ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO by Maruja Gallardo

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

1.0 RESUMEN EJECUTIVO Se ha realizado el estudio hidrológico de la microcuenca Huacrahuacho a fin de caracterizar la oferta de agua superficial de las últimas 4 décadas y hacer proyecciones de la disponibilidad de agua futura bajo escenarios de Cambio Climático hacia el 2021 y 2050. El estudio ha sido abordado teniendo en cuenta aspectos referidos a la hidrografía, el relieve, la morfometria, el clima y la disponibilidad de agua en cantidad y calidad. En relación a la hidrografía del río Huacrahuacho; éste es un tributario menor del río Apurímac por su margen derecha. Los niveles altitudinales de la microcuenca están comprendidos entre los 3,800 y 4700 msnm. Su área de drenaje hasta la desembocadura en el río Apurímac, es de 257,68 km2, siendo la longitud del río principal de 40,0 km con una dirección este - oeste. Los principales tributarios del río Huacrahuacho son dos, el río Descanso por la margen derecha y el río Jahuatapica por la margen izquierda. Para el presente estudio se ha delimitado 03 unidades de análisis hidrológico que corresponden a las microcuencas de los ríos Descanso, Jahuatapica y Huacrahuacho Bajo. La microcuenca Huacrahuacho ha sido dividida en 03 zonas altitudinales a fin de caracterizar el clima local, habiendo determinado que el 67% de la superficie de la cuenca está por encima de los 4000,0 msnm El 7% de la superficie de la cuenca se encuentra comprendida entre 3800,0 y 3900,0 msnm que corresponde a su cuenca baja; mientras que el 26% de la superficie de la cuenca está comprendida entre los 3900,0 y 4000 msnm que corresponde a su cuenca media. En la microcuenca Huacrahuacho se ha determinado una precipitación media anual de 833,0 mm (periodo 1970-2009), con un ciclo anual caracterizado porque el 85% de la precipitación se concentra entre los meses diciembre a mayo del año hidrológico. El régimen de lluvias en la cuenca está caracterizado por una marcada variabilidad interanual con una alternancia de años secos y húmedos que se presentan en paquetes de 3 y 2 años consecutivos en promedio, respectivamente. Espacialmente la precipitación se distribuye cuasi uniforme en toda la microcuenca, con diferencias de hasta 65,0 mm/año entre la zona baja y alta. Otra manifestación de la variabilidad pluviométrica en estas 4 últimas décadas se puede apreciar en el comportamiento de los parámetros estadísticos de las series históricas, como el coeficiente de variación (Cv) que en la década del 2000-2009 se ha incrementado en los trimestres DEF y MAM; igualmente este incremento del Cv se percibe en la precipitación acumulada anual, lo cual es un indicador que las lluvias en la PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

microcuenca se han vuelto más irregulares en el tiempo. Las pruebas de tendencia de largo plazo (1970-2009) en la precipitación estacional y anual, indican la existencia de una tendencia positiva en la precipitación estacional del trimestre SON, sin embargo en la precipitación anual y los otros tres trimestres del año hidrológico no se ha detectado tendencias significativas. En el quinquenio 2005-09, se ha identificado un comportamiento decreciente de la precipitación, tanto regional como localmente. Este patrón de lluvias es coherente con lo que la población de Huacrahuacho está percibiendo como de disminución de las precipitaciones y el impacto que éstas tienen en la oferta de agua en quebradas y manantes, los cuales se vienen agotando por una menor recarga hídrica. Un análisis de tendencia del periodo 1994-2008 en la precipitación media de la microcuenca revela una drástica caída de la precipitación anual a razón de -12,0 mm/año; situación fuertemente influencia por los eventos secos extremos ocurridos durante este período tanto local como regionalmente. La temperatura media anual alcanza en la parte baja alcanza los 10,7 ºC; 10,2 ºC en la zona media y 8,5ºC en la zona alta. Los valores extremos de la Temperatura se caracterizan por lo siguiente : las máximas absolutas llegan hasta 19,8 ºC (octubre) en la zona baja, mientras que las mínimas absolutas llegan hasta -9 ºC (junio), en la zona alta. El análisis de tendencia de la temperatura para el período (1970-2009), indica una caída de la temperatura mínima promedio anual, a razón de -0.022ºC/año; por otro lado para la Temperatura máxima promedio anual se ha encontrado una tendencia de incremento de 0.011ºC/año. La Evapotranspiración Potencial (ETP), determinada por el método de Hargreaves- Samani, alcanza en promedio los 1319,0 mm/año en la parte baja, mientras que en la parte alta, ésta llega a 1229,0 mm/año. La Evapotranspiración Real (ETR), determinada por el Método de Turc, alcanza los 476,0 mm/año a nivel de la microcuenca. La escorrentía media anual en la cuenca, se ha estimado en 357,00 mm/año, siendo los meses críticos del año con déficit hídrico de mayo a octubre. De noviembre a abril del año hidrológico, las precipitaciones estacionales superan la demanda evapotranspirativa de la cuenca, por lo tanto hay condiciones de superávit hídrico. La oferta de agua multianual en la cuenca del río Huacrahuacho ha sido estimada en 3,0 m3/s, con caudales máximos de 10,0 m3/s durante el periodo de avenidas y caudales mínimos de 0,5 m3/s, en estiaje. Se ha estimado un flujo base de 0,25 m3/s en promedio. Las quebradas tributarias más importantes en oferta de agua son: Descanso, Jahuatapica PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

y Huacrahuacho Bajo que tienen una oferta hídrica multianual de 0,60 m3/s ; 1,0 m3/s y 1,4 m3/s respectivamente. En relación a los extremos climáticos, a través del análisis de sequía se ha determinado que:  El año hidrológico 1982-83 fue el más seco de la serie anual de Precipitación. La precipitación acumulada de este año alcanzó 256,0 mm. Durante este año se presentó el Meganiño 1982-83.  El año hidrológico 1972-73 fue el más húmedo, con una precipitación acumulada anual de 1583,0 mm. Durante este año se presentó el evento “El Niño 72-73”, catalogado como Niño Moderado.  El periodo más seco tuvo una duración de 06 años, se inicia en 1979 y termina en el 85. La precipitación promedio anual para este periodo fue de 575,0 mm.  El periodo más húmedo tuvo una duración de 03 años y estuvo comprendido entre los años 1989 y 1992, siendo la precipitación promedio anual para este periodo de 986,0 mm.  Hay una mayor frecuencia de años secos asociados a Eventos El Niño.  Hay una mayor frecuencia de años normales asociados a Eventos La Niña.  Durante la década 1980-89 se presenta el mayor número de años secos.  Durante la década 1970-79 se presenta el mayor número de años húmedos.  En el río Huacrahuacho se ha determinado que los caudales extremos de la serie anual de 7,5 m3/s como máximo y mínimo de 0,6 m3/s corresponden a los años 1973-74 de la ocurrencia de un Evento “La Niña 1973-74” y 1982-83 “Evento El Niño”, respectivamente. Los trabajos de campo realizados en Huacrahuacho en setiembre del 2009, ha permitido hacer mediciones de los caudales de estiaje en principales quebradas tributarias y manantes en las comunidades. En total se realizaron 40 aforos distribuidos en diferentes puntos del sistema hídrico. La suma parcial de los caudales de los afluentes del río Huacrahuacho totaliza una oferta de caudal natural de 0,31 m3/s. Cerca de la confluencia del río Huacrahuacho con el Apurímac, se aforó un caudal de 0,054 m3/s que es el escurrimiento que queda como excedente en el río, descontando las captaciones que se hacen en las comunidades para fines de riego. Estas mediciones ha permitido ajustar el modelo hidrológico para la generación de caudales. Con respecto a los indicadores de la calidad del agua los resultados de los análisis indican que el agua de la microcuenca Huacrahuacho, es de PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

buena calidad, no habiendo encontrado indicios de la presencia de elementos contaminantes. Las proyecciones de los 03 modelos climáticos utilizados y bajados a nivel de la microcuenca Huacrahuacho, en relación a las variables temperatura indican un incremento de la temperatura media anual entre 1,8 ºC, 2,3 ºC y 2,9 ºC para las décadas 2021-2030; 2031-2040 y 2041-50 en el escenario A1B (escenario moderado de emisiones de CO2) mientras que para el escenario B1(escenario de bajas emisiones de CO2), para este mismo periodo el incremento de la temperatura media anual sería de 1,7 ºC y 2,0 ºC y 2,4ºC, respectivamente. En relación a las proyecciones de la precipitación, para la décadas 202130; 2031- 40 y 2041-50 la condición más crítica de la precipitación anual para el escenario A1B, sería de una disminución de la precipitación anual en -3% (según modelo BCM2), -5% (según modelo CSMK3) y -1% (según modelo BCM2), respectivamente con respecto a la precipitación histórica de Huacrahuacho. Sin embargo en el comportamiento estacional de las precipitaciones durante el periodo lluvioso estas deficiencias pluviométricas serían más intensas entre 15% y 20%, respectivamente en el escenario A1B. La simulación de la oferta de agua futura para las décadas 2021-2030, 2031-2040 y 2041-2050, indican una disminución en la disponibilidad de agua en la microcuenca Huacrahuacho que alcanzaría deficiencias en su caudal anual del orden de -14%, -7% y -17% para las décadas de análisis, en el escenario A1B. En todos los casos se esperaría una disminución de los caudales de estiaje, lo cual tendría un mayor impacto en el Balance hídrico de la cuenca (oferta-demanda) durante los meses de menor disponibilidad hídrica en la cuenca. Un aspecto importante que es necesario indicar es que toda la información del clima y de los caudales que presenta en los resultados del presente estudio hidrológico corresponde a información que ha sido generada o estimada a nivel de Huacrahuacho a partir de información regional de las grandes cuencas de los ríos Apurímac y Urubamba ya que no se dispone de estaciones propias en esta microcuenca; por tanto el nivel de certidumbre o confianza de estas aproximaciones debe ser interpretada en función a los márgenes de error de los métodos de generación utilizados.

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

2.0 INTRODUCCION El Programa de Adaptación al Cambio Climático-PACC es un Programa del Ministerio del Ambiente con apoyo de la COSUDE, que actualmente viene conduciendo la ejecución de diversos estudios temáticos (Agua, Clima, Seguridad Alimentaria, Riesgos, entre otros) de línea base en las regiones de Cusco y Apurímac, contando con el apoyo de instituciones técnico-científicas nacionales y regionales, que tienen la asesoría de entidades científicas suizas. A nivel local se han priorizado los estudios en dos microcuencas pilo : En Apurímac, la Subcuenca del río Mollebamba, ubicado en el distrito de Juan Espinoza Medrano, de la provincia de Antabamba, y en Cusco, la microcuenca Huacrahuacho, ubicado en los distritos de Kunturkanki y Checca, de la provincia de Canas. El SENAMHI a través de la Dirección General de Hidrología y Recursos Hídricos, en el marco del PACC viene elaborando los estudios de caracterización de la oferta hídrica superficial en las grandes cuencas de los ríos Pampas, Apurímac y Urubamba, habiendo priorizado y concluido en una primera fase los estudios hidrológicos locales de las microcuencas piloto. El presente documento técnico denominado: “Estudio hidrológico de la microcuenca del río Huacrahuacho”, constituye una primera aproximación al conocimiento de los aspectos climáticos e hidrológicos de la microcuenca, desde una perspectiva de análisis espacio-temporal de las variables hidroclimáticas, en el contexto de la variabilidad y el Cambio Climático. Este estudio de hidrología base de la microcuenca aporta información relevante del clima y la hidrología de la microcuenca en las últimas 04 décadas (1970-2009); que nos ha dado luces sobre la evolución del comportamiento hidroclimático en el tiempo y espacio, identificando los cambios y tendencias más significativos en la precipitación, temperatura y el escurrimiento a escala estacional e interanual. Por otro lado, utilizando información de modelos climáticos globales se han realizado proyecciones de la disponibilidad de agua futura del río Huacrahuacho hacia el 2030 y 2050. Esta información servirá de insumo para otros estudios temáticos conexos en el marco del PACC y para la implementación de las medidas de adaptación. Los resultados obtenidos son presentados en tablas, gráficos y mapas temáticos que sintetizan todo el análisis realizado en la cuenca.

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

3.0 HIPOTESIS A escala regional de las grandes cuencas del Apurímac y del Urubamba se está observando cambios significativos en los patrones espaciotemporales de las variables precipitación y temperatura, con el consiguiente impacto en los recursos hídricos. Por lo tanto la disponibilidad de agua a escala local a nivel de la microcuenca Huacrahuacho, también está experimentando cambios con mayor intensidad en su dinámica temporal y espacial por efecto del efecto de la variabilidad del clima en las últimas 4 décadas, siendo más críticos los periodos de deficiencia y excesos hídricos. Se espera que a mediados y finales de siglo los impactos en la disponibilidad de agua sean mucho más críticos por efecto del Cambio Climático 4. OBJETIVOS 4.1 Objetivo General Realizar el estudio hidrológico para caracterizar la oferta hídrica superficial de la microcuenca del río Huacrahuacho que sirva de base para la realización de estudios integrados de oferta/demanda y hacer proyecciones de la disponibilidad hídrica futura bajo escenarios de Cambio Climático, como base para su planificación de largo plazo. 4.2 Objetivos específicos 4.2.1 Delimitar las unidades de análisis hidrológico en la cuenca del río Huacrahuacho. 4.2.2 Caracterizar la morfometria de la cuenca en función a las unidades de análisis hidrológico delimitadas. 4.2.3 Desarrollar modelos matemáticos de alcance regional para caracterizar la climatología regional de la cuenca del Apurímac y Urubamba, para luego llevarla a escala de la cuenca Huacrahuacho. 4.2.4 Realizar el Balance hídrico superficial y caracterizar los caudales medios mensuales en las unidades hidrológicas delimitadas. 4.2.5 Caracterizar los caudales asociados a sequías y máximas avenidas. 4.2.6 Hacer proyecciones de la disponibilidad de agua futura en la cuenca bajo escenarios de cambio climático, para las décadas del 2021-2030 y 2041-2050. 4.2.7 Determinar parámetros de calidad del agua en la microcuenca.

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

5. Antecedentes En la región Apurímac se han realizado diversos estudios hidrológicos a nivel de microcuencas, para fines de aprovechamiento hídrico en sector agrícola, hidroenergético, minero, entre otros. En el común de estos estudios la información climática es muy limitada y la hidrológica es casi nula, por lo que se ha tenido que recurrir al uso de diferentes metodologías para la generación de caudales, según los objetivos específicos y alcances de los estudios. La técnica de regionalización de las variables climáticas ha estado orientada principalmente a la determinación de un gradiente en función a la altitud utilizando información climática de grupos de estaciones representativas del área de estudio. Los gradientes así determinados son utilizados para generar la información climática hacia la microcuenca de interés estimando la información climática en la cota que representa la altitud media de la cuenca. La información climática así generada es utilizada como insumo para la generación de caudales mediante el modelo hidrológico Lutz Sholtz, formulado por la Cooperación Técnica Alemana en 1980, muy utilizado en la sierra sur del Perú. En el 2005, el SENAMHI a través de la Dirección General de Hidrología y Recursos Hídricos, realizó un estudio de Modelización hidrológica de la cuenca del río Pampas para la extensión de caudales mensuales utilizando el modelo hidrológico de lluvia escorrentía SEAMOD, desarrollada por el Dr. José Salas de la Universidad de Colorado. Las series de caudal disponibles correspondieron a un periodo corto que va de 1966 a1979. En el marco de la Segunda Comunicación Nacional del Perú (2008), sub producto “Determinación de la relación entre el Cambio Climático, el retroceso de los Glaciares y los Impactos en la disponibilidad de agua en el Perú, el SENAMHI a través de la Dirección General de Hidrología y Recursos Hídricos – DGH, actualizó la información de precipitación evapotranspiración y escurrimiento multianual generando mapas a nivel de Perú para el periodo de referencia 1970-20007. Ver Figura 1. SENAMHI-DGH.2008, realizó el estudio de caracterización hidrológica de las cuencas del Mantaro, Pampas, Apurímac y Urubamba. En este estudio se formula una regionalización pluviométrica utilizando la metodología del Vector Regional de Índices Pluviométricos y técnicas estadísticas multivariadas como análisis Clúster y Componentes Principales, determinado 8 regiones pluviométricas. Ver Figura 2. Así mismo en este estudio se analiza la información del satélite TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission) a fin de comparar los módulos pluviométricos mensuales y patrones espaciales de la información satelital con los mapas PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

generados con datos observados en las cuencas de estudio. El análisis realizado muestra buena correspondencia espacial y temporal entre los datos observados y del satélite. Ver Figura 3. Se utiliza el Índice de Precipitación Estandarizado (SPI) y deciles para caracterizar los periodos húmedos y secos en las regiones, caracterizando las series de precipitación regional.

Figura 1: Mapas de Precipitación y Evapotranspiración multianual. Periodo 1970-2007

Fuente: SENAMHI /DGH. 2008.

Figura 2: Regionalización hidrológica cuencas Mantaro, Pampas, Apurímac y Urubamba. Fuente: SENAMHI /DGH. 2008.

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

ISOYETAS CON DATOS OBSERVADOS

(1969 – 2005)

ISOYETAS CON DATOS SATELITE TRMM

(1998-2007)

Figura 3: Comparación de Isoyetas observadas y del satélite TRMM

Fuente:: SENAMHI DGH. 2008

Figura 4: Estaciones pluviométricas identificadas por regiones en la cuenca Amazónica Fuente: Espinoza, J.

Espinoza, J. (2008) realiza una regionalización pluviométrica de toda la cuenca amazónica, utilizando una amplia información del proyecto HYBAM del Instituto Francés para el Desarrollo. Mediante el Método del Vector Regional de Índices Pluviométricos hace una crítica exhaustiva de los datos pluviométricos y obtiene los grupos homogéneos de precipitación que se ilustran en el Mapa de la Figura 4. Lavado, W. (2009) realiza la modelización hidrológica de las cuencas de los ríos Tambo y Urubamba utilizando información del satélite TRMM a paso de tiempo mensual. Lavado logra corregir los datos del TRMM a nivel mensual para la calibración de un modelo hidrológico de paso de tiempo mensual. Ver figura 5. PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Figura 5: Serie temporal de valores medios areales observados y del satélite TRMM en cuencas Tambo y Urubamba Fuente: Lavado, W. 2009

Felipe, O. (2009), utiliza información del satélite TRMM para completar y extender las series pluviométricas mensuales en estaciones del Santa a partir de relaciones de proporcionalidad mensual encontrados entre valores observados y del satélite. En este mismo se utiliza modelos de regresión múltiple para analizar la variabilidad espacial de la precipitación en la cuenca del río Santa incluyendo la topografía de la cuenca. Los modelos formulados permiten estimar la precipitación en estaciones virtuales del Santa, a una resolución de 1*1 km, tomando como base los trabajos S. Naoum y K. Tsanis (2004) y Huade Guan (2008), que utilizan modelos de regresión múltiple en entorno GIS para el análisis de la precipitación incorporando la altitud y el aspecto. Lavado, W (SENAMHI-DGH), realiza un estudio de Evapotranspiración Potencial en la cuenca amazónica comparando diferentes modelos con el método estándar de Penman de la FAO. El estudio concluye que el método de Hargreaves-Samani (2005) reproduce de manera bastante PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

aceptable las estimaciones mensuales de la ETP del método de PenmanMontheith y por ello es que se recomienda cuando este último no es aplicable por falta de datos meteorológicos. En síntesis estos estudios de referencia realizados en la zona de estudio y particularmente en la cuenca amazónica, aportan al conocimiento de la hidroclimatología regional y proporcionan bases teóricas sobre metodologías y modelos matemáticos que han sido probados y validados. 6.0 METODOLOGIA 6.1 Marco Teórico Con la introducciòn de tècnicas de geoprocesamiento y anàlisis hidrològico en entorno SIG, se ha mejorado la representaciòn espacial de las variables climàticas e hidrològicas. La tendencia actual en la elaboraciòn de las cartas climàticas es incorporar un Modelo Numérico del Terreno, que represente adecuadamente la variabilidad espacial de las variables hidroclimàticas, las cuales son representadas en celdas o grillas de distinta resoluciòn espacial, que sirven como dato de entrada para la modelizaciòn de la respuesta hidrológica de la cuenca. Por otro lado estas grillas climàticas permiten hacer comparaciones y/o validar informaciòn procedente de fuentes de datos climàticos globales existentes como WORLDCLIM, GPCC (Centro de la Climatología de la Precipitación Global), Reanálisis de la NOAA, el satélite TRMM, que están disponibles en un formato de grid. En el caso del satélite TRMM existen series temporales de precipitación disponibles desde 1998 hasta la fecha, siendo el tamaño de la grilla de 0.25º*0.25º. Estudios realizados por SENAMHI en el 2008 y 2009, han reportado la utilidad de la información mensual del TRMM para suplir la carencia de datos pluviométricos. Una técnica muy utilizada para la generación de caudales en la región sur ha sido el modelo hidrológico Lutz Sholtz, desarrollado por el experto Lutz Scholz para cuencas de la sierra peruana, entre los años 1979-1980, en el marco de Cooperación Técnica de la República de Alemania a través del Plan Meris II. Este modelo hidrológico, es hìbrido por que cuenta con una estructura determínistica para el cálculo de los caudales mensuales para el año promedio (Balance Hídrico - Modelo determinístico); y una estructura estocástica para la generación de series extendidas de caudal (Proceso markoviano - Modelo Estocástico). El modelo se desarrolló tomando en consideración parámetros físicos y meteorológicos de las cuencas, que puedan ser obtenidos a través de mediciones cartográficas y de campo. Los parámetros más importantes del modelo son los coeficientes para la determinación de la Precipitación Efectiva, déficit de escurrimiento, retención y agotamiento de las cuencas. PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Los procedimientos que se han seguido en la implementación del modelo son : 1.

Cálculo de los parámetros necesarios para la descripción de los fenómenos de escorrentía promedio.

Establecimiento de un conjunto de modelos parciales de los parámetros para el cálculo de caudales en cuencas sin información hidrométrica. En base a lo anterior se realiza el cálculo de los caudales necesarios.

Calibración del modelo y generación de caudales extendidos por un proceso markoviano (Modelo Thomas Fiering) combinado de precipitación efectiva del mes con el caudal del mes anterior. Este modelo fué implementado con fines de pronosticar caudales a escala mensual, teniendo una utilización inicial en estudios de proyectos de riego y posteriormente extendiéndose el uso del mismo a estudios hidrológicos con prácticamente cualquier finalidad (abastecimiento de agua, hidroelectricidad etc). Los resultados de la aplicación del modelo a las cuencas de la sierra peruana, han producido una correspondencia satisfactoria respecto a los valores medidos, segùn documentos tècnicos de la ex-intendencia de Recursos Hìdricos de Inrena. 6.2. Información utilizada 6.2.1 Información cartográfica  Carta Nacional 1:100000 del Instituto Geográfico Nacional(IGN)  Modelo de Elevación del Terreno de la Nasa SRTM de 90 m de resolución y ASTER GDEM de 30m.  Mapas temáticos digitales de la provincia de Canas y de la cuenca de Huacrahuacho aportado por el estudio “Inventario y Planeamiento de los Recursos Hídricos Microcuenca Huacrahuacho”, realizado por el PRONAMACHS en el año 2008.  Mapas temáticos digitales aportados por el equipo técnico PACCCusco, ZEE Cusco y Apurímac. 6.2.2 Información hidrometeorológica.  Series mensuales de Precipitación, Temperatura máxima, mínima y media para el periodo 1970 – 2008. Se han utilizado 44 estaciones meteorológicas entre pluviométricas y climatológicas. Según el detalle de la Tabla 1.  Series mensuales de precipitación y temperatura media del aire de modelos climáticos globales CSMK3, MIHR y BCM2 para el periodo 1965-2000. PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

 Series mensuales de precipitación y temperatura media del aire de modelos climáticos globales CSMK3, MIHR y BCM2 desde 2021 al 2050. En la Figura 6 se ilustra la distribución de estaciones utilizadas en este estudio. El objetivo de utilizar esta distribución de estaciones es tener modelos matemáticos regionales que permita caracterizar la hidroclimatología de las grandes cuencas de Pampas, Apurímac y Urubamba.

