B. HIDROLOGIA_v14.pdf

Informe N03 B.2 Estudio Hidrolgico

El presente informe puede ser ampliado, modificado y/o reemplazado hasta su entrega definitiva. Proyecto Ingeniera de Detalle para el Depsito de Relaves Rumichaca

B. ESTUDIOS BSICOS

B.2.

ESTUDIO

HIDROLGICO


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NDICE

B.2.1 INTRODUCCIN .......................................................................... B.2-1

B.2.2 CLIMA Y METEOROLOGA .......................................................... B.2-2

B.2.2.1 Temperatura ................................................................................. B.2-2

B.2.2.2 Evaporacin .................................................................................. B.2-3

B.2.2.3 Humedad relativa .......................................................................... B.2-3

B.2.2.4 Precipitacin ................................................................................. B.2-3

B.2.3 REVISIN DE INFORMACIN (ESTUDIOS ANTERIORES) ........ B.2-4

B.2.3.1 Estudio Presa de Relaves Rumichaca Cota 4210 ...................... B.2-4

B.2.3.2 Estudio Presa de Relaves Rumichaca Cota 4213 .....................B.2-12

B.2.3.3 Estudio Hidrolgico e Hidrogeolgico- Presa Rumichaca ............B.2-14

B.2.3.4 Estudio de Impacto de Ambiental Proyecto Toromocho .............B.2-20

B.2.3.5 Comparacin de Resultados y Comentarios ................................B.2-24

B.2.4 HIDROLOGA DE LA CUENCA RUMICHACA .............................B.2-27

B.2.4.1 Hidrografa de la Cuenca .............................................................B.2-27

B.2.4.2 Red de Estaciones Pluviomtricas ...............................................B.2-27

B.2.4.3 Hidrologa Estadstica ..................................................................B.2-29

B.2.4.4 Modelos Hidrolgicos ...................................................................B.2-38

B.2.4.5 Comparacin de Resultados y Comentarios ................................B.2-61

B.2.5 AVENIDA DE DISEO .................................................................B.2-63

B.2.5.1 Consideraciones del Estudio ........................................................B.2-63

B.2.5.2 Plan de Cierre ..............................................................................B.2-64

B.2.5.3 Anlisis de riesgo .........................................................................B.2-65

B.2.5.4 Avenida de diseo .......................................................................B.2-65

B.2.6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................B.2-66

B.2.7 ANEXOS ......................................................................................B.2-69

B.2.7.1 Figuras .........................................................................................B.2-69

B.2.7.2 Hidrologa Estadstica ..................................................................B.2-74

B.2.7.3 Modelamiento Hidrolgico .......................................................... B.2-106


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NDICE DE TABLAS

Tabla N 1Temperaturas Medias - Mximas - Mnimas ................................. B.2-2

Tabla N 2 Parmetros de la cuenca Rumichaca .......................................... B.2-5

Tabla N 3 Ubicacin de estaciones pluviomtricas (*) ................................. B.2-5

Tabla N 4 Estaciones pluviogrficas del sistema Mantaro (*) ...................... B.2-6

Tabla N 5 Clculo de altitud media, Zc (*) ................................................... B.2-6

Tabla N 6 Correlacin de datos de las Estaciones Pluviomtricas, empleando mnimos cuadrados. (*) .............................................................. B.2-8

Tabla N 7 Precipitacin vs. Altitud (*) .......................................................... B.2-9

Tabla N 8 Comparacin de resultados, Q, en m3/s .....................................B.2-11

Tabla N 9 Resumen de Valores de Precipitaciones (*) ...............................B.2-12

Tabla N 10 Precipitaciones de Diseo, Estacin Pomacocha. (*) ...............B.2-12

Tabla N 11 Parmetros empleados por VOLCAN para el modelo hidrolgico de la cuenca Rumichaca. .................................................................................B.2-13

Tabla N 12 Tabla de resumen de caudales, resultado de la modelacin. ...B.2-13

Tabla N 13 Caudales finales de modelacin hidrolgica. ............................B.2-14

Tabla N 14 Parmetros Geomorfolgicos de la cuenca de la quebrada Rumichaca...................................................................................................B.2-14

Tabla N 15 Relacin de estaciones pluviomtricas cercanas al rea del proyecto. ......................................................................................................B.2-15

Tabla N 16 Relacin de estaciones empleadas en el anlisis pluviomtrico anual y mensual ....................................................................................................B.2-15

Tabla N 17 Precipitacin total anual en el rea del proyecto para aos promedios, aos hmedos y aos secos. ....................................................B.2-16

Tabla N 18 Precipitacin total mensual en el rea del proyecto para aos promedios, aos hmedos y aos secos. ....................................................B.2-16

Tabla N 19 Tormentas de Diseo Representativas de la zona del proyecto. . B.2-17

Tabla N 20 Parmetros hidrolgicos. ..........................................................B.2-18

Tabla N 21 Mtodo del hidrograma unitario del SCS. .................................B.2-18

Tabla N 22 Parmetros empleados por Neo Ag para el modelo hidrolgico de la cuenca Rumichaca. .....................................................................................B.2-19

Tabla N 23 Caudales obtenidos por Neo Ag para diferentes periodos de retorno. ....................................................................................................................B.2-19

Tabla N 24 Caudales mximos instantneos (m3/s) ...................................B.2-20

Tabla N 25 Parmetros geomorfolgicos de la cuenca Rumichaca ............B.2-20

Tabla N 26 Estaciones pluviomtricas y periodos de registro. ....................B.2-21

Tabla N 27 Precipitacin media anual para la cuenca Rumichaca. .............B.2-21


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Tabla N 28 Prec. Mx. 24 horas para diversos periodos de retorno (mm) ..B.2-22

Tabla N 29 Descripcin de puntos de aforo en el ro Rumichaca, obtenidas por Hydro Geo. ..................................................................................................B.2-22

Tabla N 30 Caudales promedio aforados en el ro Rumichaca, Hydro Geo 2007 2008. ........................................................................................................B.2-23

Tabla N 31 Parmetros empleados por KPC para el modelo hidrolgico de la cuenca Rumichaca. .....................................................................................B.2-23

Tabla N 32 Caudales obtenidos por KPC para diferentes periodos de retorno. ....................................................................................................................B.2-24

Tabla N 33 Caudales estimados para los estudios realizados ....................B.2-24

Tabla N 34 Estaciones pluviomtricas prximas al proyecto ......................B.2-28

Tabla N 35. Ubicacin de Estaciones y Registros Disponibles ...................B.2-31

Tabla N 36. Registro de Precipitacin Mxima en 24 Horas .......................B.2-32

Tabla N 37. Resultado de las Pruebas de Bondad de Ajuste ......................B.2-34

Tabla N 38 Precipitacin Mxima en 24 horas ............................................B.2-36

Tabla N 39. Criterios para la seleccin de la Estacin Pluviomtrica. .........B.2-37

Tabla N 40 Valores numricos asignados para cada formacin o grupo geolgico. ....................................................................................................B.2-42

Tabla N 41 Clasificacin hidrolgica de los suelos (Tomado del libro de Hidrologa de Mximo Villn Bjar, Pg. 271) ..............................................B.2-43

Tabla N 42 Tipo de roca y su equivalencia con la clasificacin hidrolgica de los suelos propuesta por el SCS. ......................................................................B.2-44

Tabla N 43 Clasificacin hidrolgica de los suelos para cada Subcuenca. .B.2-45

Tabla N 44 Valores numricos asignados para cada tipo de cobertura. .....B.2-47

Tabla N 45 Clasificacin del Nmero de Curva para cada subcuenca (*) ...B.2-48

Tabla N 46 Clculo del Tiempo de retardo (tp). ..........................................B.2-53

Tabla N 47 Clculo del valor del Lag. .........................................................B.2-56

Tabla N 48 Parmetros empleados en el modelo de la cuenca Rumichaca, considerando como una subcuenca a la Presa Toromocho. ........................B.2-57

Tabla N 49 Parmetros empleados en el modelo de la cuenca Rumichaca, la Presa Toromocho es parte de la subcuenca Tunshuruco. ...........................B.2-58

Tabla N 50 Tormentas de Diseo representativas de la zona del proyecto.B.2-59

Tabla N 51 Caudal estimado de la simulacin hidrolgica Precipitacin Escorrenta, considerando como una subcuenca a la Presa Toromocho. ....B.2-60

Tabla N 52 Caudal estimado de la simulacin hidrolgica Precipitacin Escorrenta, la Presa Toromocho es parte de la subcuenca Tunshuruco. ...B.2-60

Tabla N 53 Consideraciones del estudio ....................................................B.2-63

Tabla N 54 Anlisis de riesgo .....................................................................B.2-65

Tabla N 55. Datos para la distribucin Chi cuadrado ...............................B.2-77

Tabla N 56. Resultados de la Distribucin Chi cuadrado .........................B.2-78


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Tabla N 57. Grados de libertad versus Nivel de significacin .....................B.2-79

