BLOQUE 4

ESCORRENTIA SUPERFICIAL

4.1 GENERALIDADES4.2 HIDROGRAMAS4.3 MEDIDAS DE CAUDALES4.4 CURVA DE DESCARGA4.5 CURVA DE DURACION GENERAL4.6 CURVA DE VARIACION ESTACIONAL

4.1 GENERALIDADES

Cuando llueve, parte de la lluvia es retenida en la cobertura vegetal como intercepción y en las depresiones del terreno como almacenamiento superficial. Conforme continúa la lluvia, el suelo se cubre de una delgada capa de agua conocida como detención superficial y el flujo comienza pendiente abajo hacia los cursos, lo que constituye la escorrentía superficial. Inmediatamente debajo de la superficie tiene lugar la escorrentía subsuperficial y las dos constituyen la escorrentía directa.

El agua que se infiltra en exceso de la escorrentía subsuperficial puede llegar a formar parte del agua subterránea, la que eventualmente puede llegar a los cursos de agua.

El agua de un río, en general, puede así estar formada por dos partes: Una parte de escorrentía (superficial y subsuperficial) que recibe el nombre de escorrentía directa y otra parte de agua subterránea que recibe el nombre de flujo base.

El Ciclo de la Escorrentía

Es el término que se emplea para describir aquella parte del ciclo hidrológico entre la precipitación que cae sobre un área y la descarga subsiguiente de esa agua a través de cauces o bien por evapotranspiración.

Las aguas procedentes de las precipitaciones llegan al cause del río por diferentes vías:

Escorrentía superficial Escorrentía subsuperficial Agua subterránea Lluvia que cae en el espejo de agua

La mayor parte de la diferencia de humedad del suelo es satisfecha antes de que tenga lugar una escorrentía superficial apreciable.

La tasa de escorrentía superficial comienza en cero, aumenta lentamente al principio y luego rápidamente hasta alcanzar un valor porcentual, en relación a la intensidad de precipitación.

Ecuación de balance hídrico

Escribamos la ecuación de balance hídrico para una cuenca, referida a un período corto:

P = I + S + E + F + Pn

Donde: P = lluvia totalI = intercepciónS = almacenamiento superficialE = evaporación desde el sueloF = infiltraciónPn = escorrentía directa, también llamada lluvia neta.

La suma de los términos I,S, E, constituye la retención superficial, de modo que:

P = retención (I+S+E) + infiltración + escorrentía directa

La escorrentía en Hidrología se obtiene de la siguiente formula:

Pn = C.P

Donde: P = lluvia totalC = coeficiente de escorrentía y se determina en base al tipo de superficie en la cual se produce la escorrentía.

4.2 HIDROGRAMAS

Reciben el nombre de hidrogramas los gráficos Q – t (Caudal vs tiempo). Un hidrograma de crecientes es el hidrograma que corresponde a una crecida aislada del río por efecto de una tormenta importante en la cuenca colectora.

4.3 MEDIDAS DE CAUDALES

La unidad básica de flujo es el m3/seg. El volumen de flujo se puede expresar en m3. Los caudales pueden expresarse también en m3/seg/km2, para comparar casos de flujo en ríos con áreas tributarias diferentes, y son iguales al caudal en m3/seg dividido entre el área de drenaje en km2.

En época de caudales estables sólo es necesario determinar el caudal (m3/seg) una vez al día, siempre a la misma hora. Ese valor es considerado el caudal medio diario.

En épocas de variación de caudales es necesario determinar el caudal dos o tres veces al día a fin de obtener el caudal medio diario.

El promedio mensual de las descargas medias diarias proporciona la descarga media mensual y el promedio de estas la descarga media anual.

El régimen de un río se refiere a la forma cómo se distribuyen los caudales medios mensuales a lo largo del año. Puede considerarse el año calendario. La siguiente figura muestra el régimen general de los ríos en el Perú de la vertiente del pacífico. Se observa que hay una época de estiaje o de caudales mínimos, otra de caudales intermedios y una tercera de caudales máximos.

Fig. Régimen de los ríos en el Perú

4.3.1.-Fuentes de agua y métodos de aforo     Tipos de fuentes     Las fuentes de abastecimiento de agua pueden ser:

subterráneas: manantiales, pozos, nacientes; superficiales: lagos, ríos, canales, etc.; y pluviales: aguas de lluvia.

