1 estudio hidrologico

MARISA SILVA DAVILA 1
BIBLIOGRAFIA
1. Rocha; RECURSOS HIDRAULICOS; 1993; Colección del Ingeniero Civil; CIP; Perú.
2. Linsley y Franzini; INGENIERIA DE LOS RECURSOS HIDRAULICOS; 1967; Edit. Cecsa
3. Linsley, R.; Kohler, M.; Paulhus, J.; HIDROLOGIA PARA INGENIEROS"; Ed. Mc Graw Hill
Latinoamericana; Bogotá, Colombia, 1977.
4. Gupta, Ram; "HIDROLOGY & HYDRAULIC SYSTEMS"; Ed. Prentice Hall; USA; 1989.
5. Helweg; RECURSOS HIDRAULICOS, PLANEACION Y ADMINISTRACIÓN; 1992; Ed.
Limusa-Noriega Editores; México.
6. ___________; "EVALUACION DEL POTENCIAL HIDROELECTRICO NACIONAL";
Ministerio de Energía y Minas; Perú; 1979.
ESTUDIO HIDROLOGICO
El estudio hidrológico del proyecto debe proporcionar los siguientes resultados para efectos
de diseño y dimensionamiento de las obras:
- la disponibilidad espacial y temporal de agua para el proyecto.
- el análisis de máximas avenidas
- reconocer y cuantificar el transporte de sedimentos.
Los trabajos a realizar para el estudio de disponibilidad hídrica pueden agruparse en dos
fases que consisten en el diagnóstico y luego el análisis de la información con la
consiguiente determinación de los parámetros de diseño.
1.- FUENTES DEL RECURSO HIDRICO
Los recursos hídricos disponibles como oferta de agua para proyectos hidráulicos se
pueden dividir en los siguientes grupos: precipitación, aguas superficiales, aguas
subterráneas, aguas salinas, aguas atmosféricas, recursos provenientes de la prevención y
control de la contaminación y de la economía del recurso así como de la reutilización de las
aguas.
a) Precipitación: Los recursos debidos a la precipitación en el país son variados, dada la
variedad de climas y la presencia de la Cordillera de los Andes, la Corriente de Humbold, la
corriente de El Niño y el Lago Titicaca. Ello da lugar a una variabilidad espacial muy
pronunciada. Los patrones de precipitación existentes en el país son del tipo convectivo en
la región de la costa norte y en la selva, y luego del tipo orográfico en el flanco oriental de la
cordillera de Los Andes, y también combinaciones de ambos patrones.
Desde el punto de vista de ingeniería las variaciones de la precipitación en el tiempo,
pueden ser más importantes que las variaciones regionales. Un caso es la presencia de
avenidas y sequías. Para estas últimas se ha planteado como una posible solución la

estimulación de lluvias. En algunos casos se origina la necesidad de almacenar agua en
embalses superficiales para cubrir los periodos de escasez.
b) Aguas superficiales: Estas han sido utilizadas desde el comienzo de la civilización
humana, con el paso del hombre cazador y recolector al hombre agricultor, se hizo necesario
el regadío, luego con la construcción de ciudades el abastecimiento de agua, y con el
incremento del comercio y la industria las necesidades de transporte y generación de
energía se resolvieron principalmente usando recursos superficiales.
Sin embargo, el agua superficial representa solamente el 0,009% del agua en la tierra.
Además la distribución del agua superficial es también variada en tiempo, y en espacio,
estando en muchos casos alejados de los puntos de consumo. Se presenta una
incompatibilidad entre la disponibilidad del agua y las intensidades de población. Ello
debido a razones culturales o de atractivo climático o a restricciones políticas, sociales o
económicas. Existen muchas cuencas con recursos escasos o limitados, aunque también
hay otras cuencas con exceso de agua, que pueden ser utilizadas como cuencas cedentes,
requiriéndose la ejecución de proyectos de transvase.
La variación respecto al tiempo es bastante similar a la de la precipitación, pero modificada
por características de los suelos, geológicas y otros factores. El inadecuado uso del recurso
superficial ha dado lugar en algunos casos a problemas de drenaje inadecuado, e incluso a
procesos de deforestación y desertificación. La erosión producida en algunos ríos de fuerte
pendiente ha dado y da lugar a procesos de sedimentación aguas abajo, con el respectivo
perjuicio de las obras.
En el caso de la disponibilidad temporal inadecuada se pueden considerar
almacenamientos de agua superficial, algunos de ellos naturales como los lagos y lagunas
existentes, pantanos y puquios, así como embalses construidos por el hombre. Es de
resaltar el aprovechamiento de los recursos superficiales como fuente de energía barata y no
contaminante.
En la mayoría de los casos el caudal disponible se mide utilizando una relación de nivel-
caudal. Esta se construye trazando los valores medidos de caudal y los niveles de la
superficie de agua en el río, al tiempo de realizar el aforo.
c) Aguas subterráneas: Estas representan el 97% del agua dulce disponible se hallan
contenidas en formaciones geológicas denominadas acuíferos. Representan
almacenamientos de agua muy grandes, cuya variación de volumen está sujeta a la recarga
de agua proveniente de la infiltración en el suelo no saturado.
En este caso es necesario superar muchas ideas erróneas respecto al uso del recurso,
pudiéndose incluso considerar el almacenamiento subterráneo como una alternativa
bastante competitiva con los grandes almacenamientos superficiales sujetos a altas tasas
de evaporación.