Tabla N 58. Resultados de la Distribucin Normal ......................................B.2-80

Tabla N 59. Resultados de Distribucin Log Normal...................................B.2-83

Tabla N 60. Resultados de Distribucin Gumbel ........................................B.2-88

Tabla N 61. Valores crticos de o .............................................................B.2-90

Tabla N 62. Precipitacin Mx. 24 H en la Estacin Pomacocha ................B.2-91

Tabla N 63. Precipitacin Mx. 24 H en la Estacin Morococha ............... B.2-100

Tabla N 64. Precipitacin Mx. 24 H en la Estacin Marcapomacocha .... B.2-103

NDICE DE GRFICOS

Grfico N 1 Diagramas Doble Masa. (*) ....................................................... B.2-7

Grfico N 2. Grfica de tendencias de la Estacin Pomacocha ..................B.2-35

Grfico N 3 Esquema de la cuenca Rumichaca en el programa HEC HMS, con la subcuenca de la Presa Toromocho. .........................................................B.2-39

Grfico N 4 Esquema de la cuenca Rumichaca en el programa HEC HMS, la Presa Toromocho es parte de la subcuenca Tunshuruco. ...........................B.2-39

Grfico N 5 Esquema de programa HEC HMS. .......................................B.2-49

Grfico N 6 Esquema de programa HEC HMS. .......................................B.2-49

Grfico N 7 Hidrograma unitario sinttico de Snyder * ................................B.2-51

Grfico N 8 Esquema de programa HEC HMS. Mtodo del Hidrograma Unitario de Snyder (Transform Method). Considerando la subcuenca de la Presa Toromocho. .................................................................................................B.2-54

Grfico N 9 Esquema de programa HEC HMS. Mtodo del Hidrograma Unitario de Snyder (Transform Method). No se considera a la subcuenca de la Presa Toromocho. .......................................................................................B.2-54

Grfico N 10 Ejemplo de aplicacin del modelo Lag. ..................................B.2-55

Grfico N 11 Esquema de programa HEC HMS. Modelo Lag (Reach Method). ....................................................................................................................B.2-56

Grfico N 12 Esquema de programa HEC HMS. Modelo meteorolgico para un periodo de retorno de 100 aos. ........................................................... B.2-106



Grfico N 15 Esquema de programa HEC HMS. Especificaciones de control, considerado para todos los sistemas a simular en el programa. ................ B.2-107

Grfico N 16 Esquema de programa HEC HMS. Resultado del caudal para un periodo de retorno de 100 aos. Considerando la subcuenca de la Presa Toromocho. ............................................................................................... B.2-108


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Grfico N 19 Esquema de programa HEC HMS. Resultado del caudal para un periodo de retorno de 100 aos. No se considera a la subcuenca de la Presa Toromocho. ............................................................................................... B.2-109



NDICE DE FIGURAS

Figura NHH-001 Hidrografa de la cuenca Rumichaca...B.2-67

Figura NHH-002 Ubicaciones de estaciones Meteorolgicas e Hidrolgicas.

...B.2-68

Figura NHH-003 Usos de suelos....B.2-69

Figura NHH-004 Geologa de la cuenca Rumichaca...B.2-70

Figura NHH-005 Modelo Hidrolgico de la cuenca Rumichaca.B.2-71


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B.2.1 INTRODUCCIN

El PROYECTO RUMICHACA, el cual comprende el recrecimiento del depsito de relaves Rumichaca y la ingeniera de detalle de las obras anexas, se basa en la realizacin de estudios especializados, los cuales determinarn los parmetros de diseo de las obras a proyectarse. Entre estos estudios tenemos la hidrologa, la cual tiene por objetivo determinar el caudal de aporte de la cuenca Rumichaca en las cercanas del depsito de Relaves.

El comportamiento general de la cuenca Rumichaca ser analizado en funcin a la topografa (terreno), hidrografa (cursos de agua, lagos, manantiales, pozos, etc.) tipos y usos de suelo (geologa, geotecnia y agricultura), registros hidrolgicos y meteorolgicos (estaciones de registro como pluvimetros, evapormetros, termmetros, etc.), entre otro parmetros.

El objetivo primordial del presente estudio es la determinacin de la avenida de diseo, avenida que se basa en el caudal que se selecciona mediante el anlisis de diversos factores, con el fin de dimensionar las estructuras hidrulicas correspondientes a la derivacin de las aguas de la cueca Rumichaca.

La avenida de diseo se estimar a partir de un modelamiento hidrolgico que se basa en los registros hidrolgicos y meteorolgicos histricos, los cuales son empleados para predecir el comportamiento hidrolgico de la cuenca; estas predicciones se apoyan en las leyes probabilsticas, con lo cual debe entenderse que la informacin generada representan una posible ocurrencia. La avenida de diseo est asociada a otros conceptos como: riesgo, vulnerabilidad, importancia y costo de las obras involucradas.

El presente informe representa el avance parcial del estudio del estudio hidrolgico del proyecto de ingeniera de detalle del depsito de relaves Rumichaca, este informe puede ser ampliado, modificado y/o reemplazado hasta su entrega definitiva y de manera conjunta con todos los estudios bsicos del proyecto.



B.2.2 CLIMA Y METEOROLOGA

El clima de la provincia de Yauli (departamento de Junn), especficamente la Cuenca del ro Yauli, es frgido, con dos estaciones bien definidas: la poca de lluvias que se presenta entre noviembre y abril con precipitaciones ocasionales de nieve o granizo y la poca de sequa que abarca desde el mes de Mayo a Octubre.

Siguiendo patrn climtico de Yauli, la cuenca hidrogrfica Rumichaca muestra precipitaciones acordes a las precipitaciones presentes en la sierra central del Per, es decir, dos estaciones claramente diferenciadas: una temporada de lluvias que se extiende entre los meses de noviembre y abril, concentrando cerca del 80% de la precipitacin media anual, y una poca de estiaje que se extiende entre los meses de mayo y octubre con un perodo bastante seco entre junio y agosto.

Las temperaturas presentan fuertes gradientes diarias a lo largo de todo el ao. El clima eminentemente fro de la zona, da origen tambin a la formacin de nieve o hielo en la lnea de cumbres, entre los meses de junio y agosto principalmente con los consiguientes deshielos entre enero y marzo cuando la temperatura se eleva.

B.2.2.1Temperatura

El factor ms influyente que define el clima en el rea de estudio es su posicin altitudinal (aproximadamente a 4 500 m de altitud en promedio). Otros factores considerados fueron la latitud (entre los 11 y 12 de latitud sur), y la continentalidad o posicin con respecto al ocano. Estos factores intervienen de manera determinante en los rasgos climticos importantes tales como la amplitud trmica diaria y anual, los regmenes elicos as como en los niveles existentes de humedad, precipitacin y evaporacin. Las temperaturas estacionales son bastante similares en toda la regin, variando en razn inversa a la altitud, debido a la existencia de un gradiente trmico negativo.

Los valores registrados en las estaciones meteorolgicas de Tuctu y Pachachaca (departamento de Junn, provincia de Yauli, distritos de Morococha y Yauli respectivamente), representan la temperatura predominante en la zona de estudio y poseen una variabilidad mnima, lo cual es una caracterstica propia de estas latitudes. En la Tabla N 1 se muestra un resumen de las temperaturas mximas y mnimas registradas por las estaciones metereolgicas de Tuctu y Pachachaca.

Tabla N 1Temperaturas Medias - Mximas - Mnimas

Estacin Ubicacin

(De / Pr / Di) Temperatura Mxima (C)

Temperatura Mnima (C)

Temperatura Promedio (C)

Tuctu Golf Junn / Yauli / Morococha 18 -12 4 a 6

Pachachaca Junn / Yauli / Yauli 19 -14 4 a 5

De = Departamento Pr = Provincia Di = Distrito



B.2.2.2Evaporacin

Cerca de la zona de estudio, no se encuentran estaciones meteorolgicas con los registros de evaporacin de tanque en cuanto a calidad y cantidad suficiente. Como referencia se tiene el informe de EIA del proyecto Toromocho(1), en el cual se indica que en la caracterizacin de la evaporacin se emple informacin procedente de las estaciones de Ticlio, Pucar y Tuctu.

Los valores anuales promedio de evaporacin, segn este estudio(1), se encuentran entre los 1 180 mm y 1 262 mm.

B.2.2.3Humedad relativa

La humedad relativa en la zona de estudio se basa en parmetros tales como la temperatura y la precipitacin, as como la presencia de las cadenas montaosas andinas, que conforman pantallas para las masas de aire cargadas de humedad provenientes del oriente, constituyen los principales modeladores del comportamiento de este parmetro para la zona estudiada.