Figura 6: Mapa de ubicación de estaciones meteorológicas utilizadas Fuente: Elaboración Propia

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Tabla1. Red de estaciones meteorológicas utilizada Estación ACOMAYO ANDAHUAYLAS ANTA-ANTACHURO ANTABAMBA AUCARA CARHUANCA CAYCAY CCATCCA CHALHUANCA CHILCAYOC CHIPAO CHUNGUI CHUQUIBAMBILLA CHUSCHI CIRIALO CURAHUASI GRANJA KAYRA HUACAÑA HUANCARAY JANACANCHA LA ANGOSTURA LIVITACA LLALLY LOS LIBERTADORES OCOBAMBA PAICO PAMPACHIRI PAMPAMARCA PARAS PARURO PAUCARTAMBO PECOPE PISAC PUTACCASA QUEROBAMBA QUILLABAMBA SANTA ROSA SANTO TOMAS SICUANI TUNEL CERO URCOS URUBAMBA VILCASHUAMAN YAURI

Categoría

Altitud(msnm)

Lat(grad)

Lon(grad)

CO CO CO CO PLU PLU PLU CO CO PLU PLU PLU PLU PLU CO CO MAP PLU PLU PLU CO CO CO PLU CO CO CO PLU PLU CO CO PLU PLU PLU CO CO PLU PLU CO CO CO CP PLU CO

3280 2990 3325 3900 3150 3300 3150 3880 3500 3440 3350 3599 3950 3141 1120 2775 3225 3100 3000 4320 4150 3800 4190 4166 1380 3750 3350 4200 3130 3120 3100 4150 3100 4100 3502 1600 3940 3350 3650 4500 3600 3183 4150 3925

-13.92 -13.66 -13.47 -14.37 -14.28 -13.73 -13.6 -13.61 -14.39 -13.87 -14.37 -13.22 -14.79 -13.58 -12.72 -13.55 -13.57 -14.17 -13.75 -15.18 -15.18 -14.32 -14.95 -13.33 -12.83 -14.03 -14.18 -14.23 -13.55 -13.77 -13.32 -14.07 -13.43 -14.12 -14.02 -12.69 -14.63 -14.40 -14.25 -13.25 -13.7 -13.31 -13.55 -14.82

-71.68 -73.37 -72.22 -72.88 -73.97 -73.78 -71.70 -71.56 -73.18 -73.72 -73.88 -73.62 -70.73 -74.35 -73.18 -72.74 -71.87 -73.88 -73.53 -71.77 -71.65 -71.68 -70.89 -74.97 -72.43 -73.67 -73.55 -74.20 -74.63 -71.84 -71.59 -73.45 -71.83 -74.20 -73.83 -72.69 -70.79 -72.09 -71.24 -75.08 -71.63 -72.12 -73.93 -71.42

6.3 Desarrollo metodológico 6.3.1 Delimitación de cuencas Se ha utilizado la extensión Archydro para ArcGis que es una herramienta de análisis hidrológico desarrollado por Centro de Investigaciones en Recursos de Agua (CRWR) de la Universidad de Texas, de los EE.UU. Su distribución es gratuita. http://www.crwr.utexas.edu/archydrotools/tools.html Archydro utiliza un Modelo Numérico del Terreno para delimitación automática de cuencas hidrográficas y red de drenaje. Además Esta PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

herramienta posee la capacidad de administrar una base de datos geográfica (Geodatabase) que permite integrar los diferentes elementos del sistema hidrológico de la cuenca, que lo diferencia de otros modelos que realizan similares tareas como Hec GeoHms o Taudem muy utilizados en el análisis hidrológico en entorno SIG. En la Figura 7 se ilustra el proceso metodológico para esta delimitación de cuencas.

Stream Definition

Stream segmentation

Flow Accumulation

Catchment Delineation

Direction Flow

Catchment Poligon

Drainage line

Figura 7: Flujograma de geoprocesamiento en Archydro para delimitación de cuencas Fuente: Elaboración propia

6.3.2 Determinación de los parámetros morfométricos, de cuencas PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Se determinaron los principales parámetros físicos y de relieve para la caracterización morfomètrica de las microcuencas. Se ha elaborado una geodatabase asociada a la cartografía de las microcuencas, lo cual permite desplegar en forma tabular elementos, atributos del sistema hidrológico. a) Área: Es la superficie de la cuenca comprendida dentro de la curva cerrada de divortio aquarum, define las características del escurrimiento ligado a la magnitud y frecuencia de la precipitación. Dependiendo de la ubicación de la cuenca, su tamaño influye en mayor o menor grado en el aporte de escorrentía, tanto directa como de flujo de base o flujo sostenido. b) Perímetro: Es la longitud de los contornos de la cuenca y esta ligada a la irregularidad de la cuenca. 6.3.2.1 Parámetros de Forma: a)

Coeficiente de Gravelius o Índice de Compacidad (Kc)

Parámetro dimensional que relaciona el perímetro de la cuenca y la circunferencia de un círculo de igual área que el de la cuenca. Cuánto más cercano esté el índice a la unidad, la cuenca será más circular y por tanto más compacta, y en la media que aumenta, la cuenca adquiere una forma más oval. Las cuencas redondeadas tienen tiempos de concentración cortos con gastos picos muy fuertes y recesiones rápidas, mientras que las alargadas tienen gastos picos más atenuados y recesiones más prolongadas. Para su cálculo se usa la siguiente expresión: P: perímetro (km) P Kc = 0.28 * A A: Área (km2) b)

Factor de Forma (Ff)

Es la relación entre el ancho medio de la cuenca (Microcuenca) y la longitud del curso de agua mas largo de la cuenca misma, En este sentido, valores inferiores a la unidad indican cuencas alargadas y aquellos cercanos a uno, son redondeadas. La forma de la cuenca hidrográfica afecta el hidrograma de escorrentía y las tasas de flujo máximo, la fórmula utilizada en su cálculo es la siguiente: A Ff = L2

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Donde : A

: Área de la Cuenca (km2)

: Longitud del río más largo (Km.)

6.3.2.2 Parámetros relativos al Sistema de Drenaje a)

Grado de Ramificación

Determina el orden, la longitud y la frecuencia de los cauces que conforman el sistema hidrográfico, una forma muy utilizada para establecer el orden de las corrientes es teniendo en cuenta su grado de bifurcación. De esta manera se puede considerar como corriente de orden 1 a aquella que no tiene ninguna corriente tributaria; de orden 2 a la que tiene solo tributarios de orden 1; de orden 3 a la corriente con 2 o mas tributarios de orden 2, y así sucesivamente. b) Densidad de Drenaje (Km/Km2) La densidad de drenaje que la relaciona la longitud total de los cursos de agua, sobre el área de la subcuenca en km, Su valor se obtiene de la siguiente relación: Dd =

Li ; A

: Densidad de Drenaje

: Suma de la longitud de los ríos de 1er, 2do y 3er Orden (Km.)

: Área de la Microcuenca (Km2)

Dd > 0.5 la Pp influye rápidamente en las descargas de la cuenca Dd < 0.5 la Pp influye lentamente en las descargas de la cuenca c)

Extensión media del escurrimiento superficial

Es la distancia media en línea recta que el agua precipitada tendrá que recurrir para llegar al lecho de un curso de agua. Se obtiene de la siguiente relación: Es =

A 4 * Li

Donde: PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

: Extensión Media de escurrimiento Superficial

: Suma de la longitud de los ríos de 1er, 2do y 3er Orden (Km.)

: Área de la Subcuenca (Km2)

Frecuencia de Ríos

Es el parámetro que relaciona el total de los cursos de agua con el total de la Microcuenca. Se obtiene de la siguiente relación:

F( A) =

Nq Area

Donde : F(A)

: Frecuencia de quebradas

: Numero de quebradas (numero total de cursos de agua)

: Área de la Subcuenca (Km.)

6.3.2.3 Parámetro relativo a las variaciones altitudinales a) Altitud media de la Microcuenca (m.s.n.m) Representa la altura media de la Microcuenca, es el parámetro ponderado de las altitudes de la cuenca obtenidas en el estudio carta o mapa topográfico y es un valor muy importante para los estudios de análisis hídricos. b) Curva Hipsométrica. La curva hipsométrica determina la distribución altimétrica de las áreas de la microcuenca, e indica el porcentaje del área de drenaje que se encuentra por encima o por debajo de cada altitud considerada, caracterizando en cierta medida su relieve.

c) Rectángulo Equivalente Es un rectángulo que tiene la misma superficie de la cuenca de lado mayor y menor “L” y l respectivamente con curvas de nivel paralelas al lado menor, respetándose la hipsometría natural de la cuenca. PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Sabemos que: 

: Perímetro de la Subcuenca



: Área de la Subcuenca 2

P 76.17 P  76.17  Lado Mayor: L = +   − A ; L = +   − 229.54 4 4  4  4

Lado Menor:

P 76.17 P  76.17  −   − A¸ I = −   − 229.54 4 4  4  4

6.3.2.4 Parámetros relacionados con la declividad a) Pendiente Media del Río Principal de la subcuenca (%): Este parámetro indica la declividad de un curso de agua entre dos puntos El valor de la pendiente media se obtiene de la relación: I=

HM − Hm ; 1000 * L

Donde: I

: Pendiente

: Altura Máxima (msnm)

: Altura Mínima (msnm)

: Longitud Principal del Río (km)

b) Perfil Longitudinal del Curso Principal: Este parámetro permite observar como varia la pendiente a lo largo de todo el recorrido del curso principal. 6.4 Modelamiento cartográfico del relieve de la cuenca Sobre la base cartográfica de curvas de nivel se ha determinado en ArcGis los Modelos Numéricos del Terreno de las cuencas de estudio, y a partir de los cuales se ha derivado las características del relieve de las cuencas como el aspecto, sombra y pendiente. Este proceso de mapeo ha sido automatizado en Arcgis mediante la utilización de la herramienta de programación gráfica Model Builder. Ver Modelo gráfico de la Figura 8. La determinación de estos parámetros físicos del relieve, permite entre otras aplicaciones, modelizar las variables del clima en función a PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

parámetros del relieve mediante modelos de regresión múltiple, que ha sido la metodología utilizada en este estudio.

Figura 8: Modelo gráfico para la obtención de parámetros del relieve en Model Builder.

Fuente: Elaboración propia

6.5 Análisis de las variables hidroclimáticas Se utiliza información climática regional de las grandes cuencas de Pampas, Apurímac y Urubamba, para formular modelos matemáticos que representen el clima regional y luego llevarlo a nivel de unidades hidrológicas menores. Para obtener los mapas de escurrimiento superficial se ha realizado en primer lugar un análisis regional de las variables Precipitación, Evapotranspiración Potencial y Evapotranspiración Real a paso de tiempo mensual. Todas estas variables han sido procesadas a nivel semidistribuido mediante la aplicación de modelos de regresión múltiple utilizando la información del clima y del relieve de las cuencas. Esta forma de analizar las variables del clima permite tener una mejor representación espacial en función a las características topopográficas de una región altamente compleja como Cusco y Apurímac. Otras fuentes de datos secundarias utilizadas, para comparar patrones espaciales y temporales de las series observadas, han sido la información climática del Worldclim, que es una base de datos global de alta resolución (1 km), elaborado por la Universidad de california de los EEUU. La Base de datos está disponible libre en http://www.worldclim.org/tiles.php. Las variables seleccionadas a nivel de las microcuencas de estudio son Pp (mensual) y Temperatura (max, min). PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Los datos corresponden a la climatología del periodo de referencia 19502000. Base de datos del satélite TRMM (producto mensual 3B43), que corresponde a la Precipitación estimada por satélite a una resolución de 0.25º (27 km). La Base de datos está disponible libre desde 1998 hasta la fecha en el siguiente link http://trmm.gsfc.nasa.gov/data_dir/data.html La información de las variables del clima han sido generados en puntos grid de 1k*1km de resolución espacial, mediante modelos matemáticos. El procesamiento estadístico de las variables hidroclimáticas se ha sido procesado en Excel y el mapeo en Arcgis mediante Model Builder. 6.5.1 Análisis de la Temperatura a) Modelos de regresión lineal múltiple La información mensual de temperatura ha sido analizada mediante la construcción de modelos de regresión múltiple que incluyen parámetros del relieve de la cuenca como la altitud y el aspecto. Esta forma de representar las variables climáticas permite mejorar su representatividad espacial y estimación en cualquier punto del espacio. Diferentes estudios del SENAMHI y otros han probado la alta significancia estadística que se obtiene con este tipo de análisis frente a métodos tradicionales de interpolación como Inverso de la Distancia (IDW), Spline, Krigging, Cokrigging, entre otros. Para formular estos modelos se utiliza como variables de entrada la ubicación geográfica de las estaciones seleccionadas, la altitud y su aspecto, el cual se deriva del DEM de la cuenca. Para cada mes se obtienen ecuaciones regionales de temperatura, según el siguiente modelo de regresión múltiple. T = A + Bx + Cy + Dz + Ecos(W) + Fsen(W) Donde: T: temperatura promedio, máx y mín mensual (ºC) x: longitud (km) Y : latitud (km) z : altitud (km) W: aspecto de la cuenca (grad).

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

A, B, C, D, E, F: coeficientes del modelo lineal

Figura 9: Flujograma metodológico para el análisis de Temperatura. En verde procesos ejecutados en SIG y en naranja procesos ejecutados en Excel Fuente: Elaboración propia

Todo este procesamiento se realiza en SIG una vez obtenidos los coeficientes del modelo lineal en hoja de cálculo. Para nuestro análisis se ha generado información climática de Tmáx, Tmín y Tmedia en puntos equidistantes a 0.5 km para la cuenca Huacrahuacho. .

Figura 10: Modelo gráfico para la generación de mapas de temperatura con Model Builder Fuente: Elaboración propia

6.5.2 Análisis de la Evapotranspiración Potencial La variable evapotranspiración ha sido analizada mediante el modelo de Hargreaves-Samani (1985), modelo documentado en el trabajo de Waldo Lavado, 2008 sobre Comparación de diferentes modelos de Evapotranspiración con el modelo estándar de la FAO Penman Monteith, PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

en la cuenca amazónica peruana. El referido estudio se concluye que el Modelo de Hargreaves es que mejor se aproxima al método de Penman Monteith. El modelo de Evapotranspiración de Hargreaves-Samani es de la forma:

ETP = 0.0023*(Tm+17.8)(Tmàx-Tmìn)0.5*Ra ETP (mm/día) Tm: Temperatura media (ºC) Tmàx: Temperatura máxima (ºC) Tmìn: Temperatura mínima (ºC) Ra: Radiación extraterrestre (mm/día) De manera análoga al tratamiento de la variable temperatura se ha procesado la Evapotranspiración en grilla de 0.5*0.5 km de resolución, para lo cual se ha diseñado en Excel una hoja de cálculo que permite automatizar este proceso para la estimación de esta variable en un número ilimitado de puntos en las cuencas de estudio. 6.5.3 Análisis de la Evapotranspiración Real (ETR) Para la estimación de esta variable ETR, conocida también como déficit de escurrimiento, se ha aplicado el método de Turc, el cual utiliza como variables de entrada la temperatura media anual y la precipitación acumulada anual, en la estimación de la evapotranspiración real acumulada anual La ecuación de Turc para la estimación del déficit de escurrimiento anual, es de la forma: 1

D=P

Donde:

1  

 P 2  2   0.9 + 2  L  

L = 300 + 25(T ) + 0.05(T ) 3

P = Precipitación anual L = Coeficiente de Temperatura T = Temperatura media anual (°C) D = déficit de escurrimiento anual (mm) PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Esta ecuación estima la evaporación real con base en un balance de masas, en función de elementos meteorológicos simples como valores promedio de largo plazo de temperatura y de precipitación en una cuenca. Turc en 1954, adopta una familia de curvas, establecida a partir de observaciones hechas en 254 cuencas situadas en todos los climas de la tierra. Para la desagregación mensual de este Déficit de escurrimiento anual se utiliza un factor mensual a partir de la ETP estimada por HargreavesSamani. Este factor se obtiene por el cociente entre la ETP del mes y la ETP anual y se multiplica por el Déficit de escurrimiento anual (D), estimado con método de Turc. De manera similar al tratamiento de la variable temperatura se genera información de ETR en puntos grid de 0.5*0.5 km de resolución. Este proceso se ha realizado con la opción del Algebra de Mapas de ArcGis. 6.5.4 Análisis de la Precipitación La estimación de esta variable es la que mayor complejidad ha presentado para su estimación. Se han probado diferentes modelos de regresión múltiple a fin de representar adecuadamente el comportamiento espacial de esta variable. Se ha utilizado varias formas de modelos de regresión múltiple de la forma: Naoum, Tsanis. (2004), quienes desarrollaron una metodología para correlacionar la precipitación con la topografía en zonas de montaña mediante técnicas de regresión lineal múltiple. Estos investigadores han demostrado una mejor eficiencia de este método frente a los métodos tradicionales de interpolación como IDW, Krigging, Cokriggin. El modelo matemático formulado por S. Naoum y K. Tsanis (2004) es de la forma PP mes (mm) = β1x + β2y+ β3Cz + β4x2 + β5y2 + β6z2 + β7xy + β8xz + β9yz + β10 Siendo:

β1, β2………. Β9 : coeficientes de las variables, β10 : término independiente x = lon (Km); y = lat (Km); z = altitud (msnm) de las estaciones pluviométricas. Otro modelo alternativo ha sido el Asoadek (Auto-Searched Orographic and Atmospheric Effects de-trended kriging), desarrollado por Huan, G (2005) para el análisis espacial de la precipitación en cuencas de PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

topografía compleja, que incorpora para el análisis parámetros del relieve de la cuenca como la altitud y el aspecto, los cuales conjugados con el gradiente de humedad atmosférica y la dirección de flujo de humedad, permite la construcción de modelos de regresión múltiple para el mapeamiento de la precipitación mensual. El modelo propuesto por Huan es de la forma :

P = b0 + b1 X + b2Y + b3 Z + b5 cos α + b6 sin α P: precipitación mensual Bo Término independiente X: longitud (km) Y: latitud (Km) Z: altitud en msnm Α: Aspecto de la cuenca Este modelo se ejecuta en lenguaje de programación Matlab y necesita información del Modelo Numérico del Terreno a 1km de resolución. 6.5.5 Análisis del escurrimiento El escurrimiento superficial es determinado por la ecuación general de Balance Hídrico, mediante la diferencia algebraica entre la Precipitación y la Evapotranspiración Real. Las variables o componentes del balance hídrico superficial son determinados en estaciones virtuales o mallas cuadradas de 1km2 de resolución espacial. Según la Guía Metodológica para el Balance Hídrico de América del Sur (1982), el esquema del Balance hídrico de Malla Cuadrada se basa en que toda la cuenca o región está constituida por un conjunto de cuencas “i”. A su vez, toda la cuenca está constituida por un conjunto de elementos en los cuales se realiza individualmente el Balance Hídrico. Para su aplicación se subdivide la cuenca “i” en cuadrados, limitados generalmente por paralelos y meridianos y se efectúa en cada uno de ellos el balance hídrico, o sea en cada cuadrado “j” se verificará que :

y a la salida de la cuenca “i” la escorrentía valdrá :

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Figura 11: Flujograma metodológico para el análisis de Precipitación con modelo de Naoum. En verde procesos ejecutados en SIG y en naranja procesos ejecutados en Excel. Fuente: Elaboración propia

Pi: Precipitación sobre la cuenca i Ri: Escorrentía de la cuenca i ETRi : Evapotranspiración real de la cuenca i Pj : Precipitación del cuadrado j de la malla Rj : Escorrentía del cuadrado j de la malla ETRj : Evapotranspiración real del cuadrado j de la malla

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Ai = ∑Aj = Área de la cuenca i Aj = Área del cuadrado j de la malla

Figura 12: Representación de los Componentes del balance Hídrico en mallas Fuente: Elaboración propia

6.5.6 Análisis de sequías y caudales máximos de avenidas Para el análisis de sequías y excesos pluviométricos se ha utilizado el método de deciles de Gibbs y Maher, muy utilizado por los servicios hidrometeorológicos del mundo. Los caudales máximos de avenidas han sido realizados con el programa Hec-HMS V.3.4 del Cuerpo de Ingenieros de la Armada de los EEUU. La información climática generada ha sido mapeada a nivel de cuenca para representar el comportamiento espacial de las variables climáticas y del escurrimiento. Se ha realizado dos campañas de aforo a la cuenca Mollebamba en agosto y octubre del 2009, a fin de caracterizar los caudales de estiaje en los ríos más importantes del sistema hídrico. Esta información ha sido valiosa porque ha permitido ajustar los resultados de las salidas del modelo Lutz-Sholtz. Por otro lado la evaluación de campo aporta información relevante de oferta hídrica en términos de calidad y cantidad. 6.5.7 Determinación de escenarios de disponibilidad hídrica Se ha utilizado información de 03 modelos globales del IPCC, BCM2, CSMK3 y MIHR, los cuales tienen una resolución espacial de de 1.9º * 1.9º, 1.9º * 1.9º y 1.1ºC * 1.1ºC, respectivamente. Los datos disponibles corresponden a información climática de los modelos para el periodo PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

1965-2000 y proyecciones de precipitación y temperatura desde el 2011 hasta el 2100 a paso de tiempo mensual, para los escenarios A1B y B1. Se interpola la información mensual de las precipitaciones, para determinar los valores medios areales de la zona de estudio mediante el método de krigging. En esta etapa solo interesa el valor areal de la precipitación para la cuenca y esta se determina con el programa Hydracces que tiene la capacidad de procesar las series temporales. En un primer momento se procesa los datos climáticos de los modelos para el periodo 1965-2000, luego se compara con la información histórica de la precipitación media areal generada en Huacrahuacho. Esta comparación se basa en criterios estadísticos para probar la correspondencia entre valores observados y del modelo. Luego se procesa de manera análoga la información generada desde el 2011 al 2100. Para fines del presente estudio se ha utilizado las series que corresponden a las décadas del 2021-30, 2031- 40 y 2041- 50, considerando para cada caso los valores medios representativos de cada década. Obtenidos los valores areales de la precipitación y temperatura en cada una de las décadas analizadas, se determinan las variaciones porcentuales (anomalías) de los modelos con respecto a la climatología del periodo de referencia (1970-2000). Habida cuenta que esta anomalía está referida a valores areales, este porcentaje de cambio es aplicado a las series observada y que sirve como dato de entrada al modelo hidrológico de Lutz Sholtz, para la generación de caudales. 7.0 Descripción general de la zona de estudio 7.1 Ubicación política y geográfica La zona de estudio se ubica políticamente en los distritos de Checca y Kunturkanki de la provincia de Canas, en la región de Cusco. Hidrográficamente el río Huacrahuacho es un afluente del río Apurímac en la vertiente del atlántico. Ubicación geográfica: Latitud Sur: 14°45’00” – 14°63’00” Longitud Oeste: 71° 17.00’ – 71°46.00 Altitud media: 4081,6 msnm

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Los límites de la microcuenca Huacrahuacho son: • Por el Norte:

CC. Chancarani y CC. Ccoccayro

• Por el Sur:

CC. Tinoco, CC Pullapulla y CC Mirador

• Por el Este:

Hacienda Limbani y CC. Puca astana

• Por el Oeste:

CC. Rumichaca y CC Ccayhua orccocca

7.2 Acceso La Microcuenca está ubicada al Sur de la Región del Cusco. Políticamente se encuentra ubicado en la Provincia de Canas, se conecta por medio de las carreteras afirmadas. A su vez existen trochas carrozables que conectan a cada una de la Comunidades pertenecientes a la microcuenca Huacrahuacho. El tiempo de viaje desde la Ciudad del Cusco hasta el Distrito de Kunturkanki es aproximadamente de 3.5 horas, existiendo permanentemente servicio Provincial. En la Figura 13, se ilustra el Mapa general de ubicación de la cuenca de estudio.