 Para la selección de una fuente de abastecimiento de agua se debe considerar los requerimientos de la población, la disponibilidad y la calidad de agua durante todo el año, así como todos los costos involucrados en el sistema, tanto de inversión como de operación y mantenimiento.  El tipo de fuente de abastecimiento influye directamente en las alternativas tecnológicas viables. El rendimiento de la fuente de abastecimiento puede condicionar el nivel de servicio a brindar. La operación y el mantenimiento de la alternativa

 

seleccionada deben estar de acuerdo a la capacidad de gestión de los beneficiarios del proyecto, a costos compatibles con su perfil socio económico.

Fuentes subterráneas  

La captación de aguas subterráneas se puede realizar a través de manantiales, galerías filtrantes y pozos, excavados y tubulares.  Las fuentes subterráneas protegidas generalmente están libres de microorganismos patógenos y presentan una calidad compatible con los requisitos para consumo humano. Sin embargo, previamente a su utilización es fundamental conocer las características del agua, para lo cual se requiere realizar los análisis físico-químicos y bacteriológicos correspondientes.

 

   Fuentes superficiales  

Las aguas superficiales están constituidas por los ríos, lagos, embalses, arroyos, etc.  La calidad del agua superficial puede estar comprometida por contaminaciones provenientes de la descarga de desagües domésticos, residuos de actividades mineras o industriales, uso de defensivos agrícolas, presencia de animales, residuos sólidos, y otros. 

En caso de la utilización de aguas superficiales para abastecimiento, además de conocer las características físico químicas y bacteriológicas de la fuente, será preciso definir el tratamiento requerido en caso que no atiendan a los requerimientos de calidad para consumo humano.

 

 

Calidad del agua en la fuente   

 La calidad del agua debe ser evaluada antes de la construcción del sistema de abastecimiento. El agua en la naturaleza contiene impurezas, que pueden ser de naturaleza físico-química o bacteriológica y varían de acuerdo al tipo de fuente. Cuando las impurezas presentes sobrepasan los límites recomendados, el agua deberá ser tratada antes de su consumo. Además de no contener elementos nocivos a la salud, el agua no debe presentar características que puedan rechazar el consumo.

 

Se define como agua potable aquella que cumple con los requerimientos de las normas y reglamentos nacionales sobre calidad del agua para consumo humano y que básicamente atiende a los siguientes requisitos: 

libre de microorganismos que causan enfermedades;

libre de compuestos nocivos a la salud; aceptable para consumo, con bajo contenido de color, gusto y olor

aceptables; y sin compuestos que causen corrosión o incrustaciones en las

instalaciones sanitarias.

Vías de contaminación y ejemplos de patógenos relacionados con el agua 

Aforos y técnicas de medición de caudales

Es necesario medir la cantidad de agua de las fuentes, para saber la cantidad de población para la que puede alcanzar. El aforo es la operación de medición del volumen de agua en un tiempo determinado. Esto es, el caudal que pasa por una sección de un curso de agua. El valor del caudal mínimo debe ser mayor que el consumo máximo diario con la finalidad de cubrir la demanda de agua de la población futura. Lo ideal sería que los aforos se efectúen en las temporadas críticas de los meses de estiaje (los meses secos) y de lluvias, para conocer caudales mínimos y máximos.

Existen varios métodos para determinar el caudal de agua y los más utilizados en los proyectos en zonas rurales son los métodos volumétrico y de velocidad-área.  El primero es utilizado para calcular caudales hasta con un máximo de 10 lts./seg. y el segundo para caudales mayores a 10 lts./seg..

 

Se recomienda preguntar a los pobladores de mayor edad acerca del comportamiento y las variaciones del caudal que pueden

 

existir en la fuente, ya que ellos conocen con mayor certeza si la fuente de agua se seca o no o la variación de los niveles.

 Método volumétrico

El método consiste en tomar el tiempo que demora en llenarse un recipiente de volumen conocido. Posteriormente se divide el volumen en litros entre el tiempo promedio en segundos, obteniéndose el caudal en lts./seg.

 

   Método de área - velocidad

Con este método se mide la velocidad del agua superficial que discurre de la fuente tomando el tiempo que demora un objeto flotante en llegar de un punto a otro en una sección uniforme.  Se toma un trecho de la corriente; se mide el área de la sección; se lanza un cuerpo que flote, aguas arriba de primer punto de control, y al paso del cuerpo por dicho punto se inicia la toma del tiempo que dura el viaje hasta el punto de control corriente abajo.