Segn el informe de EIA del proyecto Toromocho(1), la humedad relativa vara entre 54.4% y 74.8%, como valores promedio durante la temporada de lluvia y entre 43.9% y 68.5%, como valores promedio durante la temporada seca. El valor de humedad promedio a lo largo del periodo de registro es de 62.2%. En este mismo informe(1), se indica los rangos de la variacin anual de la humedad relativa, los cuales estn influenciados principalmente por los niveles de temperatura del aire, asimismo la humedad atmosfrica reportada por la estacin Tuctu vara entre 54.4% y 74.8%, como valores promedio durante la temporada de lluvia y entre 43.9% y 68.5%, como valores promedio durante la temporada seca 62.2%.

La variacin de la humedad relativa a lo largo del da est determinada principalmente por los niveles de temperatura del aire, de esta forma, el comportamiento de este parmetro se caracteriza por presentar un nivel mximo.

B.2.2.4Precipitacin

En base a los registros pluviomtricos mensuales de la estacin La Oroya, se estima que la precipitacin media anual para el rea del proyecto, es de aproximadamente 567 mm/ao. El comportamiento mensual del rgimen pluviomtrico se muestra acorde con el comportamiento regional, presentando niveles altos de precipitacin entre los meses de noviembre a marzo y niveles bajos el resto del ao.

(1) Knight Pisold Consultores S.A. Minera Chinalco Per S.A, Proyecto Toromocho,

Estudio de Impacto Ambiental, Informe Final. 2009.



B.2.3 REVISIN DE INFORMACIN (ESTUDIOS ANTERIORES)

Como parte bsica del estudio hidrolgico del proyecto, se procedi a revisar los estudios hidrolgicos relacionados a la cuenca Rumichaca. Los estudios hidrolgicos revisados por M+K fueron:

El estudio hidrolgico del expediente Presa de Relaves Rumichaca Cota 4 210.

El estudio hidrolgico del expediente Presa de Relaves Rumichaca Cota 42 13.

Estudio Hidrolgico e Hidrogeolgico

Estudio de Impacto de Ambiental Proyecto Toromocho

Estos estudios fueron entregados por VOLCAN a la empresa M+K, el cual analiz y compar las metodologas empleadas y los resultados obtenidos, a fin de obtener un marco base para la realizacin del presente estudio.

A continuacin se muestra, de manera breve, el desarrollo los estudios hidrolgicos antes mencionados, as como los resultados obtenidos por estos.

B.2.3.1Estudio Presa de Relaves Rumichaca Cota 4210

El objetivo del estudio hidrolgico (ao 2006 - 8.0.3 Hidrologa), elaborado por el consultor Jorge Diaz Collante (en adelante JDC) fue determinar los caudales de diseo de las obras de proteccin de la relavera Rumichaca. JDC dispuso de las estaciones de precipitacin (estaciones pluviomtricas) ms cercanas: Huallacocha, Pomacocha y San Cristbal. Todas estas estaciones corresponden al distrito de Yauli del departamento de Junn. Para el estudio de las precipitaciones horarias y de frecuencia, JDC seleccion adicionalmente a tres estaciones pluviogrficas del sistema de la central hidroelctrica del Mantaro: Hueque, Yauricocha y Upamayo.

JDC emple frmulas empricas para calcular la avenida de diseo, a las cuales hace mencin como metodologas limitadas y de poca precisin. JDC emple tambin, el mtodo de anlisis estadstico de frecuencia.

A) Anlisis hidrolgicos

El depsito de relaves Rumichaca se encuentra entre las cotas 4 198 m.s.n.m hasta la cota 4 214 m.s.n.m. JDC estim, una precipitacin anual superior a 800 mm/ao a los 4 214 m.s.n.m y de 1 300 mm/ao sobre los 5 000 m.s.n.m en base a planos que muestran isoyetas (no se muestra en el estudio tal plano). En la Tabla N 2 se pude apreciar los parmetros de la cuenca Rumichaca, obtenidas del estudio de JDC.



Tabla N 2 Parmetros de la cuenca Rumichaca

Cuenca Rumichaca

El rea de la Cuenca 65 Km2

Permetro de la Cuenca 46 Km

La Altura Superior de la Cuenca 5 000 m.s.n.m.

La Altura Inferior de la Cuenca 4 214 m.s.n.m.

Desnivel total (H) 766 m

Altura Media de la Cuenca 4 800 m.s.n.m.

Precipitacin Media 1 000 mm/ao

Caudal Promedio Anual 2 m3/s

Volumen Precipitado (lluvia) 60 MMC

Volumen Escurrido 27 MMC

Supera los 5 000 m.s.n.m. 40 % de 46 Km

Pendiente del Lecho 5.12 %

Longitud del Cauce 15 Km

Se menciona en el estudio de JDC un registro de slo 5 aos, en la estacin Rumichaca, mostrando un caudal mximo histrico de 5.2 m3/s, entre los aos 1968 y 1973, donde fue interrumpido el registro (el estudio no muestra los registros).

B) Red hidrometeorolgica

Para determinar la escorrenta superficial de la cuenca Rumichaca, JDC indica en el estudio, el empleo de los registros de precipitacin anual, expuesta en el plano de isoyetas anuales (no se presentan estos planos en el estudio de JDC), donde argumenta el empleo de las estaciones pluviomtricas: Huallacocha, Pomacocha y San Cristbal, debido, segn JDC, a la no existencia de ms registros de caudales en el ro Rumichaca.

Las tres estaciones pluviomtricas se encuentran en la cuenca del ro Yauli. La ubicacin geogrfica de las tres estaciones se puede apreciar en Tabla N 3.

Tabla N 3 Ubicacin de estaciones pluviomtricas (*)

Estacin Latitud Longitud Cota

m.s.n.m Inicio Ao

Promedio mm/ao

Huallacocha 1146 7606 4 400 1964 834.79

Pomacocha 1144 7608 4 266 1964 760.62

San Cristbal 1144 7603 4 700 1964 844.85

m.s.n.m: metros sobre el nivel del mar. (*) Elaborado por JDC, para la Minera Volcan S.A. Fuente: SENAMHI y Minera San Cristbal-Yauli. (Estudio de JDC, Pg. 32)



JDC tambin emple el registro de los datos de las estaciones pluviogrficas existentes en el sistema del Mantaro: Hueque, Yauricocha y Upamayo. La ubicacin geogrfica de las tres estaciones se puede apreciar en la Tabla N 4.

Tabla N 4 Estaciones pluviogrficas del sistema Mantaro (*)

Estacin Latitud Longitud Cota

m.s.n.m Intensidad

mm/h Ao

Inicio

Hueque 111418 761706 4 175 20.6 1964

Yauricocha 115736 755424 4 375 35.5 1964

Upamayo 105612 761639 4 080 12.4 1963

(*) Elaborado por JDC, para la Minera Volcan Fuente: ELECTROPERU S.A. (Estudio de JDC, Pg. 32).

C) Parmetros hidrolgicos

Altitud media de la cuenca Rumichaca

JDC, en su estudio, indica que de acuerdo a la hipsometra de la cuenca del ro Rumichaca (ver Tabla N 5), la altitud representativa de la cuenca Rumichaca (Zc) igual a los 4 800 m.s.n.m.

Tabla N 5 Clculo de altitud media, Zc (*)

COTA AREA KM2 PRODUCTO % ACUMULADO

4 200 0 0 0

4 400 1 4 400 0.017

4 600 13.22 60 812 0.220

4 800 30.39 145 872 0.507

5 000 13.19 65 950 0.220

5 100 2.2 11 220 0.037

60 288 254 1.000

Zc = 4 804 m.s.n.m

Zc: Altura representativa de la cuenca. (*) Elaborado por JDC, para la Minera Volcan S.A. (Estudio de JDC, Pg. 31).

Tiempo de concentracin

JDC calcula el tiempo de concentracin empleando la formulacin de Kirpich y la SCS, mediante la siguiente expresin:



385.03868.0

H

LTc Ecuacin N 1

Dnde: Tc = Tiempo de concentracin en horas. L = Longitud del cauce principal, Km. H = desnvel, m.

Segn el estudio hidrolgico de JDC, para una longitud de cauce de 15 Km, y un desnivel de 766 m se obtuvo un tiempo de concentracin de 1,68 horas.

D) Homogeneidad de la informacin pluviomtrica

Para homogenizar los datos de las estaciones pluviomtricas, JDC emple el diagrama de Doble Masa para examinar la inconsistencia de la informacin anual de precipitaciones sobre la regin. JDC encontr un quiebre en la pendiente de la curva de Doble Masa (ver Grfico N 1) el cual indica un cambio de proporcionalidad entre dichas cantidades o la no constancia de proporcionalidades en todos los puntos de estas cantidades acumuladas.

Grfico N 1 Diagramas Doble Masa. (*)

(*) Diagramas Doble Masa: En donde X, el valor promedio (Y1+ Y2 + Y3)/3, acumulado; y en Y: valores de Y1 = acumulado Huallacocha, Y2 = acumulado San Cristbal y Y3 = acumulado Pomacocha. Los valores Y1, Y2 e Y3 son datos de precipitacin anual (en mm) que inicia el ao 1964 hasta el ao 1978. En la estacin San Cristbal se complet los datos de precipitacin en el ao 1978 y se ha corregido los datos del ao 1967 y 1968. (Estudio de JDC, Pg. 40)



JDC examin el coeficiente de correlacin de cada estacin acumulada con el promedio (X), para lo cual empleo el mtodo de los mnimos cuadrados. Ver Tabla N 6.