Figura 13: Mapa de Ubicación de la microcuenca Huacrahuacho Fuente: PACC-2009

7.3 Aspectos físicos ambientales 7.3.1 Topografía La topografía por encima de los 4000,0 se caracteriza por presentar relieve agreste con pendientes inclinadas y zonas con afloramientos PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

rocosos. La zona baja de la cuenca se caracteriza por tener una topografía ligeramente llana. Lo niveles altitudinales de la microcuenca Huacrahuacho está comprendido entre 3800,00 hasta los 4700,00 msnm. La pendiente media de la cuenca está en el orden de 11%. 7.3.2 Clima y Zonas de Vida La clasificación climática de la microcuenca, se ha realizado en base, al mapa de clasificación climática del Perú elaborado por el SENAMHI (1988) desarrollado según el método de Thornthwaite (Ver Figura 14a), donde se observa que la mayor parte de la microcuenca se encuentra con las características de C(O,I) c`H2 , lo que se clasifica como una zona de clima semiseco, frío, con deficiencia de lluvias en otoño e invierno seco, con humedad relativa clasificada como seca; y solo una pequeña parte de la microcuenca se clasifica como B(o,i)D’H3, que es la zona lluviosa, semifrigida con deficiencia de lluvias en otoño e invierno, donde se localizan las comunidades de Hanansaya Ccollana y Kjana Janansaya ubicadas en la margen derecha del río Huacrahuacho y la comunidad de Chuquira localizada en la margen izquierda y sur oeste del distrito de Kunturkanki. La temperatura media anual varia entre 4 y 10°C, cuyos valores mínimos se presentan en el período junio – julio y los mayores valores entre noviembre y diciembre. La temperatura mínima alcanza valores de -8,0°C, la que se presenta entre junio y julio de cada año y los mayores valores de esta variable se presentan entre diciembre y febrero. El período lluvioso ocurre entre noviembre y abril de cada año, siendo enero el mes con mayor precipitación, superando los 200 mm/mes.). El equipo técnico de PACC ha identificado en la cuenca microcuenca Huacrahuacho 3 Zonas de Vida de acuerdo a la Clasificación de Holdridge (Ver Figura 14b) a) b) msnm) c) d)

Bosque húmedo Montano Subtropical (3800,0 – 4000,0 msnm) Páramo muy húmedo Subalpino Subtropical (3900,0 – 4500,0 Tundra Pluvial Alpino Subtropical (4500,0 – 4700,0 msnm) Tundra Pluvial Alpino Subtropical (4500,0 – 4700,0 msnm)

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Figura 14: a) Tipos climáticos Fuente: SENAMHI

b) Zonas de Vida Fuente: PACC-2009

7.3.3 Recursos hídricos La principal fuente de recursos hídricos es el río Huacrahuacho, que en promedio tiene una oferta hídrica anual de 3,5 m3/s, que equivale a una masa anual de 110,38 MMC. La red hídrica de la microcuenca del río Huacrahucho se ilustra en la Figura 15. Existen en la microcuenca numerosos manantes que son aprovechados en las comunidades para uso poblacional. Según el Inventario de los Recursos Hídricos realizado por PRONAMACHCS en el 2008, la distribución de los manantes por comunidad en la microcuenca de Huacrahuacho es la que se presenta en Tabla 2. Tabla2. Resumen de los Recursos Hídricos en Huacrahuacho COMUNIDAD Alto Sausaya Cebaduyo Ccollana Chuquira Hanansaya Ccollana Huarcachapi Kcasillo Phatanga Kjana Janansaya Pucacancha Pumathalla Quillihuara Sausaya Central Soromisa Tacomayo Tjusa Vilcamarca TOTAL

MANANTES RIOS QUEBRADAS TOTAL Q (L/S) TOTAL Q (L/S) TOTAL Q (L/S) 13 2.57 1 4.28 22 0.74 1 5.12 63 2.83 1 0.84 62 6.92 3 20.99 43 18.49 1 17.63 51 61.56 2 43.67 61 23.94 3 37.95 50 10.46 2 10.08 17 1.48 4 4.59 9 0.51 2 1.92 7 0.49 0 0.00 20 0.55 1 6.25 2 0.03 0 0.00 41 5.1 1 2.05 24 1.01 1 4.85 485 136.68 143.86 160.22

VASOS INUNDABLES VOLUMEN (m3) TOTAL 3 9526.73

4667.47

6452.09

20646.29

Fuente: PRONAMACHCS - 2008

Cabe señalar que esta información de los caudales en los manantes inventariados corresponden a mediciones instantáneas durante el estiaje PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

del 2008, más no representan las condiciones medias observadas durante varios años de registros. El estudio de PRONAMACHCS ha inventariado 07 lagunas, 03 en la comunidad de Sausaya y 04 en la comunidad de Kcasillo Phatanga. Ver Figura 16.

Figura 15: Diagrama Fluvial del río Huacrahuacho Fuente: Elaboración propia

Figura 16 : Lagunas por comunidades de Huacrahuacho Fuente: PRONAMACHCS - 2008

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

7.3.4 Geología El área de la microcuenca Huacrahuacho se ubica dentro de la mega unidad Geomorfológica de la cordillera Occidental determinada por INGEMMET. Dicha unidad se encuentra constituida por un núcleo paleozoico cubierto por rocas del mesozoico y cenozoico, las cuales se encuentran deformadas por intensos plegamientos, fallas inversas y sobre escurrimientos. En el área afloran unidades litoestratrigráficas sedimentarias y volcánicas que tienen edades desde el Jurásico Superior hasta los depósitos Cuaternarios recientes. 7.4 Aspectos socio - económicos Existen 15 comunidades campesinas en el ámbito de la microcuenca Huacrahuacho que se concentran en diferentes niveles altitudinales de la microcuenca, siendo la población total de 6406,0 habitantes. La agricultura de la microcuenca se ha desarrollado bajo control de un piso ecológico situado fundamentalmente entre los 3850 a 4100 m.s.n.m. (Región Suni). Este constituido por tierras altas. La agricultura se desarrolla en pequeñas parcelas menores de una hectárea, a esto se suma las condiciones técnicas tradicionales de manejo de cultivos, el uso de semilla no seleccionada y carente de calidad adecuada. Esto ocasiona bajos niveles de productividad que para los cultivos más importantes como Papa, habas y trigo, presentan rendimientos menores que zonas cercanas. Mientras esta el caso de la caso de la cebada cuya producción supera el promedio provincial (802 Kg/ha) puesto que las condiciones de suelo favorecen su producción, esto amerita un mayor grado de atención. Otro producto que puede tener significativa incidencia nutricional y comercial es la quinua, las condiciones ecológicas y climáticas son favorables para su cultivo. La actividad pecuaria en la microcuenca se desarrolla de manera extensiva, teniendo como sustento fundamental los pastos naturales, sin embargo existen en la microcuenca donde se desarrolla la ganadería semi intensiva e intensiva con pastos mejorados más que todos los propietarios particulares. La actividad pecuaria tiene gran importancia en la formación de los ingresos campesinos, principalmente monetarios en las comunidades altas y bajas como complementariedad la agricultura se hace relativa a medida que se aumenta la altura. El desarrollo de la actividad pecuaria pasa por los problemas de disponibilidad y calidad de pastos, falta de infraestructuras necesaria, sobre pastoreo e infestación de pastos y bofedales, así como el estado PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

crítico de las vías de comunicación que dificulta y relaciones entre las zonas o comunidades productoras principales 8.0 Resultados 8.1 Delimitación de las unidades de análisis hidrológico El río Huacrahuacho se forma por la confluencia de los ríos Descanso por la margen derecha y el rìo Jahuatapica por la margen izquierda. El área de drenaje de estas dos microcuencas en conjunto representan el 68% del área de drenaje total de la microcuenca Huacrahuacho. Aguas abajo de esta confluencia existen quebradas tributarias menores que en conjunto aportan. Figura 17.

Figura 17: Unidades de análisis hidrológico delimitados, con HEC-GeoHms sobre la base de Modelo Numérico del Terreno construido con cartas del IGN. Fuente: Elaboración propia

A partir de esta delimitación hidrográfica se realizará el análisis morfométrico e hidroclimático para finalmente llegar a la caracterización de la oferta de agua en el punto de cierre de estas unidades hidrológicas.

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

8.2 Descripción de los parámetros morfométricos 8.2.1 Microcuenca Huacrahuacho El sistema hidrográfico del río Huacrahuacho está formado por dos ríos principales: el río Jahuatapica por la margen izquierda y el río Descanso por la margen derecha. La confluencia de estos dos ríos a la altura del pueblo del Descanso forman el río Huacrahuacho. Utilizando la cartografía del IGN se ha determinado que la longitud total del río Huacrahuacho hasta su desembocadura en el río Apurímac, es de 40,00 km, siendo su cuenca de drenaje de 257,68 km2. Los niveles altitudinales de la cuenca fluctúan entre 3800,00 msnm y 4700,00 msnm. Tabla 3. Principales parámetros morfométricos de la microcuenca Huacrahuacho Parámetros morfométricos Huacrahuacho

Parámetro Área Perímetro Altitud máxima Altitud mínima Altitud media Coeficiente de compacidad Coeficiente de forma Coeficiente de masividad Longitud del cauce principal Pendiente media de la cuenca Pendiente del río : - Promedio - Máx. - Mín. Densidad de drenaje

unidad 2

Km Km msnm msnm msnm adimencional adimencional adimencional Km % m/m m/m m/m 1/km

valor 257,68 106.28 4700.00 3800.00 4081.60 1.85 0.16 15.72 40.00 11 0.023 0.0091 0.0075 0,80

La altitud media de la cuenca es de 4081,60 msnm y la altitud de su centroide es de 4000,00 msnm. El centroide o centro de masa de la cuenca es un punto teórico donde se concentra la precipitación media de la cuenca y su ubicación en la cuenca Huacrahuacho es 898111.64 W y 8389579.63 S Del análisis hypsométrico realizado y presentado en la Tabla 4, se ha determinado que el 7% de la cuenca se encuentra comprendida entre los 3800,00 msnm y 4700,0 msnm, que correspondería a la Cuenca Baja. El 26% de la superficie de la cuenca se distribuye entre 3800,00 msnm y 4000,00 msnm que correspondería a la Cuenca Media. El 67% de la superficie de la cuenca se distribuye entre los 4000,00 y 4700,00 msnm que correspondería a la Cuenca Baja.

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Tabla 4. Distribución porcentual del área de la cuenca según rangos de altitud

Rangos de altitud (msnm)

Alt. Promedio

% área

% acumulado

(msnm) 3800

3900

3850.0

12.31

12.3

3900

4000

3950.0

32.01

44.3

4000

4100

4050.0

19.11

63.4

4100

4200

4150.0

12.63

76.1

4200

4300

4250.0

9.42

85.5

4300

4400

4350.0

6.24

91.7

4400

4500

4450.0

4.00

95.7

4500

4600

4550.0

3.59

99.3

4600

4700

4650.0

0.68

100

Curva hipsométrica del río Huacrahuacho 4700.0

Altitud (msnm)

4500.0 4300.0

Figura 18: Curva hypsométrica microcuenca Huacrahuacho

4100.0 3900.0

Fuente: Elaboración propia 3700.0 3500.0 0

100

% area

Cabe señalar que no existe un método universal para delimitar una cuenca en alta, media y baja; sin embargo para este estudio se ha adoptado un criterio que tiene en cuenta la clasificación de las 8 regiones naturales del Perú, delimitando las zonas que se propone en la Tabla 5 y Figura 19.

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Tabla 5. Zonas altitudinales en la microcuenca Huacrahuacho

Zona

Rango altitudinal (msnm)

Área (km2)

Zona Baja

3800.00

3900.00

18,2

Zona Media

3900.00

4000.00

67,5

Zona Alta

4000.00

4700.00

171,9

Figura 19: Zonas altitudinales en Huacrahuacho. En naranja la curva 3800,0 msnm límite superior de la Zona Baja, en azul la curva 4000,0 msnm límite inferior de la Zona Alta. Fuente: Elaboración propia

Según este criterio propuesto, la zona altoandina es dominante en la superficie de la microcuenca y es en ese nivel altitudinal se ubican comunidades campesinas como Pucacancha, Huarcachapi, Kcasillo, Kcana Janansalla. La zona baja representa el 7% de la superficie total de la microcuenca, mientras que las zonas media y alta representan el 26% y 67%, respectivamente. La pendiente media de la cuenca es de 11%, lo que revela condiciones de un relieve poco accidentado con un flujo superficial lento y mayor capacidad de retención de humedad. En la zona altoandina se observa zonas de pendiente suave que favorecen la retención e infiltración de las precipitaciones estacionales, propiciando el desarrollo de pastos naturales del tipo “Bodedales”. La pendiente promedio del cauce principal del río Huacrahuacho se ha determinado por tramos, cada tramo guarda correspondencia con PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

delimitación de Zona Alta, Media y Baja propuesto. En la Figura 20 se ilustra el perfil longitudinal del río y los tramos delimitados. Perfil Longitudinal 4600.00 4400.00

4.3%

Altitud (msnm)

4200.00 4000.00

0.75%

0.91%

3800.00 3600.00 3400.00

40.0 36.4 34.2 33.1 30.9 28.7 28.7 26.5 25.4 24.3 22.1 21.0 18.7 17.6 14.3 13.2 12.1 9.9 8.8 6.6 5.5 4.4 3.3 2.2 0.0

3200.00

Figura 20: Perfil longitudinal del río Huacrahuacho Fuente: Elaboración propia

El curso superior del río, tiene una pendiente promedio de 4.3 %, lo que confiere una gran capacidad de transporte. En su curso medio del río, la pendiente se hace menos pronunciada, en promedio baja a 0.91%, para finalmente hacerse màs suave en el curso inferior hasta la desembocadura con el río Apurìmac, donde la pendiente alcanza el 0.75%. En la Figura 21 se ha representado una imagen 3D de la microcuenca Huacrahuacho, donde puede observarse con más nitidez la topografía dominante según las zonas altitudinales. 4700 4650 4600 4550 4500 4450 4400 4350 4300 4250 4200 4150 4100 4050 4000 3950 3900 3850 3800

Figura 21: Representación 3D de la microcuenca Huacrahuacho Fuente: Elaboración propia PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

8.3 Caracterización de la climatología de la cuenca 8.3.1 Análisis regional de la precipitación En base a la metodología descrita se ha realizado el análisis regional de las variables climáticas para determinar los modelos matemáticos, que permiten hacer las estimaciones de la precipitación en cualquier punto de la cuenca. El modelo matemático regional formulado es de la forma: PP anual (mm) = β1x + β2y+ β3Cz + β4x2 + β5y2 + β6z2 + β7xy + β8xz + β9yz + β10 Siendo:

β1, β2………. Β9: coeficientes de las variables, β10 : término independiente x = lon (m); y = lat (m); z = altitud (msnm) de las estaciones pluviométricas. El modelo obtenido explica con una correlación (0.84) la variabilidad de lluvias en las cuencas de estudio, siendo los parámetros estadísticos y los coeficientes de las variables los que se presenta en la Tabla 6. La figura 22 refleja la alta correspondencia entre los valores de precipitación observados y los estimados por el modelo regional.

Figura 22: Pp anual observada y estimada por modelo Fuente: Elaboración propia

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Tabla 6. Parámetros estadísticos del modelo y valores de los coeficientes

Estadísticas de la regresión Coeficiente de correlación múltiple Coeficiente de determinación R^2 R^2 ajustado Error típico Observaciones Variables

0.847116295 0.717606018 0.688392847 204.3766658 44 Coeficientes

β1

0.118734327 0.081506332 13.21690079 -5.8534E-09 -4.00301E-09 6.69143E-05 -1.25123E-08 -1.19788E-06 -1.51624E-06 -407636.3621

β2 β3 β4 β5 β6 β7 β8 β9 β10

Figura 23 : Precipitación anual cuencas Pampas-Apurímac Fuente : Elaboración propia

La precipitación media anual en toda esta región alcanza los 832,0 mm, con una distribución mensual máxima y mínima en los meses de enero y julio, respectivamente. El 85% de la precipitación anual se concentra entre PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

diciembre y mayo del año hidrológico, siendo el comportamiento estacional el que se representa en el diagrama de barras de la figura 24.

Figura 24: Comportamiento estacional de la precipitación media en las cuencas Pampas y Apurímac. Fuente: Elaboración propia

Con fines comparativos se ha seleccionado un conjunto de estaciones cercanas a la microcuenca Huacrahuacho a fin de ilustrar la alta correspondencia entre la climatología de los datos observados y los generados por el modelo de precipitación regional. Estos resultados se presentan en la figura 25.

Figura 25: Climatología mensual de precipitación observada y del modelo. En azul valores observados en estaciones meteorológicas. En rojo valores generados por modelo regional. Estaciones Yauri (cuenca Apurímac) y Sicuani (cuenca Vilcanota) Fuente: Elaboración propia

Si bien, las precipitaciones tienen una tendencia a su aumento con la altitud, la orografía del área juega un papel determinante para definir sectores más o menos lluviosos. En general las precipitaciones son más abundantes en las altiplanicies, como sucede en Yauri, a 3 915 msnm, donde el promedio anual es de 774,4 mm Se considera una pluviometría PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

anual ligeramente mayor para los sectores de cumbres más elevadas, entre 4 500 y 5 000 msnm, donde se estima que precipitan unos 800 a 900 mm (este sector de mayor altitud no cuenta con estaciones meteorológicas). En las zonas bajas de valles interandinos la precipitación muestra valores significativamente variables, por ejemplo Cusco, a 3 399 msnm, presenta 709,3 mm, y Urcos, a 3 149 msnm, tiene 627,9 mm en promedio. En Sicuani, a 3 550 msnm, precipitan 644,8 mm de promedio y en Ccatcca, a 3 700 msnm precipitan 595,1 mm. Estas diferencias se deben a la circulación de los vientos húmedos, que cuando atraviesan las cumbres y altiplanicies, y luego descienden por la topografía, el aire se calienta y reduce su humedad relativa, por lo que disminuyen los valores pluviométricos. Esto se aprecia por ejemplo en Ccatcca, donde la ubicación del valle a sotavento, hace que los vientos descendentes generen menores valores de lluvia que en otros valles. El aspecto u orientación del terreno también juega un rol fundamental en las diferencias pluviométricas que se presentan en la región andina y por consiguiente en su distribución altitudinal, siendo evidente la existencia de gradientes pluviométricos positivos o negativos. 8.3.2 Análisis de la precipitación local 8.3.2.1 Microcuenca Huacrahuacho La caracterización pluviométrica de la microcuenca Huacrahuacho ha sido derivada del modelo regional de precipitación descrito en el ítem anterior. La precipitación media anual en esta cuenca ha sido estimada en de 833,0 mm, siendo sus valores extremos en el año hidrológico de 206,3,0 mm y 3,6 mm durante los meses de enero y julio, respectivamente. El 85% de la precipitación anual se concentra durante los meses de diciembre a mayo. Ver Tabla 7. Tabla 7. Distribución de la precipitación media mensual (mm) en la microcuenca Huacrahuacho Cuenca Cuenca Total Contribución (%)

SET OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO ANUAL 21 36 50 114 206 187 130 60 7 6 4 12 833 3

100

Esta distribución de la precipitación media areal durante el año hidrológico correspondería a una estación ficticia ubicada en el centroide de la cuenca a una altitud de 4000,00 msnm. PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

En el gráfico de barras de la figura 26 se ilustra la climatología estacional de la precipitación durante el año hidrológico. PRECIPITACION MEDIA AREAL 250.0

Pp (mm)

200.0 150.0 100.0 50.0 0.0 SET OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO

Figura 26: Climatología estacional de la precipitación en la subcuenca Huacrahuacho Fuente: Elaboración propia

Para una mejor descripción del comportamiento pluviométrico en la microcuenca del río Huacrahuacho se ha elaborado el Mapa de distribución espacial de la precipitación, a nivel anual y mensual. Esta representación de la Precipitación en celdas de 1 km * 1km es resultado del modelo de precipitación regional formulado para fines del presente estudio. Según este mapa se observa un comportamiento pluviométrico decreciente con la altitud. En las figura 27 se ilustra el comportamiento espacial de la precipitación anual en la microcuenca La Precipitación anual se distribuye de manera cuasi uniforme en toda la microcuenca, no existiendo diferencias abruptas entre la parte baja y alta en un área tan pequeña. Los módulos pluviométricos anuales en la microcuenca están comprendidos entre 794,0 mm como mínimo en la parte más alta y 865,0 mm/año en la parte más baja. Respecto a estos resultados, obtenidos mediante un proceso de interpolación, es necesario profundizar en el análisis a fin de encontrar más evidencias y describir las causas físicas de esta relación inversa entre la precipitación y la altitud en esta región, porque se han encontrado similar patrón pluviométrico en cuencas de mayor superficie y mayor variabilidad espacial. Una primera señal nos las da la Base de datos climática global del WORDCLIM, que utiliza un modelo numérico del terreno para interpolar la precipitación en celdas de 1 km. Los datos están libres en el sitio web http://www.worldclim.org/tiles.php. Los datos de PP. de WORDCLIM sobrepuestos a la zona de estudio se presentan en la Figura 28, en el PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

cual puede observarse una gran similitud con los resultados obtenidos en el presente estudio.

Figura 27: Mapa de distribución de la Precipitación anual en Huacrahuacho. Esta forma de presentación de la precipitación es resultado de la discretización espacial en celdas de 1*1 km. Fuente: Elaboración propia

Figura 28: Mapa de distribución de la Precipitación anual en Huacrahuacho con datos de WORDCLIM a 1*1 km de resolución Fuente: Elaboración propia en base a datos de WORDCLIM.

