El documento presenta los resultados del estudio hidrológico de varias cuencas en la sierra peruana. Se analizaron las tormentas y lluvias de 5 estaciones meteorológicas para desarrollar curvas intensidad-duración-frecuencia (IDF) que muestran la intensidad máxima de precipitación para diferentes periodos de retorno. La estación de Weberbauer en Cajamarca tuvo la mayor intensidad de 27.8 mm/h para 60 minutos y 25 años de retorno. El documento también incluye tablas de datos de caudales de ríos y

1. CAPITULO V
HIDROLOGIA DE CUENCAS
5.1 A
5.2 B
5.3 C
5.4 D
5.5 E
5.6 F
5.7 DETERMINACION DE LAS CURVAS I-D-F PARA LA SIERRA PERUANA.
En base a la información de las tormentas de las estaciones meteorológicas de
Weberbauer (Cajamarca), Huancavelica (Huancavelica), Santa Rosa (Ayacucho), Yauricocha
(Huancayo) y Kayra (Cuzco) así como a la revisión de diferentes trabajos hidrológicos llevados
a cabo por el Programa Nacional de Pequeñas y Medianas Irrigaciones (PRONAPEPMI),
durante ¡as décadas del 70 y 80; y de algunos trabajos de tesis efectuados para dichas
estaciones metereológicas, se obtendrá un gráfico de Intensidad — Duración — Frecuencia a
fin de poder definir la Intensidad máxima de precipitación para una duración de 60 minutos y
para un periodo de retorno de 25 años, representativa para las condiciones críticas o
más desfavorable que se puedan presentar en la sierra; la misma que servirá para efectuar
las simulaciones en el cálculo de las características hidráulicas de las zanjas de infiltración
y su espaciamiento recomendado entre ellas.
 Evaluación de las lluvias
En los cuadros N° 22, 23, 24, 25 y 26 se presentan los resultados consolidados de
los análisis de las tormentas para la elaboración de las curvas IDF de las siguientes
estaciones:
ESTACIÓN REGIÓN ALTITUD (MSNM)
Weberbauer Cajamarca 2.536
Yauricocha Junín 4375
Huancavelica Huancavelica 3680
Santa Rosa Ayacucho 3600
Kayra Cuzco 3.25

2. En los siguientes gráficos se presentan las curvas IDF de las estaciones indicadas.
Del análisis de estos cuadros y figuras, se deduce que el mayor valor de la intensidad
máxima para una duración de 60 minutos y un periodo de retorno de 25 años es de
27.8 mm/h y que se registra en la Estación Weberbauer de Cajamarca. Para la
estación Yauricocha (Cuenca del Mantaro), la intensidad máxima de precipitación es
de 23.4 mm/hora; para la estación Huancavelica (Región Huancavelica), la intensidad
máxima es 21.9 mm/hora, para la estación Santa Rosa (Región Ayacucho), la
intensidad máxima es de 23.3 mm/hora y para la estación Kayra (Cuzco) es de 12.92
mm/hora.
Cuadro N° 01.- Relación Intensidad – Duración – Frecuencia de la Precipitación
Estación WEBERBAUER – Cajamarca
Duración (min) Intensidad (mm/h)
T = 5 años T = 10 años T = 25 años T = 50 años
5 88.3 103.8 124.4 140
10 65.3 74.2 85.9 94.8
30 34.2 38.8 45 49.6
60 20.5 23.7 27.8 30.9
Fuente: SENAMHI-Cajamarca
Cuadro N° 02.- Relación Intensidad – Duración – Frecuencia de la Precipitación
Estación HUANCAVELICA – Huancavelica
Duración (min)
Intensidad (mm/h)
T = 5 años T = 10 años T = 25 años T = 50 años
60 16.8 19.1 21.9 24.1
180 7.3 8.2 9.2 10
360 4.2 4.6 5.1 5.4
720 2.3 2.4 2.7 2.9
1440 1.3 1.4 1.5 1.5
Fuente: ElectroPerú