 

Ecuación básica: Q = K x A xV

Donde: Q = caudal en litros/minutoA = corte seccional del arroyo, perpendicular a la corriente, en m2.V = Velocidad del arroyo en metros por minuto o segundo (m/min ó

m/seg).K = factor de conversión corregido. Este se usa porque la corriente en la superficie es normalmente más rápida que la corriente promedio. Para las etapas normales, empléese K = 850; en avenidas de crecientes K = 900 – 950.

Si los arroyos son demasiado anchos, el cauce puede ser dividido en las partes que el responsable de la medición considere necesario.

Determinación del área del corte seccional:

 

1. Elegir un lugar con profundidad promedio;2. Con una vara de medición medir la profundidad a 50 cm de la orilla.3. Medir la profundidad cada 50 – 100 cm hasta cruzar el arroyo;4. Realizar un gráfico como en la figura.

Fig. DETERMINACION DEL AREA DEL CORTE SECCIONAL

Determinación de la velocidad:

1. Colocar un flotador en el arroyo y medir la distancia que se desplaza e 1 minuto (o en segundos) ; el ancho del arroyo a la altura en que se mide la velocidad debe ser tan constante y libre de raudales como sea posible.

2. El flotador deberá ser de un material ligero, con tan solo una porción fuera del agua, esto permitirá que no cambie el curso con tanta facilidad y constituye un flotador adecuado para mediciones.

Ejemplo:

A = 4,0 m2V = 6,0 metros en 0,5 minutosLa corriente del agua es normal.

Q = K x A x VQ = 850 x 4 x (6/0,5) = 40.800 l/min = 680 l/s = 0,68 m3/s|

Método de vertedero y canaletas  

Aforo con vertedero es otro método de medición de caudal, útil en caudales pequeños.Se interrumpe el flujo del agua en la canaleta y se produce una depresión del nivel, se mide el tamaño de la lámina de agua y su altura. El agua cae por un vertedero durante cierto tiempo, se mide la altura de la lámina y se calcula la cantidad de agua que se vertió en ese tiempo.

Estas mediciones son válidas para la fecha en que se efectúan. Se recomiendan mediciones periódicas para conocer las variaciones del flujo

Método del vertedero rectangular

Es un método seguro para aforar corrientes pequeñas. El procedimiento para aplicar el método es el siguiente:

1. Construir un vertedero de pared delgada (de madera o metal)2. Medir 1,0 m., desde el extremo del vertedero y verificar la altura del agua sobre el

cero del vertedero. Este cero se determina previamente.

En la figura se determina:

H = distancia desde el borde del vertedero a la regla horizontal.h = distancia desde el nivel del agua, 1.0 m. río arriba hasta la regla horizontal.

Fig. METODO DE AFORO CON VERTEDERO

Figura y tabla

En la tabla 3.1 se muestra los caudales correspondientes a diferentes espesores de lámina de agua para vertederos de 1m.

El caudal de la corriente se obtendrá por consiguiente al multiplicar las cifras de la tabla por la longitud en metros del vertedero.

Ejemplo.

Longitud del vertedero L = 5,0 m.H – h = 0,14 mQ = 93 x 5 = 465 l/s.Método del vertedero triangular

Es un método

 

Por su parte, la velocidad , en un punto, se puede medir, por ejemplo, con alguno de los siguientes dispositivos: flotador y reloj, molinetes y sensores de inducción magnética. Con el flotador y el reloj se toman lecturas del tiempo que recorre un cuerpo que avanza flotando sobre el agua. El molinete registra el número de vueltas que impone el efecto dinámico del agua y se relaciona esta frecuencia de giro con la velocidad. El sensor de inducción magnética basa su funcionamiento en la ley de Faraday que dice que si un medio electroconductor se desplaza en un campo magnético, una tensión inducirá dicho conductor; por lo tanto la tensión es proporcionalmente lineal a la velocidad del conductor eléctrico (corriente de agua).

Figura 3.2: Molinete Gurley 622 A

1.2 Método de la altura piezométrica 

El otro método indirecto para medir el caudal que tiene una corriente de agua, es el que expresa este caudal como una función de la altura piezométrica. La relación es muy sencilla, siendo del tipo potencial:

 

(1.4)

En donde,Q: caudalC: coeficiente de descargahp: altura piezométricaz: exponente  

Tanto el coeficiente C como el exponente z, dependen de las características geométricas del dispositivo de medición que se trate.

