1. GENERACION DE DESCARGAS MENSUALES EN LA MICROCUENCA
PILPICANCHA UTILIZANDO EL METODO DE LUTZ SCHOLZ A 3300 msnm –
PAMPA CANGALLO – CANGALLO – AYACUCHO 2014
INDICE
Paginas
TITULO ....................................................................................i
DEDICATORIA ……………….……………………………………...…….ii
AGRADECIMIENTO …………………………….………………………………iii
INDICE …………………………………………………………….iv
LISTA DE FIGURAS …………………………………………………………….ix
LISTA DE CUADROS …….……………………………………………………….x
LISTA DE MAPAS Y GRAFICOS ………………………………………..…………………..xii
I INTRODUCCION ……...……………………………………………………..1
II REVISION BIBLIOGRAFICA ..…...……………………………………………………..4
2.1 Antecedentes …………...………………………………………………..4
2.2 Elementos meteorológicos ………………...…………………………………………..5
2.2.1 La Atmosfera ……………………...……………………………………..6
2.2.2 Radiación Solar …………………………...………………………………..7
2.2.3 Humedad ………………………………...…………………………..8
2.2.4 Viento ……………………………………...……………………..8
2.2.5 Temperatura …………………………………………...………………..9
2.3 El Ciclo Hidrológico y sus componente ……………………………….…………..9
2.3.1 Precipitación ……………………..……………………………...……..13
2.3.2 Intercepción ………………………………………………………...…14
2.3.3 Evaporación ………………………………………………………...…15
v

2. 2.3.4 Infiltración …………………………………………………………...16
2.3.5 Almacenamiento …………………………...………………………………16
2.3.6 Escorrentía ………………………………...…………………………17
2.3.7 Balance Hídrico medio de una cuenca ………….……………………..19
2.4 Ciclo Hidrológico Como Sistema ………………………………..…………………21
2.4.1 El sistema hidrológico ……………………………………..……………23
2.4.2 Modelo hidrológico …………………………………………..………25
2.5 Modelo de Precipitación - Descarga …………………………………….……27
2.5.1 Modelo propuesto por Lutz Scholz ……………………………………….…28
2.6 Tratamiento de datos hidrometeorológicos ……………………………………….…29
2.6.1 Análisis de consistencia de la información ……………...………………….31
2.6.1.1 Análisis de saltos ……………………………………….…33
 Identificación de saltos
 Evaluación y cuantificación
 Corrección de los datos
2.6.1.2 Análisis de Tendencias ………………………………....44
 Tendencia media
 Tendencia de desviación estándar
2.6.2 Complementación y/o extensión datos Hidrometeorológicos……..….…….57
2.6.2.1 Ecuación de Regresión lineal simple ……………..….58
2.6.2.2 Procesos de complementación de datos por R.L.M ......….60
 Complementación de datos no anuales
2.5.2.3 Extensión de datos no anuales …………..…………….65
III MATERIALES Y METODOS…………………………...………………………………67
3.1 Materiales ………………………..…………………………67
3.1.1 Cartografía ……………………………..……………………67
vi

3. 3.1.1.1 Contexto Geográfico de la zona de estudio…………….….……..…...…….67
3.1.1.2 la Microcuenca Pilpicancha……………………..…….……….…...68
 Ubicación y demarcación de la unidad fisiográfica …….…..…..68
 Aspectos geológicos .…...…..….70
 Geomorfología.
 Litología y Estratigrafía.
 Geología estructural
 Geodinámica externa
 Aspectos ecológicos ……………………………………….....73
 Descripción de la zona de vida.
 Bosque Seco-Montano Sub Tropical (bs-MS)
 Paramo muy Húmedo Subalpino Sub tropical (pmh)
3.1.2 Hidrometeorología ……………………….…………76
3.1.2.1 Información hidrométrica ………....………………...........76
3.1.2.2 Estaciones pluviométricas de la zona de estudio..……….…82
3.1.2.3 Estaciones meteorológicas complementarias en la zona
de estudio ....…………………..…….........87
3.1.3 Equipos y programas de cómputo ………………………….………88
3.2 Metodología ……………………………………………...……………89
3.2.1 Análisis Cartográfico y estadístico de la información ……..….…..….90
3.2.1.1 Análisis cartográfico de la microcuenca ………….….….90
 Area total
 Índice de compacidad
 Factor de forma
 Orden de corrientes
 Densidad de corriente
 Densidad de drenaje
 Pendiente media de la cuenca
 Índice de pendiente
 Curvas hipsométricas de una cuenca
 Perfil longitudinal del cauce principal
 Pendiente del cauce principal
 Rectángulo equivalente
vii