Debe tenerse precauciones para evitar el peligro de la sobre-explotación y la contaminación.
Los contaminantes por lo general se difunden a muy bajas velocidades por lo que los graves
problemas de contaminación de los acuíferos son detectados en algunos casos tardíamente.
d) Aguas salinas: Estas son una solución en zonas áridas de escasos recursos hídricos. En
estos casos debe controlarse su calidad en cuanto al contenido de sales, a mayor aridez de
la zona se encuentra mayores contenidos de sal. Los bicarbonatos y sulfatos de Calcio y
magnesio son los más nocivos, inutilizando las aguas que lo contienen.
Se ha considerado en algunos casos el empleo de desalinizadoras basadas en diversos
principios, aunque su costo es elevado. Se plantea en algunos casos su uso sin desalinizar
para el uso de inodoros.
El agua de mar también representa una fuente de energía a través de las mareas.
e) Aguas atmosféricas son nieblas condensadas, que vienen siendo utilizadas en las lomas
costeras utilizando atrapanieblas de polipropileno.
f) Otros recursos: Hay que destacar los recursos provenientes de la prevención y control de
la contaminación, debiendo entenderse y difundirse que cuidar es aumentar el recurso.
La economía en el consumo es también una manera de aumentar el recurso hídrico
disponible, aumentar la eficiencia de almacenamiento, conducción y distribución de los
proyectos redundará en una mayor cantidad de agua disponible para el consumo. Por ello
se recomienda la reducción de fugas y desperdicios y de las pérdidas por evaporación.
La reutilización de las aguas o el uso de aguas servidas, previamente tratadas, es una
alternativa recomendable por dos razones: para incrementar el agua disponible y para dar
salida no contaminante a las aguas servidas.
En general, se debe concluir que dada la limitación de los recursos hídricos y su inadecuada
disponibilidad en tiempo y espacio, es urgente tomar conciencia de la exigencia de su uso
racional.
2. FASE DE DIAGNOSTICO
En esta fase se selecciona las estaciones hidrometeorológicas dentro del ámbito del
proyecto, cuya información será utilizada para cumplir los fines del estudio. Posteriormente
se selecciona, revisa y prepara la información para la siguiente fase.
Contemplando esta fase del estudio se presentan por lo general los siguientes planos y
cuadros:
. Plano de ubicación del Proyecto - escala 1:1000000.