Tabla N 6 Correlacin de datos de las Estaciones Pluviomtricas, empleando mnimos cuadrados. (*)

Variable Y Estacin

Huallacocha Y1

Estacin San Cristbal

Y2

Estacin Pomacocha

Y3

Coeficiente de correlacin variable X

0.9998 0.9989 0.9995

(*) Elaborado por JDC, para la Minera Volcan S.A. (Estudio de JDC, Pg. 40)

JDC encontr una correlacin significativa entre los datos pluviomtricos de las estaciones de Huallacocha y Pomacocha. JDC emple estas estaciones para determinar la variacin de las precipitaciones en funcin de las altitudes, para lo cual formul la expresin que se muestra en la Ecuacin N2, la cual fue el resultado de la verificacin de la consistencia de las estaciones Huallacocha, Pomacocha y San Cristbal.

Para la estacin San Cristbal, JDC complet analticamente los datos de registro de precipitacin del ao 1978 y corrigi los datos de los aos 1967 y 1968, para estos datos ya completados y corregidos. JDC no encontr una buena relacin entre las precipitaciones y las altitudes; adems encontr valores bajos y una correlacin inadecuada para estaciones vecinas, encontrndose estas estaciones a no ms de 8 Km de la estacin San Cristobal. JDC present una correlacin altitud vs precipitacin, incluyendo las estaciones pluviogrficas Yauricocha y Hueque, descendiendo el coeficiente de correlacin a un valor de 0,54. Finalmente, JDC descart el empleo de las estaciones San Cristbal y Yauricocha, pero mantuvo la informacin de la Estacin Hueque (a 60 Km de distancia) para los estudios de tormentas.

REGIONALPZ 8568.1971.2849 ..Ecuacin N 2

Dnde: Z = Cota en m.s.n.m P = precipitacin anual en mm/ao

Grafico N 1 Precipitaciones anuales vs. Cotas en el mbito regional. (*)



(*) JDC realizo una correlacin, ajustada por mnimos cuadrados entre las precipitaciones anuales y las cotas en el mbito regional. Valores promedio de 15 aos de informacin mensual de precipitacin de los aos 1964 hasta 1978. (Estudio de JDC, Pg. 34)

JDC expresa en su estudio la existencia de las isoyetas anuales (no se presentan los planos de isoyetas anuales en dicho estudio), las cuales emple para obtener la precipitacin media sobre la cuenca del ro Rumichaca. JDC obtuvo una precipitacin media de 1000 mm/ao. En la Tabla N 7 se puede apreciar la tabulacin de precipitacin vs altitud.

Tabla N 7 Precipitacin vs. Altitud (*)

P. mm/ao Cota, en m.s.n.m

800 4300

900 4500

1000 4700

1100 4900

1200 5100

(*) Elaborado por JDC, para la Minera Volcan S.A. (Estudio de JDC, Pg. 34).

E) Estimacin de Avenidas de la Cuenca del Ro Rumichaca.

JDC, en su estudio hidrolgico, emple los datos de las 3 estaciones pluviomtricas (medicin de la lluvia diaria, y no la lluvia horaria) del sistema de la central hidroelctrica del Mantaro, para la determinacin de las avenidas de la cuenca Rumichaca en la cercanas de la relavera Rumichaca. JDC emplea los datos de la estacin Hueque (datos de registro desde el ao 1964) del Proyecto Mantaro, para obtener curvas de Intensidad - Tiempo - Duracin, con las cuales le permiti estimar, para el tiempo de concentracin de 1.68 horas de duracin, de intensidad de 30 mm/hora, correspondiente a eventos de precipitacin probable para un periodo de retorno de 100 aos y una intensidad de 37 mm/hora, correspondiente a eventos de precipitacin probable para un periodo de retorno de 500 aos.

F) Estimacin de Avenidas aplicando Formulas Empricas.

JDC emple formulas empricas para estimar la avenida de diseo, las cuales menciona en el estudio como mtodo limitado y de poca precisin.

Mtodo de Creager 48.0936.0

59.230.1

AA

KQ .. Ecuacin N 3

Q = caudal (m3/s) A = rea de drenaje (km2)



K = coeficiente que depende de las caractersticas fisiogrficas de la cuenca. Mtodo de Iszkowski.

1000

KmhAQ Ecuacin N 4

Q = caudal (m3/s) A = rea de drenaje (Km2) K = coeficiente que depende de la morfologa de la cuenca m = coeficiente que depende del rea de la cuenca. h = precipitacin media anual (mm)

Segn el estudio hidrolgico de JDC, para un rea de drenaje de 65 km2, con un coeficiente morfolgico de cuenca de 0.36, un coeficiente de rea de 7.81 y una precipitacin media anual de 1 208 mm, se obtuvo un caudal de 156 m3/s.

Mtodo racional, segn Ven t. Chow

CIAsQ .Ecuacin N 5

Q = caudal (pie3/s) A = rea de drenaje (acres) I = intensidad de precipitacin media (pulg/h) C = coeficiente de escorrenta (0,05 a 0,90) s = factor de conversin de unidades (0.02832)

Segn el estudio hidrolgico de JDC, para un periodo de retorno de 100 aos, en un rea de 14826 acres, con una intensidad de precipitacin 1.18 pulg/h (29.972 mm/h), con un tiempo de concentracin de 1.68 h, un coeficiente de escorrenta de 0.56 y un factor de conversin de unidades de 0.02832; se obtuvo un caudal de 277 m3 / s.

Segn el estudio hidrolgico de JDC, para un periodo de retorno de 500 aos, en un rea de 14826 acres, con una intensidad de precipitacin 1.48 pulg/h (37.084 mm/h) para un tiempo de concentracin de 1.68 h, con un coeficiente de escorrenta de 0.62 y un factor de conversin de unidades de 0.02832 se obtuvo un caudal de 371 m3 / s.

Mtodo brasileo, descarga Mxima.

El estudio hidrolgico de JDC, no muestra el desarrollo del mtodo Brasileo de descarga mxima.

Mtodo Getty-McHughs.

El estudio hidrolgico de JDC, no muestra el desarrollo del mtodo Getty-McHughs.



G) Estimacin de avenidas mediante anlisis estadsticos

El estudio hidrolgico de JDC, basndose en la Ley de Distribucin de Valores Extremos propuesta por Gumbel y la frmula general de Ven Te Chow, emple la siguiente expresin:

KQmQt ..Ecuacin N 6

Dnde:

Qt = Avenida con t aos de periodo de retorno. Qm = Media de los valores extremos de caudales, de la serie de registros. K = Factor que depende de los aos de registro y del periodo de Retorno. () = Desviacin estndar de los valores extremos de caudales, de la serie de registros. JDC menciona en su estudio que no se dispone de registro de los valores extremos de caudales del ro Rumichaca, con el fin de desarrollar el mtodo de anlisis estadstico de frecuencia; en consecuencia, JDC emple el registro de los valores extremos de caudales del ro Pachacayo (no se presentan estos registros en el estudio de JDC). Finalmente JDC obtuvo avenidas para el ro Rumichaca para un periodo de retorno de 100 aos y para un periodo de retorno de 500 aos.

H) Avenida de diseo

En el estudio de JDC se menciona el desarrollo de diferentes mtodos para la obtencin de avenidas de diseo, algunos de estos mtodos no son detallados en el estudio, pero si presenta sus respectivos resultados (ve Tabla N 8) para un periodo de retorno de 100 y 500 aos.

Tabla N 8 Comparacin de resultados, Q, en m3/s

MTODO Q

(TR=100) m

3/s

Q (TR=500)

m3/s

Q mx. m

3/s

q (m

3 / s / Km

2)

Creager 888 14.80

Iszkowski 156 2.40

Racional-Chow 277 371 5.70

SCS 82 102 1.50

Brasilero -Racional 53 65 1.00

Getty-McHughs 32 0.50

Comparacin Estacin Pachacayo 17 0.27

Comparacin Estacin Pachacayo 23 0.35

Finalmente, el estudio hidrolgico de JDC determina que la avenida de diseo ser el caudal para un periodo de retorno de 500 aos cuyo valor es de 23 m3/s.



B.2.3.2Estudio Presa de Relaves Rumichaca Cota 4213

Con el objeto de realizar la ampliacin de la relavera denominada Rumichaca, la minera VOLCAN S.A.A (en adelante VOLCAN), realiz los estudios hidrolgicos en la cuenca Rumichaca para obtener la avenida de diseo con el cual se dimensionara las estructuras hidrulicas (Modelacin Hidrolgica Ro Rumichaca, Julio 2008). VOLCAN emple para el estudio, estaciones metereolgicas controladas por las empresas Electroperu y Centromin; adems, VOLCAN menciona que por la escasez de datos, procedieron a realizar estimaciones mediante metodologas empricas. La metodologa empleada para la estimacin de los caudales mximos con una probabilidad de ocurrencia de 100 y 500 aos, fue con el mtodo formulado por el Servicio de Conservacin de Suelos (SCS), para el cual empleo el programa HEC - HMS.

