DETERMINACION EXPERIMENTAL DE LA INFILTRACION DEL

AGUA- CASO PROYECTO CHINECAS-EN NUEVO CHIMBOTE

NUEVO CHIMBOTE-SANTA-ANCASH

Expositor: MSc. Ing. Hugo Amado Rojas Rubio

INTRODUCCION

Dentro del ámbito del P. E. CHINECAS; se encuentran canales de forma

rectangular y trapezoidal, los cuales conducen hasta un caudal de 35 m3/s;

recurso hídrico que tiene por finalidad el riego de áreas agrícolas y el consumo

urbano poblacional.

Pero ello no se cumple satisfactoriamente debido a que no se hace un buen

uso del recurso hídrico, presentándose fenómenos de erosión e infiltración,

siendo este último el problema más crucial, debido a que representa pérdidas

importantes de agua, conllevando de esta manera a la reducción de la

eficiencia del sistema de riego, y elevando el nivel de las aguas freáticas en

zonas bajas, que es el caso de Nuevo Chimbote.

El presente trabajo es el resultado del estudio teórico y de investigación

realizada en dos canales dentro del ámbito del P. E. CHINECAS, en el distrito

de Nuevo Chimbote, tiene como objeto determinar la infiltración del agua

durante la conducción del flujo. El esquema hidráulico presenta dos bocatomas

en funcionamiento: La Huaca y Bocatoma La Víbora, que captan el agua del rio

Santa por su margen izquierda.

Tesis patrocinada por el suscrito en la EAPIC de la UNS (2007)

CREACION DEL DISTRITO DE NUEVO CHIMBOTE

Es uno de los nueve distritos que se encuentran en la Provincia del Santa,

ubicada en el Departamento de Ancash. Tras el terremoto de 1970, expertos

sismólogos alertan que Chimbote había sido construida sobre una zona

altamente peligrosa, razón por lo que recomiendan el traslado de la población a

una zona segura.

El 30 de mayo de 1994 se promulga la Ley de su creación y el 1 de junio se

publica en el diario oficial El Peruano.

Crecimiento Poblacional Distrital

Nuevo Chimbote es el Distrito con mayor dinamismo y crecimiento

poblacional; en la Región Ancash, convirtiéndose en uno de los centros

urbanos más importantes de la costa Peruana. Este crecimiento Urbano

Poblacional, ha originado una cuantiosa inversión en infraestructura de

servicios en Agua Potable, Alcantarillado, Redes Eléctricas, Pistas y Veredas,

Edificaciones, Parques Públicos y Complejos Deportivos para bienestar y

mejora de calidad de vida de la población que se viene asentando en este

Distrito.

Estudios Técnicos e Históricos Realizados

En el año de 1971, luego del sismo de 1970 la misión técnica Japonesa

determina y señala un nivel freático superior a los 20 metros en Nuevo

Chimbote.

En los años de 1998-1999, SIPESA al plantear la construcción de un

estadio en San Luis, al perforar un pozo encontró agua entre los 14-15

metros de profundidad. Es decir, en unos 28 años la Napa Freática, sube

aproximadamente 5 metros.

En 1999 se construye el Terminal Terrestre el Chimbador, catalogado

vulnerable y de color naranja en el Mapa de peligros naturales de

Chimbote. Se recomienda, arborizar todo su perímetro para contribuir en

cierta medida a la baja o control relativo del nivel freático.

En el año 2005, con el P-25, a la altura del campamento Atahualpa se

encuentra agua a unos 8-9 metros. Es decir, en un tiempo tan corto,

aparentemente la Napa Freática subió 6-7 metros.

PROYECTO HIDROENERGÉTICO ESPECIAL

CHINECAS

El Estudio de Factibilidad del Proyecto Especial

CHINECAS, tiene sus inicios en las Empresas

Consultoras Asociadas Agro ingeniería y DMJM

del Caribe en 1,983, planteó la utilización de los

recursos hídricos de las cuencas de los Ríos

Santa, Nepeña y Casma – Sechín, para el

mejoramiento de riego de 31,222 has. y la

incorporación de 20,641 has. a la agricultura, bajo un esquema hidráulico

consistente en la construcción de una bocatoma en el Río Santa ubicada en la

cota 324 msnm. proyectada para derivar un caudal de 65 m3/s, una

conducción principal de 150 km de longitud desde la captación hasta el Valle

de Casma-Sechín (incluyendo 10 túneles y entre ellos uno de 10 km de

longitud), Parte de estos terrenos en aproximadamente 8000 has han sido

invadidos y ocupados ilegalmente por personas de diversa condición social y

económica que han ocasionado que los objetivos y fines del proyecto se

retrasen y se pierda el orden y el carácter técnico en el uso del suelo y el

manejo del agua por el riego anti técnico e indiscriminado que realizan los

actuales posesionarios. La ocupación de dichos terrenos, el desorden y la

falta de control imperante en la posesión de los terrenos y en el

mantenimiento de la infraestructura, han originado que la utilización del agua

se realice con sifones (estructuras de captación de agua) para extraer agua

sin control, se construya canales abiertos en forma empírica, informal y

precaria, propiciándose que el agua se infiltre a través del suelo.