. Plano de ubicación de las estaciones hidrometeorológicas, aquí se delimitan las cuencas
de interés, indicando claramente la red fluvial, las divisorias de aguas y puntos geográficos
notables - Escala 1:100000
. Plano de ubicación del esquema hidráulico - Escala 1:50000
. Plano de zonas de vida del ámbito del proyecto mostrando los puntos de interés - Escala
1:50000
. Cuadro que permita la visualización del estado de las estaciones hidrometeorológicas,
indicando su ubicación tanto política como geográfica, el tipo de información proporcionada,
año de instalación y período de funcionamiento, tiempo de operación y período analizado.
a) Se hace una recopilación documental y estadística de toda la información existente dentro
de la zona del proyecto. Se recopila la información pluviométrica, evaporación e
hidrométrica existente (media y máxima), correspondiente a la cuenca en estudio.
b) Se analiza la consistencia de la información hidrometeorológica con la finalidad de tener
un banco de datos histórico homogéneo y válido para el análisis siguiente. Se debe hacer
uso de las técnicas estadísticas adecuadas, comprendiendo las siguientes fases:
- Análisis gráfico, se visualizan los hidrogramas con la finalidad de detectar la
presencia de saltos y/o tendencias.
- Análisis de doble masa, para verificar la homogeneidad de la información e
identificar la presencia de quiebres. La curva de doble masa se traza graficando valores
anuales en cada estación versus los valores de una estación índice de validez demostrada
en estudios previos.
- Análisis estadístico, que permita analizar la significancia de los quiebres y la
corrección de la información en caso necesario.
c) Las series incompletas de información a nivel mensual valiosa - principalmente
precipitación, evapotranspiración, y caudales- deben ser completadas y extendidas para
obtener un conjunto de datos homogéneo y consistente.
Un problema común en los estudios hidrológicos es encontrar registros hidrométricos de
corta longitud en el punto de interés de un proyecto hidráulico. Esto resta confiabilidad en los
resultados obtenidos a partir de ellos, puesto que la estadística aplicada a la Hidrología
señala que mientras la muestra de eventos disponible sea de mayor longitud, mayor será la
confiabilidad en las apreciaciones que se hagan sobre ellas.
En la mayoría de cuencas hídricas del país las series de registros son muy cortas o
inexistentes, por lo que se hace necesario extrapolar los registros existentes o estimarlos en
base a datos de cuencas con registros. Estos caudales serán representativos siempre y
cuando se haya elegido para la extensión una cuenca con características similares. Es
necesario entonces determinar de todas las cuencas de la región que cuentan con registros,
cual es la más representativa y verdaderamente refleja las condiciones reales de la cuenca
estudiada.

En el desarrollo de un proyecto hidráulico es muy importante la determinación del recurso
hídrico para asegurar la representatividad de la serie de caudales predicha respecto a la
experimentada durante la vida económica del proyecto. De ser inadecuada la serie prevista
podrían producirse pérdidas económicas cuantiosas, capaces de inhabilitar todo el
proyecto; y aún más, pérdidas de vidas humanas.
d) Los estudios de precipitación involucran la elaboración de mapas de isoyetas anuales.
Esto permite definir claramente el patrón de precipitaciones y su variabilidad para
caracterizar la ocurrencia de fuentes de agua.
Se analiza la variabilidad de precipitaciones en tiempo y espacio y se determina la
precipitación media en las cuencas de interés.
Esta información podrá ser utilizada para generar caudales en los puntos de interés que no
cuenten con registros.
e) Se realizan los estudios de evaporación, evapotranspiración y climatología. Para ello se
hace un estudio comparativo de métodos de cálculo de evaporación de embalses y se
calculan las series de evapotranspiración correspondientes. Se hace un análisis climático
general.
f) Se debe realizar una visita de campo de campo inicial para observar el estado y situación
de las estaciones disponibles, así como para determinar las características generales de las
cuencas situadas en el área del proyecto. Además se deben realizar visitas mensuales en
condiciones normales y quincenales en periodos de avenidas, para realizar los aforos en los
puntos de interés asi como las mediciones directas de transporte de sedimentos.
3.- FASE DE ANALISIS DE INFORMACION Y DETERMINACION DE PARAMETROS
DE DISEÑO
En esta fase se utilizará la información consistente, homogénea, debidamente completada y
extendida en las estaciones utilizadas para analizarla con los fines del estudio a fin de
determinar los parámetros de diseño requeridos. Esta fase comprende las siguientes
tareas:
a) Estudio de disponibilidad del recurso hídrico
Se analizan las fuentes de agua superficiales y se revisa la información hidrométrica
restituyendo la información al régimen natural. Se genera información en los puntos de
interés que no cuentan con registros.
Para generar información se revisa la posibilidad de hacer una transposición de caudales
por relaciones de áreas y precipitaciones, considerándolas como subcuencas. En caso de