4. 3.2.1.2 Análisis de regionalización de la información
pluviométrica ……………………………..…102
3.2.2 Aplicación de los modelos determinísticos parciales …….………...112
3.2.2.1 Precipitación sobre la cuenca ……….…...…112
 Método de Isoyetas
3.2.2.2 Coeficiente de escorrentía “C” ….…….……..114
 Método de “L. TURC”
3.2.2.3 Cálculo de la evaporación potencial ……….……...114
 Pemman para las condiciones del Perú (Garcia, j. 1984)
3.2.2.4 Calculo de la precipitación efectiva ………………..……...121
3.2.2.5 Fundamentos del balance hidrológico del modelo …….…….…..124
3.2.2.6 Periodos del ciclo hidrológico ……………………..…………126
3.2.2.7 Cálculo de retención de la cuenca …………………………….….127
 Almacenamiento hídrico
 Retención de la lamina total
 Retención total de la cuenca.
3.2.2.8 Relación entre gastos de retención “G” y abastecimiento de la
cuenca “A” ……………………………………..…………..129
 Gasto de la retención “G”
 Coeficiente de agotamiento “a”
 Abastecimiento de la retención “A”
3.2.2.9 Cálculo del caudal mensual promedio …………...…………..133
3.2.3 Generación de caudales mensuales para periodos extendidos .……..134
3.2.3.1 Generación con modelo markoviano de primer orden ….…..134
 Regresión múltiple
3.2.3.2 Test estadístico ………………………………………………....138
viii

5. IV RESULTADOS Y DISCUSIÓNES …………………………………………………139
4.1 De la aplicación de los modelos determinísticos …………………...……….….139
4.1.1 De la precipitación mensual de la microcuenca Pilpicancha..…………....139
4.1.2 De las variables meteorológicas complementarias a la microcuenca......146
4.1.3 De la evaporación en la microcuenca Pilpicancha ...…………...……..….150
4.1.4 Del coeficiente de escorrentía “C” de la microcuenca Pilpicancha ….….155
4.2 De la generación y validación de caudales para un periodo extendido .……...158
4.2.1 De la generación descargas medias mensuales para el año promedio la
microcuenca Pilpicancha ..……..…………………………………………..158
4.2.2 De la generación de descargas media mensuales para un periodo
extendido de la microcuenca Pilpicancha .....................…………………..……..162
V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ………...……………..167
VI RESUMEN …………………………………………...……………..170
VII BIBLIOGRAFIA …………………………………………...……………..171
VIII ANEXOS ……………………………………………...…………..173
ix

6. LISTADE FIGURAS
Paginas
2.1 Estructura aproximada de la atmósfera ……………….. 6
2.2 El ciclo hidrológico ……………….10
2.3 Esquema físico del ciclo hidrológico ……………….11
2.4 Diagrama de Block ……………….12
2.6 Zonas y procesos del agua subsuperficial ……………… 16
2.8 Relación entre precipitación y escorrentía total ……………… 18
2.9 Modelo de balance hídrico simple ……………….19
2.10 Balanza hídrico en una cuenca ……………….20
2.11 Esquema sistema hidrológico ……………… 21
2.12 Representación del sistema hidrológico global ……………….23
2.13 Esquema del sistema hidrológico ……………… 24
2.14 Diagrama de flujo para el tratamiento de datos hidrometeorológicos……...…… 30
2.15 Tipos de errores ……………….31
2.16 Caminos de análisis según el tipo de series ……………….33
2.17 Forma típica de un salto ……………….34
2.18 Esquema simplificado para el análisis de saltos ……………….35
2.19 Esquema de diagrama de doble masa ……………….38
2.20 Esquema de análisis de doble masa ……………….39
2.21 Formas típicas de series con tendencias ……………….44
2.22 Esquema simplificado de análisis de tendencia ……………….45
2.23 Visualización de las series sin tendencia ……………….56
2.24 Tipos de correlación ……………….58
2.25 Visualización de las series sin periodicidades ……………….62
3.01 Orden de corrientes ……………….91
3.02 Trazo de curvas hipsométricas ……………….94
3.03 Elevación media ……………… 95
3.04 Trazo de rectángulo equivalente ……………….98
3.05 Método de Isoyetas ……………...112
3.06 Curvas para el cálculo de la precipitación efectiva …………….. 122
3.07 Fundamentos del balance hidrológico ……………...125
x