Los datos del satélite TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission), disponibles libres en internet en el sitio http://trmm.gsfc.nasa.gov/ aporta también información confiable sobre el comportamiento espacial de la precipitación. Los datos del satélite están en formato binario y pueden ser descargados con software especializado como GRADs, y códigos de Matlab. Los datos del TRMM están en grillas de 0.25º * 0.25º de resolución. Para efectos del análisis se ha interceptado los datos del TRMM con el DEM de las cuencas Apurímac y Vilcanota obteniéndose la relación entre la Pp. anual y la altitud (msnm) que se presenta en la Figura 29. En esta Figura se observa que entre los 3800,0 y 4700,0 msnm que son los límites altitudinales de la microcuenca Huacrahuacho, PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

la precipitación puede crecer o disminuir con la altitud. Esta relación también ha sido documentada por Espinoza, J utilizando información observada de 391 estaciones de precipitación los países andinos de la cuenca amazónica, tal como se presenta en la Figura 30. La precipitación muestra regímenes de variabilidad bastante acentuados en la sierra, principalmente en función de la orografía y la altitud. A un nivel regional para toda la sierra, la precipitación aumenta de manera bastante clara con la altitud; sin embargo, las variaciones orográficas hacen cambiar con frecuencia este esquema, sobre todo en un nivel de mayor detalle, cuando se aprecian las diferencias que hay entre valles, sectores encañonados, altiplanicies, etc.

Relación Pp anual satélite TRMM (mm) - Altitud 6000.0

Altitud (msnm)

5000.0 4000.0 3000.0 2000.0 1000.0 0.0 0.0

500.0

1000.0

1500.0

2000.0

2500.0

3000.0

Pp_anual (mm)

Figura 29: Relación entre Altitud (msnm) y Precipitación anual (mm) del satélite TRMM en 203 estaciones virtuales de las cuencas Apurímac y Vilcanota. En líneas rojas los límites altitudinales de la microcuenca Huacrahuacho (3800,0 a 4700,00 msnm). Fuente: Elaboración propia en base a datos del satélite TRMM

En la figura 31 se ilustra los mapas del comportamiento espacial de la precipitación para cada mes del año. A través de esta representación se puede observar las variaciones espaciales que experimenta la precipitación en la microcuenca, desde sus nacientes hasta la confluencia con el río Apurímac. Hay que tener en cuenta las escalas espaciales en las que se determina la precipitación de la microcuenca; por un lado la precipitación media de 833,0 mm/año hace referencia al comportamiento promedio de ésta en toda la microcuenca. Cuando se habla de cuenca baja, media y alta, la precipitación media corresponde a los valores areales por cada zona y cuando se tiene la precipitación por microcuencas, esta precipitación media corresponde al valor areal para cada una de estas microcuencas. PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Figura 30: Relación entre Altitud (msnm) y Precipitación anual en 391 estaciones de los países andinos de la cuenca amazónica (Bolivia, Perú, Ecuador y Colombia). Fuente: Espinoza, J (2009)

A nivel de la cuenca Huacrahuacho se observa un comportamiento diferenciado de la precipitación anual y mensual según las zonas altitudinales propuesta para esta microcuenca, y su ciclo anual se ilustra en la Tabla 8. Cuenca Baja (3800,00 – 3900,00 msnm); Cuenca media (3900,00 – 4000,00), Cuenca Alta (4000,0 – 4700,00 msnm). Tabla 8. Climatología de la precipitación promedio mensual por Zonas Baja, Media y Alta PRECIPITACION MEDIA MENSUAL (mm)

ANUAL

Zona SET

OCT

NOV

Cuenca Baja 22 37 51 Cuenca Media 21 36 50 Cuenca Alta 21 36 49 Fuente: Elaboración propia.

DIC

ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN JUL

AGO

116 211 191

133

850

115 209 190

132

845

113 205 187

130

829

Estos valores de la precipitación corresponden al promedio por zona o rango altitudinal y se derivan de los mapas pluviométricos elaborados, como el mapa de precipitación anual de la Figura 27.

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Figura 31: Comportamiento de la Precipitaci贸n mensual en Huacrahuacho, en formato grid Fuente: Elaboraci贸n propia

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

8.3.2.2 Microcuencas Se ha realizado el análisis de los valores areales de la precipitación mensual para el año hidrológico promedio, caracterizando la pluviometría anual en las 03 microcuencas delimitadas Jahuatapica y Descanso. Los resultados de este análisis se presenta en la Tabla 9 y Figura 32. Tabla 9. Precipitación media areal en mm por microcuencas Cuenca

SET OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN

JUL AGO ANUAL

Jahuatapica

113 205 186

129

826

Descanso

111 202 184

128

815

Huacrahuacho Bajo

115 210 191

132

846

PRECIPITACION MEDIA AREAL 250.0 Jahuatapica

Pp (mm)

200.0 150.0

Descanso Huacrahuacho_Bajo

100.0 50.0 0.0 SET OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO

Figura 32: Precipitación media areal por microcuenca

El comportamiento pluviométrico en las microcuencas de Jahuatapica y Descanso es homogénea, con similitud en sus módulos pluviométricos. La microcuenca Huacrahuacho Bajo recibe un mayor aporte pluviométrico. En todos los casos se presenta en el mes de enero la máxima precipitación y en julio la mínima.

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

8.3.3 Análisis de la variabilidad del régimen de lluvias Se ha analizado el régimen de lluvias de la precipitación media de la microcuenca Huacrahuacho, a partir de la segmentación de la serie en períodos de 10 años (décadas), para detectar cambios en los parámetros estadísticos de las series. En la Tabla 10 se presenta los resultados de los parámetros estadísticos de las series mensuales agrupados por décadas. En la última década (2000-2009) se observa un incremento en la variabilidad (Cv) mensual y anual de las lluvias. Por otro lado se observa que la última década ha estado caracterizada por una disminución de la precipitación anual con respecto a la década 1990-99 que es la década más húmeda del periodo analizado. Este comportamiento del régimen de lluvias de los últimos años es coherente con lo que la población local está percibiendo como de una disminución de las precipitaciones en Huacrahuacho, lo cual se ha traducido en una menor oferta de agua en quebradas y manantes. Tabla 10. Parámetros estadísticos de la precipitación por décadas PROMEDIO (mm)

DECADA SET

OCT

NOV

DIC

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

anual

1970-79

216

223

133

ENE FEB 8

109

886

1980-89

176

136

641

1990-99

221

200

155

117

948

2000-09

197

196

157

133

872

1970-2009

203

188

133

111

833

1970-79

37.5

17.4

35.3

35.7

93.7

68.1

55.6

28.5

9.7

9.1

6.3

30.7

209.5

1980-89

14.2

33.9

20.6

39.5

82.6

87.3

32.2

9.3

8.8

5.2

239.6

1990-99

19.1

16.9

19.6

35.8

6.5

3.4

2.9

24.4

136.4

2000-09

37.2

36.8

69.4

52.1

70.5

14.2

12.3

6.9

27.5

10.7

185.2

1970-2009

25.2

25.1

28.2

37.6

70.6

72.1

56.2

27.3

9.2

7.3

14.2

23.1

200.3

DESVIACION ESTANDARD

DECADA

COEFICIENTE DE VARIACION (Cv)

DECADA 1970-79

0.76

0.45

0.68

0.38

0.48

0.36

0.32

0.55

0.9

1.02

0.86

1.40

0.23

1980-89

0.53

0.73

0.43

0.55

0.48

0.62

0.42

0.59

0.81

1.26

0.83

0.98

0.32

1990-99

0.48

0.43

0.37

0.34

0.14

0.37

0.21

0.57

0.76

1.11

0.66

0.88

0.15

2000/09

0.61

0.59

0.76

0.36

0.26

0.38

0.28

1.43

1.24

1.48

0.68

0.20

1970-2009

0.70

0.57

0.41

0.37

0.40

0.35

0.50

0.94

1.19

1.63

1.03

0.24

Fuente: Elaboración propia

Se ha realizado un análisis decadal de los coeficientes de variación (Cv) de la precipitación por trimestre a fin de determinar cambios en la estacionalidad de las lluvias. En la Tabla 11 se presenta los resultados de este análisis realizado para la precipitación media de la microcuenca Huacrahuacho. De acuerdo a estos resultados se puede observar que en la década que se inicia el 2000 el coeficiente de variación se incrementa en los trimestres DEF y MAM, lo cual implica una mayor inestabilidad en las lluvias; por otro lado se observa una caída del Cv en los trimestres PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

SON y JJA que debe interpretarse como una menor variabilidad pluviométrica. Tabla 11. Coeficiente de variación por década DECADA

1970-79 1980-89 1990-99 2000-08

Coeficiente de variación por década (Cv) SON DEF MAM JJA 0.56 0.34 0.59 1.48 0.40 0.35 0.44 0.57 0.42 0.14 0.26 0.94 0.24 0.18 0.42 0.63

Fuente: Elaboración propia

En la figura 33 se ilustra el diagrama de cajas del comportamiento de la precipitación por trimestre en las últimas 4 décadas. El mayor tamaño de la caja está asociado a una mayor inestabilidad pluviométrica.

Figura 33: Diagrama de Cajas de la precipitación por trimestre decadal. 1, 2,3 y 4 representan la primera, segunda, tercera y cuarta década del período de análisis. Fuente: Elaboración propia

Según este análisis se observa una mayor precipitación acumulada en el trimestre DEF. Así mismo en este trimestre se percibe una menor variabilidad pluviométrica en la tercera y cuarta década, lo cual corrobora los resultados encontrados en el Cv. En la misma lógica del análisis anterior, la distribución de la precipitación anual por trimestre que se presenta en la Tabla 12, indica un leve incremento de la concentración de las lluvias en el trimestre DEF, de la última década con respecto a la tercera; mientras que para el trimestre SON la concentración de las lluvias decrece. La concentración de la precipitación en los trimestres MAM y JJA no presenta cambios significativos entre la tercera y cuarta décadas.

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Tabla 12. Concentración de la precipitación por década DECADA

1970-79 1980-89 1990-99 2000-08

Concentración de la Precipitación decadal (%) SON DEF MAM JJA 11 62 24 3 11 62 24 3 16 56 26 2 13 60 25 2

Fuente: Elaboración propia

En la Figura 34 se ha construido gráficos de funciones de densidad de precipitación acumulada a la serie de datos por trimestre y por década. Según este análisis gráfico se observa que los cambios más significativos se presentan en el trimestre DEF con diferencias muy marcadas en las 04 décadas analizadas. El desplazamiento de las curvas entre la primera(1) y segunda década (2) está asociado a la transición de una década húmeda hacia una seca. Entre la tercera y cuarta década no se percibe cambios significativos.

Figura 34: Funciones de densidad acumulada de la precipitación por trimestre y por década Fuente: Elaboración propia

Para analizar la agresividad pluviométrica se ha utilizado el Índice de Fournier modificado por Arnoldus (1985), el cual tiene la siguiente formulación:

Donde: IFM índice de Fournier modificado en mm P precipitación del mes, en mm. P precipitación total anual, en mm. Las categorías de este Índice se indican en la Tabla 13 PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Tabla 13. Clasificación del Índice Modificado de Fournier

Este IFM se ha calculado para la precipitación media de Huacrahuacho por década para detectar los cambios observados en este indicador. En el Tabla 14 se presenta los resultados de este análisis. Tabla 14. Índice Modificado de Fournier por década Década

IFM

Clasificación

1970-79

167 118 159 157

Muy Alto Moderado Alto Alto

1980-89 1990-99 2000/08

Según estos resultados la agresividad de las lluvias pasa de moderada a alta entre la segunda y tercera década y se mantiene casi estable en la cuarta década. Esto tiene como implicancia un mayor potencial erosivo de los suelos por precipitaciones intensas. Se ha aplicado el test de Mann-Kendall para testar la existencia de tendencias en las series estacional y anual, habiendo encontrado tendencia significativas positiva al 95% de significancia estadística en el comportamiento pluviométrico para el trimestre SON y MAM considerando el periodo 1970-2008. Ver Tabla 15 y Figura 35. La línea de tendencia de la precipitación anual, considerando toda la serie histórica, da una tasa de incremento de 4.4 mm/año. Si se considera los últimos 5 años del periodo de análisis, se observa un comportamiento decreciente de la precipitación anual, situación que es coherente con las percepciones de la población local que guarda en su memoria los últimos eventos secos ocurridos entre el 2006 y 2008. La ecuación de línea de tendencia, que se asocia a los resultados de la Tabla 15 es la siguiente: P (añoi) = Q*(añoi – año1) + B

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Tabla 15. Análisis de Tendencia de Precipitación mediante test de MannKendal Trimestre

SON DEF MAM JJA ANUAL

Test Z

Signific.

Qmin Qmax Qmin Qmax

99%

95%

Bmin Bmax Bmin Bmax 99%

99%

95%

108.3

40.1

101.5

46.4

2.53

Sig

1.64

-0.01

2.91

0.28

2.49

61.7

0.38

No sig

0.96

-3.59

5.67

-2.40

4.18

514.1 597.3 391.8 577.0 436.3

1.73

sig

2.20

-1.52

5.39

-0.21

4.53

156.6 241.4

98.6

204.9 108.2

-0.21

No sig

-0.05

-0.61

0.47

-0.47

0.34

18.0

5.5

25.6

1.50

No sig

4.37

-4.09 13.32 -1.75 10.21 784.3 953.2 578.5 899.4 665.3

600 500

500 Data

Data

400

Sen's estimate

300

99 % conf. min 99 % conf. max

200

95 % conf. min

100

DEF

SON

300

99 % conf. min 99 % conf. max

200

95 % conf. min

100

95 % conf. max

95 % conf. max Residual

Residual

0 1960 -100

1970

1980

1990

2000

0 1960 -100

2010

1970

600

2000

2010

600 500

Data

400

Sen's estimate

300

99 % conf. max

200

95 % conf. min

100

95 % conf. max

Data Sen's estimate

300

99 % conf. min JJA

MAM

1990

Year

400

1980

-200

500

99 % conf. min 99 % conf. max

200

95 % conf. min

100

95 % conf. max Residual

Residual

0 1960 -100

8.8

600

400

28.3

1970

1980

1990

2000

0 1960 -100

2010

-200

1970

1980

1990

2000

2010

-200 Year

Year

600 500 Data

400

ANUAL

300

Sen's estimate

99 % conf. min 99 % conf. max

200

95 % conf. min

100

95 % conf. max Residual

0 1960 -100

1970

1980

1990

2000

2010

-200 Year

Figura 35: Prueba de tendencia de Mann-Kendall para la precipitación por trimestre a) SON b) DEF c) MAM d) JJA e) Anual Fuente: Elaboración propia

Al particionar la serie anual de precipitación para el periodo 1994-2008 se observa una acelerada caída de la precipitación a razón de -12,0 mm/año, PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

situación que está fuertemente influenciada por la ocurrencia de años extremadamente secos, durante este periodo. Sin embargo esta tendencia del periodo (1994-2008) no debe ser considerada como una tendencia de largo plazo representativa de la precipitación para Huacrahuacho, por ser una serie de muy corta longitud, sensible a la alternancia de eventos extremos. 8.3.4 Análisis de la Temperatura La temperatura ha sido analizada según la zona baja, media y alta en que ha sido dividida la cuenca: El análisis regional de la temperatura por gradientes térmicos mensuales ha permitido obtener un gradiente de -0,6 ºC por 100 m de altitud. Este patrón es dominante en Cusco Apurímac. En la figura 36 se ilustra el comportamiento espacial de la Temperatura media anual en la cuenca, la cual varía entre 5,0 y 11,2 ºC.

Figura 36: Mapa de Temperatura media anual, en representación grid Fuente: Elaboración propia

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

8.3.4.1 Análisis por Zonas Altitudinales a) Zona Baja La temperatura media anual alcanza los 10,7 ºC, siendo el mes más cálido noviembre con una temperatura media de 14,1ºC y una máxima de 19,2 ºC. El mes más frio es junio con una temperatura media de 6,4, y una mínima de -5,6 ºC. En los Cuadros 16, 17 y 18 se ilustran este comportamiento. b) Zona Media La temperatura media anual alcanza los 10,2 ºC, siendo el mes más cálido noviembre con una temperatura media de 13,6 ºC y una máxima de 19,2 ºC. El mes más frio es junio con una temperatura media de 5,8 y una mínima de -6,4 ºC. En los Cuadros 16, 17 y 18 se ilustra este comportamiento. c) Zona Alta La temperatura media anual alcanza los 8,5 ºC, siendo el mes más cálido noviembre con una temperatura media de 12,1 ºC y una máxima de 17,6 ºC. El mes más frio es junio con una temperatura media de 3,8 y una mínima de –9,0 ºC. En las Tablas 16, 17 y 18 se ilustran este comportamiento. Tabla 16. Climatología de la Temperatura media mensual por Zonas

TEMPERATURA MEDIA MENSUAL (ºC) ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT Zona Baja 11.4 11.7 11.5 9.2 10.2 6.4 9.6 10.5 10.6 11.1 Zona Media 11.0 11.2 11.0 8.6 9.7 5.8 9.0 10.0 10.1 10.6 Zona Alta 9.4 9.7 9.5 6.8 7.9 3.8 7.3 8.2 8.3 8.8 ZONAS

NOV 14.1 13.6 12.1

DIC Anual 12.6 10.7 12.2 10.2 10.6 8.5

Tabla 17. Climatología de la Temperatura máxima mensual por Zonas

ZONAS Zona Baja Zona Media Zona Alta

ENE 16.8 16.3 14.8

TEMPERATURA MAXIMA MENSUAL (ºC) FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET 17.4 16.9 18.6 19.4 18.5 18.7 19.6 19.5 16.9 16.4 18.1 18.9 18.0 18.3 19.1 19.1 15.4 14.9 16.6 17.4 16.5 16.8 17.6 17.5

OCT NOV DIC 19.8 19.6 18.0 19.4 19.2 17.6 17.8 17.6 16.0

Tabla18. Climatología de la Temperatura mínima mensual por Zonas

ZONAS Zona Baja Zona Media Zona Alta

ENE 6.1 5.6 4.1

FEB MAR 6.0 6.0 5.5 5.6 4.0 4.1

TEMPERATURA MINIMA MENSUAL (ºC) ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV -0.3 1.0 -5.6 0.4 1.5 1.7 2.5 8.5 -0.9 0.4 -6.4 -0.2 0.8 1.1 1.8 8.1 -2.9 -1.6 -9.0 -2.3 -1.2 -0.9 -0.2 6.5

Fuente: Elaboración propia

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

DIC 7.2 6.8 5.2

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

8.3.4.2 Análisis por cuencas a) Microcuenca Huacrahuacho La temperatura media anual alcanza los 9,1 ºC. El mes más cálido es noviembre, que alcanza una Tmedia de 10,6 ºC, y una máxima de 16,1ºC. El mes más frio es junio, con una temperatura media de 1,8ºC, con una mínima de -11,4ºC. En los Cuadros 19, 20 y 21 se ilustran este comportamiento. b) Microcuenca Jahuatapica La temperatura media anual alcanza los 8,1ºC. El mes más cálido es noviembre, que alcanza una Tmedia de 11,7ºC , y una máxima de 17,3ºC. El mes más frio es junio, con una temperatura media de 3,3 ºC, con una mínima de -9,6ºC. En los Cuadros 19, 20 y 21 se ilustra este comportamiento. c) Microcuenca Descanso La temperatura media anual alcanza los 8,8 ºC. El mes más cálido es noviembre, que alcanza una Tmedia de 12,3ºC , y una máxima de 18,9ºC. El mes más frio es junio, con una temperatura media de 4,0ºC, con una mínima de -8,6ºC. En los Cuadros 19, 20 y 21 se ilustra este comportamiento. d) Microcuenca Huacrahuacho Bajo La temperatura media anual alcanza los 9,9 ºC. El mes más cálido es noviembre, que alcanza una Tmedia de 13,4ºC , y una máxima de 18,9ºC. El mes más frio es junio, con una temperatura media de 5,4ºC, con una mínima de -6,9ºC. En las Tablas 19, 20 y 21 se ilustran este comportamiento. Tabla 19. Climatología de la Temperatura media mensual en microcuencas TEMPERATURA MEDIA MENSUAL (ºC) ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV Huacrahuacho 10.0 10.2 10.0 7.4 8.5 4.4 7.8 8.8 8.9 9.4 12.6 Jahuatapica 9.1 9.3 9.1 6.4 7.4 3.3 6.8 7.8 7.9 8.4 11.7 Descanso 9.7 9.9 9.7 7.1 8.1 4.0 7.5 8.5 8.5 9.1 12.3 Huacrahuacho_Bajo 10.7 11.0 10.7 8.3 9.4 5.4 8.7 9.7 9.8 10.3 13.4 ZONAS

DIC ANUAL 11.1 9.1 10.3 8.1 10.9 8.8 11.9 9.9

Fuente: Elaboración propia

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Tabla 20. Climatología de la Temperatura máxima mensual en Huacrahuacho ZONAS Huacrahuacho Jahuatapica Descanso Huacrahuacho Bajo

ENE 15.3 14.4 15.0 16.1

FEB 15.9 15.0 15.6 16.7

TEMPERATURA MAXIMA MENSUAL (ºC) MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT 15.4 17.1 17.9 17.0 17.3 18.1 18.0 18.3 14.5 16.2 17.0 16.1 16.4 17.2 17.2 17.5 15.1 16.8 17.6 16.7 17.0 17.8 17.7 18.1 16.1 17.9 18.7 17.8 18.0 18.9 18.8 19.1

NOV 18.1 17.3 17.8 18.9

DIC 16.5 15.7 16.2 17.3

Fuente: Elaboración propia

Tabla 21. Climatología de la Temperatura mínima mensual en Huacrahuacho ZONAS

ENE Huacrahuacho 4.6 Jahuatapica 3.7 Descanso 4.3 Huacrahuacho_Bajo 5.3

FEB 4.5 3.6 4.2 5.3

TEMPERATURA MINIMA MENSUAL (ºC) MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC 4.6 -2.3 -1.0 -8.1 -1.6 -0.5 -0.3 0.5 7.0 5.7 3.7 -3.4 -2.1 -9.6 -2.8 -1.7 -1.4 -0.7 6.2 4.9 4.3 -2.7 -1.4 -8.6 -2.0 -0.9 -0.7 0.1 6.8 5.5 5.3 -1.2 0.0 -6.9 -0.6 0.5 0.8 1.5 7.8 6.5

Fuente: Elaboración propia

En la Figura 29 se ilustra el comportamiento mensual de la temperatura media, a través de los cuales se puede ver como evoluciona mes a mes y en el espacio las condiciones térmicas en toda la microcuenca. 8.3.4.3 Tendencias en la temperatura Las series térmicas de Tmáx y Tmín fueron sometidas al análisis de tendencia y mediante el método de Mann-Kendal, se ha determinado tendencias significativas en la temperatura mínima anual y de los trimestres DEF, MAM y JJA. Para el trimestre DEF la tendencia es positiva (la Tmín se incrementa) y para la Tmín anual y la de los trimestres MAM y JJA la tendencia es negativa (la Tmín se enfría más) Tabla 22. Análisis de tendencia de la Temperatura mínima mediante test de Mann-Kendal Trimestre

Test Z

Signific.

