para 2, 5, 10, 25, 50 y 75 aos

Para estimar la evolucin temporal de la sedimentacin del embalse Chonta, seaplicaron los conocidos mtodos empricos de rea-Reduccin y rea-Incremento.

El primer mtodo no fue aplicable al embalse Chonta por cuanto las funciones paradeterminar la profundidad del sedimento en la presa no se interceptan para el tipode presa seleccionado (tipo III).

Esto determin la aplicacin del procedimiento de rea incremental paradeterminar la altura de sedimento que alcanza en el pie de la presa.

En la Figura N 5.2 se presenta la evolucin temporal de las Curvas Altitud-rea-Volumen del embalse Chonta para tiempos de sedimentacin de 10, 25, 50 y 75aos.

Los clculos sustentatorios se adjuntan en el Anexo 4 (Anexo N4-4.2 )

0.001.002.003.004.005.00

2840

2860

2880

2900

2920

2940

2960

2980

3000

3020

0 50 100 150 200 250

REA (Km2 )

COTA

(msnm

)

VOLUMEN (MMC)

CURVAS ALTITUD -AREA - VOLUMEN DEL EMBALSE CHONTA

VOLUMEN

REA

Figura N 5.1Curvas de Altitud-rea-Volumen del Embalse Chonta


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0.001.002.003.004.005.00

2840

2860

2880

2900

2920

2940

2960

2980

0 50 100 150 200 250

REA (Km 2 )

COTA(msnm)

VOLUMEN (MMC)

EVOLUCION TEMPORAL DE LAS CURVAS ALTITUD - AREA - VOLUMEN DEL EMBALSE CHONTA

CURVAS DE VOLUMEN

INICIAL

10 AOS

25 AOS50 AOS

75 AOS

CURVAS DE AREAS

INICIAL

10 AOS

25 AOS

50 AOS

75 AOS

Figura N 5.2 Evolucin temporal de las curvas de Altitud-rea-Volumen delEmbalse

Como se observa en la Figura N 5.2, el efecto de la sedimentacin del embalsesobre la reduccin de la capacidad de almacenamiento del embalse no essignificativo. En efecto, el valor estimado de la produccin anual de sedimentosque ingresan al embalse es de 55,000 m3, que significa volmenes de sedimentosdepositados de 0.55 hm3, 1.375 hm3, 2.75 hm3y 4.125 hm3para 10 aos, 25 aos,50 aos y 75 aos de operacin del embalse, respectivamente.

La distribucin de los sedimentos depositados en el embalse Chonta se localizatanto en la zona del volumen muerto como en la zona del volumen til del embalse.Esto significa que la totalidad de los sedimentos depositados en el embalse paraun periodo de operacin dado, no se depositan en la zona adyacente al pie de lapresa.

5.3 Volumen muerto del embalse ChontaPara determinar el volumen muerto del embalse Chonta, se asumeconservadoramente que la totalidad de los sedimentos depositados en el embalsese localizan dentro del volumen muerto, adoptando un periodo de operacin delembalse Chonta de 50 aos. Por lo tanto, el volumen muerto del embalse Chontaser de 2.75 hm3.


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6 VIDA UTIL DEL EMBALSE CHONTA

6.1 Vida ti l del embalse Chonta

La vida til del embalse de Chonta debe ser el tiempo de operacin necesario paraobtener los beneficios del proyecto, que justifiquen los costos de inversin en laconstruccin, operacin y mantenimiento de la obra.

Usualmente, la vida til del embalse es menor que la vida efectiva de la represa, amenos que ocurra una falla total de la presa que la inutilice o la sedimentacin delembalse (colmatacin de ms del 50% de su volumen til).

Los resultados de estudio de sedimentacin del embalse Chonta descarta laposibilidad de la sedimentacin del embalse durante su vida til de 50 aos. Lavida efectiva de la represa es mayor de los 50 aos.

6.2 Medidas estructurales y no estructurales para alcanzar la vida til requeridopara el embalse Chonta

Por efecto del cambio climtico mundial, los eventos hidrolgicos extremosasociados a los fenmenos El Nio y La Nia se vuelven ms recurrentes, lo queimplica la necesidad de adoptar criterios conservadores en los diseos y tomar lasprevisiones pertinentes.

En este sentido, se debe considerar una descarga de fondo en la presa para lapurga de sedimentos, as como las siguientes medidas generales para asegurar lavida til del embalse Chonta.

Medidas estructurales: Obras de control de potenciales deslizamientos en las laderas del ro Grande y

la quebrada Azufre (parte baja e intermedia de la subcuenca).