3. Cuadro N° 03.- Relación Intensidad – Duración – Frecuencia de la Precipitación
Estación, SANTAROSA – Ayacucho
Duración (min)
Intensidad (mm/h)
T = 5 años T = 10 años T = 25 años T = 50 años
60 18.3 20.6 23.3 25.4
180 8.6 9.4 11.5 13.8
360 5.1 5.7 6.4 6.9
720 2.9 3 3.7 4
1440 1.6 1.9 2.2 2.4
Fuente: ElectroPerú
Cuadro N° 04.- Relación Intensidad – Duración – Frecuencia de la Precipitación
Estación YAURICOCHA – Junín
Duración (min)
Intensidad (mm/h)
T = 5 años T = 10 años T = 25 años T = 50 años
10 78 94.8 117 133.9
30 36.6 42 49.2 54.6
60 19 20.9 23.4 25.3
120 10.2 11.1 12.3 13.3
360 3.6 3.9 4.3 4.6
720 1.8 1.9 2 2.1
Fuente: Arias Lescano, UNALM
Cuadro N° 05.- Relación Intensidad – Duración – Frecuencia de la Precipitación
Estación KAYRA – Cuzco
Duración (min)
Intensidad (mm/hora)
T = 5 años T = 10 años T = 25 años T = 50 años
10 14 16 20 20.34
30 9.51 10.94 19 13.84
60 5.17 5.95 12.92 7.52
120 3.52 4.05 4.77 5.1
360 2.39 2.75 3.25 3.5
720 1.63 1.87 2.2 2.38
Fuente: ElectroPerú

4. Figura N° 01.-Curvas de Intensidad-Duracion-Frecuencia. Estacion A. Weberbauer –
Cajamarca. Altitud: 2536 msnm

5. Figura N°02.- Curva de Intensidad-Duracion-Freuencia. Estacion metereologica –
Huancavelica. Altitud: msnm
Figura N°03.- Curva de Intensidad-Duracion-Freuencia. Estacion metereologica – Santa Rosa.
Altitud: msnm

6. Figura N°04.- Curva de Intensidad-Duracion-Freuencia. Estacion metereologica – Yauricocha.
Altitud: msnm

7. Figura N°05.- Curva de Intensidad-Duracion-Freuencia. Estacion metereologica – Cusco.
Altitud: msnm
5.7.1 EL COEFICIENTE DE ESCORRENTIA
El coeficiente de escorrentía es la relación entre la escorrentía directa y la intensidad
promedio de lluvia. Se entiende como escorrentía directa el exceso de precipitación que
se obtiene luego que el agua fluye por toda la cuenca. El coeficiente de escorrentía
también se puede expresar como la relación entre la escorrentía y la precipitación en un
período.
El coeficiente de escorrentía depende, además, de la intensidad de la lluvia, de las
características del suelo, la vegetación y la pendiente del suelo.
5.7.2 EL CAUDAL
a.Medición del Caudal
La medición del caudal de un río se denomina AFORO. Para registrar los caudales
de un río se instala en una sección del río una “Estación de Aforo” que debe estar
implementada con un limnímetro o limnígrafo, que son aparatos que miden el nivel
del agua en el río. El limnímetro es una mira graduada que mide la altura o nivel de
agua alcanzada por el flujo en una sección; el limnígrafo es un aparato que registra
(grafica) el nivel de agua en función del tiempo. En la misma sección del río se
efectúa el AFORO mediante el correntómetro, que es un aparato que mide la
velocidad del agua y que al multiplicarla por el área de la sección nos da el caudal
del río. La altura de agua (h) se correlaciona con el caudal aforado (Q), según Q =
f(h), obteniéndose la “curva de calibración” del río. Esta curva permitirá, en adelante,
obtener el caudal del río en cualquier instante a partir del valor del nivel del agua.
b.Registro de Datos del Caudal
 Caudales Medios diarios: Son los caudales que se obtienen del
promedio de 2 ó 3 lecturas diarias de altura de agua del río. Se expresa
en m3/s o l/s.
 Caudales Medios Mensuales: Son los que se obtienen del promedio de
los caudales medios diarios dentro de un mes.