Qmin 99%

Qmax Qmin Qmax 99% 95% 95%

SON DEF MAM JJA ANUAL

-0.520 1.907 -1.756 -3.316 -2.102

No sig Sign Sign Sign Sign

-0.003 0.007 -0.032 -0.067 -0.022

-0.03 0.00 -0.09 -0.11 -0.05

0.02 0.03 0.02 -0.02 0.00

-0.02 0.00 -0.07 -0.10 -0.04

0.01 0.02 0.00 -0.03 0.00

Bmin 99%

Bmax Bmin Bmax 99% 95% 95%

2.53 5.05 1.32 -2.09 1.81

2.99 5.26 2.32 -1.09 2.13

2.11 4.29 0.52 -2.97 1.16

2.86 5.21 2.21 -1.28 2.06

2.21 4.58 0.80 -2.69 1.31

Fuente: Elaboración propia

Los resultados de la Tabla 22 deben interpretarse de la siguiente manera, en relación a la temperatura mínima: PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Para el trimestre SON, se ha encontrado una tendencia negativa de 0.003ºC/año; para el trimestre DEF, la tendencia es de 0.007 ºC/año; para el trimestre MAM, la tendencia es de -0.032 ºC/año; para el trimestre JJA, la tendencia es de -0.067 ºC/año y para el periodo anual la tendencia es de -0.022 ºC/año. En todos los casos los niveles de significancia evaluados van de 90% a 99% Para el caso de la temperatura máxima no se han encontrado tendencia significativa, ni a nivel trimestral ni anual, tal como se ilustra en la Tabla 23. Tabla 23. Análisis de tendencia de la Temperatura máxima mediante test de Mann-Kendal Trimestre

SON DEF MAM JJA ANUAL

Test Z

Signific.

Qmin

Qmax

Qmin

Qmax

99%

95%

Bmin Bmax Bmin 99%

99%

Bmax

95%

1.47

No sign

0.011

-0.01

0.04

-0.01

0.03

17.87 18.43 17.38 18.29

17.57

1.21

No sign

0.009

-0.01

0.03

-0.01

0.03

15.79 16.27 15.26 16.08

15.38

0.33 0.85

No sign No sign

0.002 0.006

-0.01 -0.01

0.02 0.03

-0.01 -0.01

0.02 0.02

16.72 17.05 16.43 16.98 17.52 17.83 17.02 17.75

16.51 17.13

1.56

No sign

0.011

-0.01

0.03

0.00

0.02

16.86 17.29 16.53 17.20

16.59

Fuente: Elaboración propia

Los resultados de la Tabla 23 deben interpretarse de la siguiente manera, en relación a la temperatura máxima: Para el trimestre SON, se ha encontrado una tendencia positiva (calentamiento) de 0.011ºC/año; para el trimestre DEF, la tendencia es de 0.009 ºC/año; para el trimestre MAM, la tendencia es de 0.002 ºC/año; para el trimestre JJA, la tendencia es de 0.006 ºC/año y para el periodo anual la tendencia es de 0.011 ºC/año. En todos los casos los niveles de significancia evaluados van de 90% a 99%.

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Figura 37: Comportamiento espacial de la Temperatura media mensual, en formato grid Fuente: Elaboraci贸n propia

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

8.3.5 Análisis de la Evapotranspiración Potencial (ETP) Se ha utilizado el método de Hargreaves-Samani para la estimación de la Evapotranspiración Potencial, que utiliza como datos de entrada las temperaturas media, máxima y mínima. Se optó por este método tomando como base el estudio de la Evapotranspiración desarrollado por Lavado, W (2009), que concluye que las estimaciones de la ETP por este método son muy similares a las de Penman-Montheit, considerado el método estándar por la FAO. En la Figura 38 se ilustra el comportamiento espacial de la ETP anual, representado en formato grid.

Figura 38: Mapa de Evapotranspiración anual mediante método Hargreaves-Samani Fuente: Elaboración propia

8.3.5.1 Análisis por Zonas Altitudinales a) Zona Baja En esta Zona se registran la mayor evapotranspiración anual de la cuenca, que alcanza 1319,0 mm. El valor máximo se presenta en Octubre con 135,0 mm y el valor mínimo se presenta en junio con 90,1 mm. A

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

nivel diario las tasas máximas y mínima de la ETP son de 4,4 mm y 3,0 mm, respectivamente. Ver Tabla 24.

b) Zona media En esta Zona la evapotranspiración anual alcanza 1,298,2 mm, con valores máximos en octubre de 133,0 mm, acumulado mensual, y mínimos en junio con un acumulado mensual de 88,3 mm. A nivel diario las tasas máximas y mínima de la ETP son de 4,3 mm y 2,9 mm, respectivamente. Ver Tabla 24. c) Zona Alta En esta zona se tiene una menor evapotranspiración anual con 1229,4 mm. La máxima ETP se presenta en octubre con 126,0 mm acumulados, lo cual representa una tasa de 4,1 mm/día. La mínima Eto se presenta en Junio con 82,2 mm acumulados en el mes y a una tasa de 2,7 mm/día. Ver Tabla 24. Tabla 24. Climatología de la Evapotranspiración Potencial por Zonas EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL (mm) – Método Hargreaves-Samani

Zona

ENE Zona Baja 114 Zona Media 112 Zona Alta 106

FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO 104 105 110 102 90.1 94.2 108 103 103 108 100 88.3 92.7 107 97.3 97.6 102 95.1 82.2 87.6 101

SET 118 117 111

OCT 135 133 126

NOV 120 118 113

ANUAL DIC 119 1319.0 117 1298.2 111 1229.4

8.3.5.2 Análisis por Cuenca El análisis de la ETP se ha realizado de manera similar al presentado por Zonas, considerando como valor medio el equivalente a una estación ficticia ubicada en el centroide de la microcuenca. En la Figura 31 se ilustra el comportamiento de la ETP mensual. a)

Microcuenca Huacrahuacho

La evapotranspiración anual alcanza los 1252,0 mm con valores máximos en octubre de 128,0 mm, acumulado mensual, y mínimos en junio con un acumulado mensual de 84,0 mm. A nivel diario las tasas máximas y mínima de la ETP son de 4,1 mm y 2,8 mm, respectivamente. Ver Tabla 25. Tabla 25. Climatología de la Evapotranspiración Potencial por Microcuencas Microcuenca

PROYECTO PACC

EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL (mm) . Método Hargreaves-Samani ANUAL ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Huacrahuacho Jahuatapica Descanso Huacrahuacho Bajo

108 105 107 111

99 96 98 102

104 100 103 107

97 94 96 99

84 81 83 87

89 86 88 92

103 100 102 106

113 109 112 116

128 125 127 132

115 111 113 117

113 109 112 116

1252 1212 1239 1287

Figura 39: Evapotranspiración Potencial por cuenca y microcuencas

b) Microcuenca Jahuatapica La evapotranspiración anual alcanza los 1212,0 mm con valores máximos en octubre de 125,0 mm, acumulado mensual, y mínimos en junio con un acumulado mensual de 81,0 mm. A nivel diario las tasas máximas y mínima de la Eto son de 4,0 mm y 2,7 mm, respectivamente. Ver Tabla 25. c) Microcuenca Descanso La evapotranspiración anual alcanza los 1239,0 mm con valores máximos en octubre de 127,0 mm, acumulado mensual, y mínimos en junio con un acumulado mensual de 83,0 mm. A nivel diario las tasas máximas y mínima de la Eto son de 4,0 mm y 2,8 mm, respectivamente. Ver Tabla 25. d) Microcuenca Huacrahuacho Bajo La evapotranspiración anual alcanza los 1287,0 mm con valores máximos en octubre de 132,0 mm, acumulado mensual, y mínimos en junio con un acumulado mensual de 87,0 mm. A nivel diario las tasas máximas y mínima de la ETP son de 4,2 mm y 2,9 mm, respectivamente. Ver Tabla 25.

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

En la figura 40 se ilustra el comportamiento mensual de esta variable, donde se puede observar la evoluci贸n del comportamiento espacial de esta variable en cada mes del a帽o.

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Figura 40: Comportamiento espacial de la Evapotranspiraci贸n potencial mensual en mm

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

8.3.6 Déficit de Escurrimiento (D) El déficit de escurrimiento está definido como la diferencia entre la precipitación y el escurrimiento. Este déficit de escurrimiento es equivalente a la demanda evapotranspirativa real de la cuenca. Se ha utilizado el método de Turc para la estimación del déficit de escurrimiento a nivel de las microcuencas. La expresión matemática del método es de la forma : 1

D=P

L = 300 + 25(T ) + 0.05(T ) 3

1  

 P 2  2   0.9 + 2  L  

Siendo : L = Coeficiente de Temperatura T = Temperatura media anual (°C) D = déficit de escurrimiento anual (mm) El método de Turc utiliza como datos de entrada los valores de la Precipitación y temperatura media, en ambos casos a escala anual, dando como resultado el déficit anual de escurrimiento. Para la desagregación mensual del déficit de escurrimiento se ha utilizado la información de la distribución mensual de la ETP, asumiendo la misma proporcionalidad en el reparto mensual de estas variables, con respecto al valor acumulado anual. Los resultados del Déficit de escurrimiento se presentan en la Tabla 26. Tabla 26. Déficit de escurrimiento por cuencas Microcuenca

DEFICIT DE ESCURRIMIENTO (mm) ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC ANUAL

Huacrahuacho

476

Jahuatapica

454

Descanso

466

43 39 40 41 39 Fuente: Elaboración propia

498

Huacrahuacho Bajo

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

8.4 Balance Hídrico superficial Se ha utilizado la ecuación simplificada del Balance Hídrico, para la estimación de la lámina de escurrimiento en la cuenca. La información especializada de Precipitación y Evapotranspiración ha permitido generar los mapas de escurrimiento anual y mensual a nivel de celdas de 1 km*1km de resolución. En el mapa de las Figuras 41 y 42 se sintetiza el comportamiento hídrico de la cuenca del río Huacrahuacho mediante la representación espacial de la escorrentía anual y mensual.

Figura 41: Mapa de escorrentía anual en microcuenca Huacrahuacho, en formato grid .

Fuente: Elaboración propia

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Figura 42: Comportamiento espacial del escurrimiento mensual en formato grid Fuente: Elaboración propia

8.4.1 Microcuenca Huacrahuacho A nivel anual la disponibilidad de agua en esta microcuenca arroja un superávit de 357,0 mm, que representa una oferta anual de 91,9 MMC, en términos medios, considerando el área de su cuenca de drenaje de 257,6 km2. A nivel estacional durante los meses de mayo a octubre se tiene condiciones de déficit hídrico, siendo éste más acentuado durante julio. La mayor oferta de agua se concentra entre los meses de enero, febrero y marzo. En la Tabla 27 y Figura 43 se ilustra el comportamiento de los componentes del Balance Hídrico de la microcuenca. Tabla 27. Balance Hídrico Huacrahuacho Balance Hídrico Microcuenca Huacrahuacho

Cuenca

SET Pp (mm) 21 ETR (mm) 43 BH (mm) -22

OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO 36 50 114 206 187 130 60 7 6 4 12 49 44 43 41 38 38 39 37 32 34 39 -13 6 71 165 150 92 20 -29 -26 -30 -27

ANUAL 833 476 357

Balance Hídrico Huacrahuacho 250.0 BH

Pp, ETR, BH (mm)

200.0 150.0

ETR PP

100.0 50.0 0.0 SET OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO -50.0

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Figura 43 : Componentes del Balance Hídrico en microcuenca Huacrahuacho Fuente: Elaboración propia

8.4.2 Microcuenca Descanso A nivel anual la disponibilidad de agua en esta microcuenca arroja un superávit de 349,0 mm, que representa una oferta anual de 17,0 MMC en términos medios, considerando el área de su cuenca de drenaje de 48,71 km2. A nivel estacional durante los meses de mayo a setiembre se tiene condiciones de déficit hídrico, siendo éste más acentuado durante julio. La mayor oferta de agua se concentra entre los meses de enero, febrero y marzo. En la Tabla 28 y Figura 44 se ilustra el comportamiento de los componentes del Balance Hídrico de la cuenca. Esta microcuenca contribuye con el 18% del volumen total del escurrimiento producido en Huacrahuacho. Tabla 28. Balance Hídrico Microcuenca Descanso Cuenca

Balance Hídrico Microcuenca Descanso SET OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO

ANUAL

Pp (mm)

111 202 184

128

815

ETR (mm)

466

BH (mm)

-21

-13

162 147

-29

-26 -30

-27

349

Figura 44 : Componentes del Balance Hídrico en microcuenca Huacrahuacho Fuente: Elaboración propia

8.4.3 Microcuenca Jahuatapica PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

A nivel anual la disponibilidad de agua en esta microcuenca arroja un superávit de 371,9 mm, que representa una oferta anual de 32,1 MMC en términos medios, considerando el área de su cuenca de drenaje de 86,43 km2. A nivel estacional durante los meses de mayo a setiembre se tiene condiciones de déficit hídrico, siendo éste más acentuado durante julio. La mayor oferta de agua se concentra entre los meses de enero, febrero y marzo. En el Tabla 29 y Figura 45 se ilustra el comportamiento de los componentes del Balance Hídrico de la cuenca. Esta microcuenca contribuye con el 33% del volumen total del escurrimiento producido en Huacrahuacho.

Tabla 29. Balance Hídrico Microcuenca Jahuatapica Cuenca

Balance Hídrico Microcuenca Jahuatapica SET OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO

ANUAL

Pp (mm)

113 205 186

129

826

ETR (mm)

454

BH (mm)

-20

-11

165 150

-28

-24 -29

-25

372

Figura 45 : Componentes del Balance Hídrico en cuenca Mollebamba Fuente: Elaboración propia

8.4.4 Microcuenca Huacrahuacho Bajo A nivel anual la disponibilidad de agua en esta microcuenca arroja un superávit de 348,6 mm, que representa una oferta anual de 42,7 MMC en términos medios, considerando el área de su cuenca de drenaje de 122,5 km2. A nivel estacional durante los meses de mayo a setiembre se tiene PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

condiciones de déficit hídrico, siendo éste más acentuado durante julio. La mayor oferta de agua se concentra entre los meses de enero, febrero y marzo. En la Tabla 30 y Figura 46 se ilustra el comportamiento de los componentes del Balance Hídrico Superficial de la cuenca. Esta microcuenca contribuye con el 48% del volumen total del escurrimiento producido en Huacrahuacho.

Tabla 30. Balance Hídrico Microcuenca Huacrahuacho Bajo Cuenca

Balance Hídrico Microcuenca Huacrahuacho Bajo SET OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO

ANUAL

Pp (mm)

115 210 191

132

846

ETR (mm)

498

BH (mm)

-23

-15

167 151

-31

-28 -32

-29

349

Figura 46 : Componentes del Balance Hídrico en microcuenca Huacrahuacho Bajo Fuente: Elaboración propia

8.5 Estimación de caudales 8.5.1 Caudal promedio histórico a)

Microcuenca Huacrahuacho

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Se ha determinado para la cuenca del río Huacrahuacho un caudal promedio anual de 3,0 m3/s, con caudales máximos en febrero de 10,0 m3/s y mínimos en julio y agosto con 0,5 m3/s. El caudal promedio de avenidas (Qave) es de 6,2 m3/s y el promedio de estiaje (Qest) es de 0,6 m3/s, siendo la relación (Qave/Qest) = 10. La Precipitación efectiva de la cuenca que contribuye al escurrimiento superficial directo está en el orden de 357,0 mm,/año valor que está en equilibrio con la lámina de escurrimiento anual; según la formulación conceptual del modelo de Lutz; sin embargo estacionalmente el comportamiento de estas variables es diferente, debido al funcionamiento del sistema de retención y el gasto de la cuenca. La retención o almacenamiento hídrico de la cuenca se presenta entre los meses de noviembre a marzo, mientras que entre los meses de abril a octubre se inicia el gasto o descarga del acuífero que aportan al escurrimiento base, al cesar las lluvias. Se ha estimado que este escurrimiento base en el río Huacrahuacho de 0,25 m3/s. En el Tabla 31 se presenta el comportamiento mensual de la Precipitación Efectiva (PE), la lámina de escurrimiento (LE) y el caudal promedio histórico generados para la microcuenca Huacrahuacho. Tabla 31. Caudal promedio histórico del río Huacrahuacho Cuenca

SET 3.5 PE (mm) 5.7 LE (mm) 3 Caudal (m /s) 0.6

OCT 5.7 7.2 0.7

NOV 8.9 6.9 0.7

Caudal promedio mensual del río Huacrahuacho DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL 49.0 103.5 104.4 64.5 12.4 1.4 1.1 0.6 35.0 87.5 96.4 64.5 25.6 10.6 7.5 5.1 3.4 8.7 10.3 6.2 2.5 1.0 0.7 0.5

AGO 2.2 5.3 0.5

PE : Precipitación efectiva en mm LE : lámina de escorrentía en mm El caudal aforado en el río Huacrahuacho por SENAMHI, durante setiembre del presente año, fue de 0,054 m3/s en un su curso bajo (Pto R3 en figura 47). Este caudal es el excedente de la microcuenca que queda luego de descontar las derivaciones de 03 canales principales (puntos C1, C2 y C3 en figura 47). Estos 03 canales también fueron aforados contabilizando en total un caudal derivado de 0,27 m3/s. Con estos aforos se obtiene una oferta de agua del rìo Huacrahuacho de 0,32 m3/s, caudal instantáneo del día 17 de setiembre. Si tenemos en cuenta que en la formulación del modelo de Lutz-Scholz, los caudales de estiaje se comportan según la expresión:

Donde:

PROYECTO PACC

Qt = Q0 e − a ( t ) DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ANUAL 357.0 357.0 3.0

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Qt = descarga en el tiempo t Qo = descarga inicial a

= Coeficiente de agotamiento

= tiempo

Se tiene una aproximación a los caudales diarios al inicio y final de setiembre del 2009, por lo que el caudal medio del río Huacrahuacho para setiembre del 2009 sería de 0,33 m3/s, caudal que representa una anomalía de -45% con respecto a su promedio histórico generado para ese mes. Ver figura 48.

Figura 47: Puntos de evaluación en campaña de aforos del SENAMHI/DGH setiembre 2009. El punto R3 corresponde al punto integrador del escurrimiento superficial en microcuenca Huacrahuacho.

Una descripción detallada de los caudales se adjunta en anexos informe de Comisión de servicio a Microcuenca Huacrahuacho.

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Figura 48: Caudal promedio diario del río Huacrahuacho generado para setiembre del 2009. Fuente: Elaboración propia

b) Microcuenca Jahuatapica Se ha determinado para la microcuenca del río Jahuatapica un caudal promedio anual de 1,0 m3/s, con caudales máximos en febrero de 3,6 m3/s y mínimos en agosto con 0,10 m3/s. El caudal promedio de avenidas (Qave) es de 2,2 m3/s y el promedio de estiaje (Qest) es de 0,2 m3/s, siendo la relación (Qave/Qest) = 11. En la Tabla 32 se ilustra el comportamiento del caudal promedio histórico generado del río Jahuatapica. Tabla 32. Caudal promedio histórico del río Jahuatapica Cuenca

SET OCT 3.6 5.9 PE (mm) 4.9 6.7 LE (mm) 3 Caudal (m /s) 0.2 0.2

NOV 9.2 6.7 0.2

Caudal promedio mensual del río Jahuatapaica DIC ENE FEB MAR ABR MAY 50.9 108.9 109.5 65.2 12.9 1.4 33.4 88.9 99.5 65.2 34.8 13.9 1.1 3.0 3.6 2.2 1.2 0.4

JUN JUL 1.1 0.6 8.3 4.7 0.3 0.2

AGO 2.3 4.6 0.1

ANUAL

El caudal aforado en el río Jahuatapica por SENAMHI, durante setiembre del presente año, fue de 0,25 m3/s. (Punto R-2 en figura 49). Al realizar un análisis de caudal a nivel diario como el presentado en el ítem a) se tiene para setiembre del 2009 un caudal promedio mensual de 0,23 m3/s. c) Microcuenca Descanso Se ha determinado para la microcuenca del río Descanso un caudal promedio anual de 0,60 m3/s, con caudales máximos en febrero de 1,8 m3/s y mínimos en julio y agosto con 0,1 m3/s. El caudal promedio de PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

372 372 1.0

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

avenidas (Qave) es de 1,0 m3/s y el promedio de estiaje (Qest) es de 0,1 m3/s, siendo la relación (Qave/Qest) = 11. Ver Tabla 33. Tabla 33. Caudal promedio histórico del río Descanso Cuenca

SET OCT 3.4 5.6 PE (mm) 4.6 6.2 LE (mm) 3 Caudal (m /s) 0.1 0.1

NOV 8.6 5.8 0.1

Caudal promedio mensual del río DESCANSO DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL 45.6 104.1 102.8 61.6 11.9 1.4 1.1 0.6 26.4 82.1 91.8 61.6 37.3 15.2 8.6 4.7 0.5 1.5 1.8 1.1 0.7 0.3 0.2 0.1

AGO 2.2 4.4 0.1

ANUAL 349 349 0.6

El caudal aforado en el río Descanso por SENAMHI, durante agosto del presente año, fue de 0,048 m3/s. Ver Tabla 33. d) Microcuenca Huacrahuacho Bajo Se ha determinado para la microcuenca Huacrahuacho Bajo un caudal promedio anual de 1,4 m3/s, con caudales máximos en febrero de 4,6 m3/s y mínimos en julio y agosto con 0,20 m3/s. El caudal promedio de avenidas (Qave) es de 2,9 m3/s y el promedio de estiaje (Qest) es de 0,3 m3/s, siendo la relación (Qave/Qest) = 10 En la Tabla 34 se presenta el comportamiento promedio histórico de los caudales generados para esta microcuenca. Tabla 34. Caudal promedio histórico del río Huacrahuacho Bajo Cuenca

SET 3.5 PE (mm) 5.1 LE (mm) 3 Caudal (m /s) 0.2

OCT 5.7 6.6 0.3

NOV 8.9 6.2 0.3

Caudal promedio mensual Huacrahuacho bajo DIC ENE FEB MAR ABR MAY 49.1 97.4 101.9 64.4 12.5 1.4 29.8 75.4 90.9 64.4 35.9 15.0 1.4 3.7 4.6 2.9 1.7 0.7

JUN 1.1 9.1 0.4

JUL 0.6 5.3 0.2

AGO 2.2 4.9 0.2

ANUAL

e) Quebradas y ríos de menor orden de corriente La caracterización de la oferta hídrica superficial en la cuenca del río Huacrahuacho se sintetiza en el Tabla 35 y diagrama fluvial de la Figura 41. Los caudales han sido generados en los puntos de cierre de las quebradas, mediante una relación de proporcionalidad Caudal-Area entre el caudal promedio de toda la cuenca y el área de recepción de las quebradas. El valor promedio corresponde al promedio multianual, los máximos y mínimos corresponden a los caudales de avenidas y de estiaje. En la microcuenca Huacrahuacho Bajo, la quebrada más importante es Patactira, que aporta un caudal promedio anual de 0,19 m3/s. En la microcuenca Jahuatapica, la quebrada más importante es Pujahuatapiza que aporta un caudal promedio anual de 0,31 m3/s. En

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

349 349 1.4

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

microcuenca descanso la quebrada más importante es la quebrada del mismo nombre, con un caudal promedio anual de 0,22 m3/s.