A) Informacin hidrolgica.

VOLCAN calcul la precipitacin de diseo, en base a los registros de precipitaciones mximas en 24 horas, para el cual VOLCAN emple los registros de las estaciones pluviomtricas Pomacocha y Marcapomacocha para diferentes periodos de retorno. Las precipitaciones mximas en 24 horas estimadas por VOLCAN para los diferentes periodos de retorno se pueden observar en la Tabla N 9.

Tabla N 9 Resumen de Valores de Precipitaciones (*)

ESTACIN PERIODO DE RETORNO (aos)

2 5 10 15 25 50 100 200 500 Mximo

Registrado

Marcapomacocha (4 400msnm)

24.81 31.05 35.53 38.18 41.60 46.44 51.55 56.98 64.74 45.6

Pomacocha (4 260msnm)

25.44 32.25 36.76 39.30 42.45 46.68 50.87 55.05 60.56 55.96

(*) Elaborado por VOLCAN (Modelacin Hidrolgica Ro Rumichaca, Pg. 14)

Las precipitaciones calculadas por VOLCAN, para los diferentes periodos de retorno, en las 2 estaciones son del mismo orden de magnitud. VOLCAN menciona en el estudio, la existencia de mayor cantidad de aos registrados en la estacin Pomacocha. VOLCAN seleccion los registros de la estacin Pomacocha. Ver Tabla N 10.

Tabla N 10 Precipitaciones de Diseo, Estacin Pomacocha. (*)

Descripcin Precipitacin

(mm)

Periodo de Retorno 100 aos 50.87

Periodo de Retorno 500 aos 60.60

(*) Mxima precipitacin registrada = 55.96 mm.



B) Modelamiento hidrolgico.

Para el clculo de los caudales mximos, VOLCAN empleo el mtodo del nmero de curva del SCS y el hidrograma unitario de Snyder, con ayuda del programa HEC - HMS (Hydrologic Engineering Centers Hydrologic Modeling System US Army Corps). VOLCAN menciona en el estudio que el mtodo SCS emplea los parmetros como el nmero de curva, la abstraccin inicial y el porcentaje (del rea total de la cuenca) de impermeabilidad; VOLCAN tambin menciona que, para el hidrograma unitario de Snyder emplea los parmetros tp (tiempo de retardo, en horas) y Cp (coeficiente pico, adimensional). Se puede ver en la Tabla N 11 los valores de los parmetros empleados por VOLCAN para el modelamiento de la cuenca Rumichaca.

VOLCAN menciona en el estudio, que el lmite para la aplicacin del mtodo del SCS en una sola cuenca es de 2000 acres (equivale aproximadamente a 10 km2); si la cuenca excede esta rea, se debe dividir en reas ms pequeas y transitar los flujos obtenidos en las subcuencas aguas arriba. En base a esto, VOLCAN realiz una subdivisin en cuencas menores a 10km, encontrando 47 subcuencas en total para la cuenca Rumichaca.

Tabla N 11 Parmetros empleados por VOLCAN para el modelo hidrolgico de la cuenca Rumichaca.

Separacin de la precipitacin neta o efectiva

Transformacin de la precipitacin neta a escorrenta

directa Flujo Base

Trnsito de caudales en los cauces

Modelo del Numero de Curva del SCS

Hidrograma Unitario de Snyder

Abstraccin inicial : 8.27 mm (1)

Nmero de Curva : 86 - 74

(2)

Impermeabilidad : 1% (3)

Tiempo de retardo tp : 1.8 h (4)

Factor de pico Cp : 0.6

No se menciona en

el estudio

No se menciona en el

estudio (1)

Abstraccin inicial de una subcuenca, de un total de 47 subcuencas. (2)

Valores del Nmero Curva en la Cuenca del Ro Rumichaca. (3)

Impermeabilidad de una subcuenca, de un total de 47 subcuencas. (4)

Tiempo de retardo promedio, de un total de 47 subcuencas.

Para el modelamiento hidrolgico VOLCAN distribuye la precipitacin total en un periodo de 24 horas; para esto VOLCAN emple la distribucin de lluvia igual a la del tipo I y a la precipitacin registrada en la estacin pluviomtrica Yasac - San Cristbal (estacin operada por VOLCAN) el da 12/11/06. VOLCAN estima los caudales para cada periodo de retorno y para cada tipo de tormenta. En la Tabla N 12 se muestra el resumen de los resultados de la modelacin hidrolgica.

Tabla N 12 Tabla de resumen de caudales, resultado de la modelacin.

CUENCA

Modelo meteorolgico Caudales para diferentes TR

Periodo de Retorno (TR)

Precipitacin Tormenta hipottica

RUMICHACA

100 aos 50.87 mm 12/11/2006 19.68 m

3/s

Tipo I 20.52 m3/s

500 aos 60.6 mm 12/11/2006 27.50 m

3/s

Tipo I 29.50 m3/s



La modelacin hidrolgica realizada por VOLCAN da como resultado caudales del mismo orden de magnitud entre el hidrograma de diseo tipo I y la lluvia normalizada del 12/11/06 de la estacin Yasac - San Cristbal. VOLCAN seleccion los caudales de la modelacin, en base a la lluvia normalizada del 12/11/06 (ver Tabla N 13), debido a que esta lluvia se asemeja al tipo de lluvia que ocurre en el Per.

Tabla N 13 Caudales finales de modelacin hidrolgica.

CUENCA Periodo de Retorno Q

(m3/s)

RUMICHACA 100 aos 19.68

500 aos 27.50

B.2.3.3Estudio Hidrolgico e Hidrogeolgico- Presa Rumichaca

Con el objeto de realizar el recrecimiento de la presa de relaves Rumichaca, la empresa consultora Neo Ag PERU S.A.C (en adelante Neo Ag) realiz los estudios hidrolgicos de la cuenca Rumichaca (Estudio Hidrolgico e Hidrogeolgico, Julio 2009). Neo Ag emplea en el estudio, el rgimen hidrometeorolgico de la cuenca Rumichaca para obtener el clculo de la escorrenta y la tasa de infiltracin; para esto Neo Ag, utiliza los datos de los registros mensuales histricos, de estaciones pluviomtricas representativas de la cuenca Rumichaca.

Neo Ag menciona en el estudio, que la informacin hidrometeorolgica empleada la obtuvo de estudios hidrolgicos de la zona: Estudio Hidrolgico a nivel de lnea base, Unidad Yauli (BISA, Noviembre 2007) y el Estudio Hidrogeolgico del mbito de la UEA Ticlio (BISA, Enero 2008). En la Tabla N 15 se puede ver las estaciones pluviomtricas empleadas por Neo Ag.

A) Caracterizacin fisiogrfica.

En la Tabla N 14 se presenta un resumen de los parmetros de la cuenca Rumichaca obtenidas del estudio de Neo Ag.

Tabla N 14 Parmetros Geomorfolgicos de la cuenca de la quebrada Rumichaca

Parmetro Valor

rea 63.73 km2

Permetro 41.66 km

Longitud de curso 13.36 km

Altitud mxima 5 050 m.s.n.m.

Altitud mnima 4 200 m.s.n.m.

Altitud Media 4 625 m.s.n.m.

Pendiente Media de cuenca 6.4 %

Coeficiente de Compacidad 1.47 ( Adimensional)

Factor de forma 0.36 ( Adimensional)



B) Caracterizacin hidrometereolgica.

Para estudiar el rgimen hidrometeorolgico de la cuenca Rumichaca, Neo Ag analiza los registros histricos y realiza visitas de campo, para as poder estimar las magnitudes de los flujos representativos. Neo Ag menciona en el estudio que emple los registros de las estaciones pluviomtricas cercanas al proyecto (presa relavera Rumichaca), ver Tabla N 15.

Tabla N 15 Relacin de estaciones pluviomtricas cercanas al rea del proyecto.

Estacin Este (m) Norte (m) Altitud

(m.s.n.m) Periodo de

registro Operador

San Cristbal 376513.8 8698998.6 4680 1952 - 1992 SENAMHI CENTROMIN

Pomacocha 378308.1 8704535.7 4260 1957 - 1995 SENAMHI CENTROMIN

Yauli 381919.9 8710079.5 4141 1997 - 2006 SENAMHI

Pachachaca 387350.2 8715629.5 4000 1957 - 2006 SENAMHI

ELECTROANDES

Morococha 376440.0 8717431.2 4540 1947 - 1995 SENAMHI CENTROMIN

Huascacocha 381891.8 8717452.4 4500 1955 - 1995 SENAMHI CENTROMIN

Marcapomacocha 356347.9 8739465.5 4479 1969 1999 2001 - 2004

SENAMHI

m.s.n.m: metros sobre el nivel del mar.