Son varios los dispositivos que utilizan esta relación, como por ejemplo: vertederos, �Canaletas Parshall y� sensores de nivel, entre otros. Existen en el mercado equipos que son más sofisticados, en donde las lecturas de las alturas o cargas piezométricas se realizan por medio de celdas de presión (transductores) y equipos ultrasónicos, que por un lado mejoran las mediciones notablemente, pero por otro resultan muchísimo más costosos. Hay varios requerimientos para la instalación física de estos equipos de medición, que dependen de cada dispositivo en particular. En canales de superficie libre, la altura piezométrica debe medirse en lugares donde la altura de velocidad sea despreciable, lo cual se logra donde el agua escurre con flujo subcrítico o donde el agua se encuentra estancada.

Método de la Canaleta Parshall

Los aforadores Parshall son instrumentos calibrados para la medida del caudal en cauces abiertos. Se describe técnicamente como un aforador de profundidad crítica.

Sus principales ventajas son que sólo existe una peque�a pérdida de carga a través del aforador, que deja pasar fácilmente sedimentos o desechos, que no necesita condiciones especiales de acceso o una poza de amortiguación y que tampoco necesita correcciones para una sumergencia de hasta un 60%. En consecuencia, es adecuado para la medición del caudal en canales de riego o en corrientes naturales con una pendiente suave.

El medidor consiste en una sección convergente con el fondo a nivel, una sección de garganta con el fondo con pendiente descendente y una sección divergente con el fondo con pendiente ascendente Gracias a ello el agua escurre a velocidad crítica a través de la garganta.

Figura 2.1: Canaleta de Aforo Parshall

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La sección control del medidor está situada cerca del final de la sección convergente.

Los aforadores Parshall están calibrados para una altura piezométrica (ha), medida en un lugar definido de la sección convergente. La altura piezométrica de aguas abajo (hb) se mide en la sección de la garganta.

Los aforadores Parshall se construyen de muy diversos tama�os y se clasifican según sea la anchura en la sección de garganta. El Parshall más peque�o tiene una anchura de garganta de 1 pulgada (25,4 mm) y el más grande de 50 pies (15.250 mm.).

 

La ecuación de descarga es de la forma:

(2.1)

Donde:

K = coeficiente que depende del ancho de la gargantau = coeficiente que varía entre 1,522 y 1,60.ha = altura piezométrica en la sección de control A

Cuando la relación de sumergencia (hb/ha) excede el valor de 0,60 en medidores de 3, 6 y 9 pulgadas, entonces la descarga del medidor se reduce debido a la sumergencia. Bajo estas condiciones, las ecuaciones de descarga de los aforadores no son válidas y deben ser reducidas en la variación de la descarga debido a la sumergencia (QE). El caudal corregido (QS) será: QS = Q – QE; QE = reducción de descarga debido a sumergencia.

4.4 CURVA DE DESCARGA

4.5 CURVA DE DURACION GENERAL

4.6 CURVA DE VARIACION ESTACIONAL

NORMATIVA ECUATORIANA

HIDROLOGÍA

4.5.1 Los estudios hidrológicos deben estar encaminados a la obtención de datos relativos a la ocurrencia,distribución y cuantificación de la disponibilidad de aguas superficiales, destinadas al abastecimiento de proyectos de agua potable.Además a la determinación de las crecientes que han de manejar las estructuras.

4.5.2 Se debe dar preferencia a aquellas fuentes deabastecimiento que se encuentren a una distanciarazonable de las poblaciones a servir con elproyecto, y que presenten buenas perspectivas encuanto a disponibilidad de caudales y calidad deagua.4.5.3 Antes de iniciar la evaluación hidrológica dela fuente de abastecimiento seleccionada se deberecopilar todos los datos e informes que puedanser de interés para la realización de losestudios, en lo referente a la disponibilidadhídrica de la cuenca seleccionada, para lo cual sedebe recopilar:

- Datos de las características físicas de lacuenca de drenaje;- Estudios, planos y proyectos ya elaborados;- Datos cartográficos;- Fotografías aéreas de la zona;- Datos de niveles y caudales;- Datos pluviométricos,- Datos sedimentométricos.

4.5.4 La identificación hecha sobre mapas o fotosaéreas debe ser complementada con visitas dereconocimiento de la cuenca, con el objeto deidentificar las características topográficas de lamisma, las características geológicas generales,el uso del suelo, la naturaleza de la cubiertavegetal, y estimar aproximadamente la intensidaddel transporte sólido.