8.  Caudales Medios Anuales: Son los caudales obtenidos del
promedio de los caudales correspondientes a los 12 meses del año.
En el cuadro N° 10, se presenta los datos de caudales medios
mensuales del río Pisco.
El análisis de los datos de caudales es similar al de la lluvia. Se recurre
también a la estadística como herramienta auxiliar, para calcular sus
principales parámetros estadísticos y analizarlos probabilísticamente. La
diferencia fundamental que hay que tener en cuenta en el tratamiento
estadístico es que la lluvia es un fenómeno netamente aleatorio, mientras
que el caudal, además de aleatorio es una variable que está relacionada
en el tiempo (autocorrelacionado).
c.Análisis de Frecuencias de Caudales.
En Hidrología el análisis de frecuencia de caudales es muy importante; porque nos
permite predecir la disponibilidad de agua de un río a partir de datos históricos de
caudales. Es decir, podemos saber con qué frecuencia se va a presentar un caudal
de cierta magnitud. Para esto es muy útil el uso de la “curva de duración” que indica
el porcentaje de tiempo en que el caudal es igual o mayor que un valor dado.
El método consiste en ordenar en intervalos de clase un conjunto o muestra grande
de datos de caudales medios diarios y calcular el número de ocurrencias en cada
intervalo. Luego, se “plotea” el límite inferior del intervalo con la frecuencia en
porcentaje.
En el Cuadro N° 27, se presenta un ejemplo de cálculos para elaborar la curva de
duración de caudales de un río, y en la figura N° 10 se muestra la curva
correspondiente.
5.8 ESTUDIO DE LA DISPONIBILIDAD DE AGUA.
Desde el punto de vista hidrológico se entiende por disponibilidad de agua a la cantidad de agua
que se dispone en un sistema hidrológico para abastecer la demanda de un usuario del agua. Esta
cantidad puede provenir directamente de la lluvia o estar disponible en ríos, quebradas o lagunas.
La demanda puede ser poblacional (para agua potable), agrícola, pecuaria, para piscigranja,

9. hidroeléctrica, etc. Como se puede apreciar, el uso del agua es múltiple dentro de una cuenca;
por esta razón es muy importante hacer una buena evaluación de la disponibilidad de agua
cuando se está efectuando planes de desarrollo y manejo de cuencas. En el caso agrícola,
cuando la disponibilidad de agua en una región está dada exclusivamente por la lluvia para
abastecer la demanda de los cultivos, se dice que en esta región se tiene una “agricultura en
secano”. Cuando la disponibilidad de agua se toma de flujos superficiales para regar los cultivos,
estamos frente a una “agricultura bajo riego”.
La agricultura en secano solo se puede dar en la Sierra o en la Selva Alta, que son regiones que
registran una cantidad de lluvia alta pero de régimen irregular. La Costa es una zona netamente
de agricultura bajo riego debido a que la lluvia es prácticamente nula. Sin embargo, en la Sierra
o Selva Alta de nuestro país, no se puede hablar estrictamente de una agricultura en secano
porque la lluvia tiene un régimen tan irregular que la mayor cantidad se precipita en 4 ó 5 meses
del año, disminuyendo notablemente en los otros meses, llegando a CERO durante algunos
meses, como ocurre en la Sierra. Más aún, dentro de los meses “lluviosos”, la lluvia no es
uniforme (principalmente en la Sierra) y por lo tanto no está disponible en el tiempo oportuno para
las plantas. Por esta razón, en la Sierra y en algunas zonas de la Selva Alta, el riego también
juega un rol muy importante en la agricultura, por lo que se puede afirmar que en estas zonas se
utiliza la lluvia y el flujo superficial para abastecer a los cultivos como riego complementario. En
una agricultura “con lluvia y riego” es posible obtener “dos (02) cosechas al año”, aumentando de
esta manera la producción agrícola.
En nuestro país, existen pocos o ningún estudio de lluvia para hacer una buena práctica de
agricultura en secano, a diferencia de otros países. Por esta razón, al referirnos a la disponibilidad
de agua en este capítulo nos estamos refiriendo a los flujos superficiales.