I. Administración Local De Agua Santa, Lacramarca Y Nepeña

Dependen de las AAA y se encuentran distribuidas en todo el país, en

diversas cuencas hidrográficas, una de sus principales funciones es

administrar los recursos hídricos a nivel de cuencas, supervisar y evaluar la

actividad y cumplimiento de los objetivos del Sistema Nacional y el Plan

Nacional de Gestión de Recursos Hídricos , ejercer jurisdicción

Administrativa en materia de aguas, ejerciendo la facultad sancionadora y

coactiva.

II. VULNERABILIDAD Y RIESGOS DETECTADOS

2.1. VULNERABILIDAD

Considerando el sistema de riego, el cual se viene dando en las áreas

invadidas, en forma no técnica, realizándose un riego indiscriminado por

gravedad o inundación, no aceptándose un control del agua para su uso

óptimo, la vulnerabilidad en la zona urbana de Nuevo Chimbote ha

aumentado por encontrarse en la parte baja de las áreas agrícolas y,

definitivamente el agua que no se aprovecha en las plantas, una porción

se evapora pero otra se infiltra y discurre por el subsuelo hasta encontrar

un cauce por donde se conduce como agua subterránea hasta su

descarga final.

2.2. RIESGOS

Las muestras más visibles y deterioros que podrían ocurrir en la

Infraestructura de Nuevo Chimbote son:

Rajaduras de paredes, por cuanto el acuífero hace que la arena se

reacomode originando asentamientos y deslizamientos de las

estructuras

Eflorescencia en las viviendas.

Erosión de los terrenos

Desestabilización de suelos

Riesgo de licuefacción de suelos en alrededor de 25,000 viviendas

ya construidas, al encontrarse en una zona sísmica lo cual agravaría

aún más ésta problemática.

Riesgo de afectación sísmica para las construcciones diversas ante

la mayor expansión urbana del Distrito.

Salinización de los terrenos de cultivo

Perdida gradual de área agrícola.

Mayor inversión para la descolmatación de los drenes artificiales y

naturales como el río Lacramarca y otros.

III. METODOLOGIA

La metodología empleada para calcular la infiltración en los canales en

estudio, consistió en aforar en un flujo continuo, dos secciones distanciados

en un tamo del canal, y por diferencia entre aforos obtener el caudal infiltrado.

Los tramos de canales evaluados son el cana Canal Principal Cascajal-

Nepeña y el Canal Lateral 29+01

Fig. N°01: Elementos Constitutivos de una Estación Hidrométrica en un río

IV. FORMULACION TEORICA

4.1. Infiltración

La infiltración es definida como el proceso por el cual, el agua penetra

por la superficie del suelo y llega hasta sus capas inferiores. En el caso

de los canales se refiere al paso del agua a través de las paredes del

canal de toda la superficie en contacto con el agua.

El revestimiento de un canal no elimina completamente las pérdidas por

infiltración pues siempre hay fugas a través de grietas que se producen o

del mismo hormigón, pero las reduce considerablemente.

Según Davis, todo canal debe ser revestido cuando las pérdidas por

infiltración excedan a 0.46 m/ día (5.3x10-4 cm /seg).

Según Hinds, un revestimiento de 3 pulgadas (7.62 cm) hecho con

concreto de buena calidad debe reducir las pérdidas a 0.0122 m/día

(1.14 x 10-7 cm/seg).

V. AFORO DE AGUA

Aforar el agua, es medir el caudal de agua que pasa por una sección

determinada de un canal. La medición o aforo de agua en un canal, es

importante desde varios puntos de vista, tales como:

Conocer la disponibilidad de agua con que se cuenta

Distribuir el agua a los usuarios en la cantidad requerida y necesaria.

Determinar el volumen de agua con que se riegan los cultivos.

Poder estimar la eficiencia de uso y de manejo del agua de riego.

5.1. Métodos de aforo

Los métodos más utilizados son:

Velocidad y sección

Estructuras Hidráulicas

Método volumétrico

Método químico

Calibración de compuertas

VI. MATERIALES Y PROCEDIMIENTOS

Características de los Canales Estudiados

1) Canal Principal Cascajal – Nepeña

Cuadro N°01

CARACTERÍSTICAS GENERALES

Ubicación Cascajal Izquierdo – Parte Alta

Altitud 203 m.s.n.m

Longitud Total: 70Km (00+200 – 70+000)

Evaluado (00+200-00+920)

Antigüedad 7 años (2001-2008)

CARACTERÍSTICAS HIDRAÚLICAS

Capacidad Máxima(Qmáx) 20 m3/s

Base (B) 1.50 m

Talud (z) 1.5

Pendiente (S) 0.0003

Rugosidad (n) 0.014

Altura (H) 2.99 m

CARACTERÍSTICAS CONSTRUCTIVAS

Tipo de Estructura Concreto simple/armado

Espesor del revestimiento 7.5 cm

Cimentación Está apoyado sobre Arenas

2) Canal Lateral 29+01

Cuadro N°02:

CARACTERÍSTICAS GENERALES

Ubicación Cascajal Izquierdo – Parte Baja

Altitud 163 m.s.n.m –

Longitud

Total: 15.514Km (00+000 –

15+514)

Evaluado: (03+500-03+650)

Antigüedad 11 años (1997-2008)

CARACTERÍSTICAS HIDRAÚLICAS

Capacidad Máxima(Qmáx) 2 m3/s

Base (B) 1.20

Talud (z) 1.0

Pendiente (S) 0.0001

Rugosidad (n) 0.015

Altura (H) 1.00 m

CARACTERÍSTICAS CONSTRUCTIVAS

Tipo de Estructura Concreto simple

Espesor del revestimiento 2.5 cm

Cimentación Apoyado sobre Arenas Sueltas.

VII. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

7.1. Canal Principal Cascajal Nepeña

Resultados de la Infiltración:

El canal principal Cascajal Nepeña ha sido investigado para un flujo

continuo por el método velocidad y sección usando un Correntómetro;

con lo cual, se obtuvieron pérdidas en la conducción por infiltración

siguientes:

Cuadro N°03: Valores de la Infiltración en función del tirante en el canal

Cascajal Nepeña.

Modelo matemático:

Qi = 0.0008e0.4023y

MÉTODO DEL CORRENTÓMETRO

Tirante (m) Infiltración (m3/seg/0.72Km)

1.2990 1.005x10-3

1.2195 0.974x10-3

1.3285 1.018x10-3

Donde:

Qi : Caudal infiltrado (m3/seg/km)

y : Tirante de agua (m)

7.2. CANAL LATERAL 29+01

Resultados de la Infiltración:

El Canal Lateral 29+01 ha sido investigado para un flujo continuo por el

método velocidad y sección usando un Correntómetro; con lo cual, se

obtuvieron pérdidas en la conducción por infiltración siguientes:

Cuadro N°04: Valores de la Infiltración en función del tirante en el canal

lateral 29+01.

Modelo matemático:

Qi = 0.0003e1.2313

Donde:

Qi : Caudal infiltrado (m3/seg/km)

MÉTODO DEL CORRENTÓMETRO

Tirante (m) Infiltración (m3/seg/0.15Km)

0.5195 7.41x10-5

0.5790 7.96x10-5

0.5890 8.08x10-5

y : Tirante de agua (m)

VIII. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Se concluye que las pérdidas de agua por infiltración fueron; para el Canal

Principal Cascajal-Nepeña, 1.35 lt/seg/km; valor que representa una pérdida de

agua anual de 2 980 152 metros cúbicos en 70 km de canal y para el Canal

Lateral 29+01, de 0.494 lt/seg/km; lo que representa una pérdida de agua anual

de 233 682 metros cúbicos en 15 km de canal. Estos valores aumentarían

aproximadamente 7 veces más si el canal no se encuentra revestido.

En el contexto actual de la ley de recursos hídricos, en que se da la valoración

del agua y considerando que el costo por metro cubico para fines agrarios es

de S/.0.025 nuevos soles, la pérdida económica debido a la infiltración en al

canal principal Cascajal-Nepeña sería de S/.74 504 nuevos soles al año; y en el

canal lateral 29+01, de S/. 5 842 nuevos soles; situación que nos hace

reflexionar a mejorar el sistema de conducción y distribución del agua e

implementar sistemas de riego presurizado como goteo o aspersión.

IX. CASO DE NUEVO CHIMBOTE

RECOMENDACIONES PROPUESTAS COMO ALTERNATIVA DE SOLUCION

Considerando que gran parte del problema presentado en el distrito de Nuevo

Chimbote está relacionado con la invasión u ocupación ilegal de las tierras del

Proyecto Especial CHINECAS, se recomienda lo siguiente:

A NIVEL TECNICO:

1) Realizar un Estudio a nivel freático, en las zonas bajas de los terrenos

agrícolas y aledañas a las zonas urbanas de Nuevo Chimbote, que

determine un diagnostico real de los efectos actuales de las filtraciones y

se determine un proyecto de mitigación de evitamiento de daños a la

Infraestructura Hidráulica, Agrícola, pecuaria y fundamentalmente a la

Infraestructura Urbana de Nuevo Chimbote, protegiendo a la población de

efectos por excesos en el uso del agua o por la ocurrencia de fenómenos

climáticos como el fenómeno del NIÑO.

2) En las partes altas, Canalizar las aguas de las filtraciones de la Qda. San

Antonio y en la pampa La Carbonera para evitar la filtración directa de las

aguas al acuífero.

3) Realizar un Estudio y/o Monitoreo a las probables escorrentías que se

pueden producir en la Quebrada San Antonio, y en otras quebradas

menores que llegan hasta las zonas de Bellamar y Garatea.

4) Realizar en forma prioritaria una evaluación y calificación de los

posesionarios de la Qda. San Antonio y en la pampa La Carbonera su

legalización de acuerdo a ley y se exija se implemente el riego

presurizado de los cultivos para minimizar la infiltración del agua