Deberán identificarse las obras hidráulicasubicadas aguas arriba del sitio elegido para lacaptación, así como también las concesiones dadaspor el CNRH; y evaluar su incidencia sobre elrégimen hidrológico y la calidad del agua.

Durante la inspección se deberá hacer entrevista alos moradores del lugar, a fin de obtener informacionesreferentes al régimen del río en estiaje yen crecientes, especialmente datos relativos aniveles máximos y mínimos.

En las visitas se debe obtener informacionesrelativas a la red de estaciones hidrométricas ypluviométricas de interés para el proyecto a finde evaluar la ubicación de las mismas, el tipo yla calidad de la instrumentación y de losprocedimientos de recolección de información.

Se debe evaluar la confiabilidad de las medicionesy formular mejoras en los procedimientos demedición, si fuere del caso.

4.5.5 Los datos recolectados así como los informes,planos y proyectos existentes deberán sercuidadosamente analizados a fin de extraer deellos la mayor cantidad de datos relevantes.

Se debe hacer el diagnóstico de la confiabilidadde los datos y definir series representativas decaudales en las estaciones hidrométricasconsideradas de interés para el estudio.

La validez de los datos hidrométricos debeconsiderar aspectos relacionados con la definiciónde la curva de descarga, consistencia de losaforos, existencia de mediciones en aguas altas,adecuación de las mediciones en aguas bajas,muestreo de sedimentos, etc.

El análisis de la validez de los datospluviométricos debe incluir la selección de lasestaciones representativas, el estudio de lacompatibilidad de los niveles anuales y mensualesde los registros de las distintas estaciones, elanálisis de las lluvias máximas en 24 horas y delas lluvias de duración inferior al día.

4.5.6 Los análisis de consistencia, lascorrelaciones y la extensión de series de caudalesmedios mensuales en el sitio de captación deberánhacerse en base a estaciones ubicadas en lugarespróximos al proyecto.

A falta de datos suficientes, la extensión de laseries mediante correlaciones, debe hacerse cuandoel numero de observaciones simultáneas sea mayor oigual a 10, y la correlación será satisfactoriacuando el coeficiente sea mayor o igual a 0.7.

La correlación deberá realizarse para cada mes delaño por separado, con el objeto de que losresultados sean satisfactoriosEn el caso de no existir información hidrométricaen la cuenca seleccionada deberán ser analizadoslos datos de las cuencas vecinas, y en ausencia deéstas se deberán analizar datos de carácterregional, a fin de identificar los años y períodoscríticos de estiaje y de crecientes.

Se consideran cuencas análogas aquellas que tienensimilares características físico-geográficas (clima, suelo, área, altitud, vegetación,hidrogeología, etc).

4.5.7 La metodología a ser desarrollada para cadaproyecto específico dependerá del tipo, cantidad ycalidad de la información disponible en la zonadel estudio, y deberá ser formulada por elespecialista encargado de los estudioshidrológicos.

4.5.8 En los lugares donde se disponga de series deregistros largas y consistentes se deberádesarrollar el estudio de distribuciónprobabilística de caudales medios mensuales ymedios diarios para definir los caudales deestiaje anuales y los caudales de estiajeexcepcionales.

Se considera estiaje anual al caudal querepresenta el mínimo minimórum de un determinadoaño (hidrológico ); y estiaje excepcional oabsoluto a aquél que representa el mínimo valorconocido de una serie de varios años.

Se deberá analizar cuidadosamente si los caudalesde estiaje registrados han sido o no influenciadospor intervenciones humanas aguas arriba del sitiode medición, en cuyo caso se

deberá hacer lascorrecciones del caso a fin de establecer loscaudales naturales de estiaje en el sitio.

4.5.9 Para la determinación de los caudales deestiaje excepcionales, se debe considerar seriescon registros de caudales medios mensuales de porlo menos 25 años. El estudio hidrológico debeentregar la curva de duración general de caudalesmedios diarios de todo el período de observacionesa fin de establecer los caudales normados en latabla V.7. Cuando no existan observacionespermanentes de caudales diarios, la curva de duraciónserá establecida en base a cuencas análogas ymediante modelos de simulación precipitación -escorrentía.

4.5.10 Se considerará como caudal de diseño (Qd), alcaudal necesario para atender la demanda de agua,estimada para satisfacer las necesidades de unadeterminada comunidad, al final del período dediseño del proyecto. El caudal de diseño deberácompararse con el caudal de estiaje excepcional(ver Tabla V.7).