Obras de retencin de sedimentos en las subcuencas del ro Grande, Azufre yQuinuario.

Obras de control y prevencin de las excavaciones, principalmente en las zonasaledaas a los cauces de los ros y quebradas tributarias.

Medidas no-estructurales:

Formulacin de adecuadas reglas de operacin del embalse y de la descarga defondo para la purga de sedimentos.

Continuar con la reforestacin de la cuenca Chonta y la proteccin concobertura vegetal de las reas expuestas a la erosin hdrica por precipitacionespluviales.

Prcticas de cultivo adecuadas como: siembras en curvas de nivel en terrenoscon pendientes de hasta el 10%, construccin de terrazas con pendientes entre10% y 35%, y andenera para pendientes superiores a 35%.


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7 CONCLUSIONES

Como resultado del presente estudio de sedimentos, se arriban a las siguientesconclusiones:

La inspeccin de campo de las subcuencas tributarias del ro Chonta indica quela cuenca como unidad productora de sedimentos es de baja produccin, dadala cobertura vegetal que protege su relieve y las caractersticas morfolgicas dela red de drenaje predominantes. De hecho, el rango de los caudales aforadosen el ro Chonta vara de 4.91 m3/s a 105.06 m3/s, mientras que los valorespuntuales de la concentracin de sedimentos en suspensin varan desde unvalor mnimo de 0.003 gr/l hasta un mximo de 0.638 gr/l.

En base a los registros obtenidos de la campaa de aforos y mediciones desedimentos del ro Chonta, se estima que el peso total anual de sedimentostotales (suspensin y de fondo) en el ro Chonta es de 57,544.69 t/ao, que

equivale a un volumen de sedimentos hmedo de 34,900.00 m

3

(0.0349hm3/ao). Este valor estimado de sedimentos totales no considera los slidos osedimentos disueltos.

Para fines del diseo de la represa Chonta, se recomienda adopta un valor de laproduccin anual de sedimentos que ingresara al embalse de 0.055 hm 3/ao.Es necesario precisar, que los estimados de la produccin de sedimentos en lacuenca Chonta hasta el eje de la presa son de promedio anual para condicionesde un ao hidrolgico normal. Seguidamente se presentan los estimados pordiferentes mtodos de la produccin anual de sedimentos en la cuenca Chonta.

Cuadro N 7.1 Resumen de estimacin de sedimentos por varios mtodos

MtodoProduccin anual de sedimentos

t/ao hm3/ao

Estimado de sedimentos totales en base a medicionesdirectas

57,544.69 0.0349

Cuencas vecinas 88,224 0.0535

Informacin de ros de la costa peruana 151,050 0.091

Ecuacin de Fleming 123,162 0.075

Informacin del ro Mantaro 87,155 0.052

Capacidad de transporte total de sedimentos a la salidade la cuenca Chonta

- 0.0756

Metodologa de Gavrilovic-Zemljic - 0.0565

Para una produccin anual de sedimentos que ingresan al embalse de 55,000m3, corresponde volmenes de sedimentos depositados en el embalse de 0.55hm3, 1.375 hm3, 2.75 hm3 y 4.125 hm3 para 10 aos, 25 aos, 50 aos y 75aos de operacin del embalse, respectivamente.

Se estima que el volumen muerto del embalse Chonta es de 2.75 hm3,adoptando un periodo de operacin del embalse Chonta de 50 aos, y

asumiendo conservadoramente que la totalidad de los sedimentos depositadosen el embalse se localizan dentro del volumen muerto.


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La vida til del embalse Chonta es de 50 aos, y la vida til de la represa esmayor de los 50 aos.

Finalmente, se formulan las siguientes recomendaciones:

Continuar con las campaas de aforo de caudales y muestreo de sedimentos desuspensin en los ros y quebradas tributarias de la cuenca Chonta, a fin decontar en el futuro con una base de datos de aforos de caudales y medicionesde sedimentos. Los aforos de caudales medios diarios y mediciones de lasconcentraciones medias diarias de sedimentos en suspensin, deben ser en loposible simultneos en las estaciones de medicin de la cuenca.

Realizar un inventario de los deslizamientos antiguos, recientes y potenciales enel mbito de la cuenca Chonta, especficamente en las subcuencas ro Grande yAzufre.