10. Cuadro N° 06.- Cálculos para la elaboración de la curva de duración de caudales
diarios de un río (correspondiente a un año)
INTERVALO
DE CLASE
(m³/s)
LÍMITE
INFERIOR DE
INTERVALO
(m³/s)
N° DE
OCURRENCIAS
DEL
INTERVALO
N° DE VECES QUE
EL CAUDAL ES
MAYOR O IGUAL
AL LÍMITE
INFERIOR
% TIEMPO QUE
EL CAUDAL ES
MAYOR QUE EL
LÍMITE INFERIOR

11. 10-34.5
35-59.5
60-84.5
85-109.5
110.134.5
135-159.5
160-184.5
185-209.5
210-234.5
235-259.5
260-284.5
285-309.5
310-334.5
335-359.5
360-384.5
385-409.5
410-434.5
435-459.5
460-484.5
10
35
60
85
110
135
160
185
210
235
260
285
310
335
360
385
410
435
460
118
80
95
36
16
8
3
2
3
1
1
0
0
0
0
1
0
0
1
365
247
167
72
36
20
12
9
7
4
3
2
2
2
2
2
1
1
1
100.0
67.7
45.8
19.7
9.9
5.5
3.3
2.5
1.9
1.1
0.8
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.3
0.3
0.3

12. Figura N°07.- Curva de duración de caudalesdiarios (m3/s)
5.8.1 CALCULO DE LA DISPONIBILIDAD DE AGUA
En el cálculo de la disponibilidad de agua nos encontramos generalmente frente a dos
situaciones:
a. Caso en que la fuente de agua tiene datos de caudales.
En este caso es suficiente procesar los datos históricos de caudales tal como se
ha visto en el ítem 4. Los datos se pueden analizar estadísticamente, mediante
un análisis de frecuencia.
Lo más común es elaborar la “curva de duración” de caudales a partir de la cual
se puede determinar los caudales disponibles para un determinado nivel de
persistencia (en %). Para el caso de proyectos de riego, es suficiente trabajar con
datos mensuales. Para el caso de centrales hidroeléctricas, se debe usar datos
diarios de caudales.
b. Caso en que la Fuente de Agua No tiene Datos de Caudales.
 Uso de la formula racional modificada.
En este caso, si se trata de cuencas pequeñas, es posible utilizar la
Fórmula Racional Modificada, aunque esto no es estricto, porque esta
fórmula fue desarrollada para el cálculo de crecientes. Sin embargo, en
la práctica da buenos resultados. Cuando se trata de cuencas pequeñas,
la precipitación utilizada, es la total anual. La fórmula modificada es:
V = 1000 x C x P x A
Donde:
V = Volumen de agua de escorrentía (m3)
C = Coeficiente de escorrentía
P = Precipitación total anual media (mm) A = Área de la cuenca (Km2)
Este método debe usarse únicamente para calcular volúmenes anuales
de escorrentía superficial.
Ejemplo:
Calcular el volumen de escorrentía anual de una subcuenca que tiene un
área de 50 Km2 y cuya precipitación total anual calculada con el método

13. de las Isoyetas es 700 mm. El coeficiente de escorrentía estimado de la
cuenca es 0,40.
Solución:
De los datos: C = 0,40
A = 50 Km2
P = 700 mm
Aplicando la fórmula:
V = 1000 × 0,40 × 700 × 50
V = 14 000 000 m3
 Uso de modelo precipitación (lluvia) – escorrentía.
Cuando se requiere obtener datos mensuales de caudales, la fórmula
vista en el punto anterior a) ya no es suficiente. En este caso es necesario
utilizar un modelo que posea las características de autocorrelación que
presentan los caudales mensuales. Esto se puede conseguir mediante el
uso de un modelo “Precipitación Escorrentía” como el siguiente:
Qt = a1 + a2Qt-1 + a3Pt + a4Et
Donde:
Qt = Caudal del mes t (generado)
Qt-1 = Caudal del mes anterior (t-1) Pt
= Precipitación total del mes t a1, a2, a3, a4 = Parámetros del modelo
Et = Variable aleatoria normal
Este método da buenos resultados en la sierra peruana, y también en
zonas de selva alta. Es práctico, porque utiliza datos de precipitación
mensual que se encuentran disponibles en todas las estaciones
meteorológicas del país.
5.9 ESTUDIO DE ABASTECIMIENTO DE AGUA O BALANCE HIDRICO