Tabla 35. Oferta hídrica superficial generada en microcuenca Huacrahuacho Microcuenca Huacrahuacho Bajo Qmed

Qmàx

Qmìn

(m /s)

Casablanca

0.09

0.29

0.01

Chitibamba

0.11

0.37

0.02

Huilcamarca Chunchullhuayco

0.15 0.19

0.49 0.63

0.02 0.03

Tocrayaje Patactira

0.13 0.19

0.43 0.64

0.02 0.03

Otros

0.56

1.76

0.08

1.4

4.6

0.2

Qda

Total

Microcuenca Jahuatapica Jahuatapico

0.09

0.32

0.01

Pampachulla Pujahuatapiza

0.16 0.31

0.58 1.11

0.02 0.03

Sondorcolla Jahuatapiza

0.12 0.19

0.43 0.68

0.01 0.02

Irutira

0.13

0.48

0.01

1.0

3.6

0.1

Total

Microcuenca Descanso Margen derecha

0.18

0.54

0.03

Margen izquierda

0.20

0.6

0.03

Descanso

0.22

0.66

0.04

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Total

0.60

1.8

0.1

Figura 49: Diagrama fluvial del río Huacrahuacho Fuente: Elaboración propia

8.5.2 Caudales extendidos Se han extendido las series de precipitación a nivel de las microcuencas en base a la información de una estación ubicada en la misma zona pluviométrica de la microcuenca Huacrahuacho, luego se sigue la metodología de Lutz-Sholtz para la generación de series aleatorias de caudal. Se ha utilizado información de la estación de Yauri para generar series extendidas de precipitación areal en la microcuenca Huacrahuacho, mediante la siguiente relación:

PHuacra (i,j) = µhuacra (i) + δhuacra (i)*Zyauri(i,j) δmoll (i)= µhuacra (i) * Cv yauri(i) Donde:

Phuacra (i,j) = Precipitación de Huacrahuacho en el mes i del año j µhuacra (i) = precipitación promedio de Huacrahuacho en el mes i δhuacra (i) = desviación estandar de la precipitación en Huacrahuacho en el mes i

Zyauri(i,j) = valores estandarizados de la precipitación en Yauri en el mes i del año j Cv chal(i) = Coeficiente de variación de la precipitación en Yauri en el mes i Para la extensión de los caudales se utiliza el componente estocástico del Modelo de Lutz-Sholtz, que es un esquema modificado del modelo de Thomas Fiering, de la forma:

Qt = B1 + B 2 (Qt −1 ) + B3 (PEt ) + z (S ) 1 − r 2 Donde: Qt

= Caudal del mes t

Q t-1 = Caudal del mes anterior PE t = Precipitación efectiva del mes t B1, B2 y B3 = coeficientes del modelo de correlación múltiple Z : número aleatorio de distribución uniforme con media “0” y desvest “1” PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

S: error típico del modelo de correlación múltiple R2: coeficiente de correlación múltiple Solo se presenta en este acápite la información de precipitación y caudales generados para la microcuenca integral de Huacrahuacho. a) Microcuenca Huacrahuacho Los caudales han sido extendidos para el periodo 1970 – 2007, habiéndose determinado los parámetros estadísticos básicos de las series de Precipitación y caudal, tal como se presenta en la Tabla 36.

Tabla 36. Parámetros estadísticos de la Precipitación y Caudal Microcuenca Huacrahuacho PARAMETROS ESTADISTICOS DE LA PRECIPITACION

Parámetro SET.

OCT.

NOV.

DIC.

ENE.

FEB.

MAR.

ABR.

MAY.

JUN.

JUL.

AGO.

ANUAL

Promedio

21.1

35.7

49.5

113.5

206.3

187.4

130.2

59.7

7.4

5.9

3.6

12.2

832.5

Mediana

16.8

34.0

49.0

116.6

214.6

199.8

133.8

53.5

5.6

2.8

0.9

6.1

844.9

21.0

23.6

31.2

41.0

70.9

73.8

56.8

37.6

8.3

10.4

5.9

20.2

245.3

1.0

0.7

0.6

0.4

0.3

0.4

0.6

1.1

1.7

0.3

máx.

79.6

102.7

188.0

183.6

390.7

383.2

266.0

190.2

33.0

51.3

24.1

119.0

1582.5

Min

0.0

6.5

28.0

47.5

11.8

26.8

0.0

255.6

PARAMETROS ESTADISTICOS DE CAUDAL

Parámetro SET.

OCT.

NOV.

DIC.

ENE.

FEB.

MAR.

ABR.

MAY.

JUN.

JUL.

AGO.

Promedio

0.7

0.8

1.1

3.5

9.2

10.5

6.7

3.2

1.2

0.8

0.7

3.0

Mediana

0.6

0.9

3.4

9.4

10.6

6.9

2.7

1.1

0.8

0.7

0.6

3.3

0.4

0.5

1.2

1.8

4.1

4.7

3.7

2.2

0.5

0.2

0.1

0.5

1.2

0.6

1.1

0.5

0.4

0.5

0.7

0.4

0.2

0.8

0.4

máx.

2.0

2.7

7.8

20.9

26.2

17.3

12.4

3.2

1.4

0.8

3.8

7.5

Min

0.4

1.0

0.6

0.4

0.6

0.5

0.4

0.6

DS : desviación estándar CV : coeficiente de variación

La precipitación máxima de 1582,5 mm se presentó en el año hidrológico 1972-73 que coincide con un Evento Niño Moderado. La precipitación mínima de 252,6 mm se presentó el año hidrológico 1982-83, que coincide con el Evento El Niño.

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ANUAL

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Los caudales promedio anual máximo de 7,0 m3/s y mínimo de 0,6 m3/s también corresponden a los años 1972-73 y 1982-83, respectivamente. Los caudales medios en años secos, normales y húmedos se presentan en la Tabla 37. Tabla 37. Caracterización de los caudales en años secos, normales y húmedos en microcuenca Huacrahuacho CAUDAL PROMEDIO EN AÑOS SECOS , NORMALES Y HUMEDOS (m3/s)

AÑO SET.

OCT.

NOV.

DIC.

ENE.

FEB.

MAR.

ABR.

MAY.

JUN.

JUL.

AGO.

TOTAL

SECO

0.59

0.73

2.43

6.03

5.96

3.42

1.46

0.81

0.69

0.67

0.59

2.00

NORMAL

0.71

0.68

1.10

3.24

8.82

11.02

6.98

3.57

1.28

0.85

0.71

0.60

3.30

HUMEDO

0.76

1.06

1.64

5.01

13.29

15.26

10.54

4.71

1.53

0.87

0.72

0.88

4.69

Tabla 38. Caracterización del volumen de agua en años secos, normales y húmedos en Microcuenca Huacrahuacho VOLUMENES DE AGUA PRODUCIDOS EN AÑOS SECOS, NORMALES Y HUMEDOS (MMC) AÑO SECO NORMAL HUMEDO

SET.

OCT.

NOV.

DIC.

ENE.

FEB.

MAR.

ABR.

MAY.

JUN.

JUL.

AGO.

ANUAL

1.53 1.85 1.98

1.578 1.81 2.83

1.901

6.5

16.14

14.43

9.164

3.772

2.156

1.79

1.802

1.586

2.84 4.26

8.69 13.43

23.63 35.58

26.65 36.91

18.69 28.23

9.26 12.21

3.44 4.09

2.22 2.27

1.90 1.94

1.60 2.37

62.35 102.57 146.09

Se ha determinado las curvas de duración de caudal para diferentes niveles de persistencia tal como se indica en la Tabla 39 y Figura 50. Tabla 39. Caudales del río Huacrahuacho a diferentes niveles de Persistencia PERSISTENCIA DEL CAUDAL PROMEDIO MENSUAL (m3/s)

Persistencia SET.

OCT.

NOV.

DIC.

ENE.

FEB.

MAR.

ABR.

MAY.

JUN.

JUL.

AGO.

TOTAL

P - 50%

0.6

0.9

3.4

9.4

10.6

7.1

2.8

1.1

0.8

0.7

0.6

3.2

P - 75%

0.4

0.5

1.9

6.6

7.0

4.3

1.9

0.8

0.7

0.6

0.5

2.1

P - 80%

0.4

0.5

1.7

5.6

6.8

4.0

1.7

0.8

0.7

0.6

0.5

2.0

P - 90%

0.4

0.9

4.4

5.6

2.5

1.2

0.7

0.6

0.4

1.5

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Curvas de Persistencia de Caudal promedio mensual 16.0 P50%

14.0

P75%

Caudal (m3/s)

12.0

P_80% P_90%

10.0

Figura 50: Curvas de Persistencia de Caudal río Huacrahuacho

8.0 6.0

Fuente: Elaboración propia 4.0 2.0 0.0 SET. OCT.NOV. DIC. ENE. FEB. MAR. ABR. MAY. JUN. JUL. AGO.

Precipitación en Años Normales, Secos y Húmedos

Caudal en Años Normales, Secos y Húmedos

300.0

18.0 Año_normal

Año_normal

16.0

Año_Seco

250.0

200.0

150.0

100.0

Año_Seco Año_Húmedo

14.0 Caudal (m3/s)

Pp_año (mm)

Año_Húmedo

12.0 10.0 8.0 6.0 4.0

50.0 2.0 0.0

0.0 SET.O CT.NOV.DIC.ENE.FEB.MAR.ABR.MAY.J UN.JUL.AGO.

SET. OCT.NOV. DIC. ENE. FEB. MAR.ABR.MAY. JUN. JUL.AGO.

Figura 51: Precipitación y caudal en años normales, secos y húmedos. Microcuenca Huacrahuacho.

8.6 Análisis de Sequías Para identificar y caracterizar los periodos de deficiencias y excesos hídricos en las series de precipitación generadas a nivel de la microcuenca del río Huacrahuacho , se ha utilizado la metodología de Deciles propuesta por Gibbs y Maher. Según este método se establece las categorías indicadas en la Tabla 40. Tabla 40. Categorías de deciles

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Clasificación en tiempo Muy por encima de la norma Bastante por encima de la norma Por encima de la norma En la norma Por debajo de la norma Bastante por debajo de la norma Muy por debajo de la norma

Porcentaje superior al 90 80 - 90 70 - 80 30 - 70 20 - 30 10 - 20 inferior al 10

Rango decil 10 9 8 4-7 3 2 1

Fuente: Lapinel Braulio. ( Instituto de Meteorología de Cuba )

Los resultados de la aplicación de esta metodología a la serie de Precipitación para el periodo 1970 – 2008 ha permitido identificar 11 años secos, 11 años húmedos y 17 años normales, tal como se indica en la Tabla 41 y Figura 53.

Rangos decílicos de la Precipitación anual - Huacrahuacho 12 EXCESOS 10

Decil

Fig.53: Serie histórica de Precipitación caracterizada mediante deciles. En línea roja los umbrales correspondiente al rango normal de precipitación

6 4 2

SEQUIAS

1969-70 1970-71 1971-72 1972-73 1973-74 1974-75 1975-76 1976-77 1977-78 1978-79 1979-80 1980-81 1981-82 1982-83 1983-84 1984-85 1985-86 1986-87 1987-88 1988-89 1989-90 1990-91 1991-92 1992-93 1993-94 1994-95 1995-96 1996-97 1997-98 1998-99 1999-00 2000-01 2001-02 2002-03 2003-04 2004-05 2005-06 2006-07 2007-08

Tabla 41 . Caracterización del Año Hidrológico en la microcuenca Huacrahuacho Caracterización por deciles

Año Hidrológico

Categoría

Año Hidrológico

Categoría

1970-71 **

normal

1989-90

muy húmedo

1971-72

1990-91

húmedo

1972-73 *

normal extrema húmedo

1991-92 *

húmedo

1973-74 **

extrem húmedo

1992-93 *

normal

1974-75 **

normal

1993-94 *

extrem húmedo

1975-76 ** 1976-77

normal exte,seco

1994-95 * 1995-96

normal normal

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

1977-78 *

exte,seco

1996-97

normal

1978-79

húmedo

1997-98 *

normal

1979-80

seco

1998-99 **

normal

1980-81

muy seco

1999-00 **

normal

1981-82

exte,seco

2000-01 **

extrem húmedo

1982-83*

exte,seco

2001-02

normal

1983-84 1984-85 1985-86 1986-87 *

muy seco muy seco normal muy seco

2002-03 * 2003-04 2004-05 * 2005-06

muy húmedo normal seco muy húmedo

1987-88 *

muy húmedo

2006-07

seco

normal

2007-08

muy seco

1988-89 **

Eventos El Niño (*)

Eventos La Niña (**)

Nota: La cronología de Eventos El Niño y la Niña están documentados por Lavado, W, en su estudio de Impactos del ENOS en la hidrología del Perú-2009

Tabla 42. Frecuencia decadal de Eventos secos, normales y húmedos NUMERO DE EVENTO POR DECADA HUACRAHUACHO

Categoría

Total

1970-1979

1980-1989

1990-1999

2000-2006

Eventos

Años secos

Años normales

Años húmedos

El año hidrológico 1982-83 fue el más seco de la serie anual de Precipitación. La precipitación acumulada de este año alcanzó 255,6 mm. Durante este año se presentó el Meganiño 1982-83. El año hidrológico 1972-73 fue el más húmedo, con una precipitación acumulada anual de 1582,5 mm. Durante este año se presentó El Niño Moderado 1972-73. El periodo más seco tuvo una duración de 06 años, se inicia en 1979 y termina en el 85. La precipitación promedio anual para este periodo fue de 575,0 mm. El periodo más húmedo tuvo una duración de 03 años y estuvo comprendido entre los años 1989 y 1992, siendo la precipitación promedio anual para este periodo de 986,0 mm. Hay una mayor frecuencia de años húmedos asociados a Eventos El Niño.

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Hay una mayor frecuencia de años normales asociados a Eventos La Niña. Durante la décadas 1980-89 se presenta el mayor número de años secos. Durante la década 1970-79 se presenta el mayor número de años húmedos. 8.7 Análisis de máximas avenidas Para la determinación de los caudales máximos de avenidas en el río Huacrahuacho se ha utilizado el programa HEC-HMS, asumiendo una Tormenta hipotética de distribución uniforme en la cuenca. 8.7.1

Curvas IDF

Se ha utilizado información de Pmax 24h de la estación de Yauri ubicada a 3925,0 msnm para la construcción de las curvas IDF en Huacrahuacho. Se ha tomado esta información asumiendo una transposición de tormentas homogénea desde Yauri hacia el centro de masa de la microcuenca de Huacrahuacho que está en 4000, msnm Mediante el software de análisis de frecuencias hidrológicas Hyfran se realiza el ajuste probabilístico de la Pmàx24h, determinando que el modelo de mejor ajuste es de tipo Gamma, T (años) Pmáx (mm) la Figura 54. tal como se ilustra en 5 10 20

37.8 42.9 47.4

Figura 54: Ajuste probabilístico de Pmáx en Mollebamba Fuente: Elaboración propia

Las precipitaciones máximas obtenidas con el modelo Gamma para diferentes tiempos de retorno se indican en la Tabla 43. Tabla 43. Pmáx para diferentes tiempos de retorno

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

50 100 1000

52.8 56.6 68.2

Tabla 44. Tormentas en Huacrahuacho para diferentes duraciones y tiempo de retorno Duración en minutos

Periodo

P.Max24H

retorno (años)

(mm)

100

110

120 20.3

37.8

10.9

13.0

14.4

15.4

16.3

17.1

17.7

18.4

18.9

19.4

19.9

42.9

12.4

14.7

16.3

17.5

18.5

19.4

20.1

20.8

21.5

22.0

22.6

23.0

47.4

13.7

16.3

18.0

19.4

20.5

21.4

22.3

23.0

23.7

24.3

24.9

25.5

52.8

15.2

18.1

20.1

21.6

22.8

23.9

24.8

25.6

26.4

27.1

27.8

28.4

100

56.6

16.3

19.4

21.5

23.1

24.4

25.6

26.6

27.5

28.3

29.1

29.8

30.4

1000

68.2

19.7

23.4

25.9

27.8

29.4

30.8

32.0

33.1

34.1

35.0

35.9

36.6

Para la desagregación temporal de las precipitaciones máximas se ha utilizado el método de Dick y Pescke, con la siguiente ecuación:

 d  Pd = P24 h    1440 

0.25

Donde: Pd= lluvia máxima de duración 5’<d<1440’ d = duración de la lluvia en min. P24h= lluvia máxima diaria en mm.

Tabla 45. Intensidad máx. de precipitación (mm/h) para diferentes duraciones y tiempos de Retorno Periodo retorno (años)

100

110

120.0

65.5

38.9

28.7

23.1

19.6

17.1

15.2

13.8

12.6

11.6

10.8

10.2

74.3

44.2

32.6

26.3

22.2

19.4

17.3

15.6

14.3

13.2

12.3

11.5

82.1

48.8

36.0

29.0

24.6

21.4

19.1

17.3

15.8

14.6

13.6

12.7

91.5

54.4

40.1

32.3

27.4

23.9

21.3

19.2

17.6

16.3

15.1

14.2

100

98.0

58.3

43.0

34.7

29.3

25.6

22.8

20.6

18.9

17.4

16.2

15.2

PROYECTO PACC

Duración en minutos

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

118.1

1000

70.2

51.8

41.8

35.3

30.8

27.4

24.8

22.7

21.0

19.6

18.3

Las curvas IDF para diferente periodo de retorno se ilustran en la Figura 55.

Figura 55: Curva IDF al centroide de la microcuenca Huacrahuacho

8.7.2

Tiempo de concentración de la cuenca

Existen diferentes ecuaciones empíricas para la determinación del tiempo de concentración de la cuenca, en función a sus parámetros morfométricos, para nuestra modelización con Hec-Hms hemos utilizado los modelos de Kirpich y de Temez, tomando al final un tiempo promedio Tabla 46. Tiempo de concentración de la microcuenca Huacrahuacho SUB_CUENCAS

Área

Pendiente río

Longitud río

Tiempo de concentración (horas)

(Km2)

(m/m)

(km)

Kirpich

Temez

Promedio

Pto control 1

135.13

0.0373

18.44

2.22

2.66

2.44

Pto control 2

257.68

0.0230

40.00

4.85

5.39

5.12

El análisis de máximas avenidas en Huacrahuacho se ha realizado para dos puntos de control : Un primer punto ubicado en la confluencia de los ríos Descanso y Jahuatapica y un punto final ubicado aguas abajo en la desembocadura del río Huacrahuacho en el río Apurímac. Ver Figura 56.

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Figura 56: Ubicación de los puntos de control para la determinación de caudales máximos de avenidas en microcuenca Huacrahuacho Fuente: Elaboración propia

8.7.3

Caudales máximos de avenidas con HecHMS

Figura 57: Esquema del modelamiento hidrológico con Hec-Hms Fuente: Elaboración propia

Tabla 47. Caudales probabilísticos en (m3/s) para diferentes tiempos de retorno Microcuenca

Tiempo de retorno (Años) 5

100

Pto 1

49.1

69.7

90.2

116.8

137.0

Pto 2

51.8

73.7

95.3

123.4

144.7

8.8 Escenarios futuros del clima y escurrimiento en Huacrahuacho 8.8.1 Escenarios de Precipitación Se analizaron 03 modelos climáticos globales, con la finalidad de comparar espacialmente su climatología (1970-2000) con la precipitación generada en el presente estudio para la microcuenca Huacrahuacho. En las figuras 58,59 y 60 se presenta diferentes formas de comparar la climatología de los modelos con los datos observados a escala de tiempo mensual. El modelo CSMK3 es el que mejor representa la precipitación para Huacrahuacho.

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Pobs y de modelos climàticos 600.0 CSMK3

500.0

BCM2

Pp (mm)

400.0

MIHR Pobs

Figura 58: Climatología de Precipitación mensual según diferentes modelos (19702000). En violeta la precipitación observada.

300.0 200.0 100.0

Fuente: Elaboración propia

0.0 ene feb mar abr may jun

jul

ago

set

oct nov

dic

Gráfica de caja de Precipitación estacional 1800 1600 1400

Figura 59: Diagramas de cajas de la climatología de precipitación estacional para diferentes modelos.

Pp (mm)

1200 1000 800 600 400 200

Obs

MIHR

BCM2

CSMK3

Obs

Fuente: Elaboración propia

JJA

DEF

MAM

MIHR

BCM2

CSMK3

Obs

MIHR

BCM2

CSMK3

Obs

MIHR SON

BCM2

CSMK3

0 Modelos

CDF empírica de Precipitación por trimestre Normal DEF

Porcentaje

SON 100

100

Modelos BCM2 CSMK3 MIHR Obs

Figura 60: Curvas de densidad acumulada de precipitación estacional para diferentes modelos.

0 0

250

500

750

1000

MAM

100

400

800

100

1200

1600

JJA

Fuente: Elaboración propia

0 0

250

500

750

1000

100

200

300

400

Según estos resultados, se puede observar que los modelos climáticos sobreestiman la precipitación observada; sin embargo el modelo climático PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

CSMK3, es el que mejor se aproxima a los valores observados a nivel de la microcuenca Huacrahuacho. Se ha analizado todas las salidas de los 03 modelos a fin de evaluar diferentes entradas de precipitación para cuantificar la oferta de agua futura para las décadas 2021-30; 2031-40 y 2041- 50. Los resultados son presentados indicando las anomalías (% de cambio) de la precipitación modelada con respecto a la climatología del periodo de referencia (1970-2000) y para dos escenarios de emisiones A1B y B1, tal como se indica en las tablas 48 y 49. La condición más crítica de la precipitación anual para la década 2021-30, corresponde a las salidas del modelo BCM2 en el escenario A1B, el cual da una anomalía de -3% de disminución de la precipitación con respecto al periodo de referencia. Estacionalmente este déficit de precipitación es más intenso en el trimestre JJA con -17% de deficiencia de lluvia en promedio. Para la década 2031-2040, la condición más crítica de la precipitación anual corresponde a la salida del mismo modelo CSMK3 en el escenario A1B, que da una anomalía de -5% de disminución de la precipitación con respecto al periodo de referencia. Estacionalmente este déficit de precipitación es más intenso en el trimestre JJA con -16% de deficiencia de lluvia en promedio. Para el trimestre MAM se esperaría una deficiencia de -6%. Para la década 2041-2050, la condición más crítica de la precipitación anual corresponde a la salida modelo BCM2 en el escenario A1B, que da una anomalía de -1,4% de disminución de la precipitación con respecto al periodo de referencia. Estacionalmente este déficit de precipitación es más intenso en el trimestre JJA con -16% de deficiencia de lluvia en promedio. Según este mismo modelo el trimestre DEF y presentaría una deficiencia de -6%. Para el escenario B1, la condición más crítica en la precipitación anual corresponde a las salidas del modelo CSMK3, para la década 2041-2050, periodo durante el cual la precipitación anual alcanzaría un déficit de -4% con respecto al periodo de referencia. Estacionalmente este déficit se concentra básicamente en el trimestre JJA con un déficit de -16%. En las figuras 61 y 62 se ilustra las anomalías de la precipitación mensual expresados en porcentaje (%), para los 03 modelos climáticos, dos escenarios de emisiones y para las 03 décadas analizadas.