Neo Ag analiza los datos de los registros de las estaciones de la Tabla N 15, mediante observaciones grficas y anlisis estadstico. Los criterios de eleccin de Neo Ag fueron definidos en funcin de un anlisis de doble masa de los registros para cada estacin pluviomtrica. Neo Ag opt por trabajar con las estaciones de la Tabla N 16.

Tabla N 16 Relacin de estaciones empleadas en el anlisis pluviomtrico anual y mensual

Estacin Este (m) Norte (m) Altitud

(m.s.n.m) Longitud de

registro (aos)

Distancia a la zona del

proyecto (Km)

San Cristbal 376513.8 8698998.6 4680 41 7.6

Pomacocha 378308.1 8704535.7 4260 39 1.7

Pachachaca 387350.2 8715629.5 4000 39 12.7

Morococha 376440.0 8717431.2 4540 49 11.3

Huascacocha 381891.8 8717452.4 4500 41 11.6

Neo Ag emplea una correlacin estadstica con el modelo HEC 4 (programa que permite completar y extender los registros hidromtricos medios mensuales) teniendo como estacin base la estacin Pachachaca para la extensin de los registros pluviomtricos hasta el ao 2006 (ltimo ao de registro de la estacin Pachachaca) y para completar los datos faltantes desde el 1947 (ao de inicio de registro de la estacin Morococha). Neo Ag concluye en el estudio que solo las estaciones de la Tabla N 16 son las que cuentan con el periodo adecuado en cuanto a consistencia y longitud minima de 20 aos a ms.



B.1 Precipitaciones Anuales Y Mensuales.

En el estudio de Neo Ag se describe el comportamiento hidrolgico temporal y espacial de cada una de las estaciones de la Tabla N 16. Una vez conocido el comportamiento temporal y espacial de estas estaciones, Neo Ag procedi a emplear un anlisis de regresin lineal entre la Altitud y Precipitacin para los aos promedios (Neo Ag encontr una buena correlacin), aos hmedos (Neo Ag encontr una buena correlacin) y aos secos (Neo Ag encontr un comportamiento distinto, justificando el resultado por la interferencia en el registro para aos secos); Neo Ag encontr coeficientes de regresin muy aceptables.

Los resultados de Neo Ag se pueden ver en la Tabla N 17 y la Tabla N 18, los cuales Neo Ag obtuvo mediante la interpolacin lineal con la estacin Pomacocha. Neo Ag menciona en el estudio que, eligi esta estacin porque se ubica a solo 1.7 Km de la zona de estudio y presenta caractersticas climticas semejantes al rea de inters.

Tabla N 17 Precipitacin total anual en el rea del proyecto para aos promedios, aos hmedos y aos secos.

Rgimen P promedio

mm P hmedo

mm P seco

mm

ANUAL 722.2 879.3 577.1

P: Precipitacin (mm)

Tabla N 18 Precipitacin total mensual en el rea del proyecto para aos promedios, aos hmedos y aos secos.

MES P promedio P hmedo P seco

mm mm mm

ENE 105.2 132.0 81.5

FEB 124.9 154.7 107.8

MAR 130.6 157.9 103.1

ABR 60.6 73.0 50.4

MAY 23.6 24.9 22.2

JUN 10.7 12.7 11.8

JUL 8.2 10.2 6.0

AGO 14.4 13.0 8.0

SET 33.1 33.4 32.2

OCT 53.1 61.6 40.5

NOV 64.4 91.2 42.4

DIC 93.2 114.5 71.2

P: Precipitacin (mm)



B.2 Precipitacin mxima en 24 horas.

Neo Ag en base a las tormentas de diseo calculadas con el registro de las precipitaciones mximas en 24 horas en las estaciones pluviomtricas Marcapomacocha, Pomacocha y Morococha, para los diferentes periodos de retorno, estimo los caudales de avenida.

Neo Ag menciona en el estudio la seleccin de la estacin Pomacocha (ver Tabla N 19) como estacin representativa para la zona del proyecto, porque la estacin Pomacocha est ubicada a solo 1.7 km de la zona de estudio y se encuentra a una cota de 4260 m.s.n.m (cota muy prxima a la cota del proyecto 4200 m.s.n.m).

Tabla N 19 Tormentas de Diseo Representativas de la zona del proyecto.

Perodo de Retorno (aos) Precipitacin Mxima

en 24 horas (mm)

10 48.9

25 59.1

50 66.9

100 74.6

500 93.3

Mx. Histrico (1988) 64.9

C) Estimacin de caudales mximos instantneos.

Neo Ag menciona en el estudio que no dispona de informacin histrica de las mximas descargas en la cuenca en estudio, por esto Neo Ag estima los caudales en funcin de los valores de las precipitaciones mximas en 24 horas de duracin, para los diferentes periodos de retorno. Para tal fin Neo Ag emplea el mtodo del Hidrograma Unitario del Servicio de Conservacin de Suelos (SCS) y la metodologa del modelamiento hidrolgico (para el cual empleo el programa HEC- HMS).



C.1 Aplicacin del hidrograma unitario SCS

A continuacin se muestra la metodologa empleada en el estudio hidrologico de Neo Ag para la estimacin de caudales, para diferentes periodos de retorno. En la Tabla N 20 se presenta los parmetros hidrolgicos empleados por Neo Ag y en la Tabla N 21 se presenta los factores del mtodo del hidrograma unitario del SCS empleados por Neo Ag.

Tabla N 20 Parmetros hidrolgicos.

TIEMPO DE CONCENTRACIN (horas) (*) PRECIPITACION MAXIMA (mm)

PERIODO DE RETORNO (aos) KIRPICH HATHAWAY

BRANSBY - WILLIAMS

US CORPS OF

ENGINEERS (TEMEZ)

MEDIA GEOMETRICA

10 25 50 100 500

1.41 1.83 3.72 3.63 2.43 48.9 59.1 66.9 74.6 93.3

(*) En el estudio de Neo Ag emplea distintos mtodos para la estimacin del tiempo de concertacin. Para los clculos posteriores emplea la media geomtrica de los tiempos de concentracin obtenidos por cada mtodo.

Tabla N 21 Mtodo del hidrograma unitario del SCS.

AREA A

(Km2)

TIEMPO DE

RETRASO Tr

(horas)

TIEMPO PICO

Tp (horas)

TIEMPO BASE

Tb (horas)

CAUDAL UNITARIO

qp (m

3/s/mm)

NUMERO DE CURVA

N (adimensional)

LLUVIA EFECTIVA Pe (mm) PERIODO DE RETORNO (aos)

CAUDAL MAXIMO (m3/s)

PERIODO DE RETORNO (aos)

10 25 50 100 500 10 25 50 100 500

63.73 1.21 4.33 11.56 3.06 69 4.9 8.8 12.3 16.2 26.9 14.9 26.8 37.5 49.5 82.3



C.2 Aplicacin del modelamiento hidrolgico.

Para el clculo de los caudales mximos, la empresa Neo Ag empleo el mtodo del nmero de curva del SCS y el hidrograma unitario del SCS, con ayuda del programa HEC - HMS (Hydrologic Engineering Centers Hydrologic Modeling System US Army Corps). Neo Ag menciona en el estudio que el mtodo SCS emplea los parmetros como el nmero de curva, la abstraccin inicial y el porcentaje (del rea total de la cuenca) de impermeabilidad; tambin menciona que para el hidrograma unitario del SCS emplea el parmetro tp (tiempo de retardo, en minutos). Se puede ver en la Tabla N 22 los valores de los parmetros empleados por Neo Ag para el modelamiento de la cuenca Rumichaca y en la Tabla N 23 los resultados obtenidos el modelamiento para cada periodo de retorno.

Tabla N 22 Parmetros empleados por Neo Ag para el modelo hidrolgico de la cuenca Rumichaca.


Transformacin de la precipitacin neta a escorrenta directa

Flujo Base Trnsito de caudales en los cauces

Modelo del Numero de Curva del SCS Hidrograma Unitario del SCS Sin Flujo Base

Abstraccin inicial: (*) Nmero de Curva: 69 y 74

Impermeabilidad: (*)

Tiempo de retardo tp = 87.60 min.

Se desprecia el flujo base

No se menciona en el estudio

(*) En el estudio de Neo Ag no se menciona ningn valor.

Tabla N 23 Caudales obtenidos por Neo Ag para diferentes periodos de retorno.