4.5.11 Si el caudal de diseño (Qd), es menor que elcaudal de estiaje (ver Tabla V.7), la captaciónpodrá ser hecha directamente desde el curso deagua, sin necesidad de obras de regulación.

4.5.12 Si el caudal de diseño (Qd), es mayor que elcaudal de estiaje (ver Tabla V.7), pero menor queel caudal medio multianual (Qm) del curso de aguaseleccionado, se podrá utilizar dicho recursoconsiderando la construcción de un embalse deregulación.

El grado de regulación expresado por la relaciónQd/Qm indica el grado de utilización del recursohídrico. Cuanto mayor sea el grado de regulaciónmayor será la exigencia de utilización de datosconfiables y más larga la serie de caudalessolicitada para el estudio de regulación.

El grado de regulación se establecerá considerandola garantía de abastecimiento según lascaracterísticas de los usuarios (ver Tabla V.1).

Para usuarios de categoría III, se podráplanificar pequeños reservorios de regulaciónquincenal o mensual.

4.5.13 El dimensionamiento del volumen útil del embalsedeberá ser determinado a partir del estudio delbalance recursos-demanda-garantía deabastecimiento, o estudios de simulación de laoperación del embalse, considerando la modulaciónde la demanda, las pérdidas por evaporación y lasfiltraciones desde el embalse.

La simulación de la operación del embalse deberáconsiderar series de caudales medios mensuales depor lo menos 25 años, y el valor del volumen útilasí determinado deberá ser incrementado en un 25%por seguridad, cuando en el análisis se considerenperíodos húmedos.

4.5.14 Cuando la fuente de abastecimiento disponga deregistros hidrométricos correspondientes a uncorto período de observación, las series podránser extendidas a través de:

a) Correlaciones con estaciones hidrométricassituadas en cuencas colindantes o cercanas, quedispongan de períodos de registro de por lomenos 10 años;

b) Modelos de simulación para generación decaudales a partir de las lluvias que caensobre la cuenca, para lo cual es necesariodisponer de registros simultáneos de lluviasy caudales por un espacio de tiempo de almenos tres años.

4.5.15 Una vez extendida la serie por los métodos arribaindicados, la determinación de los caudales de estiajey medios multianuales, así como también elvolumen útil del embalse se establecerá siguiendoel mismo procedimiento indicado en los numeralesanteriores.4.5.16 Dependiendo de la consistencia de los datos que seobtengan con los procedimientos indicados en 4.5.3se recomienda reexaminar cuidadosamente lossiguientes casos:

a) Cuando el caudal de diseño (Qd) sea muyparecido al caudal de estiaje, en el ordendel 10%, (ver Tabla V.6)

4.5.17 Para la evaluación del potencial hídrico de lasfuentes que no dispongan de registroshidrométricos es indispensable planificar yrealizar observaciones durante un período no menora un año.

A falta de información, para la evaluación delpotencial hídrico, se usarán los estudios regionalesdel INAMHI, CNRH, MAG-PRONAREG, SAPYSB,etc., y se comprobará con el año de observacionesantes indicadas.

Las observaciones así obtenidas seráninsuficientes para caracterizar el régimenhidrológico de la fuente, pudiendo únicamentehacerse una evaluación aproximada de lasdisponibilidades hídricas. Para el cálculo de lacantidad de lluvia los métodos a utilizarse podránser: estudios regionales, correlación múltiple omodelos precipitación- escorrentía.

Para la aplicación de correlaciones de caudalesespecíficos es necesario analizar lascaracterísticas generales de las cuencas dedrenaje que entran en la comparación. Por logeneral los ríos con cuencas de drenaje con formasde relieves, de suelos, de vegetación y deregímenes meteorológicos comparables tienencaudales específicos muy similares.

4.5.18 Cuando se confirme la inexistencia de registroshidrométricos en la cuenca seleccionada y existala imposibilidad de realizar este tipo demediciones, el diseñador deberá buscar todos losdatos disponibles (hidrométricos y pluviométricos)en las cuencas disponibles a fin de mejorar laevaluación de los registros hídricos de la fuenteseleccionada.

En estos casos es necesario estimar los caudalesmínimos de estiaje por varios métodos, queincluyan correlaciones, estimaciones a partir decaudales específicos y generación de caudales apartir de lluvias que caen sobre la cuenca.

4.5.19 Cuando se necesite estimar caudales en cuencas dedrenaje de zonas áridas y semiáridas, se debeprestar especial atención a los procedimientosempleados para la generación de caudales,considerando la extrema variabilidad de losprocesos hidrológicos en dichas regiones.