7. LISTADE CUADROS
Paginas
2.01 Números aleatorios normalmente distribuidos para caudales ……………..… 65
3.01 Principales áreas …………….…. 68
3.02 Curva de descarga de corriente rio Pilpicancha …………….…. 79
3.03 Registro de caudales diarios …………….…. 80
3.04 Estaciones pluviométricas identificadas …………….…. 82
3.05 Estaciones pluviométricas seleccionadas …………….…. 83
3.06 Periodo de registro de la información pluviométrica identificadas ………….……. 84
3.07 Periodo de registro de la información pluviométrica identificadas …………….…. 84
3.08 Periodo de registro de la información pluviométrica identificadas …………….…. 85
3.09 Estaciones meteorológicas …………….…. 87
3.10 Ubicación de las estaciones meteorológicas seleccionadas …………….…. 88
3.11 Variables registradas de las estaciones meteorológicas ……………….. 88
3.12 Método de Lutz Scholz ……………..… 89
3.13 Áreas acumuladas ……………… 100
3.14 Parámetros geomorfológico de superficie, forma relieve y drenaje..…………… 101
3.15 grupo de análisis de las estaciones pluviométricas identificadas ...…………… 103
3.16 grupo de análisis de las estaciones pluviométricas seleccionadas..…………… 106
3.17 Análisis de consistencia de las estaciones pluviométricas seleccionadas..…… 106
3.18 Registro de precipitación mensual Putacca ………….……110
3.19 Registro de precipitación mensual Tambillo …………….…110
3.20 Registro de precipitación mensual Sachabamba …………….…111
3.21 Registro de precipitación mensual Pampa Cangallo ………….……111
3.22 Cuadro de valores característicos de albedo superficial …………….…117
3.23 Tabla de radiación en el tope de la atmósfera ………….……117
3.24 Tabla de fotoperiodo …………….…118
3.25 Tabla psicrométrica para temperaturas positivas …………….…119
3.26 Tabla psicrométrica para temperaturas negativas …………….…120
3.27 Cuadro para el cálculo de la precipitación efectiva …………….…121
3.28 Variables de los coeficientes del polinomio ……...…….…123
Xi

8. 3.29 Periodo del ciclo hidrológico ……………....127
3.30 Coeficientes de almacenamiento hídrico .……………...133
4.01 Precipitación media mensual en las estaciones seleccionadas …….….……..140
4.02 Calculo de los coeficientes pluviométricos …….….……..140
4.03 Precipitación mensual de la microcuenca Pilpicancha ………..……..141
4.04 Gradiente térmica de la temperatura media mensual de la zona en estudio…….147
4.05 Gradiente térmica de la temperatura mínima mensual de la zona en estudio......147
4.06 Gradiente térmica de la temperatura máxima mensual de la zona en estudio.....148
4.07 Temperaturas mensuales estimadas de la microcuenca Pilpicancha…………....148
4.08 Calculo de la evapotranspiración potencial (Penman García) ……………....151
4.09 Calculo de la evapotranspiración potencial (Hargreaves) ……………....152
4.10 Calculo de la evapotranspiración potencial (Thornthwaite) ……………....152
4.11 Variación mensual promedio de la evaporación de la zona de estudio…….…....153
4.12 Caudales promedios mensuales registrados de la microcuenca Pilpicancha......156
4.13 Información preliminar para determinar el coeficiente de escorrentía de la
microcuenca Pilpicancha ……...….…....157
4.14 Coeficiente de escorrentía estimado por el método de L. TURC ……...….…....157
4.15 Retención total de la microcuenca Pilpicancha ……...….…....159
4.16 Calculo de gasto de la retención de la microcuenca Pilpicancha ……...….…....159
4.17 Caudales generados para el año promedio en la microcuenca Pilpicancha ……160
4.18 Generación de descargas mensuales para un año periodo ……...….…....162
4.19 Test estadístico del periodo de descargas medias mensuales generadas...…....164
xii

9. LISTADE MAPAS
Paginas
3.01 Mapa de ubicación de la microcuenca Pilpicancha …………..…….69
3.02 Mapa geológico de la microcuenca Pilpicancha ..…….…………72
3.03 Mapa ecológico de la microcuenca Pilpicancha ...…...….…….. 74
3.04 Mapa hidrográfico de la microcuenca Pilpicancha ……….………..75
3.05 Mapa distribución de las estaciones identificadas ….……………..86
3.06 Mapa delimitación de la microcuenca Pilpicancha .………………..99
4.01 Mapa estaciones pluviométricas pilotos ……………....142
4.02 Mapa áreas parciales de las isoyetas ..……………..143
4.03 Mapa de isoyetas ..……….…….144
LISTADE GRAFICOS
Paginas
3.01 Sección de control del rio Pilpicancha ………………...76
3.02 Curva de descarga H vs Q ………………...78
3.03 Principales curvas hipsometricas ……………….100
3.04 Histogramas de las precipitaciones anuales ……………….103
3.05 Histogramas de precipitaciones mensuales de las estaciones seleccionadas…..104
3.06 Análisis de doble masa ……………….104
3.07 Curvas para el calculo de la precipitación efectiva ……………….121
4.01 Histogramas de precipitaciones generadas en la microcuenca Pilpicancha ...….141
4.02 Variación de la temperatura estimada para la microcuenca Pilpicancha .……….149
4.03 Comparación del ETP calculado vs Evaporacion en la microcuenca Pilpicancha153
4.04 Tendencia de la escorrentía de la Microcuenca Pilpicancha …………........156
4.05 Variacion de caudales estimados y registrados …………........165