CUENCA

Modelo meteorolgico Tormenta hipottica Tipo II Caudales para diferentes

TR Periodo de retorno (TR)

Precipitacin

RUMICHACA

10 aos 48.92 mm 30.17 m3/s

25 aos 59.14 mm 43.04 m3/s

50 aos 66.85 mm 53.84 m3/s

100 aos 74.64 mm 65.21 m3/s

500 aos 93.29 mm 92.25 m3/s

C.3 Comparacin de resultados

Neo Ag realiz una comparacin de los resultados obtenidos mediante las metodologas del Hidrograma Unitario SCS y el modelamiento hidrolgico empleando el programa HEC - HMS; en donde obtuvo una variacin mxima del 103% y una mnima del 3% entre los caudales obtenidos para 10, 25, 50, 100 y 500 aos de periodo de retorno. Neo Ag menciona en el estudio que los resultados obtenidos en el modelamiento hidrolgico de la cuenca con el programa HEC - HMS son los definitivos. Ver Tabla N 24.



Tabla N 24 Caudales mximos instantneos (m3/s)

CUENCA 10 aos 25 aos 50 aos 100 aos 500 aos

RUMICHACA 30.2 43.0 53.8 65.2 92.3

B.2.3.4Estudio de Impacto de Ambiental Proyecto Toromocho

Con el objeto de realizar el Estudio de Impacto Ambiental del Proyecto Toromocho para la minera Chinalco Peru S.A. la empresa consultora Knight Pisold Consultores S.A. (en adelante KPC), realiz los estudios hidrolgicos en las cuencas de Yauli, Rumichaca, Tunshuruco, Pucar y Huascacocha (3.1.8 Hidrologia, Octubre 2009). KPC emplea en el estudio, el rgimen hidrometeorolgico de las cuencas para obtener resultados de escorrenta, para esto, KPC emplea los datos de los registros de estaciones pluviomtricas, representativas para cada cuenca. Los resultados de la revisin del presente estudio restringen al estudio hidrolgico de la cuenca Rumichaca.

A) Caracterizacin fisiogrfica.

En la Tabla N 25 se presenta un resumen de los parmetros de la cuenca Rumichaca obtenidas del estudio de KPC.

Tabla N 25 Parmetros geomorfolgicos de la cuenca Rumichaca

Parmetro Valor

rea 66.10 Km2

Permetro 45.43 Km

Pendiente Media 34.80 %

Altitud Mxima 5 050 m

Altitud Mnima 4 200 m

Altitud Media 4 625 m

Longitud ro 14.98 Km

Pendiente del cauce principal 5.68 %

Coeficiente de Compacidad 1.56 (adimensional)

Factor de Forma 0.29 (adimensional)

B) Rgimen pluviomtrico.

KPC menciona en el estudio, el anlisis de los registros histricos de las estaciones hidrometeorolgicas cercanas al proyecto Toromocho (ver Tabla N 26), asimismo KPC comenta en el estudio que emple informacin hidrometeorolgica recopilado de estudios anteriores.

En el estudio de KPC se menciona que cada serie de datos de precipitacin de las estaciones consideradas ha pasado por etapas de observacin, correccin y anlisis. Para los datos faltantes de los registros, KPC completa los datos con el



mtodo del promedio mensual, solo en aquellos aos con menos de seis datos faltantes por ao. KPC menciona en el estudio que para el rgimen de precipitaciones anuales y precipitaciones mensuales, a fin de evaluar la influencia del Fenmeno El Nio en la zona de estudio, analiz los registros de las estaciones para condiciones de ocurrencia y no ocurrencia del fenmeno, para tal fin KPC solo tom en cuenta los eventos extraordinarios del ao 1983 (no se presenta este anlisis en el estudio de KPC).

KPC menciona en el estudio que debido a la poca informacin de las estaciones pluviomtricas operadas por Chinalco, estas estaciones se encuentran en el proyecto Toromocho, solo presenta valores de precipitacin anual.

Tabla N 26 Estaciones pluviomtricas y periodos de registro.

KPC emple la informacin de precipitacin media anual de las estaciones (tanto de las operadas por SENAMHI como por Chinalco) para elaborar la relacin Precipitacin Altitud; KPC emplea esta relacin para estimar la precipitacin media anual para la cuenca Rumichaca. Ver Tabla N 27.

Tabla N 27 Precipitacin media anual para la cuenca Rumichaca.

Cuenca Altitud media (m) Precipitacin media anual (mm)

Rumichaca 4 625 862.7



B.1 Precipitacin mxima en 24 horas.

KPC analiz las precipitaciones mximas en 24 horas de las estaciones Casapalca, Morococha, Pomacocha y San Cristbal con pruebas de bondad de ajuste, obteniendo valores de precipitacin correspondientes a diferentes periodos de retorno como se muestra en la Tabla N 28.

Tabla N 28 Prec. Mx. 24 horas para diversos periodos de retorno (mm)

* KPC menciona en el estudio que esta serie de datos es obtenida por Electroandes. ** KPC menciona en el estudio que estos valores son recogidos del estudio de Saltgitter, 2000. En el estudio de KPC se menciona que la precipitacin mxima probable (PMP) fue estimada por la empresa consultora Golder Associates en el ao 2007 (para el cual la consultora Golder Associates emple los registros de la estacin Morococha) el cual da un valor de 201 mm.

C) Rgimen de descargas.

C.1 Rgimen hidrolgico de cursos principales.

En el estudio de KPC menciona que el ro Rumichaca fue monitoreado por la empresa consultora Hydro Geo en los puntos que se describen en la Tabla N 29 y menciona que en dicho estudio se determin un caudal promedio de 0.57 m3/s, a la salida de la cuenca Rumichaca, antes del ingreso al canal de Pomacocha, en base a los datos recopilados durante el periodo de monitoreo 2007 2008. Los resultados se presentan en la Tabla N 30.

Tabla N 29 Descripcin de puntos de aforo en el ro Rumichaca, obtenidas por Hydro Geo.



Tabla N 30 Caudales promedio aforados en el ro Rumichaca, Hydro Geo 2007 2008.

C.2 Estimacin de caudales mximos instantneos.

KPC estima los caudales mximos instantneos en funcin de los valores de las precipitaciones mximas en 24 horas, para los diferentes periodos de retorno. Para tal fin KPC emple el mtodo del nmero de curva del SCS y el hidrograma unitario, con ayuda del programa HEC - HMS (Hydrologic Engineering Centers Hydrologic Modeling System US Army Corps). Se puede ver en la Tabla N 31. los valores de los parmetros empleados por KPC para el modelamiento de la cuenca Rumichaca y en la Tabla N 32 los resultados obtenidos el modelamiento para cada periodo de retorno.

Tabla N 31 Parmetros empleados por KPC para el modelo hidrolgico de la cuenca Rumichaca.


Transformacin de la precipitacin neta a escorrenta directa

Flujo Base Trnsito de caudales en los cauces

Modelo del Numero de Curva del SCS Hidrograma Unitario

Abstraccin inicial: ... (*) Nmero de Curva: 82 (**)

Impermeabilidad: ... (*)

No se menciona la metodologa empleada

para el Hidrograma Unitario

No se menciona

en el estudio

No se menciona en

el estudio

(*) No se menciona ningn valor. (**) Numero de Curva representativo para la cuenca analizada.



Tabla N 32 Caudales obtenidos por KPC para diferentes periodos de retorno.

CUENCA

Modelo meteorolgico Tormenta hipottica Tipo II Caudales para diferentes

TR Periodo de retorno (TR)

Precipitacin (*)

RUMICHACA

2 aos mm 22.75 m3/s 5 aos mm 53.06 m3/s 10 aos mm 79.48 m3/s 25 aos mm 113.72 m3/s

50 aos mm 145.12 m3/s

100 aos mm 174.67 m3/s

200 aos mm 205.91 m3/s

500 aos mm 249.21 m3/s (*) KPC menciona en el estudio que los caudales mximos instantneos, para las cuencas analizadas por el estudio de KPC (cuencas de Yauli, Rumichaca, Tunshuruco, Pucar, Huascacocha), han sido estimados en funcin de la precipitacin en 24 horas representativa para sus cuencas. Por lo tanto en el estudio de KPC no especifica que estaciones empleo para obtener los caudales mximos instantneos en la cuenca Rumichaca.

B.2.3.5Comparacin de Resultados y Comentarios

Luego de revisar cada estudio, se puede apreciar que las metodologas empleadas para obtener las avenidas mximas probables, se asemejan entre s (en el caso de tres estudios) y difieren notoriamente con uno de ellos. En la Tabla N 33, se puede apreciar los caudales mximos estimados en cada estudio.

Tabla N 33 Caudales estimados para los estudios realizados

Estudio Modelo Hidrolgico Caudales para diferentes periodos

de Retorno (m3/s)

TR = 100 aos TR = 200 aos TR =500 aos

JDC Semejanza de Cuencas 17.00 (1)

23.00

VOLCAN Precipitacin-Escorrenta 19.68 (1)

27.50

Neo Ag Precipitacin-Escorrenta 65.21 (1)

92.25

KPC Precipitacin-Escorrenta 174.67 205.91 249.21 (1)

Los estudios de JDC, VOLCAN y Neo Ag no estimaron caudales para un periodo de retorno de 200 aos.