4.5.20 En los casos en que la fuente de abastecimientoseleccionada sea intermitente, su utilización debeestar asociada a la formación de un embalse deregulación.

4.5.21 Los caudales de las fuentes de abastecimientodependen de la variación territorial de lasprecipitaciones y de otras condicionesfisiográficas determinantes del régimenhidrológico.

Considerando que el régimen hidrológico dependebásicamente de las precipitaciones, se debeestudiar el régimen pluviométrico de la cuenca dedrenaje, para a partir de estos datos determinarla escorrentía superficial de la fuente deabastecimiento.

4.5.22 Para el estudio de las características climáticasde la zona del proyecto se debe utilizar lainformación proporcionada por la red de estacionesmeteorológicas operadas por el Instituto Nacionalde Meteorología e Hidrología (INAMHI) y de otrosorganismos nacionales y regionales. La informacióndebe ser actualizada y certificada por el INAMHI.

4.5.23 Se debe determinar el caudal máximo, el volumen yla frecuencia de las crecientes, a fin de evaluarlos efectos destructivos de éstas y planificarmedidas de diseño adecuadas a esta eventualidad.

4.5.24 Para los estudios de las obras hidráulicas deproyectos de abastecimientos de agua para consumohumano se procurará caracterizar las crecientespor la totalidad o parte de los siguientesparámetros:

- Caudal máximo instantáneo (o en su defecto elcaudal medio diario máximo);- Duración de la creciente (y de suscaracterísticas: tiempo de concentración,tiempo básico, tiempo de retardo, etc. );- Volumen total escurrido;- Hidrograma de la creciente dado por el limnígrafoo trazado a partir de observacionescontinuas;- Niveles alcanzados en el sitio deseado, paralo cual se tomarán perfiles transversales enescalas no distorsionadas.

4.5.25 El período de retorno y la probabilidad deocurrencia de las crecientes debe establecerseconsiderando la categoría de las obras, lascaracterísticas hidrológicas de la cuenca dedrenaje y los posibles daños provocados por laevacuación de la creciente aguas abajo de lasobras de infraestructura previstas.

4.5.26 En el estudio de crecientes hay que considerar quela altura de los niveles de agua y los caudalesvarían constantemente, en función de un númeroconsiderable de elementos variables en el espacio,en el tiempo y en toda la extensión de la cuenca.

Los parámetros que intervienen en el fenómeno yque deben ser analizados son los siguientes:

- La distribución e intensidad de las lluvias,- La distribución de las temperaturas y losvientos;- El estado de follaje, de los pastos ycultivos;- El grado de humedecimiento, infiltración yretención de los suelos;- La posición de las capas freáticas, de losniveles de agua en los lagos y embalses;- La posición de las compuertas de las presas,esclusas y de otras obras de defensa contralas inundaciones, ubicadas aguas arriba delsitio de captación previsto.

4.5.27 Se debe caracterizar el fenómeno de las crecientesaún en el caso de disponer de un limitado númerode datos, dando énfasis a la utilización de datosreferentes a la intensidad de las precipitaciones,duración, extensión y sucesión cercana deaguaceros.

En pequeñas cuencas de montaña, donde el tiempo deconcentración es corto se deben usar valores deintensidad de lluvias horarias o menores.

En cuencas mayores y de ríos de llanura, donde eltiempo de concentración es más largo se debeconsiderar las lluvias máximas de 24 horas.

4.5.28 Si en la zona de estudio existen registros decaudales altos, estos deberán ser utilizados conel objeto de realizar los ajustes necesarios enlas fórmulas y procesos de generación decrecientes a partir de los datos de las lluvias.

4.5.29 La predeterminación de las crecientes deberáhacerse según la información que se disponga en lazona del estudio, ya sea utilizando métodossimplificados, estadísticos, hidrometeorológicos,y estudios regionales.

4.5.30 Al no existir un procedimiento universal paradeterminar las crecientes, se debe analizar elfenómeno por dos o más métodos a fin de confrontarlos resultados obtenidos, especialmente si existela posibilidad de incertidumbres y/o errores en laapreciación de ciertos datos o parámetrosesenciales.

4.5.31 Los estudios sedimentológicos deben estarencaminados a la obtención de datos relativos alos volúmenes totales anuales de sedimentos,ocurrencia, variación en el tiempo, gradación delas partículas, contenido de materia orgánica y deotros agentes químicos y biológicos contaminantes,así como también a la identificación de las zonaserosionables e inestables que constituyen lasprincipales fuentes de producción de sedimentos.