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Tabla 48. Anomalías mensuales (%) de precipitación según diferentes modelos para el escenario A1B MES

2021-2030 MIRH CSMK3 BCM2 enero 0.0% 0.7% -5.7% febrero 1.4% -10.0% 3.7% marzo 3.6% 0.1% 11.0% abril 6.8% 7.5% 7.2% mayo 5.8% -45.0% -13.7% junio 24.9% -5.8% -11.1% julio -37.6% 5.1% -15.8% ago -33.3% -11.1% -23.4% set 1.8% 16.0% -12.6% oct -1.6% 5.6% 4.3% nov -2.4% -2.8% 6.1% dic -12.1% 14.4% -15.4% anual -1.5% -0.3% -2.6%

MIRH -0.8% -3.5% -1.7% 9.6% -31.2% -19.7% 6.9% -29.2% -34.7% -4.0% 8.8% 1.5% 0.6%

ESCENARIO A1B 2031-2040 CSMK3 BCM2 -3.0% 4.4% 7.9% 6.0% -4.2% 5.7% 7.1% 13.9% -47.9% -16.4% -3.8% -11.1% -7.3% 1.4% -29.8% -22.0% 30.1% 3.5% 8.7% -12.4% -44.2% 6.7% 7.1% -4.9% -5.4% 0.2%

MIRH 4.0% 5.3% 1.5% 18.8% 1.4% -16.3% -34.2% -9.7% -13.8% -23.4% -2.1% -0.5% 0.0%

2041-2050 CSMK3 6.6% 9.6% 2.3% 0.9% -20.1% -15.9% 7.2% -27.2% 22.6% -12.7% -10.5% -14.2% 0.7%

BCM2 0.9% 8.1% 7.0% -20.6% 10.8% -21.8% -19.7% -6.9% -21.8% -5.2% -1.0% 9.5% -1.4%

Fuente: Elaboración propia

Tabla 49. Anomalías mensuales (%) de precipitación según diferentes modelos para el escenario B1

MES

2021-2030 MIRH CSMK3 BCM2 enero 5.7% -10.9% -4.3% febrero 1.2% 0.9% -6.7% marzo -4.4% 3.0% 13.9% abril -7.4% 23.7% -3.9% mayo -15.1% -39.6% -21.2% junio -15.7% -35.6% -12.1% julio -12.1% -11.5% -21.2% ago -33.4% -16.2% 3.0% set 0.1% -7.3% -4.0% oct -11.5% 5.9% -10.8% nov -7.1% -3.7% 3.5% dic -2.4% -5.6% -0.1% anual -3.1% -2.7% -3.1%

MIRH 11.3% -2.8% -0.7% 13.1% -51.5% -8.7% 4.9% -42.2% 5.3% -21.8% 11.2% 1.7% 0.5%

ESCENARIO B1 2031-2040 CSMK3 BCM2 10.8% -5.0% 3.0% -8.4% -9.4% 12.2% 15.5% -4.3% -7.1% -2.7% 23.0% 10.9% -23.4% -39.0% -12.8% -9.8% 10.5% 9.3% 22.5% 5.3% -20.7% -3.1% 2.2% -4.9% 2.8% -1.7%

MIRH 11.2% -1.6% -0.3% -11.5% -30.0% 13.9% -35.3% -32.3% -6.7% -22.9% 2.7% -4.3% -2.9%

2041-2050 CSMK3 -1.9% -4.8% -1.6% 2.0% -22.3% 31.5% -9.0% -21.2% 20.9% 8.3% -3.5% -37.4% -3.5%

Fuente: Elaboración propia

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

BCM2 -11.9% -2.3% 3.6% -5.8% -16.0% -23.2% -30.8% 3.9% 14.5% 5.7% 11.8% 1.4% -0.8%

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Anomalías de Precipitación (%) 2021-30 A1B

Anomalías de Precipitación (%) 2021-30 B1

30.0%

20.0%

10.0%

0.0%

MIHR CSMK3

-10.0%

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC

-20.0%

(%)

BCM2

-10.0%

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC

-20.0% MIHR

-30.0%

CSMK3

-40.0%

BCM2

-50.0%

-30.0% -40.0% -50.0%

Anomalías de Precipitación (%) 2031-40 B1

Anomalías de Precipitación (%) 2031-40 A1B 40.0%

30.0%

20.0%

10.0%

0.0%

-10.0%

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC

-10.0%

CSMK3 BCM2

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC

(%)

0.0%

MIHR

-20.0%

-20.0% -30.0%

MIHR

-30.0%

-40.0%

CSMK3

-40.0%

-50.0%

BCM2

-50.0%

-60.0%

Anomalías de Precipitación (%) 2041-50 B1

Anomalías de Precipitación (%) 2041-50 A1B 30.0%

40.0% 30.0%

20.0%

20.0% 10.0%

10.0%

-10.0% -20.0% -30.0%

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC

(%)

0.0%

-10.0%

MIHR

-20.0%

CSMK3

-30.0%

BCM2

-40.0%

MIHR CSMK3 BCM2

-50.0%

Figura 61: Gráfico de Anomalía mensual de la precipitación según diferentes PROYECTO PACC

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC

Figura 62: Gráfico de Anomalía mensual de la precipitación según diferentes

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

modelos para las décadas 2021-30, 2031-40 y 2041-50, escenario A1B

modelos para las décadas 2021-30, 2031-40 y 2041-50

Fuente: Elaboración propia

8.8.2

Escenarios de Temperatura

Los escenarios de temperatura han sido analizados de igual forma para los mismos modelos climáticos utilizados en Precipitación y para los escenarios A1B y B1, se obtuvieron en la temperatura que se producirían en la microcuenca Huacrahuacho, para diferentes periodos.. En las Tablas 50 y 51 se presenta los resultados de este análisis para dos escenarios de emisión A1B y B1. Las salidas de los modelos climáticos con respecto a la variable temperatura media, son expresados en anomalía (ºC) con respecto a la climatología de la temperatura media del periodo de referencia 19702000. Para las décadas de interés en este estudio, las salidas del modelo MIHR para el escenario A1B indica los mayores incrementos de la temperatura anual entre 1,8ºC a 3,3ºC, en el periodo 2011-2040 y 2041-2070, respectivamente. En el escenario B1, el modelo MIHR da las condiciones más críticas de incremento en la temperatura media anual, que se incrementa entre 1,8ºC y 2,9ºC, en el periodo 2011-2040 y 2040-2070, respectivamente Tabla 50. Anomalía de Temperatura (ºC) según diferentes modelos para el escenario A1B DE ANOMALIA DE TEMPERATURA (ºC) A1B MES

2011-40

2041-70

2071-2100

BCM2

MIHR

CSMK3

BCM2

MIHR

CSMK3

BCM2

MIHR

CSMK3

JAN

0.8

1.9

0.7

1.9

3.3

1.6

2.9

5.0

2.4

FEB

0.8

2.0

0.7

2.9

1.2

2.8

4.9

2.3

MAR

0.9

1.7

0.7

1.8

1.5

2.8

4.4

2.2

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

APR

0.8

1.6

0.9

1.6

2.8

1.5

2.6

4.4

2.3

MAY

0.4

1.8

0.6

1.6

3.2

1.5

2.6

4.7

2.4

JUN

0.5

1.8

0.6

1.5

3.2

1.9

2.5

5.0

3.1

JUL

0.3

1.8

0.7

1.6

3.5

1.9

2.8

5.2

3.0

AUG

0.8

1.5

0.9

2.2

3.3

1.7

3.3

5.0

3.0

SEP

0.5

1.5

0.8

2.1

3.3

1.9

3.1

5.2

3.0

OCT

0.7

2.0

0.6

1.9

3.7

1.4

3.0

5.5

2.4

NOV

0.7

2.0

0.7

1.9

3.7

1.7

2.7

5.6

2.5

DEC

0.9

2.2

0.8

2.0

3.8

1.6

2.8

5.4

2.5

ANUAL

0.7

1.8

0.7

1.8

3.3

1.6

2.8

5.0

2.6

Fuente: Elaboración propia

Tabla 51. Anomalía de Temperatura (ºC) según diferentes modelos para el escenario B1 ANOMALIA DE TEMPERATURA (ºC) MES

2011-40

2041-70

2071-2100

BCM2

MIHR

CSMK3

BCM2

MIHR

CSMK3

BCM2

MIHR

CSMK3

JAN

0.3

1.7

0.6

0.8

2.5

1.2

1.4

3.6

1.6

FEB

0.2

1.5

0.4

0.6

2.7

1.2

1.1

3.3

1.7

MAR

-0.4

1.6

0.7

0.5

2.7

1.2

1.0

3.4

1.5

APR

-0.3

1.6

0.7

-0.1

2.6

1.1

0.4

3.4

1.5

MAY

-0.6

1.7

0.4

0.0

2.9

1.1

0.2

3.6

1.4

JUN

-0.9

1.6

0.4

-0.8

2.8

1.2

0.0

3.4

1.9

JUL

-1.1

1.8

0.5

-0.8

3.0

1.2

0.0

3.7

1.8

AUG

-1.1

1.6

0.4

-0.2

2.5

1.3

0.2

3.8

1.6

SEP

-0.6

1.8

0.4

2.8

1.2

0.4

3.5

1.6

OCT

-0.1

2.1

0.4

0.5

3.3

0.9

1.1

3.9

1.6

NOV

0.2

2.0

0.8

0.7

3.3

1.1

1.2

3.8

1.6

DEC

0.4

2.0

0.5

0.9

3.1

1.2

1.4

3.9

1.7

ANUAL

-0.3

1.8

0.5

0.2

2.9

1.2

0.7

3.6

1.6

. Fuente: Elaboración propia

8.8.3

Escenarios de disponibilidad hídrica

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

La simulación de los escenarios de disponibilidad hídrica han sido calculados considerando las diferentes entradas de proyecciones de Precipitación y temperatura de los 3 modelos climáticos para los dos escenarios de emisiones A1B y B1. En total se han tenido por cada modelo 6 entradas de precipitación y temperatura para las décadas 202130, 231-40 y 2041-50, totalizando en total 18 entradas, lo que implica la simulación de 18 escenarios de disponibilidad hídrica para la microcuenca del río Huacrahuacho. Los resultados son expresados en anomalías (%), que representan el porcentaje de cambio del caudal con respecto al periodo de referencia 1970-2008, tal como se observa en las Tablas 52 y 53. Estos resultados indican que para la década 2021-30, la condición más crítica de deficiencia hídrica es proyectada por el modelo MIHR en el escenario A1B, que dan una anomalía de caudal anual de -13% con respecto al periodo de referencia. Estacionalmente esta anomalía es más intensa en el trimestre DEF, del orden de -20%. Para la década 2031-40, la condición más crítica en el escurrimiento anual es proyectada por el modelo MIHR para el escenario A1B que da un déficit del caudal anual de -15%, con respecto al periodo de referencia. Estacionalmente este déficit se concentra con mayor intensidad en el trimestre DEF, con anomalías de caudal del orden de -19%. Para la década 2041-2050, la condición más crítica en el escurrimiento anual es proyectada por el modelo MIHR para el escenario A1B que da un déficit en el caudal anual de -14%, con respecto al periodo de referencia. Estacionalmente este déficit se concentra con mayor intensidad en los trimestres SON y DEF con anomalías de caudal del orden de -20% en cada caso. Existe consenso en los 3 modelos en las proyecciones de una disminución de los caudales de estiaje del río Huacrahuacho, en los dos escenarios analizados. En las figuras 63 y 64 se han graficado las anomalías mensuales de caudal utilizando las salidas de los 03 modelos utilizados. Tabla 52. Anomalías mensuales de caudal (%), según diferentes modelos para el escenario A1B ANOMALIAS DE CAUDAL (%) - ESCENARIO A1B 2021-30 set oct.

MIRH -3.2% -10.6%

PROYECTO PACC

CSMK3 -2.8% -6.7%

2031-40 BCM2 MIRH -16.2% -20.4% -8.0% -13.8%

CSMK3 4.2% -3.9%

2041-50 BCM2 MIRH -5.5% -11.6% -16.5% -26.2%

CSMK3 2.8% -17.9%

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

BCM2 -21.2% -16.4%

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

nov. dic. enero febrero marzo abril mayo junio julio ago.

-18.1% -61.6% -12.8% -12.6% -3.5% 4.2% 0.1% 1.4% -6.1% -12.9%

-26.1% 42.7% -2.0% -13.0% -2.9% -3.6% -23.0% -19.2% -19.1% -17.1%

3.4% -51.0% -1.9% -4.5% 15.5% -4.1% -19.4% -19.9% -21.5% -21.2%

-3.3% -29.3% -15.8% -18.2% -15.4% 5.1% -4.0% -3.9% -1.4% -12.1%

-58.0% 16.1% -0.5% -4.1% -10.4% -3.8% -23.3% -18.9% -20.5% -23.2%

12.6% -11.3% 1.9% 3.0% 15.4% 7.1% -19.1% -19.3% -19.1% -19.0%

-21.2% -36.6% -19.2% -15.8% -11.3% 13.2% -0.7% -3.6% -5.8% -6.4%

-33.6% -37.9% -3.7% -0.8% 6.4% -7.5% -19.7% -20.1% -18.6% -21.4%

-10.6% 17.5% -5.1% -7.2% 6.0% -25.9% -17.0% -21.4% -22.0% -16.5%

anual

-12.7%

-4.1%

-5.7%

-14.5%

-5.4%

1.7%

-14.3%

-6.6%

-5.5%

Fuente: Elaboración propia

Tabla 53. Anomalías mensuales de caudal (%), según diferentes modelos para el escenario B1 ANOMALIAS DE CAUDAL (%) - ESCENARIO B1

set oct. nov. dic. enero febrero marzo abril mayo junio julio ago. anual

MIRH -3.1% -16.3% -23.0% -32.7% -15.2% -10.6% -14.9% -6.4% -1.9% -3.1% -3.2% -12.6% -10.6%

2021-30 CSMK3 -14.2% -7.5% -28.8% -21.8% -6.3% -6.2% 0.6% 12.8% -22.4% -23.1% -21.1% -19.1% -3.9%

BCM2 -11.0% -17.7% 1.8% -3.1% 1.8% -7.1% 24.1% -12.6% -20.0% -19.8% -22.0% -12.0% -0.9%

MIRH 1.9% -20.2% 13.5% -10.8% -20.2% -6.3% -2.0% 14.7% -5.9% -1.8% -1.0% -14.6% -7.1%

2031-40 CSMK3 2.0% 20.4% -25.2% 26.6% -4.2% 12.0% -5.9% 14.3% -17.3% -14.0% -21.8% -13.7% 3.0%

BCM2 -4.6% -5.1% -8.6% -17.1% 2.4% -8.1% 22.0% -12.7% -17.9% -16.9% -24.1% -15.9% -2.4%

MIRH -6.7% -24.1% -9.9% -40.4% -25.7% -13.5% -9.5% -9.7% -3.7% 0.2% -5.8% -12.5% -12.7%

2041-50 CSMK3 -2.1% -6.5% -29.9% -96.2% -4.6% -11.2% -9.3% -10.1% -20.5% -15.2% -20.9% -21.1% -5.0%

BCM2 -3.2% -6.2% 15.4% -1.5% -4.7% -5.4% 4.1% -14.9% -19.5% -21.3% -23.2% -12.2% -4.9%

Fuente: Elaboración propia

En la figura 63, se ha graficado, la anomalía mensual de caudal que se esperaría en la microcuenca Huacrahuacho en el periodo del 2021 al 2050, en base a las proyecciones de precipitación y temperatura de los modelos climáticos utilizados en nuestro análisis.

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Anomalìa de caudal dècada 2031-40 (A1B)

Anomalìa de caudal dècada 2021-30 (A1B) 60.0%

20.0% MIHR

40.0%

-20.0%

CSMK3

SET OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO

Anomalìa (%)

-10.0%

0.0%

BCM2

0.0%

CSMK3

20.0%

MIHR

10.0%

BCM2

-20.0%

SET OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO

-30.0% -40.0%

-40.0%

-50.0%

-60.0%

-80.0%

-70.0%

Anomalìa de caudal dècada 2041-50 (A1B) 30.0% MIHR

20.0%

BCM2 CSMK3

Anomalìa (%)

10.0% 0.0% -10.0%

Figura 64: Gráfico de Anomalía mensual de caudal según diferentes modelos para las décadas 2021-30, 2031-40 y 2041-50, escenario A1B.

SET OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO

Fuente: Elaboración propia

-20.0% -30.0% -40.0% -50.0%

9. Calidad de agua Los trabajos de campo realizados en setiembre del 2009, como parte del diagnóstico rápido de la microcuenca Huacrahuacho, permitieron hacer mediciones de la calidad y cantidad de agua en los principales quebradas y manantes del sistema hídrico de la microcuenca Huacrahuacho. Los resultados obtenidos de la calidad del agua se muestran en el Cuadro 54. La ubicación espacial de los puntos de muestreo se presenta en la Figura 65. La temperatura es un parámetro importante e indicador de contaminación térmica, los valores obtenidos en campo han sido variables, que dependen de la hora de lectura, del clima local y de las influencias del entorno; en las quebradas los valores obtenidos oscilaron entre 9,3°C a 20,3°C, obteniéndose la mas baja en la quebrada K'asillo Kocllpa Phatanga - Q1, la misma que se realizo a 10:10 horas, el valor mas alto se obtuvo en la quebrada Rumichaca que se efectúo a las 12:45 Horas. En los Manantes las temperaturas oscilaron entre 9.0°C y 16,7°C, donde el valor más alto se obtuvo en el manante Huanocta (M11), cuyo valor se justificaría debido a que en este manante las aguas ya no discurren y se encuentra en proceso de extinción, tal como se aprecia en la Foto 17.

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

En los canales y el río los valores oscilan entre 16,70 y 20,70, obteniéndose el valor más bajo en Canal 1 – Quirmachakayre (C2) y el más alto se obtuvo en el río Huacra Huacho (R3). El pH, es un término para determinar la intensidad ácida o alcalina de una solución, en campo los valores obtenidos oscilan entre 5,90 y 8,39; los valores por debajo de 6,5 se encontraron en 13 puntos de muestreo, entre éstos los puntos Q4, Q6, Q9, Q13 entre otros, a excepción de estos puntos las quebradas restantes presentan aguas apropiadas para el riego y conservación de la biodiversidad. En los Manantes los valores oscilaron entre 4,69 y 7,98, siendo el Manante k'oello Ccacca (M7), donde se ha obtenido el valor más bajo y en las aguas provenientes del Manante K'asillo Pauphe (M1 y M2) los valores más altos

Tabla 54. Parámetros de calidad de agua evaluados en diferentes puntos de muestreo PUNTO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 R1 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q12 Q13 Q14 Q15 Q16 R2 R3 C1 C2 C3

PROYECTO PACC

ESTE X (m) 260842 260564 260354 258739 258288 252449 242171 255197 253977 252273 258194 256583 254007 249775 242843 256640 248799 253499 238457 248575 250858 245361

NORTE Y (m) 8389314 8389747 8389761 8389335 8389549 8389508 8394440 8390858 8390046 8393352 8392742 8394876 8396183 8396111 8394980 8389577 8391827 8390067 8393277 8392208 8391688 8392619

ALTITUD msnm 4252 4236 4226 4217 4145 4254 3887 4017 3988 3975 4120 4082 4024 4076 3905 4069 3926 3973 3857 3921 3946 3897

TEMP °C 9.3 14.7 18.5 12 15.5 9.8 19.8 18 19.3 19.1 13.3 20.3 18.9 14.8 16.4 13.4 20.4 18.9 20.7 16.8 16.7 16.9

pH 7.86 7.35 8.39 6.03 7.97 6.08 8.17 7.57 7.4 6.2 7 7.82 8.07 5.9 8.02 7.81 8.15 8.17 8.16 8.5 8.39 8.07

D.OL

C.E.

Mg/l 7.79 6.23 9.58 1.68 2.72 8.21 8.34 4.85 3.5 4.1 1.3 2.22 1.6 2.22 2.54 2.51 1.3 2.09 5.52 2.07 1.59 3.04

µ5/cm

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

966 745 528 238 648 233 244 952 175.8 114.6 502 1261 501 611 185.9 576 531 509 540 535 568 571

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 M12 M13 M14 M15 M16 M17 M18

258456 258449 258465 258452 257612 242126 257493 257597 257464 256973 256263 254995 253989 253973 258476 258952 253781 250834

8389144 8389153 8389227 8389273 8389057 8394398 8388634 8388498 8388796 8389484 8389572 8391089 8390273 8390425 8393947 8393736 8395005 8397992

4250 4247 4226 4208 4174 3887 4220 4229 4188 4095 4090 4035 3997 4001 4088 4134 4129 4212

9 9 9.1 9.7 11.5 13.8 10.2 10.1 13.5 12.7 16.7 15.9 17.4 12.1 12.8 14.1 12.3 12.7

7.98 7.98 6.03 7.05 7.42 5.78 4.69 5.82 7.9 7.94 8.86 7.97 5.7 7.6 5.9 5.3 6.15 7.89

4.23 4.23 7.53 7.25 5.93 0.26 6.09 5.77 4.42 4.18 6.26 3.23 3.3 3.5 2.5 2.3 2.02 2.58

88.6 88.6 88.5 117 220 284 112.7 135.8 192.4 214 219 653 138.3 268 511 129.7 512 794

Fuente: Elaboración propia

El Oxígeno Disuelto (OD) es la cantidad de oxígeno que está disuelta en el agua y que es esencial para los riachuelos y lagos saludables. El nivel de oxígeno disuelto puede ser un indicador de cuán contaminada está el agua y cuán bien puede dar soporte esta agua a la vida vegetal y animal. Generalmente, un nivel más alto de oxígeno disuelto indica agua de mejor calidad. Si los niveles de oxígeno disuelto son demasiado bajos, algunos peces y otros organismos no pueden sobrevivir. Las aguas limpias suelen estar saturadas de oxigeno es decir al 100%, que equivale entre 9 y 11 mg/l. En los puntos de aforo no se ha encontrado estos niveles óptimos, posiblemente debido al pastoreo de llamas, vacas y otros animales domésticos que contaminan y arrojan materia orgánica a las fuentes de agua causando la degradación de la misma. En valor mas bajo es de 0,26 en el Manante (M6) y el valor mas alto se obtuvo en la quebrada K'asillo Phatanga Lupinaria (Q3), con un valor de 9,58 mg/l., que es el agua más limpia de la microcuenca. La conductividad eléctrica es la capacidad de un agua para conducir electricidad y, depende de la concentración total de sustancia ionizada disuelta en el agua, Los valores obtenidos en campo oscilaron entre 88,50 y 1262 uS/cm, siendo el valor mas bajo el obtenido en el manante K'asillo Pauphe (M4) y el valor más alto en la quebrada Rumichaca (Q11). En base a la conductividad eléctrica se puede decir que son aguas de buena calidad y desde de acuerdo al grado de mineralización son aguas débiles. PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Para determinar la disponibilidad u oferta hídrica superficial, se realizo aforos o mediciones de las todas las fuentes de agua existentes en la zona y cuyos resultados se muestran en la Tabla 55. Los valores obtenidos muestran la baja disponibilidad u oferta hídrica de la zona durante esta época del año (estiaje). Durante el trabajo de campo, el agua que discurre por algunas quebradas es producto del escurrimiento superficial de la cuenca y en otras tienen el aporte de los manantes que viene hacer el afloramiento de agua subterránea. Los puntos de aforo, Q1 (manantes Pacobamba y Paccha) y Q2 son aguas provenientes de manantes y que han sido medidos en las quebradas que transportan dichas aguas y son las nacientes del río Huacra Huacho, las que se ubican en la comunidad de Kcasillo Phatanga, estos manantes en conjunto aportan 41,4 l/s. Q3 es producto del escurrimiento superficial de la quebrada K'asillo Phatanga Lupinaria y posiblemente de algunos aportes subterráneos de la zona, esta quebrada aporta 49,0l/s. Los aportes de las quebradas de la parte alta de esta microcuenca o de las nacientes y de los manantes que llegan al curso principal se han medido en el punto R2 (río Huacra Huacho), donde se ha obtenido un caudal de 248,88 l/s El manante M1 (Kasillo Pauphe), cuyas afloran en la base del cerro, las cuales han sido represadas y luego canalizadas en un canal de concreto que recorre las comunidades de Pucancha y Kcana Janansaya, donde se utilizan en el riego de áreas agrícolas, consumo población; el aforo se realizo en el canal de concreto, donde se determino un caudal de 34,2 l/s, esta agua no llegan al río Huacrahuacho. Los Manantes M2, M3 y M4, también tienen el mismo origen que M1, sin embargo el afloramiento superficial de las aguas ocurre en otros puntos de la quebrada. Durante el trabajo de campo, se encontró cuatro canales que extraen agua del curso principal del río y cuyos puntos de aforo son: C1, C2, C3 (Fotos 8, 9 y 10) y el canal Ticuyo Sebaduyo de los cuales los tres primeros estaban en proceso de extracción y el último se encontró con la compuerta cerrada, de los aforos realizados se determino un total de 270,3l/s, que son aprovechados con fines de riego de las pequeñas áreas agrícolas de las comunidades de Chuquicara, Cebaduyo Ccollana y parte baja de Pumathalla, áreas mayormente dedicadas a pastos. El punto de aforo R3, corresponde a la salida del curso de agua de la microcuenca o el aporte al río Apurímac, donde la cuenca tiene muy poca pendiente y las aguas discurren lentamente, en este punto se determino un caudal de 53,9 l/s. PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Al realizar el Balance encontramos que se extrae por canales 270, 3 l/s, y si sumamos los aportes de:(R2+Q16+Q9+Q6+Q13+Q14+M6+R1), hace un caudal total de 307,7 l/s, lo que hace una diferencia de 37,4 l/s, que sería el aporte al río Apurímac, pero en R3, se tiene un caudal de 53,9 l/s, lo que indicaría que existe una recarga subterránea y/ o vertimientos de las áreas agrícolas de 16,5 l/s. El punto M16, se refiere al Manante Ccolpa 3, al cual no ha sido posible cuantificar la oferta hídrica debido a que este se encuentra encofrado y no permite el ingreso de los equipos para su medición, pero si fue posible extraes una muestra para realizar la calidad de la aguas, igual situación se presenta en la quebrada Chullchunwaq'd, cuyas aguas provienen del Manante del mismo nombre y cuyas aguas han sido canalizadas para el abastecimiento de aguan potable de la localidad de Pumathalla.