A) Estudio JDC

El estudio elaborado por JDC, analiza diferentes estaciones pluviomtricas como Huallacocha, Pomacocha y San Cristbal, los cuales no fueron empleados como mtodo alguno para la obtencin de los caudales de la cuenca del ro Rumichaca. Asimismo, analiz las estacin pluviogrfica Hueque con el fin de estimar curvas de Intensidad Tiempo Duracin. Los datos registrados por las estaciones (informacin base para la comparacin) no se muestra en dicho



estudio. Estas curvas slo son empleadas para estimar caudales para periodos de retorno de 100 aos y 500 aos mediante el mtodo racional.

Dicho estudio (JDC), emple el anlisis estadstico de frecuencia de los registros de los valores extremos de caudales del ro Pachacayo (cuenca ubicada 60 km de la zona de estudio), la cual no pertenece a la cuenca de Yauli (cuenca que contiene a la cuenca Rumichaca). Los parmetros de comparacin y semejanza entre las cuencas en mencin, no se menciona en el estudio.

La metodologa empleada por JDC difiere completamente de las metodologas empleadas en otros estudios, por lo que resulta poco factible analizar su metodologa de manera comparativa.

B) Estudio VOLCAN

El estudio de VOLCAN considera al modelo hidrolgico precipitacin escorrenta como modelo representativo de la cuenca Rumichaca, a fin de obtener caudales mximos. Para este modelo, VOLCAN seleccion la estacin pluviomtrica Pomacocha sobre otras estaciones, argumentando esta seleccin debido a la existencia de mayor cantidad de aos registrados en comparacin con la estacin Marcapomacocha (estacin analizada tambin por VOLCAN).

Dicho estudio considera un hietograma de diseo en base a los registros de la estacin pluviogrfica San Cristobal (registro de 2 aos), el cual fue comparado con el hietograma sinttico tormenta Tipo I (propuesta por la NRCS, ex SCS), hietograma relacionado con las costas del noreste de los Estados Unidos, donde la influencia del Ocano Pacfico es preponderante y el efecto orogrfico no es partcipe de este tipo de lluvias.

El estudio realizado por VOLCAN compara el resultado de sus caudales obtenidos mediante el modelamiento hidrolgico con el programa HEC-HMS, con el estudio de evaluacin del potencial hidroelctrico nacional (Tomo IV, Atlas de Hidrologa, biblioteca del Ministerio de Ingeniera y Minas). Los resultados del estudio, en lo que respecta a la cuenca Rumichaca, no deben considerase como base de comparacin, pues el periodo de los registros es muy bajo (4 aos), la correlacin de la data es muy baja (0.4) y los registros histricos probablemente han sido afectados, segn lo indica este informe.

C) Estudio Neo Ag

La metodologa de los dos modelos empleados por Neo Ag son similares entre s, pero difieren en la aplicacin del Hidrograma Unitario de la NRCS (ex SCS). La variacin de los resultados obtenidos en ambos modelos es de 12% como mnimo y 103% como mximo.

El modelo de cuenca empleado por Neo Ag considera valores de nmero de curva (modelo de la separacin de la precipitacin neta o efectiva) entre 69 y 74, valores inferiores a los mostrados en el estudio de Volcan (74 86). Para la precipitacin mxima en 24 horas asociada a diferentes periodos de retorno, el



estudio hidrolgico de Neo Ag menciona que eligi la estacin pluviomtrica Pomacocha, debido a su cercana a la zona del proyecto (ubicada a unos 1.7 Km de la zona) y se encuentra a una cota similar a la presa de relaves Rumichaca.

El modelo metereolgico emplea la precipitacin mxima en 24 horas, estimada por Neo Ag para los periodos de retorno 100 y 500 aos (74.6 y 93.3 mm respectivamente). Estos valores difieren notoriamente con las precipitacin estimada en el estudio de Volcan (50.87 y 60.60 mm respectivamente).

D) Estudio KPC

El estudio de KPC considera al modelo hidrolgico precipitacin escorrenta como modelo representativo de la cuenca, a fin de obtener caudales mximos, empleando como soporte informtico el programa HEC-HMS.

Para el modelo de cuenca, emplea un solo valor de nmero de curva (modelo de la separacin de la precipitacin neta o efectiva) para toda la cuenca, el cual estima en 82. A diferencia de los estudios de VOLCAN y Neo Ag, los cuales sectorizan a la cuenca en funcin al grupo de suelos y el tipo de cobertura, KPC asume una homogeneidad sobre toda la cuenca.

La metodologa para la transformacin de la precipitacin en escorrenta directa no se indica en el estudio de KPC, a diferencia de los estudios de VOLCAN y Neo Ag, los cuales emplean el hidrograma de Snyder y el de la NRCS (ex SCS) respectivamente. El modelo metereolgico empleado por KPC es un hietograma sinttico tormenta Tipo II (propuesto por la NRCS, ex SCS); pero la justificacin del tipo de tormenta parece inexacta, pues al aseverar Se ha asumido la distribucin de tormenta tipo II del SCS, recomendada para cuencas de la vertiente del Atlntico, esta tormenta tipo II no corresponde a las cuencas del Atlntico, el cual es asociado al hietograma sinttico tormenta tipo III.

Finalmente, KPC no indica cul de las estaciones pluviomtricas ha empleado para estimar la precipitacin mxima en 24 horas asociada a diferentes periodos de retorno, ni cules son los valores de estas precipitaciones seleccionadas; solo indica que las precipitaciones estimadas para un periodo de retorno de 100 aos es de 69.5, 61.8, 58.0 y 37.0 mm, en las estaciones Casapalca, Morococha, Pomacocha y San Cristobal respectivamente.



B.2.5 HIDROLOGA DE LA CUENCA RUMICHACA

B.2.5.1Hidrografa de la Cuenca

La cuenca Rumichaca nace a los 5 050 msnm, en la lnea divisoria con la cuenca del ro Rmac y la cuenca del ro Pucar. La cuenca se orienta hacia la direccin sureste y tiene un rea de drenaje de 65 km2 aproximadamente y una pendiente media de 35%.

El curso principal de la cuenca Rumichaca tiene una longitud de 15 km con una pendiente media de 5.5%. La forma de la cuenca podra describirse como una cuenca ligeramente achatada y de forma oval. El punto ms bajo de la cuenca se sita a los 4200 msnm, en donde desemboca en una zona de bofedales hasta confluir con el ro Pomacocha y formar el ro Yauli

La cuenca hidrogrfica de Rumichaca esta compuestas por varias subcuencas, dentro las cuales resaltan: Gentilmachasy, Porvenir, Laraucocha, Huaracancha, Tunshuruco, Vicas, entre otras. Algunas de estas subcuencas, poseen cuerpos de agua (lagunas) en sus partes altas (lagunas Laraucocha chica, Tunshuruco, etc.). Los cursos de agua (ro, quebradas, lagos, etc.) y las cuencas antes mencionadas se pueden apreciar en el tem B.2.7 ANEXOS correspondiente al tem B.2.7.2 Figuras, Figura N HH-001.

En forma general, la cuenca est compuesta por varias formaciones y grupos geolgicos como:

Grupos Machay, Pucara y Goyllarisquizga.

Formaciones Diorita Anticona y Pocobamba.

La caracterizacin geolgica de la cuenca, infiere que la capacidad de infiltracin de la cuenca es relativamente baja a moderada, es decir, que los valores de infiltracin pueden oscilar entre los 1 y 5 mm/hr. Este rango de tasas de infiltracin influye en el escurrimiento de la precipitacin. La geologa de la cuenca Rumichaca se puede apreciar en el tem B.2.7 ANEXOS correspondiente al tem B.2.7.2 Figuras, Figura N HH-004. La cobertura de la cuenca Rumichaca se puede caracterizar en funcin al uso actual del suelo. El rea que comprende la cuenca, posee una variedad de coberturas desde cesped de Puna, pajonal de Puna, vegetacin hidromrfica, vegetacin escasa hasta la ausencia de vegetacin. Al igual que la caracterizacin geolgica de la cuenca, la cobertura presente influye en el escurrimiento de la precipitacin. La distribucin de las coberturas sobre la cuenca Rumichaca se puede apreciar en el tem B.2.7 ANEXOS correspondiente al tem B.2.7.2 Figuras, Figura N HH-003.

B.2.5.2Red de Estaciones Pluviomtricas

La caracterizacin pluviomtrica tiene por objetivo describir el patrn de las lluvias en el rea del Proyecto. El anlisis de estos registros histricos de



estaciones hidrometeorolgicas cercanas, el conocimiento de la hidrologa regional y la apreciacin obtenida en visitas de campo permiten estimar las precipitaciones representativas en la zona del proyecto y su variacin temporal y espacial.

La Tabla N 34 muestra la relacin de estaciones pluviomtricas cercanas al proyecto. En el tem B.2.7 ANEXOS correspondiente al tem B.2.7.2 Figuras, Figura NHH-002 se puede apreciar la ubicacin de estas estaciones.

Tabla N 34 Estaciones pluviomtricas prximas al proyect

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