no ser adecuado este procedimiento se procede a generar información hidrométrica
utilizando la información pluviométrica y de evapotranspiración.
Se miden los en los puntos de interés que no cuenten con registros. Para ello, se instalan
miras para el control de niveles en los puntos de interés, que permitirán tener los niveles a
nivel diario. Con aforos realizados durante las visitas de campo se obtendrá las curvas de
gasto, lo cual, en conjunto, permitirá tener los caudales a nivel diario, con fines de
verificación.
Con fines de tener la información disponible para una posible simulación posterior del
sistema se puede analizar también los caudales correspondientes así como la posibilidad
de derivaciones de cuencas vecinas.
Se determina la disponibilidad del recurso hídrico utilizando las series de caudales
mensuales completadas y extendidas, con la finalidad de obtener los valores con la
persistencia requerida en el punto de toma del proyecto, usando las curvas de duración.
La curva de duración de caudales, llamada también de persistencia, indica el porcentaje de
tiempo en que el caudal es igual o mayor a un determinado valor. Generalmente se presenta
esta curva en un gráfico con las magnitudes como ordenadas y los porcentajes de tiempo
como abscisas. A partir de ella se pueden obtener los caudales garantizados en diferentes
porcentajes de tiempo. Así, por ejemplo el caudal garantizado al 75% o de 75% de
persistencia es el caudal igualado o excedido el 75% del tiempo.
La forma de la curva de duración tiene gran dependencia con el período de tiempo de
observación usado en el análisis. Los datos medios diarios darán lugar a una curva más
empinada que los datos anuales en la medida que estos últimos tienden a alisar las
variaciones existentes en el intervalo de un día. La curva de duración indica la disponibilidad
y también la variabilidad de los recursos de agua, permitiendo visualizar rápidamente las
características del escurrimiento.
Para evaluaciones cuantitativas útiles es necesario construir la curva de duración en base a
la descarga media diaria con fines de proyectos hidroenergéticos o de abastecimiento
poblacional, aunque para proyectos de riego puede ser suficiente trabajar en base a
descargas mensuales. El caudal de diseño de las obras de derivación, en proyectos sin
regulación, se considera como el valor garantizado el 90 o 95% del tiempo para proyectos
hidroenergéticos o de abastecimiento poblacional, y el 70 o 75% para proyectos de riego.
La bibliografía menciona como defecto de la curva de duración, el no presentar el
escurrimiento en su secuencia natural en el tiempo, lo cual limita su aplicación en la
determinación de capacidades de almacenamiento a estudios preliminares.
b) Caracterización hidrológica y balance hídrico

Se analizará las características de relieve, suelo, vegetación, geológicas e hidrogeológicas
para realizar el balance hídrico en toda el área de influencia del proyecto, precisando
cuantitativamente: precipitaciones, posibles aportes de otras cuencas, tanto a nivel
superficial como subterráneo; salidas hacia otras cuencas; derivaciones existentes y
futuras; y variaciones de los almacenamientos.
c) Operación de embalses de regulación
En el caso de presentarse necesidades de regulación, primeramente se caracterizan los
embalses requeridos, definiendo sus características y las particularidades de la cuenca en
cuanto a sus aportes hídricos: factor de escurrimiento y evaporación anual.
Se debe determinar el volumen útil o capacidad mínima del reservorio para satisfacer los
requerimientos del proyecto, también se puede determinar el rendimiento o descarga
constante a la salida del embalse para una capacidad dada. Para este fin, se pueden utilizar
los análisis de la curva masa, o de la curva masa residual, o una simulación de la operación.
En algunos casos se hace necesaria la simulación de operación del sistema, especialmente
en proyectos de uso múltiple con uno o más repertorios. Mediante esta simulación se
determinan las capacidades recomendables en los embalses del proyecto, para producir el
máximo rendimiento disponible en el río, o las producciones adecuadas para cada usuario o
se analizan las reglas de operación del reservorio. Se pueden hacer gráficos mostrando la
curva de caudales regulados, la curva de regulación y la curva de rendimientos adicionales.
En caso de que la inversión del proyecto lo justifique, se estiman los volúmenes reales de
agua disponible en los puntos de interés del sistema, para el periodo de existencia del
proyecto, mediante una generación estocástica que preserve los parámetros estadísticos de
los valores históricos. De esta manera se pueden determinar las probabilidades de
ocurrencia durante la vida útil del proyecto, para seleccionar los valores adecuados de
acuerdo a los objetivos.
La determinación de capacidad máxima de los embalses se revisará en el análisis de
avenidas.
d) Estudio de Transporte de Sedimentos
En las visitas de campo se hace la medición directa del transporte de sedimentos en los
puntos de interés.
También se realiza una determinación analítica para estimar el volumen anual de transporte
de sedimentos en suspensión y por arrastre y total por diferentes métodos concluyendo en el
más apropiado.
Se determinan los parámetros de diseño, principalmente los valores del volumen muerto de
los embalses y la forma en que podrían afectar el buen funcionamiento de las tomas.

e) Calidad del agua
f) Recomendaciones para instalar nuevas estaciones
Después de una revisión del estado y equipamiento de las estaciones hidrometeorológicas
dentro del ámbito del proyecto el Consultor recomendará la ubicación de nuevas estaciones,
de modo que en el futuro se pueda verificar los parámetros que se asumieron durante los
estudios.

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