Tabla 55 . Parámetros hidráulicos y caudales medidos en puntos de muestreo de agua PUNT O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 R1 Q7 Q8 Q9 Q1 Q1 Q1 Q1 Q1 Q1 Q1 R2 R3 C1 C2 C3 M1 M2

PROYECTO PACC

ESTE

NORTE

X 26084 26056 26035 25873 25828 25244 24217 25519 25397 25227 25819 25658 25400 24977 24284 25664 24879 25349 23845 24857 25085 24536 25845 25844

Y 838931 838974 838976 838933 838954 838950 839444 839085 839004 839335 839274 839487 839618 839611 839498 838957 839182 839006 839327 839220 839168 839261 838914 838915

METODO AFORO V V V V V Vol. V V V V V V V V Vol. Vol. Vol. V V V V V V V

ALTITU D

VELOCIDA D

msnm 4252 4236 4226 4217 4145 4254 3887 4017 3988 3975 4120 4082 4024 4076 3905 4069 3926 3973 3857 3921 3946 3897 4250 4247

m/s 0.1809 0.294 0.2353 0.4425 0.5551

m 0.107

0.126 0.275754 0.1438 0.1357 0.3725 0.4219 0.1333 0.2369

0.021 0.033 0.180

0.4088 0.0732 0.2632 0.2619 0.2139 0.5583 0.383

0.515 0.695 0.476 0.124 0.492 0.058 0.016

AREA 2

0.063 0.185 0.012 0.116

0.272 0.043 0.075 0.027 0.026

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

CAUDA L 3

m /s 0.0229 0.0185 0.049 0.0054 0.0854 0.0004 0.00343 0.01080 0.0276 0.0482 0.0172 0.0335 0.0041 0.0065 0.00003 0.0009 0.0002 0.2489 0.0539 0.1245 0.0371 0.1088 0.0342 0.0076

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M1 M1 M1 M1 M1 M1 M1 M1 M1

25846 25845 25761 24212 25749 25759 25746 25697 25626 25499 25398 25397 25847 25895 25378 25083

Q: Quebrada V: Aforo por Vadeo

838922 838927 838905 839439 838863 838849 838879 838948 838957 839108 839027 839042 839394 839373 839500 839799

R: Rio

V V V Vol. Vol. Vol. Vol. Vol. S/D Vol. Vol. Vol. Vol. S/D Vol. Vol.

C: Canal

4226 4208 4174 3887 4220 4229 4188 4095 4090 4035 3997 4001 4088 4134 4129 4212

0.2503 0.2678 0.4809

0.5059 0.425

0.009 0.008 0.043

0.01 0.007

0.0023 0.0023 0.0236 0.00012 0.00002 0.00003 0.00001 0.0001 S/D 0.0003 0.0001 0.0001 0.0001 S/D 0.0054 0.003

M: Manante

Vol.: Aforo Volumétrico

La zona de mayor aporte al escurrimiento superficial de la microcuenca se encuentra en las comunidades de Kcasillo Phatanga, Kcana Janansaya y Pucancha y, la de menor aporte se encuentra en las comunidades de Sausalla, Pumathalla y Cebaduyo Ccolana que se ubican en la parte baja de la zona de estudio y donde las quebradas se encontraban secas o con filtraciones que no discurren. Asimismo en la zona se ha encontrado el bofedal Parinacochas (F16), que cubre un área aproximada de una hectárea, este bofedal no tiene curso de salida, pero todas estas filtraciones se miden en la quebrada Rumichaca.

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

100

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Figura 65: Puntos de monitoreo del agua en cantidad y calidad, en microcuenca Huacrahuacho, durante campaña de setiembre-2009 Fuente: Elaboración propia

10.0 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 10.1 CONCLUSIONES  Se han delimitado 03 unidades de análisis hidrológico considerando el sistema hídrico de los ríos afluentes y el esquema de modelización previsto para la determinación de la oferta hídrica superficial. Estas unidades hidrológicas corresponden a las microcuencas de los ríos Descanso y Jahuatapica, cuya confluencia da origen al río Huacrahuacho. La superficie de estas microcuencas representan el 19,0% y 33% de la superficie total de la cuenca, respectivamente. Una tercera unidad hidrológica constituye lo que se ha denominado como microcuenca Huacrahuacho Bajo, cuya superficie representa el 48% de la superficie total de la microcuenca Huacrahuacho.  De la evaluación morfométrica realizada se ha determinado que el área de la microcuenca es de 257,68 km2, la longitud del río principal es de 40,0 km. Los rangos altitudinales de la microcuenca Huacrahuacho se encuentran entre 3800,0 y 4700,0 msnm. El 67% de la superficie de esta microcuenca se encuentra sobre los 4000,00 msnm, el 26%, entre 3900,0 y 4000,0 msnm y el 7% corresponde a la zona baja de la microcuenca, entre los 3800,00 y 3900,00 msnm, donde se ubica el pueblo de El Descanso, capital del distrito de Kunturkanki, de la provincia de Canas, en la región Cusco.  En base al modelo regional de precipitación se ha determinado lo siguiente :

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

101

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

• La precipitación media anual en la Zona Baja es de 850, 0,0 mm/año • La precipitación media anual en la Zona Media es de 844, 0,0 mm/año • La precipitación media anual en la Zona Alta es de 828,0 mm/año • La precipitación media anual en la microcuenca Huacrahuacho es de 832,0 mm. • La precipitación media anual en la Microcuenca Jahuatapica es de 825,7 mm/año. • La precipitación media anual en la Microcuenca Descanso es de 815,4 mm/año. • La precipitación media anual en la Microcuenca Huacrahuacho Bajo es de 846,2 mm/año. • El 61% de la precipitación anual de la microcuenca Huacrahuacho se concentra en el trimestre DEF del año hidrológico. • La Precipitación máxima se presenta en enero con 206,0 mm y la mínima en julio con 3,6 mm.  El comportamiento térmico por zona altitudinal es la siguiente : •

En la Zona Baja la temperatura media anual es de 10,7ºC, con máxima de 19,8ºC en octubre y min de -5,6ºC en junio.

•

En la Zona media la temperatura media anual es de 10,2ºC, con máxima de 19,4ºC en octubre y mínima de -6,4 ºC en junio.



En la Zona alta la temperatura media anual es de 8,5ºC, con máxima de 17,8 ºC en octubre y mínima de -9,0 ºC en junio.

 Con respecto a la Evapotranspiración se ha determinado lo siguiente : •

La Evapotranspiración media anual en la Zona Baja es de 1319,0 mm, con máximos de 120,0 mm en octubre y mínima de 90,1 mm en junio.

•

La Evapotranspiración media anual en la Zona Media es de 1298,2 mm, con máximos de 133,0 mm en octubre y mínima de 88,3 mm en junio.

•

La Evapotranspiración media anual en la Zona Alta es de 1229,4 mm con máxima en octubre de 126,0 y mínima de 82,2 mm en junio.

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

102

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

•

La Evapotranspiración media anual en la microcuenca Huacrahuacho es de 1252,0 mm, con máximos en octubre de 128 mm y mínimos de 84,0 mm en junio.

•

La Evapotranspiración media anual en la microcuenca Jahuatapica es de 1212,0 mm, con máximos de 125,0 mm en octubre y mínimos de 81,0 mm en junio.

•

La Evapotranspiración media anual en la microcuenca Descanso es de 1239,0 mm, con máximos de 127,0 mm en octubre y mínimos de 83,0 mm en junio.

•

La Evapotranspiración media anual en la microcuenca Huacrahuacho Bajo es de 1287,0 mm, con máximos de 132,0 mm en octubre y mínimos de 87,0 mm en junio.

 Con respecto al Escurrimiento superficial de la microcuenca se ha determinado lo siguiente : •

La lámina de escurrimiento medio anual en la microcuenca Huacrahuacho es de 357,0 mm, que representa un volumen de agua anual de 92,0 MMC

•

La lámina de escurrimiento medio anual en la microcuenca Jahuatapica es de 371,9 mm, que representa un volumen de agua anual de 32,1 MMC.

•

La lámina de escurrimiento medio en la microcuenca Descanso es de 349,0 mm, que representa un volumen de agua de 17,0 MMC.

•

La lámina de escurrimiento medio anual en la microcuenca Huacrahuacho Bajo es de 348,6 mm, que representa un volumen de agua de 42,7 MMC.

•

El balance hídrico mensual muestra un periodo crítico de deficiencias hídricas entre los meses de mayo a octubre en toda la microcuenca. De noviembre a abril existen excedentes hídricos importantes aportados por las precipitaciones estacionales.

 Con respecto a la oferta de caudales se tiene lo siguiente : PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

103

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

•

La oferta hídrica anual en la microcuenca Huacrahuacho ha sido estimada en 3,0m3/s, con máximos de 10,0 en febrero y mínimo de 0,5 en agosto. La oferta hídrica anual en la microcuenca Jahuatapica ha sido estimada en 1,0 m3/s, con máximos de 3,6 en febrero y mínimo de 0,1 en julio. La quebrada más importante en esta microcuenca es Pujahuatapiza, que aporta un caudal promedio anual de 0,3 m3/s, con máximo de 1,1 m3/s y mínimo de 0,03 m3/s. La oferta hídrica anual en la microcuenca Descanso ha sido estimada en 0,60 m3/s, con máximos de 1,8 en febrero y mínimo de 0,1 en agosto. La oferta hídrica anual en la microcuenca Huacrahuacho Bajo ha sido estimada en 1,4 m3/s, con máximos de 4,6 en febrero y mínimo de 0,2 en agosto. La quebrada más importante en esta microcuenca es Patactira, que aporta un caudal promedio anual de 0,19 m3/s, con máximo de 0,6 m3/s y mínimo de 0,03 m3/s.

 El año hidrológico 1982-83 fue el más seco de la serie anual de Precipitación. La precipitación acumulada de este año alcanzó 255,6 mm. Durante este año se presentó el Meganiño 1982-83.  El año hidrológico 1972-73 fue el más húmedo, con una precipitación acumulada anual de 1582,5 mm. Durante este año se presentó El Niño Moderado 1972-73.  El periodo más seco tuvo una duración de 06 años, se inicia en 1979 y termina en el 85. La precipitación promedio anual para este periodo fue de 575,0 mm.  El periodo más húmedo tuvo una duración de 03 años y estuvo comprendido entre los años 1989 y 1992, siendo la precipitación promedio anual para este periodo de 986,0 mm.  Hay una mayor frecuencia de años húmedos asociados a Eventos El Niño.  Hay una mayor frecuencia de años normales asociados a Eventos La Niña.  Durante la décadas 1980-89 se presenta el mayor número de años secos.

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

104

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

 Durante la década 1970-79 se presenta el mayor número de años húmedos 

Con respecto a la variabilidad de años húmedos y secos se ha encontrado por el método de deciles que se presenta una mayor frecuencia de años secos asociados a Eventos El Niño y existe una mayor frecuencia de años húmedos asociados a Eventos La Niña.

 En la década que se inicia el 2000 el coeficiente de variación se incrementa en los trimestres DEF y MAM, lo cual implica una mayor inestabilidad en las lluvias; por otro lado se observa una caída del Cv en los trimestres SON y JJA que debe interpretarse como una menor variabilidad pluviométrica.  Se ha observado un leve incremento de la concentración de las lluvias en el trimestre DEF, de la cuarta década con respecto a la tercera; mientras que para el trimestre SON la concentración de las lluvias decrece. La concentración de la precipitación en los trimestres MAM y JJA no presenta cambios significativos entre la tercera y cuarta décadas.  Se ha detectado mediante el Índice Modificado de Fournier (IMF) que la agresividad de las lluvias pasa de moderada a alta entre la segunda y tercera década y se mantiene casi estable en la cuarta década. Esto tiene como implicancia un mayor potencial erosivo de los suelos por precipitaciones intensas.  La campaña de aforo realizada en setiembre del 2009 ha permitido cuantificar la oferta de agua en los principales ríos del sistema hídrico del río Huacrahuacho, durante el estiaje, habiendo cuantificado para este periodo una oferta de agua de 0,31 m3/s. Si consideramos las extracciones que se hacen para usos agrícolas, esta es de 0,27 m3/s. Por otro lado se aforó el escurrimiento excedente en la microcuenca que drena al río Apurímac el cual es de 0,054 m3/s.  Los 03 modelos climáticos utilizados, trabajados a nivel de la microcuenca Huacrahuacho, indican diferentes salidas del comportamiento futuro de la precipitación y temperatura, para los escenarios A1B y B1. Con respecto a la temperatura media, la condición más crítica indica un incremento de la temperatura media anual de 1,8ºC para el periodo 2011-2040 y de 3,3 ºC para el periodo

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

105

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

2041-2070, para el escenario A1B, según las salidas del modelo MIHR.  Para la década 2021-30 la condición más crítica de la precipitación anual, corresponde a las salidas del modelo BCM2 en el escenario A1B, el cual da una anomalía de -3% de disminución de la precipitación con respecto al periodo de referencia. Estacionalmente este déficit de precipitación es más intenso en el trimestre JJA con 17% de deficiencia de lluvia en promedio.  Para la década 2031-2040, la condición más crítica de la precipitación anual corresponde a la salida del mismo modelo CSMK3 en el escenario A1B, que da una anomalía de -5% de disminución de la precipitación con respecto al periodo de referencia. Estacionalmente este déficit de precipitación es más intenso en el trimestre JJA con 16% de deficiencia de lluvia en promedio. Para el trimestre MAM se esperaría una deficiencia de -6%.  Para la década 2041-2050, la condición más crítica de la precipitación anual corresponde a la salida modelo BCM2 en el escenario A1B, que da una anomalía de -1,4% de disminución de la precipitación con respecto al periodo de referencia. Estacionalmente este déficit de precipitación es más intenso en el trimestre JJA con -16% de deficiencia de lluvia en promedio. Según este mismo modelo el trimestre DEF y presentaría una deficiencia de -6%.  Para la década 2021-30, la condición más crítica de deficiencia hídrica es proyectada por el modelo MIHR en el escenario A1B, que dan una anomalía de caudal anual de -13% con respecto al periodo de referencia. Estacionalmente esta anomalía es más intensa en el trimestre DEF, del orden de -20%.  Para la década 2031-40, la condición más crítica en el escurrimiento anual es proyectada por el modelo MIHR para el escenario A1B que da un déficit del caudal anual de -15%, con respecto al periodo de referencia. Estacionalmente este déficit se concentra con mayor intensidad en el trimestre DEF, con anomalías de caudal del orden de -19%.  Para la década 2041-2050, la condición más crítica en el escurrimiento anual es proyectada por el modelo MIHR para el PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

106

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

escenario A1B que da un déficit en el caudal anual de -14%, con respecto al periodo de referencia. Estacionalmente este déficit se concentra con mayor intensidad en los trimestres SON y DEF con anomalías de caudal del orden de -20% en cada caso.  Existe consenso en los 3 modelos en las proyecciones de una disminución de los caudales de estiaje del río Huacrahuacho, en los dos escenarios analizados. Este escenario hídrico tendría un fuerte impacto en el Balance hídrico de la cuenca, puesto que en estos meses secos la relación oferta-demanda de agua es crítica por una menor disponibilidad de agua.  Con respecto a los indicadores de la calidad del agua los resultados de los análisis indican que el agua de la subcuenca del río Huacrahuacho es de calidad aceptable.

10.2 Recomendaciones  El estudio realizado constituye una aproximación al conocimiento de la hidroclimatologia regional y de la microcuenca del río Huacrahuacho. Por las características microclimáticas de la región andina, es probable que esta microcuenca tenga cierta singularidad climática que la diferencie del clima regional, por lo cual se recomienda iniciar el monitoreo sistemático del clima local y escurrimiento de la microcuenca en cantidad y calidad mediante la instalación de estaciones hidrometeorológicas; más aún si se persigue iniciar un proceso de adaptación ante las señales detectadas en la variabilidad del clima y los posibles impactos del Cambio Climático.  Se recomienda que se instale una estación meteorológica en la localidad de El Descanso y una estación hidrológica en el curso principal del río Huacrahuacho, aguas arriba del Descanso.   Se recomienda la realización de un estudio hidrogeológico en el ámbito de la microcuenca HuacraHuacho, con la finalidad de conocer la recarga del acuífero y el balance de agua subterránea.

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

107

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

11.0 BIBLIOGRAFIA  SENAMHI. 2008. Proyecto Segunda Comunicación Nacional de Cambio Climático: “Determinación de la Relación entre el Cambio Climático, el retroceso de los glaciares y los impactos en la disponibilidad de agua en el Perú.  Espinoza, J. Ronchail, J, Guyoc. 2009. Spatio – Temporal rainfall variability in the Amazon Basin Countries (Brazil, Peru, Ecuador, Bolivia, Colombia). International Journal of Climatology, Accepted.  Espinoza, J. 2009. Impact de la variabilité climatique sur I’Hydrologie du bassin amazonien. These de Doctorat University Paris.  SENAMHI.2008. Análisis de la variabilidad espacial del escurrimiento superficial en la cuenca del río Santa. Informe Técnico. SENAMHI/DGH  SENAMHI. 2008. Caracterización hidrológica de las cuencas de los ríos Mantaro, Pampas, Apurímac y Urubamba. Informe Técnico. SENAMHI/DGH  Lavado, W. 2009. TRMM rainfall data estimation over the Peruvian Amazon-Andes basin and its assimilation into a monthly water balance model. Artículo científico a someter a revista internacional.

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

108

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

 Lavado, W. 2009. Comparison of reference evapotranspiration models with the standard FAO Penman-Monteith model in the Peruvian AmazonAndes basin. Artículo científico a someter a revista internacional.  Collischonn, B., Collischonn, W. & Tucci, C. E. M. (2008) Daily hydrological modeling in the Amazon basin using TRMM rainfall estimates. J. Hydrol. 360(1-4), 207–216.  Viramomentes -Olivas O., L.F. Escoboza-Garcia, C. Pinedo-Álvarez. A. Pinedo-Álvarez, V. M. Reyes-Gómez, J. A.Román- Calleros, A. PerezMárquez, 2007. Morfometria de la cuenca del rio San Pedro, Conchos, Chihuahua. TECNOCIENCIA Chihuahua. http://tecnociencia.uach.mx/numeros/v1n3/data/5-morfometria-de-la-cuenca.pdf

 I Velasco, G. Cortés Índices de Fournier modificado y de concentración de la precipitación, como estimadores del factor de riesgo de la erosión, en Sinaloa, México. http://congresos.um.es/icod/2009/paper/view/4221/5521

 ROBERT J. HIJMANS,a,* SUSAN E. CAMERON,a,b JUAN L. PARRA,a PETER G. JONESc and ANDY JARVIS. 2005. Very High Resolution Interpolated Climate Surfaces For Global Land Areas. International Journal of Climatology. http://www.worldclim.org/worldclim_IJC.pdf  S. Naoum and I. K. Tsanis. 2004. A multiple linear regression GIS module using spatial variables to model orographic rainfall. Jounal of hydroinformatic http://www.iwaponline.com/jh/006/0039/0060039.pdf  Lapinel B., R.E. Rivero, V. Cutié, R.R. Rivero, N. Varela y M. Sardinas. 1993. Sistema Nacional de Vigilancia de la Sequía: Análisis del período 1931 – 1990. Informe Científico Técnico, Centro Meteorológico Provincial de Camagüey, Cuba.  Aguirre, Mario. 2006. Modelos matemáticos en Hidrología - Modelo hidrológico Lutz-Scholtz. Apuntes del I Congreso Nacional de Hidrología. Universidad Nacional Agraria La Molina.  PRONAMACHCS – Apurímac. 2008. Inventario y Planeamiento de los Recursos Hídricos de la Microcuenca Huacrahuacho.  Knight Piésold Consultores S.A. 2008. Hidrología Superficial de la Sub Cuenca del Río Chumbao y la Quebrada Ccaccemayoc.  PUCP. 2008. Centro de Investigación en Geografía Aplicada. Línea base Ambiental Proyecto Trapiche.

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

109

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

12.0 ANEXO MAPAS TEMATICOS

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

110

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

111

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

112

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

113

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

114

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

115

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

116

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

117

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

118

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

119

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

120

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

121

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

14.

ANEXOS FOTOS

Foto 3: Aforo por vadeo en Q1

Foto 4: Medici贸n de la calidad del agua en

Q2 Foto 5: Punto de medici贸n de Q3

Foto 7: Labores de aforo y calidad del agua en Manante

M1.

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

122

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Foto 6: Secci贸n de aforo en el r铆o Huacra Huacho -R2

Foto 9: Labores de calidad del agua en C2 C3

PROYECTO PACC

Foto 8: Labores de aforo y calidad del agua en C1

Foto 10: Aforo en el canal Sausalla -

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

123

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Foto 11: Canal Ticuyo Sebaduyo, con aguas estancadas

Foto 13: Manante Ccolpa 3 (M16), encofrado para su explotaci贸n

PROYECTO PACC

Foto 12: Aforo en r铆o Huacra Huacho, punto R3

Foto 14: Manante de la quebrada Chullchunwaq'd

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

124

ESTUDIO HIDROLOGICO MICROCUENCA HUACRAHUACHO

Foto 15: Vista de la Quebrada Chalhuantira

Foto 15: Vista del bofedal Parinacochas

zona de posible ubicaciรณn de una

Foto 17: Manante Huanocta en situaciรณn de secarse (M11) Foto 20: Posible ubicaciรณn de la estaciรณn hidrolรณgica .

PROYECTO PACC

DIRECCION GENERAL DE HIDROLOGIA Y RECURSOS HIDRICOS-SENAMHI

125