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CONSORCIO SALZGITTER SISAAnexo_Sedimentologa

ANEXO 1 INFORMACIN GEOMORFOLOGICA E HIDROLGICADE LA CUENCA CHONTA Y SUS TRIBUTARIOS


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Anexo N 1-1 Curvas hipsomtricas de la Cuenca Ro Chonta

Curva hipsomtricas - ro Chonta

Rangos de altitudAltitud Area

%

m s.n.m m2 km2A1


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Anexo N 1-2 Curvas hipsomtricas de la Subcuenca Quinuario

Curva hipsomtricas - ro Quinuario

Rangos de altitud Altitud Area %m s.n.m m2 km2

A1


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Anexo N 1-3 Curvas hipsomtricas de la Subcuenca Azufre

Curva hipsomtrica ro Azufre


%

m s.n.m m2 km2A1


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Anexo N 1-4 Curvas hipsomtricas de la Subcuenca Ro Grande

Curva hipsomtrica ro Grande


%

m s.n.m m2 km2A1


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Anexo N 1-5 Curvas hipsomtricas de la Subcuenca Yanatotora

Curva hipsomtrica subcuenca Yanatotora (Sangal)

Rangos de altitud Altitud Area %m s.n.m m2 km2

A1


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Anexo N 1-6 Caudales medios mensuales generados para quebrada Quinuario


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Anexo N 1-7 Caudales medios mensuales generados para quebrada Azufre


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Anexo N 1-8 Caudales medios mensuales generados para ro Grande


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Anexo N 1-9 Caudales medios mensuales generados para quebrada Yanatotora


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ANEXO 2 RESULTADOS DE AFORO DE CAUDALES Y MUESTREODE SEDIMENTOS


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Estudio de factibi lidad Presa ro ChontaProyecto regulacin de las aguas del ro Chonta mediante la pr esa Chonta



Anexo N 2-1 Registro de aforo de caudales y medicin de sedimentos en suspensin del ro Chonta

Proyecto:EstudiodeFactibilidad RoChonta

Consorcio:SALZGITTERSISA

RESULTADOSDELOSANALISISDECONCENTRACIONDESEDIMENTOSRIOCHONTA RIOAZUFRE RIOQUINUARIO RIOYANATOTORA( SA NGA L) R IOGRANDE

Fecha Q ( m3/s) C(mg/l) Fecha Q ( m3/s ) C(mg/l) Fecha Q ( m3/s ) C(mg/l) Fecha Q ( m3/s ) C(mg/l) Fecha Q ( m3/s ) C(mg/l)02.03.09 5.36 2.66

03.03.09 5.62 13.20 03.03.09 0.07

04.03.09 5.58 4.63 04.03.09 0.08

05.03.09 5.85 2.66 05.03.09 0.07

06.03.09 5.80 8.80 06.03.09 0.08

07.03.09 5.71 4.10 07.03.09 0.07

08.03.09 5.16 08.03.09 0.06

09.03.09 5.65 4.34 09.03.09 0.05

10.03.09 4.91 11.94 10.03.09 0.05

11.03.09 5.41 19.61 11.03.09 0.33

12.03.09 18.88 194.02 12.03.09 5.00 97.1 12.03.09 0.08

13.03.09 13.69 21.12 13.03.09 4.26 23.05 13.03.09 4.11 13.03.09 0.11 13.03.09 5.21 16.32

14.03.09 9.59 19.22 14.03.09 3.27 15.2 14.03.09 3.22 37.03 14.03.09 0.11 14.03.09 2.99 8.16

15.03.09 13.27 15.03.09 3.34 15.03.09 2.85 15.03.09 0.12 15.03.09 6.97

16.03.09 9.53 9.05 16.03.09 3.41 15.13 16.03.09 2.47 14.42 16.03.09 0.13 16.03.09 3.52 2.07

17.03.09 8.41 44.67 17.03.09 2.73 17.03.09 2.44 17.03.09 0.12 17.03.09 3.12

18.03.09 6.53 37.67 18.03.09 2.56 18.03.09 1.93 18.03.09 0.16 18.03.09 1.87

19.03.09 5.67 33.00 19.03.09 2.56 19.03.09 1.93 19.03.09 0.12 19.03.09 1.06

20.03.09 6.02 26.67 20.03.09 2.39 20.03.09 1.43 20.03.09 0.13 20.03.09 2.06

21.03.09 5.74 22.67 21.03.09 2.29 21.03.09 1.35 21.03.09 0.20 21.03.09 1.90

22.03.09 18.30 22.03.09 3.69 22.03.09 2.13 22.03.09 0.31 22.03.09 12.17

23.03.09 10.15 177.00 23.03.09 5.09 23.03.09 2.90 23.03.09 0.41 23.03.09 1.75

24.03.09 24.52 24.03.09 8.29 24.03.09 5.88 24.03.09 0.41 24.03.09 9.94

25.03

Documents

Volumen II-3 Sedimentología