4.5.32 Los procesos de erosión y sedimentación estánasociados a fenómenos hidrológicos,meteorológicos, naturaleza geológica de losterrenos, cobertura vegetal, etc., razón por lacual dichos estudios deben ser abordados conjuntamentecon los estudios hidrológicos,meteorológicos y geomorfológicos.

4.5.33 La evaluación cualitativa de la sedimentación debebasarse en un programa detallado de recolección dedatos, análisis de los mismos y elección demétodos necesarios para establecer su futurocontrol.

4.5.34 Para la evaluación cuantitativa de lasedimentación se debe recopilar toda lainformación que exista sobre la cuenca, queincluirá:

- Datos hidrológicos;- Datos sobre las características de la cuencade drenaje,- Datos sobre transporte sólido y depósito desedimentos; y,- Datos sobre las zonas ocupadas por terrenosusceptibles a la erosión.

Si se justifica, se deben recoger datos en lascuencas colindantes o en cuencas similares,especialmente aquellos relativos a erosión ysedimentación de embalses.

4.5.35 Una vez recopilada la información existente seprocederá a analizarla. En caso de ser necesario,se formulará y adelantará un programa de muestreotendiente a completar la información faltante quese considere esencial para realizar los diseños.

4.5.36 Es imprescindible realizar el reconocimiento de lacuenca de drenaje, por cuanto ésta es la etapa másimportante de un estudio sedimentológico.

Los reconocimientos deben ser hechos a pie, y sies posible complementados con un vuelo en avión oen helicóptero, si la magnitud del proyecto así loexige y existan las disponibilidades para hacerlo.

El reconocimiento de la cuenca, para proyectos queamerite de acuerdo con la categoría de las obras,deberá ser hecho por un equipo multidisciplinariointegrado por especialistas en hidrología,geología, sedimentología y morfología fluvial, afin de evaluar la erosión histórica y los procesosde sedimentación.

El equipo deberá interesarse particularmente en laactividad pasada y en las acciones del hombre quemodifican la situación actual en cuanto aproducción de sedimentos.

4.5.37 Considerando que existe una gran variación en lascaracterísticas de las cuencas de drenaje de lasdistintas zonas del país, y que varían también conlos numerosos factores que influyen en la erosión,transporte y depósito de los sedimentos de unazona a otra, la metodología de obtención yprocesamiento de datos a ser analizados, debe serenfocada en forma particular para cada proyecto.

4.5.38 La metodología de los estudios de sedimentología aser desarrollada para cada proyecto dependerá dela importancia del mismo, de la existencia o no deobras de regulación, de la información disponibley debe ser formulada por el especialista encargadode esta parte de los estudios.

4.5.39 En las zonas donde se disponga de datossedimentológicos se debe establecer el aportetotal de sedimentos en el sitio de captación, enbase a los datos proporcionados por la

(s)estación (es) hidrométrica(s) situada(s) en elcurso de agua seleccionado o en estacionesvecinas.

Los datos relativos a los sedimentos en suspensiónque deben obtenerse son los siguientes:

- Concentración media;- Distribución granulométrica de laspartículas, tanto de arrastre de fondo comoen suspensión;- Peso específico de los materiales ensuspensión y de fondo;- Caudal líquido;- Temperatura de la mezcla agua-sedimentos;- Contenido de materia orgánica;- Contenido de nutrientes y contaminantes,tales como fósforo, nitrógeno, potasio, etc.;- Porcentaje de material de arrastre de fondo.

4.5.40 En los lugares donde no exista este tipo deinformación, se debe hacer aforos de gasto sólidoen suspensión, por lo menos durante un períodolluvioso, para posteriormente realizarcorrelaciones con estaciones de cuencas vecinas osimilares, que dispongan de registros más largos.

Cuando no se pueda realizar mediciones demateriales de arrastre de fondo, estos seestimarán a partir de procedimientos teóricosdisponibles en la literatura especializada.

4.5.41 Cuando se compruebe la inexistencia de datossedimentológicos y se confirme la imposibilidad derealizar mediciones en el sitio elegido para lacaptación de agua, se debe realizar al menos unestudio morfológico fluvial, y se debe tomarmuestras de sedimentos depositados en las playas yorillas del río.

En este caso el diseñador debe buscar todos losdatos disponibles en las cuencas vecinas, así comotambién datos regionales a fin de mejorar laevaluación así realizada.